液晶显示器
维库，知识与思想的自由文库
液晶显示器，或称LCD(Liquid Crystal Display)，为平面超薄的显示设备，它由一定数量的彩色或黑白畫素组成，放置于光源或者反射面前方。液晶显示器功耗很低，因此倍受工程师青睐，适用于使用电池的电子设备。 每个畫素由以下几个部分构成：悬浮于两个透明电极(氧化銦錫)间的一列液晶分子，两个偏振方向互相垂直的偏振过滤片，如果没有电极间的液晶，光通过其中一个过滤片势必被另一个阻挡，通过一个过滤片的光线偏振方向被液晶旋转，从而能够通过另一个。 液晶分子本身带有电荷，将少量的电荷加到每个畫素或者子畫素的透明电极，则液晶的分子将被静电力旋转，通过的光线同时也被旋转，改变一定的角度，从而能够通过偏振过滤片。 在将电荷加到透明电极之前，液晶分子处于无约束状态，分子上的电荷使得这些分子组成了螺旋形或者环形（晶体状）， 在有些LCD中，电极的化学物质表面可作为晶体的晶种，因此分子按照需要的角度结晶，通过一个过滤片的光线在通过液晶片后偏振防线发生旋转，从而使光线能够通过另一个偏振片，一小部分光线被偏振片吸收，但其余的设备都是透明的。 将电荷加到透明电极上后，液晶分子将顺着电场方向排列，因此限制了透过光线偏振方向的旋转，假如液晶分子被完全打散，通过的光线其偏振方向将和第二个偏振片完全垂直，因此被光线完全阻挡了，此时畫素不发光，通过控制每个畫素中液晶的旋转方向，我们可以控制照亮畫素的光线，可多可少。 许多LCD在交流电作用下变黑，交流电破坏了液晶的螺旋效应，而关闭电流后，LCD会变亮或者透明。 为了省电，LCD显示采用复用的方法，在复用模式下，一端的电极分组连接在一起，每一组电极连接到一个电源，另一端的电极也分组连接，每一组连接到电源另一端，分组设计保证每个畫素由一个独立的电源控制，电子设备或者驱动电子设备的软件通过控制电源的开/关序列，从而控制畫素的显示。 检验LCD显示器的指标包括以下几个重要方面：显示大小，反应时间(同步速率)，阵列类型（主动和被动），视角，所支持的颜色，亮度和对比度，分辨率和屏幕高宽比，以及输入接口（例如视觉接口和视频显示阵列）。
[编辑] 简史第一台可操作的LCD基于动态散射模式(Dynamic Scattering Mode,DSM)，RCA公司乔治·海尔曼带领的小组开发了这种LCD。海尔曼创建了奥普泰公司，这个公司开发了一系列基于这种技术的的LCD。 1970年12月，液晶的旋转向列场效应在瑞士被仙特和赫尔弗里希霍夫曼-勒罗克中央实验室注册为专利。 1969年，詹姆士·福格森在美国俄亥俄州肯特州立大学（Ohio University）发现了液晶的旋转向列场效应并于1971年2月在美国注册了相同的专利。1971年他的公司（ILIXCO）生产了第一台基于这种特性的LCD，很快取代了性能较差的DSM型LCD。 [编辑] 顯示原理在不加電壓下，光線會沿著液晶分子的間隙前進而轉折90度，所以光可通過。但加入電壓後，光順著液晶分子的間隙直線前進，因此光被濾光板所阻隔。 液晶是具有流動特性的物質，所以只需外加很微小的力量即可使液晶分子運動，以最常見普遍的向列型液晶為例，液晶分子可輕易的藉著電場作用使得液晶分子轉 向，由於液晶的光軸與其分子軸相當一致，故可藉此產生光學效果，而當加於液晶的電場移除消失時，液晶將藉著其本身的彈性及黏性，液晶分子將十分迅速的回復 原來未加電場前的狀態。 [编辑] 透射和反射显示LCD可透射显示，也可反射显示，决定于它的光源放哪里。透射型LCD由一个屏幕背后的光源照亮，而观看则在屏幕另一边(前面)。这种类型的LCD多用在需高亮度显示的应用中，例如电脑显示器、PDA和手机中。用于照亮LCD的照明设备的功耗往往高于LCD本身。 反射型LCD，常见于电子钟表和计算机中，（有时候）由后面的散射的反射面将外部的光反射回来照亮屏幕。这种类型的LCD具有较高的对比度，因为光线要经过液晶两次，所以被削减了两次。不使用照明设备明显降低了功耗，因此使用电池的设备电池使用更久。因为小型的反射型LCD功耗非常低，以至于光电池就足以给它供电，因此常用于袖珍型计算器。 半穿透反射式LCD既可以当作透射型使用，也可当作反射型使用。当外部光线很足的时候，该LCD按照反射型工作，而当外部光线不足的时候，它又能当作透射型使用。 [编辑] 彩色显示
