互动科普

等离子体平板显示器终于开始实现一项已有数十年之久的期望:薄得可以挂在墙上的大而明亮的显示屏。然而，为了使它成为主流技术，工程师们还必须找到一条途径把它的价格从当前水平(1.1万美元)上降下来。

电视机可能是有史以来最成功的电子产品。发达国家几乎所有家庭至少都有一部电视机：在许多国家，电视机的数量远远多于电话的数量。

尽管取得了这样显著的成功，电视机作为一种家用电器仍然大有改进的余地。它的形状象盒子，相当沉重而且多少有些脆弱。或许最令人失望的一个问题是，制造一种屏幕尺寸超过1000毫米或40英寸(指屏幕对角线长度。在本文中，按照工程学的惯例，以毫米作为屏幕尺寸单位)、以显象管为基础的常规电视机实际不具备商业可行性。除了价格极其昂贵以外，这样一种电视机将重达几百公斤，很难通过标准的76厘米(30英寸)宽的住宅门。屏幕更大的电视机目前一般采用若干种投射技术中的一种，而所有这些技术与显象管相比，在一定程度上存在着亮度或视角有限的问题。

随着高清晰度电视(HDTV)将登场，不能生产明亮的大尺寸全彩色屏幕的状况很快就会变得令人无法容忍了。一般认为，HDTV一一一这种分辨率比现今电视高得多的电视技术已经在日本推出，很快就将进入欧洲和美洲地区——如果不是用对角线至少为1000毫米(最好为1250毫米、1500毫米或更大)的屏幕来显示，那它对观看者几乎没有什么影响。只有在非常大的屏幕上，所有的细节才能充分地展示出来，使观众象观看大银幕电影那样完全被吸引到电视中。

日本、美国和欧洲的高技术企业正在研究数十种不同的平板显示技术一一其中绝大多数都是若干年前(即使不是数十年前)发明的——以便为这一预料中的对大而薄屏幕的需求作好准备。在这些平板显示技术中，唯一接近于实现商业可行性的技术是等离子体平板显示器(PDP)，也称为气体放电显示器。到本文发稿时为止，据报导日本电气公司(NEC)的工程师们已演示了一种1270毫米(50英寸)的屏幕，其宽高比为HDTV所要求的16:9。富士通公司、三菱公司、东芝公司和Plasmaco公司(一家现在为松下公司所有的美国公司)则演示了对角线最大为1056毫米(42英寸)的平板显示器，其宽高比既有当前电视的4:3，也有HDTV的16:9。

到1998年3月中旬，从富士通公司购买一台1056毫米的显示器大约要花1．1万美元，这种显示器同电视机的差别仅在于它不能选台，也没有扬声器。据说此显示器在几个商业市场上的销势尚可，即使不算抢手。例如，纽约证券交易所在它的交易大厅里安装了约1千台富士通平板显示器，以显示股票价格，此外这些显示器也开始在各种贸易博览会上出现，因为大屏幕图象会给博览会观众留下更深刻的印象。随着更多的生产设施投入运行，成本肯定会大幅下降。事实上，如果要使等离子体显示器成为消费市场上的产品，则价格必须降到1千美元以下。

利害关系是极其重大的：预计在全球市场上平板显示器的销售量可能达到几亿台，价值成百上千亿美元。因此，上面提到的几家日本公司合起来已向新建或扩建的生产设施投资10亿美元以上，同时也投资于某些在这一领域经营的美国公司。其它一些拥有相当规模的等离子体显示器项目、但尚未生产出1000毫米平板显示器的公司包括荷兰的电子业巨头菲利浦公司、法国的汤姆逊电子管公司(它集中力量开发尺寸较小的高分辨率平板显示器)、以及一系列的韩国、台湾和日本公司(除了上面提到的几家日本公司以外)。美国只有3家公司目前正在研制此种显示器:Plasmaco公司、ElectroPlasma公司(它从韩国的乐喜金星电子集团获得了相当大的支持），以及光子器件系统公司(PhotonicsSystems.它仍然在单干)。

除了使HDTV成为可行的技术外，等离子体显示器还将实现几乎从电视一问世以来工程师们就一直在追求的一个目标:他们想象能有一种可以象画框一样挂在墙上的薄而轻的电视显示屏。若干年来，研究人员发明了许多种不同的平板显示器，其中有几种显示器(特别是液晶显示器)在膝上式计算机、飞机驾驶舱和各种电子仪器中在得了商业上的成功。但是，除了等离子体显示器以外，其它没有任何一种平板显示器现在能够做成HDTV所需要的那样大的尺寸。此外，其它类型的平极显示器大多数也不适于显示全动式影象。尽管较小的全彩色液晶显示器现在常常用于便携式电视机和影象设备中.

