q2873845032017-10-11

液晶顯示器市場從2001年伊始就沸沸揚揚，先是三星推出了24英寸大螢幕液晶顯示器，飛利浦則推出流線型液晶顯示器，緊接著EMC一次性推出六款液晶顯示器，在顯示器市場上颳起一股LCD旋風。總的看來，由於先天的技術優勢，LCD顯示器正在悄然升溫，大有取代CRT顯示器之勢，那麼，液晶顯示器的技術優勢究竟何在呢？下面就讓我們看一看。

液晶顯示器的技術優勢

體積更小，重量更輕 傳統的CRT顯示器由於利用映象管技術成像，需要內藏真空映象管，再在尾端配以電子槍，使其長度一般均超過了30釐米，那整個顯示器的體積當然就更大。而液晶顯示器選用液晶材料，再利用相應成像技術實現顯示目的，不用在顯示器內部安裝映象管，體積當然較小。

相對顯示面積更大 傳統的CRT顯示器由於受到顯示技術的限制，其所標示的尺寸要比熒光屏的顯示面積要小，一般一臺15英寸的CRT顯示器，雖然其標明的尺寸為15英寸，但其真正的可視範圍可能只有14。1英寸左右，而17英寸的顯示器可能只餘下15至16英寸的顯示面積。但液晶顯示器由於成像原理的不同，其所標示的尺寸即是實際的顯示面積，如三星的15英寸液晶顯示器的顯示面積就是完完全全的15英寸，相當於一臺17英寸CRT顯示器的顯示面積，如果兩者價錢相差不多的話，當然是買臺液晶顯示器划算得多。

零輻射，無閃爍 CRT顯示器採用陰極映象管成像，其內含的電子光束在運作時會產生很多靜電與幅射，並且電子束的運轉速度越快，其輻射越大，人體長期使用，會對眼睛及面板造成損害，造成眼睛近視、面板過敏等問題。而液晶顯示器由於採用液晶材料，工作時無須使用電子光束，因此沒有靜電與幅射這兩種影響視力的問題存在。另外，CRT顯示器一幅畫面的形成是經過掃描而形成的，只有在掃描頻率達到一定數值時，才沒有閃爍現象，而液晶顯示器不需要掃描過程，一幅畫面幾乎是同時形成的，即使重新整理頻率很低，也不會出現絲毫閃爍現象。

功耗小，抗干擾能力強 CRT顯示器除了電路及映象管功耗之外，還有顯示屏的功耗，而液晶顯示器主要是背光源和電路功耗，其顯示屏的功耗可以忽略不計。另外由於液晶顯示器不像CRT顯示器那樣採用映象管及電子槍成像，不用考慮因為提高電子槍發射電子束而帶來的高輻射影響，而只是透過熒光管發射的背光來獲得亮度，因此具備了更強的抗干擾能力，即使是在光線比較集中的環境中，也會收到不錯的顯示效果。

畫面質量更高 傳統的CRT顯示器多采用模擬顯示方式，顯示的訊號輸出採用模擬輸出方式，在傳送過程中就有可能造成影象的損失，導致畫面質量的下降，而液晶顯示器的訊號傳送採用數字方式，由顯示卡直接輸出數字訊號，不會造成訊號的損失，但目前多數液晶顯示器仍然採用面向模擬顯示器的VGA介面，只有少數如Acer、EMC、三星等廠商設定了數字影片訊號介面。

使用功能更為智慧化 由於液晶顯示器採用的材料和技術的不同，它的一些引數搭配一般比較固定，這就要求顯示器的效能調節更為智慧化，在這方面各家廠商均有自己成熟的技術。

應用材料的飛躍

液晶顯示器之所以具備如此多的優勢，很大的一個原因就是它採用液晶作為主要的成像材料。傳統的CRT顯示器採用的是超厚玻璃顯示屏，雖然外表面與液晶顯示器一樣實現了純平，但是內表面卻有些彎曲，看起來有一種內凹的現象，影象會產生輕微程度的扭曲。而液晶顯示器採用的基本材料是液晶——一種同時具備液體的流動性和晶體的規則排列特性的物質。液晶受熱到一定程度就會變成透明狀液體，冷卻後會呈現出晶體的特徵，正由於液晶特性介於固態和液態之間，不但具有固態晶體的光學特性，還具有了液態的流動特性，液晶顯示器正是利用它的這種特性達到了成像的目的。

因為液晶既有固態的光學特性，又有液態的流動特性，所以當光線射入液晶物質中，必然會按照液晶分子的排列方式行進，產生了自然的偏轉現象。而液晶分子中的電子結構，又具備著很強的電子共軛運動能力，所以當液晶分子受到外加電場的作用，便很容易改變排列方式，也就相應改變了光線的行進方式。Acer、EMC、三星等廠商的液晶顯示器產品，就是利用液晶的光電效應，由外部的電壓控制，再透過液晶分子的折射特性，以及對光線的旋轉能力來控制亮暗狀態（或者稱為可視光學的對比），從而達到顯像的目的。

