TFT-LCD液晶显示器结构及原理

■液晶的入门知识

■LCD显示器概述

■液晶显示器原理

■HTPSLCD面板技术综观

■薄膜晶体管液晶显示器技术

■液晶显示器面板的分级

・主流液晶面板的类型

■液晶的多种应用途径探讨

■LCD技术图文解说

■LCD技术详细介绍

■液晶的几种模式的工作原理

■TFT-LCD液晶显示器的工作原理

■LCM显示类型

■液晶显示器鲜为人知的技术细节

■关注液晶色彩技术指标

液晶的入门知识2006-5-31

液晶的组成：

LCD使用的液晶，一般是指混和液晶，由多种液晶单体及手性剂混和而成。

液晶的特性：

TN液晶一般分子链较短，特性参数调整较困难，所以特性差异比较明显。STN液晶是通过

STN显示数据模型，计算出所需的液晶分子长度，及其光学电学性能参数，然后化工合成多

种分子链接构类似的具有不同极性分子基团的单体，互相调配成一个特性相似的系列液晶。

不同系列的STN液晶往往具有完全不同的分子链，因此，不同系列的STN液晶除车制造商

说明可以互相调配外，不能互相调配。

液晶分子中有带极性基团的和不带极性基团的，带极性基团分子的液晶单体主要决定混和液

晶的阀值电压参数，不带极性基团分子的液晶单体主要决定混和液晶的折射率和清亮点。液

品中带极性基团的单体与不带极性基团的单体在静置条件下会出现同性异构体层析现象。

为了增加机器本身的待机时间和增强液晶显示器的驱动能力，液晶厂商开发了能满足低电压

和低频率条件下使用的低阀值电压液晶。它具有以下特性：

低阀值电压液晶中带极性基团的单体与不带极性基团的单体在静置条件下出现同性异构体层

析现象的时间更短。

更多的带极性基团的单体组份，也意味着液晶更容易结合水分子以及其它带极性的游离离

子，从而降低了液晶的容抗电阻，从而引起漏电流和功耗的增大。

当极性液晶单体的分子链在紫外线激化后，极性分子基团容易互相缠绕形成中性分子团，变

成非层列错向状态，因而造成阀值电压升高，对导向层的锚定作用不敏感，失去低电压驱动

能力。

1、液晶的分类：

按显示类型分：TN型液晶、STN型液晶、HTN型液晶；

按清亮点分：普通型液晶、宽温型液晶；

按阀值电压分：低阀值电压液晶、普通液晶、高阀值电压液晶。

2、影响液晶性能的主要参数：

清亮点；折射率An；阀值电压；纯洁度；粘滞常数K；介电常数J螺距P

3、液晶的工厂自适应测试方法及判定标准：

电阻率：A、测试方法：用高阻计测试待测液晶的电阻值。

B、判定标准：测试结果在产品要求范围之内（本厂标准28X107）。

光电性能:A、测试方法：试漕产品，并测试其光电性能。

B、判定标准：测试样品Von、Voff值与供货商参数相符，视角、比照度、底色符合生产产

品要求。

清亮点：A、测试方法：把待测液晶加热，测量其到达清亮点时的温度。

B、判定标准：测量结果温度与供货商提供的清亮点温度一致。

耐紫外线性能：A、测试方法：把待测液晶试作产品，平放在封口UV机下，按封口工艺规

定的UV强度和时间照射两次，测试其照射前后的光电性能变化。

B、判定标准：经UV照射后，Voff值上升在0.1V以内（低电压液晶在0.15V以内1,电流

值变化在2倍以内，比照度下降不明显为合格。

可靠性:A、测试方法：把待测液晶试作产品并测试其可靠性性能。

B、判定标准：经可靠性试验后光电性能变化在产品要求范围之内。

4、液晶的选用规那么：

根据客户要求的底色，选择适宜的An值范围的液晶类别，再根据客户IC电路的数据，选择

适宜的电压范围的液晶类别，满足上述条件下的液晶，按合理比例调配后使用，就可以到达

客户要求。

5^液晶的使用方法：

液晶在使用前要充分搅拌后才能灌注使用，添加固体手性剂的液晶，要加热到摄氏六十度，

再快速冷却到室温并充分搅拦。而且在使用过程中不能静在时间过长。特别是低阀值电压液

晶，由于低阈值电压液晶具有这些不同的特性，因此在使用这些液晶时应该注意以下方面：

液晶在使用前应充分搅拌，调配好的液晶应立即投入生产使用，尽量缩短静置存放时间，防

止层析现象产生。

调配好的液晶要加盖遮光存入，并且尽量在一个班次（八小时）内使用完，用不完的液晶需

要回收搅拌后重测电压再用。一般随着时间延长，驱动电压会增加。

液晶从原厂瓶取用后，原厂瓶要及时封盖遮光保存，减少敞开暴露在空气中的时间一般暴露

在空气中的时间过长，会增大液晶的漏电流。

灌低阈值电压的液晶显示片空盒最好是从PI固烤到灌液晶工序间，流存生产时间在二十四小

时之内的空盒，灌液作业时一般使用比较低的灌注速度。

低阈值电压液晶在封口时一定要加盖适宜的遮光罩，并且在整个灌液晶期间除了封口胶固化

期间外，要尽量远离紫外线源。否那么会在靠近紫外线的地方出现错向和阀值电压增大的现

象。

液晶是有机高分子物质，很容易在各种溶剂中溶解或与其它化学品产生反响，液晶本身也是

一种很好的溶剂，所以在使用和存放过程中要尽量远离其它化学品。

6、液晶的贮存及搬运方法：

液晶贮存时要密闭、防潮、遮光，在室温中贮存，不能在低温环境中贮存和使用，以免出现

性能不可逆转的晶析现象。不能与其它化学品混放。

搬运时按化学品规定管制。

LCD显示器概述2006-8-16

液晶显示器（LCD）英文全称为LiquidCrystalDisplay,它一种是采用了液晶控制透光度技术来

实现色彩的显示器。和CRT显示器相比，LCD的优点是很明显的。由于通过控制是否透光

来控制亮和暗，当色彩不变时，液晶也保持不变，这样就无须考虑刷新率的问题。对于画面

稳定、无闪烁感的液晶显示器，刷新率不高但图像也很稳定。LCD显示器还通过液晶控制透

光度的技术原理让底板整体发光，所以它做到了真正的完全平面。一些高档的数字LCD显示

器采用了数字元方式传输数据、显示图像，这样就不会产生由于显卡造成的色彩偏差或损

失。完全没有辐射的优点，即使长时间观看LCD显示器屏幕也不会对眼睛造成很大伤害。体

积小、能耗低也是CRT显示器无法比较的，一般一台15寸LCD显示器的耗电量也就相当于

17寸纯平CRT显示器的三分之一。

目前相比CRT显示器，LCD显示器图像质量仍不够完善。色彩表现和饱和度LCD显示器都

在不同程度上输给了CRT显示器，而且液晶显示器的响应时间也比CRT显示器长，当画面

静止的时候还可以，一旦用于玩游戏、看影碟这些画面更新速度块而剧烈的显示时，液晶显

示器的弱点就暴露出来了，画面延迟会产生重影、脱尾等现象，严重影响显示质量。

LCD显示器的工作原理：从液晶显示器的结构来看，无论是笔记本计算机还是桌面系统，采

用的LCD显示屏都是由不同局部组成的分层结构。LCD由两块玻璃板构成，厚约1mm,其

间由包含有液晶材料的5um均匀间隔隔开。因为液晶材料本身并不发光，所以在显示屏两

边都设有作为光源的灯管，而在液晶显示屏反面有一块背光板（或称匀光板）和反光膜，背

光板是由荧光物质组成的可以发射光线，其作用主要是提供均匀的背景光源。

背光板发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万液晶液滴的液晶层。液晶

层中的液滴都被包含在细小的单元格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。在

玻璃板与液晶材料之间是透明的电极，电极分为行和列，在行与列的交叉点上，通过改变电

压而改变液晶的旋光状态，液晶材料的作用类似于一个个小的光阀。在液晶材料周边是控制

电路局部和驱动电路局部。当LCD中的电极产生电场时;液晶分子就会产生扭曲，从而将穿