工作原理

平极显示器在若干重要的方面优于电视显象管(更正式的名称是阴极射线管)以及在现今的大屏幕电视中使用的投射系统(见图3的说明)。除了在重量和厚度上具有一目了然的优势外，平板显示器的分辨率和亮度在显示器的整个表面上是完全均匀的，而阴极射线管和投射系统在其角落和边缘上的分辨率和亮度通常会降低。平板显示器一般比相同大小的投射显示器更美观、效率更高、耗电量较低，不过它的效率比不上阴极射线管的效率。

使人们数十年来梦寐以求的平面屏幕电视这一目标即将实现的技术与通常的日光灯有许多共同之处。同日光管一样，等离子体平板显示器在工作时是让一股电流流过气体，把电子从原子或分子中打出来，换句话说也就是让它们变成离子。等离子体显示器中使用的气体通常是氦和氙的混合物。电离气体发射出紫外光，紫外光又激发平板显示器内的荧光体，使之发出可见光。“等离子体(plasma)这个名称，指的是由电子、带正电和带负电的带电离子以及未电离的气体分子组成的一种电中性混合物，即电离气体。

整个平板显示器上到处都在以微型形式发生着这种发光现象。实际上，平板显示屏是由多微小的相邻象素构成的，每个象素有三个单元。每个单元有一对电极或三个电极，以及被称为“荧光体”的化学物质。荧光体涂复在各单元的壁和后部，有时也涂在其前部。在电极之间流过的电流使气体电离，电离气体发出紫外光，以檄发该单元中的荧光体。每个单元含有发射一种原色——即红色、绿色或蓝色——的荧光体：这三种原色的组合可以产生几乎任何一种颜色。

上面的扼要介绍忽略了等离子体显示屏的开发工作极具挑战性的几个问题。一个问题是如何使气体发生电离。如果把两个电极置于气体中并在电极之间施加一个电压，那么，除非气体中至少有一颗带电粒子——电子或离子——以在电极之间传导电流，否则什么事情也不会发生。当这个称为“起动粒子(priming particle)的带电粒子在外加电压的作用下穿过气体时，它就与其它中性的分子或原子碰撞，使它们电离。这些带电粒子又进而使其它原子电离，这样电流就增强了。当带正电的气体离子从等离子体中捕获电子从而发射出光子时，紫外光(以及可见光和红外光)就产生出来了。

在设计等离子体平板显示器中的发光单元时所遇到的两个主要问题是提供起动粒子并限制在电极之间流动的电流。一个四处流窜的宇宙线或许可起到起动粒子的作用，使一个分子发生电离——如果我们能够坐等一个宇宙线碰巧闯进两个电极之间的话。当然我们不能采取这种守株待兔的办法，因为等离子体显示器中的各单元每秒钟要开关许多次。因此显示器中装入了一个辅助放电装置以提供起动粒子，这样就使一个单元能够及时地被接通。

在制造显示器中的各个单元时，还必须设法使在各电极之间流动的电流不会一直增大下去。如果不设法抑制电流而听其自然，那么它就会不断增强。不对电流施加这种限制，电极之间的气体就将被完全电离，使其电阻被击穿，从而可能发生电弧放电。这种电弧将毁坏显示装置。

有两种类型的等离子体显示器即交流型和直流型。交流型显示器现在占了上风。在这种显示器中，单元的设计对电流形成了固有的限制。每一单元的两个电极通过一层薄薄的绝缘材料与周围的气体分开。这一薄膜起着电容器的作用，只允许交流电通过它。此外这个电容．器也限制了电流的流动，因此放电过程不可能增强到发生电弧的程度。

组织信号

正如银行不只是把钱收集拢来一样，显示器也并不只是一个由发光元件组成的阵列。因此，为了了解等离子体显示器的工作原理，就不仅必须知道一个单元是如何工作的，还必须知道信号是如何转变成显示器上的图象的。等离子体显示器上的各单元同任何一种平板显示器的单元一样，均排列成矩阵的形式。通向电极的导线排列成许多行和许多列，每一交点上有一个发光器件——换言之也就是一个单元。显示器中的每一行和每一列都需要驱动电路，以施加点亮和关掉一个单元所需的电压。

