液晶顯示器，或稱LCD(Liquid Crystal Display)
為平面超薄的顯示設備，它由一定數量的彩色或黑白畫素組成，放置於光源或者反射面前方。液晶顯示器功耗很低，因此倍受工程師青睞，適用於使用電池的電子設備。
每個畫素由以下幾個部分構成：懸浮於兩個透明電極(氧化銦錫)間的一列液晶分子，兩個偏振方向互相垂直的偏振過濾片，如果沒有電極間的液晶，光通過其中一個過濾片勢必被另一個阻擋，通過一個過濾片的光線偏振方向被液晶旋轉，從而能夠通過另一個。
液晶分子本身帶有電荷，將少量的電荷加到每個畫素或者子畫素的透明電極，則液晶的分子將被靜電力旋轉，通過的光線同時也被旋轉，改變一定的角度，從而能夠通過偏振過濾片。
在將電荷加到透明電極之前，液晶分子處於無約束狀態，分子上的電荷使得這些分子組成了螺旋形或者環形（晶體狀）， 在有些LCD中，電極的化學物質表面可作為晶體的晶種，因此分子按照需要的角度結晶，通過一個過濾片的光線在通過液晶片後偏振防線發生旋轉，從而使光線能夠通過另一個偏振片，一小部分光線被偏振片吸收，但其餘的設備都是透明的。
將電荷加到透明電極上後，液晶分子將順著電場方向排列，因此限制了透過光線偏振方向的旋轉，假如液晶分子被完全打散，通過的光線其偏振方向將和第二個偏振片完全垂直，因此被光線完全阻擋了，此時畫素不發光，通過控制每個畫素中液晶的旋轉方向，我們可以控制照亮畫素的光線，可多可少。
許多LCD在交流電作用下變黑，交流電破壞了液晶的螺旋效應，而關閉電流後，LCD會變亮或者透明。
為了省電，LCD顯示採用復用的方法，在復用模式下，一端的電極分組連接在一起，每一組電極連接到一個電源，另一端的電極也分組連接，每一組連接到電源另一端，分組設計保證每個畫素由一個獨立的電源控制，電子設備或者驅動電子設備的軟體通過控制電源的開/關序列，從而控制畫素的顯示。
檢驗LCD顯示器的指標包括以下幾個重要方面：顯示大小，反應時間(同步速率)，陣列類型（主動和被動），視角，所支持的顏色，亮度和對比度，解析度和屏幕高寬比，以及輸入介面（例如視覺介面和視頻顯示陣列）。
簡史
第一臺可操作的LCD基於動態散射模式(Dynamic Scattering Mode,DSM)，RCA公司喬治·海爾曼帶領的小組開發了這種LCD。海爾曼創建了奧普泰公司，這個公司開發了一系列基於這種技術的的LCD。 1970年12月，液晶的旋轉向列場效應在瑞士被仙特和赫爾弗里希霍夫曼-勒羅克中央實驗室註冊為專利。 1969年，詹姆士·福格森在美國俄亥俄州肯特州立大學（Ohio University）發現了液晶的旋轉向列場效應並於1971年2月在美國註冊了相同的專利。1971年他的公司（ILIXCO）生產了第一臺基於這種特性的LCD，很快取代了性能較差的DSM型LCD。
顯示原理
在不加電壓下，光線會沿著液晶分子的間隙前進而轉折90度，所以光可通過。但加入電壓後，光順著液晶分子的間隙直線前進，因此光被濾光板所阻隔。
液晶是具有流動特性的物質，所以只需外加很微小的力量即可使液晶分子運動，以最常見普遍的向列型液晶為例，液晶分子可輕易的藉著電場作用使得液晶分子轉 向，由於液晶的光軸與其分子軸相當一致，故可藉此產生光學效果，而當加於液晶的電場移除消失時，液晶將藉著其本身的彈性及黏性，液晶分子將十分迅速的回復 原來未加電場前的狀態。
透射和反射顯示
LCD可透射顯示，也可反射顯示，決定於它的光源放哪裡。透射型LCD由一個屏幕背後的光源照亮，而觀看則在屏幕另一邊(前面)。這種類型的LCD多用在需高亮度顯示的應用中，例如電腦顯示器、PDA和手機中。用於照亮LCD的照明設備的功耗往往高於LCD本身。
反射型LCD，常見於電子鐘錶和電腦中，（有時候）由後面的散射的反射面將外部的光反射回來照亮屏幕。這種類型的LCD具有較高的對比度，因為光線要經過液晶兩次，所以被削減了兩次。不使用照明設備明顯降低了功耗，因此使用電池的設備電池使用更久。因為小型的反射型LCD功耗非常低，以至於光電池就足以給它供電，因此常用於袖珍型計算器。
半穿透反射式LCD既可以當作透射型使用，也可當作反射型使用。當外部光線很足的時候，該LCD按照反射型工作，而當外部光線不足的時候，它又能當作透射型使用。
彩色顯示
主動陣列和被動陣列
常見於電子錶及口袋型計算機的以少量片段構成之LCD, 其各片段均具有單一電極接點。ㄧ個外部專用電路提供電荷到每一個控制單元。這種顯示結構 is unwieldy for more than a few display elements.
