液晶顯示技術(shù)0章

1、液晶顯示技術(shù)濟(jì)南大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院第0章 緒論n顯示技術(shù)的意義和發(fā)展方向n平板顯示與液晶顯示n液晶顯示的發(fā)明與發(fā)展n本課程主要內(nèi)容0.1 顯示技術(shù)的意義和發(fā)展方向n“顯示”與“顯示技術(shù)” 人類長(zhǎng)久以來(lái)一直致力于將各種信息轉(zhuǎn)換為視覺信息。這種將各種信息轉(zhuǎn)換為視覺信息在傳達(dá)給他人的過程，就稱為“顯示”。這種轉(zhuǎn)化、傳達(dá)的技術(shù)稱為“顯示技術(shù)”。n顯示技術(shù)的基本特點(diǎn)最大特點(diǎn)：光與電的結(jié)合，是光與近代科學(xué)成就的結(jié)合。追求的目標(biāo)：清晰、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、直觀、方便、節(jié)能、攜帶信息量大等。n信息顯示技術(shù) 現(xiàn)代顯示技術(shù)的基本特點(diǎn)是將各種非電量的信息（如聲、光、熱、力、數(shù)、氣氛）通過傳感器、處理器進(jìn)行感知和處理，傳

2、輸給顯示裝置，再由顯示裝置進(jìn)行處理、轉(zhuǎn)換，最后經(jīng)由顯示器件轉(zhuǎn)換為人類視覺可識(shí)別的信息。將這種現(xiàn)代顯示技術(shù)稱為“信息顯示技術(shù)”。n發(fā)展趨勢(shì)n（1）畫面的高分辨率 大多數(shù)場(chǎng)合采用中分辨率VGA（640*480)和SVGA（800*600），以及高分辨率的XGA（1024*768）、SXGA(1600*12080)等顯示適配器。特殊場(chǎng)合超高分辨率為2048*2048,4096*4096.n（2）新型平板顯示器加速研制n（3）圖形顯示人機(jī)工程學(xué)日益受到重視 信息管理與顯示的目標(biāo)是要通過顯示器來(lái)最大限度的將傳感器和處理器的信息傳給操作人員。研究聲、眼、腦、觸覺等混合形態(tài)的接口來(lái)代替有顯示器和控制板拼湊起

3、來(lái)的工作臺(tái)稱為新的發(fā)展方向。n（4）抗惡劣環(huán)境技術(shù)主要是指抗電磁場(chǎng)，抗強(qiáng)沖擊與振動(dòng)，耐高溫、煙霧和沙塵等。n（5）設(shè)備設(shè)計(jì)的智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和模塊化 顯示控制器方面，都是以VLSI顯示控制芯片為主體構(gòu)成顯示控制器，并引入微處理機(jī)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能化。往往一個(gè)系統(tǒng)含有多個(gè)微處理機(jī)，構(gòu)成并行流水處理系統(tǒng)。0.2 平板顯示與液晶顯示n顯示器件的功能在作用上：在作用上：是人和機(jī)器之間的媒介物，在人機(jī)系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)著橋梁的作用，是一種人機(jī)接口器件；在功能上：在功能上：是把各種機(jī)器傳遞過來(lái)的電情報(bào)信號(hào)轉(zhuǎn)換成人們用視覺能夠識(shí)別的光情報(bào)信號(hào)，具有把光情報(bào)信息模擬在二維空間上的功能，又是一種電-光轉(zhuǎn)換器件。0.2

