■液晶的入門知識

■LCD顯示器概述

■液晶顯示器原理

■HTPSLCD面板技術綜觀

■薄膜晶體管液晶顯示器技術

■液晶顯示器面板的分級

?主流液晶面板的類型

■液晶的多種應用途徑探討

■LCD技術圖文解說

■LCD技術詳細介紹

■液晶的幾種模式的工作原理

■TFT-LCD液晶顯示器的工作原理

■LCM顯示類型

■液晶顯示器鮮為人知的技術細節

■關注液晶色彩技術指標

液晶的入門知識2006-5-31

液晶的組成：

LCD使用的液晶，一般是指混和液晶，由多種液晶單體及手性劑混和而成。

液晶的特性：

TN液晶一般分子鏈較短，特性參數調整較困難，所以特性差異比較明顯。STN液晶是通過

STN顯示數據模型，計算出所需的液晶分子長度，及其光學電學性能參數，然后化工合成多

種分子鏈接構類似的具有不同極性分子基團的單體，互相調配成一個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鏈，因此，不同系列的STN液晶除車制造商

說明可以互相調配外，不能互相調配。

液晶分子中有帶極性基團的和不帶極性基團的，帶極性基團分子的液晶單體主要決定混和液

晶的閥值電壓參數，不帶極性基團分子的液晶單體主要決定混和液晶的折射率和清亮點。液

品中帶極性基團的單體與不帶極性基團的單體在靜置條件下會出現同性異構體層析現象。

為了增加機器本身的待機時間和增強液晶顯示器的驅動能力，液晶廠商開發了能滿足低電壓

和低頻率條件下使用的低閥值電壓液晶。它具有以下特性：

低閥值電壓液晶中帶極性基團的單體與不帶極性基團的單體在靜置條件下出現同性異構體層

析現象的時間更短。

更多的帶極性基團的單體組份，也意味著液晶更容易結合水分子以及其它帶極性的游離離

子，從而降低了液晶的容抗電阻，從而引起漏電流和功耗的增大。

當極性液晶單體的分子鏈在紫外線激化后，極性分子基團容易互相纏繞形成中性分子團，變

成非層列錯向狀態，因而造成閥值電壓升高，對導向層的錨定作用不敏感，失去低電壓驅動

能力。

1、液晶的分類：

按顯示類型分：TN型液晶、STN型液晶、HTN型液晶；

按清亮點分：普通型液晶、寬溫型液晶；

按閥值電壓分：低閥值電壓液晶、普通液晶、高閥值電壓液晶。

2、影響液晶性能的主要參數：

清亮點；折射率An；閥值電壓；純潔度；粘滯常數K；介電常數J螺距P

3、液晶的工廠自適應測試方法及判定標準：

電阻率：A、測試方法：用高阻計測試待測液晶的電阻值。

B、判定標準：測試結果在產品要求范圍之內（本廠標準28X107）。

光電性能:A、測試方法：試漕產品，并測試其光電性能。

B、判定標準：測試樣品Von、Voff值與供貨商參數相符，視角、比照度、底色符合生產產

品要求。

清亮點：A、測試方法：把待測液晶加熱，測量其到達清亮點時的溫度。

B、判定標準：測量結果溫度與供貨商提供的清亮點溫度一致。

耐紫外線性能：A、測試方法：把待測液晶試作產品，平放在封口UV機下，按封口工藝規

定的UV強度和時間照射兩次，測試其照射前后的光電性能變化。

B、判定標準：經UV照射后，Voff值上升在0.1V以內（低電壓液晶在0.15V以內1,電流

值變化在2倍以內，比照度下降不明顯為合格。

可靠性:A、測試方法：把待測液晶試作產品并測試其可靠性性能。

B、判定標準：經可靠性試驗后光電性能變化在產品要求范圍之內。

4、液晶的選用規那么：

根據客戶要求的底色，選擇適宜的An值范圍的液晶類別，再根據客戶IC電路的數據，選擇

適宜的電壓范圍的液晶類別，滿足上述條件下的液晶，按合理比例調配后使用，就可以到達

客戶要求。

5^液晶的使用方法：

液晶在使用前要充分攪拌后才能灌注使用，添加固體手性劑的液晶，要加熱到攝氏六十度，

再快速冷卻到室溫并充分攪攔。而且在使用過程中不能靜在時間過長。特別是低閥值電壓液

晶，由于低閾值電壓液晶具有這些不同的特性，因此在使用這些液晶時應該注意以下方面：

液晶在使用前應充分攪拌，調配好的液晶應立即投入生產使用，盡量縮短靜置存放時間，防

止層析現象產生。

調配好的液晶要加蓋遮光存入，并且盡量在一個班次（八小時）內使用完，用不完的液晶需

要回收攪拌后重測電壓再用。一般隨著時間延長，驅動電壓會增加。

液晶從原廠瓶取用后，原廠瓶要及時封蓋遮光保存，減少敞開暴露在空氣中的時間一般暴露

在空氣中的時間過長，會增大液晶的漏電流。

灌低閾值電壓的液晶顯示片空盒最好是從PI固烤到灌液晶工序間，流存生產時間在二十四小

時之內的空盒，灌液作業時一般使用比較低的灌注速度。

低閾值電壓液晶在封口時一定要加蓋適宜的遮光罩，并且在整個灌液晶期間除了封口膠固化

期間外，要盡量遠離紫外線源。否那么會在靠近紫外線的地方出現錯向和閥值電壓增大的現

象。

液晶是有機高分子物質，很容易在各種溶劑中溶解或與其它化學品產生反響，液晶本身也是

一種很好的溶劑，所以在使用和存放過程中要盡量遠離其它化學品。

6、液晶的貯存及搬運方法：

液晶貯存時要密閉、防潮、遮光，在室溫中貯存，不能在低溫環境中貯存和使用，以免出現

