液晶显示原理
一、液晶的发现
物质是流动性结晶的一种，由此而取名为Liquid Crystal即液晶
二、液晶物理
1. 液晶是白色混浊的粘性液体，显示棒状的分子形状
1888年奥地利植物学家发现了一种白浊有粘性的液体，后来，德国物理学家发现了这种白浊物质具有多种弯曲性质，认为这种
2. 常见液晶相：向列（Nematic ）相、胆甾相（Cholesteric ）和近晶相（Smectic ）等
3. 液晶既具有晶体的各向异性，又具有液体的流动性
4. 在分子的长轴和短轴方向，折射率不同（双折射）
三、液晶的基本性质
四、液晶显示的基本原理
利用液晶的基本性质实现显示：
自然光经过一偏振片后“过滤”为线性偏振光，由于液晶分子在盒子中的扭曲螺距远比可见光波长大得多，所以当沿取向膜表到透光的作用；如果在液晶盒上施加一定值的电压，液晶长轴开始沿电场方向倾斜，当电压达到约2倍阈值电压后，除电极表面的面的液晶分子排列方向一致或正交的线性偏振光入射后，其偏光方向在经过整个液晶层后会扭曲90°由另一侧射出，正交偏振片起液晶分子外，所有液晶盒内两电极之间的液晶分子都变成沿电场方向的再排列，这时90°旋光的功能消失，在正交片振片间失去了
旋光作用，使器件不能透光。如果使用平行偏振片则相反。
正是这样利用给液晶盒通电或断电的办法使光改变其透－遮住状态，从而实现显示。
上下偏振片为正交或平行方向时显示表现为常白或常黑模式。
五、液晶显示构成与彩色的实现
六、液晶的驱动方式
1. 静态驱动——段式液晶
2. 无源矩阵驱动（液晶等效为高电阻的容性负载）——STN 型液晶
3. 有源矩阵驱动——TFT 型等液晶
七、液晶的视角特性
与从垂直角度观看时相比，斜看的时候，转到当画面品质已经变化到无法接受的临界角度时，称之为该显示器的视角。
晶体中的折射光分成两条，一条光的折射行为遵循折射定律，这条折射线为寻常光线；另一条光线则不同，一般情况下，折射线往往不在入射面内，即不遵循折射定律，称为非常光线。这两条线都是线偏振光。
从不同的观察方向所看到的液晶分子有效长度（投影长度）不同，非常光线也会进入视线，在视觉效果上表现的视角的变化。具体表现为对比度下降、灰阶反转、色差、亮度下降等。
八、响应特性
一般定义上升时间τr 为透光强度由90％降到10％所需的时间；下降时间τd 为透光强度由10%到90%所需的时间。不同的液晶其τr 和τd 是不同的，除了与材料有关外，还与电光效应、粘滞系数、弹性系数及液晶盒厚度有关。
现在电视用的屏所定义的响应时间更合理，多为灰度到灰度的响应时间。应该比上面定义的响应时间要长。
当温度较高时，液晶响应速度加快；当温度较低时，液晶响应速度降低。通常液晶屏所提供的响应时间都是室温下的 ★★LCD 分类介绍☞
产品参数
什么是LCD ？LCD 是英文Liquid Crystal Display(Device)的简称，即液晶显示板。
LCD 属于平面显示器的一种，依驱动方式来分类可分为静态驱动（Static ）、单纯
矩阵驱动（Simple Matrix）以及主动矩阵驱动（Active Matrix）三种。
根据LCD （液晶）所采用的材料构造，可把液晶分为TN 、STN 、TFT 等三大类，而
据目前的技术原理又可以将它们再次分为TN 、STN 、FSTN 、DSTN 、TFT 等诸多类别：
1、TN 型LCD
所谓TN 是指Twisted Neumatic扭曲向列型布列LCD 。
2、STN 型LCD
所谓STN 是指Super Twisted Neumatic超扭曲向列型布列LCD ，即通常所说的单
色LCD 。
3、DSTN 型LCD
所谓DSTN 是指Dual Super Twisted Neumaic双超扭曲向列型布列LCD （即通常所说的微彩LCD ），意即通过双扫描方式来扫描扭曲向列型液晶显示屏，达到完成显示的目的。DSTN 显示屏上每个像素点的亮度和对比度因不能独立控制，显示效
果欠佳，但它结构简单，耗能较少。
DSTN －LCD 并非真正的彩色显示器，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，因而叫“伪彩显。其工作特点是：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，但当元件的性能不佳时，难免因上下两部分刷新不同步而在屏幕中央出现模糊水平线。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极少见到。又因屏幕上的像素信息是由屏幕左右两侧的晶体管控制一整行像素来显示，每个像素点不能自身发光，是无源像点，所以反应速度不快，屏幕刷新后会留下幻影，其对比度和
