1发展简史-义守大学.PPT

* * 大面積平板顯示器簡介黃榮生 義守大學電子系 一、顯示器發展簡史: 1.陰極射線管顯示器之優缺點。 2.平板顯示器: (a)液晶顯示器 (b)發光二極體顯示器 (c)電漿顯示器 (d)電激發光顯示器 (e)真空螢光顯示器 二、液晶顯示器 (Liquid－Crystal Display，LCD) 1.發展簡史: 液晶顯干器最初係由美國RCA實驗室(即現今之David Sarnoff Research Center)所研究發明出來的。他們的第一篇研究論文於1968年發表。而三年之後，他們已成功地將液晶顯示技術應用於手錶上，而且將此項技術賣給了天美時(Timex)。 此後世界各地(歐，美，日﹒..等)研究此項接術之實驗室有如雨後春荀般地成立了。開始時，此項技術僅應用於小尺寸，直接寫址之顯示器上，如手持式計算器，電子鍾，多用式電 表，氣態幫浦...等。 在這些應用上，液晶顯示器取代了發光二極體，因為液晶 顯示技術的功率損耗極低，因而大大地延長了電池壽命並使成本大幅降低。直接寫址技術的優點是顯示畫兩清晰，對比明顯，但此項技術對於每一個顯示元素皆需一個相對應的驅動器，對於一台膝上型電腦螢幕而言，一般至少有64Ox48O個彩色畫素，每個彩色畫素皆需紅、綠及藍來三個次畫素，故其顯示元素共有640x480x3=921600個。如想應用液晶顯示器於電腦螢幕上，直接寫址技術顯然並不 可行，所以在80年代初期發明了多工矩陣式寫址技術，此項技術的介紹將於本 文之第三部份詳述。 液晶顯示器之發展簡史如下所列: 1968 RCA實驗室發明 1972 手持式計算器 1973 時鍾 1974 多用式電表，氣態幫浦，魚群發現器 1977 手錶 1978 飛機數字顯示板 1980 小尺寸手持式單色電視 1985 小尺寸手持式彩色電視 1987 可攜式單中色個人電腦 1911 可攜式彩色個人電腦 1993 高資訊容量彩色飛機儀表板 2.基本原理 某些有機材料在特定的溫度範圍內會呈現出液晶狀態。當溫度低於此範圍時，這些材料成為晶態固體﹔而當溫度高於此範圍時，它們成為完全的液體。當它們處於液晶狀態時，呈黃色乳液狀，而同時兼具某些固態的光學性質與液態的流動性。液晶分子呈現長桿狀，彼此之間互相平行 但不固定。 在直接寫址的液晶顯示器中，使用扭轉型(twisted nematic,TN)結構。此結構上下基板間距約6至8微米。其中充滿了液晶材料。此液晶之方向會平行基板的摩擦方向， 而此時上下基板的摩擦方向互呈90°。 靠近上面基板的液晶將平行上面基板的摩擦方向，同樣地，靠近下面基板的液晶將平行下面基板的摩擦方向，而中間的液晶方向將自上基板的方向逐漸扭轉90°至下基板的方 向。 當光自上基板照下時,將被偏光而與上基板平行，當此偏光經過液晶時，將被扭轉90°而自下基板射出，此時如在兩基板間加一電壓，則兩基板間有一垂直電場，而液晶的分子將平行此電場而與兩基板互相垂直。如此則液晶分子不再能將射入的偏光扭轉90°，所以當此偏光達到下基板時即透不過去。所以藉著外加電壓的開關可控制偏光透過或 透不過，此即扭轉型液晶顯示器的原理。 3.現在趨勢 現在液晶顯示器已大量用於膝上型至筆記型電腦。目前最常見的是兩種型式為超扭轉或(supertwisted-nematic,STN)及薄膜電晶體式(thin-film transistor,TFT)。超扭轉式液晶顯示器為被動矩陣式(或直接寫址矩陣)。此方式使用矩陣寫址的技術，而每一行及每一列皆各使用一個驅動器。此種技術最大的缺點為：一個畫素的電壓會影響其周圍畫素的電壓，即串音(crosstalk)效應，如此則顯示畫面顯得對比不明顯，視角狹小。為了解此此一問題，而發展出了主動矩陣式液晶 顯示器，此種方式在每一個畫素裡加上一個電晶體作為開關元件，當電晶體被打開後，電流才流進畫素內，