從(cong) 上古世紀原始人的洞穴壁畫、甲骨文再到雕刻技術、活字印刷術,無不是將實體(ti) 圖像作為(wei) 信息載體(ti) 進行傳(chuan) 遞,而近代顯示技術通過將電子信號由設備傳(chuan) 輸到顯示器上最終轉化為(wei) 可見光傳(chuan) 輸到人眼,實現信息的顛覆性傳(chuan) 遞。
簡單的說,近現代顯示技術即為(wei) 光與(yu) 電的結合。
隨著顯示技術的不斷發展,從(cong) 機械式黑白電視機誕生到到陰極射線顯像管(CRT)再到如今的液晶(LCD)、等離子(PDP)、有機電致發光技術(OLED)等。因顯示原理的差異性,有的被淘汰,而有的則繼續在顯示領域發揮餘(yu) 熱。
本篇文章,我們(men) 試圖簡單回顧一下全球顯示技術的迭代進化,從(cong) 而當前顯示技術百家爭(zheng) 鳴之際,哪一種技術最有優(you) 勢,最有發展前景。
CRT:主宰一個(ge) 世紀的顯示技術
CRT顯示技術,又被稱為(wei) 陰極射像管技術(Cathode Ray Tube),其主要由電子槍(Electron Gun)、蔭罩(Shadow Mask)、高壓石墨電極、偏轉線圈(Deflection Coils)和熒光粉塗膜層_Phosphor)五大部分組成,當然還要嚴(yan) 謹一點的話還包括大家熟知的曲麵玻璃顯示外殼。它的顯示成像原理是利用電子槍使電子在加速電場以及陽極高壓作用下獲得巨大能量,以高速度的初始狀態經過垂直和水平的偏轉線圈控製角度,最終高速轟擊屏幕上的熒光物質使其受激發光從(cong) 而畫麵實現顯示。
早在1897年就有人提出了CRT顯示技術,到世界上第一台真正意義(yi) 上的電視機誕生已經是1939年了,而我國的電視行業(ye) 則發展更晚,1958年和1970年是具有特殊意義(yi) 的兩(liang) 個(ge) 年度—分別誕生了我國第一台黑白CRT電視以及第一台彩色電視。
作為(wei) 主宰了上個(ge) 世紀幾乎整整一個(ge) 世紀的顯示技術,CRT陰極射線顯示技術在對比度、色彩明亮、價(jia) 格等方麵具有一定優(you) 勢,但是由於(yu) 其故障率高、體(ti) 積笨重以及帶軟X射線輻射,並且電子束掃描過程中的信號失真等原因,CRT為(wei) 代表“大腦袋”顯像管電視逐漸被輕薄、低功耗、低造價(jia) 的平板顯示器(FPD)所替代。
平板液晶顯示:顯示器厚度是硬傷(shang)
TFT-LCD(Liquid Crystal Display),又名液晶顯示技術,利用液晶分子在電場作用下的排列會(hui) 發生變化,從(cong) 而影響其光學性質,也就是電光效應。
其大致顯示原理為(wei) R、G、B三基色給予的電信號作用下使得液晶分子進行獨立的排列偏轉,最終是調製後的光線通過偏光片、濾光片實現與(yu) 空域的色彩重現。
在這裏需要指出的是液晶顯示器裏麵的液晶分子自身並不會(hui) 發光,需要額外的背光板提供光源進行反射式發光顯示,這也是該類顯示器厚度受到製約的硬傷(shang) 。
LCD顯示器同時還存在著可視視角小、響應時間過長、對比度過低(背光源無法完全關(guan) 閉)等色彩方麵的問題。
等離子顯示技術:致命傷(shang) 是燒屏
等離子體(ti) 顯示器又稱電漿顯示器PDP(Plasma Display Panel),其大致原理是在兩(liang) 張特製超薄的玻璃背板中填充中性的氣體(ti) ,在外部施加電壓作用下電離出帶電粒子轟擊顯示屏上的R、G、B三基色磷光物質,使其受激發出可見光。
由於(yu) 結構為(wei) 兩(liang) 張超薄玻璃板組成,因此其特點之一是厚度極薄。同時,等離子電視中的等離子腔體(ti) 作為(wei) 獨立的像素點,理論上講隻要能做到足夠小,其像素可以做到很高,所以分辨率高也是它的第二大優(you) 點。
但是,等離子電視有一個(ge) 最大致命傷(shang) 就是會(hui) 發生前“燒屏”,就如以前人們(men) 看電視,長時間靜態畫麵位置(如電視台標)再切換電視畫麵依然會(hui) 有殘影,這也與(yu) 顯示屏上的熒光物質壽命衰減相關(guan) 。
OLED顯示技術:小尺寸應用廣泛
OLED(OrganicLight-Emitting Diode)也就是有機電致發光二極管,它不像傳(chuan) 統的LCD液晶顯示屏需要單獨的背光模組提供光源,而是利用蒸鍍在陽極上的有機高分子材料的特性,利用空穴和電子結合形成電子-空穴對,也就是激子。激子在躍遷過程中輻射產(chan) 生可見光,而行業(ye) 常用的RGB三種蒸鍍有機材料則可以分別輻射出對應波長的可見光,從(cong) 而實現屏幕自主發光。
正因為(wei) 能夠自主發光,因此OLED顯示器在對比度、亮度上麵得到大幅提升,同時響應快、重量輕、厚度薄。
