液晶显示技术毕业论文(2)

2019-01-07 16:44

1. 驱动电压

液晶显示号称是低压驱动,但实际上也并不能一概而论,在多路驱动条件下,由于占空比的减小,其实际驱动电压(即Vee)有时会高达十几伏至二十几伏。而像PDLC,快速多稳态(MLCD)液晶等的驱动电压可能会高达几十伏至百伏左右。

在几种新型平板显示中除OLED外,大都工作电压较高。可见,最常用的TN,STN等液晶显示的低压驱动优势依然不减。但是,低压驱动的好处也仅在于可与大规模集成电路的低压兼容,所以,虽然OLED的工作电压还稍高于液晶,但与OLED比,液晶显示的工作电压优势已不明显。

2. 工作电流

工作电流的大小,对应用也有很大意义。一般的液晶显示是场效应型的,所以工作电流都很小,每平方厘米仅零点几微安至几微安,而EL,PDP等不仅工作电压高,工作电流也大,OLED工作电压虽低,但是他属于电流型器件,工作电流大,而且要求恒流,稳流。与液晶显示无法相比。只有像电泳显示,电子墨水(e-ink)和DMD微型显示的工作电流才能与液晶显示媲美。

3. 功耗

功耗虽然等于电压和电流的乘积,但在使用中却有独立的意义,他标志着器件消耗电能的多少,这在微型,便携设备上意义重大。在主要的平板显示器件中,PDP,FED,VFD的功耗最大,而EL,LED的功耗次之。目前有人称OLED的功耗比液晶显示还低,这是个误解。OLED的功耗和LED功耗在同一数量级,但是它是主动发光器件,不需背光源,而且只有在显示时才耗电,因此和增加了背光源的液晶显示器件总功耗比,不仅总功耗不大,甚至在不要求高亮度,不是全屏显示时,功耗还更小。可见,说OLED功耗比液晶显示功耗低是有多种附加条件的。我们从发光效率看,LCD背光源CCF的效率为50~60lm/W,而OLED的效率仅15lm/W。而且,作为电流型的OLED所需的电流驱动器无论从功耗还是器件制作难度,还是成本上都要高

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于液晶显示驱动器。因此OLED的低功耗也要大打折扣。

不过在移动通讯这类要求彩色,黑暗中能看清图形,图象,文字就可以了的特殊应用领域,由于液晶显示必须配背光源,所以OLED的总功耗还是可以向液晶显示挑战的。

不过,真正在功耗上可以向液晶显示挑战的是那类电场效应型,有存储记忆功能,反射式的电泳显示,电子墨水之类的显示器。他们更具威胁。

4. 亮度(对比度)

这是表示显示清晰程度的一个指标,被动显示的液晶显示用对比度表示,一般为5:1~20:1,而主动发光的显示器如PDP,OLED等则以亮度表示,一般为100nt~300nt。增加了背光源的液晶显示也可以用亮度表示,一般亮度也不会超过250nt,如果不考虑功耗,多加背光管,也可以实现400nt以上,对比度达到100:1。而主动发光的显示器可以很容易的达到800nt以上,对比度可达500:1以上。

此外,液晶显示类似于灰纸上写黑字,对比度再高,显示效果也不如电泳显示,电子墨水那种白纸黑字的显示效果好。

所以,无论从有背光的亮度指标,还是无背光的反射式显示对比度指标上看,液晶显示都处于劣势。

5. 响应速度

属于分子级别的液晶显示原理,响应速度一般是mS级,而OLED,PDP等属于电子级别工作原理的响应速度一般都可达到μS级别。个别类型的液晶显示如铁电液晶显示,或将液晶盒作得很薄,如仅1μm,也可达到μS级响应速度,但是其成品率回大大下降。总之,液晶显示的响应速度也是弱项。

但就目前应用领域的需求,液晶显示的响应速度还是可以满足应用要求的。

6. 灰度级别,色彩级别

可显示的灰度级别越多,显示的图象层次越丰富,彩色化时的色彩级

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别也就越多。STN的灰度级别仅2~4个,由此组合的彩色级别也就不多,我们只能称其为伪彩。TFT液晶显示的灰度级别可以很多,组合的色彩级别可达几十万个,我们称之为真彩。

而FED,PDP等的灰度级别可以轻易地实现十几级至几十级,因此组合的彩色级别也就更多更丰富。可以达到几十万个,优于无源液晶显示。

7. 彩色化能力

在实现彩色化能力上,液晶显示中成熟的技术是使用微彩色滤色膜,将像素分割成R,G,B三色子像素,目前公认这是一种容易而有效的方法。但是这种方法会造成大量光损失。

PDP,FED,OLED等主动发光显示器可以用不同材料实现不同的发光颜色,而且不会有光损耗。这是优势,但不同材料会有不同的老化参数,从而造成总体寿命缩短,色彩失真。这也是不足。此外,液晶显示由于滤色膜对光的损耗,彩色不如主动显示器件的鲜艳。

