液晶显示器是一种平面超薄的显示设备，通常是由彩色或黑白像素组成，放置在光源或反射面前。液晶显示器功耗很低，因此被工程师们广泛使用，适用于使用电池的电子设备。它的主要原理是通过电流刺激液晶分子产生各种点、线、面，与背部灯管配合形成画面。
液晶显示器是由液晶面板与背光模组两大器件组成，具有低压微功耗，长寿命，无辐射，无污染等特点。
LCD已经成为平板显示器（FPD）的主流产品，全球主要在东亚的几个国家和地区构建了规模巨大的产业集群。
历史沿革
自然界中的物质通常有三种形态：晶体、液体和气体。然而，一些有机化合物在特定温度范围内表现出一种介于液体和晶体之间的中间状态。这种中间状态的外观是一种流动的混浊液体，具有液体的流动性和连续性，同时在分子排列上具有晶体的有序性。这种中间状态还具有光学方面特有的双折射性，类似于各向异性晶体。这种物质在某个温度范围内同时具备液体和晶体的特性，被称为液晶。
在1888年，奥地利的植物学家莱尼茨尔首次发现了液晶现象。在他进行有机物熔点测定时，他注意到某些有机物在熔化后会经历一个不透明的浑浊液态阶段，然后在继续加热后才会变成透明的各向同性液体。一年后，德国的物理学家莱曼也观察到了这种现象，并发现这种浑浊的液体状态具有与晶体相似的性质，因此将其称为“液晶”。然而，由于当时的历史条件，这个发现并未引起广泛的关注，液晶只被应用在压力和温度的指示器上。
液晶科技的发展在1961年达到了一个转折点。在这一年，RCA（RCA）的普林斯顿大学研究所的G.H.Heimeier发现了液晶的一系列电光效应，包括动态散射和相变等。他还研发出了数字和字符显示器件，以及液晶钟表和驾驶台显示器等应用产品。1968年，RCA公司向全世界公开了这些液晶的发明。
在1969年2月，日本国内对液晶发明的报道引发了科技和工业界的广泛关注。日本将大规模集成电路与液晶技术相结合，以“个人电子化”市场为导向，迅速开辟了液晶应用的新领域。从液晶手表和液晶计算器等基础产品开始，发展到小型无源矩阵黑白电视和非晶硅有源矩阵彩色电视。至今，多晶硅有源矩阵高分辨率彩色液晶显示器的发展不仅推动了日本微电子工业的惊人进步，而且一直引领着全球液晶工业的发展方向，掌握着液晶工业的最前沿技术。
常见分类
常见的液晶显示器包括点阵式字符型 LCD 显示器和点阵式图形 LCD 显示器以及字段式液晶显示器。其中，点阵式图形 LCD 显示器能支持汉字和图形曲线的显示，应用较为灵活，但价格较昂贵。
字段式液晶显示器
与LED数码显示器类似。它是由长条笔划状或特殊固定图形与汉字显示像素组成的液晶显示器件，简称段型显示器。段型显示器通常采用7段显示器，而特殊图形和字符的段型液晶显示器一般需要定制生产。段型液晶显示器在数字仪表、计数器和家电产品中应用较多。
点阵字符式液晶显示器
通常是一个功能模块，由小面积的液晶显示屏和驱动电路组成。该模块内置了192种可显示的字符、数字、字母、标点符号等字型点阵图形库，并提供可控制的并行或串口调试软件以及通信协议。市场上常见的通用液晶显示器有1行、2行和4行，每行可显示8、12、16、24或32个5×7点阵字符。
点阵图形式液晶显示器
通常具有比点阵式液晶显示器更大的显示面积，点阵的大小从80×32到1024×768不等。点阵图形式液晶显示器具有良好的显示灵活性和较大的自由度，可以显示各种图形、字符和汉字等。然而，点阵图形式液晶显示器的控制较为复杂，硬件连线较多，同时也占用了单片机的资源。为了适应液晶显示器应用的增多，一些高性能单片机已经将液晶显示器驱动功能集成在芯片内部。目前，国内一些厂商将驱动电路、汉字库和点阵液晶显示屏组合成一个模块，该模块带有与单片机通信的并行或串口调试软件。在使用时，只需通过通信口向单片机发送相应的控制指令，就能方便地显示各种信息。
