首页 > 数码科技 > lcd液晶显示屏的原理是什么?_液晶屏工作原理

lcd液晶显示屏的原理是什么?_液晶屏工作原理

栏目:数码科技

作者:B姐

热度:0

时间:2024-02-26 10:08:48

一、液晶显示原理

LCD为英文Liquid Crystal Display的缩写,即液晶显示器,是一种数字显示技术,可以通过液晶和彩色过滤器过滤光源,在平面面板上产生图象。与传统的阴极射线管(CRT)相比,LCD占用空间小,低功耗,低辐射,无闪烁,降低视觉疲劳。不足:与同大小的CRT相比,价格更加昂贵。

在笔记本电脑市场占据多年的领先地位之后,基于液晶显示技术的光滑显示屏幕正逐步地进入桌面系统市场。LCD拥有许多传统的CRT显示技术所不具备的优势,能够提供更加清晰的文本显示,而且屏幕无闪烁,从而能够有效降低长时间注视屏幕所产生的视觉疲劳。LCD显示器的厚度一般不超过10英寸,因此,如果桌面系统采用LCD技术的话将会节省更大空间。尽管LCD显示器有其诱人的独到之处,但不可否认,与主要的竞争对手CRT显示器相比,LCD在高质量的色彩显示方面仍存在不足,此外,悬殊的价格差异使LCD仍然是仅被少数人享用的奢侈产品。

早在1888年,人们就发现液晶这一呈液体状的化学物质,象磁场中的金属一样,当受到外界电场影响时,其分子会产生精确的有序排列。如果对分子的排列加以适当的控制,液晶分子将会允许光线穿越。无论是笔记本电脑还是桌面系统,采用的LCD显示屏都是由不同部分组成的分层结构。位于最后面的一层是由荧光物质组成的可以发射光线的背光层。背光层发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万水晶液滴的液晶层。液晶层中的水晶液滴都被包含在细小的单元格结构中,一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。当LCD中的电极产生电场时,液晶分子就会产生扭曲,从而将穿越其中的光线进行有规则的折射,然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。

对于简单的单色LCD显示器,如掌上电脑所使用的显示屏,上述结构已经足够了。但是对于笔记本电脑所采用的更加复杂的彩色显示器来说,还需要有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,或兰色的过滤器。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。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,明亮的图象。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,但是在快速显示图象时往往会产生阴影,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。

受LCD液晶层中实际单元格数量的影响,LCD显示器一般只能提供固定的显示分辨率。如果用户需要将800X600的分辨率提升到1024X768的话,只能借助于特定软件的帮助实现模拟分辨率。

与传统的CRT显示器一样,应用于桌面系统的LCD也被设计成接收波形模拟信号,而非直接由PC产生的数字脉冲信号。这主要是因为目前桌面系统中的绝大多数标准显卡仍然是在将视频信息由最初的数字信号转化为模拟信号之后再传送给显示器显示。虽然桌面系统的LCD被设计成可以接收模拟信号,但是LCD本身仍然只能处理数字信息,因此当从显卡接收到模拟信号之后,LCD需要将模拟信号再还原为数字信号后进行处理。为了解决上述问题带来的显示上的不足,最新的桌面LCD采用了一种特殊的带有数字连接器图形卡直接向LCD显示器传送数字信号。

随着LCD技术的不断成熟和发展,显示屏幕的大小正在逐步增加。以往的笔记本电脑中都是采用8英寸(对角线)固定大小的LCD显示器,现在,基于TFT技术的桌面系统LCD能够支持14到18英寸的显示面板。因为生产厂商是按照实际可视区域的大小来测定LCD的尺寸,而非向CRT那样由显象管的大小决定,所以一般情况下,15英寸LCD的大小就相当于传统的17英寸彩显的大小。

二、液晶显示技术一览

<> PPI与分辨率

数家显示厂商,包括生产LCD显示屏的龙头大厂--东芝,都趁这次EDEX大展发布最新研制的200PPI真正高分辨率TFT液晶显示屏。PPI所表示的是每平方英寸所拥有的像素(Pixel)数目。因此PPI数值越高,即代表显示屏能够以越高的密度显示图像。当然,显示的密度越高,拟真度就越高。目前通用的TFT液晶显示屏大部分只有100PPI,可以想像拥有高一倍的200PPI显示画质,将会是什么效果了。