性能不可逆轉的晶析現象。不能與其它化學品混放。

搬運時按化學品規定管制。

LCD顯示器概述2006-8-16

液晶顯示器（LCD）英文全稱為LiquidCrystalDisplay,它一種是采用了液晶控制透光度技術來

實現色彩的顯示器。和CRT顯示器相比，LCD的優點是很明顯的。由于通過控制是否透光

來控制亮和暗，當色彩不變時，液晶也保持不變，這樣就無須考慮刷新率的問題。對于畫面

穩定、無閃爍感的液晶顯示器，刷新率不高但圖像也很穩定。LCD顯示器還通過液晶控制透

光度的技術原理讓底板整體發光，所以它做到了真正的完全平面。一些高檔的數字LCD顯示

器采用了數字元方式傳輸數據、顯示圖像，這樣就不會產生由于顯卡造成的色彩偏差或損

失。完全沒有輻射的優點，即使長時間觀看LCD顯示器屏幕也不會對眼睛造成很大傷害。體

積小、能耗低也是CRT顯示器無法比較的，一般一臺15寸LCD顯示器的耗電量也就相當于

17寸純平CRT顯示器的三分之一。

目前相比CRT顯示器，LCD顯示器圖像質量仍不夠完善。色彩表現和飽和度LCD顯示器都

在不同程度上輸給了CRT顯示器，而且液晶顯示器的響應時間也比CRT顯示器長，當畫面

靜止的時候還可以，一旦用于玩游戲、看影碟這些畫面更新速度塊而劇烈的顯示時，液晶顯

示器的弱點就暴露出來了，畫面延遲會產生重影、脫尾等現象，嚴重影響顯示質量。

LCD顯示器的工作原理：從液晶顯示器的結構來看，無論是筆記本計算機還是桌面系統，采

用的LCD顯示屏都是由不同局部組成的分層結構。LCD由兩塊玻璃板構成，厚約1mm,其

間由包含有液晶材料的5um均勻間隔隔開。因為液晶材料本身并不發光，所以在顯示屏兩

邊都設有作為光源的燈管，而在液晶顯示屏反面有一塊背光板（或稱勻光板）和反光膜，背

光板是由熒光物質組成的可以發射光線，其作用主要是提供均勻的背景光源。

背光板發出的光線在穿過第一層偏振過濾層之后進入包含成千上萬液晶液滴的液晶層。液晶

層中的液滴都被包含在細小的單元格結構中，一個或多個單元格構成屏幕上的一個像素。在

玻璃板與液晶材料之間是透明的電極，電極分為行和列，在行與列的交叉點上，通過改變電

壓而改變液晶的旋光狀態，液晶材料的作用類似于一個個小的光閥。在液晶材料周邊是控制

電路局部和驅動電路局部。當LCD中的電極產生電場時;液晶分子就會產生扭曲，從而將穿

越其中的光線進行有規那么的折射，然后經過第二層過濾層的過濾在屏幕上顯示出來。

液晶顯示技術也存在弱點和技術瓶頸，與CRT顯示器相比亮度、畫面均勻度、可視角度和反

響時間上都存在明顯的差距。其中反響時間和可視角度均取決于液晶面板的質量，畫面均勻

度和輔助光學模塊有很大關系。

對于液晶顯示器來說，亮度往往和他的背板光源有關。背板光源越亮，整個液晶顯示器的亮

度也會隨之提高。而在早期的液晶顯示器中，因為只使用2個冷光源燈管，往往會造成亮度

不均勻等現象，同時明亮度也不盡人意。一直到后來使用4個冷光源燈管產品的推出，才有

很大的改善。

信號反響時間也就是液晶顯示器的液晶單元響應延遲。實際上就是指的液晶單元從一種分子

排列狀態轉變成另外一種分子排列狀態所需要的時間，響應時間愈小愈好，它反響了液晶顯

示器各像素點對輸入信號反響的速度，即屏幕由暗轉亮或由亮轉暗的速度。響應時間越小那

么使用者在看運動畫面時不會出現尾影拖拽的感覺。有些廠商會通過將液晶體內的導電離子

濃度降低來實現信號的快速響應，但其色彩飽和度、亮度、比照度就會產生相應的降低，甚

至產生偏色的現象。這樣信號反響時間上去了，但卻犧牲了液晶顯示器的顯示效果。有些廠

商采用的是在顯示電路中參加了一片IC圖像輸出控制芯片，專門對顯示信號進行處理的方法

來實現的。IC芯片可以根據VGA輸出顯卡信號頻率，調整信號響應時間。由于沒有改變液

晶體的物理性質，因此對其亮度、比照度、色彩飽和度都沒有影響，這種方法的制造小錢也

相對較高。

由上便可看出，液晶面板的質量并不能完全代表液晶顯示器的質量，沒有出色的顯示電路配

合，再好的面板也不能做出性能優異的液晶顯示器。隨著LCD產品產量的增加、本錢的下

降，液晶顯示器會大量普及。

液晶顯示器原理2005-10-17

國內計算機市場各種品牌的純平顯示器之間強烈的競爭?，各個商家都想在純平這塊大蛋糕上

分得最大的份額。而當人們像當初搬15英寸顯示器一樣把純平買回家后。我們不僅要問：下

一代顯示器的熱點是什么呢？矛頭直指液晶顯示器。液晶顯示器具有圖像清晰精確、平面顯

示、厚度薄、重量輕、無輻射、低能耗、工作電壓低等優點。

液晶顯示器的分類

液晶顯示器按照控制方式不同可分為被動矩陣式LCD及主動矩陣式LCD兩種。

1.被動矩陣式LCD在亮度及可視角方面受到較大的限制，反響速度也較慢。由于畫面質量

方面的問題，使得這種顯示設備不利于開展為桌面型顯示器，但由于本錢低廉的因素，市場

上仍有局部的顯示器采用被動矩陣式LCDo被動矩陣式LCD又可分為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,雙層超扭曲向列LCD）。

