LCD液晶屏在我們生活中有著非常重要的作用,為了更好地應(yīng)用LCD液晶屏,首先我們需要了解LCD液晶屏的工作原理,那么今天就讓小編來詳細(xì)為大家介紹一下吧!
(一)液晶的物理特性
液晶的物理特性是:當(dāng)光束通過這層液晶時(shí),液晶本身會(huì)排排站立或扭轉(zhuǎn)呈不規(guī)則狀,因而阻隔或使光束順利通過。大多數(shù)液晶都屬于有機(jī)復(fù)合物,由長(zhǎng)棒狀的分子構(gòu)成。在自然狀態(tài)下,這些棒狀分子的長(zhǎng)軸大致平行。將液晶倒入一個(gè)經(jīng)精良加工的開槽平面,液晶分子會(huì)順著槽排列,所以假如那些槽非常平行,則各分子也是完全平行的。
(二)單色液晶顯示器的原理
LCD技術(shù)是把液晶灌入兩個(gè)列有細(xì)槽的平面之間。這兩個(gè)平面上的槽互相垂直(相交成90度)。也就是說,若一個(gè)平面上的分子南北向排列,則另一平面上的分子?xùn)|西向排列,而位于兩個(gè)平面之間的分子被強(qiáng)迫進(jìn)入一種90度扭轉(zhuǎn)的狀態(tài)。由于光線順著分子的排列方向傳播,所以光線經(jīng)過液晶時(shí)也被扭轉(zhuǎn)90度。但當(dāng)液晶上加一個(gè)電壓時(shí),分子便會(huì)重新垂直排列,使光線能直射出去,而不發(fā)生任何扭轉(zhuǎn)。
LCD是依賴極化濾光器(片)和光線本身。自然光線是朝四面八方隨機(jī)發(fā)散的。極化濾光器實(shí)際是一系列越來越細(xì)的平行線。這些線形成一張網(wǎng),阻斷不與這些線平行的所有光線。極化濾光器的線正好與第一個(gè)垂直,所以能完全阻斷那些已經(jīng)極化的光線。只有兩個(gè)濾光器的線完全平行,或者光線本身已扭轉(zhuǎn)到與第二個(gè)極化濾光器相匹配,光線才得以穿透。
LCD正是由這樣兩個(gè)相互垂直的極化濾光器構(gòu)成,所以在正常情況下應(yīng)該阻斷所有試圖穿透的光線。但是,由于兩個(gè)濾光器之間充滿了扭曲液晶,所以在光線穿出第一個(gè)濾光器后,會(huì)被液晶分子扭轉(zhuǎn)90度,最后從第二個(gè)濾光器中穿出。另一方面,若為液晶加一個(gè)電壓,分子又會(huì)重新排列并完全平行,使光線不再扭轉(zhuǎn),所以正好被第二個(gè)濾光器擋住??傊?,加電將光線阻斷,不加電則使光線射出。
然而,可以改變LCD中的液晶排列,使光線在加電時(shí)射出,而不加電時(shí)被阻斷。但由于計(jì)算機(jī)屏幕幾乎總是亮著的,所以只有“加電將光線阻斷”的方案才能達(dá)到最省電的目的。
從液晶顯示器的結(jié)構(gòu)來看,無論是筆記本電腦還是桌面系統(tǒng),采用的LCD顯示屏都是由不同部分組成的分層結(jié)構(gòu)。LCD由兩塊玻璃板構(gòu)成,厚約1mm,其間由包含有液晶(LC)材料的5μm均勻間隔隔開。因?yàn)橐壕Р牧媳旧聿⒉话l(fā)光,所以在顯示屏兩邊都設(shè)有作為光源的燈管,而在液晶顯示屏背面有一塊背光板(或稱勻光板)和反光膜,背光板是由熒光物質(zhì)組成的可以發(fā)射光線,其作用主要是提供均勻的背景光源。背光板發(fā)出的光線在穿過第一層偏振過濾層之后進(jìn)入包含成千上萬水晶液滴的液晶層。液晶層中的水晶液滴都被包含在細(xì)小的單元格結(jié)構(gòu)中,一個(gè)或多個(gè)單元格構(gòu)成屏幕上的一個(gè)像素。在玻璃板與液晶材料之間是透明的電極,電極分為行和列,在行與列的交叉點(diǎn)上,通過改變電壓而改變液晶的旋光狀態(tài),液晶材料的作用類似于一個(gè)個(gè)小的光閥。在液晶材料周邊是控制電路部分和驅(qū)動(dòng)電路部分。當(dāng)LCD中的電極產(chǎn)生電場(chǎng)時(shí),液晶分子就會(huì)產(chǎn)生扭曲,從而將穿越其中的光線進(jìn)行有規(guī)則的折射,然后經(jīng)過第二層過濾層的過濾在屏幕上顯示出來。
