LCD显示器成像原理.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：LCD显示器成像原理液晶显示器（LCD）目前科技信息产品都朝着轻、薄、短、小的目标发展在计算机周边中拥有悠久历史的显示器产品当然也不例外。在便于携带与搬运为前题之下传统的显示方式如CRT映像管显示器及LED显示板等等皆受制于体积过大或耗电量甚巨等因素无法达成使用者的实际需求。而液晶显示技术的发展正好切合目前信息产品的潮流无论是直角显示、低耗电量、体积小、还是零辐射等优点都能让使用者享受最佳的视觉环境。液晶的诞生要追溯液晶显示器的来源必须先从「液晶」的诞生开始讲起。在公元1888年一位奥地利的植物学家菲德烈．莱尼泽（FriedrichReinitzer）发现了一种特殊的物质。他从植物中提炼出一种称为螺旋性甲苯酸盐的化合物在为这种化合物做加热实验时意外的发现此种化合物具有两个不同温度的熔点。而它的状态介于我们一般所熟知的液态与固态物质之间有点类似肥皂水的胶状溶液但它在某一温度范围内却具有液体和结晶双方性质的物质也由于其独特的状态后来便把它命名为「LiquidCrystal」就是液态结晶物质的意思。不过虽然液晶早在1888年就被发现但是真正实用在生活周遭的用品时却是在80年后的事情了。公元1968年在美国RCA公司（收音机与电视的发明公司）的沙诺夫研发中心工程师们发现液晶分子会受到电压的影响改变其分子的排列状态并且可以让射入的光线产生偏转的现象。利用此一原理RCA公司发明了世界第一台使用液晶显示的屏幕。尔后液晶显示技术被广泛的用在一般的电子产品中举凡计算器、电子表、手机屏幕、医院所使用的仪器（因为有辐射计量的考虑）或是数字相机上面的屏幕等等。令人玩味的是液晶的发现比真空管或是阴极射线管还早但世人了解此一现象的并不多直到1962年才有第一本由RCA研究小组的化学家乔．卡司特雷诺（JoeCastellano）先生所出版的书籍来描述。而与映像管相同的这两项技术虽然都是由美国的RCA公司所发明的却分别被日本的新力（Sony）与夏普（Sharp）两家公司发扬光大。什么是液晶液晶显示器是以液晶材料为基本组件由于液晶是介于固态和液态之间不但具有固态晶体光学特性又具有液态流动特性所以已经可以说是一个中间相。而要了解液晶的所产生的光电效应我们必须来解释液晶的物理特性包括它的粘性（visco-sity）与弹性（elasticity）和其极化性（polarizalility）。液晶的粘性和弹性从流体力学的观点来看可说是一个具有排列性质的液体依照作用力量不同的方向应该有不同的效果。就好象是将一把短木棍扔进流动的河水中短木棍随着河水流着起初显得凌乱过了一会儿所有短木棍的长轴都自然的变成与河水流动的方向一致这表示着次粘性最低的流动方式也是流动自由能最低的一个物理模型。此外液晶除了有粘性的反应外还具有弹性的反应它们都是对于外加的力量呈现了方向性的效果。也因此光线射入液晶物质中必然会按照液晶分子的排列方式行进产生了自然的偏转现像。至于液晶分子中的电子结构都具备着很强的电子共轭运动能力所以当液晶分子受到外加电场的作用便很容易的被极化产生感应偶极性（induceddipolar）这也是液晶分子之间互相作用力量的来源。而一般电子产品中所用的液晶显示器就是是利用液晶的光电效应藉由外部的电压控制再透过液晶分子的折射特性以及对光线的旋转能力来获得亮暗情况（或著称为可视光学的对比）进而达到显像的目的。液晶显示器的种类液晶显示器英文通称为LCD（LiquidCrystalDisplay）是属于平面显示器的一种依驱动方式来分类可分为静态驱动（Static）、单纯矩阵驱动（SimpleMatrix）以及主动矩阵驱动（ActiveMatrix）三种。其中被动矩阵型又可分为扭转式向列型（TwistedNematic；TN）、超扭转式向列型（SuperTwistedNematic；STN）及其它被动矩阵驱动液晶显示器；而主动矩阵型大致可区分为薄膜式晶体管型（ThinFilmTransistor；TFT）及二端子二极管型（Metal/Insulator/Metal；MIM）二种方式。（详细的分类请参考附图）TN、STN及TFT型液晶显示器因其利用液晶分子扭转原理之不同在视角、彩色、对比及动画显示品质上有高低程次之差别使其在产品的应用范围分类亦有明显区隔。以目前液晶显示技术所应用的范围以及层次而言主动式矩阵驱动技术是以薄膜式晶体管型（TFT）为主流多应用于笔记型计算机及动画、影像处理产品。而单纯矩阵驱动技术目前则以扭转向列（TN）、以及超扭转向列（STN）为主目前的应用多以文书处理器以及消费性产品为主。在这之中TFT液晶显示器所需的资金投入以及技术需求较高而TN及STN