2.目前應用比較廣泛的主動矩陣式LCD,也稱TFT-LCD（ThinFilmTransislor-LCD,薄膜晶

體管LCD）。TFT液晶顯示器是在畫面中的每個像素內建晶體管，可使亮度更明亮、色彩更豐

富及更寬廣的可視面積。與CRT顯示器相比，LCD顯示器的平面顯示技術表達為較少的零

件、占據較少的桌面及耗電量較小，但CRT技術較為穩定成熟。

液晶顯示器的工作原理

我們很早就知道物質有固態、液態、氣態三種型態。液體分子質心的排列雖然不具有任何規

律性，但是如果這些分子是長形的（或扁形的），它們的分子指向就可能有規律性。于是我們

就可將液態又細分為許多型態。分子方向沒有規律性的液體我們直接稱為液體，而分子具有

方向性的液體那么稱之為“液態晶體”，又簡稱“液晶”。液晶產品其實對我們來說并不陌

生，我們常見到的、計算器都是屬于液晶產品。液晶是在1888年，由奧地利植物學家

Reinitzer發現的，是一種介于固體與液體之間，具有規那么性分子排列的有機化合物。一般

最常用的液晶型態為向列型液晶，分子形狀為細長棒形，長寬約Inm?10nm,在不同電流電

場作用下，液晶分子會做規那么旋轉90度排列，產生透光度的差異，如此在電源ON/OFF下

產生明喑的區別，依此原理挖制每個像素，便可構成所需圖像。

1.被動矩陣式LCD工作原理

TN-LCD.STN-LCD和DSTN-LCD之間的顯示原理根本相同，不同之處是液晶分子的扭曲角

度有些差異。下面以典型的TN-LCD為例，向大家介紹其結構及工作原理。

在厚度不到I厘米的TN-LCD液晶顯示屏面板中，通常是由兩片大玻璃基板，內夾著彩色濾

光片、配向膜等制成的夾板外面再包裹著兩片偏光板，它們可決定光通量的最大值與顏色

的產生。彩色濾光片是由紅、綠、藍三種顏色構成的濾片，有規律地制作在一塊大玻璃基板

±o每一個像素是由三種顏色的單元（或稱為子像素）所蛆成。假設有一塊面板的分辨率為

1280X1024,那么它實際擁有3840X1024個晶體管及子像素。每個子像素的左上角（灰

色矩形）為不透光的薄膜晶體管，彩色濾光片能產生RGB三原色。每個夾層都包含電極和配

向膜上形成的溝槽，上下夾層中填充了多層液晶分子（液晶空間不到5X10-6m）。在同一層

內，液晶分子的位置雖不規那么，但長軸取向都是平行于偏光板的。另一方面，在不同層之

間，液晶分子的長軸沿偏九板平行平面連續扭轉90度。其中，鄰接偏光板的兩層液晶分子長

軸的取向，與所鄰接的偏光板的偏振光方向一致。在接近上部夾層的液晶分子按照上部溝槽

的方向來排列，而下部夾層的液晶分子按照下部溝槽的方向排列。最后再封裝成一個液晶

盒，并與驅動IC、控制IC與印刷電路板相連接。

在正常情況下光線從上向下照射時，通常只有一個角度的光線能夠穿透下來，通過上偏光板

導入上部夾層的溝槽中，再通過液晶分子扭轉排列的通路從下偏光板穿出，形成一個完整的

光線穿透途徑。而液晶顯示器的夾層貼附了兩塊偏光板，這兩塊偏光板的排列和透光角度與

上下夾層的溝槽排列相同。當液晶層施加某一電壓時，由于受到外界電壓的影響，液晶會改

變它的初始狀態，不再按照正常的方式排列，而變成豎立的狀態。因此經過液晶的光會被第

二層偏光板吸收而整個結構呈現不透光的狀態，結果在顯示屏上出現黑色。當液晶層不施任

何電壓時，液晶是在它的初始狀態，會把入射光的方向扭轉90度，因此讓背光源的入射光能

夠通過整個結構，結果在顯示屏上出現白色。為了到達在面板上的每一個獨立像素都能產生

你想要的色彩，多個冷陰極燈管必須被使用來當作顯示器的背光源。

2.主動矩陣式LCD工作原理

TFT-LCD液晶顯示器的結構與TN-LCD液晶顯示器根本相同，只不過將TN-LCD上夾層的電

極改為FET晶體管，而下夾層改為共通電極。

TFT-LCD液晶顯示器的工作原理與TN-LCD卻有許多不同之處。TFT-LCD液晶顯示器的顯

像原理是采用“背透式”照射方式。當光源照射時，先通過下偏光板向上透出，借助液晶分

子來傳導光線。由于上下夾層的電極改成FET電極和共通電極，在FET電極導通時，液晶分

子的排列狀態同樣會發生改變，也通過遮光和透光來到達顯示的目的。但不同的是，由于

FET晶體管具有電容效應，能夠保持電位狀態，先前透光的液晶分子會一直保持這種狀態，

直到FET電極下一次再加電改變其排列方式為止。

液晶顯示器的技術參數

I.可視面積

液晶顯示器所標示的尺寸就是實際可以使用的屏幕范圍一致。例如，一個15.1英寸的液晶顯

示器約等于17英寸CRT屏幕的可視范圍。

2.可視角度

液晶顯示器的可視角度左右對稱，而上下那么不一定對稱。舉個例子，當背光源的入射光通

過偏光板、液晶及取向膜后，輸出光便具備了特定的方向特性，也就是說，大多數從屏幕射

出的光具備了垂直方向。假設從一個非常斜的角度觀看一個全白的畫面，我們可能會看到黑

色或是色彩失真。一般來說，上下角度耍小于或等于左右角度。如果可視角度為左右80度，

表示在始于屏幕法線80度的位置時可以清晰地看見屏幕圖像。但是，由于人的視力范圍不

同，如果沒有站在最正確的可視角度內，所看到的顏色和亮度將會有誤差。現在有些廠商就

開發出各種廣視角技術，試圖改善液晶顯示器的視角特性，in：IPS（InPlaneSwitching）s

MVA（MultidomainVerticalAlignment）TN+FILM。這些技術都能把液晶顯示器的可視角度增

加到160度，甚至更多。

3.點距

我們常問到液晶顯示器的點距是多大，但是多數人并不知道這個數值是如何得到的，現在讓

我們來了解一下它究竟是如何得到的。舉例來說一般14英寸LCD的可視面積為285.7mmX

214.3mm,它的最大分辨率為1024X768,那么點距就等于：可視寬度/水平像素（或者可視高

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重要的當然是的色彩表現度。我們知道自然界的任何一種色彩都是由紅、綠、藍三種根

小色組成的。LCD面板上是由1024X768個像素點組成顯像的，每個獨立的像素色彩是由

紅、綠、藍（R、G、B）三種根本色來控制。大局部廠商生產出來的液晶顯示器，每個根本色

（R、G、B）到達6位,即64種表現度,那么每個獨立的像素就有64X64X64=262144種色

彩。也有不少廠商使用了所謂的FRC（FrameRateControl）技術以仿真的方式來表現出全彩的

畫面，也就是每個根本色（R、G、B）能到達8位，即256種表現度，那么每個獨立的像素就

有高達256X256X256=16777216種色彩了。

5.比照值

比照值是定義最大亮度值（全白）除以最小亮度值（全黑）的比值。CRT顯示器的比照值通常高達

500:1,以致在CRT顯示器上呈現真正全黑的畫面是很容易的。但對LCD來說就不是很容易

了，由冷陰極射線管所構成的背光源是很難去做快速地開關動作，因此背光源始終處于點亮

的狀態。為了要得到全黑畫面，液晶模塊必須完全把由背光源而來的光完全阻擋，但在物理

特性上，這些組件并無法完全到達這樣的要求，總是會有一些漏光發生。一般來說，人眼可

以接受的比照值約為250:1。

6.亮度值

液晶顯示器的最大亮度，通常由冷陰極射線管（背光源）來決定，亮度值一般都在200?250

cd/m2間。液晶顯示器的亮度略低，會覺得屏幕發暗。雖然技術上可以到達更高亮度，但是

這并不代表亮度值越高越好，因為太高亮度的顯示器有可能使觀看者眼睛受傷。

7.響應時間

響應時間是指液晶顯示器各像素點對輸入信號反響的速度，此值當然是越小越好。如果響應

時間太長了，就有可能使液晶顯示器在顯示動態圖像時，有尾影拖曳的感覺。一般的液晶顯

示器的響應時間在20?30ms之間。（編輯：周暉）

HTPSLCD面板技術綜觀2006-6-26

隨著DVD激光視盤機與數字播送系統的普及，高分辨率影像源的數量也正逐漸增加，前投

影機、大屏幕HDTV液晶投影電視，以及其它家用投影機市場帶動數字投影機的市場持續擴

大。這一成長也刺激消費群眾對于三片式LCD投影機之需求。本文將為讀者解析三片式

LCD投影機中的HTPSLCD面板，并介紹其特色。

隨著日漸提高的商務演示文稿需求，以及最近在教育市場中開始提高的投影機應用，商用投

影機HTPS面板的需求量也一直持續攀升。同時，DVD放影機與數字播送的普及也激發了顧

客對于家用前投影機（Frontprojectors）與大屏幕LCD投影電視機（Largc-scrccnprojection

TV）需求的快速成長。

長久以來HTPSLCD技術一直帶著三片式LCD投影系統前進投影機市場，而在液晶光閥

（liquid-crystallightvalve）的制造商中，以HTPSLCD技術為主的三片式LCD投影系統也擁

有將近55%的全球市占率。這是由于更先進的液晶與高開口率技術，才能提供具有良好光效

率、高亮度表現以及豐富色彩重現能力，且不會對眼睛或環境造成傷害的低功率HTPS產

品。

何謂HTPS?

