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硬件开发者之路之——显示器技术简介

上一篇 / 下一篇  2018-05-09 22:55:11 / 个人分类:技术生涯

显示器在当前的各类应用中非常广泛,从手机到电脑到电视机,各类电子设备的显示界面都采用的是各种显示技术,尤其是在手机上经常以各种屏为卖点,今天梳理一下显示器的原理和分类,目的是对电子设备的这一重要技术以了解。如下图是几种显示技术。
一、CRT 阴极射线显像管
以前很多家庭里的那种大屁股电视机应用的就是这种技术,目前这种技术基本淘汰了,但是还是有很多优点的。CRT显示材料是指能在电子束轰击下发光的一类发光材料,即阴极射线荧光粉
二、VFD真空荧光显示屏
真空荧光显示是利用氧化锌系列荧光粉(如ZnO:Zn等)在几十电子伏特的低能电子轰击下制成的显示器件,广泛应用于各类家电,衡器,电子仪器仪表,军工等很多领域。
三、FED场致发射显示器
在栅极和阴极之间有一个电压差形成电场,使得微尖释出电子,再经过阳极和阴极之间的高压电场加速电子使之轰击荧光粉而发光。
FED的几个特点决定了它最佳的应用场合是军用
(1)采用薄膜工艺制成场致发射阵列,可在室温下工作
(2)可利用硅集成工艺制造场致发射阵列,其电流密度是氧化物热阴极发射电流密度的100~1000倍
(3)抗辐射能力强,可以工作与极低温的宇宙空间
(4)场致发射阵列可工作与500℃以下的高温
(5)工作频率可高达1000GHz,且可工作与低真空
总之,FED非常适合于军用
但是这种技术需要的电量很大,很难被应用于便携式设备。它们比最初设想的更难制造。 而且它们在尺寸方面有限制。
四、LCD液晶显示器
液晶显示器是目前应用最多的显示器之一,基本原理就是利用电场控制液晶的选择排列。
主要有三种LCD:
1、TN-LCD(扭曲向列型液晶显示器):常用于电子手表,计算器。
2、STN-LCD(超扭曲向列型液晶显示器)Super Twisted Nematic-LCD常用于手机显示屏,游戏机屏。
3、TFT-LCD(薄膜型液晶显示器):Thin Film Transistor-LCD常用于液晶显示屏,数码照相机。
TFT-LCD属于应用广泛的LCD显示器,TFT液晶为每个像素都设有一个半导体开关,每个像素都可以通过点脉冲直接控制,因而每个节点都相对独立,并可以连续控制,不仅提高了显示屏的反应速度,同时可以精确控制显示色阶,所以TFT液晶的色彩更真。TFT液晶显示屏的特点是亮度好、对比度高、层次感强、颜色鲜艳,但也存在着比较耗电和成本较高的不足。TFT液晶技术加快了手机彩屏的发展。

这里可以也了解一下目前的流行的几种LCD面板特点,让我们对于手机屏幕有些认识。
五、PDP等离子显示板
PDP等离子显示器的主要特点有:
1、体积小重量轻。
2、大屏,因此在户外各种屏幕中应用多。
3、亮度均匀,无扭曲。
4、高亮度,大视角,全彩显示,还原效果佳。
5、屏幕比较脆。
6、耗电,导致散热问题严重。
7、寿命相对短,长时间静止屏幕会拖影。
8、海拔可能导致噪声。
9、成本高。
综上可见PDP显示在大屏多媒体显示领域会有很好的应用。
六、无机电致EL显示屏
EL是一种全固体的显示器件,它具有主动发光、视角大(140°)、对比度高(150:1)、响应速度快(10~9s)、使用温度范围宽(从液氮温度到80度)、质轻超薄、制作工艺简单等诸多优点,特别适用于大面积显示和各种车载装备的终端显示。
其基本结构是通过加在两极的交流电压产生交流电场,被电场激发的电子撞击荧光物质(zns),引起电子能级的跳跃,变化、复合而发射出高效率冷光的一种物理现象,即电致发光现象
EL的几个特点:
1、图像显示质量高。自发光型,具有显示精度高,精细柔和,对眼睛的刺激小等优点。特别由于是自发光型,视角大,对于显示精细度要求高的汉字显示十分有利。
2、受温度变化的影响小。EL的发光阈值决定于隧道效应,因此对温度变化不敏感。这在温度变化剧烈的车辆等中的应用有明显优势。
3、是目前唯一的全固体显示元件。耐冲击振动好,适合坦克、装甲车等军事应用。
4、小功耗,薄型,质轻。一般厚≤25mm,重约500g。
七、OLED有机发光二极管
发光二极管型显示器成为未来的趋势,OLED显示技术具有自发光、广视角、几乎无穷高的对比度、较低耗电、极高反应速度等优点。但是,作为高端显示屏,价格上也会比液晶电视要贵。
OLED根据驱动电路和基板的关系可以分为有源OLED和无源OLED,驱动电路和显示阵列在同一基板上属于有源,驱动电路在基板外属于无源。两者有几种差别:
(1)结构不同,AMOLED 每个像素有多个薄膜晶体管和至少一个存储电容C5,PMOLED像素由阴极和阳极构成,行和列的交叉部分可以发光;
(2)驱动方式不同,AMOLED 静态驱动不受扫描电极数的限制,能对每个像素独立进行选择性调节,PMOLED 的多路动态驱动受扫描电极数的限制;
(3)AMOLED 可实现高亮度和高分辨率;
(4)AMOLED 可以实现高效率和低功耗;
(5)AMOLED 易于实现大面积显示;
(6)工艺成本不同,AMOLED 驱动电路藏于显示屏内,更易于实现集成度和小型化,由于工艺上已解决外围驱动电路与屏的连接问题,这在一定程度上提高了成品率和可靠性,而PMOLED 必须用COG 或者TAB 等进行外接驱动电路,使得器件体积增大和重量增加,实施工艺复杂。
几种对比:
小结:以上只是很简单的描述了几种显示技术,初步有个认识。在手持设备如手机等目前采用LCD的IPS和TN型较多,而在嵌入式设备中我们常用的TFT型LCD和OLED也都有。在特殊的军用等领域则需要对应的更高可靠性的显示技术。总之,每一种技术都基于其最大的优点依然都在各种场合发挥着重要作用。

TAG: OLED PDP 等离子 开发者 显示器 液晶屏 硬件

 

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