<> 低温多硅显示屏曝光

各大厂商除在显示质量方面明争暗斗之外,显示面积当然也是另一个兵家必争之地。拥有特大显示面积的TFT显示屏纷纷出笼。东芝公司将于2000年秋季左右正式将15寸的低温多硅TFT技术应用到显示屏或笔记本电脑产品上。

<> 新颖的分辨率标准

VGA、SVGA、甚至UXGA的分辨率标准,相信大家都已经耳熟能详。但这个叫做SXGA+的最新分辨率标准你也听说过吗?SXGA+所代表的显示分辨率为1400×1050。其实,IBM、三星和日立等三家厂商于1999年10月举行的“LCD/PDP Internation 99’展览会中,已经展出过使用SXGA+分辨率标准的显示屏。而这次的EDEX 2000中,夏普公司就展出了以这种最新分辨率标准制造,专供笔记本电脑使用的13.3寸/14.1寸及15寸TFT显示屏。

<> Quad-VGA

三菱公司也展出的一种最新分辨率标准的液晶体显示屏产品。“Quad-VGA”所代表的分辨率为1280×960,以一般标准XGA的 1280×1024 显示分辨率比较,Quad-VGA会较为扁平一点点,纵横比例超越 4:3 多一些。未来“Quad-VGA”标准的显示屏即将会被索尼应用于其L系列的VAIO笔记本电脑中。

三、名词解释

很多人在购买电脑产品时,常常被说明资料中的专有名词弄得头昏脑涨。选购LCD显示器也是一样,有一些平日没有接触过的名词会让大家不知所措。因此笔者在下面的文章中将与液晶显示器有关的、一些比较重要的技术术语作简单整理和解释,使大家在购买LCD显示器时能有个参考的依据。

1、尺寸标示和可视角度

LCD显示器跟CRT显示器除显示方式不同以外,最大的区别就是尺寸的标示方法不一样。举例而言,CRT显示器在规格中标榜为17寸,但实际可视尺寸却绝对达不到17寸,大约只有15寸多些;而就LCD显示器而言,若标示为15.1寸显示器,那么可视尺寸就是15.1寸。

综合上面的说法:CRT显示器的尺寸标示,是以外壳的对角线长度作为标示的依据;而在LCD显示器上面,则只以可视范围的对角线作为标示的依据。

单就当前市面上出售的LCD显示器来说,可视角度都是左右对称的(也就是由左边或是右边可以看见荧幕上图像的角度是一样的。例如左边为60度可视角度,右边也一定是60度可视角度)。而上下可视角度通常都小于左右可视角度。

从用户的立场来说,当然可视角度越大越好。但是大家必须了解可视角度的定义。当我们说可视角度是左右80度时,表示站在始于显示器法线(就是显示器正中间的假想线),垂直于法线左方或是右方80度的位置时,仍可清晰看见显示器上的影像。由于每个人的视力不同,因此我们以对比度为准。在最大可视角度时所量到的对比度越大就越好。

2、亮度、对比度

TFT LCD显示器的可接受亮度为150cd/m2以上。目前国内市场中能够见到的TFT液晶显示器亮度都在200cd/m2左右(LCD显示器的亮度测量单位为米平方烛光“cd/m2”,也就是一般所称的NIT)。亮度过低就会感觉荧幕比较暗,当然亮一点会更好。但是,如果荧幕过亮的话,人的双眼观看荧幕过久同样会有疲倦感产生。因此对绝大多数用户而言,亮度过高并没有什么实际意义。

亮度和对比度对于LCD显示器影像的呈现,比对CRT显示器有更大的影响。高亮度的LCD显示器对于用户而言,感觉会比较好。但是也要提供足够高的对比度来显示亮度、才能确保色彩的真实度和色阶准确度。

