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平板显示器平板显示器指显示屏对角线长度与整机厚度之比大于4：1的显示器件，包括液晶显示器、等离子体显示器、电致发光显示器、真空荧光显示器、平板型阴 极射线管和发光二极管等。平板显示器有许多优点：薄型而轻巧，整机可做成便携式；电压低、无X射线辐射、 没有闪烁抖动、不产生静电，因而不会有碍健康；功耗低，可用电池供电；大部分平板显示器的寿命比阴极射线管 长。平板显示器的军事、民用领域都有极其广泛的用途。在军事上凡是需要用到显示器的地方，几乎都可以使用平板显示器，如：C（U3）I系统、通信系统（特别是便携式通信机），电子战系统、导弹火控系统，以及坦克、飞机和航天飞机的座舱，等等。平板显示器是近年来发展较快的高新技术，被认为是“20世纪最后几项高技术之一” 。

1、电压低、无X射线辐射、 没有闪烁抖动、不产生静电，因而不会有碍健康；

2、功耗低，可用电池供电；

3、薄型而轻巧，整机可做成便携式；

4、大部分平板显示器的寿命比阴极射线管的长。

壁挂式平板显示器目前，市场上能见到的显示器有阴极射线管CRT显示器、液晶显示器LCD和等离子体显示器PDP。CRT的缺点是最大尺寸只有38英寸，体积大而笨重，耗电，环境和安全方面不很理想。而LCD（尤其是有源矩阵薄膜晶体管型LCD）和PDP都有价高，投资巨大，工艺复杂和制造困难等缺点。LCD还有视角小、响应速度低等问题。

对上述问题，科学家和工程师们经过20多年的探索，已开发出了一系列能克服上述缺点，并且结合了它们各自优点的新颖的平板显示器技术。这就是电致发光显示器ELD（Electroluminescent Display），有机发光显示器OLED，聚合物发光显示器PLED，场发射显示器FED，薄型阴极射线管ThinCRT和电子墨水e-Ink等。

这些新型的显示器都已经有样品展示，一些小尺寸的产品已供应市场。再过几年，这些高性能的平板显示器将代替CRT、LCD和PDP，或者占领相当一部分市场份额。可以预言，未来的平板显示器在众多厂商的加盟和推动下将变得更加多姿多彩。

电致发光显示器

平板显示器电致发光指的是硫化锌或其他材料通电时会发射荧光。粉末电致发光现象1937年就被发现，但1981年以前并没有实际应用，直到将荧光材料沉积到玻璃底板时，才开发出薄膜电致发光板。这种显示器具有高对比度，已应用于航天飞机和工业控制等领域。

电致发光显示按工艺可分为以Planar公司为代表的薄膜电致发光（TFEL）显示器和以加拿大iFire公司为代表的厚膜电致发光显示器。中心层是薄膜荧光体，当通上足够强的电场时荧光层就会发光。荧光体两边是绝缘层，顶电极和底电极则组成了基本的电容结构，其中至少一个电极必须透明，以便看到光的发射。

据称，采用这种显示技术的单色有源矩阵显示器亮度可达1000lpi（每英寸流明），分辨率可达VGA（640×480）或XGA（1280×1024）。而彩色的有源矩阵电致发光显示器目前的分辨率为VGA水平。

性能方面，薄膜电致发光显示器胜过LCD或PDP显示器，其突出特点是：高分辨率，最高可到32级灰度、XGA的显示效果；高亮度，最高亮度达2000lpi，即使在明亮的环境光下也容易阅读；响应快速，小于1毫秒；视角宽，大于160度；工作温度范围宽，在-25度到65度时图像质量保持不变；功率损耗低，小于1瓦特，而且不需要背光源；寿命长，平均无故障时间达10万个小时；电磁干扰低等。

