LCD液晶显示技术的结构及原理

http://sncpltd.cn/2020-01-04 02:35:16

贤集网工程频道讯:早在19世纪末,奥地利植物学家就发现了液晶,即液态的晶体,也就是说一种物质同时具备了液体的流动性和类似晶体的某种排列特性。在电场的作用下,液晶分子的排列会产生变化,从而影响到它的光学性质,这种现象叫做电光效应。利用液晶的电光效应,英国科学家在上世纪制造了第一块液晶显示器即LCD。


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LCD到目前为止是应用最为广泛的一种显示技术,与传统的CRT相比,LCD不但体积小,厚度薄,重量轻、耗能少(1到10 微瓦/平方厘米)、工作电压低且无辐射,无闪烁并能直接与CMOS集成电路匹配。由于优点众多,LCD从1998年开始进入应用领域。


单色LCD液晶显示器的原理


LCD液晶显示技术的结构及原理


LCD技术是把液晶灌入两个列有细槽的平面之间。这两个平面上的槽互相垂直(相交成90度)。也就是说,若一个平面上的分子南北向排列,则另一平面上的分子东西向排列,而位于两个平面之间的分子被强迫进入一种90度扭转的状态。由于光线顺着分子的排列方向传播,所以光线经过液晶时也被扭转90度。当液晶上加一个电压时,液晶分子便会转动,改变光透过率,从而实现多灰阶显示。


彩色LCD液晶显示器的工作原理


对于更加复杂的彩色显示器而言,还要具备专门处理彩色显示的色彩过滤层。通常,在彩色LCD面板中,每一个像素都是由三个液晶单元格构成,其中每一个单元格前面都分别有红色,绿色,或蓝色的过滤器。这样,通过不同单元格的光线就可以在屏幕上显示出不同的颜色。


LCD液晶显示技术的结构及原理


根据液晶分子的排布方式,常见的液晶显示器分为:窄视角的TN-LCD,STN-LCD,DSTN-LCD和宽视角的IPS,VA,FFS等。其中TN-LCD,STN-LCD和DSTN-LCD三种显示原理相同,只是液晶分子的扭曲角度不同而已。


TN: 扭曲向列型液晶分子扭曲角度为90度。


STN:超扭曲向列型其S即为Super之意,也就是液晶分子的扭转角度加大,呈180度或270度,如此而达到更优越的显示效果(因对比度加大)。


DSTN:双层超扭曲向列型。其D为双层之意,因此又比STN更优异些。由于DSTN的显示面板结构已较TN与STN复杂,显示画质较之更为细腻。


宽视角模式多用于。以IPS为例,它也被俗称为 “Super TFT”。从技术角度看,传统LCD显示器的液晶分子一般都在垂直-平行状态间切换,而IPS 技术与上述技术最大的差异就在于,不管在何种状态下液晶分子始终都与屏幕平行,只是在加电/常规状态下分子的旋转方向有所不同。


从液晶面板的驱动方式来分,目前最常见的是TFT型驱动。它通过有源开关的方式来实现对各个像素的独立精确控制,因此相比之前的无源驱动可以实现更精细的显示效果。


LCD液晶显示技术的结构及原理


TFT-LCD的构成主要由萤光管、导光板、偏光板、滤光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄模式晶体管等等构成。首先,液晶显示器必须先利用投射出光源,这些光源会先经过一个偏光板然后再经过液晶。


这时液晶分子的排列方式就会改变穿透液晶中传播的光线的偏振角度,然后这些光线还必须经过前方的彩色的滤光膜与另一块偏光板。因此我们只要改变加在液晶上的电压值就可以控制最后出现的光线强度与色彩,这样就能在液晶面板上变化出有不同色调的颜色组合了。


早期的LCD由于是非主动发光器件,速度低,效率差,对比度小,虽然能够显示清晰的文字,但是在快速显示图像时往往会产生阴影,影响视频的显示效果,因此,如今只被应用于需要黑白显示的掌上电脑,呼机或手机中。


现在,几乎所有的应用于笔记本或桌面系统的LCD都使用薄膜晶体管(TFT)激活液晶层中的单元格。TFT LCD技术能够显示更加清晰,明亮的图像。


LCD液晶显示技术的结构及原理


随着技术的日新月异,LCD技术也在不断发展进步。目前各大LCD显示器生产商纷纷加大对LCD的研发费用,力求突破LCD的技术瓶颈,进一步加快LCD显示器的产业化进程、降低生产成本,实现用户可以接受的价格水平。


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