TFT LCD显示器的亮度范围由150Nits到200Nits。通常,质量好的LCD显示器标准亮度最少要有200Nits,而大部分的CRT显示器最高亮度只在150Nits左右。以200Nits的亮度为例,LCD显示器比CRT显示器的影像表现更佳。消费者在购买显示器时,要特别注意亮度指标,因为目前还没有一个确切的标准来测量亮度是否足够明亮。

另外值得注意的是,LCD显示器在荧幕的中央部分非常地明亮,而在接近边缘部分亮度会降低近25%。最好且最有效的方法,就是将LCD显示器并排一对一比较。

对比度指标指的是最亮的白色和最暗的黑色之间不同亮度层次的测量。当对比度达到120:1时,就可以很容易地显示生动、丰富的色彩。而对比度高达300:1时,则可支持各色阶的颜色。

从目前来看,用户在购买LCD显示器时,还没有一套有效且公正的标准来衡量对比度和亮度指标。所以最好的识别方法还是利用自己的双眼来判定。即将LCD显示器调到最亮和最暗,看看感觉如何。现在也只能利用这方法来找到比较合适的LCD显示器。

3、响应时间

所谓“响应时间”,就是LCD显示器对于输入信号的反应速度,也就是液晶由暗转亮或者是由亮转暗的反应时间。

基本上,“响应时间”指标越小越好。响应时间越小,则用户在看移动的画面时不会出现有类似残影或者是拖曳的感觉。通常,各种LCD显示器会将反应速度分为两个部分--“Rising”和“Falling”,而表示时则以两者之和为准。

4、显示色彩

早期的彩色LCD显示器在颜色表现方面,最多只能显示高彩(256K)。因此许多厂商使用所谓的FRC(Frame Rate Control)技术,以仿真的方式来表现出全彩的画面。到了近期,由于技术的进步,LCD显示器最起码也能够显示到高彩16位元色。解析度方面,以15.1英寸 TFT LCD显示器为例,基本都能够支持到1024x768的解析度;17寸以上的LCD显示器可以达到1280x1024的解析度,色彩表现在全彩(32位元)的模式也是轻而易举的事。

5、荧幕刷新频率

对于CRT显示器来说,刷新率关系到画面刷新的速度。刷新速度越快,画面越不容易闪烁。而如果刷新率在75Hz以上,用户就不容易感到画面闪烁。

对于LCD显示器来说,刷新率高低并不会使画面闪烁。刷新率在60Hz时,LCD就能获得很好的画面。在LCD显示器中,每个像素都持续发光,直到不发光的信号被送到控制器中,所以LCD显示器不会有因不断充放电而引起的闪烁现象。

也许有人会问:如果大多数的LCD显示器在60Hz刷新率下就能达到最佳画质,为何不将刷新率锁定在60Hz,而要有60-75Hz的选择范围?其实这关系到使用弹性和兼容性的问题。由于LCD显示器试图取代CRT显示器的市场地位,而现今大部分显示卡仍以CRT显示器为设计对象,更高的使用弹性和兼容性将有助于LCD显示器切入市场,并取代CRT显示器。

6.解析度

无论是购买LCD或一般的CRT显示器,解析度都是显示器的主要衡量标准。因为显示器必须支持软硬件所需要的解析度。

传统CRT显示器支持的解析度比较有弹性。不管是高的解析度或是低的解析度,通通能够显示,并且丝毫不损失显示质量。这是因为CRT显示器的影像主要是由像素(Pixels)所组成的点和线而产生的,因此像素的多寡是影响解析度的重要因素。

但是,LCD液晶显示器却只支持所谓的“真实解析度”,可比喻为一般CRT显示器的最高解析度。其主要差别在于,LCD液晶显示器只有在“真实解析度”下才能表现最佳影像效果。解析度低于真实解析度时,影像还是可以被呈现,只是所显示的影像无法如真实解析度般得到优化。LCD液晶显示器的真实解析度定义为“定点形式”,所以我们在使用LCD显示器时,切记将解析度设定成最高,这样画面所呈现的影像将会越清晰,使用起来感觉也会越好。

显示器的显示原理是怎么样的?