TFEL显示器的主要问题是缺少全彩色的能力，难以大规模生产大尺寸显示器，这极大地限制了它在更广阔的市场中获得应用。

与TFEL显示器相比，厚膜电致发光显示器可以无源驱动，不需要昂贵的有源矩阵薄膜晶体管阵列的制造工艺，仅需要较简单的制造电容和印刷线路板的丝网印刷工艺即可。而且，厚膜工艺不需要真空、气体和液体，对污染不敏感，生产效率高。

据介绍，iFire的厚膜电介质层的厚度是TFEL介质层的20～100倍，这极大地增加了介质强度，提高了ELD抗电击穿的能力，工作起来更可靠。并且与TFEL相比，厚电介质无机电致发光显示器的亮度和效率均有成倍提高，更适合高亮环境下使用。

在2001年6月国际信息显示协会的一次会议上，iFire展示了亮度为350cd/m2的全色显示器。该产品具有256级灰度，可表现1670万种色彩，其性能丝毫不逊色于现有的CRT显示器。在研发过程中，iFire重点解决了全色、大尺寸（25～30英寸）和提高亮度这三大障碍，使厚膜电致发光显示器的亮度达到了薄膜器件的4倍。

有机发光显示器

英文缩写OLED指的是有机发光二极管（Organic Light Emitting Diodes），有时也指有机发光显示器，在亚洲往往又用缩写OEL（Organic Electroluminescence）表示有机电致发光，其实两者工艺是相同的。

按照采用的有机发光材料的不同，OLED可分为两大类，即小分子有机发光二极管SMOLED和聚合物发光显示器PLED。前者是柯达公司发明的有机电致发光膜制成的OLED，而后者是剑桥显示技术公司CDT开发的基于聚合物的OLED，即PLED，又被称为LEP（Light Emitting Polymer）。

小分子OLED的典型结构如图4所示，有机发光层夹在金属阴极和镀覆了透明导电膜的玻璃阳极之间。整个有机发光层由空穴注入层、空穴传输层、发射层和电子传输层组成。当一个合适的电压（典型的在2～10伏）加到该元件上时，发射层中注入的正电荷和负电荷再结合而发光（电致发光效应）。

有机发光显示器工艺最初是由柯达和三洋公司开发，它是柯达的有机电致发光工艺和三洋的低温多晶硅TFT工艺的结合。不像传统的LCD，OLED是自发光的，因此不需要背光、扩散器、偏光器、滤色器和对准材料。其优点是：视角宽、分辨率高、亮度高、响应速度快、驱动电压低、功耗低、制造成本便宜、更轻更薄等。

应该说，OLED是最有前途的一种显示器，但目前仍处在早期阶段，其主要缺点是色彩的可靠性问题——在使用一个月后色彩变得不均匀。通常是红色和蓝色退色，留下很绿的显示。一般蓝色寿命1000个小时，红色寿命3万个小时，绿色10万个小时。虽然这对于生产手机那样的字母数字器件已足够，但用于桌面显示仍是问题。专家预测，基于OLED的各种显示产品的大规模生产至少还需要4年左右的时间。

聚合物发光显示器

1989年剑桥大学发明了发光聚合物LEP，其后剑桥显示技术公司CDT研制了基于LEP的聚合物发光显示器。在PLED的研究和商品化方面，CDT始终是领导者。目前已获得CDT技术许可的公司有Philips、Seiko-Epson、OSRAM和Delta Electronics等，这些公司主要生产用于移动通信和手持器件的单色或多色无源矩阵显示器。 

聚合物发光显示性能突出，应用广泛，从小尺寸的七段字符显示到全色大屏幕视频和图形显示均可。作为下一代平板显示器，其优点是：自发光，不需要背光、偏光器、滤色器；高对比度，即使在明亮的环境下也易读；180度的视角；小于5伏的低直流电池电压驱动；开关速度快（1微秒），图像显示不模糊、不拖尾、不受温度影响；超薄，便携性高；结构和工艺简单，可用于大屏幕和柔性显示；可获得高分辨率的图像显示等。

