液晶起源于1888年，是奧地利植物學(xué)家萊尼茲發(fā)現(xiàn)的一種特殊的混合物質(zhì)，此物質(zhì)在常態(tài)下處于固態(tài)和液態(tài)之間，不僅如此，其還兼具固態(tài)物質(zhì)和液態(tài)物質(zhì)的雙重特性，因此就稱之為Liquid Crystal（液態(tài)的晶體）。而液晶的組成物質(zhì)是一種有機化合物，是以碳為中心所構(gòu)成的化合物。

 

1.1液晶顯示的發(fā)展與特點

 

一、液晶顯示的發(fā)展過程

 

液晶起源于1888年，是奧地利植物學(xué)家萊尼茲發(fā)現(xiàn)的一種特殊的混合物質(zhì)，此物質(zhì)在常態(tài)下處于固態(tài)和液態(tài)之間，不僅如此，其還兼具固態(tài)物質(zhì)和液態(tài)物質(zhì)的雙重特性，因此就稱之為Liquid Crystal（液態(tài)的晶體）。而液晶的組成物質(zhì)是一種有機化合物，是以碳為中心所構(gòu)成的化合物。1963年時，美國RCA公司的威廉發(fā)現(xiàn)液晶受到電場的影響會產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，也發(fā)現(xiàn)光線射入到液晶中會產(chǎn)生折射現(xiàn)象。在1968年，也就是威廉發(fā)現(xiàn)光會因液晶產(chǎn)生折射后的5年，RCA的Heil震蕩器開發(fā)部門發(fā)表了全球首臺利用液晶特性來顯示畫面的屏幕。在萊尼茲發(fā)現(xiàn)液晶物質(zhì)整整80年后，“液晶”和“顯示器”兩個專有名詞才連結(jié)在一起，“液晶顯示器（LCD）”才成為行業(yè)的專業(yè)名詞。當(dāng)然，1968年首次亮相的液晶顯示器還不穩(wěn)定，和日常生活的實際應(yīng)用還有一段距離。直到1973年，英國大學(xué)教授葛雷先生發(fā)現(xiàn)了可以利用聯(lián)苯來制作液晶顯示器，才使液晶顯示器的產(chǎn)品正式量產(chǎn)出貨，此產(chǎn)品為日本SHARP公司的EL-8025電子計算機提供了屏幕。從此以后，開啟了液晶多方面的應(yīng)用，也逐漸促成LCD產(chǎn)業(yè)的興起。

 

二、液晶顯示的特點

 

1.在各類顯示器件特性比較中，液晶具有下列優(yōu)點

 

（1）低壓，低功耗

 

極低的工作電壓，只要2～3V，工作電流只有幾個微安，即功耗只有10-6～10-5瓦/cm2。

 

（2）平板結(jié)構(gòu)

 

液晶顯示器的基本結(jié)構(gòu)是兩片導(dǎo)電玻璃，中間灌有液晶的薄型盒。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是：開口率高，最有利于作顯示窗口；顯示面積做大、做小都比較容易；便于自動化大量生產(chǎn)，生產(chǎn)成本低；器件很薄，只有幾個毫米厚。

 

（3）被動顯示型

 

液晶本身不發(fā)光，靠調(diào)制外界光達到顯示目的，即依靠對外界光的不同反射和透射形成不同對比度來達到顯示目的。

 

（4）顯示信息量大

 

液晶顯示中，各像素之間不用采取隔離措施，所以在同樣顯示窗口面積可容納更多的像素，利于制成高清晰度電視。

 

（5）易于彩色化

 

一般液晶為無色，所以可采用濾色膜很容易實現(xiàn)彩色。

 

（6）長壽命

 

液晶本身由于電壓低，工作電流小，所以幾乎不會劣化，壽命很長。

 

（7）無輻射，無污染

 

CRT顯示中有X射線輻射，PDP顯示中有高頻電磁輻射，而液晶不會出現(xiàn)這類問題。

 

2、液晶顯示也具有下列缺點

 

（1）顯示視角小

 

由于大部分液晶顯示的原理依靠液晶分子的向異性，對不同方向的入射光，反射率不一樣的以視角較小，只有30～40度，隨著視角的變大，對比度迅速變壞。

 

（2）響應(yīng)速度慢

 

