什么是光电显示器件，什么是光电显示技术

很多朋友对什么是光电显示器件，什么是光电显示技术不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

显示技术有着广泛的应用领域，其中广播电视和计算机终端显示是重要的应用领域。近年来，通信技术的飞速发展，要求显示器向多功能、数字化方向发展，即具有电视、电脑、可视电话等功能，集成多媒体、数字化等多种功能。

在显示性能方面，多媒体终端显示器应具有大屏幕、高分辨率、高亮度、全彩等高性能。另一方面，信息技术的多样化、实时性特点使得便携式终端显示技术成为一个颇具吸引力的发展领域。便携式终端显示器应具有重量轻、厚度薄、能耗低、工作电压高等特点。

正因为如此，各种显示设备相继出现，如：阴极射线管（CR显示器）液晶显示器（LCD）、等离子显示面板（PDP）显示器、电致发光显示器（ELD）发光二极管（L显示器）、有机发光二极管（OLED）显示器、真空荧光管（VFD）显示器、场发射显示器（FED）

电子显示装置可分为主动发光型和非主动发光型两类。前者利用信息调制每个像素的亮度和颜色来直接显示，而后者本身不发光，而是利用信息调制外部光源来达到显示目的。显示设备的分类方式有多种，如屏幕尺寸、显示内容形状等；按显示材料可分为固体（晶态和非晶态）、液体、气体、等离子和液晶显示器。但最常见的是按照显示原理来分类，主要有：阴极射线管（CRT）、显示液晶显示器（LCD）、等离子显示面板（PDP）显示器、电致发光显示器（ELD）发光二极管（LED） ）显示器、有机发光二极管（OLED）显示器、真空荧光管（VFD）显示器、场发射显示器（FED）。

前七种都是主动发光显示器，只有LCD是非主动发光显示器，还有其他的，但市场很小。 20世纪，图像显示设备中，阴极射线管（CRT）占据绝对主导地位，电视显示器等大部分设备都采用CRT。与此同时，平板显示器也在快速发展，出现了多种平板显示解决方案，如显示液晶显示器（LCD）、等离子显示面板（PDP）显示器、电致发光显示器（ELD）发光等。二极管（LED）显示器、有机发光二极管（OLED）显示器、真空荧光管（VFD）显示器、场发射显示器（FED）等。其中，液晶显示器由于其自身的优点在中小屏幕显示器中取代了CRT。质量大幅提高，价格不断下降，辐射低。而另一种适合大屏幕的显示设备——等离子显示器（PDP），也逐渐开发并商品化。

本文将重点关注CRT、LCD、OLED等应用最广泛、生产量最大的系统，并简要描述PDP、ELD、LED、OLED、VFD、FED等的发展潜力。

：一、几种常见显示器介绍：1、阴极射线管（CRT）

CRT是使用阴极射线管（Cathode Ray Tube）的显示器。阴极射线管主要由五部分组成：电子枪（Electron Gun）、偏转线圈（Deflection columns）、荫罩（Shadow mask）、荧光粉层（Phosphor）和玻璃外壳。它是使用最广泛的显示器之一。 CRT平板显示器具有视角大、无坏点、色彩还原度高、色品均匀、多分辨率模式可调、响应时间极短等优点。 LCD显示器很难被超越。优点。根据不同的标准，CRT显示器可以分为不同的类型。

技术原理

CRT显示终端主要由电子枪、偏转线圈、荫罩、荧光粉和玻璃外壳五部分组成。简单理解，CRT显示终端的工作原理是，当显像管内部电子枪阴极发射的电子束经过强度控制、聚焦、加速后，成为细小的电子流，然后偏转到显像管上。通过偏转系统的作用正确目标，并穿过遮光罩。掩模上的小孔或栅栏会轰击荧光屏上的荧光粉。此时，荧光粉被激活并发光。 R、G、B三色荧光点被不同比例强度的电子电流点亮，就会产生各种颜色。

电子枪的工作原理是通过灯丝加热阴极，阴极发射出电子。然后，在加速电极电场的作用下，电子束被聚焦成很细的电子束。极高的速度轰击荧光粉层。这些电子束轰击的目标是荧光屏上的三基色。为此，电子枪发射的电子束不是一束，而是三束，分别受电脑显卡R、G、B三基色视频信号电压的控制，轰击各自的荧光粉单元。在高速电子束的激发下，这些荧光粉单元发出不同强度的红、绿、蓝光。这样，不同颜色的像素混合在一起，大量不同颜色的像素就可以组成一幅美丽的画面，不断变化的画面就变成了运动的图像。显然，像素越多，图像就越清晰、越细致、越真实。