越其中的光线进行有规那么的折射，然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。

液晶显示技术也存在弱点和技术瓶颈，与CRT显示器相比亮度、画面均匀度、可视角度和反

响时间上都存在明显的差距。其中反响时间和可视角度均取决于液晶面板的质量，画面均匀

度和辅助光学模块有很大关系。

对于液晶显示器来说，亮度往往和他的背板光源有关。背板光源越亮，整个液晶显示器的亮

度也会随之提高。而在早期的液晶显示器中，因为只使用2个冷光源灯管，往往会造成亮度

不均匀等现象，同时明亮度也不尽人意。一直到后来使用4个冷光源灯管产品的推出，才有

很大的改善。

信号反响时间也就是液晶显示器的液晶单元响应延迟。实际上就是指的液晶单元从一种分子

排列状态转变成另外一种分子排列状态所需要的时间，响应时间愈小愈好，它反响了液晶显

示器各像素点对输入信号反响的速度，即屏幕由暗转亮或由亮转暗的速度。响应时间越小那

么使用者在看运动画面时不会出现尾影拖拽的感觉。有些厂商会通过将液晶体内的导电离子

浓度降低来实现信号的快速响应，但其色彩饱和度、亮度、比照度就会产生相应的降低，甚

至产生偏色的现象。这样信号反响时间上去了，但却牺牲了液晶显示器的显示效果。有些厂

商采用的是在显示电路中参加了一片IC图像输出控制芯片，专门对显示信号进行处理的方法

来实现的。IC芯片可以根据VGA输出显卡信号频率，调整信号响应时间。由于没有改变液

晶体的物理性质，因此对其亮度、比照度、色彩饱和度都没有影响，这种方法的制造小钱也

相对较高。

由上便可看出，液晶面板的质量并不能完全代表液晶显示器的质量，没有出色的显示电路配

合，再好的面板也不能做出性能优异的液晶显示器。随着LCD产品产量的增加、本钱的下

降，液晶显示器会大量普及。

液晶显示器原理2005-10-17

国内计算机市场各种品牌的纯平显示器之间强烈的竞争•，各个商家都想在纯平这块大蛋糕上

分得最大的份额。而当人们像当初搬15英寸显示器一样把纯平买回家后。我们不仅要问：下

一代显示器的热点是什么呢？矛头直指液晶显示器。液晶显示器具有图像清晰精确、平面显

示、厚度薄、重量轻、无辐射、低能耗、工作电压低等优点。

液晶显示器的分类

液晶显示器按照控制方式不同可分为被动矩阵式LCD及主动矩阵式LCD两种。

1.被动矩阵式LCD在亮度及可视角方面受到较大的限制，反响速度也较慢。由于画面质量

方面的问题，使得这种显示设备不利于开展为桌面型显示器，但由于本钱低廉的因素，市场

上仍有局部的显示器采用被动矩阵式LCDo被动矩阵式LCD又可分为TN-LCD（Twisted

Nematic-LCD,扭曲向歹ULCD）、STN-LCD（SuperTN-LCD,超扭曲向歹ULCD）和DSTN-

LCD（DoublclayerSTN-LCD,双层超扭曲向列LCD）。

2.目前应用比较广泛的主动矩阵式LCD,也称TFT-LCD（ThinFilmTransislor-LCD,薄膜晶

体管LCD）。TFT液晶显示器是在画面中的每个像素内建晶体管，可使亮度更明亮、色彩更丰

富及更宽广的可视面积。与CRT显示器相比，LCD显示器的平面显示技术表达为较少的零

件、占据较少的桌面及耗电量较小，但CRT技术较为稳定成熟。

液晶显示器的工作原理

我们很早就知道物质有固态、液态、气态三种型态。液体分子质心的排列虽然不具有任何规

律性，但是如果这些分子是长形的（或扁形的），它们的分子指向就可能有规律性。于是我们

就可将液态又细分为许多型态。分子方向没有规律性的液体我们直接称为液体，而分子具有

方向性的液体那么称之为“液态晶体”，又简称“液晶”。液晶产品其实对我们来说并不陌

生，我们常见到的、计算器都是属于液晶产品。液晶是在1888年，由奥地利植物学家

Reinitzer发现的，是一种介于固体与液体之间，具有规那么性分子排列的有机化合物。一般

最常用的液晶型态为向列型液晶，分子形状为细长棒形，长宽约Inm〜10nm,在不同电流电

场作用下，液晶分子会做规那么旋转90度排列，产生透光度的差异，如此在电源ON/OFF下

产生明喑的区别，依此原理挖制每个像素，便可构成所需图像。

1.被动矩阵式LCD工作原理

TN-LCD.STN-LCD和DSTN-LCD之间的显示原理根本相同，不同之处是液晶分子的扭曲角

度有些差异。下面以典型的TN-LCD为例，向大家介绍其结构及工作原理。

在厚度不到I厘米的TN-LCD液晶显示屏面板中，通常是由两片大玻璃基板，内夹着彩色滤

光片、配向膜等制成的夹板外面再包裹着两片偏光板，它们可决定光通量的最大值与颜色

的产生。彩色滤光片是由红、绿、蓝三种颜色构成的滤片，有规律地制作在一块大玻璃基板

±o每一个像素是由三种颜色的单元（或称为子像素）所蛆成。假设有一块面板的分辨率为

1280X1024,那么它实际拥有3840X1024个晶体管及子像素。每个子像素的左上角（灰

色矩形）为不透光的薄膜晶体管，彩色滤光片能产生RGB三原色。每个夹层都包含电极和配

向膜上形成的沟槽，上下夹层中填充了多层液晶分子（液晶空间不到5X10-6m）。在同一层

内，液晶分子的位置虽不规那么，但长轴取向都是平行于偏光板的。另一方面，在不同层之

间，液晶分子的长轴沿偏九板平行平面连续扭转90度。其中，邻接偏光板的两层液晶分子长

轴的取向，与所邻接的偏光板的偏振光方向一致。在接近上部夹层的液晶分子按照上部沟槽

的方向来排列，而下部夹层的液晶分子按照下部沟槽的方向排列。最后再封装成一个液晶

盒，并与驱动IC、控制IC与印刷电路板相连接。

在正常情况下光线从上向下照射时，通常只有一个角度的光线能够穿透下来，通过上偏光板

导入上部夹层的沟槽中，再通过液晶分子扭转排列的通路从下偏光板穿出，形成一个完整的

光线穿透途径。而液晶显示器的夹层贴附了两块偏光板，这两块偏光板的排列和透光角度与

上下夹层的沟槽排列相同。当液晶层施加某一电压时，由于受到外界电压的影响，液晶会改

变它的初始状态，不再按照正常的方式排列，而变成竖立的状态。因此经过液晶的光会被第

二层偏光板吸收而整个结构呈现不透光的状态，结果在显示屏上出现黑色。当液晶层不施任

何电压时，液晶是在它的初始状态，会把入射光的方向扭转90度，因此让背光源的入射光能

够通过整个结构，结果在显示屏上出现白色。为了到达在面板上的每一个独立像素都能产生

你想要的色彩，多个冷阴极灯管必须被使用来当作显示器的背光源。

2.主动矩阵式LCD工作原理

TFT-LCD液晶显示器的结构与TN-LCD液晶显示器根本相同，只不过将TN-LCD上夹层的电

极改为FET晶体管，而下夹层改为共通电极。

TFT-LCD液晶显示器的工作原理与TN-LCD却有许多不同之处。TFT-LCD液晶显示器的显

像原理是采用“背透式”照射方式。当光源照射时，先通过下偏光板向上透出，借助液晶分

子来传导光线。由于上下夹层的电极改成FET电极和共通电极，在FET电极导通时，液晶分

子的排列状态同样会发生改变，也通过遮光和透光来到达显示的目的。但不同的是，由于

FET晶体管具有电容效应，能够保持电位状态，先前透光的液晶分子会一直保持这种状态，

直到FET电极下一次再加电改变其排列方式为止。

液晶显示器的技术参数

I.可视面积

液晶显示器所标示的尺寸就是实际可以使用的屏幕范围一致。例如，一个15.1英寸的液晶显

示器约等于17英寸CRT屏幕的可视范围。

2.可视角度

液晶显示器的可视角度左右对称，而上下那么不一定对称。举个例子，当背光源的入射光通