液晶顯示大多是依靠在外電場作用下，液晶分子的排列發(fā)生變化，所以響應(yīng)速度受材料的粘滯度影大，一般均為100～200ms。所以一般液晶在顯示快速移動的畫面時質(zhì)量不好。

 

1.2常見的液晶顯示器件

 

目前的液晶顯示器可分成扭曲向列型（Twisted Nematic；簡稱TN）、超扭曲向列型（Super Twisted Nematic簡稱STN）和彩色薄膜型（Thin Film Transistors－薄膜晶體管；簡稱TFT）三大種類。

 

一、扭曲向列液晶顯示器（TN-LCD）

 

TN是繼DSM型的液晶材料后所發(fā)展的新液晶材料，TN-LCD的最大特點就如同其名稱“扭轉(zhuǎn)向列”一般，其液晶分子從最上層到最下層的排列方向恰好是呈90度的3D螺旋狀。TN-LCD的出現(xiàn)奠定了現(xiàn)今LCD發(fā)展的主要方式，但是由於TN-LCD具有兩個重大缺點，那就是無法呈現(xiàn)黑、白兩色以外色調(diào)，以及當(dāng)液晶顯示器越做越大時其對比會越來越差，使得各種新的技術(shù)陸續(xù)出現(xiàn)。

 

二、超扭曲向列液晶顯示器件（STN-LCD）

 

STN-LCD的出現(xiàn)是為了改善TN-LCD對比不佳的問題，最大差別點在于液晶分子扭轉(zhuǎn)角度不同以及在玻璃基板的配合層有預(yù)傾角度，其液晶分子從最上層到最下層的排列方向恰好是180度至260度的3D螺旋狀。但是，STN-LCD雖然改善了TN-LCD的對比問題，其顏色的表現(xiàn)依然無法獲得較好的解決，STN-LCD的顏色除了黑、白兩個色調(diào)外，就只有橘色和黃綠色等少數(shù)顏色，對於色彩的表達仍然無法達到全彩的要求，因此仍然不是一個完善的解決方式。

 

三、彩色薄膜型液晶顯示器件（TFT-LCD）

 

為了改善對于色彩的要求，又發(fā)明了TSTN（Triple Super Twisted Nematic）和FSTN（Film Super Twisted Nematic）兩種新技術(shù)。TSTN和FSTN的基本構(gòu)造原理與STN相同，差別在于TSTN在兩片玻璃上加上兩片色補償用薄膜，而FSTN則是加上一片色補償用薄膜。TSTN和FSTN具有高解析度和全彩的優(yōu)點，完全改善TN的比對度差問題和STN的色彩問題。但可惜的是，TSTN和FSTN卻有液晶分子的反應(yīng)較慢的問題，在放映數(shù)量較大的資料時，會造成無法負荷的缺點，因此也不是完善的解決方式。因此，為了解決此問題，接下來液晶顯示器的研發(fā)方向，焦點放在驅(qū)動方式的改良。從最早的靜態(tài)驅(qū)動方式、接下來的動態(tài)驅(qū)動方式、單純Matrix驅(qū)動方式到Active Matrix驅(qū)動方式，發(fā)展出許多驅(qū)動方式。而其中以Active Matrix驅(qū)動方式和目前液晶顯示器的發(fā)展關(guān)系最大，Active Matrix驅(qū)動方式的中文名稱為主動矩陣型驅(qū)動方式，這種驅(qū)動方式是在原本配置畫素的電極交叉處加上一個Active素子，產(chǎn)生了嶄新的點制御模式。而主動矩陣型的驅(qū)動方式中又可分為兩種方式，一是MIM（Metal Insulator Metal）方式，利用兩邊金屬中間夾絕緣層做為簡單的Active素子；另一就是TFT（Thin Film Transistor）方式，TFT方式是在原本配置畫素的電極交叉處，再加上一個對向電極，并且在此三個電極的交叉處放置薄膜狀的Active素子。從TN-LCD、STN-LCD到TFT-LCD，液晶顯示器在對比度、解析度和色彩等方面越做越好，產(chǎn)品也越來越普及。而在這三大類的液晶顯示器中，是以TFT-LCD的市場最大，原因是筆記型的熱賣和TFT-LCD顯示器銷售量越來越好的帶動，不僅如此，TFT-LCD還有日漸取代傳統(tǒng)陰極射線管（Cathode Ray Tube；簡稱CRT）屏幕的趨勢，是最有可能登上顯示器霸主寶座的明日之星。