原创 《匠人手记》网络版16《天梯——MSP430之学习札记_第1部_》.pdf

h2>PDP、LCD等平板显示技术对比屏幕那么大，用得着吗？



　　电影院看大片儿，在家里用电视机看DVD，感觉绝对不一样！



　　投影机、等离子显示器(PDP)、液晶显示器(LCD)等五花八门儿的大屏幕产品，对于我们的“视”界，都充满着冲击和诱惑。



　　当我们意欲真心拥有大屏的时候，却又迷茫了。



　　究竟哪种技术适合我们？谁将成为大屏幕最后的王者？



　　显示技术、无线技术和电池技术被认为是决定未来IT发展的三大基础技术，它们将决定IT在人们未来生活中的普及程度。从这个角度看，显示器厂商所宣扬的“未来IT将以显示为中心”也不无道理。



　　高清电视、数字家庭、多媒体中心这些梦想的实现将在很大程度上取决于显示技术的发展，这些应用除了要求有更清晰、更亮丽的显示画面，还需要画面尺寸足够大。因此显示尺寸的大型化也成为了显示领域的重要发展方向。



　　大屏幕显示已经从公共信息展示等商业应用开始向消费类多媒体应用渗透。随着宽带网络的发展，数字化的多媒体内容将在信息世界中占据主流，新型的大屏幕显示设备将代替传统电视机成为人们享受信息和多媒体内容的中心。



　　正是这种未来的巨大需求让30英寸(1英寸=2.54cm)以上大屏幕显示技术成为众人目光的焦点。



　　目前的大屏幕显示领域，从市场份额看，已经形成了投影技术(前投和背投)、PDP和LCD技术三足鼎立的局面。大屏幕LED显示屏、电视拼接墙等大屏幕技术在一些公共信息显示领域也有很好的应用，但无法进入主流技术市场。



　　就目前的技术状况看，LCD产品的屏幕尺寸主要集中在30～40英寸，PDP产品在30～70英寸，背投电视的屏幕尺寸在30～80英寸之间，而投影机的屏幕尺寸可以覆盖30～300英寸的所有尺寸范围。



　　三种技术互有短长，现在并没有形成对峙局面，不过将来面向同一应用市场的三种技术间不可避免地会发生碰撞。



　　本文试图通过三种技术的用户需求、市场、产品、技术的点点滴滴来窥探三种技术未来的竞争趋势。同时我们也不得不将目光投向更具诱惑力的OLED和FED技术，因为它们也有可能改变未来的大屏幕显示领域。



　　投影闪烁正当时



　　在前投和背投的交相辉映下，投影技术已经覆盖了大屏幕显示的几乎所有尺寸范围，作为显示尺寸的真正王者，无论是现在还是未来，都无人能够撼动其在显示尺寸方面的霸主地位。



　　投影显示技术是一种间接成像技术，它利用CRT、LCD和DLP等成像技术生成图像后，用透镜组将图像投射到远距离的屏幕上，形成人眼能够感知的图像。



　　根据其结构，投影技术有前投和背投两种方式，前投方式就是我们最常见的投影机，而背投方式最常见的就是背投电视。



　　当红背投终将陨落



　　严格地说，背投机只是投影机的一种结构变种，它将显示系统和屏幕集成在一起，一般显示系统位于机箱下部，并呈向上投射的角度，在经由屏幕后方一大片倾斜安装的反光镜呈向上投放的角度，将图像反射到屏幕上。



　　在平板显示技术还未普及以前，背投机兼具体积和显示尺寸的优势，因此广受青睐，目前在家电市场上，由于PDP、LCD等平板显示价格相对比较高，背投电视成为了人们选择大屏幕电视的首选。由于结构和体积原因，背投机目前的显示尺寸在80英寸以下。



　　虽然在目前的背投领域，CRT技术仍是主流，但由于可视角度、亮度、对比度、清晰度和结构等方面固有技术缺陷的存在，其未来的发展之路不会很长。CRT技术在投影领域的全面陨落将为时不远。