电视显示屏是最早的电子图象显示器，而现在所有的显示器都继承了原本是为阴极射线管设计的电视成象过程。在阴极射线管中，一个电子束通过所谓光栅方式(rasterfashion)扫过屏幕。电子束从屏幕左上角开始，横越过屏幕后向下移一行，接着再次扫过屏幕，并象这样继续进行下去。一幅完整的图象构成电视的一帧，电视帧面的重复速度为每秒30次(欧洲很大一部分地区和其它许多地方为每秒25次)。大多数计算机显示器的“更新”速率为每秒60帧或60帧以上，即使图象的内容可能并没有改变。

由于平板显示器的各单元采用矩阵排列方式，没有单一的一组初始电子束，并且其响应速度比阴极射线管慢，因此这种显示器不能采用光栅方式。在平板显示器中，信号必须采用不同的布置和作用方式，使它能一次同时作用于一整行的全部单元上然后同时作用于其下一行的全部单元上，如此下去直到产生一幅完整的帧面。

在交流式等离子体平板显示器中，一系列交变极性的电压脉冲——其电压低得恰好不能引起放电——持续地施加在整个平板显示器上：这一电压称为“保持电压(sustain voltage)。某一单元的导通，是通过向相应的一对行电极和列电极加上一个更高的电压而实现的。这一较高的电压使气体击穿，从而让电流流过并让电荷在该单元的电容器上积聚起来。积聚起来的电荷产生一个与驱动电压极性相反的电压，这样放电就被终止，而该单元则停止发光。但是当下一个极性相反的电压脉冲到来时，这一存储的电压就迭加在外来的保持电压上，于是这个单元再次被导通，而且，只要保持电压的波形一直存在，这个单元就始终保持导通。每个气体放电脉冲只持续1微秒左右的时间，因此只产生很少一点光。但是每秒钟可能有多达5万个的脉冲，这样发出的光的总量就相当可观了。

一个单元的关断则是通过施加一个脉冲以减少电容器上的存储电荷而实现的。亮度上的差别(“灰度”)是通过控制每一单元处于导通状态的时间长度来实现。这种方法的主要缺点——也是所有平板显示器存在的一个共同问题——在于它需要沿着显示器的四周边缘布置大量的驱动电路。一个典型的计算机显示器有480行和640列象素，每个象素有3个单元，这样就需要480+(640x3)=2400个驱动电路，且这数字同显示器的尺寸无关。相比之下，阴极射线管只需要两个偏转电路(分别用于控制电子束沿水平方向和垂直方向的运动)和3个调制电路(分别用于调制每种颜色)。平板显示器是有代价的:即使集成电路能够降低成本，但平板显示器所需电路的数量之大仍然是使这种显示器价格相当高的主要因素之一。

在另一种类型的等离子体平板显示器(即直流电气体放电显示器)中，外加电压也是采取脉冲的形式。不过，与交流型等离子体显示器中的电压脉冲不同，直流型等离子体显示器中的电压脉冲始终保持相同的极性。研究人员已经为这种形式的显示器花费了太多的创造才能，不过现在已经有一种大屏幕类型的显示器占据了优势地位。它主要是在日本NHK实验室的主持下用了30年时间开发出来的(NHK是日本政府的广播部门)。

NHK已展示了具有优良的亮度和对比度的1056毫米平板显示器。但是，与交流型平板显示器比较，这些平板显示器太重，效率较低，而且在发光的同时产生过多的热量。此外，它们的平板几何结构相当复杂，生产成本相当高。

另一个严重的问题是使用寿命。用于阴电极(即阴极)上的材料容易发生溅射——实际上就是原子被击出阴极而重新沉积在单元中另外某个地方。在直流型平板显示器中这个问题比在交流型平板显示器中更严重，因为溅射的材料是一种金属而不是绝缘体。它是不透明的，导致光量的损耗，同时又是导电的，可能会引起单元内的短路。

