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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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主动矩阵LCD及其弱势 pWP大湾区工业设计网

被动矩阵 LCD 的最大问题是难以快速地控制单独的液晶单元,并以足够大的电流保证来获得好的对比度、足够的灰阶级和较快的响应时间,从而影响了动态影像的显示效果。主动矩阵 LCD 通过单独地控制每个单元,有效地解决了上面的问题。 pWP大湾区工业设计网

与被动矩阵LCD 相似,主动矩阵 ( Active Matrix) LCD 的上下表层也纵横有序排列着用铟锡氧化物做成的透明电极。所不同的是在每个单元中都加入了很小的晶体管,由晶体管来控制电流的开和关。晶体管电极是利用薄膜技术而做成的。晶体管利用了薄膜来形成半导体。薄膜晶体管 LCD ( TFT-LCD)也因此得名。 pWP大湾区工业设计网

晶体管可以迅速地控制每个单元,由于单元之间的电干扰很小,所以你可以使用大电流,而不会有鬼影和拖尾现象。更大的电流会提供更好的对比度、更锐利的和更明亮的图像。 pWP大湾区工业设计网

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视角及反应速度 pWP大湾区工业设计网

在传统的 CRT 显示器或电视机中,图像的显示是通过发光物体 -- 磷来实现的,光线从这一层向各个方向发射,只是强弱稍有不同而已。因此,你可以从一个很大的可视角范围来观看屏幕,无论从哪个角度去观察,显示的亮度、色彩都和正视效果相近。 pWP大湾区工业设计网

LCD和其它大多数显示技术,都需要强的背景光线穿过液晶层或者其它显示层来形成图像,从而完成图像的传递过程。 LCD 的特性决定了它所需的背景光是定向的。举一个形象的例子来说,就好比你手中握有一把吸管,它们的一端对准光源。如果你通过另一端直视吸管,你将会看到光源射出的光线。但是如果你 pWP大湾区工业设计网

稍微移开眼睛,从其它的方向去看的话,你就无法观察到光线了。 LCD 技术正是如此。虽然液晶分子并不像吸管一样是中空的,但是它们的有序排列阻止了光线向其它方向发射。pWP大湾区工业设计网

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为了解决视角问题,制造商们也想出了许多方法。直接在显示器外面附加一层漫射膜是办法之一,漫射膜可以将特定传播方向的光线散射向各个方向,从而增大可视角度。不过这种方法只能达到一定程度的改善。另一种做法是改变通过液晶的电流方向来增大可视角度。电流不再是从顶端流向底端,而是从侧面方向流过。这就使得液晶分子在水平方向上有序排列,从而增大了传递光线的可视角度。这两种技术通常用在水平可视角度的改善上。 pWP大湾区工业设计网

第三种解决方案比较复杂,而且会使制造成本大大增加。主要方法是将每个液晶单元分割成大量微小的部分,事先将这些微小子单元以不同的方向倾斜,这就使得传播光线在到达这些微小面板的时候向各个方向散射,从而增大可视角度。昂贵的成本限制了它的广泛使用,仅在一些具有需要同时从远处和近处观察的桌上 型显示器中才应用这种技术。   文  /  佚名

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