机构

LCD液晶原理大剖析

字号+ 作者/录入:3d3d 来源:工业设计.中国 2007-09-26 [在线反馈] 我要评论

对于许多的用户而言可能已经不是一个新鲜的名词,不过这种技术存在的历史可能远远超过了我们的想象──在1888年,一位奥地利的植物学家F.Renitzer便发现了液晶特殊的物理特性。 在85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。现在,LCD是笔记型计算机和掌上计算机的主要显示设备,在投影机中,它也扮演着非常重要的角色,而且它开始逐渐渗入到桌面显示器市场中。 为什么叫液晶? 液晶得名于其物理特性:它的分子晶体,不过以液态存在而非固态。大多数液晶都属于有机复合物。这些晶体分子的液体特性使得它具有两种非常有用的特点:如果你让电流通过液晶层,这些分子将会以电流的流向方向进行排列,如果没有电流,它们将会彼此平行排列。如果你提供了带有细小沟槽的外层,将液晶倒入后,液晶分子会顺着槽排列,并且内层与外层以同样的方式进行排列。
液晶的第三个特性是很神奇的:液晶层能够使光线发生扭转。液晶层表现的有些类似偏光器,这就意味着它能够过滤掉除了那些从特殊方向射入之外的所有光线。此外,如果液晶层发生了扭转,光线将会随之扭转,以不同的方向从另外一个面中射出。 液晶的这些特点使得它可以被用来当作一种开关-即可以阻碍光线,也可以允许光线通过。液晶单元的底层是由细小的脊构成的,这些脊的作用是让分子呈平行排列。上表面也是如此,在这两侧之间的分子平行排列,不过当上下两个表面之间呈一定的角度时,液晶成了随着两个不同方向的表面进行排列,就会发生扭曲。结果便是这个扭曲了的螺旋层使通过的光线也发生扭曲。如果电流通过液晶,所有的分子将会按照电流的方向进行排列,这样就会消除光线的扭转。如果将一个偏振滤光器放置在液晶层的上表面,扭转的光线通过了,而没有发生扭转的光线将被阻碍。因此可以通过电流的通

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被动矩阵液晶显示技术 pWP大湾区工业设计网

高信息密度显示技术中首先商品化的是“被动矩阵显示技术”。它得名于控制液晶单元的开和关的简单设计。 pWP大湾区工业设计网

被动矩阵液晶显示的驱动方式是由垂直与水平方向的电极所构成,单独的液晶单元夹在彼此垂直的电极中间。因此,任何一组电极的驱动就会在特定的单元中引起电流通过。 pWP大湾区工业设计网

被动矩阵显示画面的原理就是输入的信号依次去驱动每一排的电极,于是当某一排被选定的时候,列向上的电极将被触发打开位于排和列交叉上的那些像素。这种方法比较简单,而且对液晶屏幕的成本增加也不多。不过它也有缺点,如果有太大的电流通过某个单元,附近的单元都会受到影响,引起虚影。如果电流太小,单元的开和关就会变得迟缓,降低对比度和丢失移动画面的细节。 pWP大湾区工业设计网

早期,被动矩阵板依赖于扭转向列的设计。上层和下层的偏光板的偏振光方向呈90度,因此中间的液晶以90度进行扭转。这样制造的液晶板对比度很低、响应时间也很慢。这种方式运用在低信息量显示时很好,不过被证明不适合计算机显示。 pWP大湾区工业设计网

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超扭转向列(SuperTwistedNematic)方法是通过改变液晶材料的化学成分,使液晶分子发生不止一次的扭转,光线扭转达到180度到270度,这样便可大大地改善画面的显示品质。80年代初期STN技术一度非常流行,至今它还在可携式设备如PDA,手机中使用。虽然STN技术提高了显示的对比度,不过它会引起光线的色彩偏差,尤其是在屏幕偏离主轴的位置上。这就是为什么早期的笔记型计算机屏幕总是偏蓝和偏黄的原因。 pWP大湾区工业设计网

为了解决这一问题,双层超扭曲向列型显示技术DSTN出现了,它具有两层扭转方向相对的LCD层,第二层使得第一层遗留的色偏问题得以解决。当然它的制造工艺比前两种方式要复杂的多。 pWP大湾区工业设计网

后来人们发现了比DSTN更简单易行的方法--在底层和顶层的外表面加上补偿膜,来改善STN技术中所产生的特定波段光线的散射和反射现象,这就是补偿膜超扭转向列Film-compensatedSTN(FSTN)。FSTN的显示效果和DSTN相当,但价格和工艺难度大大降低,所以现在大多数被动式LCD都采用了FSTN技术。 pWP大湾区工业设计网

FSTN技术的LCD显示效果,人们又于90年代初期提出了双扫描概念。所谓双扫描,就是将面板水平对等地分为两部分,顶端和底端相对应的部分同时扫描,这就大大提高了扫描的频率。双扫描解决了小电流、长时间使用的情况下常常产生的鬼影现象。和主动矩阵显示相比显著提高了对比度、画质和响应时间,所以现在还广为低价位的笔记型计算机所采用。   文  /  佚名

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