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LCD顯示器工作原理
所屬分類： 行業(yè)動態(tài)
2023-11-22
LCD是一種采用液晶為材料的顯示器。液晶是一類介于固態(tài)和液態(tài)間的有機化合物，在常溫條件下，呈現(xiàn)出既有液體的流動性，又有晶體的光學各向異性，加熱會變成透明液態(tài)，冷卻后會變成結晶的混濁固態(tài)。
在電場作用下，液晶分子會發(fā)生排列上的變化，從而影響入射光束透過液晶產生強度上的變化，這種光強度的變化，進一步通過偏光片的作用表現(xiàn)為明暗的變化。據(jù)此，通過對液晶電場的控制可以實現(xiàn)光線的明暗變化，從而達到信息顯示的目的。因此，液晶材料的作用類似于一個個小的“光閥”。
由于在液晶材料周邊存在控制電路和驅動電路。當LCD中的電極產生電場時，液晶分子就會發(fā)生扭曲，從而將穿越其中的光線進行有規(guī)則的折射(液晶材料的旋光性)，再經過第二層偏光片的過濾而顯示在屏幕上。
值得指出的是，液晶材料因為本身并不發(fā)光，所以LCD通常都需要為顯示面板配置額外的光源，主要光源系統(tǒng)稱之為“背光模組”，其中，背光板是由熒光物質組成，可以發(fā)射光線，其作用主要是提供均勻的背光源。
單色顯示
LCD技術是把液晶灌入兩個列有細槽的平面之間。這兩個平面上的槽互相垂直(相交成90度)。也就是說，若一個平面上的分子南北向排列，則另一平面上的分子東西向排列，而位于兩個平面之間的分子被強迫進入一種90度扭轉的狀態(tài)。由于光線順著分子的排列方向傳播，所以光線經過液晶時也被扭轉90度。當液晶上加一個電壓時，液晶分子便會轉動，改變光透過率，從而實現(xiàn)多灰階顯示。
LCD通常由兩個相互垂直的偏光片構成。偏光片的作用就像是柵欄一般，按照要求阻隔光波分量。例如阻隔掉與偏光片柵欄垂直的光波分量，而只準許與柵欄平行的光波分量通過。自然光線是朝四面八方隨機發(fā)散的。兩個相互垂直的偏光片，在正常情況下應該阻斷所有試圖穿透的自然光線。但是，由于兩個偏光片之間充滿了扭曲液晶，所以在光線穿出第一個偏光片后，會被液晶分子扭轉90度，最后從第二個偏光片中穿出。
彩色顯示
對于筆記本電腦或者桌面型的LCD，需要采用更加復雜的彩色顯示器。
就彩色LCD而言，還需要具備專門處理彩色顯示的色彩過濾層，即所謂的“彩色濾光片(Color Filter)”，又稱“濾色膜”。在彩色LCD面板中，每一個像素通常都是由3個液晶單元格構成，其中每一個單元格前面都分別有紅色、綠色或藍色(RGB)的三色濾光片。這樣，通過不同單元格的光線就可以在屏幕上顯示出不同的顏色。
彩色濾光片與黑色矩陣和公共透明電極一般都沉積在顯示屏的前玻璃基板上。彩色LCD能在高分辨率環(huán)境下創(chuàng)造色彩斑斕的畫面。
動態(tài)影像顯示
人類視覺器官(眼睛)對動態(tài)影像的感知存在所謂“視覺殘留”的現(xiàn)象，即高速運動的畫面在人腦中會形成短暫的印象。早期的動畫片、電影，一直到當下最新的游戲節(jié)目正是應用了“視覺殘留”的原理，讓一系列漸變的圖像在人眼前快速連續(xù)顯示，便形成動態(tài)的影像。
當多幅影像產生的速度超過24幀/s，人的眼睛會感覺到連續(xù)的畫面。這也是電影每秒24幀播放速度的由來。如果顯示速度低于這一標準，人就會明顯感到畫面的停頓和不適。按照這一指標計算，每張畫面顯示的時間需要小于40ms?？焖倩顒赢嬅娓咔逦@示，一般影像的運動速度超過60幀/s。這就是說，活動畫面每幀的間隔時間為16.67ms。
如果液晶的響應時間大于畫面每幀的間隔時間，人們在觀看快速運動的影像時，就會感覺到畫面有些模糊。響應時間是LCD的一個特殊指標。LCD的響應時間指的是顯示器各像素點對輸入信號反應的速度，就是液晶由“暗轉亮”或由“亮轉暗”的反應時間。此值是越小越好，足夠快的響應時間才能保證畫面的連貫。如果響應時間太長了，就有可能使LCD在顯示動態(tài)圖像時，有尾影拖曳的感覺。LCD一般的響應時間在2～5ms。
TFT驅動
所謂TFT是指液晶面板玻璃基片上的晶體管陣列，讓LCD每個像素都設有自身的一個半導體開關。每個像素都可以通過點脈沖控制兩片玻璃基板之間的液晶，即通過有源開關來實現(xiàn)對各個像素“點對點”的獨立精確控制。因此，像素的每一個節(jié)點都是相對獨立的，并且可以進行連續(xù)控制。
TFT型LCD主要由玻璃基板、柵極、漏極、源極、半導體活性層(a-Si)等組成。
TFT陣列一般與透明像素電極、存儲電容、柵線、信號線等，共同沉積在顯示屏的后玻璃基板(距離顯示屏較遠的基板)上。這樣一種晶體管陣列的配制，有助于提高液晶顯示屏的反應速度，而且還可以控制顯示灰度，從而保證LCD的影像色彩更為逼真、畫面品質更為賞心悅目。因此，大多數(shù)的LCD、液晶電視及部分手機均采用TFT實施驅動，無論是采用窄視角扭曲向列(TN)模式的中小尺寸LCD，還是采用寬視角的平行排列(IPS)等模式的大尺寸液晶電視(LCD-TV)，它們通稱為“TFT—LCD”。
IPS
IPS屏幕（In-Plane Switching，平面轉換）技術是日立公司于2001推出的液晶面板技術，俗稱“Super TFT”。IPS屏幕就是基于TFT的一種技術，其實質還是TFT屏幕。IPS是通過使分子在各方向表觀長度相同來解決視角問題。
IPS硬屏之所以具有清晰超穩(wěn)的動態(tài)顯示效果，取決于其創(chuàng)新性的水平轉換分子排列，改變了VA軟屏垂直的分子排列，因而具有更加堅固穩(wěn)定的液晶結構。并非表面意義上的，硬屏就是在液晶面板上加上一層硬的保護膜，為了避免液晶屏幕受外界硬物的戳傷。
SLCD
S-LCD面板就是PVA面板，三星主推的PVA模式廣視角技術，S-LCD面板采用PVA技術，該技術采用透明的ITO電極層，因此其更高的開口率可獲得優(yōu)于MVA的亮度輸出；PVA技術還具有500:1的高對比能力以及高達70%的原色顯示能力。
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2023/11/22
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