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AMLCD的成功,也就是本書的主題,乃是建立在兩種關鍵技術的發展之上:一種是液晶晶胞(LC cell)的技術,另一種則是在玻璃基板上製造大面積微電子裝置的技術。在最近的二十年間,這些技術已臻至成熟,大量的生產設備以及材料不斷地在各地被研發出來,而其中又以亞洲的成果最為輝煌。
西元1888年,奧地利學者Friedrich Reinitzer發現了液晶。當它在為膽固醇類的有機液體安息香酸膽石醇(cholesteryl benzoate)做實驗時,發現該物質在受熱的狀態下會經歷一種轉相的現象,它會從乳狀的液體轉變為近乎透明的液體。這個現象隨後被解釋為從一種光學上以及電學上的各向異性(anisotropic)液體轉變為一種各向同性(isotropic)液體。由於該物質的各向異性(即液體分子在不同的入射角度下,折射率與介電常數會有所不同)與固態水晶的各向異性十分類似,因此便命名為液晶。液晶在科技上與商業上的潛力在剛開始時並未被發現,直到RCA發展出以動態散射效應(dynamic scattering effect)[1]為基礎的液晶顯示器(LCD)時才有所改變。目前仍為許多LCD所採用的旋轉向列(TN,twisted nematic)操作模式首先由Schadt和Helfrich[2]以及Fergason[3]不約而同地在1971年發表出來。在1970年代初期,旋轉向列LCD開始出現在電子錶和計算機中。
由於小型反射式LCD與低功率CMOS驅動電路相容,因此可以利用電池操作,也因此LCD快速地成為小型可攜式應用裝置的主流。此外,大量的生產也使得它的價格變的非常便宜。在1970年代,運用在可攜式裝置中的小型、直接驅動、節段式TN LCD的市場快速地成長。在一開始的時候,幾乎所有的LCD都被運用在需要仰賴週遭光線才能閱讀的反射模式。由於在直驅式字母數字顯示單元中的每一個節段都必須個別地連接到控制電路,因此這種顯示器所能夠呈現出來的資訊十分有限,通常僅包含了一到兩行的文字或數字。而反射模式的其他缺點還包含了難以實現彩色功能、與週遭光線的相依性、以及由背部反光板與液晶層間大約0.5到1mm間隙所造成的視差問題。
為了顯示更多的資訊內容,必須有更多的畫素(像素,pixel),但是大量的畫素卻讓我們無法採用個別定址的方法去定址每一個畫素。這促使我們去發展出矩陣式的定址方式(matrix addressing)。在此方式中,一個有M×N個畫素的矩陣可以透過在M列中的每一列與N行中的每一行加上脈波來達到定址的目的。這個方式可以把連接到外部定址電路的交互連結數量從M×N降低到M+N。舉例來說,透過這樣的方式,一個100×100畫素的顯示器的交互連結數可以從原本的100×100=10,000降到100+100=200。像這樣的被動式矩陣通常會採用所謂多工(multiplexing),這是一次一條的定址方式。由於它平緩的穿透率對電壓曲線(transmission-voltage curve),TN LCD被限制在大約只能有10列的畫素。在過去的十五年間,有許多改良被動式矩陣定址的方法被提出來,特別是在超扭轉向列(STN,supertwisted nematic)LCD中。然而與單點直接驅動畫素的方法比起來,在視角、反應速度、灰階數(gray scale)、對比度(contrast ratio)等方面它們的效能卻還是沒有預期中的好。
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