过偏光板、液晶及取向膜后，输出光便具备了特定的方向特性，也就是说，大多数从屏幕射

出的光具备了垂直方向。假设从一个非常斜的角度观看一个全白的画面，我们可能会看到黑

色或是色彩失真。一般来说，上下角度耍小于或等于左右角度。如果可视角度为左右80度，

表示在始于屏幕法线80度的位置时可以清晰地看见屏幕图像。但是，由于人的视力范围不

同，如果没有站在最正确的可视角度内，所看到的颜色和亮度将会有误差。现在有些厂商就

开发出各种广视角技术，试图改善液晶显示器的视角特性，in：IPS（InPlaneSwitching）s

MVA（MultidomainVerticalAlignment）TN+FILM。这些技术都能把液晶显示器的可视角度增

加到160度，甚至更多。

3.点距

我们常问到液晶显示器的点距是多大，但是多数人并不知道这个数值是如何得到的，现在让

我们来了解一下它究竟是如何得到的。举例来说一般14英寸LCD的可视面积为285.7mmX

214.3mm,它的最大分辨率为1024X768,那么点距就等于：可视宽度/水平像素（或者可视高

度/垂直像素），即285.7mm/1024=0.279mm（或者是214.3mm/768=0.279mm）o

4色彩度

LCD重要的当然是的色彩表现度。我们知道自然界的任何一种色彩都是由红、绿、蓝三种根

小色组成的。LCD面板上是由1024X768个像素点组成显像的，每个独立的像素色彩是由

红、绿、蓝（R、G、B）三种根本色来控制。大局部厂商生产出来的液晶显示器，每个根本色

（R、G、B）到达6位,即64种表现度,那么每个独立的像素就有64X64X64=262144种色

彩。也有不少厂商使用了所谓的FRC（FrameRateControl）技术以仿真的方式来表现出全彩的

画面，也就是每个根本色（R、G、B）能到达8位，即256种表现度，那么每个独立的像素就

有高达256X256X256=16777216种色彩了。

5.比照值

比照值是定义最大亮度值（全白）除以最小亮度值（全黑）的比值。CRT显示器的比照值通常高达

500:1,以致在CRT显示器上呈现真正全黑的画面是很容易的。但对LCD来说就不是很容易

了，由冷阴极射线管所构成的背光源是很难去做快速地开关动作，因此背光源始终处于点亮

的状态。为了要得到全黑画面，液晶模块必须完全把由背光源而来的光完全阻挡，但在物理

特性上，这些组件并无法完全到达这样的要求，总是会有一些漏光发生。一般来说，人眼可

以接受的比照值约为250:1。

6.亮度值

液晶显示器的最大亮度，通常由冷阴极射线管（背光源）来决定，亮度值一般都在200〜250

cd/m2间。液晶显示器的亮度略低，会觉得屏幕发暗。虽然技术上可以到达更高亮度，但是

这并不代表亮度值越高越好，因为太高亮度的显示器有可能使观看者眼睛受伤。

7.响应时间

响应时间是指液晶显示器各像素点对输入信号反响的速度，此值当然是越小越好。如果响应

时间太长了，就有可能使液晶显示器在显示动态图像时，有尾影拖曳的感觉。一般的液晶显

示器的响应时间在20〜30ms之间。（编辑：周晖）

HTPSLCD面板技术综观2006-6-26

随着DVD激光视盘机与数字播送系统的普及，高分辨率影像源的数量也正逐渐增加，前投

影机、大屏幕HDTV液晶投影电视，以及其它家用投影机市场带动数字投影机的市场持续扩

大。这一成长也刺激消费群众对于三片式LCD投影机之需求。本文将为读者解析三片式

LCD投影机中的HTPSLCD面板，并介绍其特色。

随着日渐提高的商务演示文稿需求，以及最近在教育市场中开始提高的投影机应用，商用投

影机HTPS面板的需求量也一直持续攀升。同时，DVD放影机与数字播送的普及也激发了顾

客对于家用前投影机（Frontprojectors）与大屏幕LCD投影电视机（Largc-scrccnprojection

TV）需求的快速成长。

长久以来HTPSLCD技术一直带着三片式LCD投影系统前进投影机市场，而在液晶光阀

（liquid-crystallightvalve）的制造商中，以HTPSLCD技术为主的三片式LCD投影系统也拥

有将近55%的全球市占率。这是由于更先进的液晶与高开口率技术，才能提供具有良好光效

率、高亮度表现以及丰富色彩重现能力，且不会对眼睛或环境造成伤害的低功率HTPS产

品。

何谓HTPS?

HTPS是HighTemperaturePoly-Silicon的缩写，翻译成中文是”高温多晶硅”的意思，一般俗称

高温玻璃。它是LCD显示家族中的一支，属于主动点矩阵式LCD（ActiveMatrixLCD）,

因此，HTPS也是TFT（ThinFilmTransistor；薄膜晶体管）的一种。

HTPSLCD为多晶硅TFTLCD的制程技术之一。之所以被称为高温玻璃，是因为在面板的制

造过程中，有一道LaserAnneal（雷射退火）制程，它的温度超过摄氏1000度。在多晶硅制

程开展初期，为要将玻璃基板之非晶硅结构转变成多晶硅结构，必须以摄氏1000度以上的高

温氧化技术，才能将非晶硅结构特性转化为多晶硅结构。由丁普通玻璃无法如此高温处理，

只有石英玻璃才能如此处理，其价格较为昂贵且尺寸皆较小，故于多晶硅制程开展初期，厂

商基于本钱考虑，多走非晶硅路线。

此外，另有一种同属于TFTLCD的LTPSLCD（LowTemperaturePoly-Silicon；低温多晶

硅）。LTPSLCD之所以称为低温，是由于其制程温度没有那么高，仅约摄氏500〜600度之

谱，且依各个制造商的制程而稍有差异。低温多晶硅制程是利用准分子雷射作为热源，雷射

光经过投射系统后，会产生能量均匀分布的激光束，投射于非晶硅结构的玻璃基板上，当非

晶硅结构玻璃基板吸收准分子雷射的能量后，会转变成为多晶硅结构，因整个处理过程都是

在摄氏600度以下完成，所以一般玻璃基板皆可适用。低温多晶硅技术主要特点在于改变液

晶构造以提升传统非晶硅液晶技术性能及降低制造本钱。由于LTPS技术可提升电子迁移率

达200(cm2/V-sec),有利于TFT组件小型化，并提高面板开口率，使得显示亮度增加、降

低耗电率。此外，低温制程有利于使用玻璃基板，而可大幅降低生产本钱。HTPS与LTPS其

主要用途并不相同。

HTPSLCD应用领域

HTPS的应用领域，通常都是用来做为放大型的显示产品。例如液晶投影机、背投影电视

等。一般来说，或是计算机的LCD屏幕，都是属于直视型，也就是使用者可以直接观看屏

幕并读取信息。HTPS虽然也是TFT的一种，但无法直接用于或计算机屏幕等用途。

HTPSLCD的应用大致分为以下三种:OHD(OverHeadDisplay)、HelmetRLV(Light

Valve)o其主要用途介绍如下：

OHD：抬头显示器，将影像投影在挡风玻璃上(或是透明玻璃)，用在汽车或是飞机上，在

许多空战片当中可以一窥其面貌；

Helmet：此处是指专门用在虚拟幻境(VirtualReality)头盔里之显像：

LV：可翻译成光阀。当HTPS在液晶投影机中动作的时候，由于所有的光线都会透过

HTPS,并由HTPS来决定光穿透的程度，因此，它被称为“光之阀门”。

HTPSLCD面板特色

HTPSLCD具有体积小、高分辨率、高穿透度等优点，因此特别适合用来做为三片式穿透式

液晶投影机。而使用HTPSLCD的三片式穿透式液晶投影机，具备了三项特色，可提供欣赏

者明亮、柔和及色彩正确自然的视觉经验。

自然的色彩(NaturalImages)

