液晶顯示器工作原理

一）液晶的物理特性

液晶的物理特性是：當通電時(shí)導通，排列變的有秩序，使光線(xiàn)容易通過(guò)；不通電時(shí)排列混亂，阻止光線(xiàn)通過(guò)。讓液晶如閘門(mén)般地阻隔或讓光線(xiàn)穿透。從技術(shù)上簡(jiǎn)單地說(shuō)，液晶面板包含了兩片相當精致的無(wú)鈉玻璃素材，稱(chēng)為Substrates，中間夾著(zhù)一層液晶。當光束通過(guò)這層液晶時(shí)，液晶本身會(huì )排排站立或扭轉呈不規則狀，因而阻隔或使光束順利通過(guò)。大多數液晶都屬于有機復合物，由長(cháng)棒狀的分子構成。在自然狀態(tài)下，這些棒狀分子的長(cháng)軸大致平行。將液晶倒入一個(gè)經(jīng)精良加工的開(kāi)槽平面，液晶分子會(huì )順著(zhù)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(shuō)，若一個(gè)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(gè)平面之間的分子被強迫進(jìn)入一種90度扭轉的狀態(tài)。由于光線(xiàn)順著(zhù)分子的排列方向傳播，所以光線(xiàn)經(jīng)過(guò)液晶時(shí)也被扭轉90度。但當液晶上加一個(gè)電壓時(shí)，分子便會(huì )重新垂直排列，使光線(xiàn)能直射出去，而不發(fā)生任何扭轉。
LCD是依賴(lài)極化濾光器(片)和光線(xiàn)本身。自然光線(xiàn)是朝四面八方隨機發(fā)散的。極化濾光器實(shí)際是一系列越來(lái)越細的平行線(xiàn)。這些線(xiàn)形成一張網(wǎng)，阻斷不與這些線(xiàn)平行的所有光線(xiàn)。極化濾光器的線(xiàn)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(xiàn)。只有兩個(gè)濾光器的線(xiàn)完全平行，或者光線(xiàn)本身已扭轉到與第二個(gè)極化濾光器相匹配，光線(xiàn)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成，所以在正常情況下應該阻斷所有試圖穿透的光線(xiàn)。但是，由于兩個(gè)濾光器之間充滿(mǎn)了扭曲液晶，所以在光線(xiàn)穿出第一個(gè)濾光器后，會(huì )被液晶分子扭轉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(xiàn)不再扭轉，所以正好被第二個(gè)濾光器擋住�？傊�，加電將光線(xiàn)阻斷，不加電則使光線(xiàn)射出。
然而，可以改變LCD中的液晶排列，使光線(xiàn)在加電時(shí)射出，而不加電時(shí)被阻斷。但由于計算機屏幕幾乎總是亮著(zhù)的，所以只有"加電將光線(xiàn)阻斷"的方案才能達到最省電的目的。
從液晶顯示器的結構來(lái)看，無(wú)論是筆記本電腦還是桌面系統，采用的LCD顯示屏都是由不同部分組成的分層結構。LCD由兩塊玻璃板構成，厚約1mm，其間由包含有液晶(LC)材料的5μm均勻間隔隔開(kāi)。因為液晶材料本身并不發(fā)光，所以在顯示屏兩邊都設有作為光源的燈管，而在液晶顯示屏背面有一塊背光板（或稱(chēng)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(xiàn)，其作用主要是提供均勻的背景光源。背光板發(fā)出的光線(xiàn)在穿過(guò)第一層偏振過(guò)濾層之后進(jìn)入包含成千上萬(wàn)水晶液滴的液晶層。液晶層中的水晶液滴都被包含在細小的單元格結構中，一個(gè)或多個(gè)單元格構成屏幕上的一個(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(guò)改變電壓而改變液晶的旋光狀態(tài)，液晶材料的作用類(lèi)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動(dòng)電路部分。當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(xiàn)進(jìn)行有規則的折射，然后經(jīng)過(guò)第二層過(guò)濾層的過(guò)濾在屏幕上顯示出來(lái)。
（三）彩色LCD顯示器的工作原理
對于筆記本電腦或者桌面型的LCD顯示器需要采用的更加復雜的彩色顯示器而言，還要具備專(zhuān)門(mén)處理彩色顯示的色彩過(guò)濾層。通常，在彩色LCD面板中，每一個(gè)像素都是由三個(gè)液晶單元格構成，其中每一個(gè)單元格前面都分別有紅色，綠色，或藍色的過(guò)濾器。這樣，通過(guò)不同單元格的光線(xiàn)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(lái)了造價(jià)過(guò)高、視角不廣以及彩色顯示不理想等問(wèn)題。