一、液晶顯示屏的發展過程
液晶起源于1888年，是奧地利植物學家萊尼茲發現的一種特殊的混合物質，此物質在常態下處于固態和液態之間，不僅如此，其還兼具固態物質和液態物質的雙重特性，因此就稱之為Liquid Crystal（液態的晶體）。而液晶的組成物質是一種有機化合物，是以碳為中心所構成的化合物。1963年時，美國RCA公司的威廉發現液晶受到電場的影響會產生偏轉的現象，也發現光線射入到液晶中會產生折射現象。在1968年，也就是威廉發現光會因液晶產生折射后的5年，RCA的Heil震蕩器開發部門發表了全球首臺利用液晶特性來顯示畫面的屏幕。在萊尼茲發現液晶物質整整80年后，“液晶”和“顯示器”兩個專有名詞才連結在一起，“液晶顯示器（LCD）”才成為行業的專業名詞。當然，1968年首次亮相的液晶顯示器還不穩定，和日常生活的實際應用還有一段距離。直到1973年，英國大學教授葛雷先生發現了可以利用聯苯來制作液晶顯示器，才使液晶顯示器的產品正式量產出貨，此產品為日本SHARP公司的EL-8025電子計算機提供了屏幕。從此以后，開啟了液晶多方面的應用，也逐漸促成LCD產業的興起。
二、 液晶顯示的特點
1. 在各類顯示器件特性比較中，液晶具有下列優點
（1）低壓，低功耗
極低的工作電壓，只要2～3V，工作電流只有幾個微安，即功耗只有10-6～10-5瓦/cm2。
（2）平板結構
液晶顯示器的基本結構是兩片導電玻璃，中間灌有液晶的薄型盒。這種結構的優點是：開口率高，最有利于作顯示窗口； 顯示面積做大、做小都比較容易；便于自動化大量生產，生產成本低； 器件很薄，只有幾個毫米厚。
（3） 被動顯示型
液晶本身不發光，靠調制外界光達到顯示目的，即依靠對外界光的不同反射和透射形成不同對比度來達到顯示目的。
（4）顯示信息量大
液晶顯示中，各像素之間不用采取隔離措施，所以在同樣顯示窗口面積可容納更多的像素，利于制成高清晰度電視。
（5）易于彩色化
一般液晶為無色，所以可采用濾色膜很容易實現彩色。
（6）長壽命
液晶本身由于電壓低，工作電流小，所以幾乎不會劣化，壽命很長。
（7）無輻射，無污染
CRT顯示中有X射線輻射，PDP顯示中有高頻電磁輻射，而液晶不會出現這類問題。
2、液晶顯示也具有下列缺點
（1）顯示視角小
由于大部分液晶顯示的原理依靠液晶分子的向異性，對不同方向的入射光，反射率不一樣的以視角較小，只有30～40度，隨著視角的變大，對比度迅速變壞。
（2）響應速度慢
液晶顯示大多是依靠在外電場作用下，液晶分子的排列發生變化，所以響應速度受材料的粘滯度影大，一般均為100～200ms。所以一般液晶在顯示快速移動的畫面時質量不好。
1.2 常見的液晶顯示器件
目前的液晶顯示器可分成扭曲向列型（Twisted Nematic；簡稱TN）、超扭曲向列型（Super Twisted Nematic簡稱STN）和彩色薄膜型（Thin Film Transistors－薄膜晶體管；簡稱TFT）三大種類。
一、 扭曲向列液晶顯示器（TN-LCD）
TN是繼DSM型的液晶材料后所發展的新液晶材料，TN-LCD的最大特點就如同其名稱“扭轉向列”一般，其液晶分子從最上層到最下層的排列方向恰好是呈90度的3D螺旋狀。TN-LCD的出現奠定了現今LCD發展的主要方式，但是由於TN-LCD具有兩個重大缺點，那就是無法呈現黑、白兩色以外色調，以及當液晶顯示器越做越大時其對比會越來越差，使得各種新的技術陸續出現。
二、 超扭曲向列液晶顯示器件（STN-LCD）
STN-LCD的出現是為了改善TN-LCD對比不佳的問題，最大差別點在于液晶分子扭轉角度不同以及在玻璃基板的配合層有預傾角度，其液晶分子從最上層到最下層的排列方向恰好是180度至260度的3D螺旋狀。但是，STN-LCD雖然改善了TN-LCD的對比問題，其顏色的表現依然無法獲得較好的解決，STN-LCD的顏色除了黑、白兩個色調外，就只有橘色和黃綠色等少數顏色，對於色彩的表達仍然無法達到全彩的要求，因此仍然不是一個完善的解決方式。
三、 彩色薄膜型液晶顯示器件（TFT-LCD）
為了改善對于色彩的要求，又發明了TSTN（Triple Super Twisted Nematic）和FSTN（Film Super Twisted Nematic）兩種新技術。TSTN和FSTN的基本構造原理與STN相同，差別在于TSTN在兩片玻璃上加上兩片色補償用薄膜，而FSTN則是加上一片色補償用薄膜。TSTN和FSTN具有高解析度和全彩的優點，完全改善TN的比對度差問題和STN的色彩問題。但可惜的是，TSTN和FSTN卻有液晶分子的反應較慢的問題，在放映數量較大的資料時，會造成無法負荷的缺點，因此也不是完善的解決方式。因此，為了解決此問題，接下來液晶顯示器的研發方向，焦點放在驅動方式的改良。