偏转线圈的作用是帮助电子枪发射的三束电子束以非常非常快的速度扫描并激发所有像素。可以使显像管内的电子束按照一定的顺序周期性地轰击各个像素，使各个像素发光；而只要这个周期足够短，也就是说电子束的轰击频率对于某个像素足够高，我们就会看到完整的图像。通过扫描，可以形成图片。荫罩板的作用是保证扫描时三束电子束准确地击中每个像素。荫罩板是一块薄金属罩板，厚度约为0.15mm，上面有很多小孔或凹槽，与同组的荧光粉单元，即像素相对应。三束电子束只有通过小孔或槽后才能击中同一像素中相应的荧光单元，这样才能保证颜色的纯度和正确的会聚，从而看到清晰的图像。

最后，场扫描的速度决定了画面的连续性。场扫描速度越快，形成的单幅图像越多，画面越平滑。每秒可以执行多少场扫描通常是图像质量的衡量标准。我们通常用帧频或场频（单位为Hz、赫兹）来表示。帧速率越大，图像越连续。

3 CRT显示器的特点

CRT技术展览会已有100多年的历史。该技术具有显示质量好、性能稳定可靠、寻址方法简单、制造成本低、价格便宜等特点。近年来，CRT荫罩、电子枪、荧光粉等都得到了很大的改进，玻壳的扁平化和机械强度的增强也得到了提高，亮度、分辨率、屏幕平坦化程度都有所提高。得到了改善。随着微电子技术的发展和集成电路的广泛应用，信息产品正向小型化、节能化、高密度方向发展，CRT的缺点也逐渐显现出来。由于CRT是电真空器件，存在体积大、重量重、电压高、功耗大、X射线辐射量小等问题。虽然CRT的分辨率已达到高清电视（HDTV）的要求，但像素密度不高，一般只有100dpi左右，无法满足170dpi以上印刷字符的要求。

：2、液晶显示器（LCD）

LCD具有低电压、低功耗、平板等特点，与CMOS集成电路相匹配，采用电池作为电源，适合便携式显示。国际上，LCD模式出现于20世纪60年代，TN LCD产业形成于20世纪70年代，主要应用于电子表、仪器仪表、计算器等显示设备。

20世纪80年代中期，开发生产了STN液晶显示器产品，主要应用于BP机、手机、个人数字助理（PDA）、笔记本电脑等。TN液晶显示器和STN液晶显示器信息容量有限，无法使用用于视频显示。人们开发出了TFT LCD技术，它是液晶显示技术与微电子学的结合？科技与显示技术的结合，功能强大。在现代显示技术领域，TFT LCD研究最为活跃，论文最多，技术发展最快。 TFT LCD产业自20世纪90年代初形成以来，已从第一代生产线发展到现在的第四代生产线。基板玻璃尺寸接近1m2，分辨率范围从CGA（320320）、VGA（640480）、SVGA（800600）、XGA（1024768）、SXGA（12801024）达到UXGA（16001200）（括号内的数字表示像素数），像素密度超过200dpi，可以在12in（英寸）屏幕上显示整版报纸内容。

技术原理

液晶就是这样一种有机化合物。在常温条件下，它既表现出液体的流动性，又表现出晶体的光学各向异性，故称为“液晶”。在电场、磁场、温度、应力等外界条件的影响下，其分子容易发生重排，液晶的各种光学性质都会发生相应的变化。控制。正是利用液晶的这种物理基础，即液晶的“电光效应”，通过电信号来调制光，从而制成液晶显示器件。在不同电流和电场的作用下，液晶分子会按90度规则旋转排列，造成透光率差异，从而在电源ON/OFF下产生明暗差异，每个像素点可以根据这个原理进行控制，形成所需的图像。