亮度也低，图像要比CRT 显示器暗得多。
由于DSTN －LCD 的对比度和亮度较差，屏幕观察范围较小，色彩不丰富，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，现在已不多见。但因价格相对低廉，耗能较TFT －LCD 少，而视角小可以防止窥视屏幕内容达到保密作用，结构简单可以减小整机体积，所以，
在少数笔记本电脑、工业电脑中仍采用它作为显示设备。
4、FSTN 型LCD
所谓FSTN 是指Film Super Twisted Nematic簿层超扭曲向列型布列LCD
5、TFT 型LCD
所谓TFT 就是指Thin Film Transistor 簿片式晶体管LCD （即通常所说的真彩LCD ），意即每个液晶像素点都是由集成在像素点后面的薄膜晶体管来驱动，从而可以做
到高速度、高亮度、高对比度显示屏幕信息。TFT LCD 技术是微电子技术和LCD 技术巧妙结合的高新技术。 分辨率有CGA （320×200）、VGA （640×480）、SVGA （800×600）、XGA （1024×768）、SXGA （1280×1024）到UXGA （1600×1200）
等。
TFT －LCD 是目前最好的LCD 彩色显示设备之一，其效果接近CRT 显示器，是现在
笔记本电脑和台式机上的主流显示设备。
由于彩色显示器中所需要的像素点数目是黑白显示器的4倍，在彩色显示器中像素大量增加，若仍然采用双扫描形式，屏幕不能正常工作，必须采用有源驱动方式代替无源扫描方式来激活像素。这样就出现了将薄膜晶体管（TFT ）、或薄膜二极管、或金属－绝缘体－金属（MIM ）等非线性有源元件集成到显示组件中的有源技术，用来驱动每个像素点，使每个像素都能保持一定电压，达到100％的占
空化。无疑，这将增加设备的功耗。
TFT －LCD 的每个像素点都是由集成在自身上的TFT 来控制，是有源像素点。因此，不但速度可以极大提高，而且对比度和亮度也大大提高了，同时分辨率也达到了空前程度。所以，TFT －LCD 的优点主要是：屏幕反应速度快、对比度和亮度都高、屏幕观察角度大、色彩丰富、分辨率高，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。在有源矩阵LCD 中，除了TFT －LCD 外，还有一种黑矩阵LCD ，是当前的高品质显示技术产品。其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 的有源显示特点，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、提高对比度的同
时，可减小在日常工作中明亮环境下的眩光现象。
LCD 性能参数介绍
LCD的性能参数与CRT 有较大区别，主要反映在真彩或伪彩、色度（色彩多少种或多少位）、分辨率、像素点距、刷新频率、防眩防反、观察屏幕视角等方面。 LCD 的色度层次比较丰富，但STN 、DSTN －LCD 与TFT －LCD 有较大差别。TFT －LCD 一般有16位64K 种色彩和24位16M 种色彩，由于亮度和对比度高，彩色十分鲜艳。而DSTN －LCD 只有256K 种色彩，不但亮度和对比度较差，彩色也不够艳丽明亮。
LCD 的分辨率与CRT 显示器不同，一般不能任意调整，它是制造商所设置和规定的。分辨率是指屏幕上每行有多少像素点、每列有多少像素点，一般用矩阵行列式来表示，其中每个像素点都能被计算机单独访问。现在LCD 的分辨率一般是800点×600行的SVGA 显示模式和1024点×768行的XGA 显示模式。
LCD 刷新频率是指显示帧频，亦即每个像素为该频率所刷新的时间，与屏幕扫描速度及避免屏幕闪烁的能力相关。也就是说刷新频率过低，可能出现屏幕图像闪烁或抖动。 防眩光防反射主要是为了减轻用户眼睛疲劳所增设的功能。由于LCD 屏幕的物理结构特点，屏幕的前景反光，屏幕的背景光与漏光，以及像素自身的对比度和亮度都将对用户眼睛产生不同程度的反射和眩光。特别是视角改变时，表现更明显。在防眩光防反射功能方面，STN 最差、DSNT －LCD 较差、TFT －LCD 较好、黑矩阵LCD 最好。
观察屏幕视角是指操作员可以从不同的方向清晰地观察屏幕上所有内容的角度，这与LCD 是DSTN 还是TFT 有很大关系。因为前者是靠屏幕两边的晶体管扫描屏幕发光，后者
是靠自身每个像素后面的晶体管发光，其对比度和亮度的差别，决定了它们观察屏幕的视角有较大区别。DSTN －LCD 一般只有60度，TFT －LCD 则有160度。
