LCD原理大剖析 ZDNET China 03/01/2002 LCD （ Liquid Crystal Display）對於許多的用戶而言可能是一個比較新鮮的名詞，不過這種技術存在的歷史可能遠遠超過了我們的想象 --在 1888 年，一位奧地利的植物學家 F. Renitzer便發現了液晶特殊的物理特性。 在 85年之後，這一發現才產生了商業價值， 1973 年日本的夏普公司首次將它運用於製作電子計算器的數位顯示。現在， LCD是筆記型電腦和掌上電腦的主要顯示設備，在投影機中，它也扮演著非常重要的角色，而且它開始逐漸滲入到桌面顯示器市場中。 為什麼叫液晶？ 液晶得名於其物理特性：它的分子晶體，不過以液態存在而非固態。大多數液晶都屬於有機複合物。 被動矩陣液晶顯示技術 高資訊密度顯示技術中首先商品化的是「被動矩陣顯示技術」。它得名於控制液晶單元的開和關的簡單設計。 主動矩陣LCD及其弱勢 主動矩陣 LCD的上下表層也縱橫有序排列著用銦錫氧化物做成的透明電極。所不同的是在每個單元中都加入了很小的電晶體，由電晶體來控制電流的開和關。 傳統工藝流程 LCD 的面板最早使用非常薄的玻璃製造。大約只有 1.1-0.4毫米厚，由於玻璃生產中，設備不同會造成玻璃厚度不同。所以，顯示器只能在一套模具中製造。 你不能不知道的LCD 被動矩陣液晶顯示技術 視角及反應速度 耗電量 為什麼叫液晶？ 主動矩陣LCD及其弱勢 顯示色彩 傳統工藝流程 為什麼叫液晶？ ZDNET China 2002/01/03 液晶得名於其物理特性：它的分子晶體，不過以液態存在而非固態。大多數液晶都屬於有機複合物。這些晶體分子的液體特性使得它具有兩種非常有用的特點：如果你讓電流通過液晶層，這些分子將會以電流的流向方向進行排列，如果沒有電流，它們將會彼此平行排列。如果你提供了帶有細小溝槽的外層，將液晶倒入後，液晶分子會順著槽排列，並且內層與外層以同樣的方式進行排列。 液晶的第三個特性是很神奇的：液晶層能夠使光線發生扭轉。液晶層表現的有些類似偏光器，這就意味著它能夠過濾掉除了那些從特殊方向射入之外的所有光線。此外，如果液晶層發生了扭轉，光線將會隨之扭轉，以不同的方向從另外一個面中射出。 液晶的這些特點使得它可以被用來當作一種開關 - 即可以阻礙光線，也可以允許光線通過。液晶單元的底層是由細小的脊構成的，這些脊的作用是讓分子呈平行排列。上表面也是如此，在這兩側之間的分子平行排列，不過當上下兩個表面之間呈一定的角度時，液晶成了隨著兩個不同方向的表面進行排列，就會發生扭曲。結果便是這個扭曲了的螺旋層使通過的光線也發生扭曲。 如果電流通過液晶，所有的分子將會按照電流的方向進行排列，這樣就會消除光線的扭轉。如果將一個偏振濾光器放置在液晶層的上表面，扭轉的光線通過了，而沒有發生扭轉的光線將被阻礙。因此可以通過電流的通斷改變 LCD 中的液晶排列，使光線在加電時射出，而不加電時被阻斷。也有某些設計了省電的需要，有電流時，光線不能通過，沒有電流時，光線通過。 液晶可以阻礙（左）也可以允許（右）光線通過 顯示技術由於不同的應用目的而分成不同的類型。有的是成了靜態顯示，比如道路標誌和顯示牌，它們的顯示資訊是不變的。平面顯示技術則被用於傳遞發生變化的顯示資訊，所以顯示資訊量的大小就決定了所採用的顯示技術類型。對於攜帶型的計算器等設備而言，由於所傳遞的資訊量相對較低，被稱為「低資訊密度」顯示技術；對於電腦顯示器而言，由於傳遞的資訊量大，則相應被稱為「高資訊密度」顯示技術。 