　　LCD技术和DLP技术已经开始在背投领域发展，使得背投机的图像质量得到了很大提升，避免了背投机被彻底放弃的命运。



　　LCOS技术则是另一种颇被看好的投影技术，但由于其体积一直无法有效压缩，无法迎合轻薄便携的投影机发展潮流，因而在投影机领域停滞不前。但其未来
的成本优势和高分辨率优势非常适合未来高清时代的电视机的应用，因此在对体积要求不高的背投领域，LCOS显示了很好的发展前景。



　　虽然目前背投电视还炙手可热，但从长远看，随着PDP和LCD技术等平板显示技术在大屏幕领域的成熟，背投电视(主要是目前的CRT，LCD和DLP
背投价格也比较高)原本的成本优势将丧失殆尽，而其在体积结构和安装灵活性等方面的劣势显然与未来显示发展趋势背道而驰，因此背投机也许不会有辉煌的未
来。



　　正投技术鹤舞当空



　　相对于背投机，投影机的发展前景似乎更加光明，在短暂的发展史上，投影机已经彻底完成了一次全面技术换代，CRT技术退出，LCD技术和DLP技术成为主流，使投影机在性能、功能、成本控制方面都得到了长足的进步。



　　与其他的大屏幕显示技术相比较，投影机的优势表现在清晰明亮的图像、灵活的安装方式和屏幕尺寸(30英寸到300英寸，甚至更大)。轻薄、高亮显然成
为了投影机发展的主旋律，更加小巧便携的体积和更加亮丽的画面为其在大屏幕领域的普及应用不断增添着砝码。目前最轻的投影机只有0.9kg重，像一本32
开的书一样大，却可以投射出300英寸的大画面，而且亮度也可以达到1000流明。



　　投影机在成本控制方面也走在了其他显示技术的前面，在LCD和DLP底层技术厂商、光引擎厂商和灯泡厂商的共同努力下，投影机产品的成本下降速度非常
快，目前八九百美元的投影机产品在国际市场上已经比比皆是，国内也有了不少万元以下的产品。未来几年，五千元有望成为国内低端投影产品的主流价格。届时，
投影机势必大量涌入家庭消费市场。



　　目前80英寸以上显示领域，投影机是当然的王者。



　　PDP蓄势待爆发



　　作为一种闪耀着历史光芒的显示技术，PDP在不长的成品化历史上，走过了一条多彩的发展路，而面对LCD技术和其他新兴平板显示技术的挑战，PDP的未来同样扑朔迷离。



　　PDP的多彩史



　　PDP技术悠久的历史可以追溯到1675年被发现的气体放电现象。1964年美国伊利诺斯(Illinois)大学的两位教授发明的等离子显示板被公
认为PDP显示器的开山之作。20世纪70年代10英寸单色PDP显示器实现了量产，而
80年代中期，美国Photonisc公司研制出了第一台60英寸单色PDP显示器，拉开了PDP技术大屏幕显示的序幕。



　　20世纪90年代以前是单色PDP的时代，美国是这个时代PDP的主宰。



　　1993年日本富士通开始生产21英寸的彩色PDP显示器，彩色PDP显示器正式商品化。在彩色PDP时代，日本成为了领跑者。韩国凭借其规模化生产优势后来居上，与日本共同成为了目前PDP显示器领域的新王者。



　　随后，PDP显示器在其应用发展史上树起了两块里程碑：



　　1994年美国纽约证券交易所使用了1200台富士通PDP显示器，将PDP显示器全面引入了商业应用领域。



　　2002年利用日韩足球世界杯的机会，日本和韩国让世人充分领略了PDP显示器带来的清晰明亮的大屏幕视频显示效果，从而让PDP显示器的消费应用之门完全打开。



　　正是商用市场和消费市场的开拓，才孕育了PDP产业今天的发展局面。



　　因此可以说美国人发明了PDP显示技术，而日本和韩国使之成为了一种产业。



　　不是过渡性技术



　　PDP绝不是某些LCD厂商预言的“只是一种过渡性技术”，它固有的优势决定了其生命力。



　　从技术原理看(详见插文：PDP工作原理)，由于PDP屏幕中发光的等离子管在平面中均匀分布，这样显示图像的中心和边缘完全一致，不会出现扭曲现
象，实现了真正意义上的纯平面。由于其显示过程中没有电子束运动，不需要借助于电磁场，因此外界的电磁场也不会对其产生干扰，具有较好的环境适应性，相信
这也是美国军方长期将其用于军事设备的重要原因。