液晶的物理特性是：当通电时，排列变得有序，使得光容易通过；未通电时，排列混乱，阻碍光线通过。让液晶像闸门一样阻挡或让光线通过。从技术上简单来说，液晶面板由两片相当精致的无钠玻璃材料（称为基板）组成，中间夹有一层液晶。当光束穿过这层液晶时，液晶本身会排成一排或扭曲成不规则形状，从而阻挡或允许光束顺利通过。大多数液晶是由长棒状分子组成的有机化合物。在自然状态下，这些棒状分子的长轴大致平行。将液晶倒入加工好的凹槽平面中，液晶分子会沿着凹槽排列，所以如果那些凹槽非常平行，那么分子也是完全平行的。

对于需要用于笔记本电脑或台式液晶显示器的更复杂的彩色显示器，还需要有专门处理彩色显示的彩色滤光层。通常，在彩色LCD 面板中，每个像素由三个液晶单元组成，每个液晶单元前面分别有一个红色、绿色或蓝色滤光片。这样，穿过不同单元的光线就可以在屏幕上显示不同的颜色。液晶显示器的特点

LCD克服了CRT体积大、功耗大、闪烁等缺点，但同时带来了成本高、可视角度低、色彩显示效果不理想等问题。 CRT显示器可以选择一定范围的分辨率，并且可以根据屏幕要求进行调整，但LCD屏幕只包含固定数量的液晶单元，并且全屏上只能使用一种分辨率显示（每个单元是一个像素）。 LCD在节能方面具有明显的优势。其辐射指数一般低于CRT。由于其原理问题，不会出现任何几何畸变和线性畸变。这也是一大优势。图像质量。当然它也有一些缺点：可视偏转角度太小，容易造成图像拖尾，液晶显示器的亮度和对比度不是很好，液晶“坏点”问题，而且寿命有限。 LCD产品的制造涉及光学、半导体、电机、化工、材料等多个领域，上下游需要的技术种类繁多，很少有单一厂家能够从材料到成品一应俱全。因此，各个领域都有明确的分工。上游材料包括玻璃基板、ITO导电玻璃工厂、偏光片、彩色滤光片、光源模组、液晶、半导体制造工艺所需的光掩模、液晶驱动IC、印刷电路板（PCB）等；中游聚集各种材料制造液晶面板，供下游应用厂商使用。由于下游应用产品众多，所需面板规格几乎不同，且需要根据产品切割面板尺寸，因此液晶面板没有标准产品；下游应用产品种类很多，从各种家电、消费类、信息、通讯和工业产品，只要是需要显示的电器，都需要液晶显示器产品。

：3、发光二极管显示屏（LED）

LED显示屏（LED panel）是通过控制半导体发光二极管的显示方式来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、视频信号等各种信息的显示屏。 LED的技术进步是扩大市场需求和应用的最大动力。最初，LED仅用作微型指示灯，多用于电脑、录音录像机等高端设备中[1]。数码相机、PDA 和移动电话。

原理结构

通过LED芯片的正确连接（包括串联和并联）和正确的光学结构。可以形成发光显示器的发光段或发光点。这些发光段或发光点可组成数码管、符号管、仪表管、矩阵管、电平显示管等。通常将数码管、符号管、仪表管统称为笔画显示器，将笔画显示器和矩阵管统称为字符显示器。其中，较为成熟的技术是TFT技术。 TFT常用于笔记本液晶显示屏。 TFT屏幕是薄膜晶体管，英文全称（Thin Film Transistor），是一种有源矩阵型液晶显示器，其背面设置有特殊的光管，可以主动控制屏幕上的每个独立像素。屏幕，也就是所谓的有源矩阵TFT，这样可以大大提高响应时间，大约是80毫秒，而STN是200毫秒！还改善了STN闪烁（水波纹）、模糊的现象，有效提高了动态图像的播放能力。与STN相比，TFT具有出色的色彩饱和度、还原能力以及更高的对比度，在阳光下的表现力依然非常出色。清楚，但缺点是耗电较多，成本也较高。 LED是由发光二极管组成的显示屏。 LED 通常具有较低的分辨率，并且由于集成度较高而较昂贵。

特点及适用范围

LED显示屏集微电子技术、计算机技术和信息处理于一体。具有色彩鲜艳、动态范围宽、亮度高、清晰度高、工作电压低、功耗低、寿命长、耐冲击、色彩鲜艳、运行稳定等特点。可靠等优点，使其成为最具优势的新一代显示媒体。 LED显示屏已广泛应用于大型广场、商业广告、体育场馆、信息发布、新闻发布、证券交易等领域，可以满足不同环境的需求。