被動矩陣液晶顯示技術 ZDNET China 2002/01/03 高資訊密度顯示技術中首先商品化的是「被動矩陣顯示技術」。它得名於控制液晶單元的開和關的簡單設計。 被動矩陣液晶顯示的驅動方式是由垂直與水平方向的電極所構成，單獨的液晶單元夾在彼此垂直的電極中間。因此，任何一組電極的驅動就會在特定的單元中引起電流通過。 被動矩陣顯示畫面的原理就是輸入的信號依次去驅動每一排的電極，於是當某一排被選定的時候，列向上的電極將被觸發打開位於排和列交叉上的那些像素。這種方法比較簡單，而且對液晶螢幕的成本增加也不多。不過它也有缺點，如果有太大的電流通過某個單元，附近的單元都會受到影響，引起虛影。如果電流太小，單元的開和關就會變得遲緩，降低對比度和丟失移動畫面的細節。 早期，被動矩陣板依賴于扭轉向列的設計。上層和下層的偏光板的偏振光方向呈 90 度，因此中間的液晶以 90 度進行扭轉。這樣製造的液晶板對比度很低、回應時間也很慢。這種方式運用在低資訊量顯示時很好，不過被證明不適合電腦顯示。 超扭轉向列（ SuperTwisted Nematic）方法是通過改變液晶材料的化學成分，使液晶分子發生不止一次的扭轉，光線扭轉達到 180 度到 270 度，這樣便可大大地改善畫面的顯示品質。 80 年代初期 STN 技術一度非常流行，至今它還在可攜式設備如 PDA ，手機中使用。雖然 STN 技術提高了顯示的對比度，不過它會引起光線的色彩偏差，尤其是在螢幕偏離主軸的位置上。這就是爲什麽早期的筆記型電腦螢幕總是偏藍和偏黃的原因。 了解決這一問題，雙層超扭曲向列型顯示技術 DSTN 出現了，它具有兩層扭轉方向相對的 LCD 層，第二層使得第一層遺留的色偏問題得以解決。當然它的製造工藝比前兩種方式要複雜的多。 後來人們發現了比 DSTN 更簡單易行的方法 -- 在底層和頂層的外表面加上補償膜，來改善 STN 技術中所産生的特定波段光線的散射和反射現象，這就是補償膜超扭轉向列 Film-compensated STN（FSTN）。 FSTN 的顯示效果和 DSTN 相當，但價格和工藝難度大大降低，所以現在大多數被動式 LCD 都採用了 FSTN 技術。 FSTN 技術的 LCD顯示效果，人們又於 90 年代初期提出了雙掃描概念。所謂雙掃描，就是將面板水平對等地分爲兩部分，頂端和底端相對應的部分同時掃描，這就大大提高了掃描的頻率。雙掃描解決了小電流、長時間使用的情況下常常産生的鬼影現象。和主動矩陣顯示相比顯著提高了對比度、畫質和回應時間，所以現在還廣爲低價位的筆記型電腦所採用。 主動矩陣LCD及其弱勢 ZDNET China 2002/01/03 被動矩陣 LCD 的最大問題是難以快速地控制單獨的液晶單元，並以足夠大的電流保證來獲得好的對比度、足夠的灰階級和較快的回應時間，從而影響了動態影像的顯示效果。主動矩陣 LCD 通過單獨地控制每個單元，有效地解決了上面的問題。 與被動矩陣LCD 相似，主動矩陣 （ Active Matrix） LCD 的上下表層也縱橫有序排列著用銦錫氧化物做成的透明電極。所不同的是在每個單元中都加入了很小的電晶體，由電晶體來控制電流的開和關。電晶體電極是利用薄膜技術而做成的。電晶體利用了薄膜來形成半導體。薄膜電晶體 LCD （ TFT-LCD）也因此得名 電晶體可以迅速地控制每個單元，由於單元之間的電干擾很小，所以你可以使用大電流，而不會有鬼影和拖尾現象。更大的電流會提供更好的對比度、更銳利的和更明亮的圖像。 視角及反應
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