而OLED柔性技術,則通過有機高分子材料聚酰亞(ya) 胺薄膜塗層替代玻璃背板,結合COF&COP封裝技術實現柔性顯示,尤其是在手機、平板領域實現超窄邊框高屏占比顯示。
由於(yu) OLED大屏技術的不成熟性,目前應用於(yu) 中小尺寸顯示領域。同時OLED中的有機高分子材料由於(yu) 衰減壽命不一致,同樣麵臨(lin) 燒屏等殘影問題,不過目前各大麵板企業(ye) 通過獨特的子像素排列設計可減輕該問題的發生,如三星的鑽石結構。
以上各種顯示技術包括沒提到的LED等顯示技術都在不斷發展為(wei) 、完善,也各有其優(you) 勢與(yu) 不足,未來的顯示技術絕不會(hui) 一家獨大。目前比較熱門的具有潛力的主要顯示技術有激光電視、QLED、Mini-LED&Micro-LED、LTPO。
激光顯示技術:未來空間或將放量
激光電視,被稱為(wei) 第四代電視技術,其大致原理為(wei) 將調製過的R、G、B三原色激光信號利用DLP(Digital Light Procession)數字光處理技術進行圖像顯示,本質上屬於(yu) 超短焦投影技術。
既然是投影技術,所以除了投影係統(激光發生器、調製器、DMD偏轉元件),激光電視還由外部投影屏幕構成。
其主要優(you) 點在於(yu) :由於(yu) 光源是激光,因其單色性好,色彩效果好,色彩飽和度更好,色域覆蓋更廣。同時亮度高,壽命長,健康護眼,超短焦投影技術可實現大尺寸顯示。
前景上,作為(wei) 目前幾大電視企業(ye) 主推技術,相信未來幾年隨著技術成熟其價(jia) 格會(hui) 逐漸降低,相信後麵會(hui) 占據一定市場份額。
QLED:或是過渡產(chan) 品
QLED(Quantum Dot Light Emitting Diodes)也就是量子點發光二極管。
在發展初期QLED有兩(liang) 種發展思路,一種是將QLED薄膜置於(yu) LCD顯示器背光模組中,另外一種則是直接做成類似OLED的自發光麵板。
目前市麵上基本都采用前者這種技術,其優(you) 點在於(yu) 當藍色或紫外光(UV)背光源通過這層量子點薄膜,不僅(jin) 能減少背光亮度的損耗,同時還可以減少液晶顯示器中彩色濾光片的色彩串擾,這樣可以有效的提升畫質的色域,但其本質上還是LCD液晶顯示技術的改進型。可以說QLED或多或少隻是一種過渡產(chan) 品,名氣大於(yu) 實質意義(yi) 。
Mini LED:需要解決(jue) 像素光源和超高密度封裝難題
Mini LED,為(wei) 芯片尺寸介於(yu) 50~200微米的LED(發光二極管)器件,可以用作LCD背光源也就是直下式背光,也可實現真RGB主動顯示。
與(yu) 目前的LCD相比,Mini LED響應速度更高、極端運行環境更為(wei) 廣泛,同時在續航方麵有著不錯的表現。
Micro LED芯片尺寸則小於(yu) 50微米。是LED器件微縮化、矩陣化技術的代表,通常需要將高密度微型LED器件集成在芯片上,簡單的說就是LED背光器件的薄膜化、陣列化以及微小化。
其主要優(you) 勢在於(yu) 既能像OLED一樣自發光,無需背光源,體(ti) 積小、輕薄、功耗低,同時響應時間為(wei) 納秒級。
同時在第三代半導體(ti) 材料興(xing) 起的未來時間裏,氮化镓作為(wei) Micro LED製作的原材料,對其封裝和極化技術有著不可估量的貢獻。想必這也是美國蘋果公司重下賭注,一心看好扶持的技術原因。
目前的主要難點在於(yu) ,巨量轉移技術、像素光源問題和超高密度封裝問題。
LTPO:或是過渡小尺寸主流顯示技術
LTPO(Low Temperature polycrystalline Oxide)低溫多晶氧化物技術,也就是LTPS與(yu) Oxide技術的結合體(ti) 。
OLED顯示器為(wei) 電流驅動型器件,如果需要提高顯示器分辨率,則響應需相應減小電容,減小電容則勢必會(hui) 減小半導體(ti) 溝道響應,造成延遲,而LTPS技術則具有極高的電子遷移率正好契合這一發展方向,同時隨著手機屏幕刷新率的不斷突破,高刷新率也加重了手機續航的功耗負擔,而以igzo為(wei) 代表的氧化物技術則因其關(guan) 態電流低可適用於(yu) 屏幕低頻驅動,兩(liang) 者結合符合未來的降功耗趨勢,參照蘋果watch4、三星note20 ultra。
同樣LTPO本質上屬於(yu) OLED顯示技術的改進型,可以預測的是在Micro-LED未解決(jue) 三大難點之前,LTPO技術將作為(wei) 過渡技術成為(wei) 小尺寸主流顯示技術。
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