關(guān)鍵詞：
LCD
Abstract：
Key words :
中心議題：
- LCD顯示器的原理
- LCD按照性能的分類
- TFT市場分析
LCD顯示器的全稱為Liquid Crystal Display液晶顯示器，根據(jù)技術(shù)性能來分,，它還可以分為TN-LCD,、STN-LCD、FSTN-LCD,、DSTN-LCD,、TFT-LCD等多種液晶顯示器。TN-LCD稱為扭曲向列型(Twisted Nematic)液晶顯示器,，STN-LCD稱為超扭曲向列型(Super TN)液晶顯示器,，F(xiàn)STN-LCD(Formulated Super Twisted Nematic) 稱為格式化超級扭曲向列液晶顯示器，DSTN-LCD稱為雙掃描超扭曲向列型(Dual Scan Tortuosity Nomograph)液晶顯示器,，TFT-LCD稱為薄膜晶體管型(Thin Film Transistor)液晶顯示器,。前四種多用于電腦顯示器，后一種主要用于大屏幕電視機(jī)圖像顯示器,。
圖1 液晶分子的排列結(jié)構(gòu)
液晶就是介于液體與固體之間的一種混合體物質(zhì),，在沒有電場力的情況下，液晶分子的排列一般是雜亂無章的,；在電場力的作用下,，液晶分子就會(huì)被極化帶電,，極化帶電的液晶分子就會(huì)按電力線的方向有序地進(jìn)行排列；當(dāng)電場力消失的時(shí)候,，液晶分子極化帶電的現(xiàn)象并不會(huì)立即消失（與駐極體相似）,，因此，液晶分子還是按一定的方向排列,，只不過是沒有在電場力的情況下排列得那么整齊,，這種現(xiàn)象就是所謂的液晶向列扭曲，圖1是液晶分子的排列結(jié)構(gòu),。
所謂液晶分子極化帶電,，實(shí)際上就是電介質(zhì)帶電，因?yàn)橐壕б矊儆陔娊橘|(zhì),。液晶顯示器中的每個(gè)像素點(diǎn)都相當(dāng)于一個(gè)電容,，當(dāng)液晶顯示器工作時(shí),，就相當(dāng)于驅(qū)動(dòng)電路輸出電壓對電容器進(jìn)行充電,，此時(shí)液晶分子就相當(dāng)于電容器中的電介質(zhì)。
圖2是液晶點(diǎn)陣（像素點(diǎn)）的工作原理圖,，在沒有驅(qū)動(dòng)信號的情況下,，液晶分子按一定扭曲角排列，因此,，光線很難通過液晶,；在驅(qū)動(dòng)信號的作用下，液晶分子就會(huì)被極化帶電,，極化帶電的液晶分子就會(huì)按電力線的方向有序地進(jìn)行排列,，即扭曲角將會(huì)變小，這樣光線就很容易通過,。液晶顯示器就是通過控制液晶分子的扭曲角大小,，從而控制光的穿透強(qiáng)度來工作的。
所謂液晶分子極化帶電,，實(shí)際上就是電介質(zhì)帶電，因?yàn)橐壕б矊儆陔娊橘|(zhì),。液晶顯示器中的每個(gè)像素點(diǎn)都相當(dāng)于一個(gè)電容,，當(dāng)液晶顯示器工作時(shí),，就相當(dāng)于驅(qū)動(dòng)電路輸出電壓對電容器進(jìn)行充電,，此時(shí)液晶分子就相當(dāng)于電容器中的電介質(zhì)。
圖2是液晶點(diǎn)陣（像素點(diǎn)）的工作原理圖,，在沒有驅(qū)動(dòng)信號的情況下,，液晶分子按一定扭曲角排列，因此,，光線很難通過液晶,；在驅(qū)動(dòng)信號的作用下，液晶分子就會(huì)被極化帶電,，極化帶電的液晶分子就會(huì)按電力線的方向有序地進(jìn)行排列,，即扭曲角將會(huì)變小，這樣光線就很容易通過,。液晶顯示器就是通過控制液晶分子的扭曲角大小,，從而控制光的穿透強(qiáng)度來工作的。
圖2 液晶點(diǎn)陣的工作原理
由此可知,，液晶分子的扭曲角越大,，液晶顯示器的控制特性就越好。TN和STN的主要區(qū)別是液晶分子的扭曲角大小不同,，TN的扭曲角為90°,，STN的扭曲角為90°~270°。因此,，STN比TN具有更高路數(shù)的驅(qū)動(dòng)能力和優(yōu)異的電光性能,。
FSTN與STN的區(qū)別，是FSTN在STN的基礎(chǔ)上加上一層補(bǔ)償膜,，可以補(bǔ)償?shù)鬝TN的干涉顏色,，實(shí)現(xiàn)真正的黑白顯示,。根據(jù)補(bǔ)償膜角度的不同，可以分為正極性（白底黑字）和負(fù)極性（黑底白字）圖像顯示,。全息FSTN是在FSTN基礎(chǔ)上再加上一層全息膜使顯示效果更加悅目漂亮,，并且具有更高的電光參數(shù)。
DSTN在本質(zhì)上與STN沒有很大區(qū)別,，只是顯示器的掃描方式不同,，DSTN顯示器把圖像分成上下兩部份，同時(shí)進(jìn)行掃描,，使圖像掃描的刷新率提高,，從而增加液晶顯示器的平均亮度。
TFT-LCD的主要特征是把晶體管（驅(qū)動(dòng)放大電路）直接安裝在玻璃基板上,，因此,，把它稱為薄膜晶體管型(Thin Film Transistor)液晶顯示器，如圖3所示,。由于晶體管放大器瞬間可以提供比較的電流給液晶分子進(jìn)行極化充電,，因此這種液晶顯示器的時(shí)間響應(yīng)特性比較好，動(dòng)態(tài)亮度比較高,，因此,，用TFT-LCD顯示活動(dòng)圖像時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)圖像拖尾現(xiàn)象,，圖像輪廓比較清晰,。