基本结构
LCD结构是由上下电极基板之间封装的列型液晶材料构成。液晶分子在此材料中平行排列，上下扭曲90°。外部入射光经过上偏振片后形成偏振光。这些偏振光通过平行排列的液晶材料后被旋转90°，然后通过与上偏振片垂直的下偏振片。此时，偏振光被反射板反射回来，呈现透明状态。
当上下电极加上一定电压时，液晶分子在电极部分转变为垂直排列，失去旋光性。这样，从上偏振片射入的偏振光不会被旋转，光无法通过下偏振片返回，因此呈现黑色。根据需要，可以在电极上制作各种文字、数字、图形，以实现各种状态的显示。
液晶面板
液晶面板包括偏振膜、玻璃基板、黑色矩阵、彩色滤光片、保护膜、普通电极、校准层、液晶层(液晶、间隔、密封剂)、电容、显示电极、棱镜层、散光层。
偏振膜
也被称为偏光片。偏光片分为上偏光片和下偏光片，它们的偏振功能相互垂直。它们的作用类似于栅栏，根据需求阻隔光波的不同分量。例如，它们可以阻隔与偏光片垂直的光波分量，只允许与偏光片平行的光波分量通过。玻璃基板(Glass Substrate)在液晶显示器中可分为上基板和下基板，其主要作用在于两基板之间的间隔空间夹持液晶材料。玻璃基板的材料一般采用机械性能优良、耐热与耐化学腐蚀的无碱硼硅玻璃。对于TFT-LCD而言，一层玻璃基板分布有TFT，另一层玻璃基板则沉积彩色滤光片。
黑色矩阵（Black Matrix）
利用高度遮光性能的材料，用于分隔彩色滤光片中的红、绿、蓝三原色，以防止色彩混淆和光线泄漏，从而提高各个色块的对比度。此外，在TFT-LCD中，黑色矩阵还可以隐藏内部电极走线或薄膜晶体管。
彩色滤光片（Color Filter）
也被称为滤色膜，其作用是产生红、绿、蓝三种基色光，以实现液晶显示器的全彩色显示。
取向膜（Alignment Layer）
也被称为配向膜或定向层，其作用是使液晶分子能够在微观尺寸的层面上实现均匀的排列和取向。
透明电极（Transparent Electrode）
分为公共电极和像素电极，输入信号电压加载在像素电极和公共电极之间。透明电极通常是在玻璃基板上沉积氧化铟锡（ITO）材料构成透明导电层。
液晶材料
在LCD中起到类似光阀的作用，可以控制透射光的明暗，从而实现信息显示的效果。
驱动IC
是一种集成电路芯片装置，用于调整和控制透明电极上的电势信号的相位、峰值和频率，从而建立驱动电场，以实现液晶的信息显示。
在液晶面板中，有源矩阵液晶显示屏是由两块玻璃基板之间封入扭曲向列（TN）型液晶材料构成的。其中，靠近显示屏的上玻璃基板上有红、绿、蓝（RGB）三色彩色滤光片（或称彩色滤色膜）、黑色矩阵和公共透明电极。距离显示屏较远的下玻璃基板上安装有薄膜晶体管（TFT）器件、透明像素电极、存储电容、栅线、信号线等。两块玻璃基板内侧制备取向膜（或称取向层），以使液晶分子定向排列。液晶材料被注入两块玻璃基板之间，并散布衬垫（Spacer），以保证间隙均匀。通过封框胶黏结四周，起到密封作用；通过点银胶工艺使上下两块玻璃基板的公共电极连接。
在上下两个玻璃基板的外侧，分别贴有偏光片（或称偏光膜）。当在像素透明电极和公共透明电极之间施加电压时，液晶分子的排列状态会发生改变。这时，入射光透过液晶的强度也会相应变化。液晶显示器正是利用液晶材料的旋光性，并结合电场的控制，实现信息显示的。
背光模组
LCD产品是一种非主动发光电子器件，本身并不具有发光特性，必须依赖背光模组中的光源发射才能获得显示性能，因此LCD的亮度取决于背光模组。因此，背光模组的性能好坏直接影响液晶面板的显示品质。
