IPS
横向电场效应显示技术（英语：In-Plane-Switching Liquid Crystal，简称：英语：In-Plane Switching，缩写：IPS）为日立制作所于1996年开发的LCD广视角技术，被广泛的使用在液晶电视及平板电脑的制造上，能有效改善当视角差时，在TN屏幕上出现的色差及其他问题。现在大屏幕液晶电视市场上，VA液晶占83%的份额，IPS液晶占17%份额，而IPS液晶在电脑显示器市场的比重大于VA液晶，是当今液晶技术的两大主流。目前IPS液晶的主要生产厂家有日立、松下、东芝、三菱电机和LG等。
原理和特点
IPS型与TN型都是使用TN液晶，两者不同的特征是施加于液晶分子的电场不同： 跟TN液晶及VA液晶上下平行配置两块导电板的方式不同，IPS液晶的电极和液晶处于一个平面（即电场平行于液晶平面）。开路状态光线无法通过，回路接通液晶分子扭转光线发生双折射透过液晶平面。由于电极和液晶处于同一平面所以没有方向性，能得到上下左右178度的视角。苹果公司的iPhone和iPad均使用了IPS液晶，一般人所感受的iPhone屏幕的优缺点，其实也就是IPS技术的优缺点的展现。
优点
可视角度极佳，达178度。新款IPS电力消耗相对较VA少。硬式面板，很适合做成受压的触屏。色彩比起VA更鲜艳，色彩还原度较为真实，较适合运用于对色彩还原要求高的电脑图像。
缺点
成本昂贵。漏光特性，在黑色及暗色系的表现稍逊。相较于VA系列面板，对比度稍差。早期IPS反应速度较慢，容易有残影。AH-IPS技术出现后已有最高到4ms屏幕改善问题。色温偏低，有偏黄倾向，例如iPhone的IPS就有天生的黄屏问题、采用相似技术的移动电话屏幕也是如此，需要专用补正电路。容易有色温不均（阴阳屏）状况。
发展
IPS在1996年推出后，后续又不断有新的发展：在1998年，日立推出S-IPS(Super-IPS)，除了有IPS原来的技术以外，亦在反应率有了改进。在2002年，日立推出AS-IPS，在明暗比方面有很大的改善。在2002年，日立推出IPS-POR,具体分为"H-IPS S-IPS E-IPS"。在，日立推出IPS-Pro在，日立推出IPS-α在，LG推出AH-IPS
LCD
液晶显示器（英语：liquid-crystal display，LCD）为平面薄型的显示设备，由一定数量的彩色或黑白像素组成，放置于光源或者反面前方。液晶显示器功耗低，因此备受工程师青睐，适用于使用电池的电子设备。它的主要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面。
构造
液晶显示器的每个像素由以下几个部分构成：悬浮于两个透明电极（氧化铟锡）间的一列液晶分子层，两边外侧有两个偏振方向互相垂直的偏振过滤片。如果没有电极间的液晶，光通过其中一个偏振过滤片其偏振方向将和第二个偏振片完全垂直，因此被完全阻挡了。但是如果通过一个偏振过滤片的光线偏振方向被液晶旋转，那么它就可以通过另一个偏振过滤片。液晶对光线偏振方向的旋转可以通过静电场控制，从而实现对光的控制。液晶分子极易受外加电场的影响而产生感应电荷。将少量的电荷加到每个像素或者子像素的透明电极产生静电场，则液晶的分子将被此静电场诱发感应电荷并产生静电扭力，而使液晶分子原本的旋转排列产生变化，因此也改变通过光线的旋转幅度。改变一定的角度，从而能够通过偏振过滤片。在将电荷加到透明电极之前，液晶分子的排列被电极表面的排列决定，电极的化学物质表面可作为晶体的晶种。在最常见的TN液晶中，液晶上下两个电极垂直排列。液晶分子螺旋排列，通过一个偏振过滤片的光线在通过液芯片后偏振方向发生旋转，从而能够通过另一个偏振片。在此过程中一小部分光线被偏振片阻挡，从外面看上去是灰色。将电荷加到透明电极上后，液晶分子将几乎完全顺着电场方向平行排列，因此透过一个偏振过滤片的光线偏振方向没有旋转，因此光线被完全阻挡了。