HTPS是HighTemperaturePoly-Silicon的縮寫，翻譯成中文是”高溫多晶硅”的意思，一般俗稱

高溫玻璃。它是LCD顯示家族中的一支，屬于主動點矩陣式LCD（ActiveMatrixLCD）,

因此，HTPS也是TFT（ThinFilmTransistor；薄膜晶體管）的一種。

HTPSLCD為多晶硅TFTLCD的制程技術之一。之所以被稱為高溫玻璃，是因為在面板的制

造過程中，有一道LaserAnneal（雷射退火）制程，它的溫度超過攝氏1000度。在多晶硅制

程開展初期，為要將玻璃基板之非晶硅結構轉變成多晶硅結構，必須以攝氏1000度以上的高

溫氧化技術，才能將非晶硅結構特性轉化為多晶硅結構。由丁普通玻璃無法如此高溫處理，

只有石英玻璃才能如此處理，其價格較為昂貴且尺寸皆較小，故于多晶硅制程開展初期，廠

商基于本錢考慮，多走非晶硅路線。

此外，另有一種同屬于TFTLCD的LTPSLCD（LowTemperaturePoly-Silicon；低溫多晶

硅）。LTPSLCD之所以稱為低溫，是由于其制程溫度沒有那么高，僅約攝氏500?600度之

譜，且依各個制造商的制程而稍有差異。低溫多晶硅制程是利用準分子雷射作為熱源，雷射

光經過投射系統后，會產生能量均勻分布的激光束，投射于非晶硅結構的玻璃基板上，當非

晶硅結構玻璃基板吸收準分子雷射的能量后，會轉變成為多晶硅結構，因整個處理過程都是

在攝氏600度以下完成，所以一般玻璃基板皆可適用。低溫多晶硅技術主要特點在于改變液

晶構造以提升傳統非晶硅液晶技術性能及降低制造本錢。由于LTPS技術可提升電子遷移率

達200(cm2/V-sec),有利于TFT組件小型化，并提高面板開口率，使得顯示亮度增加、降

低耗電率。此外，低溫制程有利于使用玻璃基板，而可大幅降低生產本錢。HTPS與LTPS其

主要用途并不相同。

HTPSLCD應用領域

HTPS的應用領域，通常都是用來做為放大型的顯示產品。例如液晶投影機、背投影電視

等。一般來說，或是計算機的LCD屏幕，都是屬于直視型，也就是使用者可以直接觀看屏

幕并讀取信息。HTPS雖然也是TFT的一種，但無法直接用于或計算機屏幕等用途。

HTPSLCD的應用大致分為以下三種:OHD(OverHeadDisplay)、HelmetRLV(Light

Valve)o其主要用途介紹如下：

OHD：抬頭顯示器，將影像投影在擋風玻璃上(或是透明玻璃)，用在汽車或是飛機上，在

許多空戰片當中可以一窺其面貌；

Helmet：此處是指專門用在虛擬幻境(VirtualReality)頭盔里之顯像：

LV：可翻譯成光閥。當HTPS在液晶投影機中動作的時候，由于所有的光線都會透過

HTPS,并由HTPS來決定光穿透的程度，因此，它被稱為“光之閥門”。

HTPSLCD面板特色

HTPSLCD具有體積小、高分辨率、高穿透度等優點，因此特別適合用來做為三片式穿透式

液晶投影機。而使用HTPSLCD的三片式穿透式液晶投影機，具備了三項特色，可提供欣賞

者明亮、柔和及色彩正確自然的視覺經驗。

自然的色彩(NaturalImages)

三片式LCD投影系統可準確地控制R、G、B三色并構成影像之畫素，因此可讓畫面更自然

生動。

舒服的視覺(GentleontheEyes)

快速移動畫面與影像將不會出現色別離現象，例如彩虹現象(rainboweffect)等。

充足的亮度(BrightImages)

由于HTPSLCD米三色光全時投射因此其光效率非常高，使用者可以欣賞明亮且清晰的影

像。

目前生產HTPSLCD的廠商，共有Epson與及Sony兩家廠商，而其中以Epson的產能最大，

自公元1987年開始生產以來，至2(X)4年7月已累計生產了2000萬枚，目前Epson共有三座

HTPS工廠，是全球最大的HTPSLCD生產商。

結語

隨著DVD激光視盤機與數字播送系統的普及，高分辨率影像源的數量也正逐漸增加，前投

影機、大屏幕HDTV液晶投影電視，以及其它家用投影機市場也跟著迅速擴展。而數字投影

機的市場持續擴大，商業演示文稿需求的增加，以及教室計算機化的需求均刺激市場的成

長。這一成長也刺激消費群眾對于以三片式LCD設計技術為特色的家用前投影機與大屏幕

HDTV液晶投影電視之需求，這些產品可以讓使用者以大屏幕畫質享受數字信息內容。

開發HTPSLCD的廠商也將致力于生產開口率更高、比照率更高、更明亮且尺寸更小的面板

產品，以設計出更亮、更小、更省空間的前投影機和大屏幕HDTV液晶投影電視，并同時具

備價格競爭力。現在更有為家庭劇院投影機開發的HTPSTFTLCD面板，如1.8cm720P寬屏

幕格式產品，以及1.4cm480P的寬屏幕等產品問世。從廠商卯足全力研發更新面板產品看一

來，往后的投影市場競爭將更為劇烈，而更美的視覺饗宴也將讓挑剔的消費者成為最大贏

家。

薄膜晶體管液晶顯示器技術2006-4-19

TFT-LCD結構。薄膜晶體管液晶顯示器由顯示屏、背光源及驅動電路三大核心部件組成。

TFT-LCD顯示屏，包括數組玻璃基板、彩色濾光膜以及液晶材料。數組玻璃基板制備工藝

是：用三個光刻掩膜板，首先在玻璃基板上連續淀積ITO膜（厚20?50nm）和Cr膜（厚

50?lOOnm）,并光刻圖形，然后連續淀積絕緣柵膜SiN：（厚約400nm）,再本征a-Si

（厚50?100nm）和n+a-Si層,并光刻圖形（干法）淀積A1膜,光刻漏源電極，最后以漏

源電極作掩膜，自對準刻蝕象素電極上的Cr膜和TFT源漏之間n+a-Si膜。這就是TFT反交

錯結構的簡單制造工藝。下一步是：在玻璃基板上涂布聚酰亞胺取向層，用絨布沿一定方向

摩擦，使取向層外表形成方向一致的微細溝道，控制液晶分子定向排列。在保證兩塊玻璃基

板上下取向槽溝的槽方向正交的條件下，將兩塊玻璃基板上下密封成一個盒，盒間隙一般只

有幾個微米（如10nm）,然后抽真空封灌液晶材料。

彩色濾光膜（ColorFiltcr）簡稱CF。TFT-LCD的彩色顯示，實際是通過數組基板的光，照射

在彩膜上，顯示屏就能顯示顏色。彩色濾光膜（如同著色的玻璃紙）可以制作在透明的電極

之上（透明電極和液晶層之間），也可制作在透明電極之下（透明電極和玻璃之間］，上下

玻璃基板與CF膜對準精度非常高，要求CF膜黑白矩陣正好對準ITO象素電極的邊緣，CF

膜附著在液晶盒外表，然后用兩片無色偏振片夾住液晶盒。彩色顯示原理可以簡述為：把

TFT-LCD的一個象素點分割成紅、綠、藍（R、G、B）三基色，并對應CF膜的RGB,起光

閥作用的LCD對透過CF膜的三色光量，進行平衡、調節得到所要的彩色。穿過CF膜的入

射光如果漏射，那么會影響TFT-LCD的比照度，所以在間隙處要設置遮光的黑矩陣

（BlackMatrix）簡稱BM。為了穩定性和平滑性，使用丙烯基樹脂和環氧樹脂制成厚0.5?2

um的保護層（occota）簡稱OC。然后在這個保護層上面形成共享電極，即透明電極膜。

BM層通常是由金屬鋁（Cr）制作，為了降低外表反射，也有用氧化銘（CrOx）或樹脂。金

屬銘厚度約為1000?1500埃，用樹脂、染料或顏料，作為著色層來著色。每個象素點的著色

圖形，因TFT-LCD的用途而不同。如可按條形、瑪賽克形、三角形等排列。CF膜的特性用

透過率、色純度、比照度以及低反射化表示，所以對CF膜的要求是：高透過率和色純度；

高比照度和平整性以及極低的擴散反射。

液晶材料。據不完全統計，可以作液晶材料的高分子化合物，已超過1萬種。用一種液晶材

料通常很難滿足器件要求的溫度范圍、彈性系數、介電常數、折射率各向異性以及咕度等主

要技術指針，工程上必須用混合液晶來調制物理性能。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類：一類是向列相液晶。這種液晶材料，分子長軸平行，分子除