背光模块
包括照明光源、反射板、导光板、扩散片、增亮膜(棱镜片)及框架等。LCD采用的背光模块主要可分为侧光式背光模块和直射式背光模块两大类。手机、笔记本电脑与监视器(15英寸)主要采用侧光式背光模块，而液晶电视大多采用直射式背光模块光源。背光模块光源，主要以冷阴极荧光灯(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)和发光二极管(LED)光源为LCD的背光源。
反射板（Reflector Sheet）
反射板又被称为反射罩，其主要作用是将光源发出的光线完全引导至导光板，以最大程度地减少无益的能量损失。
导光板（Light Guide Plate）
导光板主要作用是将侧面光源发出的光线引导到面板的正面。
棱镜片（Prism Film）
棱镜片又被称为增亮膜（明度 Enhancement Film）。它的主要作用是通过该薄膜层的折射和全反射，将散射光线聚集到特定的角度，然后从背光源发射出来，以实现屏幕增亮的显示效果。
扩散片（Diffuser）
扩散片的主要作用是将背光模组的侧光修正为均匀的面光源，以实现光学扩散效果。扩散片分为上扩散片和下扩散片。上扩散片位于棱镜片和液晶组件之间，更接近显示面板。而下扩散片位于导光板和棱镜片之间，更接近背光源。
工作原理
单色液晶显示器
从液晶显示器的结构来看，无论是笔记本计算机还是台式计算机，采用的LCD都是具有分层结构的。LCD由两块约1mm厚的玻璃板构成，中间由5um的液晶（LC)材料隔开。由于液晶材料本身不发光，所以在显示屏两侧都设有作为光源的灯管，而在液晶显示屏背面有一块背光板（或称匀光板）和反光膜。背光板由荧光物质组成，能够发射光线，其主要作用是提供均匀的背景光源。背光板发出的光线穿过第一层偏振过滤层后进入液晶层，液晶层包含成千上万个水晶液滴。液晶层中的水晶液滴被包含在细小的单元格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极，电极分为行和列，在行与列的交叉点上，通过改变电压来改变液晶的旋光状态，液晶材料的作用类似于一个个小的光阀。液晶材料周围是控制电路部分和驱动电路部分。当LCD中的电极产生电场时，液晶分子就会扭曲，从而使穿过其中的光线按照规则折射，然后经过第二层过滤层过滤后在屏幕上显示出来。
彩色液晶显示器
对于笔记本电脑或桌面型LCD所需的复杂彩色显示器来说，还需要具备专门处理彩色显示的色彩过滤层。通常，彩色LCD面板中的每个像素由3个液晶单元构成，每个单元前面都有红、绿或蓝色的过滤器。这样，通过不同单元的光线，就可以在屏幕上显示出不同的颜色。
动态显示
人类的视觉器官（眼睛）会出现所谓的"视觉残留"现象，即高速运动的画面在大脑中会形成短暂的印象。早期的动画片、电影，甚至最新的游戏节目，都是利用了"视觉残留"的原理，通过快速连续显示一系列渐变的图像，形成动态的影像。当多幅影像的速度超过每秒24帧时，人的眼睛会感觉到连续的画面。这也是电影每秒24帧播放速度的来源。如果显示速度低于这一标准，人们就会明显感到画面的停顿和不适。按照这一指标计算，每张画面显示的时间需要小于40毫秒。快速活动画面的高清晰显示，一般影像的运动速度超过每秒60帧。也就是说，活动画面每帧的间隔时间为16.67毫秒。如果液晶的响应时间大于画面每帧的间隔时间，人们在观看快速运动的影像时，就会感觉到画面有些模糊。响应时间是液晶显示器的一个特殊指标，指的是显示器各像素点对输入信号反应的速度，即液晶由"暗转亮"或由"亮转暗"的反应时间。这个值越小越好，只有足够快的响应时间才能保证画面的连贯。如果响应时间太长，就有可能使液晶在显示动态图像时出现尾影拖曳的感觉。一般液晶显示器的响应时间在2至5毫秒之间。
