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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LCD（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，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)過渡，這樣的構(gòu)造能使液晶對光產(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程。

圖2 液晶顯示工作原理

當外部光線通過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下偏振片而到達反射板，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)，這種偏振光到達下偏振片時，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，而無法到達反射板形成反射，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)字或點陣，就可獲得所需的各種顯示。

LCD是基于液晶電光效應的顯示器件，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，在通電時導通，使液晶排列變得有秩序，從而使光線容易通過；不通電時，排列則變得混亂，而阻止光線通過。LCD就是利用此原理來制成的。

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），是目前我國最為常見的液晶顯示器產(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了方便。

•桌面計算機液晶顯示器（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微的差別，說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)簡單、價格低廉，因此還占有著一定的市場。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液晶像素點都由集成在其后的薄膜晶體管來驅(qū)動。TFT液晶顯示器具有屏幕反應速度快、對比度好、亮度高、可視角度大、色彩豐富等特點，比其他三種類型更具優(yōu)勢。同時還克服了DSTN液晶顯示器固有的一些缺點，確實可以算是當前液晶顯示器的主流設(shè)備。因此，目前已廣泛應用于監(jiān)視器、筆記本電腦、可視門鈴、汽車VCD、可視電話、數(shù)碼相機、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，只不過把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。光源照射時先通過下偏光板向上透出，并借助液晶分子來傳導光線，由于上下夾層的

電極改成FET電極和共同電極，在FET電極導通時，液晶分子的表現(xiàn)如TN液晶的排列狀態(tài)一樣會發(fā)生改變，它也是通過遮光和透光來達到顯示的目的的。其不同的是，因FET晶體管具有電容效應，能夠保持電位狀態(tài)，先前透光的液晶分子會一直保持這種狀態(tài)，直到FET電極下一次再加電時才改變其排列方式。而TN就沒有這個特性，液晶分子一但沒有施壓，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