显示技术在比拼中前进

五官是人的信息接收端，但据说85%是通过眼睛的图像输入接入信息。统计显示人五官接受信息时的感受细胞数量和处理速度如表1所示。从五官接收信息的细胞数量方面进行比较，视觉最大，触觉、味觉次之；而从处理速度而言，视觉也最快，达3Mbps，听觉要低2个数量级。相比而言，作为人机接口的显示器，其重要性可见一斑。此外，表1也告诉我们嗅觉在两方面都处于前列，或许会成为未来重要的人机接口也未可知。

显示器已从CRT(阴极射线管)发展到了今天以FPD(平板显示器)为主流，应用不断扩大，电视机、监视器、笔记本电脑、移动电话等等，估计今后还将向两个方面发展：一是屏幕将越来越大，不但会有整个墙面式的显示，还会追求理想的半圆形全视角显示器(图1)。另一方面是向柔性显示器、可卷电子纸发展(图2)，尽管现在尚处于起步阶段，但各公司都在积极努力，加紧开发。

显示器在电子技术领域已是不可或缺的重要支柱技术，发展迅速，竞争激烈。CRT逐渐淡出已是不争的事实，而FPD显示种类甚多，正各显其能，相互角逐。LCD(液晶显示器)、PDP(等离子显示器)、OLED(有机发光二极管)、SED(表面传导电子发射显示器)等FPD，将集中在功能(尺寸、可靠性等)、性能(清晰度、视角、亮度、响应速度、对比度等)以及价格等方面开展全方位角逐。展望显示器未来，执着于LCD的认为，“LCD以后还是LCD”，LCD将像CRT一样，君临天下50年；比较客观点的则认为，将迎来一个多样化显示器的时代，还特别提到柔性显示器会不会取代LCD的问题。

LCD

一般认为，20世纪90年代是LCD功能扩大、竞争加剧的时代，产品应用日趋普及(从电脑转向电视为代表)，面板尺寸不断加大等，21世纪则将转入性能竞争的时代。例如，LCD的视角和响应速度两大弱点将面临强力挑战。统观LCD的革新过程大约是10年1个浪潮，上世纪70年代是TN-LCD，80年代是STN-LCD，90年代以PC应用为主，进入TFT-LCD，是LCD的大发展时代，21世纪将向TFT-图像模式(包括IPS-In-plane Switching、MAV-Multidomain Vertical Alignment、OCB-Opticaly compensated Birefringence等)时代前进。

图 LCD 10一代新浪潮

生产LCD用基板的大尺寸发展也称“代”，为了与PDP竞争，发展得更快，上世纪90年代即发展了4代，从第1代进展到了第4代；但2000~10年的10年将继续加速前进，恐怕会有6代的发展，有可能从第5代到第10代。

据不完全统计，以目前批量生产的大尺寸电视屏看，40英寸以下LCD为主，40英寸以上则PDP占优势，但两者并不会停止角逐。

玻璃基板的增大，不仅代表着技术的提高，而且也意味着成本的降低，是LCD取胜的关键因素之一。一般而言，1块玻璃基板以切成6块或8块屏的居多。为了与PDP直面角逐，今后有可能发展到切4块、3块，甚至可能切成2块或1块。第7代玻璃基板可切80英寸屏，第8代可切90英寸屏，第9代可切100英寸屏各2块，直接侵掠PDP的领地。

2001年前后，SEMI(国际半导体设备和材料协会)也仿照IC，拟定了一个未来发展路线图(Roadmap)，但基板尺寸发展实在太快，超过了路线图的计划，很快从第5代的1米基板，进到了第7代的2米基板，只用了大约3年时间。日本sharp公司2005年8代基板投入量产，三星和sony于2006年6月签订了共同投产8代基板的意向书。此前于2005年三星电子公司还公布第9代玻璃基板(2400x2800mm)的方案，还没有实施，2006年3季度，第10代(2850x3050mm)，超过3米的玻璃基板便有了很多的议论(表3)。1代玻璃基板1条生产线，这种快速的发展，技术跟不上去，开销十分巨大，加上今后将从显示屏尺寸竞争进入性能竞争，因而业界有识之士提出，未来一方面要订好发展路线图，一方面则要大家共同来遵守。

液晶技术为提高响应速度，在驱动电路上下了一番功夫，用了3年时间使响应速度提高了10倍，从几十ms，提高到了几ms，sharp公司已达到了4ms，使图像清晰度大为改善。

液晶电视器的颜色，是由红、绿、兰为基色的彩色过滤器来显现的，但要提高背光的亮度无疑增加消费电力，要提高屏幕亮度，同样要增加消费电力，这便有损于LCD低功耗的长处。因此，要使各种光源滤波器、液晶材料、TFT阵列构造、背光等做到最佳配合，才能获得最佳的效果。最近在背光方面加强了研发，如采用LED以提高色再现性，今后LED背光将成主流。