小型單色顯示器例如PDA上的或舊型筆記型電腦螢幕的被動陣列LCD即應用超扭轉向列 (STN) 或雙層超扭轉向列(DSTN)技術 (DSTN修正STN的色彩偏差問題). Each row or column of the display has a single electrical circuit. The pixels are addressed one at a time by row and column addresses. This type of display is called a passive matrix because the pixel must retain its state between refreshes without the benefit of a steady electrical charge. As the number of pixels (and, correspondingly, columns and rows) increases, this type of display becomes increasingly less feasible. 被動陣列LCD的特性為非常慢的反應時間及低對比。
現行高解析度彩色顯示器，例如薄膜電晶體液晶顯示器)會被添加到偏光板與色彩濾鏡上。每個畫素都有自己的電晶體，允許操控單一畫素。當一條列線路被開啟時，所有行線路會連接到一整列的畫素，而每條行線會有正確的電壓驅動，這條列線路會關掉而另一列被開啟。在一次完整的畫面更新運作中，所有列線路會依照時間序列被開啟。同等大小的主動陣列顯示器比起被動陣列顯示器會顯得更亮，更銳利，而且有短的反應時間。
品質控制
有些液晶螢幕面板中含有缺陷的電晶體，而造成永久性的亮點與暗點。跟IC不同的是，液晶面板即使有壞點依舊可以正常顯示，這也可以避免只因出現少數壞點而將比IC面積還要大多了的液晶面板丟棄形成浪費。面板製造商有不同的壞點判定標準。下表是目前IBM ThinkPad筆記型電腦產品線的最大容許壞點數。
| 解析度 | 光點 | 死點 | 總數 |
|---|---|---|---|
| QXGA(2048x1536) | 15 | 16 | 16 |
| UXGA(1600x1200) | 11 | 16 | 16 |
| SXGA+(1400x1050) | 11 | 13 | 16 |
| XGA(1024x768) | 8 | 8 | 9 |
| SVGA(800x600) | 5 | 5 | 9 |
LCD面板比IC電路板更容易有缺陷，因為尺寸較大。譬如12吋的SVGA LCD 有八個缺點，而六吋晶圓只有三個缺點。但是， 134 of the 137 dies on the wafer 可被接受, whereas rejection of the LCD panel would be a 0% yield。由於製造商之間的激烈競爭，現時品質控制的標準已經提高。如果液晶螢幕擁有四個或以上的壞點是比較容易察覺到的，因此顧客可以要求更換新的一臺。 液晶螢幕的壞點位置同樣是不可忽略的。生產商常會因毀損像素在螢幕中央區域而降低標準。有些生產商則提供零壞點保證。
零功率顯示器
在2000年開發出零功率顯示器，可以在待機時不需要使用電力，但是這個技術目前無法量產。法國的Nemoptic公司開發出另一個零功率薄型液晶顯示技術，而該技術在2003年7月在台灣量產。此技術針對像是電子書和可攜式電腦這類的低耗能的行動裝置。零功率液晶顯示器也跟電子紙競爭。
TFT LCD
TFT-LCD 即是thin-film transistor liquid-crystal display的縮寫(薄膜電晶體液晶顯示器)，為目前最新技術所製的液晶顯示器。詳見TFT的解釋。
外部連結
- 台灣各家 Notebook 廠商對於 LCD 暗亮點的保固維修標準
- How LCDs Work
- LCD Monitor - Covers basics, frequently asked questions, and product database.
- Liquid Crystal Institute (Kent State University)
- X-bit』s Guide: Contemporary LCD Monitor Parameters and Characteristics
- Interfacing a LCD display with an ATMEL AVR Microcontroller, Source code + example project
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