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1、常见的液晶显示器按物理结构分为四种：(1) 扭曲向列型(TNTwisted Nematic)；(2) 超扭曲向列型(STN Super TN)；(3) 双层超扭曲向列型(DSTNDual Scan Tor tu osi ty Nomograph)；(4) 薄膜晶体管型(TFT Thin Film Transistor) 其中TNLCD、STNLCD和DSYN LCD的基本显示原理都相同，只是液晶分子的 扭曲角度不同而已。STNLCD的液晶分子扭曲角度为180度甚至270度。而TFT LCD则采用与TN系列LCD截然不同的显示方式。其具体工作原理见下：1、TN型采用的是液晶显示器中最基本的显示技
2、术，而之后其它种类的液晶 显示器也是以TN型为基础来进行改良。而且，它的运作原理也较其它技术来的 简单。请读者参照下方的图片。图中所表示的是TN型液晶显示器的简易构造图， 包括了垂直方向与水平方向的偏光板，具有细纹沟槽的配向膜，液晶材料以及导 电的玻璃基板。-在不加电场的情况下，入射光经过偏光板后通过液晶层，偏光被分子扭转排列 的液晶层旋转90度。在离开液晶层时，其偏光方向恰与另一偏光板的方向一致, 所以光线能顺利通过，使整个电极面呈光亮、/光,当加入电场的情况时，每个液晶分子的光轴转向与电场方向一致。液晶层也因 此失去了旋光的能力，结果来自入射偏光片的偏光，其方向与另一偏光片的偏光 方向成垂
3、直的关系，并无法通过，这样电极面就呈现黑暗的状态。TN型的显像原理是将液晶材料置于两片贴附光轴垂直偏光板的透明导电玻璃 间，液晶分子会依附向膜的细沟槽方向，按序旋转排列。如果电场未形成，光线 就会顺利的从偏光板射入，液晶分子将其行进方向旋转，然后从另一边射出。如果在两片导电玻璃通电之后，玻璃间就会造成电场，进而影响其间液晶分子的排 列，使分子棒进行扭转，光线便无法穿透，进而遮住光源。这样得到光暗对比的 现象，就叫做扭转式向列场效应，简称TNFE （twisted nematic field effect）。 电子领域中所用的液晶显示器，几乎都是用扭转式向列场效应原理制成的。2、STN型的显示原
4、理与TN相类似。不同的是，TN扭转式向列场效应的液晶分子 是将入射光旋转90度，而STN超扭转式向列场效应是将入射光旋转180270度。必须在这里指出的是，单纯的TN液晶显示器本身只有明暗两种情形（或称 黑白），并没有办法做到色彩的变化。而STN液晶显示器由于液晶材料的关系， 以及光线的干涉现象，因此显示的色调都以淡绿色与橘色为主。但如果在传统单 色STN液晶显示器加上一彩色滤光片（color filter）,并将单色显示矩阵之任 一像素（pixel）分成三个子像素（sub-pixel），分别通过彩色滤光片显示红、 黄、蓝三原色，再经由三原色比例之调和，也可以显示出全彩模式的色彩。另外， TN
5、型的液晶显示器显示屏幕做的越大，其屏幕对比度就会显得较差，不过藉由 STN的改良技术，亦可以在一定程度上弥补对比度不足的情况。3、DSTN是通过双扫描方式来扫描扭曲向列型液晶显示屏，从而达到完成显 示目的。DSTN是由超扭曲向列型显示器（STN）发展而来的。由于DSTN采用双 扫描技术，因此显示效果相对STN来说，有大幅度提高。笔记本电脑刚出现时主 要是使用STN，其后是DSTN。STN和DSTN的反应时间都较慢，一般约为300ms 左右。从液晶显示原理来看，STN的原理是通过电场改变原为180度以上扭曲的 液晶分子的排列，达到改变旋光状态的目的。外加电场则通过逐行扫描的方式改 变电场，因此在
