LCDテクノロジーの歴史

LCDテクノロジーの歴史

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フリードリヒ・ライニツァーが1888年にニンジンからのコレステロールの液晶構造と挙動を最初に観察したとき、液晶技術の世界が開かれました。 彼はこれらを発見しました 液晶にはXNUMXつの融点がありました:XNUMXつは結晶が溶けて濁った液体を作り、もうXNUMXつはもう一度溶けて透明になる。 また、 これらの結晶は色生成特性を持っていました。 しかし、これは私たちの最新のLCD(液晶ディスプレイ)で構成されているものとはほど遠いものでした。

ライニッツァーから1922年後、チャールズモーギンは、プレート間に液晶の薄層を配置し始めた最初の人物でした。このアイデアは、後にLCDの構造概念を発見しました。 ジョージズフリーデルという男は、1962年に最初に液晶構造を分類し、ネマチック、スメクチック、コレステリックに分類しました。 また、XNUMX年にRadio Corporation of America(RCA)のRichard Williamsによって、これらの液晶構造が印加電圧によって制御できる電気光学効果を持っていることが発見されました。

 

LCDを発明したのは誰で、いつですか?

1960年代の液晶研究は、 液晶の性質の発見と実験。 RCAのGeorgeH。Heilmeierは、Williamsの研究に基づいて、結晶の電気光学的性質に飛び込みました。 液晶を使ってさまざまな色を表示しようと何度も試みた後、彼は動的散乱モード(DSM)と呼ばれるものを使用して最初の動作するLCDを作成しました。これは、電圧が印加されると、透明な液晶層をより半透明な状態に変えます。 したがって、ハイルマイヤーはLCDの発明者と見なされました。

LCDの進化と重要なマイルストーン

1960年代後半、英国王立レーダー研究所(RRE) シアノビフェニル液晶を発見、安定性と温度の点でLCDの使用に適したタイプ。 1968年にRCAのバーナードレヒナーはTFTベースのLCDのアイデアを作成し、その同じ年に、彼と他の何人かはハイルマイヤーのDSMLCDを使用してそのアイデアを実現しました。

LCDがディスプレイ技術の分野に参入した後、1970年代 LCDを改善するための広範な研究でいっぱいでした さまざまなアプリケーションに適したものにします。 1970年、 ねじれネマティックフィールド効果 スイスで特許を取得し、発明者はウルフギャングヘルフリッヒとマーティンシャットでした。 このねじれネマティック(TN)効果は、すぐに日本の電子産業などの国際市場に参入した製品と結びつきました。 米国では、1971年にジェームズフェルガソンによって同じ特許が出願されました。彼の会社であるILIXCOは、今日LXD Incorporatedとして知られ、DSMモデルを覆い隠すように成長したTN効果LCDを製造しました。 TN LCDは、より低い動作電圧や消費電力などの優れた機能を提供しました。

 

このことから、TN-LCDを使用し、1972桁で構成される最初のデジタル時計、より具体的には電子クォーツ腕時計が米国で特許を取得し、1975年に消費者にリリースされました。日本のシャープ株式会社はXNUMX年にデジタルの大量生産を開始しました時計とポケット計算機のTNLCD、そして最終的には他の日本企業が腕時計ディスプレイの市場で成長し始めました。 一例として、セイコーは、最初のXNUMX桁のTNベースのLCDクォーツ時計を開発しました。これは、元のXNUMX桁の時計からのアップグレードです。

 

それにもかかわらず、DSMLCDは完全に役に立たなくなったわけではありません。 North American Rockwell Microelectronics Corpによる1972年の開発により、DSMLCDがLloydsElectronicsによって販売されている計算機に統合されました。 これらは、ディスプレイを表示するために内部ライトの形式を必要としました。 バックライト これらの計算機にも組み込まれました。 その直後の1973年、シャープはDSMLCDポケットサイズの電卓を写真に取り入れました。 液晶分子の配向層には、ポリイミドと呼ばれるポリマーを使用しました。

薄膜トランジスタ  液晶ディスプレイ RCAによって1968年に導入されましたが、消費者が高解像度ディスプレイ用に今日最もよく知っているアクティブマトリックスTFT LCDパネルは、1972年までプロトタイプ化されませんでした。しかし、1970年代を通じて、TFTは構成に関する多くの問題の解決に苦労しました。 70年代の技術はTFTを利用していませんでした。