　　PDP是一种自发光显示技术，不需要背景光源，因此没有LCD显示器的视角和亮度均匀性问题，而且实现了较高的亮度和对比度。而三基色共用同一个等离
子管的设计也使其避免了聚焦和汇聚问题，可以实现非常清晰的图像。与CRT和LCD显示技术相比，PDP的屏幕越大，图像的景深和保真度越高。



　　除了亮度、对比度和可视角度优势外，PDP技术也避免了LCD技术中的响应时间问题，而这些特点正是动态视频显示中至关重要的因素。因此从目前的技术水平看，PDP显示技术在动态视频显示领域的优势更加明显，更加适合作为电视机或家庭影院显示终端使用。



　　PDP显示器无扫描线扫描，因此图像清晰稳定无闪烁，不会导致眼睛疲劳。PDP也无X射线辐射。由于这两个特点，PDP堪称真正意义上的绿色环保显示产品，是替代传统CRT彩电的理想产品。



　　然而PDP显示技术的寿命问题也不容回避，由于显示过程中使用电流脉冲来激活自然气态氖和氙等惰性气体来产生色彩和光线，这些气体有一定的寿命限制，
因此PDP显示器的标称寿命大多在2.5万～3万小时，而且是不可恢复的。这与LCD显示器的5万～7.5万小时(可以通过更换背光管恢复)相比要逊色很
多。因此对于需要长时间工作的商业信息显示，PDP的应用前景并不被看好。



　　PDP明日争锋



　　2003年被认为是PDP应用的转折年。据相关调查机构的数据显示，2002年全球PDP显示器(包括电视)的需求量为40万台，以商用为主，2003年的需求可达100万台，家用和商用平分秋色，而到2005年，需求量将超过300万台，其中80%将为家用。



　　家用市场的发展对于PDP来说的确是个契机，但要真正在家用市场寻求发展，PDP不可避免地要面对LCD显示技术和投影技术的竞争和挑战，从技术和生产成本方面还需更加完善。



　　从技术角度，PDP需要继续提高亮度和发光效率、延长寿命和提高分辨率，另外要进一步提高色彩表现和灰度层次表现，同时需要降低功耗。



　　而从成本控制角度，由于PDP的成本由玻璃屏和电路两部分组成，而在规模生产后，玻璃屏的成本只占总成本的20%左右，因此改善工艺，降低屏幕材料成本和加工成本外，降低核心控制芯片等电路部分的成本将成为成本控制的关键，而这一切与产能息息相关。



　　LCD显示领域的产能之争在PDP领域也同样存在。日本、韩国和我国台湾地区没能形成PDP生产基地的三角形，以富士通、NEC、松下为代表的日系厂
商在产能方面遥遥领先，这些厂商的PDP面板生产线在2003年的月产量都已经在2万台以上，富士通和日立合资的FHP更是达到了月产能5万台，而韩国的
LG和三星紧随其后。而从各厂商对外发布的计划看，除了将继续提高生产线的产能外，都将继续投资新的生产线，这也为进一步降低成本奠定了基础。据
DisplaySearch的相关数据显示，2001年至2005年，PDP显示器的销量每年都在成倍增长，而每年将降低26%的成本，国际市场上
2003年的PDP显示器的平均价格已经降至80美元/英寸，而国内相关厂商面向国内市场推出的相关 PDP电视机产品的价格甚至更低。



　　由于PDP技术和生产门槛没有LCD技术那么高，我国也形成了一定的研发和生产能力。国家平板显示技术标准工作组的成立预示着我国对平板显示的信心和
关注。TCL、海信、创维和海尔等家电厂商也寄希望于高端市场来振兴彩电产业，不约而同地将目光锁定在了PDP彩电上。目前国内已有多条生产线投产，并已
形成了相当的产能，2003年由国内厂商掀起的PDP电视价格战就是国内PDP竞争的前奏。从这个角度看，2003年被称为中国的等离子元年也并非空穴来
风。



