虽说每天你都深情款款地看着他，但可能并不了解他

中科院物理所

作为科研工作者（或者那些在格子间码字的我们），也许我们每天款款深情看得最多的不是女朋友，而是显示器。各种显示器，包括手机屏幕，电脑显示器，仪器仪表显示器。

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最早的显示器

最早的显示器是1922年的阴极射线管（CRT）。

阴极射线管（Cathode ray tube，又称“显像管）是一种用于显示系统的物理仪器，曾广泛应用于示波器、电视机和显示器上。

黑白电视

图片来源：

https://www.gamersky.com/news/201710/963406.shtml

阴极射线管是利用阴极电子枪发射电子，在阳极高压的作用下，射向萤光屏，使萤光粉发光，同时电子束在偏转磁场的作用下，作上下左右的移动来达到扫描的目的。

阴极射线管中，电子束在磁场的作用下偏转

图片来源：https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%98%B4%E6%9E%81%E5%B0%84%E7%BA%BF%E7%AE%A1

早期的阴极射线管仅能显示光线的强弱，展现黑白画面。而彩色阴极射线管具有红色、绿色和蓝色三支电子枪，三支电子枪同时发射电子打在萤幕玻璃上磷化物上来显示颜色。

为什么只要三支电子枪？

红绿蓝（RGB）又称三原色，将红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）三原色的色光以不同的比例相加，以产生多种多样的色光。(且三原色的红绿蓝不可能用其他单色光合成)。

RGB颜色模型映射到一个立方体上。水平的x轴代表红色，向左增加。y轴代表蓝色，向右下方向增加。竖直的z轴代表绿色，向上增加。原点代表黑色，遮挡在立方体背面。

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至今为止，所有的彩色显示屏都是应用三原色光加色技术，以RGB 三原色作为子像素构成一像素，由多个像素构成整个画面。

液晶显示器为何横空出世？

一直以来，更完美的视觉享受都是我们的追求，传统的CRT显示器就经历了从黑白到彩色，从球面到柱面再到平面直角，直至纯平的发展。

NEC FP1375X

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CRT显示器的基本工作原理是依靠高电压激发的游离电子轰击显示屏而产生各种各样的图像，技术已经十分成熟，没有太多的发展余地。受限于此，传统CRT显示器在体积、重量、功耗等方面露出自己的劣势，液晶显示器以其体积小、厚度薄、重量轻、耗能少、无电磁辐射、画面无闪烁、避免几何失真、抗干扰等诸多优点被业界和用户一致看好。

什么是液晶？是液体？是晶体？

简单点说呢，液晶就是液态晶体。因为具有特殊的理化与光电特性，20世纪中叶开始被广泛应用在轻薄型的显示技术上。

液晶

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https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B6%B2%E6%99%B6#/media/File:Shilirren_texture.jpg

复杂点说呢，就是下面这样的：

1888年3月14日，奥地利布拉格德国大学的植物生理学家弗里德里希·莱尼泽（Friedrich Reinitzer）借由在植物内加热苯甲酸胆固醇脂研究胆固醇，观察到胆固醇苯甲酸酯在热熔时的异常表现。该物质在145.5℃时熔化，产生了带有光彩的混浊物，温度升到178.5℃后，光彩消失，液体透明。此澄清液体稍微冷却，混浊又复出现，瞬间呈现蓝色。

弗里德里希·莱尼泽

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莱尼泽反复确定他的发现后，向德国物理学家奥托·雷曼（Otto Lehmann）请教。当时雷曼建造了一座具有加热功能的显微镜去探讨液晶降温结晶之过程，后来更加上了偏光镜，成为深入研究莱尼泽的化合物的重要仪器。

奥托·雷曼

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从那时开始，雷曼的精力完全集中在该类物质。他开始以为这种物质是软晶体，然后改称晶态流体，最后深信偏振光性质为该物质特有，流动晶体（Fliessende kristalle）的名字才算正确。此名称与液晶（Flussige kristalle）已经十分相近。莱尼泽和雷曼因此被誉为液晶之父。

液晶显示器的原理？

在不加电压下，光线会沿着液晶分子的间隙前进而转折90度，所以光可通过。但加入电压后，光顺着液晶分子的间隙直线前进，因此光被滤光板所阻隔。

液晶是具有流动特性的物质，所以只需外加很微小的力量即可使液晶分子运动，以最常见普遍的向列型液晶为例，液晶分子可轻易的借着电场作用使得液晶分子转向，由于液晶的光轴与其分子轴相当一致，故可借此产生光学效果，而当加于液晶的电场移除消失时，液晶将借着其本身的弹性及黏性，液晶分子将十分迅速的回复原来未加电场前的状态。

可以看出液晶显示器技术是根据电压的大小来改变亮度，每个液晶显示器的子图元显示的颜色取决于色彩筛检程序。由于液晶本身没有颜色，所以用滤色片产生各种颜色。

来源：中科院半导体所