显示器的历史

钱塘在线

发明於1897年的映像管，历经两次世界大战，在显示器领域早已筑起不可摇撼的领导地位。第二次世界大战时，映像管被广泛使用在军事上的电子装置和雷达方面，这个基础提供了得以快速成长与提升技术的契机。硬盘
映像管具有画质优良和价格低廉的特点，长久以来一直被采用为电视和电脑的显示器，维持其不可替代的地位。然而，年产180亿美元，已经构筑起坚实堡垒的映像管，如今却也同样在技术上，面临着薄膜电晶体显示器（TFT LCD）、电浆显示器（PDP）等各种平面显示器（FPD）的挑战，其领导地位已开始动摇。进入90年代，LCD、PDP等各种技术逐渐商品化，紧紧跟在位居显示器领先地位的映像管後面，亦步亦趋。据了解，目前业界除映像管以外，有将近十种的相关技术正在开发，并且即将商品化。内存
目前桌上型电脑仍以CRT为主流，CRT 是 Cathode Ray Tube 的缩写，这是电 脑萤幕和电视机的主要元件（其构造如上图所示），它利用电子束打在涂满磷化物 （phosphor） 的弧形玻璃上，後端则是使用阴极线圈放出的负电压，以电子枪将电子放射在弧形玻璃上，由於 CRT 本身是真空的，因此放射出来的电子不会受到空气分子的阻碍，可以很准确的在弧形玻璃上发出光亮，得以让人类看到电脑的执行结果，也称为映像管。硬盘培训
CRT 可以分为单色和彩色两大类，单色的 CRT 只有一个电子枪，而彩色则有亮红、绿色和蓝色三支电子枪来组合成为不同的颜色，因为电子枪藉由打在弧形玻璃的磷化物上来显示颜色，所以磷化物之间的距离越小，代表所制造出来的显示器的解析度越高，这个距离称为点距 （dot pitch），通常常见的点距有 0.22、0.25 或是 0.28 mm.CRT 也常称为 VDT （Video Display Terminal），但是严格来说，CRT 代表的是映像管本身，而 VDT 则是整个电脑。
CRT的缺点是体积庞大，而取产生的辐射线，有危害人体健康的疑虑；而笔记型电脑使用的LCD,虽然亮度、视角广度等问题已渐获改善，但由於产品不易大型化（受制於坚固性和产品良率问题，只能做到30寸以下），又给了尺寸可大型化的电浆显示器未来可望应用在家庭壁挂式电视机、桌上型电脑显示器、工业显示设备、及航空显示设备等。目前日本富士通已生产出42寸的电浆显示器，价格约120万日圆，台湾厂商目前已知有制造电浆显示器的计画，该公司曾宣称这一两年可以开始生产，不过据了解似乎不大顺利。不过可预期的是电浆将在21世纪占有一席之地。
平面（flat display panel,FDP）：
目前大部份的电视机所采用的显示器多为CRT（阴极射线管），这种型式的显示器有诸多的缺点，如体积过大、过重、尺寸受限、视角较小；新一代的显示器---平面显示器，则具有轻、薄（40寸的显示器厚度不超过10公分）的优点，且视角更大、尺寸变大画质也不受影响，因此成为各家厂商研发的重点。平面显示技术：包含 低温多晶矽TFT LCD 、 反射式TFT LCD 、矽单晶反射式光阀 、显示器构装技术、 场发射显示器、电浆显示器 等；电浆在电子专卖店有时可以看到，目前价格仍相当昂贵平均每寸要一万元，但未来潜力无穷已有多家厂商投入资金进行研发。
低温多晶矽TFT LCD  低温多晶矽薄膜电晶体（TFT LCD）乃制造商全力投入之下一世代技术，本所亦已投入大尺寸及高解析度之应用研发工作，先後完成低温复晶矽薄膜电晶体元件设计、制程模组开发、制程流程整合及测试等工作，元件电子迁移率达130 cm2/V S、Ion/I off 1E7、I off 0.15 pA/um,并藉由此元件制程开发过程衍生多项专利申请中，其最大突破在於制程模组之成功开发并植入制程流程，如TEOS Oxide制程、PH3 Treatment制程、雷射回火制程与氢化制程皆有重大突破，元件制程技术漏电流之表现更为全球至今发表文献中最佳之成果，本所将应用此技术研制大尺寸高解析度面板。
反射式TFT LCD  反射式液晶显示器（Reflective LCD）系利用环境光为显示光源，具有省电、全彩显示、高亮度、高对比等优点。本技术结合单偏光片、反射式彩色滤光膜、散射式反射板等相关技术，已克服传统反射式技术无法达到之全彩显示以及反射率不佳、双重影像等缺点。本技术已成功移转国内厂商，目前正积极开发散射式反射板技术以充分利用环境光进一步提高反射式LCD之亮度。