此时像素看上去是黑色。通过控制电压，可以控制液晶分子排列的扭曲程度，从而达到不同的灰度。有些液晶显示器在交流电作用下变黑，交流电破坏了液晶的螺旋效应，而关闭电流后，液晶显示器会变亮或者透明，这类液晶显示器常见于笔记本电脑与平价液晶显示器上。另一类常应用于高清液晶显示器或大型液晶电视上的液晶显示器则是在关闭电源时，液晶显示器为不透光的状态。为了省电，液晶显示器采用复用的方法，在复用模式下，一端的电极分组连接在一起，每一组电极连接到一个电源，另一端的电极也分组连接，每一组连接到电源另一端，分组设计保证每个像素由一个独立的电源控制，电子设备或者驱动电子设备的软件通过控制电源的开/关序列，从而控制像素的显示。检验液晶显示器的指标包括以下几个重要方面：显示大小、反应时间（同步速率）、阵列类型（主动和被动）、视角、所支持的颜色、亮度和对比度、分辨率和屏幕高宽比、以及输入接口（例如视觉接口和视频显示阵列）。
简史
1888年，奥地利化学家弗里德里希·莱尼泽发现液晶及其特殊的物理特性。第一台可操作的液晶显示器基于动态散射模式（Dynamic Scattering Mode，DSM），美国无线电公司乔治·海尔曼带领的小组开发这种液晶显示器。海尔曼创建奥普泰公司，这个公司开发出一系列基于这种技术的的液晶显示器。1970年12月，液晶的旋转向列场效应在瑞士被仙特和赫尔弗里希于霍夫曼-勒罗克中央实验室注册为专利。但于前一年的1969年，詹姆士·福格森在美国俄亥俄州肯特州立大学便已发现了液晶的旋转向列场效应，于1971年2月在美国注册了相同的专利。1971年，ILIXCO生产第一台基于这种特性的液晶显示器，很缓存代了性能较差的DSM型液晶显示器。在1985年之后，这一发现才产生了商业价值。1973年，日本的夏普公司首次将它运用于制作电子计算器的数字显示。在代，液晶显示器已经成为所有电脑的主要显示设备。
显示原理
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。
透射及反射显示
液晶显示器可透射显示，也可反射显示，决定于它的光源放哪里。透射型液晶显示器由一个屏幕背后的光源照亮，而观看则在屏幕另一边（前面）。这种类型的LCD多用在需高亮度显示的应用中，例如电脑显示器、PDA和手机中。用于照亮液晶显示器的照明设备的功耗往往高于液晶显示器本身。反射型液晶显示器，常见于电子钟表和计算器中，（有时候）由后面的散射的反射面将外部的光反射回来照亮屏幕。这种类型的液晶显示器具有较高的对比度，因为光线要经过液晶两次，所以被削减了两次。不使用照明设备明显降低了功耗，因此使用电池的设备电池使用更久。因为小型的反射型液晶显示器功耗非常低，以至于光电池就足以给它供电，因此常用于袖珍型计算器。半穿透反射式液晶显示器既可以当作透射型使用，也可当作反射型使用。当外部光线很足的时候，该液晶显示器按照反射型工作，而当外部光线不足的时候，它又能当作透射型使用。
彩色显示
彩色液晶显示器的一个亚像素结构
液晶显示器上的像素放大图
液晶显示器技术也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，而不是子图元，子图元只能通过控制光线的通过强度来调节灰阶，只有少数主动矩阵显示采用模拟信号控制，大多数则采用数字信号控制技术。大部分数字控制的液晶显示器都采用了八位控制器，可以产生256级灰阶。每个子图元能够表现256级，那么你就能够得到2563种色彩，每个图元能够表现16,777,216种成色。因为人的眼睛对亮度的感觉并不是线性变化的，人眼对低亮度的变化更加敏感，所以这种24位的色度并不能完全达到理想要求，工程师们利用脉冲电压调节的方法以使色彩变化看起来更加统一。彩色液晶显示器中，每个像素分成三个单元，或称子像素，附加的滤光片分别标记红色、绿色和蓝色。三个子像素可独立进行控制，对应的像素便产生了成千上万甚至上百万种颜色。老式的CRT采用同样的方法显示颜色。根据需要，颜色组件按照不同的像素几何原理进行排列。