(三)彩色LCD顯示器的工作原理
對(duì)于筆記本電腦或者桌面型的LCD顯示器需要采用的更加復(fù)雜的彩色顯示器而言,還要具備專門處理彩色顯示的色彩過濾層。通常,在彩色LCD面板中,每一個(gè)像素都是由三個(gè)液晶單元格構(gòu)成,其中每一個(gè)單元格前面都分別有紅色,綠色,或藍(lán)色的過濾器。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。
LCD克服了CRT體積龐大、耗電和閃爍的缺點(diǎn),但也同時(shí)帶來了造價(jià)過高、視角不廣以及彩色顯示不理想等問題。CRT顯示可選擇一系列分辨率,而且能按屏幕要求加以調(diào)整,但LCD屏只含有固定數(shù)量的液晶單元,只能在全屏幕使用一種分辨率顯示(每個(gè)單元就是一個(gè)像素)。
CRT通常有三個(gè)電子槍,射出的電子流必須精確聚集,否則就得不到清晰的圖像顯示。但LCD不存在聚焦問題,因?yàn)槊總€(gè)液晶單元都是單獨(dú)開關(guān)的。這正是同樣一幅圖在LCD屏幕上為什么如此清晰的原因。LCD也不必關(guān)心刷新頻率和閃爍,液晶單元要么開,要么關(guān),所以在40~60Hz這樣的低刷新頻率下顯示的圖像不會(huì)比75Hz下顯示的圖像更閃爍。不過,LCD屏的液晶單元會(huì)很容易出現(xiàn)暇疵。對(duì)1024×768的屏幕來說,每個(gè)像素都由三個(gè)單元構(gòu)成,分別負(fù)責(zé)紅、綠和藍(lán)色的顯示一所以總共約需240萬個(gè)單元(1024×768×3=2359296)。很難保證所有這些單元都完好無損。最有可能的是,其中一部分己經(jīng)短路(出現(xiàn)“亮點(diǎn)”),或者斷路(出現(xiàn)“黑點(diǎn)”)。所以說,并不是如此高昂的顯示產(chǎn)品并不會(huì)出現(xiàn)瑕疵。
LCD顯示屏包含了在CRT技術(shù)中未曾用到的一些東西。為屏幕提供光源的是盤繞在其背后的熒光管。有些時(shí)候,會(huì)發(fā)現(xiàn)屏幕的某一部分出現(xiàn)異常亮的線條。也可能出現(xiàn)一些不雅的條紋,一幅特殊的淺色或深色圖像會(huì)對(duì)相鄰的顯示區(qū)域造成影響。此外,一些相當(dāng)精密的圖案(比如經(jīng)抖動(dòng)處理的圖像)可能在液晶顯示屏上出現(xiàn)難看的波紋或者干擾紋。
現(xiàn)在,幾乎所有的應(yīng)用于筆記本或桌面系統(tǒng)的LCD都使用薄膜晶體管(TFT)激活液晶層中的單元格。TFT LCD技術(shù)能夠顯示更加清晰,明亮的圖象。早期的LCD由于是非主動(dòng)發(fā)光器件,速度低,效率差,對(duì)比度小,雖然能夠顯示清晰的文字,但是在快速顯示圖象時(shí)往往會(huì)產(chǎn)生陰影,影響視頻的顯示效果,因此,如今只被應(yīng)用于需要黑白顯示的掌上電腦,呼機(jī)或手機(jī)中。
隨著技術(shù)的日新月異,LCD技術(shù)也在不斷發(fā)展進(jìn)步。目前各大LCD顯示器生產(chǎn)商紛紛加大對(duì)LCD的研發(fā)費(fèi)用,力求突破LCD的技術(shù)瓶頸,進(jìn)一步加快LCD顯示器的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程、降低生產(chǎn)成本,實(shí)現(xiàn)用戶可以接受的價(jià)格水平。
(四)應(yīng)用與液晶顯示器的新技術(shù)
(1)采用TFT型Active素子進(jìn)行驅(qū)動(dòng)