另一种引人注目的交流型显示器是俄罗斯圣彼得堡的一个有奋斗精神的研究小组开发的。它采用了一种更简单的结构。它的最令人感兴趣的特征是它是用拼块方式制造的。每个拼块(tile)的尺寸是20厘米见方，含有64X64个象素。各拼块的边缘之间的接缝非常细，因此拼块拼合在一起后其拼缝几乎看不见。每个拼块都是单独驱动的，因此显示器的亮度与它的大小无关。这一特性与NHK显示器大不相同，后者的亮度是与行的数目成反比的。此特性有利于制出非常大的显示器。

问题多多

所有矩阵显示器都存在的一个最根本的问题是，它们需要许多的驱动电路——-每一行与每一列需要一个，此外还要加上在正确的时间启动电极所需的电路。等离子体显示器的问题更为严重，因为它们所需要的电压相当高一100伏左右(对于微电子电路来说这个电压是很高的)。此外，它的电路还必须能够承受每一放电周期开始时的短暂而强烈的脉冲电流。结果是等离子体显示器的驱动电路的成本高于向它竞争的许多显示器技术的成本，尽管随着产量的增加这一成本肯定是可以降下来的。

等离子体显示器的另一个老大难问题是离子轰击会使荧光体渐渐受到破坏，从而降低其发光输出。过去这个现象使等离子体显示器的工作寿命被限制在1万小时左右，但是现在某些制造商声称已使其寿命延长到3万小时(以显示器亮度降到初始亮度一半时为标准)。多数延长工作寿命的策略都是设法使放电远离荧光体。

交流型等离子体显示器的效率和亮度也有某些改进的余地。现在的效率约为每瓦1流明，事实上正不断得到改进。亮度已大大超过每平方米100新烛光(29英尺朗伯)。至少有一家厂商已宣称实现了每平方米300新烛光的亮度(接近每平方350新烛光这一指标，该指标是面向消费者销售的电视机的公认最低亮度标准。)(一般说来，电视机的显示屏幕必须比计算机显示器亮，因为电视机离观看者的距离通常比计算机监视器到操作者的距离远，而且即使在明亮的室内灯光下观看时也必须保持良好的观看效果。)

虽然交流型和直流型平板等离子体显示器的亮度对于许多场合来说已经足够高，但是仍然赶不上阴极射线管的亮度。增加亮度的最简便方法是提高功率：遗憾的是，这一策略也使驱动电路和电源的成本随之加大。因此，提高显示器的效率便成了一项始终存在的要求，开发人员现在正在研究两种可能性：从放电过程中获取更多的有用光子，以及更有效地用这些紫外光子在显示单元中产生可见光。

发明与大量销售

同任何一种商业技术一样，显示器技术要想取得成功，就不但必须发明显示器件，而且必须发明并改进它的制造方法。这两者是不可分割地联系在一起的：一种非常巧妙的器件如果其成本太高，不能以具有竞争力的价格生产，那么它就不可能成为一种大批量销售的产品。实际上，这意味着巧妙的设想如果没有财力极为雄厚的大公司进行开发(常常获得政府提供的研究开发资金)，就会被束之高阁。

日本大公司的一项特殊的优势就是，它们具有向制造技术长期投资的意愿，也拥有这种财力。此外这些日本公司也得益于它们拥有一支千方百计改进制造技术的工程设计和工人队伍。这些因素是显示器生产中心集中在远东的主要原因。

由于新设想层出不穷，显示器的研究令人振奋。新的技术源源不断地涌现，与此同时较老的技术也焕发出新的生机。这种情况同样令人振奋，因为某种形式的显示装置是大多数系统的关键部件之一。任何一件设备，不论它是用来洗衣服还是用来控制卫星发射，都必须同人进行交流，这就使优良的显示成为它必不可少的功能之一。显示器行业正如它生产出的显示器一样，是非常值得一看的。

大而明亮的有机发光器件

PaulE．Burrows，StephenR．Forrest，MarkE．Thompson

在目前正在开发的数十种——即使还不是数百种——平板显示技术中，有机电致发光器件可能是最有发展前途的这种显示器的活性层的厚度只有一根头发丝直径的千分之一，现有形式的这类显示器是在十多年前首次得到验证的。其中性能最好的显示器单位面积上的亮度已经达到了超过传统的电视显象管许多倍的水平，其工作时间长达几万个小时(工作电压低于10伏)。值得注意的是，有机显示器的速度快得足以显示全运动的电视画面，因此使它不仅可以用作计算机监视器的显示，而且可以用作电视的显示。

