LCD 屏幕包括一层薄薄的液晶材料，夹在玻璃基板上的两个电极之间，每侧有两个偏光片。 偏振器是一种滤光器，它可以让特定偏振的光波通过，同时阻挡其他偏振的光波。 电极需要透明，所以最流行的材料是ITO（氧化铟锡）。

由于 LCD 本身不能发光，因此通常在 LCD 屏幕后面放置背光，以便在黑暗环境中看到。 背光的光源可以是 LED（发光二极管）或 CCFL（冷阴极荧光灯）。 LED背光是最受欢迎的。 当然，如果你喜欢彩色显示，一层彩色滤光片就可以做成LCD cell。 滤色器由 RGB 颜色组成。 您还可以在 LCD 前面添加触摸面板。

图 1 LCD 显示结构

LCD如何工作？

批量生产的第一种 LCD 面板技术称为 TN（Twisted Nematic）。 LCD 背后的原理是，当不向液晶分子施加电场时，LCD 单元中的分子会扭曲 90 度。 当来自环境光或来自背光的光通过第一偏光片时，光被液晶分子层偏振和扭曲。 当它到达第二个偏振器时，它被阻挡。 观看者看到显示器是黑色的。

当向液晶分子施加电场时，它们会解开。  当偏振光到达液晶分子层时，光线直接通过，没有扭曲。 当它到达第二个偏光片时，它也将通过，观看者看到显示屏很亮。

由于LCD技术使用电场而不是电流（电子通过），因此功耗低。

一小段 Youtube视频 将解释液晶显示器如何简洁有效。

图 2 LCD 的工作原理

 

LCD显示器的基础知识

上面介绍的最基本的 LCD 称为无源矩阵 LCD，主要用于低端或简单的应用，如计算器、电表、早期数字手表、闹钟等。  无源矩阵液晶显示器有很多局限性，比如视角窄、响应速度慢、暗淡，但功耗很大。

为了改善这些缺点，科学家和工程师开发了有源矩阵 LCD 技术。 应用最广泛的是TFT（薄膜晶体管）LCD技术。 在 TFT LCD 的基础上，开发了更现代的 LCD 技术。 最著名的是IPS（平面切换）LCD。  具有超广视角、出众的图像画质、响应速度快、对比度大、烧屏缺陷少等特点。

IPS LCD 广泛用于 LCD 显示器、LCD 电视、Iphone、pad 等。三星甚至将 LED 背光灯彻底改变为 QLED（量子点），以便在不需要光线的地方关闭 LED 以产生更深的黑色。

图 3 有源 TFT 彩色显示屏

不同类型的液晶显示器

• • – 扭曲向列显示：  TN（扭曲向列）LCD 生产可以最频繁地进行，并在各行各业使用不同类型的显示器。 这些显示器最常被游戏玩家使用，因为与其他显示器相比，它们价格便宜且响应时间快。 这些显示器的主要缺点是它们的质量和部分对比度、视角和色彩再现都很低。 但是，这些设备足以满足日常操作。

 

• • – 平面内切换显示：  IPS 显示器 被认为是最好的 LCD，因为它们提供良好的图像质量、更高的视角、鲜艳的色彩精度和差异。 这些显示器主要由图形设计师使用，在其他一些应用中，LCD 需要最大潜在标准来再现图像和颜色。

 

• • – 垂直对齐面板： 垂直对齐 (VA) Twisted Nematic 和平面内切换面板技术之间的面板位于中心的任何位置。 与 TN 型显示器相比，这些面板具有最佳视角和色彩再现以及更高质量的特性。 这些面板的响应时间很短。 但是，这些更合理，更适合日常使用。

 

• • – 与扭曲向列显示相比，该面板的结构产生更深的黑色和更好的颜色。 与 TN 型显示器相比，几种晶体排列可以实现更好的视角。 这些显示器需要权衡，因为它们与其他显示器相比价格昂贵。 而且它们的响应时间很慢，刷新率也很低。

 

• • – 高级边缘场切换 (AFFS)：  与 IPS 显示器相比，AFFS LCD 可提供最佳性能和广泛的色彩再现。 AFFS 的应用非常先进，因为它们可以在不影响宽视角的情况下减少色彩失真。 通常，这种显示器用于高度先进和专业的环境，如可行的飞机驾驶舱。

 

• • – 无源和有源矩阵显示器： 无源矩阵型 LCD 使用简单的网格工作，因此可以为 LCD 上的特定像素提供电荷。 一层玻璃形成列，而另一层形成行，这些行是通过使用透明导电材料（如氧化铟锡）设计的。 无源矩阵系统具有主要缺点，特别是响应时间缓慢且电压控制不准确。 显示器的响应时间主要是指显示器刷新显示图像的能力。

 

• – 有源矩阵型 LCD 主要依赖于 TFT（薄膜晶体管）。 这些晶体管是小型开关晶体管以及电容器，它们放置在玻璃基板上的矩阵内。 当正确的行被激活时，电荷可以向下传输到确切的列，以便可以寻址特定像素，因为该列相交的所有附加行都被关闭，只需指定像素旁边的电容器即可获得电荷.

 

优于其他显示器

LCD技术具有轻、薄、低功耗的巨大优势，使得壁式电视、笔记本电脑、智能手机、平板成为可能。 在进步的道路上，它消灭了许多显示技术的竞争。 我们再也看不到办公桌上的 CRT 显示器和家里的等离子电视了。 LCD 技术现在主导着显示器市场。 但任何技术都有局限性。

LCD 技术的响应时间很慢，尤其是在低温、视角有限、需要背光的情况下。 针对 LCD 的缺点，开发了 OLED（有机发光二极管）技术。 一些高端电视和手机开始使用AMOLED（有源矩阵有机发光二极管）显示器。

与 LCD 技术相比，这种尖端技术可提供更好的色彩再现、清晰的图像质量、更好的色域和更低的功耗。 请注意，OLED 显示器包括 AMOLED 和 PMOLED （无源矩阵有机发光二极管）。 您需要为您的电视和手机选择AMOLED，而不是PMOLED。

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