目前，CDT和Seiko-Epson公司已联合开发了2.85英寸、每英寸100像素分辨率的NTSC制彩色电视机。该产品可表现26万种彩色，具有64级灰度（每一种色）和100cd/m2的亮度。

场发射显示器

FED（Field Emission Display）的工作原理和CRT相似，电子从阴极逸出并加速撞到像素单元前面的红、绿和蓝荧光层，而后能量转换成光。FED中的电子是由阴极尖和紧*它的栅极之间的电压差产生，即场发射。

在实际器件中，每一个像素包含几千个纳米尖电子发射体（纳米尖由半径小于1纳米的钼或硅材料制成），并获得有效的电子发射。此外，用平面类金刚石碳膜代替纳米尖，也适合作电子发射。

FED器件的栅电压是50伏，分隔栅极和阴极的介质厚度是1纳米，阴极和阳极的距离是200纳米。其优点是：宽视角，垂直和水平方向大于160度；低功耗，属于激发发光器件，不需要背光；超轻超薄，工作温度范围宽等。

与有源矩阵LCD相比，FED的亮度和对比度更高。对于有源矩阵LCD而言，只要一个薄膜晶体管失效，就会造成该处的一个像素永久性的亮或暗。而FED因为每个像素包含几千个发射体，即使它们中的20%失效，也不会遭受亮度的损失。

此外，FED显示与CRT类似，不需要任何辅助光源，通过栅极电压的控制，就可以有效地调节图像的灰度等级，而通过增加场发射体密度和提高扫描频率的方法，就可以获得CRT那样的高分辨率。

最近，日本伊势电子工业开发出了使用纳米碳管阴极的40英寸彩色FED面板，美国IBM公司也开发出了纳米碳管FED。与目前的硅FED相比，纳米碳管FED的电流驱动性能指标——跨导提高到了2倍左右（跨导是漏极电流与栅极电压的比率，其数值越大工作速度也就越高）。

日本东芝公司也表示，将在2004年3月推出采用场发射显示技术的新一代壁挂式电视屏幕。屏幕大小约30英寸，厚2公分，其画质与传统阴极射线电视相当。东芝还计划以低于液晶显示器的价格销售先进的场发射平面显示器。

薄型阴极射线管

ThinCRT整个厚度仅8mm，由美国Candescent技术公司开发，其工作原理和CRT相似。不过，它不用通常CRT的电子枪、偏转线圈套和荫罩，而改用被称为Spindt的圆锥形冷阴极发射体作为电子发射源。冷阴极电子通过穿孔导电板形成电子束流，当撞到涂覆荧光层的阳极板时发光。

ThinCRT管由两块玻璃板组成，中间间隙仅1mm。显示器内的支撑物是由专有的0.05mm陶瓷薄壁制成，足以承受住外界的大气压。阳极面板是和通常CRT一样的镀铝彩色荧光层。代替CRT单个大阴极的是在基板上形成的几百万个微电子发射体。由于微电子发射体很小，每一个仅200纳米，并且若干个微电子发射体激活显示屏上的某个像素，允许有20%的失效率，这比LCD好得多。

此外，ThinCRT的冷阴极电子是在室温下产生的，它不需要加热，功率损耗仅仅是通常热阴极CRT的一小部分，所以是效率非常高的显示器。另外，它不需要荫罩（而这要浪费80%的功率），进一步增进了功效。

Candescent公司声称，ThinCRT几乎可以沿用现有的CRT、LCD和半导体制造工业中的80%的工具、设备和工艺，这就极大地降低了设备生产线的成本。在1998年末，该公司联合索尼推出了14.1英寸的ThinCRT显示器。

ThinCRT的优点是超轻超薄，低功率损耗，无限的视角，没有色和对比度的恶化，响应速度能满足全运动视频图像的要求，而且亮度范围宽，适合室内和户外应用等。

电子墨水

电子墨水电子墨水是美国麻省理工学院（MIT）媒体实验室发明的新型材料和显示技术。为使他们研制的样品更快推向市场，1997年创建了E-Ink公司，1999年又把电子墨水显示技术称做"Immedia显示"，并开始进行电子墨水的商业应用。