：4、有机发光二极管显示器（OLED）

OLED显示技术具有自发光的特点。它采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板。当电流通过时，这些有机材料就会发光。而且OLED显示屏可视角度大，能够显着节省电量。自2003年起，这种显示装置已广泛应用于MP3播放器中。 OLED屏幕具有许多LED无法比拟的优点，因此一直受到业内人士的青睐。

就OLED所用的有机发光材料而言，一种是基于染料和颜料的小分子器件系统，另一种是基于共轭聚合物的聚合物器件系统。同时，由于有机电致发光器件具有发光二极管的整流发光特性，因此小分子有机电致发光器件又称为OLED（Organic Light Emitting Diode），高分子有机电致发光器件称为PLED（Polymer发光二极管）。发光二极管）。小分子和高分子OLED在材料特性方面各有优缺点，但从现有技术的发展来看，如在显示器的可靠性、电气特性、生产稳定性等方面，小分子OLED均处于领先地位。目前量产的OLED元件均采用小分子有机发光材料。

结构与流程

OLED的基本结构是一层薄而透明的具有半导体特性的氧化铟锡（ITO），它与电的正极相连，再加上另一个金属阴极，包裹成三明治结构。整个结构层包括：空穴传输层（HTL）、发光层（EL）和电子传输层（ETL）。当电源提供适当的电压时，正空穴和负电荷会在发光层中结合产生光，并根据其公式产生红、绿、蓝三基色，形成基本颜色。 OLED的特点是自身发光，不像TFT LCD需要背光，因此可见度和亮度较高，其次是电压要求低、省电效率高，再加上响应速度快、重量轻、厚度薄、简单结构合理、成本低廉等优点，被视为21世纪最有前途的产品之一。

有机发光二极管的发光原理与无机发光二极管类似。当元件受到源自直流电（DC）的正向偏压时，所施加的电压能量将驱动电子（Electron）和空穴（Hole）分别从阴极和阳极注入到元件中，当两者相遇时传导、结合，即形成所谓的电子空穴复合（Electron-Hole Capture）。当化学分子受到外界能量激发时，如果电子自旋（Electron Spin）与基态电子配对，则为单重态（Singlet），其释放的光就是所谓的荧光（Fluorescent） ;反之，如果激发态电子的自旋与基态电子态的自旋不成对且平行，则称为三重态（Triplet），其所释放的光称为磷光（Phosphorescent）。当电子的状态位置从激发态的高能级回到稳定态的低能级时，其能量会以光子（Light Emission）或热能（Heat Dissipation）的形式释放出来，并且光子部分可以作为显示功能；那么有机荧光材料在室温下无法观察到三重态磷光，因此PM-OLED元件的发光效率的理论极限仅为25%。

PM-OLED发光的原理是利用材料能量梯度将释放的能量转化为光子，因此我们可以选择合适的材料作为发光层或者在发光层中掺杂染料来获得光- 发出我们需要的颜色。另外，一般电子-空穴复合反应在数十纳秒（ns）内，因此PM-OLED的响应速度非常快。图5：PM-OLED的典型结构。典型的PM-OLED由玻璃基板、ITO（氧化铟锡；Indium Tin Oxide）阳极（Anode）、有机发光层（Emitting Material Layer）和阴极（Cathode）组成，其中薄而薄的透明的ITO阳极和金属阴极像三明治一样将有机发光层夹在中间。当注入阳极的空穴（Hole）与来自阴极的电子（Electron）在有机发光层中结合时，有机材料被激发而发光。对于发光效率较好、应用广泛的多层PM-OLED结构，除了玻璃基板、阴阳电极和有机发光层外，还需要制作空穴注入层（Hole Inject Layer； HIL）、空穴传输层（Hole Transport Layer；HTL）、电子传输层（Electron Transport Layer；ETL）和电子注入层（Electron Inject Layer；EIL）等结构，且各层之间需要设置绝缘层传输层和电极，因此热蒸发（Evaporate）加工的难度相对增加，生产工艺也变得复杂。

由于有机材料和金属对氧气和水分非常敏感，因此在生产完成后，需要对其进行包装和保护。虽然PM-OLED需要由多层有机薄膜组成，但有机薄膜的厚度仅为约1,000-1,500A（0.10-0.15微米）。厚度小于200um（0.2mm），具有薄、轻的优点。以上是光电显示技术的基本介绍。

以上知识分享希望能够帮助到大家！