8. 视角

视角对观察很重要,一般定义为最大观察方向与法线的夹角,它包括最大视角和最佳视角方向。TN,STN等液晶显示由于液晶分子排列方向和使用了偏光片,视角大小和最佳视角方向都不好。

而PDP,OLED等主动显示则不会有这些毛病,因此视角大,最佳视角方向也均衡。对此,液晶显示明显不如OLED和PDP等主动发光显示器件。

9. 屏幕大小

由于液晶显示需要一个极薄而均匀的薄盒,所以无论从材料还是制造上都很困难。一般只能作到20几寸以内的中小显示屏(有报道称可做成32寸,甚至更大)。

目前号称平板大屏幕首选的PDP,其实由于他是电真空器件,面积过大,在材料和工艺(如去气,排气,封接)上也都有困难,所以一般只能作十几到五十几寸的显示屏。

OLED以及PLED是全固体器件,理论上可以作得很大,但是OLED需使

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用真空薄膜工艺制作,大面积产品的成品率是问题,而PLED虽是厚膜工艺制作,容易做大,但它属于电流型器件,面积过大,电极引线负载以及升温等问题也难以解决,目前也只能作到几寸致十几寸水平。

此外,FED等几种其他显示器件,目前也都因为制作等方面的难题不能作得过大,甚至不能大过液晶显示。

而液晶显示器件中的投影液晶显示,如LCOS微型液晶显示器却可以实现几十致上百寸的显示。

10. 像素密度

像素数越多,图象越清晰,一般只要光刻像素工艺能达到的像素密度就都能实现,但是高像素密度的液晶显示必须是有源矩阵器件。受非晶硅电子迁移率和开口率的制约,像素密度也终有极限。不过,最新的多晶硅,单晶硅的TFT液晶显示确可以将像素数作的非常高。而PDP是靠厚膜工艺制造,像素密度自然上不去。OLED,FED,PLED也都因各自的结构,工艺等原因,而不能太精细。比不上液晶显示。

11. 存储功能

这里所指为“无功存储功能”,即在断电后,显示不会消失,它适用于非经常变换显示的场合,可大大节能,并可部分取代有源矩阵的功能。

某些液晶显示如双稳态,多稳态液晶显示及铁电液晶显示都具有这种功能

OLED,FED,等显示器都没有这些功能。PDP的存储功能虽不能维持整幅图象持续显示,但是却可以取代有源矩阵的功能,从而使PDP驱动不受行列数量增大产生的捆扰。

12. 环境参数

众所周知,液晶显示的工作,存储温度范围较窄,不仅如此,作为背光源的冷阴极灯管的低温启动能力也不好,这是其又一重大劣势之一。

而其他几种显示器件的低温工作性能都比液晶好,但是几种使用荧光粉或半导体材料的显示器,包括OLED,在高温下会产生淬灭,所以各自都

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有其不足。 13.连接性能

平板显示器件的外引线联接难度在于密度大,有些还是非金属材料,如ITO等。液晶显示即是如此,为此随着液晶显示的发展已经开发了一系列连接技术,如COB,COF,COG等。可以满足使用要求。

其他各类平板显示的连接,一般都沿用液晶的连接技术,按各自特点加以改造,如PDP的连接,必须考虑耐压,防击穿;而OLED则必须保证连接电阻尽量小。总之靠低电压工作的液晶显示器件的外连接还是比较容易解决的,那些电压高,电流大的发光型显示器件的外连接相对要难一些

14. 可靠性

液晶的可靠性最高,只要不摔碰,破损,十年免维修都可以。而PDP是高压器件,OLED是电流型器件,他们的可靠性都不如液晶显示。

15. 寿命

液晶显示器件无论从理论上或实践中寿命都很长,十几万小时没问题,常见的便携电脑显示器如果不是人为损坏,一般多是背光源老化,亮度下降。更换一只背光源管即可返老还童。相对其他显示,无论是PDP,OLED,FED,VFD的寿命都不如液晶显示。OLED的材料提纯很难解决,影响了他的寿命,PDP的寿命则受荧光粉老化和管内气压变化的制约。

唯一可与液晶显示寿命相媲美的仅有无机LED。但是它很难作成平板显示器件。

综上所述,各类新型显示器件已经从不同角度发起了对液晶显示的挑战。虽然目前还没有哪一类显示在综合性能上超过液晶显示,但在某些领域也确实构成了对液晶显示的威胁。例如,OLED利用其彩色自主发光,全固态化,低压,直流驱动,小功耗等优势开始了对移动通讯——手机市场的抢占。

可以预见,各类平板显示器件将直面液晶显示的几大弱势——被动显示,亮度低,对比度不高,背光源功耗大,大屏幕化难度高等发起挑战。

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