核心部件

液晶面板也称液晶显示模块,是液晶彩电的核心部件,主要包含液晶屏、LVDS接收器(可选,LVDS液晶屏有该电路)、驱动IC(包含数据驱动IC与栅极驱动IC)、时序控制IC(TimingController,TCON)和背光源等。

驱动IC和时序控制IC

驱动IC和时序控制IC是附加于液晶面板上的电路,TCON负责决定像素显现的顺序与时间,并将信号传输给驱动IC,其中纵向的源极驱动IC(SourceDriverIC)负责视频信号的写入,横向的栅极驱动IC(GateDriverIC)控制晶体管的开关,再配合其他组件的动作,便可在液晶彩电上看到影像。

背光源

液晶面板的背光源是一种光源,用于照亮液晶屏幕,使其能够显示图像。背光源通常由冷阴极灯管(CCFL)或发光二极管(LED)组成。

液晶显示器的显像原理是什么?

原理如下:

1、液晶是一种规则性排列的有机化合物,它是一种介于固体和液体之间的物质,目前一般采用的是分子排列最适合用于制造液晶显示器的nematic细柱型液晶。

2、液晶本身并不能构发光,它主要是通过因为电压的更改产生电场而使液晶分子排列产生变化来显示图像。

液晶面板主要是由两块无钠玻璃夹着一个由偏光板、液晶层和彩色虑光片构成的夹层所组成。

3、偏光板、彩色滤光片决定了有多少光可以通过以及生成何种颜色的光线。液晶被灌在两个制作精良的平面之间构成液晶层,这两个平面上列有许多沟槽,单独平面上的沟槽都是平行的,但是这两个平行的平面上的沟槽却是互相垂直的。

4、简单的说就是后面的平面上的沟槽是纵向排列的话,那么前面的平面就是横向排列的。位于两个平面间液晶分子的排列会形成一个Z轴向90度的逐渐扭曲状态。背光光源即灯管发出的光线通过液

晶显示屏背面的背光板和反光膜,产生均匀的背光光线,这些光线通过后层会被液晶进行Z轴向的扭曲,从而能够通过前层平面。

5、如果给液晶层加电压将会产生一个电场,液晶分子就会重新排列,光线无法扭转从而不能通过前层平面,以此来阻断光线。

6、液晶显示器的缺点在于亮度、画面均匀度、可视角度和反应时间上与CRT显示器有比较明显的差距。其中反应时间和可视角度均取决于液晶面板的质量,画面均匀度和辅助光学模块有很大关系。而液晶显示器的亮度主要取决于背光光源。当然,整个模组的设计也是影响产品亮度的一个因素。

7、不少人在描述亮度单位时,都采用了“流明”,但这事实上是错误的。事实上,“流明”是光通量的单位,而亮度的单位应该是cd/m2(上标)。两者都是用于光学领域的技术参数。发光体单位时间内发出的光量总和称为光通量(luminous flux),物理学上用符号。

8、发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量称为亮度(luminace),物理学上用L表示,单位为坎德拉每平方米或称平方烛光cd/㎡。亮度是衡量显示器发光强度的重要指标,对于液晶显示器来说,尤为重要。高亮度也就意味着显示器对于其工作的周围环境的抗干扰能力更高,主要针对液晶显示器的TCO'03认证标准也作出了相当高的要求。

9、厂商也不约而同地以高亮度来作为各自产品的卖点之一。一般来说,生产商主要通过增加灯管数量和优化显示屏的内部设计来提高液晶显示器的亮度。

液晶的显示器原理是什么?

液晶显示器的工作原理

我们很早就知道物质有固态、液态、气态三种型态。液体分子质心的排列虽然不具有任何规律性,但是如果这些分子是长形的(或扁形的),它们的分子指向就可能有规律性。于是我们就可将液态又细分为许多型态。分子方向没有规律性的液体我们直接称为液体,而分子具有方向性的液体则称之为“液态晶体”,又简称“液晶”。液晶产品其实对我们来说并不陌生,我们常见到的手机、计算器都是属于液晶产品。液晶是在1888年,由奥地利植物学家Reinitzer发现的,是一种介于固体与液体之间,具有规则性分子排列的有机化合物。一般最常用的液晶型态为向列型液晶,分子形状为细长棒形,长宽约1nm~10nm,在不同电流电场作用下,液晶分子会做规则旋转90度排列,产生透光度的差别,如此在电源ON/OFF下产生明暗的区别,依此原理控制每个像素,便可构成所需图像。