6、电场反复改变电压的过程中，每一点的恢复过程都较慢，这样就 会产生余辉现象。用户能感觉到拖尾（余辉）现象，也就是一般俗称的“伪彩”。 由于DSTN显示屏上每个像素点的亮度和对比度都不能独立控制，造成其显示效 果欠佳。由这种液晶体所构成的液晶显示器对比度和亮度都比较差、屏幕观察范 围也较小、色彩不够丰富，特别是反应速度慢，不适于高速全动图像、视频播放 等应用。一般只用于文字、表格和静态图像处理，但是它结构简单并且价格相对 低廉，耗能也比TFT-LCD少，而视角小也可以通过防止窥视屏幕内容达到保密作 用，结构简单也减小整机体积和重量。因此，在少数笔记本电脑中仍采用它作为 显示设备。目前，DSTN液晶
7、显示屏仍然占有一定的市场份额。DSTN-LCD也不是真正的彩色显示器，它只能显示一定的颜色深度。与CRT 的颜色显示特性相距较远，因而又称为“伪彩显”。DSTN的工作特点是这样的： 扫描屏幕被分为上下两部分，CPU同时并行对这两部分进行刷新（双扫描），这 样的刷新频率虽然要比单扫描（STN）重绘整个屏幕快一倍，提高了占空率，改 善了显示效果。而且当DSTN分上下两屏同时扫描时，上下两部分就会出现刷新 不同步的问题。所以当内部电子元件的性能不佳时，显示屏中央可能会出现一条 模糊的水平亮线。不过，现在采用DSTN-LCD的电脑因CPU和RAM速率高且性能 稳定，这种不同步现象已经很少碰见到了。另外
8、，由于DSTN显示屏上的像素信息是由屏幕左右两侧的一整行晶体管控 制下的像素来显示，而且每个像素点不能自身发光，是无源像点。所以反应速度 不快，屏幕刷新后更可能留下幻影，其对比度和亮度也比较低，看到的图像要比CRT显示器里的暗得多。而HPA则被称为高性能定址或快速DSTN。它是DSTN的改良型，能提供比 DSTN更快的反应时间、更高的对比度和更大的视角。再加上它具有与DSTN相近 的成本，因此在低端笔记本电脑市场具有一定的优势。液晶屏幕的驱动方式-单纯矩阵驱动方式是由垂直与水平方向的电极所构成。选择要驱动的部份, 是由水平方向的电压来控制。而垂直方向的电极则负责驱动液晶分子。TN与STN型液晶
9、显示器所使用的是单纯驱动电极方式，都是采用X、Y轴的 交叉方式来驱动，如下图所示。因此如果显示部份越做越大的话，那么中心部份 的电极反应时间可能就会比较长。而为了让屏幕显示一致，整体显示速度就会变 慢。讲的简单一点，就好象是当CRT显示器的屏幕更新频率不够快时，使用者就 会感到屏幕闪烁、跳动；或者是当需要快速显示3D动画时，显示器的显示速度 却无法跟上，显示出来的要果可能就会有延迟的现象。所以，早期的液晶显示器 在尺寸上有一定的限制，而且并不适合用来看电影、玩3D游戏主动式矩阵的驱动方式是让每个画素都对应一个组电极，它的构造有点像 DRAM的回路方式，电压通过扫描（或称作一定时间充电）方式，来
10、表示每个画 素的状态。为了改善此前出现的问题，后来液晶显示技术大多采用主动 式矩阵（active-matrix addressing）的方式来驱动。这也是目前达到高资料密度液晶 显示效果的理想装置，而且分辨率极高。方法是利用薄膜技术所做成的硅晶体管 电极，通过扫描法来选择任意一个显示点（pixel）的开与关。这其实就是利用 容易控制薄膜式晶体管的非线性功能，来取代不易控制的液晶非线性功能。在TFT型液晶显器导电玻璃上细小的网状线路中，电极是由薄膜式晶体管所排列而成的矩阵开关，在每个线路相交的地方都有着相应的控制匣。虽然驱动讯 号快速地在各显示点扫瞄而过，但只有电极上晶体管矩阵中被选择的显示点，
11、才 能得到足以驱动液晶分子的电压。这样就使得液晶分子轴转向，并形成亮的 对比，而不被选择的显示点自然就是暗的对比。这也避免了显示功能对液晶 电场效应能力的依靠。4、TFT型液晶显示器的运作原理TFT型的液晶显示器较为复杂，主要是由：萤光管、导光板、偏光板、滤光板、 玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄模式晶体管等等构成。首先，液晶显示器必须 先利用背光源，也就是萤光灯管投射出光源，这些光源会先经过一个偏光板然后 再经过液晶。这时液晶分子的排列方式就会改变穿透液晶的光线角度，然后这些 光线还必须经过前方的彩色的滤光膜和另一块偏光板因此我们只要改变刺激液 晶的电压值就可以控制最后出现的光线强度与色彩,这