　　PDP的明天会怎样？在五年之内，它和LCD技术将是大屏幕平板显示技术的主力。



　　LCD后来要居上



　　LCD无疑是普通平板显示领域目前的王者，从手表、掌上设备、桌面显示到大屏幕LCD TV，LCD无处不在。然而对于大屏幕显示领域，LCD还处于蹒跚学步阶段，从屏幕尺寸到生产成本控制，都还有很长的路要走。



　　1968年RCA公司研制出了世界上第一块LCD(Liquid Crystal
Display，液晶显示)屏。直到20世纪90年代，TFT(薄膜晶体管)-LCD才使LCD真正进入了彩色高画质图像显示阶段，在响应时间和灰度调制
方面取得了长足进步，从而在静态图像显示和动态视频显示方面都具备了挑战CRT显示器的能力。目前在桌面显示领域，LCD已经如日中天，而对于今天我们讨
论的30英寸以上的大屏幕显示领域，LCD还刚刚起步。



　　TFT-LCD是一种透射式显示技术，利用薄膜技术所做成的电晶体电极，采用扫描的方法主动地控制显示点的开和关，从而控制液晶分子的排列状态，进而改变遮光和透光状态以达到显示目的。



　　TFT-LCD本身不发光，需要背光源，因此屏幕显示的亮度主要取决于背光源的分布及亮度，此外还取决于TFT-LCD本身的透光效率。从工作原理上讲，LCD要实现高亮度相对比较复杂。



　　由于TFT-LCD的半导体控制开关分布于每个像素，其加工工艺类似于大规模集成电路的加工工艺。



　　LCD显示器的优势除了体积轻薄外，还具有低功耗、无辐射、纯平面显示等优点，而相较于PDP显示器，LCD显示器在亮度、对比度、响应时间和视角方
面比较薄弱。这在一定程度上影响了LCD显示器在动态视频方面的显示能力，这也是LCD
在家用视频领域的应用滞后于计算机显示领域的一个重要原因。因此，提高亮度、降低响应时间、提高视角成为了近几年LCD技术发展的重点。



　　LCD的进步相当惊人。目前大屏幕LCD在亮度和视角方面与PDP已经没有多大差距，而由于过激励技术的采用，大多数大屏幕LCD显示器(包括电视)
的响应时间都达到了13～16ms，完全可以解决动态视频显示过程中的残影和拖尾现象。三星最新开发的54英寸LCD面板，各个方向的视角都达到了170
度，亮度最大为550流明，而对比度达到了800:1，与目前的PDP相比，各项指标都没有差距。从技术角度看，LCD已经稳稳立足于大屏幕显示。



　　LCD应用于大屏幕显示领域的时间还比较短，进入2002年，各厂商才开始推出相应的大屏幕产品。目前量产供货的主要是32英寸和40英寸产品，
2004年三星的46英寸产品将有望量产供货，不过目前LG和三星已经分别开发出了52英寸和54英寸的显示面板，相信量产供货时间也不会太久。从目前
看，LCD在屏幕尺寸方面与PDP还有差距。



　　目前大屏幕LCD的价格相对还偏高，据DisplaySearch的相关数据显示，虽然2003年较2002年相比，30～40英寸LCD屏的价格下
降了40%，但仍然偏高。目前30英寸LCD的价格在6000美元左右，而40英寸的价格则在12000美元左右，比同尺寸的PDP要高很多。



　　降低成本和进一步扩大屏幕尺寸显然是目前LCD最迫切的问题。由于量产后，LCD面板在整个显示器制造成本中所占的比重要远高于PDP面板比重，所以LCD显示器成本能否降低主要取决于面板的加工成本。



　　LCD面板的成本主要取决于面板生产线的切割工艺和良品率。随着日本、韩国和我国台湾地区近10条第5代LCD生产线的相继投产，LCD面板在成本控制和屏幕尺寸方面都取得了长足的进步，这将进一步加速大屏幕LCD的发展。



