LCD技術詳細介紹

關于液晶

物質有三種形態(tài)：固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。

1888年，澳大利亞植物學者萊尼茨爾（Reinitzer）研究膽甾醇在植物中的作用時，用膽甾基苯進行試驗，無意間發(fā)現(xiàn)了液晶，但液晶的實際應用直到二十世紀五十年代才開始。顧名思義，液晶是固液態(tài)之間的一種中間類狀態(tài)。液晶是一種有機化合物，在一定的溫度范圍內，它既具有液體的流動性、粘度、形變等機械性質，又具有晶體的熱（熱效應）、光（光學各向異性）、電（電光效應）、磁（磁光效應）等物理性質。光線穿透液晶的路徑由構成它的分子排列所決定。人們發(fā)現(xiàn)給液晶充電會改變它的分子排列，繼而造成光線的扭曲或折射。

液晶按照分子結構排列的不同，分為三種：晶體顆粒粘土狀的稱為近晶相（Smectic）液晶、類似細火柴棒的稱為向列相（Nematic）液晶、類似膽固醇狀的稱為膽甾相（Cholestic）液晶。這三種液晶的物理特性都不盡相同，用于液晶顯示器的是第二類的向列相（Nematic）液晶。

LCD的原理

只有先認識了它的結構和原理，了解了它的技術和工藝特點，才能在選購時有的放矢，在應用和維護時更加科學合理。液晶是一種有機復合物，由長棒狀的分子構成。在自然狀態(tài)下，這些棒狀分子的長軸大致平行。LCD第一個特點是必須將液晶灌入兩個列有細槽的平面之間才能正常工作。這兩個平面上的槽互相垂直(90度相交)，也就是說，若一個平面上的分子南北向排列，則另一平面上的分子東西向排列，而位于兩個平面之間的分子被強迫進入一種90度扭轉的狀態(tài)。由于光線順著分子的排列方向傳播，所以光線經過液晶時也被扭轉90度。但當液晶上加一個電壓時，分子便會重新垂直排列，使光線能直射出去，而不發(fā)生任何扭轉。LCD的第二個特點是它依賴極化濾光片和光線本身，自然光線是朝四面八方隨機發(fā)散的，極化濾光片實際是一系列越來越細的平行線。這些線形成一張網(wǎng)，阻斷不與這些線平行的所有光線，極化濾光片的線正好與第一個垂直，所以能完全阻斷那些已經極化的光線。只有兩個濾光片的線完全平行，或者光線本身已扭轉到與第二個極化濾光片相匹配，光線才得以穿透。LCD正是由這樣兩個相互垂直的極化濾光片構成，所以在正常情況下應該阻斷所有試圖穿透的光線。但是，由于兩個濾光片之間充滿了扭曲液晶，所以在光線穿出第一個濾光片后，會被液晶分子扭轉90度，最后從第二個濾光片中穿出。另一方面，若為液晶加一個電壓，分子又會重新排列并完全平行，使光線不再扭轉，所以正好被第二個濾光片擋住?？傊与妼⒐饩€阻斷，不加電則使光線射出。當然，也可以改變LCD中的液晶排列，使光線在加電時射出，而不加電時被阻斷。但由于液晶屏幕幾乎總是亮著的，所以只有"加電將光線阻斷"的方案才能達到最省電的目的。

LCD的分類

可以將LCD分為被動技術和主動技術兩種，代表性的產品分別是DSTN（double-layer supertwist nematic雙層超扭曲向列相液晶）和TFT（thin film transistor薄膜晶體管）。 DSTN一直是被動式筆記本顯示器的標準，HPA和CSTN則是被動技術的最新改進。HPA也被稱為高性能定址或快速DSTN。HPA和CSTN皆比DSTN提供了更好的對比度和亮度。CSTN的反應時間現(xiàn)在已下降到100ms，并提供140度視角。

DSTN是由超扭曲向列型顯示器（STN）發(fā)展而來的，由于DSTN采用雙掃描技術，因而顯示效果較STN有大幅度的提高。筆記本電腦剛出現(xiàn)時主要是使用STN。STN的反應時間較慢，一般為300ms左右，用戶能感覺到拖尾（余輝）。由于DSTN 分上下兩屏同時掃描，所以在使用中有可能在顯示屏中央出現(xiàn)一條亮線。

主動矩陣顯示屏通過薄膜晶體管直接尋址，這也是該技術名稱的由來，即TFT（薄膜晶體管）。TFT屬于有源矩陣液晶顯示器中的一種，反應時間大大提高，已達到25ms。其具有更高的對比度和更豐富的色彩。相對DSTN而言，TFT的主要特點是每個像素都配置一個半導體開關器件，其加工工藝類似于大規(guī)模集成電路。由于每個像素都可通過點脈沖直接控制，因而每個節(jié)點相對獨立，并可連續(xù)控制，這樣不僅提高了反應時間，同時在灰度控制上可以非常精確，這就是TFT色彩較DSTN更為逼真的原因。目前絕大部分筆記本電腦廠商的主流產品都是采用TFT顯示屏。

LCD和CRT（傳統(tǒng)顯示器）的比較以及購買時的注意事項

LCD的工作原理我們介紹過了，那么再介紹一下CRT，然后我們好比較。CRT的工作原理是由燈絲、陰極、控制柵組成電子槍，通電后燈絲發(fā)熱，陰極被激發(fā)，發(fā)射出電子流，電子流受到帶有高電壓的內部金屬層的加速，經過透鏡聚焦形成極細的電子束，打在熒光屏上，使熒光粉發(fā)光。電子束在偏轉線圈產生的磁場作用下，可以控制其射向熒光屏的指定位置，電子束打在熒光屏上后會形成一個發(fā)光點，若干個發(fā)光點就可以組成圖象。RGB三色熒光點被不同強度的電子束擊中，就會產生各種色彩，通過控制電子束的強弱和通斷，則可以形成各種絢麗多彩的畫面。一般蔭罩式顯像管的內部有一層類似篩子的網(wǎng)罩，電子束通過網(wǎng)眼打在呈三角形排列的熒光點上，三把電子槍分別對應RGB三色，所以叫做"三槍三束"顯像管。蔭柵式顯像管(例如特麗瓏與鉆石瓏)的原理也是一樣，只不過此類顯像管的網(wǎng)罩是將許多光柵縱向固定在框里形成的。