液晶顯示器成像原理

目前液晶顯示技術大多以TN、STN、TFT三種技術為主，在此就從這三種技術來探討一下液晶顯示器的成像原理。

TN型液晶顯示技術是液晶顯示器中最基本的，其他種類的液晶顯示器皆以TN型為基礎來加以改進，所以它的工作原理也較其他技術來得簡單。它主要包括垂直方向與水平方向的偏光板、配向膜、液晶材料以及導電的玻璃基板。其顯像原理是將液晶材料置於兩片透明導電玻璃間，液晶分子會依配向膜的細溝槽方向依序旋轉排列，如果電場未形成，光線會順利地從偏光板射入，依液晶分子旋轉其行進方向，然後從另一邊射出。如果在兩片導電玻璃通電之後，兩片玻璃間會形成電場，進而影響其間液晶分子的排列，使其分子棒進行扭轉，光線便無法穿透，進而遮住光源。這樣所得到亮暗對比的現象，叫做扭轉式向列場效應，簡稱TNFE（Twisted Nematic Field Effect）。在電子產品中所用的液晶顯示器，幾乎都是用扭轉式向列場效應原理所製成。但因為單純的TN液晶顯示器本身只有明暗兩種情形，所以只能形成黑白兩種顏色，並沒有辦法做到色彩的變化。

STN型的顯示原理與TN相類似，不同的是TN扭轉式向列場效應的液晶分子是將入射光旋轉90度，而STN超扭轉式向列場效應是將入射光旋轉180～270度。這一區別導致了光線的干涉現象，實現了一定程度色彩的變化，使STN型液晶顯示器具備了一些淡綠色與橘色的色調。如果再加上一個彩色濾光片，並將單色顯示矩陣之任何一個畫素分成三個子畫素，分別透過彩色濾光片顯示紅、綠、藍三原色，再經由三原色比例之調和，也可以顯示出全綵模式的色彩。

一般TFT液晶顯示屏的主要構成包括熒光管、導光板、偏光板、濾光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄模式電晶體等。這種液晶顯示器必須先利用熒光燈管投射出光源，這些光源會先經過一個偏光板然後再經過液晶，這時液晶分子的排列方式會改變穿透液晶的光線角度，然後這些光線接下來還必須經過前方的彩色的濾光膜與另一塊偏光板。而我們只要改變刺激液晶的電壓值就可以控制最後出現的光線強度與色彩，並進而能在液晶面板上變化出有不同深淺的顏色組合了。它與前兩者的區別是把TN上部夾層的電極改為FET電晶體，而下層改為共同電極。

液晶分子驅動技術

三種液晶顯示器所採用驅動方式也有所不同，一般前兩者採用的是單純矩陣驅動方式，而後者採用的是主動式驅動方式。

單純矩陣驅動方式是由垂直與水平方向的電極所構成，選擇要驅動的部份由水平方向電壓來控制，垂直方向的電極則負責驅動液晶分子。在TN與STN型的液晶顯示器中，採用一種由玻璃基板、ITO膜、配向膜、偏光板等製成的夾層，共上下兩層。每個夾層都包含電極和配向膜上形成的溝槽，上下夾層中的是液晶分子，在接近上部夾層的液晶分子按照上部溝槽的方向來排列，而下部夾層的液晶分子按照下部溝槽的方向排列。上下溝槽呈十字交錯，即上層的液晶分子的排列是橫向的，下層的液晶分子排列是縱向的，而位於上下之間的液晶分子接近上層的就呈橫向排列，接近下層的則呈縱向排列。整體看起來，液晶分子的排列就像螺旋形的扭轉排。但這一技術的缺陷在於顯示部分不能太大，如果顯示部份過大的話，那麼中間部份的電極反應時間可能就會比較長，而為了讓螢幕顯示一致，整體速度上就會變慢。講的簡單一點，就好像是CRT顯示器的螢幕更新頻率不夠快，那時使用者就會感到螢幕閃爍、跳動； 或者是當需要快速3D動畫顯示時，但顯示器的顯示速度卻無法跟上，顯示出來可能就會有延遲的現象。所以，早期的液晶顯示器在尺寸上有一定的限制，而且並不適合拿來看電影、或是玩3D遊戲。

主動式矩陣驅動方式是讓每個畫素都對應一組電極，它的構造有點像DRAM的迴路方式，電壓以掃描的（或稱作一定時間充電）方式，來改變每個畫素的狀態。這種方法是利用薄膜技術所做成的矽電晶體電極，利用掃描法來選擇任意一個顯示點的開與關，其實是利用薄膜式電晶體的非線性功能來控制不易控制的液晶非線性功能。在EMC的BM-568中，導電玻璃上畫上網狀的細小線路，電極由薄膜電晶體排列而成的矩陣開關，在每個線路相交的地方則形成一個控制匣，雖然驅動訊號快速地在各顯示點掃描而過，但只有電極上電晶體矩陣中被選擇的顯示點得到足以驅動液晶分子的電壓，使液晶分子軸轉向而呈亮的狀態，不被選擇的顯示點自然就是暗的狀態，也因此避免了顯示功能對液晶電場效應能力的依靠。

TN、STN及TFT型液晶顯示器因其利用液晶分子扭轉原理之不同，在視角、彩色、對比及動畫顯示品質上有高低層次之差別。其中TFT液晶顯示器所需的資金投入以及技術需求較高，對製造廠商的要求很高，而TN及STN所需的技術及資金需求則相對較低。