轉動滑動外，還可以上下移動；二是膽缶相液晶。這種液晶材料，分子在不同的平面上取

向，在同一平面上，分子長軸平行各平面的指向矢，并逐層扭轉呈螺旋變化；三是近相晶液

晶。這種液晶材料，分子排列為層狀，各層的分子長軸平行，可以相互平行移動，但分子在

層與層之間不能自由滑動。液晶材料的主要特點是：具有細長分子結構，在和分子指向矢垂

直和平行兩個方向，其層電率、介電常數、折射率均不相同，并隨溫度和驅動頻率等外界條

件而變化。另外，折射率各向異性大，在產生同樣光學效應的情況下，可以使液晶盒變薄。

相同電壓下的電場強度就能加快液晶盒的響應速度。

TFT-LCD背光源。液晶本身并不發光，外部必須施加照射光，這種外部照射光稱為背光源。

液晶顯示器的背光源，按液晶顯示面與光源的相對位置，大體上可分為邊緣式、直下式和自

發光式三種。白熾燈、白鹵素燈為點光源，熒光燈（熱陰極、冷陰極）為線光源，電致發光

（EL）以及矩陣式發光二極管為面光源。邊緣式背光源是在顯示區的側面，裝配線光源的熒

光燈。為了確保顯示區亮度的均勻性，邊緣式背光源均采取集光和導光措施。集光是為有效

地使入射光能從一個側面射出去，導光是將集光射出的光進行反射，使之成為平面光源；直

下式背光源是在顯示區的正下方，裝配1只或幾只并排的冷陰極燈，在冷陰極燈的上面同時

裝配漫散射板，以消除冷陰極燈造成的斑點；自發光式背光源是在顯示區的下方，裝配電致

發光板。電致發光為面發光，可整面均勻發光且沒有斑點，發光顏色為綠、藍、白，亮度為

30?100尼特。TFT-LCD背光源的開展趨勢是：大畫面、高亮度、廣視角以及薄型化、輕量

化、低功耗化和低價格化。

TFT-LCD驅動電路。為了顯示任意圖形，TFT-LCD用mXn點排列的逐行掃描矩陣顯示。在

設計驅動電路時，首先要考慮液晶電解會使液晶材料變質，為確保壽命一般都采用交流驅動

方式。已經形成的驅動方式有：電壓選擇方式、斜坡方式、DAC方式和模擬方式等。由于

TFT-LCD主要用于筆記本計算機，所以驅動電路大致分成：信號控制電路、電源電路、灰度

電壓電路、公用電極驅動電路、數據線驅動電路和尋址線驅動電路（柵極驅動IC）。上述驅

動電路的主要功能是：信號控制電路將數字信號、控制信號以及時鐘信號供給數字IC,并把

控制信號和時鐘信號供給柵極驅動IC；電源電路將需要的電源電壓供給數字1C和柵極驅動

IC；灰度電壓電路將數字驅動電路產生的10個灰度電壓各自供給數據驅動；公用電極驅動電

路將公用電壓供給相對于象素電極的共享電極；數據線驅動電路將信號控制電路送來的RGB

信號的各6個比特顯示數據以及時鐘信號，定時順序鎖存并續進內部，然后此顯示數據以6

比特DA變換器轉換成模擬信號，再由輸出電路變換成阻抗，供給液晶屏的資料線；柵極驅

動電路將信號控制電路送來的時鐘信號，通過移位存放器轉換動作，將輸出電路切換成ON

/OFF電壓，并順次加到液晶屏上。最后，將驅動電路裝配在TAB（自動焊接柔性線路板）

上，用ACF（各向異性導電膠膜）、TCP（驅動電路柔性引帶）與液晶顯示屏相連接。

TFT-LCD工作原理。首先介紹顯示原理。液晶顯示的原理基于液晶的透光率隨其所施電壓大

小而變化的特性。當光通過上偏振片后，變成線性偏振光，偏振方向與偏振片振動方向一

致，與上下玻璃基板上面液晶分子排列順序一致。當光通過液晶層時，由于受液晶折射，線

性偏振光被分解為兩束光。又由于這兩束光傳播速度不同（相位相同），因而當兩束光合成

后，必然使振光的振動方向發生變化。通過液晶層的光，那么被逐漸扭曲。當光到達下偏振

片時，其光軸振動方向被扭由了90度，且與下偏振片的振動方向保持一致。這樣，光線通過

下偏振片形成亮場。加上電壓以后，液晶在電場作用下取向，扭曲消失。這時，通過上偏振

片的線性偏振光，在液晶層不再旋轉，無法通過下偏振片而形成暗場。可見液晶本身不發

光，在外光源的調制下，才能顯示，在整個顯示過程中，液晶起到一個電壓控制的光閥作

用。TFT-LCD的工作原理那么可簡述為：當柵極正向電壓大于施加電壓時，漏源電極導通，

當柵極正向電壓等于0或負電壓時，漏源電極斷開。漏電極與ITO象素電極連結，源電極與

源線（列電極）連結，柵極與柵線（行電極）連結。這就是TFT-LCD的簡單工作原理。

TFT-LCD的關鍵技術。TFT-LCD的關鍵技術很多，主要有以下幾個大的方面：

一是提高開口率技術。開口率指TFT-LCD顯示屏光透過局部和不透過局部之比，開口率越

大，亮度越高。影響開口率的主要是柵和源總線寬度、TFT尺寸、上下基板對盒精度、存貯

電容尺寸及黑矩陣尺寸等。為了提高開口率，采取的方法是：將黑白矩陣和彩膜都做在TFT

基板上，此方法防止了對盒精度引起的開口率下降，但成品率不是很高，本錢也會用應加

大。另外就是柵源總線，采用集成電路微加工技術。90年代TFT矩陣微加工約10um,開口

率為35%,微加工到達5um時，開口率為80%。第三就是采用自對準光刻技術。主要是消

除柵極和源漏極重迭形成的寄生電容。用自對準光刻技術，把柵電極作掩膜板，光刻n+a-Si

和源漏電極，以減少柵源電極之間的重迭。最后是改善柵源材料。為了增加開口率，應盡量

將總線寬度取小，但要考慮由于總線電阻過大，輸入信號延遲，驅動不充分，從而降低比照

度的問題。通常采用Cr或MoTa金屬包A1的方法，這樣就能得到低電阻總線。

二是擴大視角技術。液晶分子的各向異性，決定了液晶分子空間分布的不同，不同的立體角

光透過率不同，這是造成顯示比照度不均勻的重要原因。因此，擴大視角是液晶顯示技術的

關鍵課題之一。一般采取的技術措施有：補償膜技術。在液晶顯示屏上，貼光漫射膜和光強

補償膜，使通過液晶屏的光均勻漫射，并補償某些角度的光強。另外就是采用多疇技術，在

象元內劃分兩個以上不同液晶分子排列區域，形成多疇液晶分子取向，從而到達擴大視角的

目的。擴大視角技術還有IPS、ASM等方法和措施。

三是簡化TFT數組工藝。一般TFT數組工藝刻蝕次數為7?9次，工藝流程過長，影響產品

合格率和生產能力。國外文獻報導，已有4次套刻工藝，比常規的TFT數組工藝減少了一

半。

當然，液晶顯示器的關鍵技術不只是以上三個方面，但它們是影響TFT-LCD質量的最關鍵技

術，其它關鍵技術這里就不一一贅述。

液晶顯示器面板的分級2006-7-14

用戶在購置液晶顯示器時常會聽商家說：“xx牌的好，用的是A屏，xx牌的不行，用的是B

屏”。那A屏與B屏的區別到底在那呢？

A級屏比B級屏的檔次要高，C級檔次最低。除了這三級以外，現在還有一種稱呼就是“超

A級”或“AA級”，即比A級檔次還要稍微高一些的產品。一般說來，B級和C級都算是

次品，與A級相比，B級和C級的壞點數多一些，亮度和對不均勻，外觀也可能有損傷，并

旦與A級屏的價格差距可能高達近千元。

對于三星、菲利浦、純潔界這些知名品牌來說，對于液晶屏的質量要求也相對高出許多，都

會采用“A”級的屏，以保證質量。所以在采購過程中，價格并非完全按照一個單純的品牌

來定位的，而是嚴謹地遵循了一個本錢制造的原那么。

壞點是液晶面板上不可修復的像素點，是在生產過程中產生的。在液晶像素后面有三個晶體

管，對應著紅、綠、藍三個凝光片，其中任何一個晶體管出現問題都會使這個像素成為一個

壞點。以15寸1024*768的屏來說，總共約需像素點1024*768*3=2359296個，而且在每個液

品像素背后還集成有一個單獨驅動管，在如此多的像素點和驅動管中難免會有個別會出現問

題。產生壞點的多少直接與生產廠家的技術和工藝水平相關。就目前來看，每批生產出來的

液晶板通常都有20%的產品有壞點。隨著技術的不斷完善，一些品牌的液晶板壞點率已經能

夠控制到10%以內，不過0壞點率還尚屬罕見。

亮點是當設定屏幕顯示的畫面全黑時，屏幕上所顯示的紅、綠藍光點。

暗點是當設定屏幕顯示的畫面全白或為同一顏色時，屏幕上不顯示顏色的點。

實際上液晶面板的判別不僅在于壞點和亮點暗點的多少二，色純度、可視力度的區別也是評

定的主要依據，廠商要根據這些產品指針的綜合評定，才能把液晶評分為A級、B級、C

級，并會以此為依據對產品定價，其中A級屏和B級屏必須用專用的儀器去測試，肉眼很難

判別。

各地面板廠商對產品的分級各不相同：韓系廠商，3個以下為A級

日系廠商，5個以下為A級

臺系廠商，8個以下為A級

主流液晶顯示器產品所標稱的等級標準為：

AA級：無任何壞點的LCD顯示器為AA級。

A級：3個壞點以下，其中亮點不超過一個，且亮點不在屏幕中央區內。

B級：3個壞點以下，其中亮點不超過二個，且亮點不在屏幕中央區內。

以上是液晶面板廠商與液晶顯示器廠商的分級標準，供大家在挑選液晶時參考!