1.被动矩阵式LCD工作原理

TN-LCD、STN-LCD和DSTN-LCD之间的显示原理基本相同,不同之处是液晶分子的扭曲角度有些差别。下面以典型的TN-LCD为例,向大家介绍其结构及工作原理。

在厚度不到1厘米的TN-LCD液晶显示屏面板中,通常是由两片大玻璃基板,内夹着彩色滤光片、配向膜等制成的夹板外面再包裹着两片偏光板,它们可决定光通量的最大值与颜色的产生。彩色滤光片是由红、绿、蓝三种颜色构成的滤片,有规律地制作在一块大玻璃基板上。每一个像素是由三种颜色的单元(或称为子像素)所组成。假如有一块面板的分辨率为1280×1024,则它实际拥有3840×1024个晶体管及子像素。每个子像素的左上角(灰色矩形)为不透光的薄膜晶体管,彩色滤光片能产生RGB三原色。每个夹层都包含电极和配向膜上形成的沟槽,上下夹层中填充了多层液晶分子(液晶空间不到5×10-6m)。在同一层内,液晶分子的位置虽不规则,但长轴取向都是平行于偏光板的。另一方面,在不同层之间,液晶分子的长轴沿偏光板平行平面连续扭转90度。其中,邻接偏光板的两层液晶分子长轴的取向,与所邻接的偏光板的偏振光方向一致。在接近上部夹层的液晶分子按照上部沟槽的方向来排列,而下部夹层的液晶分子按照下部沟槽的方向排列。最后再封装成一个液晶盒,并与驱动IC、控制IC与印刷电路板相连接。

在正常情况下光线从上向下照射时,通常只有一个角度的光线能够穿透下来,通过上偏光板导入上部夹层的沟槽中,再通过液晶分子扭转排列的通路从下偏光板穿出,形成一个完整的光线穿透途径。而液晶显示器的夹层贴附了两块偏光板,这两块偏光板的排列和透光角度与上下夹层的沟槽排列相同。当液晶层施加某一电压时,由于受到外界电压的影响,液晶会改变它的初始状态,不再按照正常的方式排列,而变成竖立的状态。因此经过液晶的光会被第二层偏光板吸收而整个结构呈现不透光的状态,结果在显示屏上出现黑色。当液晶层不施任何电压时,液晶是在它的初始状态,会把入射光的方向扭转90度,因此让背光源的入射光能够通过整个结构,结果在显示屏上出现白色。为了达到在面板上的每一个独立像素都能产生你想要的色彩,多个冷阴极灯管必须被使用来当作显示器的背光源。

2.主动矩阵式LCD工作原理

TFT-LCD液晶显示器的结构与TN-LCD液晶显示器基本相同,只不过将TN-LCD上夹层的电极改为FET晶体管,而下夹层改为共通电极。

TFT-LCD液晶显示器的工作原理与TN-LCD却有许多不同之处。TFT-LCD液晶显示器的显像原理是采用“背透式”照射方式。当光源照射时,先通过下偏光板向上透出,借助液晶分子来传导光线。由于上下夹层的电极改成FET电极和共通电极,在FET电极导通时,液晶分子的排列状态同样会发生改变,也通过遮光和透光来达到显示的目的。但不同的是,由于FET晶体管具有电容效应,能够保持电位状态,先前透光的液晶分子会一直保持这种状态,直到FET电极下一次再加电改变其排列方式为止。

液晶屏的工作原理是什么?液晶屏和LED有什么区别?

