LCD分类：TFT和STN-LCD液晶显示器的区别

A.按控制方式分类

液晶显示器按控制方式的不同可以分为被动矩阵式LCD和主动矩阵式LCD两种：

1.被动矩阵式LCD

被动矩阵式LCD在亮度及可视角度等方面受到较大的限制，反应速度也比较慢。由于画面质量也不好，这种显示器不适于发展为桌面型显示器。但是由于这种显示器成本低廉，因此在市场上仍有部分显示器采用被动矩阵式LCD。被动矩阵式LCD又可分为：扭曲向LCD，即TN-LCD（Twisted Nematic LCD）、超扭曲向列LCD，即STN-LCD（Super TN LCD）和双层超扭曲向列LCD，即UDSTN-LCD（Double layer STN-LCD）。

2.主动矩阵式LCD

目前应用比较广泛的是主动矩阵式LCD，也称为TFT-LCD（Thin Film Transistor-LCD，薄膜晶体管LCD）。TFT液晶显示器是在画面中的每个像素内建晶体管，可使亮度更明亮、色彩更丰富及可视面积更宽广。因此TFT既应用在笔记本电脑上，又用于主流台式显示器市场，目前使用的LCD主要为TFT型的液晶显示器，所以通常也用TFT代替LCD作为液晶显示器的称呼。

TFT液晶显示器的显像原理是采用“背透式”照射方式。当光源照射时，先通过下偏光板向上透出，借助液晶分子来传导光线。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，液晶分子的排列状态同样会发生改变，也通过遮光和透光来达到显示的目的。但不同的是，由于FET晶体管具有电容效应，能够保持电位状态，先前透光的液晶分子会一直保持这种状态，直到FET电极下一次再加电改变其排列方式为止。

TFT（薄膜晶体管）液晶显示屏的结构拆解图，左下角的第一个小方框，是在玻璃基板上用封框胶围成的像素数组。玻璃基板是液晶显示屏的主体，在玻璃基板上采用气相沉积、曝光、显影、刻蚀等工艺，制成上百万个薄膜晶体管。每一个晶体管用封框胶围成一个子像素，每3个晶体管子像素，对应彩色滤光片上的三个红绿蓝小方块，共同组成一个像素单元。在封框胶内滴注液晶材料（几微米厚度），由于液晶材料具有在电场条件下扭转分子排序结构的特性，就可以控制光线的透光量，光线经过彩色滤光片染色后，就可以显示出五彩缤纷的图像。左下角的第二个彩色小方块，就是彩色滤光片上印刷的红绿蓝三原色小方块，每3个组成一个像素。液晶是世界上最昂贵的高分子材料之一，每吨价格高达数千万元人民币，所以每块液晶显示屏的液晶用量，均以毫克来计算。

TFT（薄膜晶体管）液晶显示屏的构造，简单来说如同夹心饼干，由下至上分别为：背光板、下偏光片、玻璃基板、薄膜晶体管、液晶层、彩色滤光片、上偏光片。整个液晶显示屏里包含了上百万个像素单元（例如1280×1024分辨率，共计131万像素），用以显示图像。背光板负责为液晶显示屏提供基本光源，由背光板送出来的散乱光线，经过下偏光片（印有极细的水平细线）送往液晶层工作。再上面就是由两层玻璃（玻璃基板、彩色滤光片）夹着的薄膜晶体管和液晶材料层。晶体管是控制每个像素的开关，用气相沉积设备在玻璃基板上沉积出性质不同的半导体薄膜（如介电层、电极层），再用光刻、刻蚀工艺制成上百万个薄膜晶体管。通过共同电极层，就可以精确控制每一个晶体管的电压变化。每个晶体管用封框胶围成一个子像素单元，再向其中滴注液晶材料（仅几微米厚度）。通过控制晶体管的电压变化，就可以控制液晶材料的长棒状分子（扭转）排序结构，以遮断或者透过背光板射来的光线。液晶层上面是印刷了大量红绿蓝三原色微型方块的彩色滤光片玻璃。每3个薄膜晶体管对应彩色滤光片上的3个红绿蓝小方格，就可以组成一个像素。光线经过彩色滤光片后，从上偏光片（印有极细的垂直细线）透出，在屏幕上显示出精细的彩色图像。不过，LCD由于工艺复杂，上百万个像素单元很容易出现瑕疵，也就是我们日常所说的“坏点”。