三片式LCD投影系统可准确地控制R、G、B三色并构成影像之画素，因此可让画面更自然

生动。

舒服的视觉(GentleontheEyes)

快速移动画面与影像将不会出现色别离现象，例如彩虹现象(rainboweffect)等。

充足的亮度(BrightImages)

由于HTPSLCD米三色光全时投射因此其光效率非常高，使用者可以欣赏明亮且清晰的影

像。

目前生产HTPSLCD的厂商，共有Epson与及Sony两家厂商，而其中以Epson的产能最大，

自公元1987年开始生产以来，至2(X)4年7月已累计生产了2000万枚，目前Epson共有三座

HTPS工厂，是全球最大的HTPSLCD生产商。

结语

随着DVD激光视盘机与数字播送系统的普及，高分辨率影像源的数量也正逐渐增加，前投

影机、大屏幕HDTV液晶投影电视，以及其它家用投影机市场也跟着迅速扩展。而数字投影

机的市场持续扩大，商业演示文稿需求的增加，以及教室计算机化的需求均刺激市场的成

长。这一成长也刺激消费群众对于以三片式LCD设计技术为特色的家用前投影机与大屏幕

HDTV液晶投影电视之需求，这些产品可以让使用者以大屏幕画质享受数字信息内容。

开发HTPSLCD的厂商也将致力于生产开口率更高、比照率更高、更明亮且尺寸更小的面板

产品，以设计出更亮、更小、更省空间的前投影机和大屏幕HDTV液晶投影电视，并同时具

备价格竞争力。现在更有为家庭剧院投影机开发的HTPSTFTLCD面板，如1.8cm720P宽屏

幕格式产品，以及1.4cm480P的宽屏幕等产品问世。从厂商卯足全力研发更新面板产品看一

来，往后的投影市场竞争将更为剧烈，而更美的视觉飨宴也将让挑剔的消费者成为最大赢

家。

薄膜晶体管液晶显示器技术2006-4-19

TFT-LCD结构。薄膜晶体管液晶显示器由显示屏、背光源及驱动电路三大核心部件组成。

TFT-LCD显示屏，包括数组玻璃基板、彩色滤光膜以及液晶材料。数组玻璃基板制备工艺

是：用三个光刻掩膜板，首先在玻璃基板上连续淀积ITO膜（厚20〜50nm）和Cr膜（厚

50〜lOOnm）,并光刻图形，然后连续淀积绝缘栅膜SiN：（厚约400nm）,再本征a-Si

（厚50〜100nm）和n+a-Si层,并光刻图形（干法）淀积A1膜,光刻漏源电极，最后以漏

源电极作掩膜，自对准刻蚀象素电极上的Cr膜和TFT源漏之间n+a-Si膜。这就是TFT反交

错结构的简单制造工艺。下一步是：在玻璃基板上涂布聚酰亚胺取向层，用绒布沿一定方向

摩擦，使取向层外表形成方向一致的微细沟道，控制液晶分子定向排列。在保证两块玻璃基

板上下取向槽沟的槽方向正交的条件下，将两块玻璃基板上下密封成一个盒，盒间隙一般只

有几个微米（如10nm）,然后抽真空封灌液晶材料。

彩色滤光膜（ColorFiltcr）简称CF。TFT-LCD的彩色显示，实际是通过数组基板的光，照射

在彩膜上，显示屏就能显示颜色。彩色滤光膜（如同着色的玻璃纸）可以制作在透明的电极

之上（透明电极和液晶层之间），也可制作在透明电极之下（透明电极和玻璃之间］，上下

玻璃基板与CF膜对准精度非常高，要求CF膜黑白矩阵正好对准ITO象素电极的边缘，CF

膜附着在液晶盒外表，然后用两片无色偏振片夹住液晶盒。彩色显示原理可以简述为：把

TFT-LCD的一个象素点分割成红、绿、蓝（R、G、B）三基色，并对应CF膜的RGB,起光

阀作用的LCD对透过CF膜的三色光量，进行平衡、调节得到所要的彩色。穿过CF膜的入

射光如果漏射，那么会影响TFT-LCD的比照度，所以在间隙处要设置遮光的黑矩阵

（BlackMatrix）简称BM。为了稳定性和平滑性，使用丙烯基树脂和环氧树脂制成厚0.5〜2

um的保护层（occota）简称OC。然后在这个保护层上面形成共享电极，即透明电极膜。

BM层通常是由金属铝（Cr）制作，为了降低外表反射，也有用氧化铭（CrOx）或树脂。金

属铭厚度约为1000〜1500埃，用树脂、染料或颜料，作为着色层来着色。每个象素点的着色

图形，因TFT-LCD的用途而不同。如可按条形、玛赛克形、三角形等排列。CF膜的特性用

透过率、色纯度、比照度以及低反射化表示，所以对CF膜的要求是：高透过率和色纯度；

高比照度和平整性以及极低的扩散反射。

液晶材料。据不完全统计，可以作液晶材料的高分子化合物，已超过1万种。用一种液晶材

料通常很难满足器件要求的温度范围、弹性系数、介电常数、折射率各向异性以及咕度等主

要技术指针，工程上必须用混合液晶来调制物理性能。常用的具有代表性的液晶材料，按分

子排列方向不同可分成三大类：一类是向列相液晶。这种液晶材料，分子长轴平行，分子除

转动滑动外，还可以上下移动；二是胆缶相液晶。这种液晶材料，分子在不同的平面上取

向，在同一平面上，分子长轴平行各平面的指向矢，并逐层扭转呈螺旋变化；三是近相晶液

晶。这种液晶材料，分子排列为层状，各层的分子长轴平行，可以相互平行移动，但分子在

层与层之间不能自由滑动。液晶材料的主要特点是：具有细长分子结构，在和分子指向矢垂

直和平行两个方向，其层电率、介电常数、折射率均不相同，并随温度和驱动频率等外界条

件而变化。另外，折射率各向异性大，在产生同样光学效应的情况下，可以使液晶盒变薄。

相同电压下的电场强度就能加快液晶盒的响应速度。

TFT-LCD背光源。液晶本身并不发光，外部必须施加照射光，这种外部照射光称为背光源。

液晶显示器的背光源，按液晶显示面与光源的相对位置，大体上可分为边缘式、直下式和自

发光式三种。白炽灯、白卤素灯为点光源，荧光灯（热阴极、冷阴极）为线光源，电致发光

（EL）以及矩阵式发光二极管为面光源。边缘式背光源是在显示区的侧面，装配线光源的荧

光灯。为了确保显示区亮度的均匀性，边缘式背光源均采取集光和导光措施。集光是为有效

地使入射光能从一个侧面射出去，导光是将集光射出的光进行反射，使之成为平面光源；直

下式背光源是在显示区的正下方，装配1只或几只并排的冷阴极灯，在冷阴极灯的上面同时

装配漫散射板，以消除冷阴极灯造成的斑点；自发光式背光源是在显示区的下方，装配电致

发光板。电致发光为面发光，可整面均匀发光且没有斑点，发光颜色为绿、蓝、白，亮度为

30〜100尼特。TFT-LCD背光源的开展趋势是：大画面、高亮度、广视角以及薄型化、轻量

化、低功耗化和低价格化。

TFT-LCD驱动电路。为了显示任意图形，TFT-LCD用mXn点排列的逐行扫描矩阵显示。在

设计驱动电路时，首先要考虑液晶电解会使液晶材料变质，为确保寿命一般都采用交流驱动

方式。已经形成的驱动方式有：电压选择方式、斜坡方式、DAC方式和模拟方式等。由于

