顯示技術應用范圍非常廣泛 ， 其中廣播電視和計算機終端顯示是重要的應用領域，近年來，通信技術的迅速發展，要求顯示器向多功能和數字化方向發展，即具備電視、計算機、 可視電話等為一體的多媒體、 數字化等特點。

多媒體終端顯示器在顯示性能方向應具有大屏幕、高分辨率、高亮度、全色化等高性能。 另一方面信息技術多樣化、實時化的特點，導致便攜式終端顯示技術成為引人注目的發展領域， 便攜式終端顯示器應具有重量輕，厚度薄、 能耗小、 工作電壓等特性。

正因如此各種顯示器件相繼出現如： 陰極射線管 （CR顯示液晶顯示（ LCD）、等離子體顯示板（ PDP）顯示、電致光顯示（ ELD）發光二極管（ L顯示、有機發光二極管（OLED）顯示、真空熒光管（VFD）顯示，場發射顯示（FED）

電子顯示器件可分為主動發光型和非主動發光型兩大類。前者是利用信息來調制各像素的發光亮度和顏色， 進行直接顯示，后者本身不發光，而是利用信息調制外光源而使其達到顯示目的。 顯示器件的分類有各種方式， 屏幕大小、 顯示內容形狀 ；按顯示材料可分固體（晶體和非晶體）、液體、氣體、等離子體和液晶體顯示器。但是最常見的是按顯示原理分類，其主要有：陰極射線管（CRT）、顯示液晶顯示 （LCD）、等離子體顯示板（PDP）顯示、電致光顯示 （ELD）發光二極管（LED）顯示、有機發光二極管（ OLED）顯示、真空熒光管（VFD）顯示，場發射顯示（FED）。

前七種都為主動發光顯示，只有 LCD為非主動發光顯示，其他還有但市場很小。在20 世紀，圖像顯示器件中，陰極射線管（CRT）占了絕對統治地位，如電視機顯示器等絕大多數都采用 CRT。與此同時平板顯示器也在迅速的發展，出現許多平板顯示方案，如顯示液晶顯示（LCD）、等離子體顯示板（PDP）顯示、電致光顯示（ELD）發光二極管（LED）顯示、有機發光二極管（OLED）顯示、真空熒光管（VFD）顯示，場發射顯示（FED）等。其中液晶顯示器以其大幅度改善的質量、持續下降的價格、低輻射量等優勢在中小屏幕顯示中代替 CRT。而另一種適合大屏幕的顯示器件――等離子顯示器（PDP），也逐漸發展并且商品化。

本文將重點介紹當前應用最廣泛，已經生產體系的 CRT、LCD、OLED等，并簡述有發展潛力的 PDP、ELD、LED、OLED、VFD、FED等。

一、幾種常見的顯示器介紹

1、陰極射線管（ CRT ）

CRT 是一種使用陰極射線管（ Cathode Ray Tube ）的顯示器，陰極射線管主要有五部分組成：電子槍（ Electron Gun ），偏轉線圈（ Deflection coils ），蔭罩（Shadow mask），熒光粉層 （Phosphor） 及玻璃外殼。它是應用最廣泛的顯示器之一， CRT純平顯示器具有可視角度大、無壞點、色彩還原度高、色度均勻、可調節的多分辨率模式、 響應時間極短等 LCD顯示器難以超過的優點。 按照不同的標準， CRT顯示器可劃分為不同的類型。
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?技術原理

CRT 顯示終端主要由電子槍 （Electron gun）、偏轉線圈 （Deflection coils ）、蔭罩（Shadow mask）、熒光粉層（ phosphor）和玻璃外殼五部分組成。簡單的理解， CRT顯示終端的工作原理就是當顯像管內部的電子槍陰極發出的電子束， 經強度控制、 聚焦和加速后變成細小的電子流， 再經過偏轉線圈的作用向正確目標偏離， 穿越蔭罩的小孔或柵欄， 轟擊到熒光屏上的熒光粉。 這時熒光粉被啟動，就發出光線來。 R、G、B三色熒光點被按不同比例強度的電子流點亮，就會產生各種色彩。

電子槍（ Electron gun ）的工作原理是由燈絲加熱陰極，陰極發射電子，然后在加速極電場的作用下，經聚焦極聚成很細的電子束，在陽極高壓作用下，獲得巨大的能量， 以極高的速度去轟擊熒光粉層。 這些電子束轟擊的目標就是熒光屏上的三原色。為此，電子槍發射的電子束不是一束，而是三束，它們分別受計算機顯卡 R、 G、 B 三個基色視頻信號電壓的控制， 去轟擊各自的熒光粉單元。受到高速電子束的激發， 這些熒光粉單元分別發出強弱不同的紅、 綠、藍三種光。從而混合產生不同色彩的像素，大量的不同色彩的像素可以組成一張漂亮的畫面，而不斷變換的畫面就成為可動的圖像。很顯然，像素越多，圖像越清晰、細膩，也就更逼真。

