液晶螢幕的起緣

Question

液晶螢幕是西元幾年被哪位科學家研究成功而發展出來的高科技產品

是從哪種植物中萃取出來的
第一個回答物質是錯誤的
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Answer 1

液晶的誕生

要追溯液晶顯示器的來源，必須先從「液晶」的誕生開始講起。在西元1888年，一位奧地利的植物學家，菲德烈．萊尼澤（Friedrich Reinitzer）發現了一種特殊的物質。他從植物中提煉出一種稱為螺旋性甲苯酸鹽的化合物，在為這種化合物做加熱實驗時，意外的發現此種化合物具有兩個不同溫度的熔點。而它的狀態介於我們一般所熟知的液態與固態物質之間，有點類似肥皂水的膠狀溶液，但它在某一溫度範圍內卻具有液體和結晶雙方性質的物質，也由於其獨特的狀態，後來便把它命名為「Liquid Crystal」，就是液態結晶物質的意思。不過，雖然液晶早在1888年就被發現，但是真正實用在生活周遭的用品時，卻是在80年後的事情了。

西元1968年，在美國RCA公司（收音機與電視的發明公司）的沙諾夫研發中心，工程師們發現液晶分子會受到電壓的影響，改變其分子的排列狀態，並且可以讓射入的光線產生偏轉的現象。利用此一原理，RCA公司發明了世界第一臺使用液晶顯示的螢幕。爾後，液晶顯示技術被廣泛的用在一般的電子產品中，舉凡計算機、電子錶、手機螢幕、醫院所使用的儀器（因為有輻射計量的考慮）或是數位相機上面的螢幕等等。

令人玩味的是，液晶的發現比真空管或是陰極射線管還早，但世人了解此一現象的並不多，直到1962年才有第一本，由RCA研究小組的化學家喬．卡司特雷諾（Joe Castellano）先生所出版的書籍來描述。而與映像管相同的，這兩項技術雖然都是由美國的RCA公司所發明的，卻分別被日本的新力（Sony）與夏普（Sharp）兩家公司發揚光大。



什麼是液晶

液晶顯示器是以液晶材料為基本元件，由於液晶是介於固態和液態之間，不但具有固態晶體光學特性，又具有液態流動特性，所以已經可以說是一個中間相。而要了解液晶的所產生的光電效應，我們必須來解釋液晶的物理特性，包括它的黏性（visco-sity）與彈性（elasticity）和其極化性（polarizalility）。液晶的黏性和彈性從流體力學的觀點來看，可說是一個具有排列性質的液體，依照作用力量不同的方向，應該有不同的效果。就好像是將一把短木棍扔進流動的河水中，短木棍隨著河水流著，起初顯得凌亂，過了一會兒，所有短木棍的長軸都自然的變成與河水流動的方向一致，這表示著次黏性最低的流動方式，也是流動自由能最低的一個物理模型。

此外，液晶除了有黏性的反應外，還具有彈性的反應，它們都是對於外加的力量，呈現了方向性的效果。也因此光線射入液晶物質中，必然會按照液晶分子的排列方式行進，產生了自然的偏轉現像。至於液晶分子中的電子結構，都具備著很強的電子共軛運動能力，所以當液晶分子受到外加電場的作用，便很容易的被極化產生感應偶極性（induced dipolar），這也是液晶分子之間互相作用力量的來源。而一般電子產品中所用的液晶顯示器，就是是利用液晶的光電效應，藉由外部的電壓控制，再透過液晶分子的折射特性，以及對光線的旋轉能力來獲得亮暗情況（或著稱為可視光學的對比），進而達到顯像的目的。


液晶顯示器的種類

液晶顯示器，英文通稱為LCD（Liquid Crystal Display），是屬於平面顯示器的一種，依驅動方式來分類可分為靜態驅動（Static）、單純矩陣驅動（Simple Matrix）以及主動矩陣驅動（Active Matrix）三種。其中，被動矩陣型又可分為扭轉式向列型（Twisted Nematic；TN）、超扭轉式向列型（Super Twisted Nematic；STN）及其他被動矩陣驅動液晶顯示器；而主動矩陣型大致可區分為薄膜式電晶體型（Thin Film Transistor；TFT）及二端子二極體型（Metal/Insulator/Metal；MIM）二種方式。


TN、STN及TFT型液晶顯示器因其利用液晶分子扭轉原理之不同，在視角、彩色、對比及動畫顯示品質上有高低程次之差別，使其在產品的應用範圍分類亦有明顯區隔。以目前液晶顯示技術所應用的範圍以及層次而言，主動式矩陣驅動技術是以薄膜式電晶體型（TFT）為主流，多應用於筆記型電腦及動畫、影像處理產品。而單純矩陣驅動技術目前則以扭轉向列（TN）、以及超扭轉向列（STN）為主，目前的應用多以文書處理器以及消費性產品為主。在這之中，TFT液晶顯示器所需的資金投入以及技術需求較高，而TN及STN所需的技術及資金需求則相對較低。