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液晶产品基础知识
液晶是一种几乎完全透明的物质。它的分子排列决定了光线穿透液晶的路径。到20世纪60年代，人们发现给液晶充电会改变它的分子排列，继而造成光线的扭曲或折射，由此引发了人们发明液晶显示设备的念头。
液晶显示器，简称LCD（Liquid Crystal Display）。世界上第一台液晶显示设备出现在20世纪70年代初，被称之为TN-LCD（扭曲向列）液晶显示器。尽管是单色显示，它仍被推广到了电子表、计算器等领域。80年代，STN-LCD（超扭曲向列）液晶显示器出现，同时TFT-LCD（薄膜晶体管）液晶显示器技术被研发出来，但液晶技术仍未成熟，难以普及。80年代末90年代初，日本掌握了STN-LCD及TFT-LCD生产技术，LCD工业开始高速发展。
TFT(Thin Film Transistor)LCD即薄膜场效应晶体管LCD，是有源矩阵类型液晶显示器(AM-LCD)中的一种。
和TN技术不同的是，TFT的显示采用“背透式”照射方式——假想的光源路径不是像TN液晶那样从上至下，而是从下向上。这样的作法是在液晶的背部设置特殊光管，光源照射时通过下偏光板向上透出。由于上下夹层的电极改成FET电极和共通电极，在FET电极导通时，液晶分子的表现也会发生改变，可以通过遮光和透光来达到显示的目的，响应时间大大提高到80ms左右。因其具有比TN-LCD更高的对比度和更丰富的色彩，荧屏更新频率也更快，故TFT俗称“真彩”。
相对于DSTN而言，TFT-LCD的主要特点是为每个像素配置一个半导体开关器件。由于每个像素都可以通过点脉冲直接控制。因而每个节点都相对独立，并可以进行连续控制。这样的设计方法不仅提高了显示屏的反应速度，同时也可以精确控制显示灰度，这就是TFT色彩较DSTN更为逼真的原因。
目前，绝大部分笔记本电脑厂商的产品都采用TFT-LCD。早期的TFT-LCD主要用于笔记本电脑的制造。尽管在当时TFT相对于DSTN具有极大的优势，但是由于技术上的原因，TFT-LCD在响应时间、亮度及可视角度上与传统的CRT显示器还有很大的差距。加上极低的成品率导致其高昂的价格，使得桌面型的TFT-LCD成为遥不可及的尤物。
不过，随着技术的不断发展，良品率不断提高，加上一些新技术的出现，使得TFT-LCD在响应时间、对比度、亮度、可视角度方面有了很大的进步，拉近了与传统CRT显示器的差距。如今，大多数主流LCD显示器的响应时间都提高到50ms以下，这些都为LCD走向主流铺平了道路。
LCD的应用市场应该说是潜力巨大。但就液晶面板生产能力而言，全世界的LCD主要集中在中国台湾、韩国和日本三个主要生产基地。亚洲是LCD面板研发及生产制造的中心，而台、日、韩三大产地的发展情况各有不同。
目前主流的TFT面板有a－Si(非晶硅薄膜晶体管) TFT技术和LTPS TFT（低温复晶硅）TFT技术。
在a-Si方面，三个生产基地的技术各有千秋。日本厂商曾经研制出分辨率高达2560×2048的LCD产品。因此，有些人认为，a－Si TFT技术完全可满足高分辨率的产品需要，但是，由于技术的不成熟，它还不能满足高速视频影像或动画等的需要。LTPS TFT相对可以节约成本，这对于TFT LCD的推广有着重要意义。目前，日本厂商已经有量产12.1英寸LTPS TFT LCD的能力。而中国台湾已开发完成LTPS组件制造技术与LTPS SXGA面板技术。韩国在这方面缺少专门的设计人员和研发专家，但像三星等主要企业已经推出了LTPS产品，显示出韩国厂商的实力。不过，目前LTPS技术尚不成熟，产品集中在小屏幕，而且良品率低，成本优势尚无从谈起。
