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一文了解顯示技術的發展簡史

類別:行業新聞發表于:2020-05-11 10:22
關鍵字:顯示技術 發展簡史

摘要:顯示技術代替印刷技術成為知識、信息傳播的主要途徑,已有100多年的歷史。尤其是近年來,隨著通信技術的迅速發展以及人們對顯示設備的色彩追求和顯示實用性的追求,迫使著顯示設備向多功能和數字化方向發展。具體來說,現代顯示器件正向高密度、高分辨率、節能化、高亮度、彩色化、大屏幕的方向發展。

文章轉載自:商顯世界


隨著人們對顯示器色彩追求和顯示實用性的追求,顯示器件市場發生了翻天覆地的變化, 


顯示技術代替印刷技術成為知識、信息傳播的主要途徑,已有100多年的歷史。


尤其是近年來,隨著通信技術的迅速發展以及人們對顯示設備的色彩追求和顯示實用性的追求,迫使著顯示設備向多功能和數字化方向發展。具體來說,現代顯示器件正向高密度、高分辨率、節能化、高亮度、彩色化、大屏幕的方向發展。


叱咤風云的CRT顯示時代


還記得小時候家里那個有著大屁股的電視嗎,那就是CRT顯示。

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CRT: Cathode-Ray-Tube,陰極射線管,一種電真空器件,通過驅動電路控制電子發射和偏轉掃描,受控的電子束激發涂在屏幕上的熒光材料而發出可見光。


組成結構:電子槍、偏轉系統、熒光屏、蔭罩、外殼

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顯示流程:電子槍發射加速后的電子束后經過偏轉系統,改變電子束的出射方向,依次轟擊熒光屏上的RGB熒光粉,產生相應顏色的光,實現顯示。


CRT問世

1897,諾貝爾獎獲得者物理學家和發明家KarlFerdinand Braun(卡爾·布勞恩)創造了首個CRT (Cathode Ray Tube,陰極射線管)。其工作原理是:電子槍發射高速電子,經過垂直和水平的偏轉線圈控制高速電子的偏轉角度,最后高速電子擊打屏幕上的磷光物質使其發光,通過電壓來調節電子束的功率,就會在屏幕上形成明暗不同的光點形成各種圖案和文字。但是,此時的CRT大部分還是用來驗證粒子、電子等現象的設備,似乎同顯示毫無關系。


直到1925年,約翰·洛吉·貝爾德(John Logie Baird)在倫敦的一次實驗中使用CRT器材“掃描”出木偶的圖像成為一個轉折點,其被稱為電視誕生的標志,而同一時間斯福羅金(Vladimir Zworykin)也創造了自己的電視系統,但是這兩個人實現圖像傳輸的模式有些不同,但都是由CRT設備實現的。其中對未來影響最大的就是斯福羅金的“電視”系統了,這種全電子模式也是未來電視發展的一個起點。


RCA的彩色顯像管


隨后的幾年,電視設備開始進入大發展階段,并且電視也開始逐漸普及,這其中最有標志性意義的事件就是1936年的柏林夏季奧運會,這是人類歷史上首次實現電視轉播,當時大約有16萬柏林人通過電視直播觀看比賽,而非原來一樣必須進入體育場才能觀看比賽。


此后,業界開始大力研制彩色顯像管。1954年,首臺民用支持NTSC標準的彩色電視機RCA CT-100誕生,這也是彩色電視機普及的開端。隨后全世界各國都在開發和生產電視,電視產業成為一個新興的產業蓬勃興旺的發展著。


代表廠商:集中在日本:東芝、三菱、索尼、松下,國內的有TCL、長虹、康佳

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雙雄廝殺的平板顯示時代:等離子顯示和液晶顯示


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等離子屏幕是由多個等離子管排列而成,每一個等離子管對應一個像素,等離子管類似于日光燈,你可以把它看成是體積非常小的紫外日光燈。當在等離子管內部施加高壓后會釋放電能激發管中惰性氣體發出紫外光,紫外光再去激發涂布在玻璃上的紅、綠、藍色磷光質進而產生紅綠藍三原色,三色光混合后可顯現出不同顏色的圖像。


代表廠商:松下、日立、先鋒

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按功能分可將液晶顯示器分為三個結構,分別是背光源、液晶盒、彩色濾光片。


背光模組:作為顯示器光源輸入;


液晶盒:由上下偏光板,玻璃基板,液晶組成,作用是形成偏振光,并分割為若干個子像素,每個子像素可通過控制施加在液晶上的電壓控制光線的通過與否;