然而，这类显示器给人印象最深的特性则是它们的有机成分的固有性质带给它们的一些非同寻常的优点。例如，这些材料中的分子间键联很弱，使活性层可以淀积在薄而有弹性的塑料基底上。这样所得的显示器可以卷起来，也可以按照具有各种不同轮廓的表面形状来制作活性层和它们的塑料基底都非常轻，因此一个计算机监视器的重量原则上可以减少到只有几盎司。

有机半导体能够在几乎任何平面基底上形成高质量薄膜，这种能力具有潜在的改造作用，因为它预示着工程师们将能够以很低的成本在很大的面积上生长出有机电致发光器件——这对于大面积平板显示器是一个关键的要求。常规的半导体必须在称为“晶片的价格贵的基底上生长，这些基底的晶体结构必须同薄膜的晶体结构相似。将来极有可能生长出墙壁那样大的有机显示器，虽然迄今最大的全彩色显示器一一都是实验性的装置一一其对角长度仅为125毫米(5英寸)。

这样一种前景刺激伊斯特曼柯达公司、摩托罗拉公司以及美国、日本和欧洲的其它许多公司斥资成百万上千万美元来开展商业研究计划。一些较小的独立公司——如美国的万能显示器公司和英国的剑桥显示器技术公司——也应运而生，它们的唯一目标就是把这一革新(称为有机发光器件(OLED))转变为一种商业化产品。

有机半导体与硅之类的常规半导体完全不同。有机半导体主要由碳、氢、氮和氧构成，每个分子含有数以千计的原子。这些有机分子可通过电子手段达到激发态，而在从激发态近回到基态(即弛豫态)时就发射出光子。关键的有机半导体包括Alq。Α-NPD和一种称为DCM的发红光的分子，该分子也用在有机激光器中，其完整的化学式为4一(二氰基甲撑)一2一甲基一6一(4一二甲胺苯乙烯基)一4H一吡哺。

天然就轻

通常，一个OLED显示器由3层有机半导体材料构成（即电子输运层、发光层和空穴输运层)，这三层材料夹在一个阴极和一个阳极之间[见下图]，负电荷载流子(电子)和正电荷载流子(称为空穴；空穴是电子缺失后形成的)分别从阴极和阳极注入，并在电场的作用下输运到发光区域。在发光区域的有机分子中，一个电子和一个空穴结合起来，形成一种称为"激子”的实体。这种电中性的实体可以在分子间迁移，在迁移时通常会在十亿分之几秒内衰变，放出具有一定能量(因而也就具有一定颜色)的光。给发光层选取适当的有机分子，就可以产生出红色、绿色和蓝色的光。为了使光能够逸出显示器而被观看者看到，阴极或阳极二者之一必须是透明的.

或者两个电极都可以用氧化锡碘这种半导体来制作，这样两个电极都是透明的。与普通的塑料相似，这些聚合物材料由一种分子结构单元的长链构成，这种结构单元在分子中可重复数千次之多。用这种方法制出的聚合物OLED显示器其亮度和效率差不多比得上用真空淀积法制造的以小分子为基础的OLED显示器.不过，用真空淀积法制造的OLED显示器的工作寿命至今仍比聚合物显示器长一个数量级，部分是因为使用小的有机分子能够获得极为优良的材料纯度。

效率最高、工作寿命最长的真空淀积OLED显示器发射绿光，而发射红光和发射蓝光的材料在效率和寿命这两项指标上则落在后面。目前最好的显示器的发光效率达到了每瓦18流明，这一效率相当于液晶显示器的效率的5至10倍，但只及电视显象管发光效率的四分之一(电视显象管的效率是极高的)。把OLED显示器封装起来使其与空气中的水蒸汽隔绝以后，它的连续工作寿命可以达到数万小时(亮度降到初始亮度的50%时所经过的时间为工作寿命)，同显象管的寿命差不多。然而，这类显示器的工作温度必须保持在100摄氏度以下。OLED显示器的研究工作进展十分迅速，这意味着不需要过很久就能找到性能更佳的红色和蓝色发光材料，而温度问题也将得到解决.

与此同时，只发出绿光的单色OLED显示器的性能已经相当好，足以投入商业化应用。日本东京的高保真音响和电子设备巨头先锋公司最近推出了一种2.5x10厘米的单色OLED平板显示器，最终可能用在汽车上显示导航信息.