TFT 驱动原理
所谓TFT是指液晶面板玻璃基片上的晶体管阵列，使LCD每个像素都设有自身的一个半导体开关。每个像素都可以通过点脉冲控制两片玻璃基板之间的液晶，即通过有源开关来实现对各个像素"点对点"的独立精确控制。因此，像素的每一个节点都是相对独立的，并且可以进行连续控制。TFT阵列一般与透明像素电极、存储电容、栅线、信号线等，共同沉积在显示屏的后玻璃基板（距离显示屏较远的基板）上。这样一种晶体管阵列的配置，有助于提高液晶显示屏的反应速度，而且还可以控制显示灰度，从而保证LCD的影像色彩更为逼真、画面品质更为赏心悦目。因此，大多数的LCD、液晶电视及部分手机目前均采用TFT实施驱动，无论是采用窄视角扭曲向列（TN）模式的中小尺寸LCD，还是采用宽视角的平行排列（IPS）等模式的大尺寸液晶电视（LCD-TV），它们通称为"TFT-LCD"。
配置配件
尺寸和显示屏
LCD的对角线尺寸包括15英寸、17英寸、19英寸、22英寸、24英寸等。LCD都采用薄膜晶体管有源矩阵显示屏（TFT Active Matrix Panel)，每种颜色的像素都由一个薄膜晶体管（TFT）来控制，数百万个TFT构成一个有源矩阵，形成LCD。
点距
LCD也有这一指标，点距的大小同样影响LCD的分辨率。现在主流的LCD点距为0.27mm、0.282mm、0.283mm等。
分辨率
LCD的分辨率指的是液晶屏幕固有的像素列数和行数，通常不可随意更改。分辨率越高，图像越清晰。市场上LCD的最佳分辨率可达到1920像素×1200像素。
亮度
亮度是显示液晶屏发光程度的重要指标。亮度越高，屏幕在周围环境中的适应能力越强。亮度的测量单位为坎德拉/平方米（cd/m2)，一般为200~500cd/m2，数值越大越好。
对比度
对比度通常指开关状态下像素亮度的比值。现在LCD的对比度有800:1、2000:1、3000:1、5000:1等，对比度越大越好。
显示色彩
LCD的色彩显示数目越多，对色彩的分辨力和表现力就越强。这取决于LCD内部彩色数字信号的位数（bit）。目前市场上的LCD色彩数有16.2M、16.7M等。
响应时间
由于液晶材料具有粘滞性，对显示有延迟，响应时间反映了液晶显示器各像素点对输入信号的发光速度。它由两部分构成：像素点由亮转暗时对信号的延迟时间t（又称为上升时间），以及像素点由暗转亮时对信号的延迟时间t（又称为下降时间）。响应时间为这两者之和。目前市场上LCD的响应时间为5ms。
可视角度
可视角度是指站在距离LCD表面垂线的一定角度内仍然可以清晰看见图像的最大角度，这个角度越大越好。市场上LCD的可视角度有160°、170°等。
优缺点
优点
低压微功耗
液晶显示器的工作电压可降至2-3 V，工作电流仅几微安，即功耗仅为10-6到10-5 W/cm'，这是其他任何显示器件无法实现的。液晶的低压和微功耗与大规模集成电路的发展相适应，使得电子手表、计算器、便携式计算机和GPS电子地图成为可能。
平板结构
液晶显示器的基本结构是两片导电玻璃之间灌注液晶的薄型盒，结构简单且轻薄，只有几毫米厚。由于液晶本身电阻率很高，接近绝缘体，在矩阵寻址工作方式下，对液晶层不需要进行任何处理，只需在电极上光刻出相应图形即可，因此开口率高。此外，增大或缩小显示面积都相对容易，并且便于实现大规模自动化生产，生产成本低廉。
被动显示型