彩色濾光片:產生三基色,紅、綠、藍三色按一定方式排列,并與TFT基板上的子像素一一對應;


整體工作流程為:背光源產生白光后通過液晶盒調節每個子像素中光的透過率,最后彩色濾光片對每個子像素的出射光進行光的過濾及選擇,最終實現彩色顯示。


早在19世紀末,奧地利植物學家就發現了液晶,即液態的晶體,也就是說一種物質同時具備了液體的流動性和類似晶體的某種排列特性。在電場的作用下,液晶分子的排列會產生變化,從而影響到它的光學性質,這種現象叫做電光效應。利用液晶的電光效應,英國科學家在上世紀制造了首塊液晶顯示器即LCD。


LCD顯示技術


1964,首個LCD(液晶顯示器)和首個PDP(等離子顯示器)雙雙問世。LCD技術使得平板電視成為可能。在這之后,美國發明家James Fergason對于LCD的研究促成了1972年首臺液晶電視的誕生。然而等離子電視在那時并未成為可能,直到數年后數字技術的出現。


PDP等離子技術


與LCD不同的是,PDP是一種利用氣體放電的顯示裝置,這種屏幕采用了等離子管作為發光元件。它的主要特點是圖像真正清晰逼真,在室外及普通居室光線下均可視,可提供在任何環境下的大屏視角,并且屏幕非常輕薄,厚度僅有幾厘米,便于安裝,相比傳統的CRT和LCD液晶顯示屏具有更高的技術優勢。


雖然等離子顯示技術依然牢牢占據畫面表現的巔峰,但近年來液晶面板已經成為絕對主流的消費選擇。2013年末,一直堅守等離子技術的松下正式宣布停止生產等離子顯示面板,也宣告了等離子電視市場的終結。


代表廠商:BOE、三星、LG、夏普、華星光電

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21世紀初,等離子體與液晶顯示技術兩個陣營分庭抗禮一段時間之后,液晶顯示步步為營,技術、營銷兩手抓,最終戰勝等離子顯示,成就顯示霸主之位。


勢不可擋,未來可期OLED顯示

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從iphone X采用OLED顯示屏開始,OLED就以迅雷不及掩耳之勢迅速席卷全球終端市場,全面屏、折疊屏、柔性屏…層出不窮的新形態,且看它還會帶來何種驚喜!


顯示原理:


基板(透明塑料、玻璃、金屬箔):基層用來支撐整個OLED。


陽極:陽極在電流流過設備時產生“空穴“。


空穴傳輸層:該層由有機材料分子構成,這些分子傳輸由陽極而來的“空穴”。


發光層:該層由有機材料分子(不同于導電層)構成,發光過程在這一層進行。


電子傳輸層:該層由有機材料分子構成,這些分子傳輸由陰極而來的“電子”。


陰極:當設備內有電流流通時,陰極會將電子注入電路。


OLED是雙注入型發光器件,在外界電壓的驅動下,由電極注入的電子和空穴在發光層中復合形成處于束縛能級的電子空穴對即激子,激子輻射時激發發出光子,產生可見光。

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代表廠商:三星、LG、BOE、華星光電


無限可能Micro LED顯示


Micro LED---天之驕子,放蕩不羈愛自由,任意尺寸、任意形態、任意比例讓你隨時隨地享受至臻、至美的視聽盛宴。


Micro LED技術,即LED微縮化和矩陣化技術,簡單來說,就是將LED背光源進行薄膜化、微小化、陣列化后,批量轉移到電路基板上,然后加上保護層和電極,封裝好以后制作成顯示屏,其中每個LED單元可作為發光顯示像素,可定址、單獨驅動、將像素的距離由原本的毫米降至微米級。


在各項表現都優于OLED和LCD的情況下,限制Micro LED產業化的一個重要原因是巨量轉移,各大面板廠都在致力于如何將幾百萬個LED高度集成在一起,讓我們拭目以待吧!


技術的革新:OLED和QLED


1987,EastmanKodak(伊士曼?柯達公司)的研究員發明了OLED(OrganicLight-EmittingDiode,有機發光二極管)技術,為柔軟顯示設備的出現鋪墊了道路。因其具備面板結構簡單、厚度薄、對比度高、響應速度快、溫度適應范圍廣等液晶電視不可比擬的優勢,被業內稱為未來最具競爭力的顯示器,被公認為新一代的顯示技術。