B.按驱动方式分类^[26]

液晶显示器在驱动方面，总体主要经历了无源液晶显示（PM-LCD）到有源液晶显示（AM-LCD）的发展过程。PM-LCD以TN和STN型LCD为代表，采用直接驱动法；AM-LCD一般指TFT-LCD，采用有源驱动法。

1.TN-LCD与STN-LCD

STN-LCD是TN-LCD的升级产品，两者结构基本相同。TN-LCD的基本单元和显示原理如下图所示，液晶的扭曲角度为90度。而STN-LCD的扭曲角度达到180～360度，提高了液晶的电光响应速度。如下图所示，由于STN-LCD的扫描行电极和寻址列电极直接连接在液晶像素上进行驱动，因而存在着分辨率低、色彩少和无真彩显示、响应速度慢的缺陷。

（a）STN-LCD电极分布图

（b）STN-LCD像素等效电路图

这种新型的驱动模式，在解决了响应速度、占空比、对比度、灰度级等限制的同时，还实现了高品质彩色视频显示。

2.TFT-LCD^[27](www.xing528.com)

薄膜晶体管液晶显示器（Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display），俗称彩屏。TFT-LCD与无源TN-LCD、STN-LCD的简单矩阵不同，它在液晶显示屏的每一个像素上都设置有一个薄膜晶体管（TFT），可有效地克服非连通时的串扰，使显示液晶屏的静态特性与扫描线数无关，因此大大提高了图像质量。

利用非晶硅或多晶硅材料制备而成的TFT-LCD具有分辨率高、色彩丰富、反应速度较快、对比度和亮度都较高、屏幕可视角度大、易实现大面积显示等一系列优点，其中，由于a-Si：H TFT（非晶硅薄膜晶体管）具有制作工艺简单、玻璃基板成本低等诸多突出的优点而备受关注，成为TFTLCD中的主流技术。目前，a-Si：H TFT-LCD生产技术已被众多面板生产厂商所掌握，并进行大批量生产化。

液晶生产线以玻璃基板尺寸规格作为划代标准。玻璃基板尺寸越大，能在同一块玻璃上切割出的液晶显示屏越大，可以有效降低生产成本。自2004年至今，是大尺寸液晶产品的成长期，随着27英寸以上的液晶电视对传统彩电的市场替代效应，世界液晶产业规模超过了1000亿美元，其年产值生产线规格也发展到了第10.5代，出现了对角线尺寸为108英寸的巨型液晶电视。

其中5代线以下为中小尺寸面板生产线，主要切割3～27英寸的计算机、电视、数码相机、手机液晶屏。6代线以上为大尺寸面板生产线，主要切割37～65英寸的液晶电视屏。由于技术原理相似，各代线在工艺流程上并没有太大迥异；只是随着玻璃基板尺寸增大，工艺难度、设备投资也成倍增加。以5代线作为分水岭，小尺寸面板生产线的投资额只有几十亿元，而大尺寸液晶面板生产线的投资额暴增至数百亿元。由于需要建设大面积无尘洁净车间，购置大量自动化精密机械，液晶面板厂也就成了世界上最昂贵的工厂。

世界TFT-LCD（薄膜晶体管）液晶发展简表

续表

LCD的优点是：低压微功耗，外观小巧精致，厚度只有6.5~8mm，被动显示型（无眩光，不刺激人眼，不会引起眼睛疲劳），显示信息量大（因为像素可以做得很小），易于彩色化（在色谱上可以非常准确地复现），无电磁辐射（对人体安全，利于信息保密），长寿命（这种器件几乎没有什么劣化问题，因此寿命极长，但是液晶背光寿命有限，不过背光部分可以更换）。

由于CRT显示器是靠偏转线圈产生的电磁场来控制电子束的，而电子束在屏幕上又不可能绝对定位，所以CRT显示器往往会存在不同程度的几何失真、线性失真情况。而LCD由于其原理问题不会出现任何的几何失真、线性失真情况，这也是其一大优点。