主动数组和被动数组
常见于电子表及口袋型计算机的以少量片段构成之液晶显示器，其各片段均具有单一电极接点。一个外部专用电路提供电荷到每一个控制单元，这种显示结构在有较多显示单位（如液体显示屏）时会显得笨重。小型单色显示器，例如PDA上的或旧型笔记本电脑屏幕的被动数组液晶显示器，即应用超扭转向列(STN)或双层超扭转向列(DSTN)技术（DSTN修正STN的色彩偏差问题）。显示器上的每一行或列都有一个独立的电路，每一个像素的位置也要一个行和列同时指定，这类显示方式称为“被动数组”，因为每一个像素也要在更新前记着各自的状态，此时每像素也是没有稳定的电荷供应。当像数增加时，相对的行和列数目也会增加，这种显示方式变得更难使用，以被动数组所制造的液晶显示器特性为非常慢的反应时间及低对比度。现行高清晰度彩色显示器，例如电脑屏幕或电视，皆为主动数组。薄膜晶体管液晶显示器会被添加到偏光板与色彩滤镜上。每个像素都有自己的晶体管，允许操控单一像素。当一条列线路被开启时，所有行线路会连接到一整列(Row)的像素，而每条行线会有正确的电压驱动，这条列线路会关掉而另一列(Row)被开启。在一次完整的画面更新运作中，所有列线路会依照时间序列被开启。同等大小的主动数组显示器比起被动数组显示器会显得更亮更锐利，而且有短的反应时间。
质量控制
有些液晶屏幕面板中含有缺陷的晶体管而造成永久性的亮点与暗点。跟IC不同的是液晶面板即使有坏点依旧可以正常显示，这也可以避免只因出现少数坏点而将比IC面积还要大很多的液晶面板丢弃形成浪费。面板制造商有不同的坏点判定标准。因为尺寸较大及像素点多，液晶显示器面板比IC电路板更容易有缺陷。譬如12吋的SVGA LCD有8个坏点，而六吋晶圆只有3个缺陷。但是，一片可分割为137颗IC的晶圆上出现3颗废品并不是很糟糕，而抛弃这块液晶面板的话就意味着0%的产出。由于制造商之间的激烈竞争，现时质量控制的标准已经提高。如果液晶屏幕拥有四个或以上的坏点是比较容易察觉到的，因此顾客可以要求更换新的一台。液晶屏幕的坏点位置同样是不可忽略的。生产商常会因毁损像素在屏幕中央区域而降低标准。有些生产商则提供零坏点保证。
耗电量
主动矩阵式液晶显示器的电功率比CRT小。事实上，它已经成为便携式设备的标准显示器，从PDA到笔记本电脑均广泛运用。但是液晶显示器技术的效率还是太低：即使你将屏幕显示白色，从背景光源中发射的光也只有不到10%穿过屏幕发出，其他的都被吸收。所以目前新型的等离子显示器的耗电量已经比同面积的液晶显示器低。PDA，如Palm和CompaqiPAQ常使用反射显示器。这意味着环境光射进显示器中，穿过极化的液晶层，碰撞反射层，再反射出来显示成图像。据估计，在此过程中84%的光被吸收，所以只有六分之一的光起作用，虽然还有待改进，但已足以提供可视影像需要的对比度。单向反射和反射显示器使得不同光照条件下耗费最少能源使用液晶显示器成为可能。
TFT
薄膜晶体管（英语：Thin-Film Transistor，缩写：TFT）是场效应晶体管的种类之一，大略的制作方式是在基板上沉积各种不同的薄膜，如半导体主动层、介电质和金属电极层。