但是由于量產技術不夠成熟、大尺寸開發技術有限等暫時性缺點,部分廠商暫停對其研發,轉向以液晶為主體的4K電視市場。


特別值得一提的是QLED (Quantum Dotlight Emitting Diode量子點發光二極管),它是介于液晶和OLED之間的一項背光控制顯示技術,主要是通過藍色LED光源照射量子點來激發紅光及綠光,從而呈現精湛的畫面,擁有節能省電、顯示更穩定等特點。尤其是在OLED尚未普及的現階段,QLED成為電視廠商謀取更高利潤的新寵。


但是,這里需要注意一點:QLED只是液晶顯示技術進化到OLED顯示技術的“過渡品”,也極有可能是液晶顯示技術發展的終點,OLED才是真正的下一代顯示技術標準。


裸眼3D


但對于大部分普通用戶來,真正接觸到3D顯示技術還是得益于電影《阿凡達》的上映。這部歷時14年,耗資5億美元打造的電影,用最 新的3D技術為觀眾打造了一個夢幻般的虛擬仙境。從這部電影開始,越來越多的普通人開始關注喜歡3D電影,開始關注3D技術。


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目前大部分3D放映技術主要包括主動立體和被動立體兩種,不過這兩種都需要靠佩戴眼鏡來達到3D效果,但是長時間佩戴眼鏡會產生不舒服的感覺,所以裸眼3D將會是未來最 佳觀影體驗的熱點技術。


裸眼3D可以專業地劃分為光屏障式柱狀透鏡技術和指向光源,裸眼3D優勢很多,其中最大的優勢就是不再受眼鏡的束縛,只是當前技術尚有欠缺,其最大的缺點就是使用者不能距離屏幕過遠,甚至角度也有嚴格要求,否則3D效果就會大打折扣。不過,通過多年的研究和努力,裸眼3D技術的弊端大部分被徹底解決了,真正的普及化指日可待。


虛擬現實(VR)和增強現實(AR)


伴隨著3D技術的快速發展,虛擬現實(VR,VirtualReality)和增強現實(AR,AugmentedReality)也逐漸走進人們的生活。尤其在近兩年的CES大展上,我們看到許多廠商都已經推出了相應的設備。


虛擬現實(VR,Virtual Reality)通過多種傳感設備,用戶可根據自身的感覺,使用人的自然技能對虛擬世界中的物體進行考察和操作,參與其中的事件,同時提供視、聽、觸等直觀而又自然的實時感知,并使參與者“沉浸”于模擬環境中。


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雖然,目前大部分虛擬現實設備是增加游戲的現實感而設計,但我們需要注意是,它在電影業的影響力將遠遠大于游戲行業,而最終虛擬現實會顛覆整個影視行業。


增強現實(AR)是在虛擬現實的基礎上發展起來的新技術,也被稱之為混合現實。它是一種將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術,是把原本在現實世界的一定時間空間范圍內很難體驗到的實體信息(視覺信息,聲音,味道,觸覺等),通過電腦等科學技術,模擬仿真后再疊加,將虛擬的信息應用到真實世界,被人類感官所感知,從而達到超越現實的感官體驗。


目前,增強現實(AR)最具代表性的產品便是Google Glass以及微軟最近推出的全息眼鏡HoloLens。不過,Google Glass的本質只具備虛擬現實交互功能,而Hololens是很成功地將虛擬和現實結合起來,并實現了更佳的互動性。從技術趨勢上看,Hololens打開的這扇門,絕不僅僅是增強現實那么簡單,這其中隱藏的人機交互方式革命,很有可能帶動一個龐大的相關產業和技術創新浪潮。


更大尺寸的屏幕:IMAX


IMAX全稱為Image Maximum,指的是最大化的電影采集和錄播系統。其發展目標,就是要確保實現身臨其境的完美電影體驗,概括起來說,就是為觀眾提供最寬廣的視野、最清晰的圖像和最震撼的音響效果。


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在普通的電影放映廳內,觀眾座位距離銀幕相對比較遠,電影畫面只占據觀眾視野的一小部分。這種電影體驗有點像通過一個窗口看發生的故事。而走進一座IMAX影院,觀眾的第 一感覺就是與眾不同的巨大銀幕。觀眾座位采用大坡度的座位設計,使得每個觀眾都盡可能靠近銀幕,享有寬廣的毫無障礙的視野。


除此之外,IMAX公司還推出了適用于家庭娛樂的全新標準,這也為眾多影音愛好者享受大屏幕視覺體驗提供更多的選擇。


憶過去,看現在,最后當然要暢想未來,那么你覺得未來的顯示是什么樣的呢?是隨時隨地可以投影在眼前的全息顯示,還是任意形態隨心而變的柔性顯示,亦或是萬物透明可自由賦色的透明顯示呢。

來源:商顯世界

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