主流液晶面板的類型2006-7-12

就目前而言占據主流產品的面板類型有三大類分別是：VA、IPS和TN,它們都有各自所采

用的液晶材料和面板結構，優缺點也不盡相同！

VA型：VA型液晶面板在目前的顯示器產品中應用較為廣泛，16.7M色彩和大可視角度是它

最為明顯的技術特點，目前VA型面板分為兩種，一種為MVA型，另一種為PVA型。其中

MVA是富士通主導的一種面板類型，它的全稱為(Multi-domainVerticalAlignment),是一種

多象限垂直配向技術。它是利用突出物使液晶靜止時并非傳統的直立式，而是偏向某一個角

度靜止；當施加電壓讓液晶分子改變成水平以讓背光通過那么更為快速，這樣便可以大幅度

縮短顯示時間，也因為突出物改變液晶分子配向，讓視野角度更為寬廣。在視角的增加上可

達160度以上，反響時間縮短至20ms以內。

而PVA型那么是三星推出的一種面板類型，它在富士通MVA面板的根底上有了進一步的開

展和提高，是一種圖像垂直調整技術，該技術直接改變液晶單元結構，讓顯示效能大幅提升

可以獲得優于MVA的亮度輸出和比照度。此外在這兩種類型根底上又延出改良型S-PVA和

P-MVA兩種面板類型，在技術開展上更趨向上，可視角度可達170度，響應時間被控制在

20亳秒以內(采用Overdrive加速到達8msGTG),而比照度可輕易超過700:1的高水平，

三星自產品牌的大部份產品都為PVA液晶面板。

IPS型：它也是目前主要的一種液晶面板類型，由日本日立于2001年推出，液晶分子平面切

換的方式來改善視角，利用空間厚度、摩擦強度并有效利用橫向電場驅動的改變讓液晶分子

做最大的平面旋轉角度來增加視角；在商品的制造上不須額外加補償膜，顯示視覺上比照也

很高。在視角的提升上可到達160度，響應時間縮短至40ms以內。所以IPS型液晶面板具有

可視角度大、顏色細膩等優點，看上去比較通透，不過響應時間較慢和比照度較難提高也是

這類型面板一個比較明顯的缺點。IPS即第一代IPS技術，它已經實現了較好的可視角度。而

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

灰階逆轉現象。

其LG-飛利浦自主的面板制造商也是以IPS為技術特點推出的液晶面板。

TN型：這種類型的液晶面板應該算是應用于入門級和中端的面板產品，最為重要的有一點就

是價格實惠、低廉，成為眾多廠商選用的產品。在技術二，與前兩種類型的液晶面板相比在

技術性能上略為遜色，它不能表現出16.7M艷麗色彩，并且可視角度也受到了一定的限制。

之所以TN型這種面板產品仍然是眾多廠商采用的主力還是因為由于他的輸出灰接級數較

少，液晶分子偏轉速度快，致使它的響應時間容易提高，據數據顯示一些現在市場上一般在

8ms響應時間以內的產品大多都采用的是TN液晶面板。

特別值得一提的是，還有如SHARP采用的ASV技術型卻NEC推出的ExtraView型的液晶面

板，他們所生產的液晶顯示器都是自己廠商獨有液晶面板，只是其它品牌所采用的用對較

少。此外中國臺灣地區友達光電、奇美光電等大型的專業面板廠商都是以向其專業技術廠商

購入其相對液晶面板技術加以生產，在提供給顯示器產商。

液晶的多種應用途徑探討2006-7-31

液晶光學器件

利用液晶的電光效應，如賓主效應、TN模式、STN模式，就能使其具有快門或光開關的功

能，如切換光的透射，遮斷、控制透射光的強度等。這種快門缺點是不能完全遮斷入射光，

而且一般響應速度比較慢。提高快門速度的方法有雙頻率驅動法、電壓調制法、三電極法以

及鐵電液晶高速開關效應等。其應用的實例有焊接面罩、立體電視用快門、液晶打印機等。

液晶快門原理還可以用于改變光透射面積的光學光圈及可調節光透射量的調光器件等。例

如，將上下基板都印有同心半圓形的筆段電極適當組合，使電壓作用在同心圓形內，就構成

了一種光學光圈。調光器件的典型例子是高分子微滴散射液晶顯示（PDLC）,可作電控電子窗

簾和屏風。此外還有用作汽車司機夜間行駛防強光的液晶眼鏡等。

如果構成液晶盒的兩片導電玻璃不是平行，而是互相傾斜做成尖劈形狀（或將導電玻璃彎成

曲面），控制入射光的偏頗振方向，液晶盒就可以當作有兩個偏振角的棱鏡使用。對它施加

電壓，可以使對應的非尋常光的折射率連續變化到尋常光的折射率。通過電壓控制盒內液晶

分子的取向，改變折射率，相應地也就調節了焦距。依據這樣的原理可做成焦距可變的液晶

透鏡。已開發的有電壓-透射光強度特性透鏡，可變焦的微型透鏡。

利用液晶折射率各向異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

面旋轉原理，可以制成光開關。而在向列型液晶盒內設置對稱結構或非對稱結構的電極，建

立電場分布，利用液晶分子重新取向所產生的折射率分布使光轉向，那么可以制作光束偏振

器。但這種器件因液晶層要增厚到一定程度，在透射特性、響應速度上都有一定的難度。

液晶光閥可作為制作全息圖的空間調制器。它是借光尋址，可把液晶層形成的圖像放大投影

到屏幕上的顯示器件。除采用液晶光閥外，液晶的空間調制器還可以采用矩陣結構、電控雙

折射、或膽缶相-向列相的相變效應來制作全息圖。

此外，液晶的空間調制器還可以制成光邏輯進行邏輯或圖像處理，也可制作成光內存，用于

信息的寫入與擦除。

液晶傳感器

液晶分子的排列容易受外部熱、電場、磁場、壓力等的影響，因此，一旦受到外部刺激，液

晶的光學等特性就隨之變化。利用這種性質，可以制作各種液晶傳感器。

常見的有溫度傳感器。當液晶的螺距與折射率的乘積在可見光范圍內時，會呈現出特定的顏

色，而絕大多數的膽笛和液晶的螺距是隨溫度變化的。根據此原理就可經制作出溫度傳感

器。傳感器可以用兩片玻璃片夾液晶做成液晶盒，作為溫度的探頭，也可以用膽的用液晶直

接涂覆在被測外表上；還可以用一定的液晶做成微膠囊，再添加膠粘劑做成油瞿，然后將它

涂覆或印刷在黑色不透明的基片（薄膜）上。現在這類溫度傳感器，可用于電子零件，機械