4、.1 顯示器件的分類n顯示器件發(fā)展迅速，類型繁多。n根據(jù)顯示的結(jié)構(gòu)原理可分為4大類： 電子束顯示器件 平板顯示器件 光學(xué)投影顯示器件 數(shù)碼顯示器件電子束顯示器件：電子束顯示器件：即陰極射線管(CRT)，采用適當(dāng)?shù)目刂齐娐房刂普婵展軆?nèi)的電子束，使其在熒光屏上掃描并激發(fā)熒光粉發(fā)光從而顯示圖像或文字。返回平板顯示平板顯示：通常指組成顯示器的厚度小于顯示屏幕對(duì)角線尺寸1/4以上的顯示器件，這類顯示器件包括液晶顯示(LCD)等離子體顯示(PDP)、電致發(fā)光(EL)顯示器件等。返回光學(xué)投影顯示器件光學(xué)投影顯示器件：它采用光學(xué)系統(tǒng)將小面積的圖像投射到銀幕而實(shí)現(xiàn)顯示，這種顯示方法可以獲得很大面積的圖像，便于供

5、很多人同時(shí)觀看，光學(xué)投影顯示主要有投影電視、激光顯示器件、光閥顯示器件等。返回n數(shù)碼顯示器件數(shù)碼顯示器件：指臺(tái)式計(jì)算機(jī)、袖珍計(jì)算器、電子表、數(shù)字式儀表等小型電子設(shè)備中顯示09數(shù)字的顯示器件。這類器件主要有發(fā)光二極管（LED）顯示器件、熒光數(shù)碼顯示器件（VFD）、輝光發(fā)電顯示器件、燈絲顯示器件、電泳顯示器件（EPID）、電致變色顯示器件（ECD）等。返回n按像素本身發(fā)光與否，又可將顯示器件分為主動(dòng)顯示器件和被動(dòng)顯示器件兩大類。n主動(dòng)顯示器件：在外加信號(hào)的作用下器件本身產(chǎn)生光輻射，故也可稱為發(fā)光型顯示器件或光輻射器件；n被動(dòng)顯示器件：在外加電信號(hào)的作用下材料的光學(xué)特性發(fā)生變化，或是使光通過，或是使

6、光反射、散射、干涉，從而使照射在它上面的光受到調(diào)制，人眼看到的是這種帶有規(guī)定信息的調(diào)制光，所以這類器件又叫做光調(diào)制器件或受光型顯示器件。圖0.1 顯示器件分類0.2.2液晶顯示器件的優(yōu)異特性n低壓、微功耗：極低電壓23V，工作電流幾微安，與大規(guī)模基礎(chǔ)電路發(fā)展適應(yīng)。應(yīng)用舉例？n平板型結(jié)構(gòu)：便于大批量、自動(dòng)化生產(chǎn)。n被動(dòng)型顯示：被動(dòng)顯示更適合于人眼視覺，不易引起疲勞。不怕光沖刷。n顯示信息量大n易于彩色化n壽命長(zhǎng)n無(wú)輻射，無(wú)污染0.3液晶顯示的發(fā)明與發(fā)展n發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)液晶的誕生來(lái)自於一項(xiàng)非常特殊物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)，早在 1850 年 Virchow, Mettenheimer 和 Valentin 這三個(gè)人就

7、發(fā)現(xiàn) nerve fibre 的粹取物中含有這種不尋常的東西。到了 1877 年德國(guó)物理學(xué)家 Otto Lehmann 運(yùn)用偏極化的顯微鏡首次觀測(cè)到了液晶化的現(xiàn)象，但他對(duì)此一現(xiàn)象的成因并不瞭解。直到西元1888年，奧地利的植物學(xué)家 Friedrich Reinitzer（1857-1927）發(fā)現(xiàn)了螺旋性甲苯酸鹽的化合物（cholesteryl benzoate），確認(rèn)了這種化合物在加熱時(shí)具有兩個(gè)不同溫度的熔點(diǎn)，在這兩個(gè)不同的溫度點(diǎn)中，其狀態(tài)介於一般液態(tài)與固態(tài)物質(zhì)之間，類似膠狀，但在某一溫度范圍內(nèi)其又具有液體和結(jié)晶雙方性質(zhì)，由於其特殊的狀態(tài)。Reinitzer 后來(lái)走訪 Lehmann 深入探討