液晶显示屏的工作原理是依靠在两块能进行导电的玻璃中间放入液晶屏,从而两个电极之间发生电场反应,液晶分子进行扭曲产生电磁效应现象,从而对光源投射和遮蔽的作用进行管制,在通过电源的控制按钮导致明暗现象产生,使得显示屏能够展现出影像的效果,倘若我们在安装上彩色滤光片的话,影像就会显示为彩色的。当我们想两块玻璃基本上安装上配向膜,那么液晶就会配向根据沟槽的方向,因为玻璃基板的配向膜的沟槽过于的偏高为90度,因此液晶分子就会形成扭转的形式,倘若不在玻璃基板上安装上电场的时候,液晶分子就会发生配列的转变,光线则将由于液晶分子的缝隙保持其原来的方向,被处在下方的偏光板遮挡,光线就会被吸收从而不可能透出,液晶的面板就会变成黑色,液晶 显示器 是根据电压有没有,从而使得面板实现显示的效果。

液晶的主要构成是一种有机化合物,在1888年产生,当它处于浑浊的形式下就会在固态和液态之间徘徊,不仅有固态的物质同时还存在液态物质的双性的特殊性质,所以它被叫做是液态的晶体,液晶的构成是一种有机化合物,它的主要的部分是碳而组成的化合物,1963液晶在受到来自电场的作用下会发生偏转的情况被美国公司威廉发现,同时还发现了光线照射到液晶时候会有折射的情况产生,在1968年,就是当威廉知道光照射液晶时会有折射的情况产生的5年之后,全球第一台采用液晶特殊的性能制造而成的画面屏幕问世。液晶和显示器两个各有不同性能的名词才被连接起来,液晶显示器才被叫出来,在1968年,液晶显示器第一次被制造出来,当时的显示器工作及其的不稳定,跟我们实际生活中的使用还差距甚远,到1973年,采用联苯制造液晶显示器才被发现,从此开始了液晶显示器的大量的制造,从那以后,液晶被很多的领域所采用。并且电子计算机的屏幕也有所着落。

液晶屏是利用液晶分子的旋光效应而生产的一种显像器材。主要原理是利用特定物质(液晶物质)的旋光效应,以及液晶分子在电场中会改变排列的原理来对通过液晶体的偏振光线的强度的控制,从而达到显现的目的。简单来说,就像是微型的,用电场来控制的百叶窗。而液晶分子就是一条一条的窗扇。所以,所有的用该原理制造的屏幕都统称液晶屏,无论AV IPS TFT等等,因为实质都是利用的液晶的原理。就像百叶窗也有不同花式,有横竖之分等等。与该结构平行的其他显像材质通常为CRT 等离子 投影电视等

至於LED,是背光材料。就像我说的,液晶屏本身不发光,只能遮挡发光物体,所以在液晶屏的背後还需要一种发光的物体来提供光源,这才是LED的作用

以下是我在另一个知道提问裏的关於背光材质的回答:

LCD(Liquid Crystal Display)中文直译:液晶显示屏

LED(Light Emitting Diode)中文直译:发光二极管

从名称可以看出,

LCD指的是显像技术(与之对比的应该是阴极射线管显示,DLP投影显示等)。

LED是照明技术,与之对应的是CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)中文直译:冷阴极荧光灯,UHP (Ultra High Performance)中文直译:超高亮度(一种飞利浦生产的高压汞蒸汽灯)等。

在超薄电视方面,LCD指的是使用CCFL背光的LCD电视,而LED指的则是使用LED背光的LCD电视(这种命名十分不科学,不过倒是慢慢被大众所接受了)

顺便说些关于LCD和LED另外的知识,或许对你有帮助。

LCD只是一种大的分类,即液晶显示技术,通过液晶分子的旋光性显色,具体技术又依据不同的液晶分子,电极排列等分为众多子技术,如STN TFT AV IPS等,各技术的本质相同,均是利用液晶技术,但是效果略有区别,如STN非常省电但颜色少不真实,TFT颜色非常真实但可视角度小等。AV 和IPS各有优势,还在争天下

LED也只是一种分类,即发光二极管(由于用作背光所以此处特指白色发光二极管)。LED的技术相对单一,但是根据LED背光的排列又分为侧入和直下两种,侧入式的电视非常薄,但屏幕亮度略微不均匀,省电。直下式的LED略厚,但是背光均匀,可进行分区控光,对比度更高。LED背光技术相对CCFL背光寿命更长,色域也更广,相比CCFL没有明显缺点,已渐渐成为主流

lcd液晶显示屏的原理是什么?_液晶屏工作原理