很快，这家私人公司就得到了许多投资商的青睐，目前已得到了3家风险投资公司和包括摩托罗拉在内的9家IT公司的资助。另外，E-Ink还被美国《财富》杂志评为1998年12家最"酷"的公司之一，并在1998年7月的《自然》杂志和1999年的《今日美国》期刊封面作了特别报道。（详情请参见CHIP今年第5期"明天的显示技术"一文）。

值得一提的是，Lucent公司贝尔实验室的研究小组在电子墨水显示器的驱动电路方面作了大量工作。1999年10月，E-Ink和Lucent公司联合宣布，将结合电子墨水和塑料晶体管两种工艺技术，开发由柔性塑料板装配的移动电子书和电子报纸。这标志着新型、廉价的类纸电子显示进入了一个新阶段。

目前，E-Ink开发的电子纸样品比反射型LCD显示器亮得多，不仅在亮和暗的光照条件下都易读，而且对比度大于10:1，超过一般报纸8:1的对比度。因为仅在开关转换时需耗电，这种电子纸显示器仅是相应尺寸的LCD所需功率的十分之一到千分之一。此外，该样品在弯曲时也能正常显示文本和简单的图形图像。

与其他显示技术相比，电子墨水今后的发展潜力巨大。因为它由类似普通墨水和纸张的材料制成，因此可保持纸一样的视觉特性，而且可以连接到互联网，或透过无线方式下载文本和图形信息，从而实现了纸上信息的动态更新和移动显示。

更奇特的是，电子墨水几乎可以打印到任何表面，从塑料到金属和纸等等。也许未来我们接触到的任何物体都可以由"死的"变成"活的"，充满动感。

目前开发成功的E-Ink显示产品有字符/分段显示器、图形显示器和用于广告以及销售显示的活动电子墨水。字符和分段显示元件可以集成到图样标志品、便携式电子产品、时尚礼品和各种商业和工业产品中；图形显示器适用于电子书、PDA及其他移动通讯器件；而活动电子墨水能以0.5～7秒的帧速显示闪烁的图像和动画。

与电子墨水相似的是Gyricon媒体公司开发的电子再度使用纸（Electronic Reusable Paper）。该显示材料具有许多纸的性质，可存储图像，类纸似的反射显示，宽广的视角，柔软而低价（可用卷绕机大规模生产），分辨率为100dpi（将增至300dpi），显示内容可以电擦除和重写（重复使用1000次），并可由交互式软件或通过无线网络传输更新。其潜在的应用领域有广告牌和公告板、数字书本和报纸、低功耗的便携式显示器、壁挂显示和折叠显示等。

        在移动通信技术、互联网技术的推动之下，世界进入了信息时代，每日巨大的信息量主要通过手机、电脑、电视等产品的显示屏传递给人类。显示技术作为人机交互的一个重要界面，在信息传递过程中的作用越来越重要。显示器主要包括阴极射线管显示器（CRT）和平板显示器（FPD）两种。与阴极射线管显示器相比，平板显示器具有重量轻、厚度薄、低功耗、无辐射、无闪烁等优点，已经成为行业市场的主流。

        按照显示原理不同，平板显示器可以分为液晶显示器（LCD）、等离子体显示器（PDP）、有机发光显示器（OLED）、场致发光显示器（FED）和电致发光显示器（ELD）等。根据所采用技术的不同，上述平板显示器各自具有不同的特点。其中LCD 和OLED 厚度薄、能耗小、分辨率高，是手机、平板电脑等中小尺寸（界面介于1—10.4 英寸）显示器主要采用的平板显示产品，二者的性能特点、制造工艺以及在手机和平板电脑领域的应用情况如下：

        LCD 属于被动发光技术，面板本身不具有发光性，必须借助背光源才能达到显示效果；OLED 则属于主动发光技术，不需要背光源。此外OLED 具有厚度薄、能耗低、无视角限制、响应速度快、颜色靓丽、易于实现柔性显示和3D 显示等诸多优点，被业界称为是继LCD、PDP 之后的下一代显示技术。

