顯示技術——壁掛式電視40年發(fā)展歷程

　　“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)布會上的發(fā)言震驚了全世界。發(fā)現液晶可用于顯示的是RCA公司的George Heilmeier，他甚至還表示，“夢想中的壁掛式電視只需數年即可實現”。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。

　　經歷4個階段發(fā)展為液晶電視

　　但是，液晶顯示屏的實用化并不容易。當時，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個小時顯示就會消失，更別提要用液晶制造電視了。

　　之所以會存在使用壽命和可靠性方面的問題，主要是因為將直流電壓加載到液晶上時，液晶材料及電極會發(fā)生氧化還原反應而變質。雖然也可以采用交流電來驅動液晶，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，如果在液晶材料中加入離子性雜質，使其導電率升高，就可以采用交流驅動獲得良好的顯示特性。利用這項技術，1973年5月，夏普公司推出全球首款液晶應用產品——使用液晶顯示屏作為顯示部件的小型計算器EL-805。

　　夏普公司的液晶計算器上采用的液晶顯示屏是由RCA公司生產的DSM(動態(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，這是因為DSM的點陣顯示掃描線在數量方面存在一定的限制。1971年出現的TN 模式解決了這個問題。TN液晶能起到快門的作用，通過使液晶分子在電場中移動，就可以控制光的開/關。目前，幾乎所有液晶顯示屏都在采用這個工作原理。

    雖然TN模式可使點陣顯示的掃描線數量大為增加，但當掃描線增加到60條左右時， 圖像就會發(fā)生變形。對于這個問題，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，掃描線的最大數量取決于電壓-透過率曲線的上升沿。

　　于是，各機構開始競相研究如何提高電壓-透過率曲線的上升沿。隨之出現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，英國皇家信號與雷達研究院(RSRE)發(fā)明了STN液晶。1985年，瑞士Brown Boveri公司(BBC)試制出掃描線數量達到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，這是因為STN液晶仍然存在對比度較低、很難顯示細微灰階的問題。突破這一壁壘的，是通過TFT(薄膜場效應晶體管)來控制各像素的有源矩陣驅動技術。與以往的單純矩陣驅動不同，有源矩陣驅動技術可以獨立控制各像素，從而防止因受到周圍像素的影響而產生的交調失真，因此可以顯示高對比度與細微灰階。

　　要想制造TFT液晶電視，在大面積玻璃基板上形成硅膜的技術和彩色顯示技術都不可或缺。

　　在硅膜的形成技術方面，為太陽能電池開發(fā)的非晶硅(a-Si)在當時已經實用化。那時， 石油危機將導致能源危機的說法十分流行，所以太陽能電池作為能源電池備受關注，非晶硅的開發(fā)非�；钴S。繼英國鄧迪大學于1979年宣布試制出非晶硅TFT之后，日本及歐洲的企業(yè)及研究機構紛紛發(fā)布了非晶硅TFT驅動顯示屏的開發(fā)成果。

　　在彩色顯示技術方面，日本東北大學的內田龍男于1981年發(fā)布了并置加法混色法，通過有序排列的三色濾光片來實現彩色顯示，也就是彩色濾光片方式。在這些開發(fā)成果的推動下，1986年，3英寸非晶硅TFT彩色液晶電視上市，1988年，業(yè)界開始開發(fā)用于14英寸電視的非晶硅TFT彩色液晶顯示屏。特別是夏普公司推出的14英寸液晶屏，實際驗證了實現大屏幕非晶硅TFT液晶屏的可能性，引起眾多廠商紛紛對此進行投資。

　　如上所述，雖然TFT液晶已經開始朝著“夢想的壁掛式電視”邁進，但它的全面應用卻是從PC的彩色顯示器開始起步的。1988 年出現了用于IBM公司與東芝公司的PC產品的10.4英寸TFT液晶屏。1991年，第1代320mm×400mm基板生產線投產，夏普公司在這種第1代基板上切割出4片8.4 英寸面板。