零件的尢損探傷，人體外表體溫分布的測量，乳腺癌和皮下腫塊的早期疹斷等。

此外，還有電場傳感器、電壓傳感器、超聲波傳感器、紅外線傳感器等。

LCD技術圖文解說2006-6-27

在1970年，Fergason制造了第一臺具有實用性的LCD。在此之前，LCD有許多缺點：它電

能消耗過大、使用壽命短，而且顯示比照度低。直到1971年，LCD才被公眾接受并開始流

行起來。LCD使用液晶屏幕顯示圖像，液晶屏幕以電壓供給的改變而改變光線的折射來產生

色彩的變化。液晶屏幕由中間夾著液晶的兩層玻璃或塑料面板構成，光線可以透過面板。接

通電流之后，液晶可以改變方向以控制光線的通過，這樣液晶就可以調節自己的色彩。LCD

顯示屏一般都應用在便攜訂算機或多媒體放映機上。大局部桌面計算機的純平LCD顯示器就

是采用了LCD技術。

早期的液晶屏表現不穩定，也不適宜大批量的生產。直到一位英國科學家發現穩定的液晶材

料‘聯苯’之后，才使LCD技術產生質的飛躍。LCD從而廣泛出現在計算機、游戲裝置和手表

±o

目前的LCD顯示器因為具有完全平面、主動距陣、超薄等特點而受到人們歡送。LCD的歷

史已經有30年了，由于過去的研究和開展較慢，LCD顯示器因為不能提供良好的圖像質量

而不受好評。但到今天，LCD的需求日益增加并開始普及，它以美觀的外觀、纖細的造型、

不占用空間和低能耗而受到人們歡送，現在已經有很大局部資金充裕的用戶正在使用它。

當前還有很多消費者持觀望態度，他們在等待LCD顯示器的價格下降并希望LCD能在亮

度、銳利和比照方面提供更好的性能，他們只有在那時才能從傳統的CRT過渡到LCD顯示

器。早期的LCD技術響應速,變慢、效率低、提供的比照度不高。而且早期的距陣技術是被動

距陣，可以提供銳利的文本顯示，但顯示運動物體后會留下殘像。今天，大多數黑白顯示筆

記本、呼機和便攜都采用了被動距陣。因為LCD能比CRT提供更銳利的文本和更清晰的

圖像。

LCD有兩種：DSTN（雙層超扭曲向列）和TFT（薄膜晶體管），也就是大家知道的被動和主動

顯示。LCD有以下幾層構成并按下面的順序排列：極性過濾器、薄玻璃板、電極、配列層、

液晶、配列層、電極、薄玻璃板、極性濾器。

早期的筆記本計算機采用8英寸的被動黑白顯示屏。但LCD顯示器主流往主動距陣和大顯示

尺寸方向開展。今天的LCD幾乎都采用TFT面板，TFT可以在大尺寸下提高亮度并保持銳

利的顯示效果。

LCD工作原理

TFTLCD的橫截面很像是很多層三明治迭在一起。每面最外一層是透明的玻璃基體，玻璃基

體中間就是薄膜晶體管。顏色過濾器和液晶層可以給顯示出紅、藍和綠三種最根本的顏色。

通常，LCD后面都有照明燈以顯示回面。

一般只要電流不變動，液晶都在非結晶狀態。這時液晶允許任何光線通過。液晶層受到電壓

變化的影響后，液晶只允許一定數量的光線通過。光線的反射角度按照液晶控制。

當液晶的供給電壓變動時，液晶就會產生變形，因而光線的折射角度就會不同，從而產生色

彩的變化。一個完整的TFT顯示屏由很多像素構成，每個像素象一個可以開關的晶體管。這

樣就可以控制TFT顯示屏的分辨率。如果一臺LCD的分辨率可以到達1024x768像素

（SVGA）,它就有那么多像素可以顯示。

LCD技術詳細介紹2006-3-17

關于液晶

物質有三種形態：固態、液態和氣態。

1888年，澳大利亞植物學者萊尼茨爾（Reinitzer）研究膽督醇在植物中的作用時，用膽密基

苯進行試驗，無意間發現了液晶，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，液晶是固液態之間的一種中間類狀態。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。人們發現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（Nemalic）液晶、類似膽固醇狀的稱為膽倒相（Choleslic）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

品。

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，假設一個平面上的分子

南北向排列，那么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。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散

的，極化濾光片實際是一系列越來越細的并行線。這些線形成一張網，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，假設為液晶加一個

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。總

之，加電將光線阻斷，不加電那么使光線射出。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”的方案才能到達最省電的目的。

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

supertwistnematic雙層超扭曲向列相液晶）和TFT（thinfilmtransistor薄膜晶體管）。DSTN

一直是被動式筆記本顯示器的標準，HPA和CSTN那么是被動技術的最新改良。HPA也被稱

為高性能尋址或快速DSTN。HPA和CSTN皆比DSTN提供了更好的比照度和亮度，CSTN

的反響時間現在已下降到100ms,并提供140度視角。

DSTN是由超扭曲向列型顯示器（STN）開展而來的，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。筆記本計算機剛出現時主要是使用STN。STN的反響時間較