8、這種物質(zhì)的表現(xiàn)，其后兩人便命名這種物質(zhì)為L(zhǎng)iquid Crystal，就是液態(tài)結(jié)晶物質(zhì)的意思。Reinitzer 和 Lehmann 這兩人被譽(yù)為液晶之父。 液晶(Liquid Crystal)是一種介于固態(tài)和液態(tài)之間的物質(zhì)，是具有規(guī)則性分子排列的有機(jī)化合物。如果把它加熱會(huì)呈現(xiàn)透明的液體狀態(tài)，把它冷卻則會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶顆粒的混濁固體狀態(tài)。附錄:參考資料 :http:/www.digital.idv.tw/DIGITAL/Classroom/MROH-CLASS/oh62/index-oh62.htm同 CRT 陰極射線管一樣，液晶雖早在1888年就被發(fā)現(xiàn)（實(shí)際上，但是實(shí)際應(yīng)用在生活周遭時(shí)，已是80年

9、后的事了。因?yàn)橐壕г趦纱未髴?zhàn)中對(duì)軍事用途的幫助不大，以致于其發(fā)展落后 CRT 甚多。比較重要的是 1922 年 Oseen 和 Zcher 這兩位科學(xué)家為液晶確立狀態(tài)變化之方程式。一直到了 1968年美國(guó)RCA公司工程師們利用液晶分子受到電壓的影響而改變其分子的排列狀態(tài)，并且可以讓入射光線產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象之原理，製造了世界第一臺(tái)使用液晶顯示的螢?zāi)?。由此開始，加上了1970年代日本 SONY 與 Sharp 兩家公司對(duì)液晶顯示技術(shù)全面開發(fā)與應(yīng)用，讓液晶顯示器成功的融入現(xiàn)代的電子產(chǎn)品之中。 n發(fā)明與發(fā)展 *18541889年代，德國(guó)生理學(xué)家R.C.Virchow發(fā)現(xiàn)自然界的Myelin物質(zhì)，此是一種

10、溶致型液晶，在適當(dāng)?shù)乃莼旌虾?，?huì)呈現(xiàn)光學(xué)異方向性之有機(jī)分子集合體。*液晶材料的發(fā)現(xiàn)，正式於1988年，將膽固醇的笨二甲酸或以酸加熱到145度時(shí)，有白濁稠狀液體，再加熱至178度，會(huì)變成透明液體，冷卻下來(lái)則有紫色、橙紅色、綠色等不同顏色變化。*1920后時(shí)期，為液晶合成的開始及分類的確定，F(xiàn)riedel博士將液晶分類成層列型或距列型、向列型、膽固醇型。*1960到1968年代，為液晶應(yīng)用研究的蓬勃時(shí)期，G.H.Heilmeir博士發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)散射模式(DSM)，而使應(yīng)用朝向液晶平面顯示器。*電控復(fù)折射(ECB)的動(dòng)作模式於1971年提出，后來(lái)發(fā)明扭曲向列型液晶平面顯示器，應(yīng)用在汽車儀表和電子表上。*1973年后為液晶實(shí)用化和應(yīng)用研究多樣化時(shí)期，日本的sharp和 Seiko-Epson改朝向向列型液晶平面顯示器，1972年P(guān).Brody提出主動(dòng)性矩陣型模式，1980到1983年則有鐵電性液晶平面顯示器，1983到1985年發(fā)明超向列型液晶平面顯示器(STN-LCD)。*1980年日立試作低溫多晶矽薄膜電晶體液晶平面顯示器(LTPS TFT-LCD)*1990年代彩色超向列型液晶平面顯示器之筆記型電腦*1991年彩色非晶矽薄膜電晶體液晶平面顯示器之筆記型電腦*1996年低溫多晶矽薄膜電晶體液晶平面顯示器的數(shù)位相機(jī)*2000年低溫多晶矽薄膜電晶