液晶本身不发光，通过调制外界光来实现显示，即利用外部光的不同反射和透射来形成不同的对比度。在自然界中，人类获取的视觉信息中有90%以上是通过外部物体的反射光而非物体本身的发光来实现的，因此被动显示更适合人眼视觉，不容易造成眼部疲劳。被动显示具有一个明显的优点，即外界光越强，显示内容也越清晰，从而克服了主动显示中存在的“光冲刷”现象。
显示信息量大
在液晶显示中，不需要采取隔离措施或预留隔离区来区分各个像素，因此在相同的显示窗口面积内可以容纳更多的像素，有利于制造高清晰度电视。
易于彩色化
液晶一般是无色的，因此使用滤色膜可以轻松实现彩色效果。液晶显示器的彩色显示效果可以与CRT显示器媲美。而在其他类型的显示器中，实现彩色化往往非常困难，有时甚至是致命的问题。
长寿命
目前使用的LCD都是电场控制型，工作电压低、电流很小，只要液晶的配套件不损坏，液晶几乎不会劣化，寿命很长。
无辐射无污染
CRT显示器存在X射线辐射危险，PDP显示器存在高频电磁辐射可能性，但液晶显示器不会出现这些问题。因此，长时间在液晶显示屏前工作对人身健康没有任何危害。
缺点
相较于CRT显示器，LCD显示器的图像质量仍有待完善，主要表现在色彩鲜艳度和饱和度上。此外，液晶显示器的响应时间仍较长。虽然在静止画面下效果尚可，但对于一些游戏爱好者来说，当运行高画质游戏时，液晶显示器的弱点就会显露出来。因此，对于游戏玩家而言，液晶显示器并非最佳选择，而且价格也比CRT显示器高得多。
保养常识
重点保护显示器屏幕面板
保护显示器屏幕面板非常重要，切忌用硬物碰撞或施加压力。LCD液晶显示器的面板是最关键的部分，粗暴碰撞和振动不仅会损坏外部，还会对内部敏感电气元件造成严重冲击，导致屏幕或门损坏。同时，长时间挤压面板会留下残影，无法消除。在移动LCD液晶显示器时，不要抓住屏幕一块移动，这也会对面板造成损伤。通常情况下，显示器屏幕面板的最外层有一片经过特殊表面处理的偏光片，它对液晶显示器起到一定的保护作用，但仍需注意保护。
擦拭面板要有一定的技巧
如果显示器屏幕面板上有灰尘，应在专业维修人员的建议下进行操作。个人不应随便找块抹布或比较粗糙的东西擦拭，因为个人操作不当很容易损坏液晶屏。正确的擦拭方法是选取比较清洁柔软的布进行擦拭，这样就不会对显示器屏幕面板造成伤害。在擦拭过程中，不要直接喷水或清洁剂到屏幕上，可以在软布上蘸少许专用清洁剂，轻轻地擦拭屏幕，这样可以避免清洁剂流入屏幕造成短路。擦拭显示器屏幕面板时要注意用力要轻，更不要用硬物碰刮面板等。这些技巧也是显示器屏幕面板维护的常识知识。
尽量避免液晶显示器超负荷工作
液晶显示器超负荷工作主要有以下几个原因：首先是长时间工作，其次是高亮度，再次是不注意关闭电源，最后是长时间连续显示同一种内容。为了保护液晶显示器，可以采取以下措施：1.让显示屏显示全白内容；2.将亮度调低到较暗的水平；3.定期改变显示内容的时间间隔；4.不使用时请关闭显示器。
养成良好的使用习惯
1.在液晶显示器的保养方面，很多用户的使用习惯和使用方法也不正确。一些用户在使用完后关闭电脑往往就忘记了液晶显示器。虽然液晶显示器没有信号输入，但它会自动转为待机状态，这样会耗电并造成资源浪费。另外，有些用户在关机后关闭液晶显示器的开关，但电源线依然插在插座上。这样做法不可取，因为在恶劣天气下发生雷击时，液晶显示器可能会报废。正确的做法是将电脑主机和液晶显示器的电源线都插在同一个电板上，关闭电脑后直接关闭电板的电源，切断液晶显示器与家里电源的联系，而不需要再关闭液晶显示器的电源。这样可以减少液晶显示器电源键的使用次数，达到保养液晶显示器的目的。