CRT顯示可選擇一系列分辨率，而且能按屏幕要求加以調整，但LCD屏只含有固定數量的液晶單元，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?zhuān)�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(wèn)題，因為每個(gè)液晶單元都是單獨開(kāi)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(kāi)，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(guò)，LCD屏的液晶單元會(huì )很容易出現暇疵。對1024×768的屏幕來(lái)說(shuō)，每個(gè)像素都由三個(gè)單元構成，分別負責紅、綠和藍色的顯示一所以總共約需240萬(wàn)個(gè)單元(1024×768×3＝2359296)。很難保證所有這些單元都完好無(wú)損。最有可能的是，其中一部分己經(jīng)短路(出現"亮點(diǎn)")，或者斷路(出現"黑點(diǎn)")。所以說(shuō)，并不是如此高昂的顯示產(chǎn)品并不會(huì )出現瑕疵。
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(pán)繞在其背后的熒光管。有些時(shí)候，會(huì )發(fā)現屏幕的某一部分出現異常亮的線(xiàn)條。也可能出現一些不雅的條紋，一幅特殊的淺色或深色圖像會(huì )對相鄰的顯示區域造成影響。此外，一些相當精密的圖案(比如經(jīng)抖動(dòng)處理的圖像)可能在液晶顯示屏上出現難看的波紋或者干擾紋。
現在，幾乎所有的應用于筆記本或桌面系統的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，如今只被應用于需要黑白顯示的掌上電腦，呼機或手機中。
隨著(zhù)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LCD的研發(fā)費用，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)現用戶(hù)可以接受的價(jià)格水平。
（四）應用與液晶顯示器的新技術(shù)
（1）采用TFT型Active素子進(jìn)行驅動(dòng)
為了創(chuàng )造更優(yōu)質(zhì)畫(huà)面構造，新技術(shù)采用了用獨有TFT型Active素子進(jìn)行驅動(dòng)。大家都知道，異常復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責產(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(lái)進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)控制，使得顯示屏幕與全統的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顯示屏會(huì )上出現圖像的品質(zhì)不良，色滲以及抖動(dòng)非常厲害的現象，但在加入了新技術(shù)的LCD顯示屏上觀(guān)看時(shí)其畫(huà)面品質(zhì)卻是相當賞心悅目的。
（2）利用色濾光鏡制作工藝創(chuàng )造色彩斑瀾的畫(huà)面
在色濾光鏡本體還沒(méi)被制作成型以前，就先把構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。但與同其他普通的LCD顯示屏相比，用這種類(lèi)型的制造出來(lái)的LCD，無(wú)論在解析度，色彩特性還是使用的壽命來(lái)說(shuō)，都有著(zhù)非常優(yōu)異的表現。從而使LCD能在高分辨率環(huán)境下創(chuàng )造色彩斑瀾的畫(huà)面。
（3）低反射液晶顯示技術(shù)
眾所周知，外界光線(xiàn)對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(xiàn)比較強的時(shí)候，因為它表面的玻璃板產(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(guān)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(méi)處理好，由此對實(shí)際工作中的應用都是不實(shí)用的。單憑一些純粹的數據，其實(shí)是一種有偏差的去引導用戶(hù)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"連續料界結晶矽"液晶顯示方式
在一些LCD產(chǎn)品中，在觀(guān)看動(dòng)態(tài)影片的時(shí)候會(huì )出現畫(huà)面的延遲現象，這是由于整個(gè)液晶顯示屏幕的像素反應速度顯得不足所造成的。為了提高像素反應速度，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倍的像素反應速度，效果真是不可同日而語(yǔ)。先進(jìn)的"連續料界結晶矽"技術(shù)是利用特殊的制造方式，把原有的非結晶型透明矽電極，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速度，減少畫(huà)面出現的延緩現象。

學(xué)習學(xué)習！

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直得學(xué)習

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