彩色LCD中，每个畫素分成三个单元，或稱子畫素，附加的滤光片分别标记红色，绿色和蓝色。三个子畫素可独立进行控制，对应的畫素便产生了成千上万甚至上百万种颜色。老式的CRT采用同样的方法显示颜色。根据需要，颜色组件按照不同的畫素几何原理进行排列。 [编辑] 主动阵列和被动阵列常見於電子錶及口袋型計算機的以少量片段構成之LCD, 其各片段均具有單一電極接點。ㄧ個外部專用電路提供電荷到每一個控制單元。這種顯示結構 is unwieldy for more than a few display elements. 小型單色顯示器例如PDA上的或舊型筆記型電腦螢幕的被動陣列LCD即應用超扭轉向列 (STN) 或雙層超扭轉向列(DSTN)技術 (DSTN修正STN的色彩偏差問題). Each row or column of the display has a single electrical circuit. The pixels are addressed one at a time by row and column addresses. This type of display is called a passive matrix because the pixel must retain its state between refreshes without the benefit of a steady electrical charge. As the number of pixels (and, correspondingly, columns and rows) increases, this type of display becomes increasingly less feasible. 被動陣列LCD的特性為非常慢的反應時間及低對比。 現行高解析度彩色顯示器，例如計算機螢幕或電視，皆為主動陣列。薄膜電晶體(TFT)陣列(見薄膜電晶體液晶顯示器)會被添加到偏光板與色彩濾鏡上。每個畫素都有自己的電晶體，允許操控單一畫素。當一條列線路被開啟時，所有行線路會連接到一整列的畫素，而每條行線會有正確的電壓驅動，這條列線路會關掉而另一列被開啟。在一次完整的畫面更新運作中，所有列線路會依照時間序列被開啟。同等大小的主動陣列顯示器比起被動陣列顯示器會顯得更亮，更銳利，而且有短的反應時間。 [编辑] 品質控制有些液晶螢幕面板中含有缺陷的電晶體，而造成永久性的亮點與暗點。跟IC不同的是，液晶面板即使有壞點依舊可以正常顯示，這也可以避免只因出現少數壞點而將比IC面積還要大多了的液晶面板丟棄形成浪費。面板製造商有不同的壞點判定標準。下表是目前IBM ThinkPad筆記型電腦產品線的最大容許壞點數。
LCD面板比IC電路板更容易有缺陷，因為尺寸較大。譬如12吋的SVGA LCD 有八個缺點，而六吋晶圓只有三個缺點。但是， 134 of the 137 dies on the wafer 可被接受, whereas rejection of the LCD panel would be a 0% yield。由於製造商之間的激烈競爭，現時品質控制的標準已經提高。如果液晶螢幕擁有四個或以上的壞點是比較容易察覺到的，因此顧客可以要求更換新的一台。 液晶螢幕的壞點位置同樣是不可忽略的。生產商常會因毀損像素在螢幕中央區域而降低標準。有些生產商則提供零壞點保證。 [编辑] 零功率顯示器在2000年開發出零功率顯示器，可以在待機時不需要使用電力，但是這個技術目前無法量產。法國的Nemoptic公司開發出另一個零功率薄型液晶顯示技術，而該技術在2003年7月在台灣量產。此技術針對像是電子書和可攜式電腦這類的低耗能的行動裝置。零功率液晶顯示器也跟電子紙競爭。 [编辑] TFT LCDTFT-LCD 即是thin-film transistor liquid-crystal display的縮寫(薄膜電晶體液晶顯示器)，為目前最新技術所製的液晶顯示器。詳見TFT的解釋。 [编辑] 外部連結
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
