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液晶（Liquid Crystal）是一種介于固態(tài)和液態(tài)之間的物質(zhì)，是具有規(guī)則性分子排列的有機(jī)化合物。液晶按照分子結(jié)構(gòu)排列的不同分為三種：類似黏土狀的Smectic液晶、類似細(xì)火柴棒的Nematic液晶、類似膽固醇狀的Cholestic液晶。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被稱為L(zhǎng)CD（Liquid Crystal Display）。

一、LCD的基本結(jié)構(gòu)及工作原理

LCD器件的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 LCD的基本結(jié)構(gòu)

由于液晶的四壁效應(yīng)，在定向膜的作用下，液晶分子在正、背玻璃電極上呈水平排列，但排列方向互為正交，而玻璃間的分子呈連續(xù)扭轉(zhuǎn)過(guò)渡，這樣的構(gòu)造能使液晶對(duì)光產(chǎn)生旋光作用，使光的偏振方向旋轉(zhuǎn)90°。

圖2顯示了液晶顯示器的工作過(guò)程。

圖2 液晶顯示工作原理

當(dāng)外部光線通過(guò)上偏振片后形成偏振光，其偏振方向成垂直方向。這種偏振光通過(guò)液晶材料之后，被旋轉(zhuǎn)90。，使偏振方向成水平方向，此方向與下偏振片的偏振方向正好一致，因此此光線能完全穿過(guò)下偏振片而到達(dá)反射板，經(jīng)反射后能沿原路返回，從而呈現(xiàn)出透明狀態(tài)。如果在液晶盒的上、下電極加上一定的電壓，則電極部分的液晶分子轉(zhuǎn)成垂直排列，從而失去旋光性。因此，從上偏振片入射的偏振光不被旋轉(zhuǎn)，這種偏振光到達(dá)下偏振片時(shí)，其偏振方向與下偏振片的偏振方向垂直，從而被下偏振片吸收，而無(wú)法到達(dá)反射板形成反射，所以呈現(xiàn)出黑色。由此，我們可根據(jù)需要將電極做成各種文字、數(shù)字或點(diǎn)陣，就可獲得所需的各種顯示。

LCD是基于液晶電光效應(yīng)的顯示器件，它包括段顯示方式的字符段顯示器件，矩陣顯示方式的字符、圖形、圖像顯示器件，矩陣顯示方式的大屏幕液晶投影電視液晶屏等。液晶顯示器的原理是利用液晶的物理特性，在通電時(shí)導(dǎo)通，使液晶排列變得有秩序，從而使光線容易通過(guò)；不通電時(shí)，排列則變得混亂，而阻止光線通過(guò)。LCD就是利用此原理來(lái)制成的。

二、液晶顯示器的類型及比較

（1）液晶顯示器的分類。

①按使用范圍分為兩種。

•筆記本電腦液晶顯示器（NotebookLCD），是目前我國(guó)最為常見(jiàn)的液晶顯示器產(chǎn)品，它與筆記本電腦的其他部分連為一體，以其輕便和小巧給使用者帶來(lái)了方便。

•桌面計(jì)算機(jī)液晶顯示器（DesktopLCD），是CRT傳統(tǒng)顯示器的替代產(chǎn)品。

②按物理結(jié)構(gòu)分為四種。

•扭曲向列型（TwistedNematic，TN）；

•超扭曲向列型（SuperTN，STN）；

•雙層超扭曲向列型（DualScanTortuosityNomograph，DSTN）；

•薄膜晶體管型（ThinFilmTransistor，TFT）。

前三種類型在名稱上只有細(xì)微的差別，說(shuō)明它們的顯示原理具有許多共性，不同之處是液晶分子的扭曲角度各異。其中，DSTN可以算是這三種的“杰出”代表，由這種液晶體所構(gòu)成的液晶顯示器對(duì)比度和亮度仍比較差、可視角度較小、色彩也欠豐富，而它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，因此還占有著一定的市場(chǎng)。第四種TFT是現(xiàn)在最為常用的類型。

（2）幾種液晶顯示器的比較。TN、STN、TFT三種類型液晶顯示器的比較如表1所示。

TFT是指液晶顯示器上的每個(gè)液晶像素點(diǎn)都由集成在其后的薄膜晶體管來(lái)驅(qū)動(dòng)。TFT液晶顯示器具有屏幕反應(yīng)速度快、對(duì)比度好、亮度高、可視角度大、色彩豐富等特點(diǎn)，比其他三種類型更具優(yōu)勢(shì)。同時(shí)還克服了DSTN液晶顯示器固有的一些缺點(diǎn)，確實(shí)可以算是當(dāng)前液晶顯示器的主流設(shè)備。因此，目前已廣泛應(yīng)用于監(jiān)視器、筆記本電腦、可視門鈴、汽車VCD、可視電話、數(shù)碼相機(jī)、安全監(jiān)控等產(chǎn)品中。

新型的TFT液晶顯示器與TN型的結(jié)構(gòu)基本上相同，同樣采用兩夾層間填充液晶分子的設(shè)計(jì)，只不過(guò)把TN上部夾層的電極改為FET晶體管，而下層改為共同電極。但兩者的工作原理還是有一定的差別的。在光源設(shè)計(jì)上，TFT的顯示采用“背透式”照射方式，即假想的光源路徑不是像TN液晶那樣從上至下，而是從下向上，即在液晶的背部設(shè)置類似日光燈的光管。光源照射時(shí)先通過(guò)下偏光板向上透出，并借助液晶分子來(lái)傳導(dǎo)光線，由于上下夾層的

電極改成FET電極和共同電極，在FET電極導(dǎo)通時(shí)，液晶分子的表現(xiàn)如TN液晶的排列狀態(tài)一樣會(huì)發(fā)生改變，它也是通過(guò)遮光和透光來(lái)達(dá)到顯示的目的的。其不同的是，因FET晶體管具有電容效應(yīng)，能夠保持電位狀態(tài)，先前透光的液晶分子會(huì)一直保持這種狀態(tài)，直到FET電極下一次再加電時(shí)才改變其排列方式。而TN就沒(méi)有這個(gè)特性，液晶分子一但沒(méi)有施壓，就立即返回原始狀態(tài)。這就是TFT液晶和TN液晶顯示的最大不同之處，也是TFT液晶的優(yōu)越之處。

三、大尺寸TFT液晶顯示屏