Die Geschichte der LCD-Technologie

Wer hat das LCD erfunden und wann?

Die Flüssigkristallforschung der 1960er Jahre war geprägt von den Entdeckung und Experimente zu den Eigenschaften der Flüssigkristalle. George H. Heilmeier vom RCA basierte seine Forschung auf der von Williams und tauchte in die elektro-optische Natur der Kristalle ein. Nach vielen Versuchen, Flüssigkristalle zur Anzeige verschiedener Farben zu verwenden, entwickelte er das erste funktionierende LCD mit einem sogenannten dynamischen Streumodus (DSM), der beim Anlegen einer Spannung die klare Flüssigkristallschicht in einen lichtdurchlässigeren Zustand umwandelt. Heilmeier gilt damit als Erfinder des LCD.

Entwicklung von LCD und wichtigen Meilensteinen

In den späten 1960er Jahren gründete das britische Royal Radar Establishment (RRE) entdeckte den Cyanobiphenyl-Flüssigkristall, ein Typ, der in Bezug auf Stabilität und Temperatur für den LCD-Einsatz geeignet war. 1968 entwickelte Bernard Lechner von RCA die Idee eines TFT-basierten LCDs, und im selben Jahr setzten er und mehrere andere diese Idee mit dem DSM-LCD von Heilmeier in die Realität um.

Nach dem Einzug der LCDs in die Displaytechnik wurden die 1970er Jahre waren voller umfangreicher Forschungen zur Verbesserung des LCD und es für eine größere Vielfalt von Anwendungen geeignet zu machen. 1970 wurde die verdrehter nematischer Feldeffekt wurde in der Schweiz patentiert, wobei die Erfinder Wolfgang Helfrich und Martin Schadt sind. Dieser verdrehte nematische (TN) Effekt verband sich bald mit Produkten, die auf den internationalen Märkten wie der japanischen Elektronikindustrie auftraten. In den USA wurde das gleiche Patent 1971 von James Fergason angemeldet. Seine Firma ILIXCO, heute bekannt als LXD Incorporated, stellte TN-Effekt-LCDs her, die die DSM-Modelle in den Schatten stellten. TN-LCDs boten bessere Eigenschaften wie niedrigere Betriebsspannungen und geringeren Stromverbrauch.

Daraus wurde die erste digitale Uhr, oder genauer gesagt eine elektronische Quarzarmbanduhr, die ein TN-LCD verwendet und aus vier Ziffern besteht, in den USA patentiert und 1972 für die Verbraucher freigegeben. 1975 begann die japanische Sharp Corporation mit der Massenproduktion von Digitaluhren Uhren- und Taschenrechner-TN-LCDs, und schließlich begannen andere japanische Unternehmen, auf dem Markt für Armbanduhren-Displays aufzusteigen. Seiko zum Beispiel entwickelte die erste sechsstellige LCD-Quarzuhr auf TN-Basis, ein Upgrade der ursprünglichen vierstelligen Uhr.

Das LCD-Wachstum in den 1990er Jahren konzentrierte sich mehr auf die optischen Eigenschaften dieser neuen Displays, um deren Qualität und Fähigkeiten zu verbessern. Hitachi-Ingenieure waren bei der Analyse von Umschalten in der Ebene(IPS)-Technologie in aktiven TFT-Matrizen, ein Konzept, das die Betrachtungswinkel von Geräten, die diese Technik verwenden, insbesondere von LCDs mit großen Bildschirmen, erweitern würde. Eine weitere Technik, die in den 90er Jahren entwickelt wurde, war Multi-Domain Vertikale Ausrichtung (MVA), entwickelt von Samsung. Sowohl die IPS- als auch die MVA-Technik wurden aufgrund ihrer Fähigkeit, den Betrachtungswinkel zu erweitern, immer beliebter, was Displays wünschenswerter und nützlicher macht. Als diese Forschung weiterging, die LCD-Industrie, die zuvor in Japan konzentriert war, begann zu expandieren und sich nach Südkorea, Taiwan und später auch nach China zu bewegen.