為了創(chuàng)造更優(yōu)質(zhì)畫面構(gòu)造,新技術(shù)采用了用獨(dú)有TFT型Active素子進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。大家都知道,異常復(fù)雜的液晶顯示屏幕中最重要的組成部分除了液晶之外,就要算直接關(guān)系到液晶顯示亮度的背光屏以及負(fù)責(zé)產(chǎn)生顏色的色濾光鏡。在每一個(gè)液晶像素上加裝上了Active素子來進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制,使得顯示屏幕與全統(tǒng)的CRT顯示屏相比有天壤之別,這種控制模式在顯示的精度上,會(huì)比以往的控制方式高得多,所以就在CRT顯示屏?xí)铣霈F(xiàn)圖像的品質(zhì)不良,色滲以及抖動(dòng)非常厲害的現(xiàn)象,但在加入了新技術(shù)的LCD顯示屏上觀看時(shí)其畫面品質(zhì)卻是相當(dāng)賞心悅目的。
(2)利用色濾光鏡制作工藝創(chuàng)造色彩斑瀾的畫面
在色濾光鏡本體還沒被制作成型以前,就先把構(gòu)成其主體的材料加以染色,之后再加以灌膜制造。這種工藝要求有非常高的制造水準(zhǔn)。但與同其他普通的LCD顯示屏相比,用這種類型的制造出來的LCD,無論在解析度,色彩特性還是使用的壽命來說,都有著非常優(yōu)異的表現(xiàn)。從而使LCD能在高分辨率環(huán)境下創(chuàng)造色彩斑瀾的畫面。
(3)低反射液晶顯示技術(shù)
眾所周知,外界光線對(duì)液晶顯示屏幕具有非常大的干擾,一些LCD顯示屏,在外界光線比較強(qiáng)的時(shí)候,因?yàn)樗砻娴牟AО瀹a(chǎn)生反射,而干擾到它的正常顯示。因此在室外一些明亮的公共場(chǎng)所使用時(shí)其性能和可觀性會(huì)大大降低。目前很多LCD顯示器即使分辨率再高,其反射技術(shù)沒處理好,由此對(duì)實(shí)際工作中的應(yīng)用都是不實(shí)用的。單憑一些純粹的數(shù)據(jù),其實(shí)是一種有偏差的去引導(dǎo)用戶的行為。而新款的LCD顯示器就采用的“低反射液晶顯示屏幕”技術(shù)就是在液晶顯示屏的最外層施以反射防止涂裝技術(shù)(AR coat),有了這一層涂料,液晶顯示屏幕所發(fā)出的光澤感、液晶顯示屏幕本身的透光率、液晶顯示屏幕的分辨率、防止反射等這四個(gè)方面都但到了更好的改善。
(4)先進(jìn)的“連續(xù)料界結(jié)晶矽”液晶顯示方式
在一些LCD產(chǎn)品中,在觀看動(dòng)態(tài)影片的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)畫面的延遲現(xiàn)象,這是由于整個(gè)液晶顯示屏幕的像素反應(yīng)速度顯得不足所造成的。為了提高像素反應(yīng)速度,新技術(shù)的LCD采用目前最先進(jìn)的Si TFT液晶顯示方式,具有比舊式LCD屏快600倍的像素反應(yīng)速度,效果真是不可同日而語。先進(jìn)的“連續(xù)料界結(jié)晶矽”技術(shù)是利用特殊的制造方式,把原有的非結(jié)晶型透明矽電極,在以平常速率600倍的速度下進(jìn)行移動(dòng),從而大大加快了液晶屏幕的像素反應(yīng)速度,減少畫面出現(xiàn)的延緩現(xiàn)象。
現(xiàn)在,低溫多晶硅技術(shù)、反射式液晶材料的研究已經(jīng)進(jìn)入應(yīng)用階段,也會(huì)使LCD的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代。而在液晶顯示器不斷發(fā)展的同時(shí),其它平面顯示器也在進(jìn)步中,等離子體顯示器(PDP)、場(chǎng)致發(fā)光陣列顯示器(FED)和發(fā)光聚合體顯示器(LEP)的技術(shù)將在未來掀起平板顯示器的新浪潮。其中,最值得關(guān)注和看好的就是場(chǎng)致顯示器,它具有許多比液晶顯示器更出色的性能……不過可以斷定,LCD顯示技術(shù)進(jìn)入新紀(jì)元,作為另一支顯示產(chǎn)品的生力軍,它們將可能取代CRT顯示器。