单色OLED显示器仅仅是开始。有机半导体的独特性能有助于实现一些用常规技术无法实现的新的器件体系结构.，最近我们证明了三种透明的OLED显示器(分别发出红、蓝光与每光)可以重迭起来制造。这三个显示器中的每一明的有机层、接触面和基底发出自己的光，从而使器件区域能够发出这三种原色光的任意一种组合，如左示。这种选层式OLED显示器可以取代制造金彩色显示时所用的常规体系结构，也就是把红色、绿色和蓝色三种象地放在显示器的一层中。这种常规布局法的缺点是，由于显示器的每一点上都需要至少3个象素，因而限制了显示的分辨率，同时，对于近距离的观看(例如头戴式显示器这况)，为了保持全彩色的感觉，必须使用极小的象素.

迭层式OLED显示器克服了这个问题，因为它的每个象可以产生任何一种需要的颜色，这样实际上就把显示器辨率提高了2倍，同时还减少了象素之间的暗黑区域。它的优点是，由于三种颜色垂直地迭加在一起，这种布局对于任分辨率或任何观看距离来说都产生完全的彩色，因为不存在观看者的眼睛可以分辨出来的并排布置的象素。

激烈的竞争

在努力使图象越变越大的热潮中，等离子体平板显示器(PDP)目前处于领先地位，但是众多的竞争对手也在不断地取得改进。下面是几种最重要的显示器技术：

投射装置——投射显示器不属于壁挂式显示装置，但它们是产生大尺寸图象的一种手段，因而是真正的竞争对手。投射图象可以来自3个开足马力工作的单色阴极射线管（其直径通常为180到230毫米，即7到9英寸)，也可以来自一个髙强度光源，该光源发出的光穿过一个或多个所谓的光阔(light valve)，实质上就是电子幻灯片。与等离子体显示器相比，投射显示器庞大笨重，而且难于满足髙分辨率电视(HDTV)的要求。

阴极射线管——阴极射线管的体积大、沉重而且费电，但它也是一种性能较好而且正在得到不断改进的成熟的技术。它的主要缺点是尺寸受到限制。虽然有可能制造出对角尺寸大于900毫米(35英寸)的阴极射线管，但这种阴极射线管对于大多数场合是极不适用的。现在人们一致认为，HDTV需要大于1000毫米的图象。

液晶显示器(LCD)—笔记本型计算机使得对液晶显示器的需求激增，而显示器行业随之推出了分辨率、观看角、色彩显示和效率不断得到改进的显示器，其成本则稳步下降。这种更吸引人的有源矩阵型显示器的每一单元都有一个电子开关(即一个薄膜晶体管)。这种布局使成本增加，但也使它的性能大大优于无源显示装置。目前正在研制更大尺寸的显示器一一夏普公司已展示了一种对角尺寸为1015毫米(约40英寸）的彩色显示屏——但其成本则随着显示器面积的增加而大幅度上升。观看角所受到的限制比过去有所缓和，但液晶显示器依然难于显示运动图象，因为它的材料的开关速度是天然就相当慢的。

美国Tektronix公司发明了一种引人注目的混合型显示器，即等离子体寻址的液晶显示器，目前索尼、夏普和菲利浦等公司也在对这种显示器进行研究，这种显示器的行选择是通过充有气体的狭窄通道实现的(气体逐行地电离),而各个单元的调制则采用与常规液晶显示器相类似的方法，即通过控制列电极上的电压来实现。充有等离子体的通道其成本比薄膜晶体管低得多，而且这种方法特别令人感兴趣的一点是它能制出大尺寸的显示器。已有1065毫米的平板显示器在博览会上展示，这种显示器的亮度非常良好，遗憾的是，它在复现快速运动的图象时仍然存在通常的液晶显示器所存在的问通。此外，它的观看角也比某些髙级液晶显示器的观看角更有限。

发光二极管(LED)——发光二极管属于半导体器件。在发光二极管中，电子和电子空穴被注入一个它们在其中可以结合的区域，从而发出光(同时还有大量的热)。经过了长期的、代价昂贵的研究之后，现在已经有了蓝色的发光二极管，因而也制出了全彩色的发光二极管显示器。这类显示器有成千上万个象素，每个象素由红色、绿色和蓝色发光二极管各一个组成。这种显示器的大小可达若干码，而且明亮得在大白天也能看到。但是它的成本很髙，这就限制了它仅在公共广场、商场以及其它类似的地方使用。

用单晶化合物半导体做的大尺寸发光二极管阵列一直未能建造出来。但是一项新的开发成果——有机发光器件(0LED)极有可能改变这一情况(见图3的说明).