DSTN在本質(zhì)上與STN沒有很大區(qū)別,，只是顯示器的掃描方式不同,，DSTN顯示器把圖像分成上下兩部份，同時(shí)進(jìn)行掃描,，使圖像掃描的刷新率提高,，從而增加液晶顯示器的平均亮度。
TFT-LCD的主要特征是把晶體管（驅(qū)動(dòng)放大電路）直接安裝在玻璃基板上,，因此,，把它稱為薄膜晶體管型(Thin Film Transistor)液晶顯示器，如圖3所示,。由于晶體管放大器瞬間可以提供比較的電流給液晶分子進(jìn)行極化充電,，因此這種液晶顯示器的時(shí)間響應(yīng)特性比較好，動(dòng)態(tài)亮度比較高,，因此,，用TFT-LCD顯示活動(dòng)圖像時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)圖像拖尾現(xiàn)象,，圖像輪廓比較清晰,。
圖3 TFT-LCD液晶顯示器的工作原理
LCD從字符顯示器發(fā)展到圖像顯示器，已經(jīng)有30多年的歷史,，它的技術(shù)一直在進(jìn)步,，技術(shù)性能也一直在提高，原來很多致命缺點(diǎn)現(xiàn)在已經(jīng)基本被克服,，圖4就是各種矩陣液晶顯示器性能的比較,。從圖4中可以看出，TFT-LCD是目前各種液晶顯示器中性能最好的,。但TFT-LCD也存在很嚴(yán)重的缺點(diǎn),，就是背光燈損耗能量比較大，因?yàn)橐壕П旧聿话l(fā)光,，而液晶的透光率比較低,，背光系統(tǒng)的光損耗也很大，真正用于圖像顯示的光強(qiáng)度一般只有背光源的5%左右,。
另外,，目前大部份液晶顯示器都是采用冷陰極熒光燈（CCFL）做光源，這種冷陰極熒光燈開始點(diǎn)亮的時(shí)候需要很高的電壓（2000～5000V）,，而正常工作電壓大約只有一兩百伏（與顯示器的尺寸有關(guān)）,，需要單獨(dú)配一個(gè)交流逆變電源對它供電,，這種交流逆變電源的工作效率一般比較低，大約只有70%,，因?yàn)橹C振式電源變壓器的漏感很大,。
圖4 各種矩陣液晶顯示器性能比較
為了降低能耗，目前很多液晶電視生產(chǎn)廠都準(zhǔn)備把CCFL背光燈改換成LED發(fā)光二極管,。由于發(fā)光二極管可以直接用直流來供電,，直流穩(wěn)壓電源的工作效率一般都很高，可達(dá)90%以上,，再加上LED燈背光系統(tǒng)比CCFL燈的背光系統(tǒng)簡單很多,，光學(xué)損耗也比較小，所以,，采用LED做液晶顯示器背光燈要比CCFL背光燈節(jié)省電30%以上,，但LED背光燈的成本要CCFL背光燈高很多。
最近幾年,，由于TFT-LCD的性能價(jià)格比大幅提高,，使它在大屏幕電視顯示器中的地位急激上升，目前,，TFT-LCD在大屏幕電視顯示器中已經(jīng)穩(wěn)坐第一把交椅,。TFT-LCD的性能價(jià)格比大幅提高的主要原因,，是因?yàn)槭畮啄昵癓CD顯示屏的生產(chǎn)技術(shù)突然由日本轉(zhuǎn)移到臺灣人手中,，特別是2000年以后，大陸突然放松對進(jìn)口電子產(chǎn)品的限制,，大陸對LCD顯示屏需求的大幅增加,，同時(shí)也刺激了臺灣LCD產(chǎn)業(yè)鏈的快速建立和生產(chǎn)效率的膨脹，LCD的生產(chǎn)規(guī)模,，幾年來一直沿著每年新增一代生產(chǎn)線的直線速度增長,，目前臺灣的七家LCD顯示屏生產(chǎn)企業(yè)（友達(dá)光電、奇美電子,、中華映管,、廣輝電子、元太科技,、聯(lián)友光電,、康寧）的產(chǎn)量已經(jīng)占去世界的半邊江山。
最近幾年,，由于TFT-LCD的性能價(jià)格比大幅提高,，使它在大屏幕電視顯示器中的地位急激上升，目前,，TFT-LCD在大屏幕電視顯示器中已經(jīng)穩(wěn)坐第一把交椅,。TFT-LCD的性能價(jià)格比大幅提高的主要原因,，是因?yàn)槭畮啄昵癓CD顯示屏的生產(chǎn)技術(shù)突然由日本轉(zhuǎn)移到臺灣人手中,，特別是2000年以后，大陸突然放松對進(jìn)口電子產(chǎn)品的限制,，大陸對LCD顯示屏需求的大幅增加,，同時(shí)也刺激了臺灣LCD產(chǎn)業(yè)鏈的快速建立和生產(chǎn)效率的膨脹，LCD的生產(chǎn)規(guī)模,，幾年來一直沿著每年新增一代生產(chǎn)線的直線速度增長,，目前臺灣的七家LCD顯示屏生產(chǎn)企業(yè)（友達(dá)光電、奇美電子,、中華映管,、廣輝電子、元太科技,、聯(lián)友光電,、康寧）的產(chǎn)量已經(jīng)占去世界的半邊江山。
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