LCD显示技术、面板浅述及其应用与发展

随着视频监控的广泛应用，人们不仅追求终端监视设备的显示效果，而且还对监视设备的无辐射、无闪烁、环保、节能等指标也越来越关注。正是在这市场需求的催化下，伴随LCD显示技术的长足进步，LCD监视器应用得到了极大的发展。早期的LCD在亮度、响应时间、对比度和可视角度上都还不能达到主流显示设备的需求，特别是有的LCD监视器响应时间甚至在40ms以上，拖尾现象严重，仅适用于对静止图像的监视，这些局限性大大限制了LCD监视器的应用。

随着TFT面板技术和工艺的逐渐成熟，使得TFT-LCD在响应时间、对比度、亮度、可视角度等方面都有了很大的进步，缩小了与传统CRT监视器的差距。如：SAMSUNG的LCD监视器响应时间已经做到了5ms，对比度达到了1000：1，亮度做到了300cd/m2，基本上杜绝了拖尾残影的现象，LCD的最大障碍已经被技术前进的车轮碾得粉碎。回顾LCD技术的进步，始终围绕着同样一个主题——“追求视觉舒适性的极限”。

LCD技术的发展

1888年澳大利亚植物学家莱尼茨尔（Reinitzer）首先发现液态晶体的存在，之后，便开启了相关基础技术的研究。1968年美国RCA公司科学家G.H.Heilmeier根据液晶动态散射（Dynamic scattering）效应，将液晶做成显示器，液晶显示器（Liquid crystal display，LCD）产业便开始成形。美国是LCD技术的原始推动者，日本是最先将此技术商品化的国家之一，1973年，Sharp公司成功开发出以LCD为显示面板的计算器与手表，并带动许多厂商（如Hitachi、NEC、Toshiba等）加入到LCD产品开发的生产行列。而日本在LCD市场的独占情况一直延续到1995年，直到韩国厂商推出TFT （Thin film transistor）LCD而终结。韩国厂商包括SAMSUNG、Hyundai等延续其在半导体产业的发展经验，利用反向工程（Reverse engineering）原理，学习日本的TFT-LCD技术，于90年代未已达到超过30%的市场占有率，并取代日本成为此产业的领先者。而同时，台湾也掀起了一股TFT-LCD研发和生产的热潮。

LCD显示技术回顾

目前常用的LCD监视器多采用TFT面板（薄膜晶体管液晶）制成，尽管LCD有多个类型，但有的类型并不适合用作彩色监视器，下面简单介绍LCD技术。

LCD屏主要分为TN（Twisted Nematic-LCD，扭曲向列LCD）型、STN（Supertwisted nematic）型和TFT（Thin film transistor）型三种。（其实在TN类中还包括双层超扭曲向列型DSTN，全称Dual Scan Tortuosity Nomograph，早期笔记本电脑和目前手机等数码设备上皆有采用）。其中TN、STN二种的显示原理相同，为被动矩阵式，只是液晶分子的扭曲角度不同，TN扭曲角度为90度，STN的液晶分子扭曲角度为180度~270度。

TN屏包括玻璃基板、ITO膜、配向膜、偏光板等制成的夹板，上下二夹层，每个夹层都包含电极和配向膜形成的沟槽，上下夹层中是液晶分子，在接近上部夹层的液晶分子按照上部沟槽的方向来排列，而下部夹层的液晶分子按照下部沟槽的方向排列。上下沟槽呈十字交错，即上层的液晶分子的排列是横向的，下层的液晶分子排列是纵向的，而位于上下之间的液晶分子接近上层的就呈横向排列，接近下层的则呈纵向排列。整体看起来，液晶分子的排列就像螺旋形的扭转排列，因而TN-LCD被称为扭曲向列显示器。一旦给液晶分子加电后，由于受到电压的影响，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，这便是最简单的显示原理。

而STN-LCD与TN-LCD的最主要差别是在于液晶分子排列从TN型的90度扩大180度~270度，其目的在于增加显像对比。由于STN型属于复屈折射性，故其背景颜色通常为黄色或蓝色，为达到彩色化之功能，常以加上一层色补偿板使其颜色变为黑白色板，再加彩色滤光片而呈彩色功能。截至1993年以前，办公室自动化产品包括膝上型PC、笔记型PC等产品之平面显示器，以使用黑白色或16及64色的STN-LCD为主。