Wann wurden LCD-Monitore populär? 

Als wir in das neue Jahrhundert eintraten, boomte die Bedeutung von LCDs. Sie übertrafen 2007 die zuvor beliebten Kathodenstrahlröhren-(CRT-)Displays sowohl in Bezug auf Bildqualität als auch weltweite Verkäufe. Weitere Entwicklungen wurden fortgesetzt, wie die Herstellung noch größerer Displays, die Einführung transparenter und flexibler Materialien für LCD-Hardware , und Schaffung weiterer Methoden, um Blickwinkel erweitern (O-Film).

Wie funktioniert ein LCD?

Bis heute haben sich als LCD-Displays einiges weiterentwickelt, sind aber im Aufbau konsistent geblieben. Das von einer Hintergrundbeleuchtung beleuchtete Display besteht aus zwei Polarisatoren, zwei Substrate (typischerweise Glas), Elektroden und die Flüssigkristallschicht. Näher an der Oberfläche befindet sich manchmal auch ein Farbfilter, der ein RGB-Schema verwendet. Wenn das Licht den Polarisator passiert, das der Hintergrundbeleuchtung am nächsten ist, tritt es in die Flüssigkristallschicht ein. Je nachdem, ob ein von den Elektroden gerichtetes elektrisches Feld vorhanden ist, verhält sich der Flüssigkristall nun anders. Unabhängig davon, ob ein TN-, IPS- oder MVS-LCD verwendet wird, ändert das elektrische Feld der Elektrode die Orientierung der Flüssigkristallmoleküle, um dann die Polarisation des durchgelassenen Lichts zu beeinflussen. Wenn das Licht richtig polarisiert ist, passiert es den Farbfilter vollständig und Oberflächenpolarisator, der eine bestimmte Farbe anzeigt. Bei richtiger teilweiser Polarisation wird ein mittleres Lichtniveau oder eine weniger helle Farbe angezeigt. Wenn es nicht richtig polarisiert ist, passiert das Licht die Oberfläche nicht und es wird keine Farbe angezeigt.

Die Meilensteine ​​der LCD-Technologie sind wie folgt aufgeführt:

1888: Friedrich Reinitzer, ein österreichischer Botaniker entdeckte das Flüssigkristall-Phasenübergangsphänomen

1889: Otto Lehmann, Physiker in Deutschland, prägt den Begriff „Flüssigkristall“

1911: Charles Mauguin, Universität Paris, entdeckt die einzigartige Ausrichtung des Flüssigkristallmaterials auf verschiedenen Oberflächen.

1922: Georges Friedel in Frankreich nennt die drei wichtigsten Flüssigkristallphasen smektisch, nematisch und cholesterisch.

1927: Vsevolod Frederiks erfindet auf Russisch das elektrisch geschaltete Lichtventil, genannt Fréedericksz-Übergang, den wesentlichen Effekt aller LCD-Technologien.

1929: Zocher und Birstein untersuchten in Deutschland erstmals die Wirkung magnetischer und elektrischer Felder auf Flüssigkristalle.

1936: Barnett Levin und Nyman Levin, Marconi Wireless Telegraph Company in England, erhalten das erste Patent auf ein Flüssigkristall-Lichtventil.

1959: Mohamed M. Atalla und Dawon Kahng von Bell Labs erfinden den MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor).

1962: Paul Weimer entwickelt im David Sarnoff Research Center von RCA den ersten Dünnschichttransistor (TFT).

1962: George Gray, University of Hull in England, veröffentlicht das erste Buch über die Struktur und Eigenschaften von Flüssigkristallen.

1963: Richard Williams berichtete über die Bildung von Domänen in einem nematischen Flüssigkristall unter elektrischer Anregung.

1966: Joseph Castellano und Joel Goldmacher entwickelten das erste l-Cyanobiphenyl-Flüssigkristallmaterial, das bei oder unter Raumtemperatur betrieben wurde.