2.首先，最好不要在使用液晶显示器时吸烟。香烟的烟雾会附着在显示器的外壳上，时间长了会成为污垢。另外，香烟中的某些成分可能会损害液晶显示器面板表面的涂层，这也是主要原因之一。其次，尽量不要在屏幕前吃零食或喝饮料，以免唾液或饮料溅到屏幕上。最后，最好在不使用电脑时给显示器戴一个防尘套。因为液晶显示器与其他配件相似，灰尘对显示器内部电子器件的损害也较大，所以给显示器带上防尘套是必要的。
故障与维修
白屏
白屏是由于背光正常，屏幕没有正确接收到主板发送的信号而引起的。这说明高压部分正常，白屏是因为液晶屏上部的T-CON板停止工作或者工作异常。可能是由于驱动板上给液晶屏T-CON板供电的回路出现故障（电压一般为5V，少数液晶屏使用12V或3.3V供电），或是显示器主板控制主芯片和MCU特性不良或损坏所致。市场上有各种型号MCU程序已经写入的芯片出售，只需要将原先主控板上的芯片取下，更换为刷好程序的新芯片，就可以解决这种故障。
黑屏
在实际的维修过程中，黑屏情况最常见，而黑屏又可分为电源灯闪、长亮或灭三种情况。
（1）液晶显示器电源灯闪。电源灯闪通常是由于高压板后级开关管短路引起的。当液晶驱动板发出控制电压以开启高压板时，升压电路开始工作。然而，某个或一对开关管与地短路，导致主供电被拉低，进而影响液晶驱动板的供电。由于液晶板供电异常，对高压板的开启信号也会被撤销，导致电源板电压输出恢复正常。因此，电源灯会反复闪烁。更换相应故障的元件应该能够解决问题。
（2）液晶显示器电源灯长亮。电源灯长亮意味着电源部分正常工作，主要原因是高压逆变电路末级或供电级元件发热过多，导致虚焊现象。最容易出故障的是升压线圈，通常是由于接触不良引起的问题，因此应该重点检查该电路。
（3）液晶显示器电源灯不亮。电源灯不亮时，应该重点检查电源部分，主要是检测12V和5V电压是否正常输出。如果电源灯不亮，说明12V和5V电压没有输出，应该重点检查开关管的热稳定性是否良好，以及基极是否存在虚焊问题，还要检查电容是否有鼓包现象。此外，脉宽调制的单片开关电源通常会使用SG6841、uc3842、UC3843等脉宽调制集成控制器，这些元件的故障率较高，也需要进行检查。
背光灯故障
除了上述的故障现象外，液晶显示器背光灯的故障也是常见的。主要表现为老化和完全损坏，即不发光。背光灯老化后，可以看到图像发黄，调节色温和白平衡都不能很好地解决这个问题。同时，屏幕亮度调节到最大也难以满足使用要求。这提示你需要更换背光灯。
对于单灯管结构的显示器，当损坏后，在日光下斜视屏幕时，可以看到暗淡的图文显示。而对于新型多灯管显示器，当某个灯管损坏时，表现为图像亮度不均匀。比如上方会暗淡一些，这意味着上方的灯管损坏了。你可以用手摸显示屏灯管位置，通过温度对比也可以判断灯管是否损坏。正常的显示屏灯管位置温度应该是一致的。然而，由于新型显示器大多具有高压平衡保护电路，一只灯管损坏后的表现通常不是亮度不均衡，而是显示器无法开机或开机后出现黑屏。这需要根据具体的显示器电路来区分。
影响
LCD，尤其是TFT-LCD的开发，已经成为平板显示器（FPD）的主流产品，全球主要在东亚的几个国家和地区构建了规模巨大的产业集群。以TFT-LCD为例，如果将其产品的上下游全部生产过程看作为一个产业整体，那么在TFT-LCD产业中存在着一系列的价值配套环节，称之为“产业价值链”。虽然每一个价值环节都表现出差异性和层次性，并在整体价值链中扮演着不同的角色，但也表现出自身存在的价值。产业集群中的每一个价值环节只有在统一协调的运行过程中，通过互相影响、相互依存、共同支撑，才能促进整个产业实现自身价值的最大化。因此，产业整体是通过每一个价值环节的共同努力，才能取得单个价值环节难以达到的增值效果，最终取得共享、互惠和共赢的效果。