与LTPS相比，a-Si无疑是目前TFT LCD的主流。日本公司的a－Si TFT投资策略上几乎都以第三代LCD产品为主，通过制造技术及良品率的改善来提高产量，降低成本。日本一直走高端路线，其技术无疑是最先进的。由于研发力量有限，台湾的a-Si TFT技术主要来自日本厂商的转让，但由于台湾企业一般属于劳动密集型，技术含量价低，以生产低端产品为主。韩国在a-Si方面有着强大的研发实力，比如三星公司就量产了全球第一台24寸a-Si TFT LCD—240T，它的响应时间小于25ms，可以满足一般应用需要；而可视角度达到了160度，使得LCD在传统弱项上不输给CRT。三星240T标志着大屏幕TFT LCD技术走向成熟，也向世人展示了韩国厂商的实力不容置疑。
除了以上两种TFT技术之间的竞争，SED将会成为TFT LCD的强大敌人。然而，SED目前仍属于概念型产品，短时间内难以进入主流市场。
虽然目前LCD已经大幅降价，但是相对于CRT仍然价格较高。因此成本问题是大家关注的焦点。实际上，TFT的生产成本与CRT不相上下，但良品率极低造成了TFT面板成本居高不下的情况。TFT面板是由一块较大的基板切割而成。而LCD产品还要有大量的晶体管阵列来控制三原色，现在的制造技术很难保证在一大块基板上数千万甚至上亿的晶体管不出一个问题。如果有一个晶体管出现问题，那么那个晶体管对应的点的对应色彩就会出问题（只能显示某种固定色彩），那么这个点就是通常称的“坏点”。坏点出现的几率于位置是不固定的，所以一块基板很有可能会被浪费很多。目前一般LCD要求坏点在5个以下，而一些大厂把这个标准缩小到了3个，甚至为0，这就会使良品率降低。而一些小厂则将坏点数扩大，这样一来，成本自然大幅下降，而产品品质随之下降，这也是某些厂商为何可以大幅降低LCD售价的原因之一。
虽然目前有能力生产液晶显示器的厂家不少，但真正有制造TFT面板能力的厂家屈指可数。ACER作为IT业内知名企业，实力相当雄厚，虽没有自己生产TFT面板的能力，但与台湾达基关系密切，在技术配合上有一定优势。不过，限于台湾企业的技术实力，ACER LCD产品主要集中在中低端。PHILIPS作为世界知名的显示设备制造厂，其显示器销量在国内一直名列前茅，而且于韩国LG达成同盟，共同研发、制造TFT面板。同样由于技术原因，以及市场定位问题，PHILIPS目前的产品主要集中在中端，而且在零售市场PHILIPS动作一直不很明显。三星作为另一实力强劲的显示设备研发、制造厂商，在LCD方面投入了较大精力，致力于不断丰富产品线，目前三星产品涵盖了高中低端市场。
LCD技术仍处在不断发展、完善的阶段，三大产地的发展方向各有不同，它们之间既存在竞争，又有着合作。正是这些因素促使了LCD向前发展。
随着技术的发展和人们要求的不断提高，对于原来传统的阴极射线管（CRT）显示器的体积大、重量大和功耗大的缺点越来越不满意。特别是在便携式、小型化和低功耗的应用中，人们期望着体积小、重量轻和功耗小的平板显示器的出现。在这种需求的推动下，液晶平板显示器（LCD）首先应用而生。由于液晶显示器（LCD）具有轻薄短小、低耗电量、无辐射，平面直角显示以及影像稳定不闪烁等多方面的优势,在近年来价格不断下跌的吸引下，占领了相当大的市场,逐渐取代CRT主流地位。
液晶显示器(LCD/Liquid Crystal Display）的显像原理,是将液晶置于两片导电玻璃之间,靠两个电极间电场的驱动引起液晶分子扭曲向列的电场效应，以控制光源透射或遮蔽功能，在电源关开之间产生明暗而将影像显示出来，若加上彩色滤光片，则可显示彩色影像。