偏轉線圈（ Deflection coils） 的作用就是幫助電子槍發射的三支電子束，以非常非常快的速度對所有的像素進行掃描激發。 就可以使顯像管內的電子束以一定的順序， 周期性地轟擊每個像素， 使每個像素都發光； 而且只要這個周期足夠短，也就是說對某個像素而言電子束的轟擊頻率足夠高， 我們就會看到一幅完整的圖像。有了掃描，就可以形成畫面。蔭罩（Shadow mask）的作用是保證三支電子束在掃描的過程中，準確擊中每一個像素。 蔭罩是厚度約為 0.15mm的薄金屬障板， 它上面有很多小孔或細槽，它們和同一組的熒光粉單元即像素相對應。 三支電子束經過小孔或細槽后只能擊中同一像素中的對應熒光粉單元， 因此能夠保證彩色的純正和正確的會聚， 所以我們才可以看到清晰的圖像。

最后，場掃描的速度來決定畫面的連續感，場掃描越快，形成的單一圖像越多，畫面就越流暢。 而每秒鐘可以進行多少次場掃描通常是衡量畫面質量的標準，我們通常用幀頻或場頻（單位為 Hz，赫茲）來表示，幀頻越大，圖像越有連續感。

3 CRT 顯示器的特點

CRT 技術展已有 100多年的歷史，這種技術具有顯示品質好、 性能穩定可靠、尋址方式簡單、制造成本低、價格便宜等特點。近幾年， CRT陰罩板、電子槍、熒光粉等均有很大改進， 玻殼扁平化及增強機械強度等方面也有進步， 改善了亮度、分辨率、屏幕平面化等問題。隨著微電子技術的發展和集成電路的廣泛應用，促使信息產品向小型化、節能化、高密度化方向發展， CRT的不足也逐漸顯現出來。由于 CRT是電真空器件，存在著體積大、較笨重、電壓高、功耗大、輻射微量 X 射線等問題。雖然CRT的分辨率已達到高清晰度電視（ HDTV）的要求，但像素密度不高，一般僅為100dpi 左右，不能滿足印刷字符 170dpi 以上的要求。

? ? ? ?2、液晶顯示器（ LCD ）

LCD 具有低電壓、微功耗、平板化等特點，與 CMOS集成電路匹配，用電池作為電源，適合應用于便攜式顯示。國際上 20 世紀 60 年代出現 LCD模式， 70年代形成 TN LCD產業，主要應用于電子手表、儀器儀表、計算器等顯示器件。

80 年代中期開發生產了 STN LCD產品，主要應用于 BP機、移動電話、個人數碼助理（ PDA）、筆記本電腦等。 TN LCD和 STN LCD信息容量有限，不能用于視頻顯示。人們又開發了 TFT LCD技術，這是一種將液晶顯示技術與微電 ？ 術相結合的，顯示功能很強的技術。在現代顯示技術領域里， TFT LCD研究最活躍、論文最多、技術發展最快。
? ? ? ? 自 90 年代初形成 TFT LCD產業以來，由第一代生產線發展到現在的第四代生產線， 基板玻璃尺寸接近 1m2，分辨率由 CGA（320×320），VGA（640×480），SVGA（800×600），XGA（1024×768），SXGA（1280×1024）發展到 UXGA（1600×1200）（括號里的數字表示像素數） ，像素密度超過 200dpi ，在 12in （英寸）屏幕上就能顯示整版的報紙內容。

技術原理

液晶是這樣一種有機化合物 ， 在常溫條件下，呈現出既有液體的流動性，又有晶體的光學各向異性，因而稱為“液晶” 。 在電場、磁場、溫度、應力等外部條件的影響下，其分子容易發生再排列， 使液晶的各種光學性質隨之發生變化，液晶這種各向異性及其分子排列易受外加電場、磁場的控制 。 正是利用這一液晶的物理基礎 ， 即液晶的“電－光效應” ， 實現光被電信號調制， 從而制成液晶顯示器件。 在不同電流電場作用下， 液晶分子會做規則旋轉 90 度排列，產生透光度的差別，如此在電源 ON/OFF下產生明暗的區別，依此原理控制每個像素，便可構成所需圖像 。

液晶的物理特性是：當通電時導通，排列變的有秩序，使光線容易通過；不通電時排列混亂， 阻止光線通過。 讓液晶如閘門般地阻隔或讓光線穿透。 從技術 上 簡 單 地 說 ， 液晶 面 板 包 含 了 兩 片 相 當 精 致 的 無 鈉玻 璃 素 材 ， 稱 為Substrates ，中間夾著一層液晶。 當光束通過這層液晶時， 液晶本身會排排站立或扭轉呈不規則狀，因而阻隔或使光束順利通過。 大多數液晶都屬于有機復合物，由長棒狀的分子構成。 在自然狀態下， 這些棒狀分子的長軸大致平行。 將液晶倒入一個經精良加工的開槽平面， 液晶分子會順著槽排列， 所以假如那些槽非常平行，則各分子也是完全平行的。