矽单晶反射式液晶光阀  矽单晶反射式液晶光阀（Si-Wafer LCD）为发展液晶投影机中投影光阀之关键零组件，本所开发出以单晶矽为基板之液晶显示器，亦建立电路及像素之设计技术，并配合晶圆厂後段制程的调整，提高平坦度及反射率。在液晶方面，建立了工作模式及制程相关技术，已完成0.55 QSVGA（400x300）等级之矽单晶反射式光阀，并应用於投影机及头配式显示器，未来将积极从事SXGA（1280x1024），UXGA（1600x1200）等高解析度技术之开发。本产品除可应用在投影机和头配式外，还可应用於监视器、背投影电视、电视游乐器、影像电话及行动电话观景窗上。
显示器构装技术  轻薄短小之开发趋势对於平面显示器产品尤其重要。为配合此一需求，本所特别发展显示器构装相关技术--TAB和COG技术；卷带式晶粒接合技术（TAB;Tape Automated Bonding）为目前广泛应用於显示器构装之主要技术，制程主要分为卷带设计、内引脚接合、封胶、外引脚接合等步骤；晶粒-玻璃接合技术（COG;Chip on Glass）则提供了产品的高密度构装技术能力，更适合於通讯产品之需求。
场发射显示器  场发射显示器（FED）技术原理与阴极射线管（CRT）类似，是将CRT用萤光粉与尖端放电电子源分置於两片基板，利用高电场将电子从尖端释出，再利用高压加速撞击萤光板而发出亮光。本所研发的场发射特点是省电、无视角限制，特别是高亮度，其亮度可达携带式电脑萤幕的10倍，而且其15 lumen/watt的能量效率已被证实，本所正积极开发其相关应用，特别是应用於车内或是户外的显示看板技术。
电浆显示器  电浆显示器（PDP）技术原理系利用惰性气体（Ne, He, Xe等）放电时所产生之紫外线激发彩色萤光粉後，再转换至人眼可接受之可见光。依据限流工作方式不同，可分为直流型（DC）与交流型（AC），首先研发出来的是AC型的PDP,目前的产品多以交流型为主，并可依照电极的安排区分为二电极对向放电（Column Discharge）与三电极表面放电（Surface Diharge）两种结构，整个电浆市场尚处於起步阶段，在技术与性能方面，本所正致力开发其相关应用以改善发光效率、提高亮度、增加对比，并降低操作电压、节省耗电以解决生产技术问题、提高生产良率。
PDP的优点：
1、轻、薄：相同尺寸的PDP,其深度只有CRT的1/3、重量只有1/3,因此可以轻易的挂在墙上摆设上较不占空间。
2、不受磁场的影响，画质较稳定，适合使用在交通运输工具上。
3、影像不会扭曲：PDP是数位控制的显示器，所有像素的位置能精确掌控，即使在边缘或转角处；而CRT为类比控制的显示器，在的边缘颜色会不均匀。
4、视角更宽广，可大到160度，因此在任何角度都能轻松的观赏。
5、寿命长（指的是亮度减为原有一半所需的时间），可连续使用超过20000小时和CRT几乎一样，而LCD只有5000小时。
6、尺寸更大，40寸到60寸都有。
电浆（Plasmas）：
在以前提到物质的三态，为固态、液态、气态，其实物体的状态有第四态的存在---电浆。电浆是一种部分离子化气体，其成份包括大量中性气体原子和少量的阳离子及电子。在自然界中，如地球外围的电离层、太阳表面、或是星际气体中，皆存在着电浆（太阳产生的电浆，向宇宙发散出去，形成太阳风；这些带电粒子被地球的磁场捕捉後，在南北极和大气层中的气体分子相撞，形成极光）。此外，若在真空室中通入气体至数十至数百毫托耳的压力，并於外部加入交直流电场，使气体被游离而形成一带正负电粒子的集合体，亦可生成电浆，在实际的应用上大部分是利用高电场，提供足够的能量让原子或分子内部的电子脱离原子或分子的束缚；其实电浆在日常生活中早已存在，例如日光灯内的气体在使用时就是一种电浆。
真空室内的气体形成电浆态时，系统所存在的自由度很多，并有无数次碰撞在发生，包含了中性原子与中性原子之间、中性原子与离子间、中性原子与电子间、离子与离子以及离子与电子间的碰撞，使得电浆系统中不断重覆着游离、激发、弛豫，及结合等动作。而当原子在激发及弛豫动作时，将以发光的方式释放出能量，成为可用肉眼看到的电浆颜色。