液晶于1888年由奥地利植物学者Reinitzer发现，是一种介于固体与液体之间，具有规则性分子排列的有机化合物，一般最常用的液晶型式为向列（nematic）液晶，分子形状为细长棒形，长宽约1nm~10nm，在不同电流电场作用下，液晶分子会做规则旋转90度排列，产生透光度的差别，如此在电源ON/OFF下产生明暗的区别，依此原理控制每个像素，便可构成所需图像。
液晶显示原理：在两片玻璃基板上装有配向膜，所以液晶会沿着沟槽配向，由于玻璃基板配向膜沟槽偏离90度，所以液晶分子成为扭转型，当玻璃基板没有加入电场时，光线透过偏光板跟着液晶做90度扭转，通过下方偏光板，液晶面板显示白色；当玻璃基板加入电场时，液晶分子产生配列变化，光线通过液晶分子空隙维持原方向，被下方偏光板遮蔽，光线被吸收无法透出，液晶面板显示黑色。液晶显示器便是根据此电压有无，使面板达到显示效果。
LCD面板结构：LCD的面板厚度不到1公分，十分轻薄短小，它由二十多项材料及元件所构成，不同类型LCD所需材料不尽相同，基本上LCD结构如同三明治般。一个液晶盒包括玻璃基板、彩色滤光片、偏光板、配向膜等材料，当灌入液晶材料（液晶空间不到5×10-6m）后，一个液晶盒就形成了。
LCD产品种类：根据液晶驱动方式分类，可将目前LCD产品分为扭曲向列（TN/Twisted Nematic）型、超扭曲向列(STN/Super Twisted Nematic）型及薄膜晶体管（TFT/Thin Film Transistor）二大类.
1.TN液晶显示器的原理
TN液晶显示器是在一对平行放置的偏光板间填充了液晶。这一对偏光板的偏振光方向是相互垂直的。液晶分子在偏光板之间排列成多层。
在同一层内，液晶分子的位置虽不规则，但长轴取向都是平行于偏光板的。正是由于分子按这种方式排列，所以被称为向列型液晶。
另一方面，在不同层之间，液晶分子的长轴沿偏光板平行平面连续扭转90°。其中，邻接偏光板的两层液晶分子长轴的取向，与所邻接的偏光板的偏振光方向一致。也正是因为液晶分子呈现的这种扭曲排列，而被称为扭曲向列型液晶显示器。一旦通过电极给液晶分子加电之后，由于受到外界电压的影响，不再按照正常的方式排列，而变成竖立的状态。而液晶显示器的夹层贴附了两块偏光板，这两块偏光板的排列和透光角度与上下夹层的沟槽排列相同。在正常情况下光线从上向下照射时，通常只有一个角度的光线能够穿透下来，通过上偏光板导入上部夹层的沟槽中，再通过液晶分子扭转排列的通路从下偏光板穿出，形成一个完整的光线穿透途径。当液晶分子竖立时光线就无法通过，结果在显示屏上出现黑色。这样会形成透光时为白、不透光时为黑，字符就可以显示在屏幕上了。
2.TFT型液晶显示器的原理
TFT型液晶显示器也采用了两夹层间填充液晶分子的设计。只不过是把TN上部夹层的电极改为了FET晶体管，而下层改为了共通电极。在光源设计上，TFT的显示采用“背透式”照射方式，即假想的光源路径不是像TN液晶那样的从上至下，而是从下向上，这样的作法是在液晶的背部设置了类似日光灯的光管。光源照射时先通过下偏光板向上透出，借助液晶分子来传导光线。由于上下夹层的电极改成FET电极和共通电极，在FET电极导通时，液晶分子的表现如TN液晶的排列状态一样会发生改变，也通过遮光和透光来达到显示的目的。但不同的是，由于FET晶体管具有电容效应，能够保持电位状态，先前透光的液晶分子会一直保持这种状态，直到FET电极下一次再加电改变其排列方式为止。
相对而言，TN就没有这个特性，液晶分子一旦没有施压，立刻就返回原始状态，这是TFT液晶和TN液晶显示原理的 |
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发表于 2005-5-19 16:20:06
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