每当你注视着基于阴极射线管技术（CRT）的电脑显视器或电视时，你正在使用一项有着超过100年历史的技术。虽然CRT制造商已经取得了一些令人惊奇的进步，人们还是垂青轻薄的设计，所以人们更喜欢轻的，占地小的并且能产生清晰图象的平板显示器。
但是有许多不同类型平板显示器，其中的一些比其它的更适某些任务应用。了解了这些不同点，能帮你弄清楚平板显示器的工作原理，它们的制造过程, 以及现在的技术水平和将来会出现什么新产品，而所有这些将会帮助你在现在和将来购买显示器时作出明智的决定。


LCD的三个特性 

LCD 技术 

继阴极射线管技术（CRT）之后最重要的发明就是液晶显示 (LCD) 技术，它正在取代CRT。LCD出现在许多产品中, 它是笔记本和掌上电脑的主要装备。LCD在数据投影机中扮演一个重要的角色，并且已经进入桌面显示器市场，它甚至在头盔和其它近眼的显示设备中也有应用。
　


LCD 背景

LCD技术的历史比你想象的要长。液晶的奇特性质是由一个奥地利植物学家F. Renitzer在1888年发现的。这些性质被开发作商业用途花了85年，日本的夏普公司于1973发布了它的第一个产品：一款数字显示的电子计算器。
　

　


向列相材料 

液晶得名于其物理特性：它的分子为晶体，不过以液态存在而非固态。最普遍使用的混合物是由一个烷基团和一个联笨基团组成的( 时常与氟和含氰的基团一起使用)。
 
不同电时液晶按照上下层沟槽方向自然排列，光线穿过后振动方向被扭转

晶粒的这种液体属性造就了它们两种最有用的特性。如果你将电流通过液晶层，晶粒子会向正负两极聚集。当没有电流通过时，它们会彼此平行排列。如果你提供了带有细小沟槽的外层，将液晶倒入后，液晶分子会顺着槽排列，并且内层与外层以同样的方式进行排列。

液晶的第三种神奇特性最终决定了它的用途：液晶层可以扭转光波。液晶层相当于一个偏光器，这意味它能过滤掉除了某一个特定振动取向以外的所有其它光波。此外，如过液晶层中晶粒的扭曲，光波将顺着扭曲的方向行进，当从液晶层的另一面出来时，光波振动取向与原先进入时的不同了.


 

 
液晶的这些特点使得它可以被用来当作一种开关—即可以阻碍光线，也可以允许光线通过。液晶单元的底层是由细小的脊构成的，这些脊的作用是让分子呈平行排列。上表面也是如此，在这两侧之间的分子平行排列，不过当上下两个表面之间呈一定的角度时，液晶为了随着两个不同方向的表面进行排列，就会发生扭曲。结果便是这个扭曲了的螺旋层使通过的光线也发生扭曲。

如果电流通过液晶，所有的分子将会按照电流的方向进行排列，这样就会消除光线的扭转。如果将一个偏振滤光器放置在液晶层的上表面，扭转的光线通过了，而没有发生扭转的光线将被阻碍。因此可以通过电流的通断改变LCD中的液晶排列，使光线在加电时射出，而不加电时被阻断。也有某些设计为了省电的需要，有电流时，光线不能通过，没有电流时，光线通过 。
低信息密度和高信息密度的比较 


显示技术由于不同的应用目的而分为不同的类型。一些作为静态的显示，例如道路告示和布告板，在这种情况下数据不经常变化。平板显示器被用在数据经常改变的场合里。所以显示信息量的大小就决定了所采用的显示技术类型。

比如，作为一个桌面计算器，它只需要显示一系列数字和一些符号，例如小数点、加号和减号，也许还有字母“E”用来表示出现了错误。对一个8位的计算器，这只是相对较小量的数据量。数字可以用一组小片段表示——通常不少于七块。

通过控制不同独立段的开关，你可以轻松显示10个数字。如果用LCD显示这类数据时，只需要七个大的液晶单元。你可以很容易地将各个片段用金属丝串起来，从而制造出一个相对地简单的装置。 

这种分段显示方法由于含有相对较少的信息所以被称为“低信息密度”。它只有七个通过控制开和关来显示数字的片段。

相比之下，计算机显示器需要显示比一个计算器丰富得多的数据。 举例来说，计算机显示器可以使用一个5×7的矩阵点来显示一个数字或字母（按照现在的标准，这是一个相当低的分辨率）。这意味着要用35个点来显示计算器所显示的数字，不过这些高信息密度显示比简单的计算器的用途更广，同样的35个点可以用来显示字母、标点符号、和图标，或者可以和相邻的块结合在一起来显示更大的图象。