TFT-LCD主要用于笔记本计算机，所以驱动电路大致分成：信号控制电路、电源电路、灰度

电压电路、公用电极驱动电路、数据线驱动电路和寻址线驱动电路（栅极驱动IC）。上述驱

动电路的主要功能是：信号控制电路将数字信号、控制信号以及时钟信号供给数字IC,并把

控制信号和时钟信号供给栅极驱动IC；电源电路将需要的电源电压供给数字1C和栅极驱动

IC；灰度电压电路将数字驱动电路产生的10个灰度电压各自供给数据驱动；公用电极驱动电

路将公用电压供给相对于象素电极的共享电极；数据线驱动电路将信号控制电路送来的RGB

信号的各6个比特显示数据以及时钟信号，定时顺序锁存并续进内部，然后此显示数据以6

比特DA变换器转换成模拟信号，再由输出电路变换成阻抗，供给液晶屏的资料线；栅极驱

动电路将信号控制电路送来的时钟信号，通过移位存放器转换动作，将输出电路切换成ON

/OFF电压，并顺次加到液晶屏上。最后，将驱动电路装配在TAB（自动焊接柔性线路板）

上，用ACF（各向异性导电胶膜）、TCP（驱动电路柔性引带）与液晶显示屏相连接。

TFT-LCD工作原理。首先介绍显示原理。液晶显示的原理基于液晶的透光率随其所施电压大

小而变化的特性。当光通过上偏振片后，变成线性偏振光，偏振方向与偏振片振动方向一

致，与上下玻璃基板上面液晶分子排列顺序一致。当光通过液晶层时，由于受液晶折射，线

性偏振光被分解为两束光。又由于这两束光传播速度不同（相位相同），因而当两束光合成

后，必然使振光的振动方向发生变化。通过液晶层的光，那么被逐渐扭曲。当光到达下偏振

片时，其光轴振动方向被扭由了90度，且与下偏振片的振动方向保持一致。这样，光线通过

下偏振片形成亮场。加上电压以后，液晶在电场作用下取向，扭曲消失。这时，通过上偏振

片的线性偏振光，在液晶层不再旋转，无法通过下偏振片而形成暗场。可见液晶本身不发

光，在外光源的调制下，才能显示，在整个显示过程中，液晶起到一个电压控制的光阀作

用。TFT-LCD的工作原理那么可简述为：当栅极正向电压大于施加电压时，漏源电极导通，

当栅极正向电压等于0或负电压时，漏源电极断开。漏电极与ITO象素电极连结，源电极与

源线（列电极）连结，栅极与栅线（行电极）连结。这就是TFT-LCD的简单工作原理。

TFT-LCD的关键技术。TFT-LCD的关键技术很多，主要有以下几个大的方面：

一是提高开口率技术。开口率指TFT-LCD显示屏光透过局部和不透过局部之比，开口率越

大，亮度越高。影响开口率的主要是栅和源总线宽度、TFT尺寸、上下基板对盒精度、存贮

电容尺寸及黑矩阵尺寸等。为了提高开口率，采取的方法是：将黑白矩阵和彩膜都做在TFT

基板上，此方法防止了对盒精度引起的开口率下降，但成品率不是很高，本钱也会用应加

大。另外就是栅源总线，采用集成电路微加工技术。90年代TFT矩阵微加工约10um,开口

率为35%,微加工到达5um时，开口率为80%。第三就是采用自对准光刻技术。主要是消

除栅极和源漏极重迭形成的寄生电容。用自对准光刻技术，把栅电极作掩膜板，光刻n+a-Si

和源漏电极，以减少栅源电极之间的重迭。最后是改善栅源材料。为了增加开口率，应尽量

将总线宽度取小，但要考虑由于总线电阻过大，输入信号延迟，驱动不充分，从而降低比照

度的问题。通常采用Cr或MoTa金属包A1的方法，这样就能得到低电阻总线。

二是扩大视角技术。液晶分子的各向异性，决定了液晶分子空间分布的不同，不同的立体角

光透过率不同，这是造成显示比照度不均匀的重要原因。因此，扩大视角是液晶显示技术的

关键课题之一。一般采取的技术措施有：补偿膜技术。在液晶显示屏上，贴光漫射膜和光强

补偿膜，使通过液晶屏的光均匀漫射，并补偿某些角度的光强。另外就是采用多畴技术，在

象元内划分两个以上不同液晶分子排列区域，形成多畴液晶分子取向，从而到达扩大视角的

目的。扩大视角技术还有IPS、ASM等方法和措施。

三是简化TFT数组工艺。一般TFT数组工艺刻蚀次数为7〜9次，工艺流程过长，影响产品

合格率和生产能力。国外文献报导，已有4次套刻工艺，比常规的TFT数组工艺减少了一

半。

当然，液晶显示器的关键技术不只是以上三个方面，但它们是影响TFT-LCD质量的最关键技

术，其它关键技术这里就不一一赘述。

液晶显示器面板的分级2006-7-14

用户在购置液晶显示器时常会听商家说：“xx牌的好，用的是A屏，xx牌的不行，用的是B

屏”。那A屏与B屏的区别到底在那呢？

A级屏比B级屏的档次要高，C级档次最低。除了这三级以外，现在还有一种称呼就是“超

A级”或“AA级”，即比A级档次还要稍微高一些的产品。一般说来，B级和C级都算是

次品，与A级相比，B级和C级的坏点数多一些，亮度和对不均匀，外观也可能有损伤，并

旦与A级屏的价格差距可能高达近千元。

对于三星、菲利浦、纯洁界这些知名品牌来说，对于液晶屏的质量要求也相对高出许多，都

会采用“A”级的屏，以保证质量。所以在采购过程中，价格并非完全按照一个单纯的品牌

来定位的，而是严谨地遵循了一个本钱制造的原那么。

坏点是液晶面板上不可修复的像素点，是在生产过程中产生的。在液晶像素后面有三个晶体

管，对应着红、绿、蓝三个凝光片，其中任何一个晶体管出现问题都会使这个像素成为一个

坏点。以15寸1024*768的屏来说，总共约需像素点1024*768*3=2359296个，而且在每个液

品像素背后还集成有一个单独驱动管，在如此多的像素点和驱动管中难免会有个别会出现问

题。产生坏点的多少直接与生产厂家的技术和工艺水平相关。就目前来看，每批生产出来的

液晶板通常都有20%的产品有坏点。随着技术的不断完善，一些品牌的液晶板坏点率已经能

够控制到10%以内，不过0坏点率还尚属罕见。

亮点是当设定屏幕显示的画面全黑时，屏幕上所显示的红、绿蓝光点。

暗点是当设定屏幕显示的画面全白或为同一颜色时，屏幕上不显示颜色的点。

实际上液晶面板的判别不仅在于坏点和亮点暗点的多少二，色纯度、可视力度的区别也是评

定的主要依据，厂商要根据这些产品指针的综合评定，才能把液晶评分为A级、B级、C

级，并会以此为依据对产品定价，其中A级屏和B级屏必须用专用的仪器去测试，肉眼很难

判别。

各地面板厂商对产品的分级各不相同：韩系厂商，3个以下为A级

日系厂商，5个以下为A级

台系厂商，8个以下为A级

主流液晶显示器产品所标称的等级标准为：

AA级：无任何坏点的LCD显示器为AA级。

A级：3个坏点以下，其中亮点不超过一个，且亮点不在屏幕中央区内。

B级：3个坏点以下，其中亮点不超过二个，且亮点不在屏幕中央区内。

以上是液晶面板厂商与液晶显示器厂商的分级标准，供大家在挑选液晶时参考!