　　三星和夏普即将于2004年投产的第6代生产线，底板尺寸由5代的1100×
1250mm扩大到了1370×1770mm，可以切割更大更多的大屏幕面板，而三星计划中的第7代产品线底板尺寸达到了1870×2200mm，可以一
次切割12块32英寸面板或者8块40英寸面板，比第6代生产线的生产成本再次下降20%～30%。



　　从目前厂商的重视程度和生产线的投入状况看，LCD的成本降低也许更具潜力。



　　目前LCD的主流应用领域是桌面显示和静态计算机信号显示，应用于消费领域的电视和动态视频显示所占比例还比较小，不过从长远看，消费领域显然更具潜
力。根据DisplaySearch预测，2006年全球LCD
TV的需求量将达到1624万台，届时其中80%以上应该为30英寸以上的大屏幕显示。而从目前大屏幕LCD显示发展的趋势看，主要的技术改进也主要针对
视频显示，其更长远的目标显然也是消费领域。



　　虽然目前LCD在大屏幕领域的应用要滞后于PDP技术，不过由于5代以后的生产线为大屏幕LCD降低生产成本、提高生产效率奠定了基础。而从目前看，其技术提升空间要比PDP大，进入后期生产门槛低，用户认知度较高。从长远看，其发展前景似乎比PDP还要好。



　　大屏与谁睹明天



　　投影、PDP和LCD技术演绎着今天大屏幕显示领域的故事，而明天这样的三角很难巩固，许多新兴的更具竞争力的技术或许将真正主宰大屏幕显示领域的未来。在此我们也不妨对这些未来技术放眼眺望。



　　OLED技术：



　　OLED(Organic Light Emitting Diode，有机电致发光二极管)技术被认为可能是未来LCD技术的替代者。



　　OLED技术起源于1979年柯达公司的邓青云博士无意中发现的一种具有发光特性的有机材料。目前OLED商品化的应用主要在手机、数码相机等小尺寸
显示方面。2003年我国台湾地区的IDTECH公司成功研制出了20英寸的OLED显示屏，让人们看到了OLED在大屏幕显示领域的潜力。



　　OLED最大的优势是薄，同样使用玻璃基板的OLED屏的厚度可以做到LCD屏的三分之一。使用塑料、聚酯薄膜或胶片作为基板，OLED屏可以做到更
薄，甚至可以折叠或卷起来。目前由于在软基板上的涂镀等加工工艺还未成熟，可折叠或卷曲的显示器产品还没有商品化，但这一切都会在不远的将来实现。



　　相对于LCD，OLED的优势还在于其自发光的方式，不需要背光源，避免了视角问题，也降低了功耗，提高了色彩表现力；而每个像素的响应速度是液晶元件的1000倍，也解决了LCD的响应时间问题；其较好的低温特性和较强的环境适应能力，也是LCD显示器望尘莫及的。



　　但是使人们相信OLED将成为LCD替代性技术的最重要原因是，其在降低加工成本方面的潜力。除了对材料和工艺方面的要求比LCD低近三分之一外，
OLED的加工工艺也比LCD简单了很多。据相关资料显示，OLED显示屏需要86道加工工序，而LCD屏则需要200多道。对于成本决定生命力的未来大
屏幕显示领域，这无疑增加了OLED竞争的砝码。



　　影响OLED技术发展的最大障碍是其寿命问题。目前OLED的寿命还只能达到
5000小时，因此应用受到了局限。由于发展潜力被看好，目前全球从事OLED研究的机构和厂商多达90多家。由于各家技术之间存在着很大差异，仅材料就
有小分子和高分子OLED两种，驱动方式有主动和被动，而彩色显示实现原理又有采用三色不同材料、采用三色滤色镜、采用激光共振等多达6种方式，再加上涂
镀、喷绘等多种加工工艺，OLED可谓是真正意义上的技术百花齐放。对于一种萌芽期的技术，这有利于技术的健康发展，但研发力量的分散和技术的争议在一定
程度上会延缓技术发展的步伐。