        LCD 的制造技术十分成熟，是平板显示器市场的主流产品。在LCD 的各项产品中，薄膜场效应晶体液晶显示器（简称TFT-LCD）由于画质优、对比度高、响应速度快，且制造技术成熟，已成为LCD 平板显示器的主流，广泛应用于手机和平板电脑产品。

        OLED 的制造技术还不成熟，仍处于不断发展完善的阶段，目前主要可通过PMOLED（无源矩阵OLED）和AMOLED（有源矩阵OLED）两种方式实现。

        PMOLED 响应速度较慢，不适合显示动态图像，一般只用于显示时间和日期的副屏，很少用于主屏。而AMOLED 具有响应速度快，高亮度，高分辨率，颜色鲜艳，耗电量低等优点，适合显示图像和视频。2009 年搭载AMOLED 的手机新品不断推出，但是由于AMOLED 还未实现规模化生产，产业链尚不够完善，因此生产成本高居不下，在手机市场其应用范围仅限于高端手机。LCD、OLED在手机和平板电脑领域的应用情况如下：

        ①中小尺寸平板显示器出货量快速增长

        作为新兴产业之一，平板显示器件行业在遭受了金融危机之后仍然保持稳步发展，市场规模不断扩大。2010 年，随着全球经济温和复苏以及触摸屏手机、平板电脑的热销，中小尺寸平板显示器出货量快速增长。据美国iSuppli 公司数据， 2010 年全球中小型TFT-LCD 面板市场迅速扩张，创三年以来最快的扩张速度。

       2010 年，全球中小型TFT-LCD 面板出货量增长27.78%，由2009 年的18亿块上升至23 亿块。在触摸屏手机和平板电脑热销的带动下，未来几年中小型平板显示器的出货量仍将保持增长势头。

        ②新型显示面板发展迅速，TFT-LCD 仍居主导地位

        在中小型显示器市场，一些国际品牌手机厂商如三星、HTC 积极在手机上导入AMOLED 面板，使得手机用AMOLED 面板出货大幅提升。由于AMOLED所具有的画质优、响应速度快、厚度薄、无视角限制、能耗小等优点，现已成为高端手机突显差异化的主要方式之一。在平板电脑领域，三星公司已在研发适用于平板电脑的7 英寸AMOLED 屏幕，于2011 年批量生产。随着AMOLED制造技术的不断成熟，其在中小型显示器市场的渗透率将逐渐提高。

        虽然AMOLED 具有诸多优势，但是目前AMOLED 产业仍处于发展初期，技术尚不成熟，产业链也不健全。而TFT-LCD 经过数十年的发展，已实现产业化，并且随着技术的进步，成本还将不断降低。因此短期内，TFT-LCD 仍将占据平板显示器市场主要市场份额。

平板显示器件与视窗防护屏之间的关系

        随着传感技术的发展，平板显示面板、触摸屏与视窗防护屏结合为显示屏组件，使显示屏由单纯的输出终端变为同时具备输入输出功能的新型人机交互界面，摆脱了传统键盘对人机交互的束缚，建立了新的更为直观的人机交互方式，同时扩大了屏幕面积。

        在显示屏组件中，视窗防护屏处于最外层，其功能、工艺要求与手机等产品的其他组件密不可分。由于直接暴露于手机、平板电脑等产品的表面，因此视窗防护屏要求具有表面高硬度、抗划伤性能；为了手机、平板电脑等产品的整体美化，则需要视窗防护屏通过精密丝网印刷、2.5D/3D 加工等方式实现外观效果；触摸屏表面需感受压力，对视窗防护屏及其印刷层的厚度提出了要求。由于视窗防护屏需要实现上述诸多功能、特性，因此具有生产工艺复杂的特点，在显示屏组件中也发挥着重要的作用。