但是连接这些设备显得更复杂。如果你想制造一个VGA分辨率的显示器，你将不得不把307,200个点连接在480个横排和640个竖排中。要用机械的方法来实现它简直就是一场灾难, 这就是高信息密度平板显示器求助于其它控制方法的原因。


被动式矩阵技术简介 （Passive Matrix）

第一种使制造高信息密度液晶显示器的可行办法是被动式矩阵技术。 它的名字是从它控制液晶单元开关的简单方法上得来的。

单个的液晶单元夹在两组电极之间。在底层的电极垂直于顶层的电极。因而，触发一个行电极和一个列电极可以让电流在特定的单元里流过。
 
被动式矩阵技术

被动式矩阵是靠轮流激励每排电极来建立图象的，当给定的排被选择的时候，根据电脑或其它使用这个被动式矩阵显示器的设备所发出的图像信息确定某一列电极被激活，以点亮这一行上特定的一个像素。当显示器的最后一行扫描完成时，整个过程从顶端的行重新开始。 设计原理很简单，而且只给平板显示器的制造增加了相对较少的费用。

然而，这种设计有它的缺陷。如果过大的电流经过一个液晶单元，那么临近的单元（时常那些相同的列中）也可能被影响到，从而造成残影。如果电流过弱，晶胞的开关速度会减慢，这就降低了运动图像的细节和对比度（例如在移动鼠标指针时）。 

扭曲向列技术 （Twisted Nematic）

早期的被动式矩阵显示板依赖于扭曲向列相设计。层和下层的偏光板的偏振光方向呈90度垂直，液晶分子在两层间形成90度扭曲。然而，它的对比度很低，而且晶胞的反应也很慢。这种方式在的低信息密度显示时工作良好，但它已被证明不适合用作电脑显示器。

超扭曲向列技术（Supertwisted Nematic）

如果液晶分子在上下两层间的扭曲增大，图像质量会提高。扭曲范围一般在180度和 270 度之间，这就是为什么这项设计被叫做超扭曲向列(STN) 。要获得更大的扭曲角度可以通过更换液晶材料的组成来实现。 

因为光线在液晶层中得到更有效地偏振，因而这种方法能产生更好的对比度，但是根据液晶单元的厚度大小，某些特定波长的光可能被扭曲层反射或散射，这就导致图像带上了某种颜色，特别是从侧面看时。这种效果使早期的笔记本电脑能够显示特定的色彩，例如蓝色和黄色而不仅局限于最开始的黑色和白色。超扭曲向列显示器在80年代后期成为笔记本中流行的显示器，并且现在仍在移动电话和PDA等掌上设备中使用。 解决这个问题的一种方法是将二种液晶层互相堆积在彼此的层上，并且朝相反的方向扭转。 这就是双超扭曲向列技术（DSTN）。第二层把第一层的颜色效果颠倒，形成一个黑白的图像。不过在应用这项技术时，很大一部分光被吸收了，而且它的制造更为复杂。 

薄膜补偿 

比DSTN更简单一点的方法是在底部层的下面和在顶层上面用几层补偿薄膜，来抵消一部分由超扭曲向列层引起的针对特定波长的散射和反射。薄膜超扭曲向列技术（ FSTN）比较便宜，并且更容易生产， 但它却能提供与 DSTN一样的图像质量。现今大部分被动式矩阵彩色显示板依赖于FSTN技术。

双扫描（Dual Scan）

一项重要进展使使用被动式矩阵薄膜超扭曲向列技的液晶显示器的性能有了提高。90年代早期出现的双扫描设计将平板垂直分成相同等份。顶端和底部的部分被同扫描，这使得LCD晶胞更频繁地被扫描到。这样可以在相对更长的时间上使用更大的电流而不致于产生残影，这显著改善了对比度、色彩质量和响应时间。虽然和主动式矩阵显示器相比，这些平板显示器明显受整体对比度，响应时间和可视角度的限制，但它还是在一些低端笔记本上广泛应用。


主动式矩阵（Active Matrix）液晶显示器

被动式矩阵显示器最重要的问题就是如何迅速开关一个独立的液晶单元，以及使用足够的电流提供充足对比度和灰度层次和足够快的反应时间来显示运动图像。解决的办法是使用一个主动式矩阵LCD，让每个单元受到独立控制。 

与被动矩阵LCD相似，主动矩阵LCD(AMLCDS)的上下表层也纵横有序排列着用铟锡氧化物(ITO)做成的透明电极。所不同的是在每个单元中都加入了很小的晶体管，由晶体管来控制电流的通和断。

晶体管建在平