液晶显示原理
一、液晶的发现
物质是流动性结晶的一种，由此而取名为Liquid Crystal即液晶
二、液晶物理
1. 液晶是白色混浊的粘性液体，显示棒状的分子形状
1888年奥地利植物学家发现了一种白浊有粘性的液体，后来，德国物理学家发现了这种白浊物质具有多种弯曲性质，认为这种
2. 常见液晶相：向列（Nematic ）相、胆甾相（Cholesteric ）和近晶相（Smectic ）等
3. 液晶既具有晶体的各向异性，又具有液体的流动性
4. 在分子的长轴和短轴方向，折射率不同（双折射）
三、液晶的基本性质
四、液晶显示的基本原理
利用液晶的基本性质实现显示：
自然光经过一偏振片后“过滤”为线性偏振光，由于液晶分子在盒子中的扭曲螺距远比可见光波长大得多，所以当沿取向膜表到透光的作用；如果在液晶盒上施加一定值的电压，液晶长轴开始沿电场方向倾斜，当电压达到约2倍阈值电压后，除电极表面的面的液晶分子排列方向一致或正交的线性偏振光入射后，其偏光方向在经过整个液晶层后会扭曲90°由另一侧射出，正交偏振片起液晶分子外，所有液晶盒内两电极之间的液晶分子都变成沿电场方向的再排列，这时90°旋光的功能消失，在正交片振片间失去了
旋光作用，使器件不能透光。如果使用平行偏振片则相反。
正是这样利用给液晶盒通电或断电的办法使光改变其透－遮住状态，从而实现显示。
上下偏振片为正交或平行方向时显示表现为常白或常黑模式。
五、液晶显示构成与彩色的实现
六、液晶的驱动方式
1. 静态驱动——段式液晶
2. 无源矩阵驱动（液晶等效为高电阻的容性负载）——STN 型液晶
3. 有源矩阵驱动——TFT 型等液晶
七、液晶的视角特性
与从垂直角度观看时相比，斜看的时候，转到当画面品质已经变化到无法接受的临界角度时，称之为该显示器的视角。
晶体中的折射光分成两条，一条光的折射行为遵循折射定律，这条折射线为寻常光线；另一条光线则不同，一般情况下，折射线往往不在入射面内，即不遵循折射定律，称为非常光线。这两条线都是线偏振光。
从不同的观察方向所看到的液晶分子有效长度（投影长度）不同，非常光线也会进入视线，在视觉效果上表现的视角的变化。具体表现为对比度下降、灰阶反转、色差、亮度下降等。
八、响应特性
一般定义上升时间τr 为透光强度由90％降到10％所需的时间；下降时间τd 为透光强度由10%到90%所需的时间。不同的液晶其τr 和τd 是不同的，除了与材料有关外，还与电光效应、粘滞系数、弹性系数及液晶盒厚度有关。
现在电视用的屏所定义的响应时间更合理，多为灰度到灰度的响应时间。应该比上面定义的响应时间要长。
当温度较高时，液晶响应速度加快；当温度较低时，液晶响应速度降低。通常液晶屏所提供的响应时间都是室温下的 ★★LCD 分类介绍☞
产品参数
什么是LCD ？LCD 是英文Liquid Crystal Display(Device)的简称，即液晶显示板。
LCD 属于平面显示器的一种，依驱动方式来分类可分为静态驱动（Static ）、单纯
矩阵驱动（Simple Matrix）以及主动矩阵驱动（Active Matrix）三种。
根据LCD （液晶）所采用的材料构造，可把液晶分为TN 、STN 、TFT 等三大类，而
据目前的技术原理又可以将它们再次分为TN 、STN 、FSTN 、DSTN 、TFT 等诸多类别：
1、TN 型LCD
所谓TN 是指Twisted Neumatic扭曲向列型布列LCD 。
2、STN 型LCD
所谓STN 是指Super Twisted Neumatic超扭曲向列型布列LCD ，即通常所说的单
色LCD 。
3、DSTN 型LCD
所谓DSTN 是指Dual Super Twisted Neumaic双超扭曲向列型布列LCD （即通常所说的微彩LCD ），意即通过双扫描方式来扫描扭曲向列型液晶显示屏，达到完成显示的目的。DSTN 显示屏上每个像素点的亮度和对比度因不能独立控制，显示效
果欠佳，但它结构简单，耗能较少。
DSTN －LCD 并非真正的彩色显示器，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，因而叫“伪彩显。其工作特点是：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，但当元件的性能不佳时，难免因上下两部分刷新不同步而在屏幕中央出现模糊水平线。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极少见到。又因屏幕上的像素信息是由屏幕左右两侧的晶体管控制一整行像素来显示，每个像素点不能自身发光，是无源像点，所以反应速度不快，屏幕刷新后会留下幻影，其对比度和