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，反響時間大大提高，已到達25ms。其具有更

高的比照度和更豐富的色彩。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，

因而每個節點相對獨立，并可連續控制，這樣不僅提高了反響時間，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。目前絕大局部筆記本計算機廠商的主

流產品都是采用TFT顯示屏。

LCD和CRT（傳統顯示器）的比較以及購置時的考前須知

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，通電后燈絲發熱，陰極被激發，發射出電子流，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光點，假設干個發光點就可以組成圖像。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，那么可以形

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罩，電子束通過網眼

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罩是將許

多光柵縱向固定在框里形成的。

接下來就是詳細介紹它們的不同之處了：

分辨率

分辨率是一個非常重要的性能指針。它指的是屏幕上水平和垂直方向所能夠顯示的點數（屏

幕上顯示的線和面都是由點構成的）的多少，分辨率越高，同一屏幕內能夠容納的信息就越

多。對于一臺能夠支持1280x1024分辨率的CRT來說，無論是320x240還是1280x1024分辨

率，都能夠比較完美地表現出來（因為電子束可以做彈性調整）。但它的最大分辨率未必是

最適宜的分辨率，因為如果17寸顯示器上到1280x1024分辨率的話，WINDOWS的字體會很

小，時間一長眼睛就容易疲勞，所以17寸顯示器的最正確分辨率應為1024x768。

但對LCD來說那么不然。LCD的最大分辨率就是它的真實分辨率，也就是最正確分辨率。

一旦所設定的分辨率小于真實分辨率（比方說15寸LCD,其真實分辨率為1024x768,而

WINDOWS中設定分辨率為800x600）的話，將有兩種顯示方式。一是居中顯示，只有LCD

中間的800x600個點會顯示圖像，其它沒有用到的點不會發光，保持黑暗背景，看包來畫面

是居中縮小的。另一種是擴展顯示，這種方式會使用到屏幕上每一個像素，但由于像素很容

易發生扭曲，所以會對顯示效果造成一定影響。所以說無論如何在選擇LCD時耍注意分辨率

不是越大越好而是適當好用。

刷新率

對于CRT來講，屏幕上的圖形圖像是由一個個因電子束擊打而發光的熒光點組成，由于顯像

管內熒光粉受到電子束擊打后發光的時間很短，所以電子束必須不斷擊打熒光粉使其持續發

光。電子槍從屏幕的左上角的第一行（行的多少根據顯示器當時的分辨率所決定，比方

800X600分辨率下，電子槍就要掃描600行）開始，從左至右逐行掃描，第一行掃描完后再

從第二行的最左端開始至第二行的最右端，一直到掃描完整個屏幕后再從屏幕的左上角開

始，這時就完成了一次對屏幕的刷新，周而復始。這樣我們就能夠理解，為什么顯示器的分

辨率越高，其所能到達的刷新率最大值就越低。一般來講，屏幕的刷新率要到達75Hz以

上，人眼才不易感覺出屏幕的閃爍，CRT顯示器的刷新率是由其行頻和當時的分辨率決定

的，行頻越高，同一分辨率下的刷新率就越高；而行頻一定的情況下，分辨率越高那么它所

能到達的刷新率越低。對于LCD來說那么不存在刷新率的問題，它根本就不需要刷新。因為

LCD中每個像素都在持續不斷地發光，直到小發光的電壓改變并被送到控制胎中，所以LCD

不會有”不斷充放電”而引起的閃爍現象。

視角

目前大多數純平顯示器的視角都能到達180度，也就是說，從屏幕前的任意一個方向都能清

楚地看到所顯示的內容。而LCD那么不同，它的可視角度根據工藝先進與否而有所不同，局

部新型產品的可視角度已經能夠到達160左右，跟CRT的180度已經非常接近。也有一些

LCD雖然標稱視角為160度，但實際上卻達不到這個標準。用戶在使用過程中一旦視角超出

其實際可視范圍，畫面的顏色就會減退、變暗，甚至出現正像變成負像的情況。很可能大家

為飛利浦的廣告所迷惑其實LCD的視角并不是很大，反而比CRT的小許多，是一個明顯比

CRT弱的地方，所以不用擔憂被問事看見小笨熊的愛稱。當然如果廠商將產品中加上增加視

角的技術的話情況會好一點。下面介紹一下。

TN+Film（TN+視角擴大膜）技術

從結構上來講，液晶顯示器使用了“液晶”作為顯示材料。液晶是一種介于固態和液態之間的

物質，在一定的溫度下會呈現出透明的液體狀態，而冷卻以后又會變成帶結晶顆粒的混濁固

體狀態。液晶按照分子結構排列的不同分為三種：類似粘土狀的Smectic液晶、類似細火柴

棒的Nematic液晶、類似膽固醇狀的Cholestic液晶，。這三種液晶的物理特性都不盡相同，

通常用于液晶顯示器的是第二類的Nematic液晶，采用此類液晶制造的液晶顯示器也就稱為

LCD（LiquidCrystalDisplay）o普通液晶屏上層的液晶分子的排列是橫向的，下層的液晶分

子排列是縱向的，而位于上下層之間的液晶分子接近上層的就呈橫向排列，接近下層的那么

呈縱向排列。整體看起來，液晶分子的排列方式就像是一個螺旋形的旋轉排列，但是基于

TN+視角擴大膜技術的液晶顯示器的液晶分子是垂直于顯示屏排列的，這樣在上層的外表加

一層特殊的薄膜即可增加可視的角度。從技術上來講，該技術是基于較成熟的標準TFT-

TwistedNematic（扭轉向列式）液晶技術開展起來的。只要在基板的上外表加上一層特殊的

薄膜（轉向膜）就可以將水平視角從90度增加到140度。該技術的優點不言而喻，那就是相

對的廉價和開展較為成熟的技術，成品率高。但是該技術的缺點也同樣明顯，就是對比照度

較低和響應速度較慢的固有缺點仍沒有質的改變。

IPS［板內切換orSuper-TFT）技術

IPS或“板內切換”技術最先是由Hitachi（日立）開發的，現在NEC及Nokia（諾基亞）也采

用這項技術生產TFT。

原理：

IPS與TN+Film（扭轉向列液晶+視角擴大膜組合）技術的最大不同點在于液晶分子的方向是

平行于基板而不是垂直于基板。這一點是通過施加電壓來實現的。

使用IPS或SuperTFT技術可以使視角擴大到170度，根本上可以到達CRT監視器一樣的視

角。但是這項技術也有缺點，因為液晶分子的排列方向，使得電極必須做成梳子狀，安放在

下層玻璃基板上，而不能像TN模式一樣（成型的TN液晶顯示屏通常包括玻璃基板、ITO

膜、配向膜、偏光板等制成的夾板，共有兩層，稱為上下夾層，每個夾層都包含電極和配向

膜上形成的溝槽，上下夾層中的是液晶分子），安置在兩層玻璃基板上。這樣做會降低比照

度，因此必須加大背光源來到達要求的的亮度。同TN+Film（TN+視角擴大膜）技術相同

IPS模式下的比照度及響應時間與傳統的TFT-TN相比也并無多大改善。

3MVA（Multi-DomainVerticalAlignment,多區域垂直排列）技術