与传统CRT相比，液晶在环保方面也表现得不错，这是因为LCD内部不存在像CRT那样的高压元器件，所以其不会出现由于高压导致的X射线超标的情况，因此其辐射指标普遍比CRT要低一些。

LCD与传统CRT相比最大的优点还是在于耗电量和体积，对于传统17英寸CRT来讲，其功耗几乎都在80W以上，而17英寸LCD的功耗大多数都在40W上下，这样算下来，液晶在节能方面可谓是优势明显。

我国作为世界最大的CRT、液晶电视制造国，在显示器产业发展历史上有着惨痛的教训。了解中国电子产业的朋友都知道一个词——“缺芯少屏”，芯就是芯片，屏就是显示屏。早在1978年，我国开始发展电视工业时，由于缺乏彩色显像管核心技术，在政府主导下启动了“彩电国产化”工程，由银行出资近200亿美元，从日本成套引进17～21英寸彩电生产线，在全国建成了八大彩色显像管厂（7家合资）和八大玻壳厂，同时引进113条彩电装配生产线，遍布于全国各地，由此诞生了长虹、TCL、康佳、海信等彩电巨头。到1987年，中国彩电年产量达到1934万台，首次超过日本，跃居全球第一。此后依靠成本规模优势，迅速超越了国外同类产业。

大规模的重复引进，在让中国电视工业崛起的同时，也使得行业进入产能过剩、低价竞争的局面。各大彩电集团在惨烈的价格战中，利润严重下滑甚至亏损，失去了进一步推动核心技术升级的能量。到2004年，当世界电视产业从传统CRT（显像管）显示器，向液晶、等离子等新型平板显示器转换时，中国彩电工业再一次惨遭淘汰。至2009年的短短五年时间里，中国花费20多年时间建立起来的彩色显像管工业，被技术换代风暴彻底摧毁。八大彩管厂中的7家合资企业全部倒闭，只剩下没有合资的咸阳彩虹厂劫后余生。世界最大的彩电玻壳制造商河南安彩，因错误判断产业形势，继续扩大玻壳产能而最终倒闭。

由于液晶面板占液晶电视整机成本的2/3，国内彩电厂商被迫花费巨资，从韩国、日本等厂商手里采购液晶面板等关键零部件。以2010年为例，当年中国液晶面板进口额超过400亿美元，仅次于集成电路（1569亿美元）、石油（1351亿美元）和铁矿石（794亿美元）。

随着我国液晶电视产能的持续增长，这种产业核心部件受制于人的尴尬局面，已经严重威胁中国电视产业安全。在1998年至2008年，日、韩平板电视厂商（甚至台湾地区企业）“拥屏自重”，肆意侵蚀中国彩电市场份额，并且对中国企业进行严格的液晶技术封锁。这一局面直至2008年全球金融危机，导致世界液晶面板价格崩盘才告一段落。为了突破产业困局，从2009年起，国内液晶面板企业逆势扩张，打响了产业反击战。

2009年8月25日，我国液晶面板龙头企业——北京京东方，宣布投资280.3亿元人民币，建设我国第一条第8.5代液晶面板生产线。此举如同一声霹雳，瞬间击溃了外国厂商的技术封锁联盟。在此后不到10天的时间里，日本夏普，韩国三星、LG，中国台湾奇美、友达等厂商，纷纷宣布放弃封锁策略，要在中国大陆建设高世代液晶面板生产线。中国各地计划上马的第7.5代以上生产线一度达到8条，总投资额超过2000亿元人民币。而目前全球已经投产的第7.5代以上生产线，总共也不过12条。

这场液晶狂潮背后，是中国液晶面板厂商与外资厂商的生死角逐。谁能率先填满中国市场需求，谁就能成为行业霸主，而落败者只有衰亡一途。进口关税将导致韩国、日本等国家和中国台湾地区的进口液晶面板，完全失去中国市场的竞争力。这就是外资厂商瞬间扭转封锁态度，抢着在华设厂的根本原因。这是后话了。