對于筆記本電腦或者桌面型的 LCD顯示器需要采用的更加復雜的彩色顯示器而言，還要具備專門處理彩色顯示的色彩過濾層。通常，在彩色 LCD面板中，每一個像素都是由三個液晶單元格構成，其中每一個單元格前面都分別有紅色，綠色，或藍色的過濾器。 這樣，通過不同單元格的光線就可以在屏幕上顯示出不同的顏色。
? ? ? ? LCD 顯示器的特點

LCD 克服了 CRT體積龐大、耗電和閃爍的缺點，但也同時帶來了造價過高、視角不廣以及彩色顯示不理想等問題。 CRT顯示可選擇一系列分辨率，而且能按屏幕要求加以調整， 但 LCD屏只含有固定數量的液晶單元， 只能在全屏幕使用一種分辨率顯示 （ 每個單元就是一個像素 ） 。液晶在節能方面可謂優勢明顯， 其輻射指標普遍比 CRT要低一些，由于其原理問題不會出現任何的幾何失真， 線性失真，這也是一大優點， 液晶顯示器可視面積大， 較高精細的畫質。 當然他也存在一些缺點：可視偏轉角度過小， 容易產生影像拖尾現象， 液晶顯示器的亮度和對比度不是很好，液晶“壞點”問題，壽命有限等。LCD產品制造涉及光學、半導體、電機、化工、材料等各項領域，上下游所需技術層面極廣， 所以少有單一廠商能從材料到成品全部都做， 因此各領域分工明顯，上游材料包括玻璃基板、 ITO 導電玻璃廠、偏光板、彩色濾光片、光源模塊、液晶、半導體制造工序所需光罩，液晶驅動 IC、印刷電路板（ PCB）等；中游則集合各材料， 制造 LCD面板，提供給下游應用廠商使用， 由于下游應用產品眾多，所需面板規格幾乎都不相同， 需根據產品切割面板尺寸， 因此 LCD面板較沒有規格產品；下游應用產品種類眾多，從各式家電、消費性、信息、通信及工業產品，只要是需要顯示的器具，都需使用 LCD產品。

3、發光二極管顯示屏（ LED ）

LED 顯示屏（ LED panel ），是一種通過控制半導體發光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。LED的技術進步是擴大市場需求及應用的最大推動力。最初， LED只是作為微型指示燈，在計算機、音響和錄像機 ［1］ 等高檔設備中應用，隨著大規模集成電路和計算機技術的不斷進步， LED顯示器正在迅速崛起，逐漸擴展到證券行情股票機、數碼相機、 PDA以及手機領域。

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?原理結構

通過發光二極管芯片的適當連接 （包括串聯和并聯） 和適當的光學結構。 可構成發光顯示器的發光段或發光點。 由這些發光段或發光點可以組成數碼管、 符號管、米字管、矩陣管、電平顯示器管等等。通常把數碼管、符號管、米字管共稱筆畫顯示器， 而把筆畫顯示器和矩陣管統稱為字符顯示器。 其中技術較為成熟的是 TFT 技術。筆記本液晶屏常用的是 TFT。TFT 屏幕是薄膜晶體管 ， 英文全稱（Thin Film Transistor）， 是有源矩陣類型液晶顯示器 ， 在其背部設置特殊光管 ，可以主動對屏幕上的各個獨立的像素進行控制 ， 這也是所謂的主動矩陣 TFT的來歷， 這樣可以大的提高反應時間 ， 約為 80毫秒， 而 STN的為 200毫秒！ 也改善了 STN閃爍（ 水波紋 ） 模糊的現象 ， 有效的提高了播放動態畫面的能力 ， 和 STN相比，TFT有出色的色彩飽和度 ， 還原能力和更高的對比度 ， 太陽下依然看的非常清楚 ， 但是缺點是比較耗電 ， 而且成本也較高。 LED是由發光二極管組成的顯示屏。 LED的分辨率一般較低，價格也比較昂貴，因為集成度更高。

特點及應用范圍

LED 顯示器集微電子技術、計算機技術、信息處理于一體，以其色彩鮮艷、動態范圍廣、亮度高、清晰度高、工作電壓低、功耗小、壽命長、耐沖擊、色彩艷麗和工作穩定可靠等優點，成為最具優勢的新一代顯示媒體， LED顯示器已廣泛應用于大型廣場、商業廣告、體育場館、信息傳播、新聞發布、證券交易等，可以滿足不同環境的需要。