主流液晶面板的类型2006-7-12

就目前而言占据主流产品的面板类型有三大类分别是：VA、IPS和TN,它们都有各自所采

用的液晶材料和面板结构，优缺点也不尽相同！

VA型：VA型液晶面板在目前的显示器产品中应用较为广泛，16.7M色彩和大可视角度是它

最为明显的技术特点，目前VA型面板分为两种，一种为MVA型，另一种为PVA型。其中

MVA是富士通主导的一种面板类型，它的全称为(Multi-domainVerticalAlignment),是一种

多象限垂直配向技术。它是利用突出物使液晶静止时并非传统的直立式，而是偏向某一个角

度静止；当施加电压让液晶分子改变成水平以让背光通过那么更为快速，这样便可以大幅度

缩短显示时间，也因为突出物改变液晶分子配向，让视野角度更为宽广。在视角的增加上可

达160度以上，反响时间缩短至20ms以内。

而PVA型那么是三星推出的一种面板类型，它在富士通MVA面板的根底上有了进一步的开

展和提高，是一种图像垂直调整技术，该技术直接改变液晶单元结构，让显示效能大幅提升

可以获得优于MVA的亮度输出和比照度。此外在这两种类型根底上又延出改良型S-PVA和

P-MVA两种面板类型，在技术开展上更趋向上，可视角度可达170度，响应时间被控制在

20亳秒以内(采用Overdrive加速到达8msGTG),而比照度可轻易超过700:1的高水平，

三星自产品牌的大部份产品都为PVA液晶面板。

IPS型：它也是目前主要的一种液晶面板类型，由日本日立于2001年推出，液晶分子平面切

换的方式来改善视角，利用空间厚度、摩擦强度并有效利用横向电场驱动的改变让液晶分子

做最大的平面旋转角度来增加视角；在商品的制造上不须额外加补偿膜，显示视觉上比照也

很高。在视角的提升上可到达160度，响应时间缩短至40ms以内。所以IPS型液晶面板具有

可视角度大、颜色细腻等优点，看上去比较通透，不过响应时间较慢和比照度较难提高也是

这类型面板一个比较明显的缺点。IPS即第一代IPS技术，它已经实现了较好的可视角度。而

S-IPS那么为第二代IPS技术，它又引入了一些新的技术，以改善IPS模式在某些特定角度的

灰阶逆转现象。

其LG-飞利浦自主的面板制造商也是以IPS为技术特点推出的液晶面板。

TN型：这种类型的液晶面板应该算是应用于入门级和中端的面板产品，最为重要的有一点就

是价格实惠、低廉，成为众多厂商选用的产品。在技术二，与前两种类型的液晶面板相比在

技术性能上略为逊色，它不能表现出16.7M艳丽色彩，并且可视角度也受到了一定的限制。

之所以TN型这种面板产品仍然是众多厂商采用的主力还是因为由于他的输出灰接级数较

少，液晶分子偏转速度快，致使它的响应时间容易提高，据数据显示一些现在市场上一般在

8ms响应时间以内的产品大多都采用的是TN液晶面板。

特别值得一提的是，还有如SHARP采用的ASV技术型却NEC推出的ExtraView型的液晶面

板，他们所生产的液晶显示器都是自己厂商独有液晶面板，只是其它品牌所采用的用对较

少。此外中国台湾地区友达光电、奇美光电等大型的专业面板厂商都是以向其专业技术厂商

购入其相对液晶面板技术加以生产，在提供给显示器产商。

液晶的多种应用途径探讨2006-7-31

液晶光学器件

利用液晶的电光效应，如宾主效应、TN模式、STN模式，就能使其具有快门或光开关的功

能，如切换光的透射，遮断、控制透射光的强度等。这种快门缺点是不能完全遮断入射光，

而且一般响应速度比较慢。提高快门速度的方法有双频率驱动法、电压调制法、三电极法以

及铁电液晶高速开关效应等。其应用的实例有焊接面罩、立体电视用快门、液晶打印机等。

液晶快门原理还可以用于改变光透射面积的光学光圈及可调节光透射量的调光器件等。例

如，将上下基板都印有同心半圆形的笔段电极适当组合，使电压作用在同心圆形内，就构成

了一种光学光圈。调光器件的典型例子是高分子微滴散射液晶显示（PDLC）,可作电控电子窗

帘和屏风。此外还有用作汽车司机夜间行驶防强光的液晶眼镜等。

如果构成液晶盒的两片导电玻璃不是平行，而是互相倾斜做成尖劈形状（或将导电玻璃弯成

曲面），控制入射光的偏颇振方向，液晶盒就可以当作有两个偏振角的棱镜使用。对它施加

电压，可以使对应的非寻常光的折射率连续变化到寻常光的折射率。通过电压控制盒内液晶

分子的取向，改变折射率，相应地也就调节了焦距。依据这样的原理可做成焦距可变的液晶

透镜。已开发的有电压-透射光强度特性透镜，可变焦的微型透镜。

利用液晶折射率各向异性和液晶接口全反射原理，以及偏振光分束器和TN液晶盒造成偏振

面旋转原理，可以制成光开关。而在向列型液晶盒内设置对称结构或非对称结构的电极，建

立电场分布，利用液晶分子重新取向所产生的折射率分布使光转向，那么可以制作光束偏振

器。但这种器件因液晶层要增厚到一定程度，在透射特性、响应速度上都有一定的难度。

液晶光阀可作为制作全息图的空间调制器。它是借光寻址，可把液晶层形成的图像放大投影

到屏幕上的显示器件。除采用液晶光阀外，液晶的空间调制器还可以采用矩阵结构、电控双

折射、或胆缶相-向列相的相变效应来制作全息图。

此外，液晶的空间调制器还可以制成光逻辑进行逻辑或图像处理，也可制作成光内存，用于

信息的写入与擦除。

液晶传感器

液晶分子的排列容易受外部热、电场、磁场、压力等的影响，因此，一旦受到外部刺激，液

晶的光学等特性就随之变化。利用这种性质，可以制作各种液晶传感器。

常见的有温度传感器。当液晶的螺距与折射率的乘积在可见光范围内时，会呈现出特定的颜

色，而绝大多数的胆笛和液晶的螺距是随温度变化的。根据此原理就可经制作出温度传感

器。传感器可以用两片玻璃片夹液晶做成液晶盒，作为温度的探头，也可以用胆的用液晶直

接涂覆在被测外表上；还可以用一定的液晶做成微胶囊，再添加胶粘剂做成油瞿，然后将它

涂覆或印刷在黑色不透明的基片（薄膜）上。现在这类温度传感器，可用于电子零件，机械

零件的尢损探伤，人体外表体温分布的测量，乳腺癌和皮下肿块的早期疹断等。

此外，还有电场传感器、电压传感器、超声波传感器、红外线传感器等。

LCD技术图文解说2006-6-27

在1970年，Fergason制造了第一台具有实用性的LCD。在此之前，LCD有许多缺点：它电

能消耗过大、使用寿命短，而且显示比照度低。直到1971年，LCD才被公众接受并开始流

行起来。LCD使用液晶屏幕显示图像，液晶屏幕以电压供给的改变而改变光线的折射来产生

色彩的变化。液晶屏幕由中间夹着液晶的两层玻璃或塑料面板构成，光线可以透过面板。接

通电流之后，液晶可以改变方向以控制光线的通过，这样液晶就可以调节自己的色彩。LCD

显示屏一般都应用在便携订算机或多媒体放映机上。大局部桌面计算机的纯平LCD显示器就

是采用了LCD技术。

