液晶显示器是如何工作的?

液晶显示器是如何工作的?

如果你对显示器很熟悉,从笔记本电脑到数字手表,你很可能接触过 LCD,液晶显示器的简称。 LCD 屏幕和 LCD 技术在过去几十年中日益突出,尤其是超过了以前流行的阴极射线管 (CRT),因为显示器表面下的复杂性在质量和效率上都有所提高。

您可以在此处找到有关 LCD 技术的更多信息:

什么是液晶?

液晶面板 可以归类为平板显示器. 使它们与其他显示技术不同的是其中的液晶材料层。 在这个薄层中,液晶分子在两个玻璃基板之间排列。 在每个基板的内表面上都有电极,这些电极控制电子等电荷载流子,然后与液晶相互作用,产生一个穿过它们的电场。 反过来,这可以改变晶体的排列,也改变分子的整体行为。 在基板的相对两侧,偏光片用于控制光通过的水平,从而影响显示器的整体图像。

液晶显示器如何工作?

与 CRT 显示器不同,LCD 显示器不能自发光, 所以他们需要一个光源:背光。 这种背光灯最常由代表发光二极管的众所周知的 LED 制成。 来自背光源的光通过背偏光片和背基板进入液晶。 现在,光波可以以多种方式表现。 LCD 显示器中使用的背光源可以是 LED(发光二极管)背光源或 CCFL(冷阴极荧光灯)背光源。 LED背光使用更少的电力,变得更受欢迎,而CCFL对于大尺寸液晶显示器(如大型液晶电视)成本较低。 最近,量子点技术被用来增加LCD的对比度。

电极是液晶行为的控制因素,因此也是光行为。 通过将电流传导或不传导到晶体层中,光可能能够或可能不能以允许穿过偏振器的方式穿过液晶。 由于这个作用,电极在 LCD 通常由氧化铟锡制成 (ITO)。 ITO 具有良好的导电性能,还可以制成透明电极,这对于当今显示器的外观至关重要。

电极如何影响液晶排列会因所使用的排列方法而异(双绞线 ne马蒂奇, 多域, 平面内 s魔力). 例如,当不存在电场时,扭曲的向列液晶呈扭曲取向,从而使穿过该层的光发生偏振; 当电极完全施加电场时,扭曲将变直,不再使光偏振,因此没有光通过。 在每种对齐类型中, 电极在结构内的放置方式不同,改变显示器的属性,例如视角宽度、功耗和响应时间。 尽管有这些不同的排列方式,但液晶层的目的是一样的:偏振光,使偏振光穿过显示器的表面。 通过对从背光源透射过来的光进行偏振,液晶分子决定了有多少光通过了偏振滤光片,无论是全部、没有还是部分。

图片来源:Courtesy HamRadioSchool.com

对于彩色显示器,在偏振和与偏振器的相互作用之间还有一个额外的步骤。 在晶体层偏振后,光通过RGB(红绿蓝)滤色器。 LCD 显示器通过使用单个像素来显示移动或静止的视觉效果。 每个像素将显示由 RGB 滤色器混合的颜色,每种颜色的滤色器与像素的子像素之一相关联。 子像素是确定光度的地方,从而影响其各自颜色的突出程度。 通过将子像素组组合在一个像素下,RGB 颜色将以某种方式混合以创建一个像素颜色,然后与其他像素一起工作,最终创建在显示设备上看到的图像。

与 CRT 不同,LCD 显示器的老化是可以恢复的。

 

液晶屏是如何制作的?

为了构建 LCD,需要准备两个玻璃基板。 在一个基板上,通常会沉积 ITO 以形成透明但导电的层(电极层)。 接下来将硅与晶体管部件一起沉积在 ITO 层的顶部。 在另一层,滤色器是使用 RGB 色点制成的。 然后将少量液晶滴入由第一块玻璃制成的晶体管单元中,并在将两个玻璃基板放在一起时用作胶水,将晶体管单元与滤色器精确对齐。 最后,将偏光膜添加到两层上

LCD的种类和用途有哪些?

自从第一个开发 液晶显示,组织像素之间通信的矩阵技术和显示器的一般信号已经发展到允许更高分辨率、更快和更清晰的显示。 在有源矩阵发展之前,使用的是无源矩阵。 这 无源矩阵液晶显示器 没有使用有源驱动电路来保持像素的信息,当要刷新图像时,才发送信号。 当显示的图像改变或移动时,这会导致显示缓慢和模糊。 然而,入口 要积极。RIX 显示器 彻底改变了显示行业。 移动图像现在更加清晰,可以更快地响应不断变化的图像,从而实现更高质量的显示。 由于每个像素内驱动电路的主动和独立维护,有源矩阵 LCD (AMLCD) 被证明对消费者极具吸引力,因此它们成为计算机显示器、电视和智能手机等高分辨率屏幕的主导技术。

AMLCD 最常由薄膜晶体管构成 (TFT)。 TFT LCD 中的晶体管能够主动维护像素内的信号,而不会干扰相邻像素,使其成为大多数 AMLCD 的重要组成部分。 每个像素都是一个小电容器,在透明导电 ITO 层之间夹有一层绝缘液晶。

 

如前所述,有多种排列液晶层的方法,这些技术中的每一种都可以创建不同类型的 LCD。 例如, 液晶显示器,作为更便宜但速度更快的选择之一,在需要快速图形刷新率和响应时间的游戏显示器中变得非常有用。

LCD 技术也在汽车行业找到了用途 (汽车仪表板和屏幕显示)和医疗行业(放射成像)。

 

LCD 技术比较:过去和现在

如前所述,LCD 依靠背光来照亮显示器及其像素。 自 1960 年代第一次创建 LCD 以来,情况一直如此。 几十年后,显示器的尺寸和分辨率都相当有限。 颜色没有那么动态。

在 1980 年代,制造了更大尺寸的显示器,例如第一台 14 英寸全彩色 TFT LCD。 从那时起,随着智能手机和电视屏幕的不断改进,技术继续迅速发展成为我们今天所见。

近年来,有机发光二极管(OLED) 的展示性质和潜力已显着增长。 OLED 显示器具有 LCD 不具备的优点。 使用小分子或 聚合物,OLED不需要背光; 相反,每个像素都有自己的有机发光能力。 与 LCD 相比,这不仅减少了 OLED 的厚度,而且还允许更深的黑色和更高的对比度。 然而,在结构上,除了背光之外,这两种显示器是相似的,因为它们都可以使用无源或有源矩阵,两者通常都包含 TFT 层,并且都可以制成透明的。 在结构方面,OLED 比 LCD 有另一个优势; 没有背光,它可以变得灵活,允许更新、更先进的显示器,如可折叠智能手机。

 

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