在工业应用上，可利用其粒子的高热动能，以引发热和融合反应而产生能源；或利用外加电磁场控制粒子云动状态，来制造雷射或其他电磁波源，即各型原子、分子、离子、电子束。更可直接利用其间粒子的高能量与活泼化学性质从事化学合成、材料制造、表面处理等工业应用，为近世纪半导体材料制造中不可或缺的重要体系。电浆溅射镀膜、电浆化学气相沈积、电浆氧化、电浆及活化离子蚀刻、离子溅射等为几个着名例子。另一方面，亦可利用电浆系统中激态原子、分子、离子放射出的大量光子来制造各种光源，如离子雷射、弧光灯，或缩小至微米尺度制造电浆平面等。
微粒电浆 （Dusty plasma）：
在电浆系统中，若加入一群微粒子（约为数个微米大小 10-6 m），则电浆里的电子会因为其质量较轻（约为质子的1/1000），具有较高的行动力（mobility）而依附在微粒子上使其带负电。因此在微粒电浆中便至少有四种以上的元素，其中电子、离子、与中性原子为原来气体解离下的产物，另外还加上带着负电荷的微粒子。加入最後这项元素後，使得电浆变得更加复杂了。其中电子、离子和微粒为具有电性之元素，中性原子则是不带电。因此在古典力场下，要考虑电子与电子、离子与离子、微粒与微粒、电子与离子、电子与微粒、离子与微粒之间的库仑力场，还要考虑这些粒子（包含中性原子）在相互撞击时产生不同的动量交换。虽然如此复杂，我们仍可以因其所具有的物理性质来作一些近似消去的工作。在实验系统中，随着观察者所要观察的时空尺度的不同，对於时空尺度相差甚远的一些运动行为，可被近似成简单的单元物理量。举例来说，因电子的质量远比离子来的轻，其对外力的反应时间便相对的比离子来得快的多，而微粒又比离子的反应时间来得更慢了（Me 《 Mi 《 Md , Te 《 Ti 《 Td）。若我们所要观察的是微粒的运动行为，则在微粒受力的反应时间内，电子或离子可能已经来回运动上万次了，如此我们便可以把电子或离子对微粒的影响，归化成非时间参数。也就是说，站在微粒的角度来看，在动态平衡系统下，电子、离子、与中性原子皆为静止不动的元素。
似二维系统 （Quasi two-dimension）：
二维系统即是指被局限在只能在二维平面上运动的系统。探讨二维系统运动，可简化系统的变数，使得不论在理论模型上、数值模拟的速度上、实验数据的分析上都可以简化工作时间与困难度。另外还有一点，在三维空间中只要三个质点，这系统立即便成一浑沌（Chaos）系统，产生许多非线性的结果。因此科学家纷纷致力於二维系统的结构与动力行为的研究，特别是相转变的行为研究。一般来说，二维系统有两种，一是将系统做得非常薄，限制粒子的运动只能在二维平面上；另一种则是延伸系统在第三维的长度，使得系统沿着第三维的分布为均相分布，如此粒子间的作用力自然便被归化成二维作用力。
一般自然界中是没有真正的二维系统存在的，因为没有任一系统是真正无限大的。所以对於上述二维系统中，只要其应该无限大的尺度相较於其它轴是大很多的，则称为似二维系统。我们实验室的系统即是将第三维的长度延伸至约二维尺度的20倍，再来观察此系统的二维切面运动。以应证不同的二维运动行为。
缺陷 （Defects）：
在一个均相的单原子系统中，原子之间的排列遵守着特定的几何结构，我们称之为晶格结构，例如：面心立方（FCC）、体心立方（BCC）及六角晶格结构 （Hexagonal） 等等。一般二维系统最紧密堆积结构为六角晶格结构（又称三角晶格结构），也就是说，每一个原子都被六个原子所环绕着。当系统受到外力扰动时，例如：热扰动、横向剪切力、局限阱之形变力等等，原来的三角对称晶格被扭曲产生晶格排列时的错位，即是所谓的晶格缺限。
定义晶格中的缺限很简单，只要将系统中的各个原子最近的连线连起来，即去计算各个原子的相邻原子数。如上面所说的，一的二维晶格拥有六个相邻原子，当原子的相邻原子数不再是六个，而变成五个或七个相邻原子数时（密度发生变化），我们便称这些原子所在的位置发生了缺限行为。研究晶格中的缺限变化（数目、空间分布、撞击生灭 ），可以帮助我们了解系统的结构性变化，与物理性质的演变。简而言之，当系统产生缺限时，原来所具有的对称性就被破坏了  （Symmetry breaking），我们即可用此作为系统次序性的指标，来了解系统的混乱程度。