4、有機發光二極管顯示屏（ OLED ）

OLED 顯示技術具有自發光的特性， 采用非常薄的有機材料涂層和玻璃基板，當有電流通過時，這些有機材料就會發光，而且 OLED顯示屏幕可視角度大，并且能夠顯著節省電能，從 2003 年開始這種顯示設備在 MP3播放器上得到了廣泛應用， OLED屏幕具備了許多 LED不可比擬的優勢，因此它也一直被業內人士所看好。

以 OLED使用的有機發光材料來看，一是以染料及顏料為材料的小分子器件系統，另一則以共軛性高分子為材料的高分子器件系統。 同時由于有機電致發光器件具有發光二極管整流與發光的特性， 因此小分子有機電致發光器件亦被稱為OLED（Organic Light Emitting Diode） ，高分子有機電致發光器件則被稱為 PLED（Polymer Light-emitting Diode） 。小分子及高分子 OLED在材料特性上可說是各有千秋，但以現有技術發展來看，如作為監視器的信賴性上，及電氣特性、生產安定性上來看， 小分子 OLED處于領先地位， 當前投入量產的 OLED組件，全是使用小分子有機發光材料。

結構及其工藝

OLED的基本結構是由一薄而透明具半導體特性之銦錫氧化物 （ITO） ，與電力之正極相連， 再加上另一個金屬陰極， 包成如三明治的結構。 整個結構層中包括了：空穴傳輸層 （HTL） 、發光層 （EL） 與電子傳輸層 （ETL）。當電力供應至適當電壓時，正極空穴與陰極電荷就會在發光層中結合， 產生光亮，依其配方不同產生紅、綠和藍 RGB三原色，構成基本色彩。 OLED的特性是自己發光，不像 TFT LCD需要背光，因此可視度和亮度均高， 其次是電壓需求低且省電效率高， 加上反應快、重量輕、厚度薄，構造簡單，成本低等，被視為 21 世紀最具前途的產品之一。

有機發光二極體的發光原理和無機發光二極體相似。當元件受到直流電（Direct Current ；DC）所衍生的順向偏壓時，外加之電壓能量將驅動電子（Electron ）與空穴（Hole）分別由陰極與陽極注入元件， 當兩者在傳導中相遇、結合，即形成所謂的電子 - 空穴復合（ Electron-Hole Capture ）。而當化學分子受到外來能量激發後，若電子自旋（ Electron Spin ）和基態電子成對，則為單重態（ Singlet ），其所釋放的光為所謂的熒光（ Fluorescence ）；反之，若激發態電子和基態電子自旋不成對且平行， 則稱為三重態 （Triplet ），其所釋放的光為所謂的磷光（ Phosphorescence）。當電子的狀態位置由激態高能階回到穩態低能階時，其能量將分別以光子（Light Emission ）或熱能（ Heat Dissipation ）的方式放出，其中光子的部分可被利用當做顯示功能；然有機熒光材料在室溫下并無法觀測到三重態的磷光，故 PM-OLED元件發光效率之理論極限值僅 25%。

PM-OLED發光原理是利用材料能階差，將釋放出來的能量轉換成光子，所以我們可以選擇適當的材料當做發光層或是在發光層中摻雜染料以得到我們所需要的發光顏色。此外，一般電子與電洞的結合反應均在數十納秒（ ns）內，故PM-OLED的應答速度非常快。
5：PM-OLED的典型結構。典型的 PM-OLED由玻璃基板、 ITO（indium tinoxide ；銦錫氧化物）陽極（ Anode）、有機發光層（ Emitting Material Layer ）與陰極（ Cathode）等所組成，其中，薄而透明的 ITO 陽極與金屬陰極如同三明治般地將有機發光層包夾其中， 當電壓注入陽極的空穴 （Hole）與陰極來的電子（Electron ）在有機發光層結合時，激發有機材料而發光。而發光效率較佳、普遍被使用的多層 PM-OLED結構，除玻璃基板、陰陽電極與有機發光層外，尚需制作空穴注入層（ Hole Inject Layer ；HIL）、空穴傳輸層（Hole Transport Layer ；HTL）、電子傳輸層（ Electron Transport Layer ；ETL）與電子注入層（ Electron Inject Layer ；EIL）等結構，且各傳輸層與電極之間需設置絕緣層，因此熱蒸鍍（ Evaporate ）加工難度相對提高，制作過程亦變得復雜。

由于有機材料及金屬對氧氣及水氣相當敏感，制作完成後，需經過封裝保護處理。 PM-OLED雖需由數層有機薄膜組成，然有機薄膜層厚度約僅 1，000 ～1，500A°（0.10～0.15 um），整個顯示板 （Panel）在封裝加干燥劑 （Desiccant ）後總厚度不及 200um（0.2mm），具輕薄之優勢。以上為光電顯示技術基本簡介。