液晶显示器的主要构成和结构是什么？

站在“视”界的巅峰——浅析液晶显示器技术

液晶显示器市场从2001年伊始就沸沸扬扬，先是三星推出了24英寸大屏幕液晶显示器，飞利浦则推出流线型液晶显示器，紧接着EMC一次性推出六款液晶显示器，在显示器市场上刮起一股LCD旋风。总的看来，由于先天的技术优势，LCD显示器正在悄然升温，大有取代CRT显示器之势，那么，液晶显示器的技术优势究竟何在呢？下面就让我们看一看。

液晶显示器的技术优势

体积更小，重量更轻 传统的CRT显示器由于利用显像管技术成像，需要内藏真空显像管，再在尾端配以电子枪，使其长度一般均超过了30厘米，那整个显示器的体积当然就更大。而液晶显示器选用液晶材料，再利用相应成像技术实现显示目的，不用在显示器内部安装显像管，体积当然较小。

相对显示面积更大 传统的CRT显示器由于受到显示技术的限制，其所标示的尺寸要比荧光屏的显示面积要小，一般一台15英寸的CRT显示器，虽然其标明的尺寸为15英寸，但其真正的可视范围可能只有14.1英寸左右，而17英寸的显示器可能只余下15至16英寸的显示面积。但液晶显示器由于成像原理的不同，其所标示的尺寸即是实际的显示面积，如三星的15英寸液晶显示器的显示面积就是完完全全的15英寸，相当于一台17英寸CRT显示器的显示面积，如果两者价钱相差不多的话，当然是买台液晶显示器划算得多。

零辐射，无闪烁 CRT显示器采用阴极显像管成像，其内含的电子光束在运作时会产生很多静电与幅射，并且电子束的运转速度越快，其辐射越大，人体长期使用，会对眼睛及皮肤造成损害，造成眼睛近视、皮肤过敏等问题。而液晶显示器由于采用液晶材料，工作时无须使用电子光束，因此没有静电与幅射这两种影响视力的问题存在。另外，CRT显示器一幅画面的形成是经过扫描而形成的，只有在扫描频率达到一定数值时，才没有闪烁现象，而液晶显示器不需要扫描过程，一幅画面几乎是同时形成的，即使刷新频率很低，也不会出现丝毫闪烁现象。

功耗小，抗干扰能力强 CRT显示器除了电路及显像管功耗之外，还有显示屏的功耗，而液晶显示器主要是背光源和电路功耗，其显示屏的功耗可以忽略不计。另外由于液晶显示器不像CRT显示器那样采用显像管及电子枪成像，不用考虑因为提高电子枪发射电子束而带来的高辐射影响，而只是通过荧光管发射的背光来获得亮度，因此具备了更强的抗干扰能力，即使是在光线比较集中的环境中，也会收到不错的显示效果。

画面质量更高 传统的CRT显示器多采用模拟显示方式，显示的信号输出采用模拟输出方式，在传送过程中就有可能造成图像的损失，导致画面质量的下降，而液晶显示器的信号传送采用数字方式，由显卡直接输出数字信号，不会造成信号的损失，但目前多数液晶显示器仍然采用面向模拟显示器的VGA接口，只有少数如Acer、EMC、三星等厂商设置了数字视频信号接口。

使用功能更为智能化 由于液晶显示器采用的材料和技术的不同，它的一些参数搭配一般比较固定，这就要求显示器的性能调节更为智能化，在这方面各家厂商均有自己成熟的技术。

应用材料的飞跃

液晶显示器之所以具备如此多的优势，很大的一个原因就是它采用液晶作为主要的成像材料。传统的CRT显示器采用的是超厚玻璃显示屏，虽然外表面与液晶显示器一样实现了纯平，但是内表面却有些弯曲，看起来有一种内凹的现象，图像会产生轻微程度的扭曲。而液晶显示器采用的基本材料是液晶——一种同时具备液体的流动性和晶体的规则排列特性的物质。液晶受热到一定程度就会变成透明状液体，冷却后会呈现出晶体的特征，正由于液晶特性介于固态和液态之间，不但具有固态晶体的光学特性，还具有了液态的流动特性，液晶显示器正是利用它的这种特性达到了成像的目的。

因为液晶既有固态的光学特性，又有液态的流动特性，所以当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象。而液晶分子中的电子结构，又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，便很容易改变排列方式，也就相应改变了光线的行进方式。Acer、EMC、三星等厂商的液晶显示器产品，就是利用液晶的光电效应，由外部的电压控制，再通过液晶分子的折射特性，以及对光线的旋转能力来控制亮暗状态（或者称为可视光学的对比），从而达到显像的目的。

液晶显示器成像原理

目前液晶显示技术大多以TN、STN、TFT三种技术为主，在此就从这三种技术来探讨一下液晶显示器的成像原理。

TN型液晶显示技术是液晶显示器中最基本的，其他种类的液晶显示器皆以TN型为基础来加以改进，所以它的工作原理也较其他技术来得简单。它主要包括垂直方向与水平方向的偏光板、配向膜、液晶材料以及导电的玻璃基板。其显像原理是将液晶材料置于两片透明导电玻璃间，液晶分子会依配向膜的细沟槽方向依序旋转排列，如果电场未形成，光线会顺利地从偏光板射入，依液晶分子旋转其行进方向，然后从另一边射出。如果在两片导电玻璃通电之后，两片玻璃间会形成电场，进而影响其间液晶分子的排列，使其分子棒进行扭转，光线便无法穿透，进而遮住光源。这样所得到亮暗对比的现象，叫做扭转式向列场效应，简称TNFE（Twisted Nematic Field Effect）。在电子产品中所用的液晶显示器，几乎都是用扭转式向列场效应原理所制成。但因为单纯的TN液晶显示器本身只有明暗两种情形，所以只能形成黑白两种颜色，并没有办法做到色彩的变化。