12、样就能在液晶面板上变化 出有不同色调的颜色组合了。不加电场加电场PolarizinaFiltersmerit rs Ji Voltage7PolarizingFiltersTFT-LCD的每个像素点都是由集成在自身上的TFT来控制的，它们是有源 像素点。因此，不但反应时间可以极大地加快，起码可以至到80ms左右；对比度 和亮度也大大提高了；同时分辨率也得到了空前的提升。因为它具有更高的对 比度和更丰富的色彩，荧屏更新频率也更快，所以我们称之为“真彩”。目前 市面上的LCD液晶显示器主要有两类：DSTN （dual-scan twisted nematic，双 扫描交错液晶显示）和TFT （th
13、in filmtransistor，薄膜晶体管显示），也就 是被动矩阵（无源矩阵）和主动矩阵（有源矩阵）两种。与DSTN相比，TFT的主要特点是在每个像素配置一个半导体开关器件，其 加工工艺类似于大规模集成电路。由于每个像素都可通过点脉冲直接控制，使 得每个节点相对独立，并可以连续控制。这样不仅提高了反应时间，同时在灰 度控制上也可以做到非常精确，这就是TFT色彩较DSTN更为逼真的原因。 StructureA silicOncMOg FET i$器咎/：0上switchtfT-制是目前最好的LCD彩色显示设备之一，TFT-LCD具有屏幕反应速ZXGate electiode Tairtalv
14、B oxide对比度和亮度都较高、屏幕可视角度大、色彩丰富、分辨率高等等特点，克服了 两者的原有的许多缺点，是目前桌面型LCD显示器和笔记本电脑LCD显示屏的 主流显示设备。在色彩显示性能方面与CRT显示器相当，凡CRT显示器所能显示 的各种信息都能同样显示，其显示效果已经接近CRT显示器。在有源矩阵LCD 中，除了 TFT-LCD外，还有一种黑矩阵LCD。它是当前的高品质显示技术产品。 它的原理是将有源矩阵技术与特殊镀膜技术相结合，既可以充分利用LCD的源显 示特点，又可以利用特殊镀膜技术，在减少背景光泄漏、增加屏幕黑度、提高对 比度的作用，并可以同时减小在日常明亮工作环境下的眩光现象。TF
15、T （Thin Film Transistor薄膜晶体管）是有源矩阵类型液晶显示器（AM-LCD） 中的一种，TFT在液晶的背部设置特殊光管，可以“主动”对屏幕上的各个独立 的像素进行控制，这也就是所谓的主动矩阵TFT （active matrix TFT）的来历， 这样可以大大提高反应时间，一般TFT的反应时间比较快，约80ms，而STN则 为200ms。如果要提高就会有闪烁现象发生。而且由于TFT是主动式矩阵LCD可 让液晶的排列方式具有记忆性，不会在电流消失后马上恢复原状。TFT还改善了 STN会闪烁（水波纹）模糊的现象，有效地提高了播放动态画面的能力。与STN 相比TFT有出色的色彩饱
16、和度、还原能力和更高的对比度，但是缺点就是比较耗 电，而且成本也比较高。传统的CRT显示器主要是依靠显象管内的电子枪发射的电子束射击显示屏内侧 的荧光粉来发光，在显示器内部人造磁场的有意干扰下，电子束会发生一定角度 的偏转，扫描目标单元格的荧光粉而显示不同的色彩。而TFT-LCD却是采用背光（backlight）原理，使用灯管作为背光光源，通 过辅助光学模组和液晶层对光线的控制莉来达到较为理想的显示效果。液晶是 一种规则性排列的有机化合物，它是一种介于固体和液体之间的物质，目前一般 采用的是分子排列最适合用于制造液晶显示器的nematic细柱型液晶。液晶本身 并不能构发光，它主要是通过因为电压的更改产生电场而使液晶分子排列产生变 化来显示图像。液晶面板主要是由两块无钠玻璃夹着一个由偏光板、液晶层和彩色虑光片构 成的夹层所组成。偏
