一、超薄平面顯示器時代來臨
電視機(jī)所采用的 CRT(陰極射線管)有著體積大、重量重、尺寸受限等缺點。隨著電子科技的發(fā)展，對移動顯示的要求越來越多，CRT 的先天限制，讓其小型化、行動化的理想受到阻礙。這使得開發(fā)新一代的顯示器技術(shù)變得更有其必要！ 新一代的顯示器講求幾個重點：平面直角，畫面顯示不變形、輕薄短小耗能少，攜帶方便且同時要與現(xiàn)有的影像信號技術(shù)兼容。目前談?wù)摰匠⌒惋@示器技術(shù)，最普及當(dāng)是 TFT LCD 的應(yīng)用了，舉凡數(shù)字相機(jī)、筆記型計算機(jī)、PDA 等，需要顯示復(fù)雜信息的電子產(chǎn)品通通少不了它。TFT LCD 技術(shù)又包含了，低溫多硅晶TFT LCD、反射式TFT LCD 等，多項不同的顯示技術(shù)，下面我們就要來一探 LCD 的歷史與原理。
二、液晶的發(fā)明與發(fā)現(xiàn)
液晶的誕生來自于一項非常特殊物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)，早在 1850 年 Virchow, Mettenheimer 和 Valentin 這三個人就發(fā)現(xiàn) nerve fibre 的粹取物中含有這種不尋常的東西。到了 1877 年德國物理學(xué)家 Otto Lehmann 運用偏極化的顯微鏡首次觀測到了液晶化的現(xiàn)象，但他對此一現(xiàn)象的成因并不了解。直到公元1888年，奧地利的植物學(xué)家 Friedrich Reinitzer（1857-1927）發(fā)現(xiàn)了螺旋性甲苯酸鹽的化合物（cholesteryl benzoate），確認(rèn)了這種化合物在加熱時具有兩個不同溫度的熔點，在這兩個不同的溫度點中，其狀態(tài)介于一般液態(tài)與固態(tài)物質(zhì)之間，類似膠狀，但在某一溫度范圍內(nèi)其又具有液體和結(jié)晶雙方性質(zhì)，由于其特殊的狀態(tài)。Reinitzer 后來走訪 Lehmann 深入探討這種物質(zhì)的表現(xiàn)，其后兩人便命名這種物質(zhì)為「Liquid Crystal」，就是液態(tài)結(jié)晶物質(zhì)的意思。Reinitzer 和 Lehmann 這兩人被譽(yù)為液晶之父。
同 CRT 陰極射線管一樣，液晶雖早在1888年就被發(fā)現(xiàn)（實際上，但是實際應(yīng)用在生活周遭時，已是80年后的事了。因為液晶在兩次大戰(zhàn)中對軍事用途的幫助不大，以致于 其發(fā)展落后 CRT 甚多。比較重要的是 1922 年 Oseen 和 Z?cher 這兩位科學(xué)家為液晶確立狀態(tài)變化之方程式。一直到了 1968年美國RCA公司工程師們利用液晶分子受到電壓的影響而改變其分子的排列狀態(tài)，并且可以讓入射光線產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象之原理，制造了世界第一臺使用液晶顯示的屏幕。由此開始，加上了1970年代日本 SONY 與 Sharp 兩家公司對液晶顯示技術(shù)全面開發(fā)與應(yīng)用，讓液晶顯示器成功的融入現(xiàn)代的電子產(chǎn)品之中。
描述液晶的物理性質(zhì)，必須先了解一般固態(tài)晶體具有方向性，而液態(tài)晶體這種特殊物質(zhì)，不但具有一般固體晶體的方向性外，同時又具有液體的流動性。改變固態(tài)晶體方向必須旋轉(zhuǎn)整個晶體，改變液態(tài)晶體就不用那幺麻煩，它的方向性可經(jīng)由電場或磁場來控制。
改變液晶的方向視液晶的成分而有所不同，有的液晶和電場平行時位能較低，所以當(dāng)外加電場時會朝著電場方向轉(zhuǎn)動，相對的，也有液晶是對應(yīng)電場垂直時位能較低。由于液晶對于外加力量（電場或磁場敏感），從而呈現(xiàn)了方向性的效果，也導(dǎo)致了當(dāng)光線入射液晶中時，必然會按照液晶分子的排列方式行進(jìn)，產(chǎn)生了自然的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)像（見圖3-1）。
圖3-1
部分液晶分子的電子結(jié)構(gòu)中，有著很強(qiáng)的電子共軛運動能力，所以當(dāng)液晶分子受到外加電場的作用，便很容易的被極化產(chǎn)生感應(yīng)偶極性（induced dipolar），這也是液晶分子之間互相作用力量的來源。而一般電子產(chǎn)品中所用的液晶顯示器，就是是利用液晶的光電效應(yīng)，藉由外部的電壓控制，再透過液晶分子的折射特性，以及對光線的旋轉(zhuǎn)能力來獲得亮暗情況，進(jìn)而達(dá)到顯像的目的。
電源關(guān)閉時，液晶具有偏光效果
可將入射光線轉(zhuǎn)彎，穿過極柵，呈現(xiàn)亮色
電源開啟時液晶不具有偏光的功能
因此光線不能通過極柵呈現(xiàn)暗色
三、液晶顯示器的種類
利用液晶制成的顯示器稱為液晶顯示器，英文稱 LCD（Liquid Crystal Display）。其種類可分為依驅(qū)動方式之靜態(tài)驅(qū)動（Static）、單純矩陣驅(qū)動（Simple Matrix）以及主動矩陣驅(qū)動（Active Matrix）三種。而其中，單純矩陣型又是俗稱的被動式（Passive），可分為扭轉(zhuǎn)向列型（Twisted Nematic，簡稱 TN）和超扭轉(zhuǎn)式向列型（Super Twisted Nematic，簡稱STN）兩種；而主動矩陣型則以薄膜式晶體管型（Thin Film Transistor；TFT）為目前主流。
TN型
TN型液晶顯示技術(shù)可說是液晶顯示器中最基本的，其它種類的液晶顯示器也可說是以TN型為藍(lán)本加以改良。同樣的，它的運作原理也較其它技術(shù)來的簡單。TN 的構(gòu)造包括了垂直方向與水平方向的偏光板（Polarizer），其上具有細(xì)紋溝槽，中間夾雜液晶材料以及導(dǎo)電的玻璃基板（Glass）。
STN/DSTN
STN型的顯示原理也類似，不同的是TN型的液晶分子是將入射光旋轉(zhuǎn)90度，而STN則可將入射光旋轉(zhuǎn)180~270度。 單純的 TN 顯示器本身只有明暗兩種顯示（或黑白），無法產(chǎn)生色彩的變化。TN LCD 采用的是“直接驅(qū)動”無法顯示較多的像素，且畫面的對比小，反應(yīng)速度慢，視角更僅在+30度以下(即觀賞角度約60度)，顯示質(zhì)量也較差；故TN型LCD主要用途在于簡單的數(shù)字符與文字的顯示，如：電子表