SHARP公司则对传统的冷阴极管的萤光材料做了改进，加上了红、绿、兰的峰值波长光，出现了长波长“深红”光，具有了4种混合色的白光发光，提高了红色的色再现性，表现出了接近真实的红色，称为“4波长背光”，改善了背光，提高了色再现性。

至于小尺寸(10英寸以下)LCD一般使用第3代和第4代玻璃基板生产线。小尺寸LCD屏主要用于移动电话、PDA、数码相机以及汽车显示用品，有它自己的发展空间。每种应用产品都有其独特的技术要求，大致可列如表4。

PDP

FPD中LCD和PDP是竞争最为激烈的两大技术，在40英寸以上的大尺寸显示屏领域，PDP以其响应速度快、视角宽和亮度高而占有上风。LCD自然也有它自己的长处，双方的优劣对比可参阅图4。

图4 LCD和PDP的技术比较

PDP是耗电多，全反射差和高精细度不足。PDP为了提高亮度必须采用高电压，为防止发热则要安装几个风扇以冷却空气，导致耗电进一步增加。对于薄型电视而言，不但要求图像看得清，而且要求图像显示美，对图像的品质要求日高。业界的对策是大量减少驱动电路、电路集成化和调谐信号采用12位化。经过不断努力，耗电已成功削减30%~40%，发光效率提高了1倍。

OLED

OLED显示屏同时具有LCD和PDP两者的优点，理论上有可能到代LCD和PDP。OLED不需要背光，制作的显示屏比较薄，通过进一步革新还可制作出随意处置的柔性屏，可像报纸一样卷起来。

从纯技术角度，OLED在许多方面的性能优于LCD，包括亮度、对比度、功耗等，特别在活动图像方面，响应速度高出几千倍，视角也大。但因LCD技术已比较成熟，生产成本较低，是OLED很难跨越的门槛。

OLED目前仍只在试验线上进行小规模生产，由于它使用元件少(没有LCD的背光)，一旦在中小屏领域达到经济规模，就会在成本上胜过LCD。此外，它使用的先进制造设备，可进一步降低成本。

Cambridge Display Technology等公司于去年6月采用一种新的滚动式印刷技术生产聚合物全彩有源矩阵OLED，比现用的喷墨印刷技术不仅降低了成本，还提高了一致性和分辨率。DuPont公司也开发出一种小分子OLED材料的印刷工艺，在生产大尺寸显示屏方面比汽相淀积技术灵活而且成本下降，成品率也高。与LCD相比，最终成本可减少30%。

三星SDI公司正在率先建设第4代(730x920mm)的有源矩阵OLED生产线，预计2007年1月即可投入量产。

SED

SED(Surface-conduction Electron-emitter Display，表面传导电子发射显示器)是日本东芝和佳能公司共同开发推进的一项新显示技术，作为大尺寸显示屏，它的图像质量比PDP和LCD更胜一筹。SED屏2005年8月已达到投产水平，已展出36英寸屏。技术上则还有一个亮度不稳的问题。

尽管有人认为，未来几十年内作为电视显示屏将包括LCD、PDP、OLED、SED 4种技术。可由于LED和PDP近年发展出乎人们预料，SED价格难敌，生产上市不得不推迟。主打PDP的松下表示，对PDP在性能和价格上超出SED很有信心。主营LCD的SHARP则预言，2010年LCD技术还将出现里程碑式的革新。东芝公司本身2010年前生产仍以LCD为主流，50英寸以上的SED难有作为。SED量产化时间已决定从2007年1月推延到7月，但估计会放弃2008年北京奥运会的契机。

此外，利用SED的优良画质，或将首先投入对此有更高要求的单反数码相机和高清电视方面进行发展。

电子纸

随着柔性显示器的发展，进入无纸应用世界，对改良环境贡献殊大。近几年来，通过各企业的积极努力，取得不少成绩，在展会上已可见到满墙电子纸，Epson公司展出了厚仅0.096mm，重0.44g，21英寸的电子纸，清晰度达192dpi，Phililps公司也展出了10.1英寸的电子纸，E-ink公司则展出了全彩电子纸，并已达到生产的水平。但总的说，由于技术和服务的原因，还未见到很大的成功应用。

电子纸是把墨水封在微胶囊中来显示文字和图像，它的耗电仅及LCD的1%，由于柔性可卷，便于携带应用，并可在室外阅读，优点多多，E-ink公司打算年初对电子纸投入量产。

电子纸技术的最终目的是要达到易读和任意改写的程度，同时还要求能显示动画。虽已有厂商推出由LCD和电泳动技术构成的电子纸，但响应时间太慢，仅为100ms；相比之下利用着色粉末的移动特性以显示画面的“粉末移动方式”和Electro wetting(电湿方式)的高速电子纸技术更受人瞩目。

此外，Sony采用E-ink方式的电子纸发表了供阅览的电子书。松下、东芝等公司也对电子书事业抱有浓厚兴趣，松下已开发出称为“ΣBook”的电子书。美国包括HP、Microsoft等公司同样积极开发电子书，HP公司试制的Bookviewer电子书，厚1cm，尺寸略小于普通书，但可存入好几本书的容量。