1980年代には、この新しいLCD研究により、使用可能な製品の作成が急速に進歩しました。 カラー液晶テレビ画面は、この1982年間に日本で最初に開発されました。 ディスプレイサイズが大きい(ピクセル数が多い)ために応答時間に制限があるため、最初のテレビはハンドヘルド/ポケットテレビでした。 セイコーエプソン、またはエプソンは、1984年に最初のLCD TVを作成し、一般に公開しました。その後すぐに、XNUMX年に最初のフルカラーディスプレイポケットLCDTVがリリースされました。 また、1984年には、最初の商用TFTLCDディスプレイであるCitizenWatch's 2.7インチカラー液晶テレビ。 その直後の1988年、シャープはアクティブマトリックスを使用し、フルモーション特性を備えた14インチのフルカラーTFTLCDを作成しました。 大型LCDにより、LCDスクリーンやLCDモニターなどの大型フラットパネルディスプレイへのLCD統合が可能になりました。 エプソンが最初に開発したLCDプロジェクション技術は、1989年にコンパクトでフルカラーのモードで消費者にすぐに利用できるようになりました。

1990年代のLCDの成長は、品質と能力を向上させるために、これらの新しいディスプレイの光学特性に重点を置いていました。 日立のエンジニアは、 面内スイッチング(IPS)TFTアクティブマトリックスの技術。この技術を使用したデバイス、特に大画面LCDの視野角を拡大する概念。 90年代に開発された別の技術はマルチドメインでした 垂直整列 (MVA)、Samsungによって開発されました。 IPSとMVAの両方の技術は、表示角度を広げ、ディスプレイをより望ましく便利にする能力があるため、人気が高まりました。 この研究が進むにつれて、 以前は日本を中心としていた液晶産業が拡大し始めた そして韓国、台湾、そして後に中国にも向かっています。

 

LCDモニターが普及したのはいつですか? 

新世紀に入ると、LCDの注目度が急上昇しました。 2007年には、これまで人気のあったブラウン管(CRT)ディスプレイを、画質と販売の両面で世界中で上回りました。さらに大型のディスプレイの製造、LCDハードウェアへの透明で柔軟な素材の採用など、その他の開発も続けられました。 、およびより多くのメソッドの作成 視野角を広げる (Oフィルム)。

 

LCDはどのように機能しますか?

今日の時点で、LCDディスプレイはかなり発展しましたが、構造は一貫しています。 バックライトで照らされたディスプレイは、最も外側から最も内側のXNUMXつの偏光子で構成されています。、XNUMXつの基板(通常はガラス)、電極、および液晶層。 RGBスキームを使用したカラーフィルターも、表面に近い場合があります。 光がバックライトに最も近い偏光子を通過すると、液晶層に入ります。 ここで、電極によって向けられた電界が存在するかどうかに応じて、液晶は異なる動作をします。 TN、IPS、またはMVS LCDのいずれを使用する場合でも、電極電界によって液晶分子の配向が変化し、通過する光の偏光に影響を与えます。 光が適切に偏光されている場合、それはカラーフィルターを完全に通過します と表面偏光子、特定の色を表示します。 部分的に正しく偏光されている場合は、中程度のレベルの光、または明るさの低い色が表示されます。 適切に偏光されていない場合、光は表面を通過せず、色は表示されません。

 

LCDテクノロジーのマイルストーンは以下のとおりです。

1888年:オーストリアの植物学者、フリードリッヒ・ライニッツァーが液晶相転移現象を発見

1889年:ドイツの物理学者オットー・レーマンが「液晶」という用語を作り出しました

1911年:パリ大学のチャールズ・モーギンは、さまざまな表面に採用されている独自の配向液晶材料を発見しました。

1922年:フランスのジョージズフリーデルは、XNUMXつの主要な液晶相をスメクチック、ネマチック、コレステリックと名付けました。

1927年:ロシア語のVsevolod Frederiksは、すべてのLCDテクノロジーの本質的な効果であるFréederickszトランジションと呼ばれる電気スイッチ式ライトバルブを考案しました。

1929年:ドイツのZocherとBirsteinは、液晶に対する磁場と電場の影響を最初に研究しました。

1936年:英国のMarconi Wireless TelegraphCompanyのBarnettLevinとNymanLevinが、液晶ライトバルブに関する最初の特許を取得しました。

1959年:ベル研究所のMohamed M.AtallaとDawonKahngがMOSFET(金属酸化物半導体電界効果トランジスタ)を発明しました。

1962年:Paul Weimerは、RCAのDavid Sarnoff Research Centerで最初の薄膜トランジスタ(TFT)を開発しました。

1962年:イギリスのハル大学のジョージ・グレイが、液晶の構造と特性に関する最初の本を出版しました。

1963年:リチャード・ウィリアムズは、電気的励起下でのネマチック液晶におけるドメインの形成を報告しました。

1966年:JosephCastellanoとJoelGoldmacherは、室温以下で動作する最初のlシアノビフェニル液晶材料を開発しました。

1967年:バーナード・レヒナー、フランク・マーロウ、エドワード・ネスター、ジュリ・タルツが、デバイスに配線されたディスクリートMOSトランジスタを使用してテレビレートで動作する最初のLCDを構築しました。