從最早的靜態驅動方式、接下來的動態驅動方式、單純Matrix驅動方式到Active Matrix驅動方式，發展出許多驅動方式。而其中以Active Matrix驅動方式和目前液晶顯示器的發展關系最大，Active Matrix驅動方式的中文名稱為主動矩陣型驅動方式，這種驅動方式是在原本配置畫素的電極交叉處加上一個Active素子，產生了嶄新的點制御模式。而主動矩陣型的驅動方式中又可分為兩種方式，一是MIM（Metal Insulator Metal）方式，利用兩邊金屬中間夾絕緣層做為簡單的Active素子；另一就是TFT（Thin Film Transistor）方式，TFT方式是在原本配置畫素的電極交叉處，再加上一個對向電極，并且在此三個電極的交叉處放置薄膜狀的Active素子。從TN-LCD、STN-LCD到TFT-LCD，液晶顯示器在對比度、解析度和色彩等方面越做越好，產品也越來越普及。而在這三大類的液晶顯示器中，是以TFT-LCD的市場最大，原因是筆記型電腦的熱賣和TFT-LCD顯示器銷售量越來越好的帶動，不僅如此，TFT-LCD還有日漸取代傳統陰極射線管（Cathode Ray Tube；簡稱CRT）屏幕的趨勢，是最有可能登上顯示器霸主寶座的明日之星。
1.3 LCD顯示器的顯像原理
液晶顯示器(LCD/Liquid Crystal Display)的顯像原理，是將液晶置于兩片導電玻璃之間，靠兩個電極間電場的驅動，引起液晶分子扭曲向列的電場效應，以控制光源透射或遮蔽功能，在電源關開之間產生明暗變化，從而將影像顯示出來。若加上彩色濾光片，則可顯示彩色影像。在兩片玻璃基板上裝有配向膜，所以液晶會沿著溝槽配向，由于玻璃基板配向膜溝槽偏離90度，所以液晶分子成為扭轉型，當玻璃基板沒有加入電場時，光線透過偏光板跟著液晶做90度扭轉，通過下方偏光板，液晶面板顯示白色（如圖1－3－1左）；當玻璃基板加入電場時，液晶分子產生配列變化，光線通過液晶分子空隙維持原方向，被下方偏光板遮蔽，光線被吸收無法透出，液晶面板顯示黑色（如圖1－3－1右））。液晶顯示器便是根據此電壓有無，使面板達到顯示效果。
圖1－3－1
TFT就是“Thin Film Transistor”的簡稱，一般代指薄膜液晶顯示器，而實際上指的是薄膜晶體管（矩陣）—— 可以“主動的”對屏幕上的各個獨立的像素進行控制，這也就是所謂的主動矩陣TFT（active matrix TFT）的來歷。那么圖像究竟是怎么產生的呢？基本原理很簡單：顯示屏由許多可以發出任意顏色的光線的像素組成，只要控制各個像素顯示相應的顏色就能達到目的了。在TFT LCD中一般采用背光技術，為了能精確地控制每一個像素的顏色和亮度就需要在每一個像素之后安裝一個類似百葉窗的開關，當“百葉窗”打開時光線可以透過來，而“百葉窗”關上后光線就無法透過來。當然，在技術上實際上實現起來就不像剛才說的那么簡單，如圖1－3－2所示：一個成品TFT顯示屏，一般由一個夾層組成，組成這個夾層的每一層大致是偏光板、玻璃基片、彩色濾光片、ITO電極等組成。這兩層之間就是液晶層，偏光板、彩色濾光片決定了多少光可以通過以及生成何種顏色的光。液晶層位于兩層玻璃基板之間。在上層玻璃基板上有FED晶體管，而下層是共同電極，他們共同作用可以生成能精確控制的電場，電場決定了液晶的排列方式。 大家知道三原色，所以構成顯示屏上的每個象素需上面介紹的三個類似的基本組件來構成，分別控制紅、綠、藍三種顏色。
圖 1－3－2
目前使用的最普遍的是扭曲向列TFT液晶顯示器（Twisted Nematic TFT LCD），下圖就是解釋的此類TFT顯示器的基本工作原理。
圖1－3－3
在上、下兩層上都有溝槽，其中上層的溝槽是縱向排列，而下層是橫向排列的。當不加電壓液晶處于自然狀態，從發光圖（圖1－3－3左）扭曲向列TFT顯示器工作原理示意圖層發散過來的光線通過夾層之后，會發生90度的扭曲，從而能在下層順利透過。
當兩層之間加上電壓之后，就會生成一個電場，這時液晶都會垂直排列，所以光線不會發生扭轉——結果就是光線無法通過下層（見圖1－3－3右）。
圖 1－3－4 彩色濾膜
TFT像素架構如圖1－3－4所示，彩色濾光鏡依據顏色分為紅、綠、藍三種，依次排列在玻璃基板上組成一組（dot pitch）對應一個像素每一個單色濾光鏡稱之為子像素（sub-pixel）。也就是說，如果一個TFT顯示器最大支持1280×1024分辨率的話，那么至少需要1280×3×1024個子像素和晶體管。對于一個15英寸的TFT顯示器（1024×768）那么一個像素大約是0.0188英寸（相當于0.30mm），對于18.1英寸的TFT顯示器而言（1280×1024），就是0.011英寸（相當于0.28mm）
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