STN型的显示原理与TN相类似，不同的是TN扭转式向列场效应的液晶分子是将入射光旋转90度，而STN超扭转式向列场效应是将入射光旋转180～270度。这一区别导致了光线的干涉现象，实现了一定程度色彩的变化，使STN型液晶显示器具备了一些淡绿色与橘色的色调。如果再加上一个彩色滤光片，并将单色显示矩阵之任何一个像素分成三个子像素，分别通过彩色滤光片显示红、绿、蓝三原色，再经由三原色比例之调和，也可以显示出全彩模式的色彩。

一般TFT液晶显示屏的主要构成包括荧光管、导光板、偏光板、滤光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄模式晶体管等。这种液晶显示器必须先利用荧光灯管投射出光源，这些光源会先经过一个偏光板然后再经过液晶，这时液晶分子的排列方式会改变穿透液晶的光线角度，然后这些光线接下来还必须经过前方的彩色的滤光膜与另一块偏光板。而我们只要改变刺激液晶的电压值就可以控制最后出现的光线强度与色彩，并进而能在液晶面板上变化出有不同深浅的颜色组合了。它与前两者的区别是把TN上部夹层的电极改为FET晶体管，而下层改为共同电极。

液晶分子驱动技术

三种液晶显示器所采用驱动方式也有所不同，一般前两者采用的是单纯矩阵驱动方式，而后者采用的是主动式驱动方式。

单纯矩阵驱动方式是由垂直与水平方向的电极所构成，选择要驱动的部份由水平方向电压来控制，垂直方向的电极则负责驱动液晶分子。在TN与STN型的液晶显示器中，采用一种由玻璃基板、ITO膜、配向膜、偏光板等制成的夹层，共上下两层。每个夹层都包含电极和配向膜上形成的沟槽，上下夹层中的是液晶分子，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。但这一技术的缺陷在于显示部分不能太大，如果显示部份过大的话，那么中间部份的电极反应时间可能就会比较长，而为了让屏幕显示一致，整体速度上就会变慢。讲的简单一点，就好像是CRT显示器的屏幕更新频率不够快，那时使用者就会感到屏幕闪烁、跳动; 或者是当需要快速3D动画显示时，但显示器的显示速度却无法跟上，显示出来可能就会有延迟的现象。所以，早期的液晶显示器在尺寸上有一定的限制，而且并不适合拿来看电影、或是玩3D游戏。

主动式矩阵驱动方式是让每个像素都对应一组电极，它的构造有点像DRAM的回路方式，电压以扫描的（或称作一定时间充电）方式，来改变每个像素的状态。这种方法是利用薄膜技术所做成的硅晶体管电极，利用扫描法来选择任意一个显示点的开与关，其实是利用薄膜式晶体管的非线性功能来控制不易控制的液晶非线性功能。在EMC的BM-568中，导电玻璃上画上网状的细小线路，电极由薄膜晶体管排列而成的矩阵开关，在每个线路相交的地方则形成一个控制匣，虽然驱动信号快速地在各显示点扫描而过，但只有电极上晶体管矩阵中被选择的显示点得到足以驱动液晶分子的电压，使液晶分子轴转向而呈亮的状态，不被选择的显示点自然就是暗的状态，也因此避免了显示功能对液晶电场效应能力的依靠。

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层次之差别。其中TFT液晶显示器所需的资金投入以及技术需求较高，对制造厂商的要求很高，而TN及STN所需的技术及资金需求则相对较低。

液晶显示器内部结构及原理介绍，是学习液晶电视基础，建议看看

液晶显示器主要的结构是液晶面板 ，它是显示效果的决定着，像素越高说明显示越清晰 ，内部有高压板灯管，来做背光灯 ，有液晶驱动电路 等级几部
分组成

液晶显示器的屏幕是靠无数个小灯泡来显示图象的，就像是普通灯泡，排满几平米然后点亮相应的灯泡就能在高出看出你想要的字或图形．液晶显示器道理和这个一样，就是无数个小的灯炮排满屏幕的，只是这个小灯泡只有零点几毫米甚至微米的面积．所以买液晶显示器是要看有没有沙点，就是有没有哪个小灯泡没有工作，就是把显示器全部调成黑或白，看看有没有别的颜色的小点，肉眼是可以看出的，因为黑白对比是非常鲜明的．

申请专利号 200710004439.1
专利申请日 2007.01.22
名称 液晶显示器结构
公开（公告）号 CN101004502
公开（公告）日 2007.07.25
类别 物理
颁证日
优先权
申请（专利权） 友达光电股份有限公司
地址 中国台湾新竹市
发明（设计）人 黄雪瑛;赖明升;江明峰
国际申请
国际公布
进入国家日期
专利代理机构 隆天国际知识产权代理有限公司
代理人 陈晨
摘要
本发明提供一种液晶显示器结构，包含：多个由数据线与扫描线定义出的像素单元，每一像素单元包含由该扫描线与相邻第一和第二共用电极定义出的第一次像素以及第二次像素，其中第一共用电极与多个电压源中的至少一电压源耦接，而第二共用电极通过第一和第二切换元件与多个电压源中的其中两个电压源电性耦接，并且第一和第二切换元件分别由相邻的扫描线控制。本发明的液晶显示器结构通过将一像素单元区隔成多个次像素，使得一像素单元具有多种不同的像素电压，而多种不同的像素电压可形成不同的光学特性，并互相补偿平均，因此可改善一像素单元内的色偏现象。