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柔性军用显示器的发展历史

柔性显示屏目前以被炒得沸沸扬扬,都希望这项技术早日应用到电子产品上。但大家不知道的是,这项技术其实早在十多年前,就在应用在军用显示器上进行研究,以便适应各种复杂的环境。
 
在20世纪90年代中期,研究和开发平板显示器的研究经费达到最高峰1.6亿美元/年,当时政府资助了大量的显示技术项目。早期对等离子显示器(PDP)、有源矩阵液晶显示器(AMLCD)、投影显示器、以及头盔显示器(HMD)的投资是后来导致其取得巨大商业成功的一个因素,而现在这些显示器都已经在商业和国防部的应用平台上普及。在技术发展上的投资,已经变成需求及接纳,或是说现货供应的商业模式。在这种模式的显示技术研究中,系统集成商获得商用技术,然后把它们用于军用器件开发。这样,显示技术研究的经费就被削减了。但是2000年后,此类经费都已经集中用于发展柔性显示器。 
 
为解决美国的军队使命问题,他们正在通过几个项目的实施改善和更新作战能力。未来战斗系统(FCS)计划是其中最大的一个。该系统要求具备为作战车辆和拆卸士兵提供必要的指挥、通讯、控制功能的能力。这些应用将要求紧凑轻薄的显示器将信息在一个以网络为中心的战场上传达给个人。但作为当今民用电子产品主流的平板显示器,其关键特征使他们不适合在新兴的军事上应用:传统的显示器往往消耗过多的电力,更关键的是,他们是用玻璃做的。而且,它们需要昂贵和笨重的“加固”,才可以被纳入军事系统,这就加大了体积和重量。对于步兵来说,目前显示器的高功率要求,迫使士兵背负额外重量的电池才能操作。 
 
大幅度降低尺寸、重量和功耗需求是柔性衬底基显示器吸引军事应用的本质原因。柔性显示器在美国军队中分为两大类:一是更换现有的技术设备;二是开发和更新新的不采用玻璃技术的应用领域。 
 
柔性军用显示器技术必须有一个强有力的取代现有技术的理由。美国军队系统中的柔性显示技术,目标是降低功耗,提高可靠性,并降低显示器的体积和重量。柔性显示相对于LCD或等离子显示技术在功耗比较上有优势。目前低功耗技术的发展有电泳显示、胆甾液晶(CHLC)和有机发光二极管(OLED)显示器。电泳和CHLC双稳态反光技术基本上是零功率低刷新率;目前的有机电致发光器件发光效率可比液晶显示器高2~3倍。这些技术以其在玻璃基板上的商业化,作为一项临时步骤,可将其纳入美军系统,以解决电力问题。我们选择了为美陆军系统开发这些技术,因为它们对玻璃基的技术会被商品化,也因为它们与柔性衬底的相容性较好。 
 
基于可弯折且不易损类型的基底上的显示器对美国军队应用有若干影响,在现有的系统上用柔性显示器更换玻璃基显示器,将有两点好处:首先是电力消耗下降至少一半,对于一名士兵来说,这意味着可以携带更少更轻的电池或保持同样的电池负荷而得到两倍的持续时间,而对于固定显示器(较大的设备或车辆上的显示器),它意味着需要系统提供更少的功率,可减少动力源的体积;其次,该显示器在使用中不易被打破。这意味着需运送的设备数目的减少,从而使士兵减少了背负物品的数量。 
 
在固定型应用中,结构坚固意味着显著降低重量和安装体积。17in的显示器可能重30磅,在军车上应用还将包含一个有15磅重、超过2in厚、对角线达24in的金属安装件。如果能够取而代之以一个基于塑料或铜箔基板的显示屏,重量可减少到5磅。这对车辆的空间、马力和重量的设计都有显著的优势。 
 
如果士兵携带型和固定应用型设备的破损率均大大降低,军队则没必要在维修部门保有很多的部件,维修和更换的单元数降低,也将有助于成本的显著削减和系统寿命的延长。

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