1968年:ジョージ・ハイルマイヤーが率いる米国のRCA研究所の研究グループは、DSM(動的散乱モード)に基づく最初のLCDと、コレステリック液晶とネマチック液晶の混合物を使用した最初の双安定LCDを開発しました。 その結果、LCDをさらに開発するための世界的な取り組みが始まりました。 ジョージH.ハイルマイヤーは、国立発明家の殿堂入りし、LCDの発明の功績が認められました。 ハイルマイヤーの作品はIEEEマイルストーンです。

1969年:オハイオ州ケント州立大学液晶研究所の副所長であるジェームズ・ファーガソンが、TN(ねじれネマティック)電界効果を発見しました。

1979年、ダンディー大学のPeter LeComberとWalterSpearは、水素化アモルファスシリコン(Alpha-Si:H)薄膜トランジスタがLCDの駆動に適していることを発見しました。 これは、液晶テレビやコンピューターディスプレイにつながった大きな進歩です。

1970年:ホシデンとNECが最初に構築したLCDは、面内スイッチング(IPS)に同一平面上の電極構造を使用します

1970年:ニュージャージー州プリンストンのOptelCorporatoinのNunzioLuceが、LCD時計用の最初の集積回路チップを設計しました。

1972年:日本の小林は最初の欠陥のないLCDを製造しました。

1972年:シャープ株式会社の佐々木正と和田富夫は、動的散乱LCDを備えたプロトタイプのデスクトップ計算機を構築し、最初の真にポータブルなハンドヘルド計算機を構築するプログラムを開始しました。

1972年:ホフマンラロッシュのウルフギャングヘルフリッヒとマーティンシャットが最初のねじれネマティック(TN)LCDデバイスを製造しました。

1972年:ニューヨークのライカーマックスソンのサンルーとデレクジョーンズは、ねじれネマティック(TN)を使用して最初のデジタル時計を製造しました。

1973年:英国のBDHLtdのG.Grayがビフェニル液晶材料を発明し、より優れた動作性能と低コストのLCD製造を可能にしました。

初期のLCD製造で最も有名で広く使用されている材料である混合物E-7のビフェニル化合物。

1975年:E.MerckのLudwig Pohl、Rudolf Eidenshinkは、より安定し、TFT(薄膜トランジスタ)LCDで広く使用されるようになった非エステルのシアノフェニルシクロヘキサン液晶材料を開発しました。

E.Merckが開発したカノフェニルシクロヘキサン

 

薄膜トランジスタ(TFT)セル

1983年:イギリスのRSREでColin Waters、V.Brimmel、Peter Raynesが、スーパーツイストネマティックゲストホストLCDのデモを行いました。

1983年:諏訪精工舎で諸住真司が2インチの世界初の商用カラー液晶テレビを実演 TN LCD 多結晶Si薄膜トランジスタのアクティブマトリックスによって駆動されます。 これはLCDの開発における主要なマイルストーンであり、より大画面のディスプレイへの動きを開始しました。

1985年:スイスのブラウンボベリにあるテリーシェファーとユルゲンネリングは、最初のSTN(超ねじれネマティック)電界効果を構築しました。

1988年:日本のシャープ研究所の竹宏、矢野浩三、鷲塚勇が、アモルファスSiTFTで作られた世界初の欠陥のない14インチカラーアクティブマトリックスLCDを製造しました。

1992年:日立は面内スイッチング(IPS)およびSuper IPSLCDデバイスを開発しました。

1996年:Samsungは、マルチドメインLCDを可能にする光学パターニング技術を開発しました。 その後、マルチドメインおよび面内スイッチングは、2006年まで主要なLCD設計であり続けます。

2001年:Samsungは42インチTFTLCDを製造しました。

2002年:LCDはデスクトップモニターとしてCRTを追い抜いた。

2007年:液晶テレビの画質は、ブラウン管ベース(CRT)テレビの画質を上回りました。 2007年の第XNUMX四半期に、液晶テレビは世界で初めてブラウン管テレビを上回りました。

 

マザーグラス世代の歴史

世代 長さ[mm] 高さ[mm]で 導入年
第1世代 200-300 200-400 1990
第2世代 370 470
第3世代 550 650 1996-1998
第3.5世代 600 720 1996
第4世代 680 880 2000-2002
第4.5世代 730 920 2000-2004
第5世代 1100 1250-1300 2002-2004
第6世代 1500 1800-1850 2002-2004
第7世代 1870 2200 2006
第7.5世代 1950 2250
第8世代 2160 2460
第8.5世代 2200 2500
第10世代 2880 3130 2009
GEN 10.5(GEN 11とも呼ばれます) 2940 3370 2018 [26]

 

パネルサイズの生成

 

参照:

1, リキッドゴールド:液晶ディスプレイの物語と産業の創造、Joseph A. Castellano、2005 World Scientific Publishing Co.Pte。 Ltd.、ISBN981-238-956-3。

2、川本宏(2002)。 「液晶ディスプレイの歴史」 。 IEEEの議事録。 90(4):460–500。 doi:10.1109 /JPROC.2002.1002521。

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