液晶显示技术0章

1、液晶显示技术济南大学物理科学与技术学院第0章 绪论n显示技术的意义和发展方向n平板显示与液晶显示n液晶显示的发明与发展n本课程主要内容0.1 显示技术的意义和发展方向n“显示”与“显示技术” 人类长久以来一直致力于将各种信息转换为视觉信息。这种将各种信息转换为视觉信息在传达给他人的过程，就称为“显示”。这种转化、传达的技术称为“显示技术”。n显示技术的基本特点最大特点：光与电的结合，是光与近代科学成就的结合。追求的目标：清晰、准确、实时、直观、方便、节能、携带信息量大等。n信息显示技术 现代显示技术的基本特点是将各种非电量的信息（如声、光、热、力、数、气氛）通过传感器、处理器进行感知和处理，传

2、输给显示装置，再由显示装置进行处理、转换，最后经由显示器件转换为人类视觉可识别的信息。将这种现代显示技术称为“信息显示技术”。n发展趋势n（1）画面的高分辨率 大多数场合采用中分辨率VGA（640*480)和SVGA（800*600），以及高分辨率的XGA（1024*768）、SXGA(1600*12080)等显示适配器。特殊场合超高分辨率为2048*2048,4096*4096.n（2）新型平板显示器加速研制n（3）图形显示人机工程学日益受到重视 信息管理与显示的目标是要通过显示器来最大限度的将传感器和处理器的信息传给操作人员。研究声、眼、脑、触觉等混合形态的接口来代替有显示器和控制板拼凑起

3、来的工作台称为新的发展方向。n（4）抗恶劣环境技术主要是指抗电磁场，抗强冲击与振动，耐高温、烟雾和沙尘等。n（5）设备设计的智能化、标准化、系列化和模块化 显示控制器方面，都是以VLSI显示控制芯片为主体构成显示控制器，并引入微处理机实现设备的智能化。往往一个系统含有多个微处理机，构成并行流水处理系统。0.2 平板显示与液晶显示n显示器件的功能在作用上：在作用上：是人和机器之间的媒介物，在人机系统中担负着桥梁的作用，是一种人机接口器件；在功能上：在功能上：是把各种机器传递过来的电情报信号转换成人们用视觉能够识别的光情报信号，具有把光情报信息模拟在二维空间上的功能，又是一种电-光转换器件。0.2

4、.1 显示器件的分类n显示器件发展迅速，类型繁多。n根据显示的结构原理可分为4大类： 电子束显示器件 平板显示器件 光学投影显示器件 数码显示器件电子束显示器件：电子束显示器件：即阴极射线管(CRT)，采用适当的控制电路控制真空管内的电子束，使其在荧光屏上扫描并激发荧光粉发光从而显示图像或文字。返回平板显示平板显示：通常指组成显示器的厚度小于显示屏幕对角线尺寸1/4以上的显示器件，这类显示器件包括液晶显示(LCD)等离子体显示(PDP)、电致发光(EL)显示器件等。返回光学投影显示器件光学投影显示器件：它采用光学系统将小面积的图像投射到银幕而实现显示，这种显示方法可以获得很大面积的图像，便于供

5、很多人同时观看，光学投影显示主要有投影电视、激光显示器件、光阀显示器件等。返回n数码显示器件数码显示器件：指台式计算机、袖珍计算器、电子表、数字式仪表等小型电子设备中显示09数字的显示器件。这类器件主要有发光二极管（LED）显示器件、荧光数码显示器件（VFD）、辉光发电显示器件、灯丝显示器件、电泳显示器件（EPID）、电致变色显示器件（ECD）等。返回n按像素本身发光与否，又可将显示器件分为主动显示器件和被动显示器件两大类。n主动显示器件：在外加信号的作用下器件本身产生光辐射，故也可称为发光型显示器件或光辐射器件；n被动显示器件：在外加电信号的作用下材料的光学特性发生变化，或是使光通过，或是使

