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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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反应速度 Kcx大湾区工业设计网

LCD单元在控制信号到达与变化完成之间存在滞后现象,这使得 LCD 在显示快速移动图像时与 CRT 相比具有一种先天的缺陷。 Kcx大湾区工业设计网

CRT 的电子枪发射电子束到被激发的荧光粉发光之间几乎是瞬间的。 Kcx大湾区工业设计网

这种时间滞后被称“反应时间”,其单位通常是毫秒。被动矩阵显示器响应时间很长,约有 150 毫秒或更多,所以不适于显示诸如电影的移动画面。 Kcx大湾区工业设计网

在主动矩阵显示器中像素响应时间随设计的不同而异,主要受到几个因素影响,包括用来驱动单元的电压,单元的厚度和使用的液晶材料。标准的主动矩阵显示器一般有 40 毫秒的响应时间,也就是说每秒能显示 25 帧。平面内转换增加了可视角度,但显示会变慢,一般有 70 毫秒反应时间。显示器更快一些,有 25 毫秒反应时间。 Kcx大湾区工业设计网

耗电量 Kcx大湾区工业设计网

主动矩阵式 LCD 显示器与 CRT 相比较小,需要很少的电量。事实上,它已经变成了便携式设备的标准显示器,从 PDA 到笔记型计算机均广泛运用。但不管怎样, LCD 技术还是可悲的效率低下:即使你将屏幕显示白色,从背景光源中发射的光也只有不到 10% 穿过屏幕发出,其它的都被吸收。 Kcx大湾区工业设计网

笔记型计算机的低效迫使其设计者面临一些艰难的选择。如果你希望在户外这样强光环境下图像更明亮,你就需要一个更亮的背景光源,这将需要更多的电力。如果你使用的电池容量一定,更亮的背景光源就会在较短的时间内耗尽电源。 Kcx大湾区工业设计网

设计者用更大的电池容量解决这个问题,但是对于目前的电池技术来说,就意味着设备重量的增加,对消费者的吸引力就会下降。这三者之间的三角平衡推动着显示器、电池及节能技术的研究。 Kcx大湾区工业设计网

总而言之,背景光源所哪芰渴?span lang="EN-US"> LCD 显示器总耗电量的最大部分。更大的屏幕、更高的亮度和更高的分辨率都将使笔记型计算机显示器的耗电量大大增加。另一方面,技术进步通过降低系统电压和提高孔径比使更多的光能通过液晶单元,降低系统的电源需求。结果是,笔记型显示器的总耗电量维持在 2 到 5 瓦之间。一根管子的背景光源大约需要 1.2 瓦,所以根据使用一只或两只管子一个屏幕中共需要 1.2 或 2.4 瓦的能量。 Kcx大湾区工业设计网

PDA,如 Palm 和 Compaq iPAQ常使用反射显示器。这意味着环境光射进显示器中,穿过极化的液晶层,碰撞反射层,再反射出来显示成图像。据估计,在此过程中 84% 的光被吸收,所以只有六分之一的光起作用,虽然还有待改进,但已足以提供可视影像需要的对比度。单向反射和反射显示器使得不同光照条件下耗费最少能源使用 LCD 显示器成为可能。   文  /  佚名

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