液晶显示技术40年发展历程回顾

2010-01-10 15:08:33 来源:LED环球在线
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        “ 使用液晶可以制造超薄显示屏”。40多年前的1968年5 月,美国RCA公司在纽约召开的液晶显示屏新闻发布会上的发言震惊了全世界。发现液晶可用于显示的是RCA公司的George Heilmeier,他甚至还表示,“梦想中的壁挂式电视只需数年即可实现”。自那之后,日本、英国、瑞士、德国的显示屏研发人员都开始参与液晶面板的开发工作,全球性开发的帷幕正式拉开。

经历4个阶段发展为液晶电视

  但是,液晶显示屏的实用化并不容易(见图1)。当时,液晶的使用寿命和可靠性等基本问题都未能解决,使用不到1个小时显示就会消失,更别提要用液晶制造电视了。



                                                                             图1 液晶显示屏的发展历经4个阶段

  之所以会存在使用寿命和可靠性方面的问题,主要是因为将直流电压加载到液晶上时,液晶材料及电极会发生氧化还原反应而变质。虽然也可以采用交流电来驱动液晶,但是显示性能较差。最终解决这一问题的是夏普公司。该公司发现,如果在液晶材料中加入离子性杂质,使其导电率升高,就可以采用交流驱动获得良好的显示特性。利用这项技术,1973年5 月,夏普公司推出全球首款液晶应用产品—— 使用液晶显示屏作为显示部件的小型计算器EL-805。

  夏普公司的液晶计算器上采用的液晶显示屏是由RCA公司生产的DSM(动态散射模式) 液晶,而不是目前常见的TN(扭曲向列)模式液晶。但是,要采用DSM制造液晶电视是很困难的,这是因为DSM的点阵显示扫描线在数量方面存在一定的限制。1971年出现的TN 模式解决了这个问题。TN液晶能起到快门的作用,通过使液晶分子在电场中移动,就可以控制光的开/关。目前,几乎所有液晶显示屏都在采用这个工作原理。

  虽然TN模式可使点阵显示的扫描线数量大为增加,但当扫描线增加到60条左右时, 图像就会发生变形。对于这个问题,最初找出原因并提出解决方案的是日立制作所的川上英昭。他发现,扫描线的最大数量取决于电压-透过率曲线的上升沿。于是,各机构开始竞相研究如何提高电压-透过率曲线的上升沿。随之出现了将液晶的扭曲角从TN模式下的90度增大到270度的STN(超扭曲向列) 模式。1982年,英国皇家信号与雷达研究院(RSRE)发明了STN液晶。1985年,瑞士Brown Boveri公司(BBC)试制出扫描线数量达到135条的STN液晶显示屏。

  然而,即使引入STN模式,还是很难制造液晶电视,这是因为STN液晶仍然存在对比度较低、很难显示细微灰阶的问题。突破这一壁垒的,是通过TFT(薄膜场效应晶体管)来控制各像素的有源矩阵驱动技术。与以往的单纯矩阵驱动不同,有源矩阵驱动技术可以独立控制各像素,从而防止因受到周围像素的影响而产生的交调失真,因此可以显示高对比度与细微灰阶。

与彩色CRT竞争的时代

  要想制造TFT液晶电视,在大面积玻璃基板上形成硅膜的技术和彩色显示技术都不可或缺。

  在硅膜的形成技术方面,为太阳能电池开发的非晶硅(a-Si)在当时已经实用化。那时, 石油危机将导致能源危机的说法十分流行,所以太阳能电池作为能源电池备受关注,非晶硅的开发非常活跃。继英国邓迪大学于1979年宣布试制出非晶硅TFT之后,日本及欧洲的企业及研究机构纷纷发布了非晶硅TFT驱动显示屏的开发成果。

  在彩色显示技术方面,日本东北大学的内田龙男于1981年发布了并置加法混色法,通过有序排列的三色滤光片来实现彩色显示,也就是彩色滤光片方式。在这些开发成果的推动下,1986年,3英寸非晶硅TFT彩色液晶电视上市,1988年,业界开始开发用于14英寸电视的非晶硅TFT彩色液晶显示屏。特别是夏普公司推出的14英寸液晶屏,实际验证了实现大屏幕非晶硅TFT液晶屏的可能性,引起众多厂商纷纷对此进行投资。

 
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