TFT是在基板（如是应用在液晶显示器，则基板大多使用玻璃）上沉积一层薄膜当做通道区。大部分的TFT是使用氢化非晶硅（a-Si:H）当主要材料，因为它的能阶小于单晶硅（Eg = 1.12eV），也因为使用a-Si:H当主要材料，所以TFT大多不是透明的。另外，TFT常在介电、电极及内部接线使用铟锡氧化物（ITO），ITO则是透明的材料。因为TFT基板不能承受高的退火温度，所以全部的沉积制程必须在相对低温下进行。如化学气相沉积、物理气相沉积（大多使用溅镀技术）都是常使用的沉积制程。如要制作透明的TFT，第一个被研究出来的方法是使用氧化锌材料，此项技术由俄勒冈州立大学的研究员于时发表。[1]常用的透明TFT半导体材料多为金属氧化物，除了ZnO之外，还有IGZO等。但是这些金属氧化物多为n型半导体材料。 很多人都知道薄膜晶体管主要的应用是TFT LCD，液晶显示器技术的一种。晶体管被作在面板里，这样可以减少各像素间的互相干扰并增画面稳定度。大略是从开始，大部分便宜的彩色LCD屏幕都是使用TFT技术的。连在乳腺和癌症X-ray检查的数字X-ray摄影技术上也很常使用TFT面板。新的AMOLED（主动数组OLED）屏幕也内置了TFT层。
LED
发光二极管（英语：light-emitting diode，缩写为LED）
是能发光的半导体电子元件，透过三价与五价元素所组成复合光源。此种电子元件早在1962年出现，早期只能够发出低光度的红光，被惠普买下专利后当作指示灯利用。及后发展出其他单色光的版本，时至今日，能够发出的光已经遍及可见光、红外线及紫外线，光度亦提高到相当高的程度。随着白光发光二极管的出现，用途已由初期的指示灯及显示板等指示用途，逐渐发展至近年的照明用途。发光二极管只能够往一个方向导通（通电），叫作正向偏置，当电流流过时，电子与空穴在其内复合而发出单色光，这叫电致发光效应，而光线的波长、颜色跟其所采用的半导体物料种类与故意掺入的元素杂质有关。具有效率高、寿命长、不易破损、反应速度快、可靠性高等传统光源不及的优点。白光LED的发光效率近年有所进步；每千流明成本，也因为大量的资金投入使价格下降，但成本仍远高于其他的传统照明。虽然如此，近年仍然越来越多被用在照明用途上。凭借“发明高亮度蓝色发光二极管，带来了节能明亮的白色光源”，日本工程学家天野浩与赤崎勇、中村修二共同获得诺贝尔物理学奖
发展历史
1961年，美国公司德州仪器的Robert Biard与Gary Pittman首次发现了砷化镓及其他半导体合金的红外放射作用。1962年，通用电气公司的尼克·何伦亚克开发出第一种可实际应用的可见光发光二极管。1993年，日本日亚化学工业（Nichia Corporation）工作的中村修二成功把镁掺入，造出了基于宽能隙半导体材料氮化镓和氮化铟镓（InGaN）、具有商业应用价值的蓝光发光二极管。中村修二于因此工作与天野浩及赤崎勇得到诺贝尔物理学奖。部分评论认为，诺贝尔奖跳过了红色、绿色LED的发明者并不公平[3]。但诺贝尔委员会（物理学奖）委员长Per Delsing（瑞典Chalmers University of Technology教授）在《读卖新闻》专访中提出反驳，他坚称“仔细研究发明的贡献度之后，有十足信心决定这3个人获奖”。有了蓝光发光二极管后，白光发光二极管也随即面世，之后LED便朝增加光度的方向发展，当时一般的LED工作功率都小于30－60 mW（毫瓦）。1999年输入功率达1W（瓦）的发光二极管商品化。这些发光二极管都以特大的半导体芯片来处理高电能输入的问题，而半导体芯片都是被固定在金属片上，以助散热。2002年，在市场上开始有5W的发光二极管的出现，而其效率大约是每瓦18－22 lm（流明）。9月，Cree, Inc.公司展示了其新款的蓝光发光二极管，在20 mW下效率达35%。他们亦制造了一款达65 lm/W（流明每瓦）的白光发光二极管商品，这是当时市场上最亮的白光发光二极管。他们展示了一款白光发光二极管原型，在350mW下，创下了每瓦70 lm的记录性效率。2月，日本发光二极管厂商日亚化学工业发表了效率高达249 lm/W的发光二极管，此乃实验室数据。2月，Philips Lumileds造一白色LED在受控的实验室环境内，以标准测试条件及以350 mA电流推动下得出208 lm/W，但由于该公司无透露当时的偏置电压，所以未能得知其功率。4月，美国发光二极管大厂科锐（Cree）推出254 lm/W光效再度刷新功率。OLED的工作效率比起一般的发光二极管低得多，最高的都只是在10%左右。但OLED的生产成本低得多，例如可以用简单的印制方法将特大的OLED阵列安放在萤幕上，用以制造彩色显示幕