早期的液晶屏表现不稳定，也不适宜大批量的生产。直到一位英国科学家发现稳定的液晶材

料‘联苯’之后，才使LCD技术产生质的飞跃。LCD从而广泛出现在计算机、游戏装置和手表

±o

目前的LCD显示器因为具有完全平面、主动距阵、超薄等特点而受到人们欢送。LCD的历

史已经有30年了，由于过去的研究和开展较慢，LCD显示器因为不能提供良好的图像质量

而不受好评。但到今天，LCD的需求日益增加并开始普及，它以美观的外观、纤细的造型、

不占用空间和低能耗而受到人们欢送，现在已经有很大局部资金充裕的用户正在使用它。

当前还有很多消费者持观望态度，他们在等待LCD显示器的价格下降并希望LCD能在亮

度、锐利和比照方面提供更好的性能，他们只有在那时才能从传统的CRT过渡到LCD显示

器。早期的LCD技术响应速,变慢、效率低、提供的比照度不高。而且早期的距阵技术是被动

距阵，可以提供锐利的文本显示，但显示运动物体后会留下残像。今天，大多数黑白显示笔

记本、呼机和便携都采用了被动距阵。因为LCD能比CRT提供更锐利的文本和更清晰的

图像。

LCD有两种：DSTN（双层超扭曲向列）和TFT（薄膜晶体管），也就是大家知道的被动和主动

显示。LCD有以下几层构成并按下面的顺序排列：极性过滤器、薄玻璃板、电极、配列层、

液晶、配列层、电极、薄玻璃板、极性滤器。

早期的笔记本计算机采用8英寸的被动黑白显示屏。但LCD显示器主流往主动距阵和大显示

尺寸方向开展。今天的LCD几乎都采用TFT面板，TFT可以在大尺寸下提高亮度并保持锐

利的显示效果。

LCD工作原理

TFTLCD的横截面很像是很多层三明治迭在一起。每面最外一层是透明的玻璃基体，玻璃基

体中间就是薄膜晶体管。颜色过滤器和液晶层可以给显示出红、蓝和绿三种最根本的颜色。

通常，LCD后面都有照明灯以显示回面。

一般只要电流不变动，液晶都在非结晶状态。这时液晶允许任何光线通过。液晶层受到电压

变化的影响后，液晶只允许一定数量的光线通过。光线的反射角度按照液晶控制。

当液晶的供给电压变动时，液晶就会产生变形，因而光线的折射角度就会不同，从而产生色

彩的变化。一个完整的TFT显示屏由很多像素构成，每个像素象一个可以开关的晶体管。这

样就可以控制TFT显示屏的分辨率。如果一台LCD的分辨率可以到达1024x768像素

（SVGA）,它就有那么多像素可以显示。

LCD技术详细介绍2006-3-17

关于液晶

物质有三种形态：固态、液态和气态。

1888年，澳大利亚植物学者莱尼茨尔（Reinitzer）研究胆督醇在植物中的作用时，用胆密基

苯进行试验，无意间发现了液晶，但液晶的实际应用直到二十世纪五十年代才开始。顾名思

义，液晶是固液态之间的一种中间类状态。液晶是一种有机化合物，在一定的温度范围内，

它既具有液体的流动性、粘度、形变等机械性质，又具有晶体的热（热效应）、光（光学各

向异性）、电（电光效应）、磁（磁光效应）等物理性质。光线穿透液晶的路径由构成它的

分子排列所决定。人们发现给液晶充电会改变它的分子排列，继而造成光线的扭曲或折射。

液晶按照分子结构排列的不同，分为三种：晶体颗粒粘土状的称为近晶相（Smectic）液晶、

类似细火柴棒的称为向列相（Nemalic）液晶、类似胆固醇状的称为胆倒相（Choleslic）液

晶。这三种液晶的物理特性都不尽相同，用于液晶显示器的是第二类的向列相（Nematic）液

品。

LCD的原理

只有先认识了它的结构和原理，了解了它的技术和工艺特点，才能在选购时有的放矢，在应

用和维护时更加科学合理。液晶是一种有机复合物，由长棒状的分子构成。在自然状态下，

这些棒状分子的长轴大致平行。LCD第一个特点是必须将液晶灌入两个列有细槽的平面之间

才能正常工作。这两个平面上的槽互相垂直（90度相交），也就是说，假设一个平面上的分子

南北向排列，那么另一平面上的分子东西向排列，而位于两个平面之间的分子被强迫进入一

种90度扭转的状态。由于光线顺着分子的排列方向传播，所以光线经过液晶时也被扭转90

度。但当液晶上加一个电压时，分子便会重新垂直排列，使光线能直射出去，而不发生任何

扭转。LCD的第二个特点是它依赖极化滤光片和光线本身，自然光线是朝四面八方随机发散

的，极化滤光片实际是一系列越来越细的并行线。这些线形成一张网，阻断不与这些线平行

的所有光线，极化滤光片的线正好与第一个垂直，所以能完全阻断那些已经极化的光线。只

有两个滤光片的线完全平行，或者光线本身已扭转到与第二个极化滤光片相匹配，光线才得

以穿透。LCD正是由这样两个相互垂直的极化滤光片构成，所以在正常情况下应该阻断所有

试图穿透的光线。但是，由于两个滤光片之间充满了扭曲液晶，所以在光线穿出第一个滤光

片后，会被液晶分子扭转90度，最后从第二个滤光片中穿出。另一方面，假设为液晶加一个

电压，分子又会重新排列并完全平行，使光线不再扭转，所以正好被第二个滤光片挡住。总

之，加电将光线阻断，不加电那么使光线射出。当然，也可以改变LCD中的液晶排列，使光

线在加电时射出，而不加电时被阻断。但由于液晶屏幕几乎总是亮着的，所以只有'加电将光

线阻断”的方案才能到达最省电的目的。

LCD的分类

可以将LCD分为被动技术和主动技术两种，代表性的产品分别是DSTN（double-layer

supertwistnematic双层超扭曲向列相液晶）和TFT（thinfilmtransistor薄膜晶体管）。DSTN

一直是被动式笔记本显示器的标准，HPA和CSTN那么是被动技术的最新改良。HPA也被称

为高性能寻址或快速DSTN。HPA和CSTN皆比DSTN提供了更好的比照度和亮度，CSTN

的反响时间现在已下降到100ms,并提供140度视角。

DSTN是由超扭曲向列型显示器（STN）开展而来的，由于DSTN采用双扫描技术，因而显

示效果较STN有大幅度的提高。笔记本计算机刚出现时主要是使用STN。STN的反响时间较

慢，一般为300ms左右，用户能感觉到拖尾（余辉）。由于DSTN分上下两屏同时扫描，所

以在使用中有可能在显示屏中央出现一条亮线。

主动矩阵显示屏通过薄膜晶体管直接寻址，这也是该技术名称的由来，即TFT［薄膜晶体

管）。TFT属于有源矩阵液晶显示器中的一种，反响时间大大提高，已到达25ms。其具有更

高的比照度和更丰富的色彩。相对DSTN而言，TFT的主要特点是每个像素都配置一个半导

体开关器件，其加工工艺类似于大规模集成电路。由于每个像素都可通过点脉冲直接控制，

因而每个节点相对独立，并可连续控制，这样不仅提高了反响时间，同时在灰度控制上可以

非常精确，这就是TFT色彩较DSTN更为逼真的原因。目前绝大局部笔记本计算机厂商的主

流产品都是采用TFT显示屏。

LCD和CRT（传统显示器）的比较以及购置时的考前须知

