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篇名

LCD顯示器的介紹

作者

李仁文。高雄縣中山工商。綜合高中。三年十班

LCD顯示器的介紹

壹●前言

從現在的日常生活當中，時常可以看到裝在各式各樣產品上的LCD，LCD已經在
我們不知不覺當中融入我們的生活了，近年來科技產品不斷的進步LCD更佔有一
席之地，有別於往日的陰極映像管CRT的電腦和電視螢幕，LCD似乎更加的複雜
但究竟它的吸引力有多少呢？LCD的原理和結構又為何？本論文將詳細的介紹。

貳●正文

一、液晶的起源

在西元1850年，Virchow、Mettenheimer和Valentin這三個學者就發現了神經
纖維（nervefibre）的粹取物中含有此類特殊的物質。到了西元1877年德國物
理學家OttoLehmann運用偏極化顯微鏡首次觀測到液晶化的現象，但當時他對
於此種現象的成因並不了解。直到西元1888年，奧地利的植物學家Friedrich
Reinitzer發現了螺旋性甲苯酸鹽的化合物（cholesterylbenzoate），並確認
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
態介於一般液態與固態物質之間，類似膠狀，但在某一溫度範圍內該物質的狀態
又具有液體和結晶體的雙重特性。在那個年代並沒有對於此物質的適當稱呼，因
此就稱之為LiquidCrystal（顧名思義就是液態的晶體）。Reinitzer和Lehmann
這兩人被譽為液晶之父。而液晶的組成物質是一種有機化合物，也就是以碳為中
心所構成的化合物。接下來在1963年時，美國RCA公司的威廉發現了液晶會受
到電器的影響而產生偏轉的現象，也發現光線射入到液晶中會產生折射。所以就
在1968年，也就是威廉發現光會因液晶產生折射後的5年，RCA的Heil震盪器
開發部門發表了全球首台利用液晶特性來顯示畫面的螢幕。所以到了1968年，
萊尼茲發現液晶物質整整80年後，「液晶」和「顯示器」兩個專有名詞才連結在
一起，「液晶顯示器（LCD）」成為後來大家朗朗上口的專業名詞。（註一）

二、液晶運用在顯示器上的原理

一般液晶運用在顯示器上，主要靠液晶的電光效應和偏光的特性。偏光的涵義是
指光波只會在一個平面上震動，主要是靠偏光濾光器（濾光器是由兩塊互相成為
90度的單一濾光鏡片構成）。而LCD是以兩塊玻璃片中填滿液晶材料所構成，由
於液晶擁有黏性（viscosity）、彈性（elasticity）和極化性(polarizalility)
的性質，因此當電極通過就會改變偏光的特性。為了使LCD能顯示影像，在LCD
的兩塊玻璃片中間的頂部和底部排列互相成為90度的導體，每一個交叉點就是
一個單元，透過訊號輸入至每一單位，因此就能控制影像的顯示。（註二）

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三、液晶顯示器的結構

LiquidCrystalDisplay（中文簡稱液晶顯示器﹞主要原理為以電流刺激液晶分
子產生點、線、面配合背部燈管構成畫面。

結構上LCDPanel由四個元件購成：

Ⅰ、背光組﹝燈管﹞

一般俗稱燈管組，由陰極管以後端照光方式將光線送入導光板，光源以全反射作
用進入導光板之擴散點經由擴散片將光線往各個角度四處擴散，此時大約有40
〜50%的光線會由導光板之正面透出，剩下無法擴散之光線再由底部之反光板再
次導入導光板以目前之技術已可將85%〜90%進入光源由正面導出。

Ⅱ、偏光組

將背光組之雜亂之光線排列為單方向之光線其功能很像CRT之偏向線圈。

Ⅲ、玻璃基板與薄膜晶體﹝TFT液晶分子組﹞

在早期(第1代〜第3代)此部份為量產技術最難突破之處，原因為基板本身材質
很薄，內部又有幾百萬個液晶分子之高精密科技，再加上本身體積又不小，切割
時稍不小心即會產生不良，故良率一直偏低，直至近期3.5~4代生產線之技術，
成本才算相對降低，其原理為將液晶分子通電經由背光產生因暗影，產品一點，
點構成線構成面形成一個畫面。（註三）

Ⅳ、彩色過濾鏡組

顏色之深淺可由變化液晶分子電流電場強弱改變，至於顏色之決定則控制於三層
彩色濾光片身上，藉由不同之濾鏡產生不同之色階，進一步透過三原色混色達到
1.6百萬色素。如圖（一）

圖（一）彩色濾光片構造簡圖

(資料來源:吳宛芳。大尺寸TFTLCD上游關鍵零組件產業分析。檢索於2007.10.07，
http://intra.yuanta.com.tw/PagesA2/hot_issue/9205TFT%20LCD.html)

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四、液晶顯示器的分類

目前液晶顯示器可分成三大種類，分別是扭轉向列型（TwistedNematic；簡稱
TN）、超扭轉向列型（Super