亮度也低，图像要比CRT 显示器暗得多。
由于DSTN －LCD 的对比度和亮度较差，屏幕观察范围较小，色彩不丰富，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，现在已不多见。但因价格相对低廉，耗能较TFT －LCD 少，而视角小可以防止窥视屏幕内容达到保密作用，结构简单可以减小整机体积，所以，
在少数笔记本电脑、工业电脑中仍采用它作为显示设备。
4、FSTN 型LCD
所谓FSTN 是指Film Super Twisted Nematic簿层超扭曲向列型布列LCD
5、TFT 型LCD
所谓TFT 就是指Thin Film Transistor 簿片式晶体管LCD （即通常所说的真彩LCD ），意即每个液晶像素点都是由集成在像素点后面的薄膜晶体管来驱动，从而可以做
到高速度、高亮度、高对比度显示屏幕信息。TFT LCD 技术是微电子技术和LCD 技术巧妙结合的高新技术。 分辨率有CGA （320×200）、VGA （640×480）、SVGA （800×600）、XGA （1024×768）、SXGA （1280×1024）到UXGA （1600×1200）
等。
TFT －LCD 是目前最好的LCD 彩色显示设备之一，其效果接近CRT 显示器，是现在
笔记本电脑和台式机上的主流显示设备。
由于彩色显示器中所需要的像素点数目是黑白显示器的4倍，在彩色显示器中像素大量增加，若仍然采用双扫描形式，屏幕不能正常工作，必须采用有源驱动方式代替无源扫描方式来激活像素。这样就出现了将薄膜晶体管（TFT ）、或薄膜二极管、或金属－绝缘体－金属（MIM ）等非线性有源元件集成到显示组件中的有源技术，用来驱动每个像素点，使每个像素都能保持一定电压，达到100％的占
空化。无疑，这将增加设备的功耗。
TFT －LCD 的每个像素点都是由集成在自身上的TFT 来控制，是有源像素点。因此，不但速度可以极大提高，而且对比度和亮度也大大提高了，同时分辨率也达到了空前程度。所以，TFT －LCD 的优点主要是：屏幕反应速度快、对比度和亮度都高、屏幕观察角度大、色彩丰富、分辨率高，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。在有源矩阵LCD 中，除了TFT －LCD 外，还有一种黑矩阵LCD ，是当前的高品质显示技术产品。其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 的有源显示特点，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、提高对比度的同
时，可减小在日常工作中明亮环境下的眩光现象。
LCD 性能参数介绍
LCD的性能参数与CRT 有较大区别，主要反映在真彩或伪彩、色度（色彩多少种或多少位）、分辨率、像素点距、刷新频率、防眩防反、观察屏幕视角等方面。 LCD 的色度层次比较丰富，但STN 、DSTN －LCD 与TFT －LCD 有较大差别。TFT －LCD 一般有16位64K 种色彩和24位16M 种色彩，由于亮度和对比度高，彩色十分鲜艳。而DSTN －LCD 只有256K 种色彩，不但亮度和对比度较差，彩色也不够艳丽明亮。
LCD 的分辨率与CRT 显示器不同，一般不能任意调整，它是制造商所设置和规定的。分辨率是指屏幕上每行有多少像素点、每列有多少像素点，一般用矩阵行列式来表示，其中每个像素点都能被计算机单独访问。现在LCD 的分辨率一般是800点×600行的SVGA 显示模式和1024点×768行的XGA 显示模式。
LCD 刷新频率是指显示帧频，亦即每个像素为该频率所刷新的时间，与屏幕扫描速度及避免屏幕闪烁的能力相关。也就是说刷新频率过低，可能出现屏幕图像闪烁或抖动。 防眩光防反射主要是为了减轻用户眼睛疲劳所增设的功能。由于LCD 屏幕的物理结构特点，屏幕的前景反光，屏幕的背景光与漏光，以及像素自身的对比度和亮度都将对用户眼睛产生不同程度的反射和眩光。特别是视角改变时，表现更明显。在防眩光防反射功能方面，STN 最差、DSNT －LCD 较差、TFT －LCD 较好、黑矩阵LCD 最好。
观察屏幕视角是指操作员可以从不同的方向清晰地观察屏幕上所有内容的角度，这与LCD 是DSTN 还是TFT 有很大关系。因为前者是靠屏幕两边的晶体管扫描屏幕发光，后者
是靠自身每个像素后面的晶体管发光，其对比度和亮度的差别，决定了它们观察屏幕的视角有较大区别。DSTN －LCD 一般只有60度，TFT －LCD 则有160度。