LCD的工作原理我们介绍过了，那么再介绍一下CRT,然后我们好比较。CRT的工作原理是

由灯丝、阴极、控制栅组成电子枪，通电后灯丝发热，阴极被激发，发射出电子流，电子流

受到带有高电压的内部金属层的加速，经过透镜聚焦形成极细的电子束，打在荧光屏上，使

荧光粉发光。电子束在偏转线圈产生的磁场作用下，可以控制其射向荧光屏的指定位置，电

子束打在荧光屏上后会形成一个发光点，假设干个发光点就可以组成图像。RGB三色荧光点

被不同强度的电子束击中，就会产生各种色彩，通过控制电子束的强弱和通断，那么可以形

成各种绚丽多彩的画面。一般荫罩式显像管的内部有一层类似筛子的网罩，电子束通过网眼

打在呈三角形排列的荧光点上，三把电子枪分别对应RGB三色，所以叫做“三枪三束”显像

管。荫栅式显像管（例如特丽珑与钻石珑）的原理也是一样，只不过此类显像管的网罩是将许

多光栅纵向固定在框里形成的。

接下来就是详细介绍它们的不同之处了：

分辨率

分辨率是一个非常重要的性能指针。它指的是屏幕上水平和垂直方向所能够显示的点数（屏

幕上显示的线和面都是由点构成的）的多少，分辨率越高，同一屏幕内能够容纳的信息就越

多。对于一台能够支持1280x1024分辨率的CRT来说，无论是320x240还是1280x1024分辨

率，都能够比较完美地表现出来（因为电子束可以做弹性调整）。但它的最大分辨率未必是

最适宜的分辨率，因为如果17寸显示器上到1280x1024分辨率的话，WINDOWS的字体会很

小，时间一长眼睛就容易疲劳，所以17寸显示器的最正确分辨率应为1024x768。

但对LCD来说那么不然。LCD的最大分辨率就是它的真实分辨率，也就是最正确分辨率。

一旦所设定的分辨率小于真实分辨率（比方说15寸LCD,其真实分辨率为1024x768,而

WINDOWS中设定分辨率为800x600）的话，将有两种显示方式。一是居中显示，只有LCD

中间的800x600个点会显示图像，其它没有用到的点不会发光，保持黑暗背景，看包来画面

是居中缩小的。另一种是扩展显示，这种方式会使用到屏幕上每一个像素，但由于像素很容

易发生扭曲，所以会对显示效果造成一定影响。所以说无论如何在选择LCD时耍注意分辨率

不是越大越好而是适当好用。

刷新率

对于CRT来讲，屏幕上的图形图像是由一个个因电子束击打而发光的荧光点组成，由于显像

管内荧光粉受到电子束击打后发光的时间很短，所以电子束必须不断击打荧光粉使其持续发

光。电子枪从屏幕的左上角的第一行（行的多少根据显示器当时的分辨率所决定，比方

800X600分辨率下，电子枪就要扫描600行）开始，从左至右逐行扫描，第一行扫描完后再

从第二行的最左端开始至第二行的最右端，一直到扫描完整个屏幕后再从屏幕的左上角开

始，这时就完成了一次对屏幕的刷新，周而复始。这样我们就能够理解，为什么显示器的分

辨率越高，其所能到达的刷新率最大值就越低。一般来讲，屏幕的刷新率要到达75Hz以

上，人眼才不易感觉出屏幕的闪烁，CRT显示器的刷新率是由其行频和当时的分辨率决定

的，行频越高，同一分辨率下的刷新率就越高；而行频一定的情况下，分辨率越高那么它所

能到达的刷新率越低。对于LCD来说那么不存在刷新率的问题，它根本就不需要刷新。因为

LCD中每个像素都在持续不断地发光，直到小发光的电压改变并被送到控制胎中，所以LCD

不会有”不断充放电”而引起的闪烁现象。

视角

目前大多数纯平显示器的视角都能到达180度，也就是说，从屏幕前的任意一个方向都能清

楚地看到所显示的内容。而LCD那么不同，它的可视角度根据工艺先进与否而有所不同，局

部新型产品的可视角度已经能够到达160左右，跟CRT的180度已经非常接近。也有一些

LCD虽然标称视角为160度，但实际上却达不到这个标准。用户在使用过程中一旦视角超出

其实际可视范围，画面的颜色就会减退、变暗，甚至出现正像变成负像的情况。很可能大家

为飞利浦的广告所迷惑其实LCD的视角并不是很大，反而比CRT的小许多，是一个明显比

CRT弱的地方，所以不用担忧被问事看见小笨熊的爱称。当然如果厂商将产品中加上增加视

角的技术的话情况会好一点。下面介绍一下。

TN+Film（TN+视角扩大膜）技术

从结构上来讲，液晶显示器使用了“液晶”作为显示材料。液晶是一种介于固态和液态之间的

物质，在一定的温度下会呈现出透明的液体状态，而冷却以后又会变成带结晶颗粒的混浊固

体状态。液晶按照分子结构排列的不同分为三种：类似粘土状的Smectic液晶、类似细火柴

棒的Nematic液晶、类似胆固醇状的Cholestic液晶，。这三种液晶的物理特性都不尽相同，

通常用于液晶显示器的是第二类的Nematic液晶，采用此类液晶制造的液晶显示器也就称为

LCD（LiquidCrystalDisplay）o普通液晶屏上层的液晶分子的排列是横向的，下层的液晶分

子排列是纵向的，而位于上下层之间的液晶分子接近上层的就呈横向排列，接近下层的那么

呈纵向排列。整体看起来，液晶分子的排列方式就像是一个螺旋形的旋转排列，但是基于

TN+视角扩大膜技术的液晶显示器的液晶分子是垂直于显示屏排列的，这样在上层的外表加

一层特殊的薄膜即可增加可视的角度。从技术上来讲，该技术是基于较成熟的标准TFT-

TwistedNematic（扭转向列式）液晶技术开展起来的。只要在基板的上外表加上一层特殊的

薄膜（转向膜）就可以将水平视角从90度增加到140度。该技术的优点不言而喻，那就是相

对的廉价和开展较为成熟的技术，成品率高。但是该技术的缺点也同样明显，就是对比照度

较低和响应速度较慢的固有缺点仍没有质的改变。

IPS［板内切换orSuper-TFT）技术

IPS或“板内切换”技术最先是由Hitachi（日立）开发的，现在NEC及Nokia（诺基亚）也采

用这项技术生产TFT。

原理：

IPS与TN+Film（扭转向列液晶+视角扩大膜组合）技术的最大不同点在于液晶分子的方向是

平行于基板而不是垂直于基板。这一点是通过施加电压来实现的。

使用IPS或SuperTFT技术可以使视角扩大到170度，根本上可以到达CRT监视器一样的视

角。但是这项技术也有缺点，因为液晶分子的排列方向，使得电极必须做成梳子状，安放在

下层玻璃基板上，而不能像TN模式一样（成型的TN液晶显示屏通常包括玻璃基板、ITO

膜、配向膜、偏光板等制成的夹板，共有两层，称为上下夹层，每个夹层都包含电极和配向

膜上形成的沟槽，上下夹层中的是液晶分子），安置在两层玻璃基板上。这样做会降低比照

度，因此必须加大背光源来到达要求的的亮度。同TN+Film（TN+视角扩大膜）技术相同

IPS模式下的比照度及响应时间与传统的TFT-TN相比也并无多大改善。

3MVA（Multi-DomainVerticalAlignment,多区域垂直排列）技术