LCD显示器成像原理.doc

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1、LCD显示器成像原理1.液晶显示器（LCD）目前科技信息产品都朝着轻、薄、短、小的目标发展，在计算机周边中拥有悠久历史的显示器产品当然也不例外。在便于携带与搬运为前题之下，传统的显示方式如CRT映像管显示器及LED显示板等等，皆受制于体积过大或耗电量甚巨等因素，无法达成使用者的实际需求。而液晶显示技术的发展正好切合目前信息产品的潮流，无论是直角显示、低耗电量、体积小、还是零辐射等优点，都能让使用者享受最佳的视觉环境。2.液晶的诞生要追溯液晶显示器的来源，必须先从「液晶」的诞生开始讲起。在公元1888年，一位奥

2、地利的植物学家，菲德烈．莱尼泽（FriedrichReinitzer）发现了一种特殊的物质。他从植物中提炼出一种称为螺旋性甲苯酸盐的化合物，在为这种化合物做加热实验时，意外的发现此种化合物具有两个不同温度的熔点。而它的状态介于我们一般所熟知的液态与固态物质之间，有点类似肥皂水的胶状溶液，但它在某一温度范围内却具有液体和结晶双方性质的物质，也由于其独特的状态，后来便把它命名为「LiquidCrystal」，就是液态结晶物质的意思。不过，虽然液晶早在1888年就被发现，但是真正实用在生活周遭的用品时，却是在80年

3、后的事情了。公元1968年，在美国RCA公司（收音机与电视的发明公司）的沙诺夫研发中心，工程师们发现液晶分子会受到电压的影响，改变其分子的排列状态，并且可以让射入的光线产生偏转的现象。利用此一原理，RCA公司发明了世界第一台使用液晶显示的屏幕。尔后，液晶显示技术被广泛的用在一般的电子产品中，举凡计算器、电子表、手机屏幕、医院所使用的仪器（因为有辐射计量的考虑）或是数字相机上面的屏幕等等。令人玩味的是，液晶的发现比真空管或是阴极射线管还早，但世人了解此一现象的并不多，直到1962年才有第一本，由RCA研究小组的

4、化学家乔．卡司特雷诺（JoeCastellano）先生所出版的书籍来描述。而与映像管相同的，这两项技术虽然都是由美国的RCA公司所发明的，却分别被日本的新力（Sony）与夏普（Sharp）两家公司发扬光大。3.什么是液晶液晶显示器是以液晶材料为基本组件，由于液晶是介于固态和液态之间，不但具有固态晶体光学特性，又具有液态流动特性，所以已经可以说是一个中间相。而要了解液晶的所产生的光电效应，我们必须来解释液晶的物理特性，包括它的粘性（visco-sity）与弹性（elasticity）和其极化性（polariza

5、lility）。液晶的粘性和弹性从流体力学的观点来看，可说是一个具有排列性质的液体，依照作用力量不同的方向，应该有不同的效果。就好象是将一把短木棍扔进流动的河水中，短木棍随着河水流着，起初显得凌乱，过了一会儿，所有短木棍的长轴都自然的变成与河水流动的方向一致，这表示着次粘性最低的流动方式，也是流动自由能最低的一个物理模型。6/6此外，液晶除了有粘性的反应外，还具有弹性的反应，它们都是对于外加的力量，呈现了方向性的效果。也因此光线射入液晶物质中，必然会按照液晶分子的排列方式行进，产生了自然的偏转现像。至于液晶分

6、子中的电子结构，都具备着很强的电子共轭运动能力，所以当液晶分子受到外加电场的作用，便很容易的被极化产生感应偶极性（induceddipolar），这也是液晶分子之间互相作用力量的来源。而一般电子产品中所用的液晶显示器，就是是利用液晶的光电效应，藉由外部的电压控制，再透过液晶分子的折射特性，以及对光线的旋转能力来获得亮暗情况（或著称为可视光学的对比），进而达到显像的目的。1.液晶显示器的种类液晶显示器，英文通称为LCD（LiquidCrystalDisplay），是属于平面显示器的一种，依驱动方式来分类可分为静

7、态驱动（Static）、单纯矩阵驱动（SimpleMatrix）以及主动矩阵驱动（ActiveMatrix）三种。其中，被动矩阵型又可分为扭转式向列型（TwistedNematic；TN）、超扭转式向列型（SuperTwistedNematic；STN）及其它被动矩阵驱动液晶显示器；而主动矩阵型大致可区分为薄膜式晶体管型（ThinFilmTransistor；TFT）及二端子二极管型（Metal/Insulator/Metal；MIM）二种方式。（详细的分类请参考附图）6/6TN、STN及TFT型液晶显示器因

8、其利用液晶分子扭转原理之不同，在视角、彩色、对比及动画显示品质上有高低程次之差别，使其在产品的应用范围分类亦有明显区隔。以目前液晶显示技术所应用的范围以及层次而言，主动式矩阵驱动技术是以薄膜式晶体管型（TFT）为主流，多应用于笔记型计算机及动画、影像处理产品。而单纯矩阵驱动技术目前则以扭转向列（TN）、以及超扭转向列（STN）为主，目前的应用多以文书处理器以及消费性产品为主。在这之中，TFT液晶显示