1.1　掌握液晶显示屏的组成结构

1.什么是液晶

液晶，就是液态晶体，是介于固态与液态之间的，具有晶体光学性能和液态流动性的一种物质，它是相态的一种，因为它具有黏性、弹性和极化性的特点，于20世纪中期开始被广泛应用于轻薄型的显示技术上。

所谓相态就是自然物质存在的状态，例如我们说的固态、气态和液态，液晶作为相态的一种，要具有特殊形状分子组合时才会产生。现在液晶的组成物质是一种有机化合物，它同时具有两种物质的液晶，是以分子间力量组合的，因为它的特殊光学性质以及对电磁场的强度敏感，极具使用价值。

液晶作为显示材料，目前最常见的用途是用于电子表和计算器的显示板。图1-1所示为常见的液晶材料。

2.液晶的特性

当通电时，液晶排列变得有秩序，此时光线会很容易通过；不通电时排列混乱，此时阻止光线通过。在液晶显示屏中，液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材，中间夹着一层液晶，当光束通过这层液晶时，液晶本身会排排站立或扭转，呈不规则状态，因而阻隔或使光束顺利通过。光束的通过与阻隔表现为明暗的变化，于是人们通过对电场的控制最终控制光束的明暗变化，从而达到显示图像的目的。

大多数液晶都属于有机复合物，由长棒状的分子构成。在自然状态下，这些长棒状分子的长轴大致平行。将液晶倒入一个经过精良加工的开槽平面，液晶分子会顺着槽排列，所以假如那些槽非常平行，则各分子也是完全平行的。液晶是一种介于晶体状态和液态状态之间的中间物质。它兼有液体和晶体的某些特点，表现出一些独特的性质。

3.液晶显示屏的分类

通常液晶显示屏按照液晶驱动方式的不同，可以分为4种：扭曲向列型（Twisted Nematic，TN）、超扭曲向列型（Super TN，STN）、双层超扭曲向列型（Dual Scan Tortuosity Nomograph，DSTN）、薄膜晶体管型（Thin Film Transistor，TFT）。从技术层次和价格水平上看，从TN到TFT的排列顺序是依次递增的。下面将依次进行介绍。

（1）TN液晶显示屏

TN液晶显示屏的构造相对简单，应用也十分广泛，常用于电子表、计算器、掌上游戏机、工业数字仪表等。图1-2所示为TN液晶显示屏。

TN液晶显示屏的基本结构是将涂有ITO（纳米铟锡金属氧化物）透明导电层的玻璃光刻上一定的透明导电电极图形，将两片这种玻璃基板夹持一层液晶材料，四周进行密封，形成一个厚度仅为几微米的扁平液晶盒。由于在玻璃内表面涂有一层定向膜（也称配向膜），并进行了定向处理，盒内的液晶分子沿玻璃表面平行排列，且由于定向膜定向处理的方向互相垂直，液晶分子在两片玻璃之间呈90°扭转。因此TN液晶显示屏也称为扭转向列液晶显示屏。图1-3所示为TN液晶显示屏的基本结构示意图。

当TN液晶显示屏在不通电的情况下，光线经过偏光板后通过液晶层，偏光被液晶层（扭转排列）旋转90°。在离开液晶层时，偏光方向与另外一偏光板的方向相同，所以光线能够顺利通过，此时液晶层是透明状态，可以看到反射基板的透明电极。而当TN液晶屏通电时，液晶分子便会重新垂直排列，使光线能直射过去，而不发生扭转，此时液晶不能透光，在这种情况下，看不到反射基板的电极，于是在电极部位出现黑色。

通过上述内容可以知道，通电情况下将光线阻断（有显示），不通电则使光线通过（无显示），只要将电极制成不同的字的形状，就可以看到不同的黑色字，如图1-4所示。

（2）STN液晶显示屏

STN液晶显示屏也称为超扭曲向列型液晶显示屏，它的显示原理与TN相类似，不同的是，相对于TN液晶显示屏的液晶分子式将入射光线旋转90°，STN液晶显示屏则是将入射光线旋转180°～270°。而且单纯的TN液晶显示屏本身只有明暗（黑白）两种显示，没有办法做到色彩的变化。STN液晶显示屏在配合一彩色滤光片后可以显示多种色彩。图1-5所示为STN液晶显示屏结构。

（3）DSTN液晶显示屏

DSTN液晶显示屏又称双扫描无源阵列显示屏，它是由超扭曲向列型显示屏发展而来的，在DSTN显示屏中，利用电场改变原为180°以上扭曲的液晶分子的排列来改变光线方向的，而电场的改变又由外加电场逐行扫描而成。因此显示屏上的像素就会由屏幕两侧的晶体管来控制，而每个像素点的亮度和对比度都不能独立的工作，所以它的对比度和亮度比较低，目前此类显示屏不再被使用。

（4）TFT液晶显示屏

TFT液晶显示屏就是常说的薄膜场效应晶体管液晶显示屏，属于有源矩阵类型液晶显示屏中的一种。TFT是当前市面主流采用的液晶显示屏，它属于主动式有源矩阵类型液晶显示屏，是在TN型液晶显示屏的基础上发展而来的。图1-6所示为TFT液晶显示屏。

与TN技术相比不同的是，TFT的显示方式采用“背透式”照射方式，它工作时光源的照射路径不是像TN液晶那样从上至下，而是从下向上。这样的做法是在液晶的背部设置特殊光管，光源照射时通过下偏光板向上透出。由于上下夹层的电极改成FET电极和共通电极，在FET电极导通时，液晶分子的表现也会发生改变，可以通过遮光和透光来达到显示的目的，响应时间大大提高到80ms左右。因其具有比TN-LCD更高的对比度和更丰富的色彩，荧屏更新频率也更快，故TFT俗称“真彩”。

如果按照液晶显示接口类型进行分类的话，又可将液晶显示屏分为模拟接口类型液晶显示屏和数字接口类型液晶显示屏两种。

（1）模拟接口类型液晶显示屏

模拟接口类型液晶显示屏是目前市面上的主流类型，此类接口只能接收信号，由于计算机中运行的数据为数字信号，因此计算机上的数字信号需要显卡转换成模拟信号后通过连接线传输到显示屏上，然后以数组信号的形式表现出来。常见的模拟接口类型有VGA视频信号接口。图1-7所示为模拟接口。

（2）数字接口类型液晶显示屏

数字接口类型液晶显示屏是近年来随着数字化显示设备的发展而发展起来的一种显示接口。计算机直接以数字信号的方式将显示信息传送到显示屏等设备中，避免了以往经模拟/数字转换的过程，因此从理论上讲，采用数字接口类型液晶显示屏的图像质量要更好，此类接口类型的液晶显示屏将会逐渐替代模拟接口类型的显示屏。图1-8所示为数字接口。