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摘要：光电技术的迅速发展,使得显示技术日新月异,分别介绍了主动发光型显示技术的现状,并对其前景作了展望.

关键词：阴极射线管;等离子体显示器;LED;OLED;FED

中图分类号：TB24 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）027-000-01

近年来,作为光电子技术的重要组成部分,光电显示技术发展迅速,应用十分广泛.在外加电信号的作用下,器件本身产生光辐射刺激人眼而实现的显示,称为主动发光型显示技术,其主要有：阴极射线管（CRT）,等离子体显示器（PDP）,半导体发光二极管（LED）有机发光二极管（OLED）,以及场致发射显示器（FED）.

一、当前的发展现状

1.阴极射线管（CRT）

CRT自从1897年布劳恩发明以来,在上个世纪通过成熟的工艺技术和较低的价格也大规模的应用在电视领域,成为了显示器的主角.CRT显示器问世后在结构上也采用了很多改进的技术：如采用了阴罩板和桶形磁场,使电子枪的排列由品字形变成了一字形;各显示器厂都推出了“平面直角”显像管的显示器,如丽珑技术,*玲珑技术等;荧光粉由于材料的进步也有了很大的改进[1].

但CRT由于原理上的缺陷,如因为结构因素,其体积大,重量大,厚度较大的缺点无法解决;彩色CRT电子枪发射的电子加速电压在10KV以上,会释放少量X射线,长时间对人体有一定的影响;CRT成像是电子在磁场中加速后轰击荧光粉成像,在加速过程中产生几何畸变,引起图像失真及反光现象,以及容易受外界磁场的影响;功率也比较大,目前CRT的最大尺寸也没超过36吋,和当前流行的50吋以上的液晶电视有着很大的差距.

2.等离子体显示器（PDP）

它是一种利用气体放电的显示技术,它采用了等离子管作为发光元件,显示屏上排列有数百万个微小的等离子管（即放电空间）,每个等离子管对应一个像素.放电空间内充入氖、氙等混合惰性气体作为工作媒质.在两块玻璃基板的内侧面上涂有金属氧化物导电薄膜作激励电极.当给电极上加上电压,放电空间内的混合气体便发生等离子体放电现象.气体等离子体放电产生紫外线,这种紫外光碰击后面玻璃上的红、绿、蓝三色荧光体,它们再发出我们在显示器上所看到的可见光,显现出图像.

PDP相对于CRT,体积更小,重量更轻,无X射线;不受磁场影响,有更好的环境适应能力;亮度高,色彩还原性好,视野开阔,视角高达160度;其缺点主要有：功耗大,不便于采用电池电源;彩色发光效率偏低,驱动电压较高,驱动电路复杂.

目前,PDP在平板显示器市场中占有一定的份额,和其他显示产品互相补充,互相竞争,共同发展的局面.PDP技术的发展仍有很大的潜力：通过对其优化设计,可以将功耗由300W降低到200W以下;发光效率从2lm/w有可能提高到40lm/w以上;通过对其生产工艺的一体化设计可以大幅度降低成本.

3.半导体发光二极管（LED）

半导体发光二极管是利用外电源向PN结注入电子来发光的.半导体发光二极管记作LED,是由P型半导体形成的P层和N型半导体形成的N层,以及中间的由双异质结构成的有源层组成.有源层是发光区,其厚度为0.1～0.2μm左右.

LED显示屏是通过一定的控制方式,用于显示文字,图像,图形等各种信息以及电视、录像信号,并由LED器件阵列组成的显示屏幕.

LED具有稳定性好,寿命长,可长达10万小时,采用低压电源,安全性更好,效能高,绿色照明,无环境污染等优点.

LED目前主要的缺点是价格较高,单点直径较大,导致显示屏的像素较低.目前,其主要用于指示灯,数字显示用显示器,平面显示器,光源等.特别是作为液晶显示器的背光源,已经全面取代冷阴极荧光灯管而成为主流.

4.有机发光二极管（OLED）

OLED显示技术具有自发光的特性,采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板,当有电流通过时,这些有机材料就会发光.OLED在发光过程中不断发生化学反应,其发光强度会出现衰减,使用寿命较低,生产过程中合格率不高,造成成本上升[2].

目前,主要发展在中小尺寸OLED显示屏,用于智能手机和平板电脑中.对于大尺寸的OLED,技术路线不十分明确,寿命较低,大尺寸OLED电视价格过高于同尺寸的液晶电视,大尺寸OLED面板成本高,成品率低的问题必须解决.

5.场发射显示器（FED）

场发射显示器发光原理为：在发射和接收电极中间的真空带中导入高电压以产生电场,使电场刺激电子撞击接收电极下的荧光粉,而产生发光效应.FED显示器拥有数十万个主动冷发射子,因此在构造上FED可以达到比CRT节省空间的效果.其次在于电压部分,CRT大约需要15～30KV左右的工作电压,而FED的阴极电压约小于1KV.

FED是平板显示技术和真空微电子技术相结合的产物,被认为最终会取代CRT.但FED加工制造设备和技术难度大,成本昂贵.场发射显示器的研究进展较慢,其产业化也面临诸多问题[2].目前已有13-15cm的产品问世,并实现了彩色化.FED的核心部件是阴极,阴极材料的研究也有较大的进展.

二、前景展望

CRT由于自身的缺点,21世纪以来,除了一些特殊要求的设备外,大部分领域,CRT都已经被液晶显示器取代.

PDP技术的发展仍有很大的潜力,通过技术的进步,向着低功耗,低成本,环保,高清晰度等方面发展,仍可和液晶显示等显示器件竞争.

LED在光源方面由于其长寿命,低功耗已经占有很大的市场.LED微显示技术的应用,使其在显示领域极具市场潜力,,以谷歌眼镜为代表的新一代智能设备正预示着微显示市场的美好未来.LED微显示技术由于先天的优势,将代表着微显示未来的方向[3].OLED核心部分为有机材料,还存在各种困难,如不易实现全彩色,发光层制作难度大,有机物容易老化.长远来看,OLED有着很好的发展前景.

FED被公认为CRT的最终发展方向,但其面临的问题,使其发展过程十分缓慢,产业化解决的问题困难重重.

新近发展的激光显示技术（LPD）发展十分迅速,但在其市场化前,还有很多问题尚待解决.

参考文献：

[1]李文峰,等.光电显示技术[M].北京：清华大学出版社.

[2]李欣.LED和OLED显示技术及其应用前景[J].职教和成教,2014（1）：581.

[3]邹兵,等.LED微显示技术[J].光学仪器,2015（8）：293-298.

基金项目：湖南城市学院科研项目：2015xj11.

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