平板显示技术浪潮汹涌(下)

武内空

OLED——自发光的显示器

　　虽然FED/SED看起来在整体上比LCD和PDP都更有优势，但ELD(Electron luminescent Display，电激发光显示器)技术似乎比FED更有竞争力，真所谓“天外有天”。

　　自发光显示原理

　　电激发光现象早在1936年由德国Destria博士发现，但直到近年由于固态化学与薄膜半导体技术的发展，EL显示技术才逐渐受到重视。EL 的发光显示原理是向发光材料两端施加电压，使中间发光层受激后发光，可依发光材料分为有机EL显示和无机EL显示两种技术。无机发光材料均采用半导体无机物，诸如Zn、S、Cu、Mn等，而有机发光材料则采用有机化合物，诸如以PPV、CN-PPV、PVK作为发光材料等。(顺便介绍：ELD固态照明技术能够通过提高电光转换效率来降低成本，将成为最有效的通用照明节能途径，未来有可能广泛用于家庭照明。)

　　两种分类：有机和无机

　　在平板电视机应用上，有机ELD略胜一筹。有机ELD 即有机物发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，也称为Organic Electro Luminascent Display，通常简称OLED)。它包括高分子有机物OLED和低分子有机物OLED两种，其中前者适合做大屏幕显示器。OLED的原理是将具有发光特性的有机材料涂在一种可导电的玻璃基板、塑料或薄膜上，当有电荷通过时，这些有机材料就会发光。

　　OLED的理论优势

　　从理论上而言，OLED与LCD以及CRT相比具有显著的优势：无辐射，超轻薄(显示面板可薄至1mm以下)，柔软显示，屏幕可卷曲；制造工艺比较简单，批量生产时的成本要比LCD至少节省20%；能在-45℃～80℃的极寒和高温环境下正常显示；无需后背光源，因而更加节省能源；可视角接近 180度；像素的响应速度属微秒级，显示动态画面时无拖影现象。难怪OLED被有人誉为继LCD之后更理想、更具发展前景的下一代显示器。

　　从小尺寸应用起步

　　1987年，柯达公司宣布了OLED器件的双层结构，这项专利技术让OLED技术的应用前景变得明朗起来，立刻引起广泛关注。

　　1997年，日本先锋公司推出了全球第一个商品化的OLED产品——车载显示器。

　　2000年，Motorola推出了采用三色OLED显示屏的时梭P8767手机。

　　2001年，先锋正式批量生产了车载电视机所用的5.2英寸全彩OLED显示器；同年，Sony展示了13英寸的全彩OLED显示器样机。

　　可见，OLED的应用从较小的尺寸起步，屏幕越来越大。但目前阶段OLED还主要以小尺寸应用在数码相机、MP3播放器、手机等便携设备上。

　　2004年5月，Epson公司公布了40英寸的OLED面板样机，它采用了主动矩阵驱动方式，分辨率为WXGA级(1280×768)，支持256K色，面板厚度仅为2.1mm。Epson当时宣称在2007年前后让该产品达到实用水平。

　　2005年，Samsung和LG也加大了对OLED的投资。Samsung已引进第四代高分子OLED生产线，试产出40英寸的OLED显示面板(图2)，用该面板生产出来的电视机整机厚度不足3cm。

　　图2 Samsung展示的40英寸OLED样机

　　大尺寸应用长路漫漫

　　大尺寸LCD显示面板的成本始终居高不下，其中背光与色彩模块所占成本太高。但OLED不使用背光源、彩色滤光片等，确实在成本上具有相当大的优势。在发光效率方面，OLED则远远高于PDP和LCD的水平，高分子OLED器件的发光效率已超过20cd/w, OLED器件的发光亮度已经超过100000cd/m2。

　　OLED面前的最大问题是寿命，Epson的样机只有2000小时的寿命。另外，驱动有机发光体的电路所需的多晶硅薄膜晶体管成本太高，技术上难以做到较大尺寸的显示屏。这些问题将使旨图采用OLED面板的大屏设备还有一段很长的路要走。在成熟的OLED电视机走进消费者家庭之前，LCD等技术还将扮演主角。

　　2005年全球OLED面板的出货量达到约6500万片，价值8亿美元以上。根据美国Stanford Resources预计，到了2007年，OLED的产值将达到16亿美元，年增长率为63%。美国《工业周刊》认为：“我们及大多数业内分析人士和专家都同意，未来十年，OLED将是图像领域最热门的创新。它有潜力改写当前平板显示器的性能和价格记录。”

　　LED显示屏及LED新光源技术

　　LED(Semiconductor Light Emitting Diode，半导体发光二极管)显示屏由几万至几十万个半导体发光二极管代表的像素点均匀排列组成，不同色彩的LED像素点由不同的材料制造而成。由于其发光二极管所用的半导体材料属于无机物(Mineral)，因此与OLED对应地又可称为MLED。

　　利用不同的材料可以制造出不同色彩的LED像素点。LED的光电转换效率达到10cd/w以上，尤其蓝色超高亮器件的出现，使得LED器件的光谱覆盖了自然光的范围。

　　LED的优点及应用

　　LED有很多优点：对比度高(1400：1以上)、亮度高(900 cd/m2)、可视角范围广、色彩艳丽、工作电压低(仅1.5~3V)、功耗小、易于集成、驱动电路简单、寿命长(约10万小时以上)、耐冲击且性能稳定等等。这些优点使其呈现出极为广阔的发展前景。目前LED正朝着更高亮度、更高耐气候性和发光密度、发光均匀性、全色化趋势发展。在大型显示设备中， LED目前是一种可谓无可匹敌的技术。

　　美国纽约时代广场纳斯达克大楼外的巨型屏幕是LED的代表作，该屏幕是全球最大的显示屏幕(图3)，由1900万枚高亮度LED显示灯组成。另外，香港铜锣湾时代广场外墙的电子屏幕、地铁车厢内的显示屏，均应用了LED。

　　图3 纳斯达克大楼的巨型LED显示屏幕墙

　　趋势：为LCD提供新光源

　　由于LED技术能提供很高的发光效率，所以最近被LCD厂商所普遍看中，将其视为LCD显示屏的一种新型背光源，以取代LCD传统所用的 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamps，冷阴极荧光灯)光源，因为CCFL的显示效果、功耗和寿命都较差。

　　新近上市的Sony TX系列笔记本电脑、Fujitsu Lifebook Q2010笔记本电脑等就采用了以LED为背光源的LCD显示屏(图4)。

　　图4 以LED为LCD屏幕背光源的量产笔记本电脑

　　2005年12月，夏新宣布生产出中国首台LED电视机。另外，TCL、长虹、康佳和创维公司宣布联手投资LED显示产业。不过，由于成本过高，LED的市场化步履维艰。据市场研究公司DigiTimes的相关数据，40英寸LED屏幕的成本约为CCFL屏幕的3倍。专家认为，当LED屏幕的成本下降到CCFL的1.5倍以下的时候，大规模应用才有可能。那么，LED还要经历多长时间才能突破成本这一关？Insight Media预测的时间是到2010年，届时电视机等设备将开始采用LED屏幕。