液晶顯示技術(shù)40年發(fā)展歷程回顧

　　“ 使用液晶可以制造超薄顯示屏”。40多年前的1968年5 月，美國RCA公司在紐約召開的液晶顯示屏新聞發(fā)布會(huì)上的發(fā)言震驚了全世界。發(fā)現(xiàn)液晶可用于顯示的是RCA公司的George Heilmeier，他甚至還表示，“夢(mèng)想中的壁掛式電視只需數(shù)年即可實(shí)現(xiàn)”。自那之后，日本、英國、瑞士、德國的顯示屏研發(fā)人員都開始參與液晶面板的開發(fā)工作，全球性開發(fā)的帷幕正式拉開。

經(jīng)歷4個(gè)階段發(fā)展為液晶電視

　　但是，液晶顯示屏的實(shí)用化并不容易(見圖1)。當(dāng)時(shí)，液晶的使用壽命和可靠性等基本問題都未能解決，使用不到1個(gè)小時(shí)顯示就會(huì)消失，更別提要用液晶制造電視了。

圖1 液晶顯示屏的發(fā)展歷經(jīng)4個(gè)階段

　　之所以會(huì)存在使用壽命和可靠性方面的問題，主要是因?yàn)閷⒅绷麟妷杭虞d到液晶上時(shí)，液晶材料及電極會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)而變質(zhì)。雖然也可以采用交流電來驅(qū)動(dòng)液晶，但是顯示性能較差。最終解決這一問題的是夏普公司。該公司發(fā)現(xiàn)，如果在液晶材料中加入離子性雜質(zhì)，使其導(dǎo)電率升高，就可以采用交流驅(qū)動(dòng)獲得良好的顯示特性。利用這項(xiàng)技術(shù)，1973年5 月，夏普公司推出全球首款液晶應(yīng)用產(chǎn)品—— 使用液晶顯示屏作為顯示部件的小型計(jì)算器EL-805。

　　夏普公司的液晶計(jì)算器上采用的液晶顯示屏是由RCA公司生產(chǎn)的DSM(動(dòng)態(tài)散射模式) 液晶，而不是目前常見的TN(扭曲向列)模式液晶。但是，要采用DSM制造液晶電視是很困難的，這是因?yàn)镈SM的點(diǎn)陣顯示掃描線在數(shù)量方面存在一定的限制。1971年出現(xiàn)的TN 模式解決了這個(gè)問題。TN液晶能起到快門的作用，通過使液晶分子在電場(chǎng)中移動(dòng)，就可以控制光的開/關(guān)。目前，幾乎所有液晶顯示屏都在采用這個(gè)工作原理。

　　雖然TN模式可使點(diǎn)陣顯示的掃描線數(shù)量大為增加，但當(dāng)掃描線增加到60條左右時(shí)， 圖像就會(huì)發(fā)生變形。對(duì)于這個(gè)問題，最初找出原因并提出解決方案的是日立制作所的川上英昭。他發(fā)現(xiàn)，掃描線的最大數(shù)量取決于電壓-透過率曲線的上升沿。于是，各機(jī)構(gòu)開始競(jìng)相研究如何提高電壓-透過率曲線的上升沿。隨之出現(xiàn)了將液晶的扭曲角從TN模式下的90度增大到270度的STN(超扭曲向列) 模式。1982年，英國皇家信號(hào)與雷達(dá)研究院(RSRE)發(fā)明了STN液晶。1985年，瑞士Brown Boveri公司(BBC)試制出掃描線數(shù)量達(dá)到135條的STN液晶顯示屏。

　　然而，即使引入STN模式，還是很難制造液晶電視，這是因?yàn)镾TN液晶仍然存在對(duì)比度較低、很難顯示細(xì)微灰階的問題。突破這一壁壘的，是通過TFT(薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管)來控制各像素的有源矩陣驅(qū)動(dòng)技術(shù)。與以往的單純矩陣驅(qū)動(dòng)不同，有源矩陣驅(qū)動(dòng)技術(shù)可以獨(dú)立控制各像素，從而防止因受到周圍像素的影響而產(chǎn)生的交調(diào)失真，因此可以顯示高對(duì)比度與細(xì)微灰階。