优点
能量转换效率高（电能转换成光能的效率），也即较省电。反应时间短，可以达到很高的闪烁频率。使用寿命长，且不因连续闪烁而影响其寿命。在安全的操作环境下可达到10万小时的寿命，即便是在50度以上的高温，使用寿命还有约4万小时。（萤光灯T8为8000小时、T5为20000小时、白炽灯为1,000－2,000小时）。耐震荡等机械冲击，由于是固态元件，没有灯丝、玻璃罩等，相对萤光灯、白炽灯等能承受更大震荡。体积小，其本身体积可以造得非常细小（小于2 mm）。便于聚焦，因发光体积细小，而易于以透镜等方式达致所需集散程度，藉改变其封装外形，其发光角度由大角度散射至细角度聚焦都可以达成。单色性强，由于是单一能级光出的光子，波长比较单一（相对大部分人工光源而言），能在不加滤光器下提供多种单纯的颜色。
缺点
由于LED的驱动电压较低，一般家用电压为100－240V，需要将LED及变压器包装为灯泡或灯管才能应用于家中，而在降低成本的考量下，许多市售产品搭配品质较差的变压器，而加快损坏的可能。发光二极管光度并非与电流成线性关系，光度调节略为复杂；使用PWM为最低成本的调节亮度方法，但频率必须够高才不伤眼（PWM调光是以快速闪烁的方式来调整亮度，例如每隔10次亮一次亮度为最大亮度的10%，但闪烁频率不高会伤眼，1250Hz以下健康风险高，3250Hz以上则风险与不闪烁的调光方法一样低；而旧型的萤光灯若用低频PWM调光则不会那么伤眼，因为萤光灯有余晖效应而LED没有）。成本较高，售价较高。因为发光二极管为光源面积小、分布较集中，作照明用途时会刺眼，须运用光学设计分散光源。每枚发光二极管因生产技术问题都会在特性（亮度、颜色、偏置…等）上有一定差异，即使是同一批次的发光二极管差异也不少。
基本原理
结合蓝色、黄绿（草绿）色，以及高亮度的红色发光二极管等三者的频谱特性曲线，三原色在FWHM频谱中的带宽约24奈米─27奈米。发光二极管是一种特殊的二极管。和普通的二极管一样，发光二极管由半导体芯片组成，这些半导体材料会预先透过注入或搀杂等工艺以产生p、n架构。与其它二极管一样，发光二极管中电流可以轻易地从p极（阳极）流向n极（阴极），而相反方向则不能。两种不同的载流子：空穴和电子在不同的电极电压作用下从电极流向p、n架构。当空穴和电子相遇而产生复合，电子会跌落到较低的能阶，同时以光子的模式释放出能量（光子也即是我们常称呼的光）。它所发射出的光的波长（颜色）是由组成p、n架构的半导体物料的禁带能量决定。由于硅和锗是间接带隙材料，在常温下，这些材料内电子与空穴的复合是非辐射跃迁，此类跃迁没有释出光子，而是把能量转化为热能，所以硅和锗二极管不能发光（在极低温的特定温度下则会发光，必须在特殊角度下才可发现，而该发光的亮度不明显）。发光二极管所用的材料都是直接带隙型的，因此能量会以光子形式释放，这些禁带能量对应着近红外线、可见光、或近紫外线波段的光能量。发展初期，采用砷化镓（GaAs）的发光二极管只能发射出红外线或红光。随着材料科学的进步，新研发成功的发光二极管能够发射出频率越来越高的光波。现今，已可制成各种颜色的发光二极管。二极管通常建构于N型衬底，在其表面沉积一层P型半导体，用电极连结在一起。P型衬底比较不常见，但也有被使用。很多商业发光二极管，特别是GaN/InGaN，也会使用蓝宝石衬底。大多数用来制成发光二极管的物质具有非常高的折射率。这意味着大部分光波会在物质与空气的接口会被反射回物质，因此，光波萃取对于发光二极管是很重要的论题，大量研究与发展都聚焦于这论题。