电致发光一一这一显示技术利用了夹在绝缘层之间的一层很薄的荧光薄膜。加在这一夹层结构上的一个高电压在绝缘层和荧光薄膜之间的界面上产生电子，而这些电子则产生光，其机制基本上与阴极射线管的电子在屏幕的荧光体上产生光的过程相同。.薄膜型电致发光显示器相当坚固耐用，观看角较宽，使用寿命也是首屈一指。然而，这类显示器目前存在成本高昂、尺寸小、色彩范围有限等问题。.不过在某些专业市场上电致发光显示器取得了一定的成绩。

一项新的开发成果——利用有机聚合物实现电致发光——可能给这项技术带来重大的影响(见图2的说明)。

场致发射显示器——二十多年前，斯坦福研究所的研究人员证明，在钼或其它某种高熔点金属的极其尖锐的尖端点上施加不离的电压，便可产生相当强的电场，足以使电子在室温下从这种金属中发射出来。他们意识到，这些所谓的冷阴极电子发射体可以成为一种类似于阴极射线管的器件的基础，在这种器件中每一个象素有一个或一个以上的阴极。

当时的主要问题是制造阴极。自那时以来，半导体制造技术和材料科学所取得的进展已经使得人们对这种器件的兴趣大大增加。法国的PixTech公司现在正在进行大批量生产，其它许多研究开发工作也正在进行之中，包括加利福尼亚州Candescent公司和亚利桑那州摩托罗拉公司进行的大规模研制工作。

日本佳能公司宣布，它开发出的一种阴极可以把这一类型的显示器转变为更适于市场销售的产品。佳能公司的这种所谓“表面导电发射’(surface-conduction-emission)阴极不是把单晶硅蚀刻成许多微观点，而是把电子从印在玻璃基底的两个电极之间的狭窄空隙中推入真空。如果这一器件实现了人们较早时的期望，那么就可以用喷墨印刷法或其它类似的廉价方法生产几乎任何一种尺寸的阴极。

虽然还有许多问题尚待解决，但是，对于小尺寸显示器，场致发射显示技术可能是液晶显示技术的强有力的竞争对手;而在大尺寸屏幕的领域，场致发射显示则比液晶显示更有可能向等离子体平板显示器发起认真的挑战.

真空荧光显示器——此类显示器属于低压平面阴极射线管的型式，它基于另一项已有相当久历史的设想。电子在低温下从金属丝阴极上发射出来，并射向能够在低压下高效发光的荧光体。需要发亮的象素由布置在阴极和荧光体之间的金属丝网进行选择。真空荧光显示器常常用来显示时钟的读数(特别是在汽车、厨房用具和许多录象机上），但是把这种技术发展到大尺寸图象显示上的努力迄今一直没有获得成功。

图2 等离子体图象的基本组成部分(即"象素")由三个微小的单元组成。每一单元的内侧均涂有一层化学荧光体(下图)。当各单元内的气体被电离时，这些荧光体便发出一种原色的光。开始时在地址电极和保持电极之间施加一个电压脉冲，就使一个单元被电离;在保持电极之间继续施加的电压脉冲使气体持续被电离，因此每一单元将继续发射光，直到被关掉为止(各个单元是通过地址电极和保持电极之间施加的另一个仔细定时的电压脉冲关掉的)。电离气体(称为等离子体)发射出紫外辐射，而紫外辐射又激发荧光体发出色光(左下图)。(保持电极旁边的总线电极输送每一次脉冲放电开始时所需要的较强的电流。)与通常的电视或计算机监视器一样。成千上万个象素中每一个都有三个单元，它们各自发出的三种原色可以具有不同的相对亮度，从而使显示屏能够产生任何一种颜色和图象(见左图)。

图3本图所示的等离子体显示器其对角线长度为1056毫米(42寸)，成本将近11000美元。它的厚度只有150毫米。(6英寸)，重约40公斤(87磅)，可以显示1670万种色彩。