大话液晶历史背景篇上

有研究表明:人从外界获取的各种信息，大约60%都来自视觉。也就是说，近2/3的信息都是通过眼睛来获取的。

除了人与人之间的交流之外，显示终端无疑就成了最为重要的交互媒介，这也造就了显示技术的蓬勃发展以及终端产品的快速更新迭代。

说起产品，这就跟我们的生活息息相关了。从一开始的大块头电视到等离子再到液晶电视；手机也从最初的黑白到单色再到全彩，科技的进步带给我们的远远不止是生活上的便利，更重要的是视觉上的超凡体验。

而这次我们要品的就是这饕餮盛宴中最为华丽的集大成于一身的巅峰之作——液晶显示。

其实液晶真正地被发现是在年，一位奥地利的植物学家FriedrichReinitzer在研究植物胆甾醇时发现了一种拥有两个熔点并且还有双折射现象的物质。

经过反复论证后，一个新的概念——LiquidCrystal便诞生了。它是一种介于固体和液体之间的特殊存在，既有液体的流动性又有晶体的双折射等各向异性的特征。

那它跟我们所用的液晶显示屏又是怎么扯上关系的呢？没错，就是因为它的这种“特殊体质”。用到显示屏上的液晶分子几乎都设计成棒状，它由刚性和柔性两部分组成，刚性部分相当于骨架，保证液晶分子按一定的规则排列；柔性部分则相当于尾巴，便于液晶分子在电场作用下进行扭转运动。

而随着液晶分子的扭转，光线的透过量就变得可控了，进而就可以达到我们想要的显示效果。早期的科学家们形象地称它为“电子窗帘”。

新事物的出现固然重要，但能让其服务于生活才是王道。在没有发现液晶之前，大家用的手表都是圆盘指针，想要数字化简直就是痴人说梦。

这时候，美国人站了出来，做了第一个吃螃蟹的人。Optel和Microma公司分别在年年先后推出了利用液晶光散射特性的DS模式（dynamicscattering，动态散射）数字液晶电子手表，但由于驱动电压太高，寿命太差而夭折。但科技拼的就是底蕴和创新，早期的日本在这两方面简直做到了极致。年9月，精工株式会社推出了利用液晶旋光性的TN模式数字式电子手表，成功地将液晶实用化，一举成名。在之后相当长的时间里，TN类显示屏在液晶示显领域一直都占据着主导地位。

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知识点一：TN（TwistedNematic扭曲向列型）类显示屏的工作原理。

TN类显示屏的液晶为正性液晶，上下方有两层正交排列的配向膜（一般为PI材质），液晶分子通过摩擦在配向膜的沟槽中诱导取向，排列方式为水平螺旋型。配向膜的外侧还有两层相互垂直的偏振片，就相当于两道互相垂直的格栅，起到滤光的作用。背光是圆偏光，透过第一层偏振片被过滤为线偏光，因为与第二层偏振片是垂直的，如果不发生扭转，光就通不过来，这也就是我们通常看到的黑色。而液晶分子的作用就是利用其螺旋结构引导光线发生扭转，进而透过第二层偏振片。电极加在上下两端，不通电时背光通过水平螺旋排列液晶分子的引导穿过偏振片，屏幕为白色；通电时液晶分子发生扭转，变为竖直排列，光通不过，即为黑色。

但是屏幕显示时，不同角度看到的液晶分子真实排列的形态是不同的，有时看到液晶分子的长轴有时看到液晶分子的短轴，以致人眼在不同角度看到的实际显示内容在颜色和亮度上都有一些差别，这也就是TN屏视角差的原因了。

而且TN由于偏振片的效能限制，最大尺寸只能做到32寸，32寸以上一般都是VA和IPS。但TN的最大优点就是成本低，其实除去视角问题和对比度外，TN的显示效果还是能够满足日常使用的，并且响应速度也不慢，3V的驱动下响应时间一般为8ms左右。这些都是后话，咱们言归正传，接着谈。

在手表数字化的同时，电子计算器的霸主之争也十分胶着。卡西欧和夏普互不相让，你死我活。受益的我们偷偷地笑看计算器由机械变电子，由台式变手持。

但不可否认的是，早期的液晶技术也的确很不成熟，比如说工作温度，就只在0-70度之间。也就是说，冬天零度以下的天气，手表和计算器基本上都是废的。

新事物的成长总要经过一个不短的爬坡期。TN型液晶在蓄力期做了很多的尝试和改进，顺利完成了从黑白到单色再到全彩的蜕变（加单色过滤片，加彩色过滤片），但尺寸小色彩差的瓶颈却始终未能突破。究其原因，是传统的简单矩阵式驱动模式禁锢了液晶显示的发展。

怎么办？正所谓不在沉默中爆发就在沉默中灭亡，救世主TFT的出现破冰般地击碎了这个魔咒，带来了全新的开关式点对点驱动模式。这种改变有着跨时代的意义：屏幕的尺寸可以做大了；显示内容也随之丰富了；应用范围也不再仅限于电子手表、计算器和MP3等一些小产品了。有了TFT技术的液晶显示才真正破茧化蝶，完成了自己从量变到质变的飞跃。具备了和传统霸主CRT火拼一把的实力后，液晶显示首先要抢占的市场就是计算机和电视等传统行业。

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知识点二：TFT是屏幕的一种驱动工具。每个子像素的里面都会有一个TFT，来对这个像素的发光进行控制。

TFT的材质目前主要有a-si（非晶硅）、LTPS（低温多晶硅）和IGZO（氧化物TFT）等几种，主要是电子迁移率和阀值电压上的区别（a-si的电子迁移率为0.5~2cm2/Vs，LTPS为50~cm2/Vs（实验室最高为），IGZO为10~15cm2/Vs）。

这方面的知识牵扯面较广，说起来也比较复杂，所以在这里我们只简单地提一下。a-si由于迁移率低，而且只能形成n型而不能形成p型半导体，因此只能在玻璃基板上形成像素组件而不能形成驱动电路，很大程度上制约了屏幕的大尺寸化和高清化；而如果采用LTPS技术，驱动电路等周边电路都可以集成在玻璃基板上，也更适用于图像分辨率更高的LCD产品。

现在PPI在以上的液晶屏幕几乎都是LTPS驱动，但上世纪80年代的时候，科技远没有那么先进，所以都是a-si材质的TFT。年日本东芝率先推出全世界第一台真正意义上的笔记本电脑T，它搭载分辨率为*的9英寸单色非晶硅显示屏，以此拉开了人类历史上移动计算机的序幕。

随后的发展就越发的顺理成章、水到渠成。年松下电器首次把3英寸彩色LCD商品化；91年便开始出售10英寸笔记本全彩显示屏；到了93年，TFT-LCD大量量产，液晶显示迎来了第一个全盛时期。而这个时候，TN天生视角差的缺陷就慢慢显现出来了。

为了改善视角问题，科学家们除了尝试利用光学补偿膜之外，也开始研究其他的液晶分子排列方式，其中最为著名的就是垂直取向和面内切换了，也就是我们常说的VA和IPS。

想要知道IPS和VA的来龙去脉，咱们下篇不见不散。