6、光反射、散射、干涉，从而使照射在它上面的光受到调制，人眼看到的是这种带有规定信息的调制光，所以这类器件又叫做光调制器件或受光型显示器件。图0.1 显示器件分类0.2.2液晶显示器件的优异特性n低压、微功耗：极低电压23V，工作电流几微安，与大规模基础电路发展适应。应用举例？n平板型结构：便于大批量、自动化生产。n被动型显示：被动显示更适合于人眼视觉，不易引起疲劳。不怕光冲刷。n显示信息量大n易于彩色化n寿命长n无辐射，无污染0.3液晶显示的发明与发展n发现发现液晶的诞生来自於一项非常特殊物质的发现，早在 1850 年 Virchow, Mettenheimer 和 Valentin 这三个人就

7、发现 nerve fibre 的粹取物中含有这种不寻常的东西。到了 1877 年德国物理学家 Otto Lehmann 运用偏极化的显微镜首次观测到了液晶化的现象，但他对此一现象的成因并不瞭解。直到西元1888年，奥地利的植物学家 Friedrich Reinitzer（1857-1927）发现了螺旋性甲苯酸盐的化合物（cholesteryl benzoate），确认了这种化合物在加热时具有两个不同温度的熔点，在这两个不同的温度点中，其状态介於一般液态与固态物质之间，类似胶状，但在某一温度范围内其又具有液体和结晶双方性质，由於其特殊的状态。Reinitzer 后来走访 Lehmann 深入探讨

8、这种物质的表现，其后两人便命名这种物质为Liquid Crystal，就是液态结晶物质的意思。Reinitzer 和 Lehmann 这两人被誉为液晶之父。 液晶(Liquid Crystal)是一种介于固态和液态之间的物质，是具有规则性分子排列的有机化合物。如果把它加热会呈现透明的液体状态，把它冷却则会出现结晶颗粒的混浊固体状态。附錄:參考資料 :http:/www.digital.idv.tw/DIGITAL/Classroom/MROH-CLASS/oh62/index-oh62.htm同 CRT 阴极射线管一样，液晶虽早在1888年就被发现（实际上，但是实际应用在生活周遭时，已是80年

9、后的事了。因为液晶在两次大战中对军事用途的帮助不大，以致于其发展落后 CRT 甚多。比较重要的是 1922 年 Oseen 和 Zcher 这两位科学家为液晶确立状态变化之方程式。一直到了 1968年美国RCA公司工程师们利用液晶分子受到电压的影响而改变其分子的排列状态，并且可以让入射光线產生偏转的现象之原理，製造了世界第一臺使用液晶显示的萤幕。由此开始，加上了1970年代日本 SONY 与 Sharp 两家公司对液晶显示技术全面开发与应用，让液晶显示器成功的融入现代的电子產品之中。 n发明与发展 *18541889年代，德国生理学家R.C.Virchow发现自然界的Myelin物质，此是一种

10、溶致型液晶，在适当的水份混合后，会呈现光学异方向性之有机分子集合体。*液晶材料的发现，正式於1988年，将胆固醇的笨二甲酸或以酸加热到145度时，有白浊稠状液体，再加热至178度，会变成透明液体，冷却下来则有紫色、橙红色、绿色等不同顏色变化。*1920后时期，为液晶合成的开始及分类的确定，Friedel博士将液晶分类成层列型或距列型、向列型、胆固醇型。*1960到1968年代，为液晶应用研究的蓬勃时期，G.H.Heilmeir博士发现动态散射模式(DSM)，而使应用朝向液晶平面显示器。*电控复折射(ECB)的动作模式於1971年提出，后来发明扭曲向列型液晶平面显示器，应用在汽车仪表和电子表上。*1973年后为液晶实用化和应用研究多样化时期，日本的sharp和 Seiko-Epson改朝向向列型液晶平面显示器，1972年P.Brody提出主动性矩阵型模式，1980到1983年则有铁电性液晶平面显示器，1983到1985年发明超向列型液晶平面显示器(STN-LCD)。*1980年日立试作低温多晶矽薄膜电晶体液晶平面显示器(LTPS TFT-LCD)*1990年代彩色超向列型液晶平面显示器之笔记型电脑*1991年彩色非晶矽薄膜电晶体液晶平面显示器之笔记型电脑*1996年低温多晶矽薄膜电晶体液晶平面显示器的数位相机*2000年低温多晶矽薄膜电晶