　　FED技术



　　FED(Field Emission Car
Display，场发射显示技术)也是被许多厂商看好的一种未来大屏幕显示技术，是一种具有较长历史却进展相对比较缓慢的显示技术。早在1928年场发射
电极理论就被提出，直到1968年才开始有场发射电极应用于显示器的研究，1991年第一款FED显示器产品由法国的一家公司展出。



　　该技术的显示原理类似于CRT，都是由阴极发射电子，撞击荧光屏发光。只是FED中的阴极射线管被场发射阵列平面阴极代替，因此显示器由平面阴极和荧
光显示屏两部分组成，实现了平面显示。CRT的显像管内部有3个电子枪，而FED在每个像素点后面不到3mm处都放置了成千上万个极小的电子发射器。
FED在实现了平板显示器的轻薄结构的同时却继承了CRT的高性能，可以实现高亮度、高响应速度、真彩色、宽视野，同时避免了CRT的电磁辐射和X射线辐
射。



　　FED的发展很大程度上依赖于材料工业的发展，因此只有纳米技术发展到今天，FED
技术才得到了良好发展。FED技术的初期也主要由法国公司应用于军事设备上，近几年随着日本公司和韩国公司的加入，FED加快了民用化发展步伐。2002
年三星公司已经研制出了32英寸的FED面板，而2002年伊势电子也展出了40英寸FED面板，FED也已经开始了大屏幕应用历程。目前除了三星和伊势
电子外，摩托罗拉、霍尼威尔、松下、佳能、索尼、日立也都在投入重金，从事FED的研究。



　　FED的高亮度优势和彩色表现性能是目前的几种平板显示技术所无法比拟的，2001年伊势公司展出的一款15英寸产品的亮度就达到了1万流明，在显示分辨率方面实现突破后，凭借其超强的高亮度优势，FED将在未来的户外大屏幕显示领域大显身手。



　　真心期盼



　　哪种技术能够胜利，能够成为明天的主宰，取决于其自身的发展、取决于未来对显示的需求，也取决于技术提供厂商。而对于厂商来说，往往是无利不起早，他们从事技术研发和生产的最终目的还是要创造效益。



　　因此在技术差距不明显的情况下，哪种技术能够更好地形成产业效益，就会被厂商推捧为主流技术。而在大屏幕显示领域，谁能够实现更低的生产成本，谁就有可能形成产业效益，也就有可能赢得厂商的投入和市场，并最终获得成功。



　　由于未来存在着太多的不确定性，任何厂商都不敢完全押宝于某种技术而孤注一掷，而更多的是一只大脚踩着好几条船，以便随时掉头。目前许多厂商都在同时进行着多种显示技术的研究，投资于多种生产线。



　　大屏幕显示技术的未来谁能胜出，目前还不明朗。但作为最终消费者，只要赏心悦目，价格支付得起，早点儿能用上大屏幕倒是大家的真心期盼。-



　　PDP工作原理：



　　PDP(Plasma Display
Panel，等离子显示，台湾地区称为电浆显示)是一种利用气体放电的显示技术，其工作原理与日光灯很相似。它采用了等离子管作为发光元件，屏幕上每一个
等离子管对应一个像素，屏幕以玻璃作为基板，基板间隔一定距离，四周经气密性封接形成一个个放电空间。放电空间内充入氖、氙等混合惰性气体作为工作媒质。
在两块玻璃基板的内侧面上涂有金属氧化物导电薄膜作激励电极。



　　当向电极上加入电压，放电空间内的混合气体便发生等离子体放电现象。气体等离子体放电产生紫外线，紫外线激发荧光屏，荧光屏发射出可见光，显现出图
像。当使用涂有三原色(也称三基色)荧光粉的荧光屏时，紫外线激发荧光屏，荧光屏发出的光则呈红、绿、蓝三原色。当每一原色单元实现256级灰度后再进行
混色，便实现彩色显示。



　　等离子体显示器技术按其工作方式可分为电极与气体直接接触的直流型PDP和电极上覆盖介质层的交流型PDP两大类。目前研究开发的彩色PDP的类型主
要有三种：单基板式(又称表面放电式)交流PDP、双基板式(又称对向放电式)交流PDP和脉冲存储直流PDP。 :D  :D  :D