液晶显示器

液晶显示器

    液晶显示器,或称LCD(Liquid Crystal Display),为平面超薄的显示设备,它由一定数量的彩色或黑白画素组成,放置于光源或者反射面前方。液晶显示器功耗很低,因此倍受工程师青睐,适用于使用电池电子设备。

    每个画素由以下几个部分构成:悬浮于两个透明电极(氧化)间的一列液晶分子,两个偏振方向互相垂直的偏振过滤片,如果没有极间的液晶,光通过其中一个过滤片势必被另一个阻挡,通过一个过滤片的光线偏振方向被液晶旋转,从而能够通过另一个。

    液晶分子本身带有电荷,将少量的电荷加到每个画素或者子画素的透明电极,则液晶的分子将被静电力旋转,通过的光线同时也被旋转,改变一定的角度,从而能够通过偏振过滤片。

    在将电荷加到透明电极之前,液晶分子处于无约束状态,分子上的电荷使得这些分子组成了螺旋形或者环形(晶体状), 在有些LCD中,电极的化学物质面可作为晶体的晶种,因此分子按照需要的角度结晶,通过一个过滤片的光线在通过液芯片后偏振防线发生旋转,从而使光线能够通过另一个偏振片,一小部分光线被偏振片吸收,但其余的设备都是透明的。

    将电荷加到透明电极上后,液晶分子将顺着电场方向排列,因此限制了透过光线偏振方向的旋转,假如液晶分子被完全打散,通过的光线其偏振方向将和第二个偏振片完全垂直,因此被光线完全阻挡了,此时画素不发光,通过控制每个画素中液晶的旋转方向,我们可以控制照亮画素的光线,可多可少。

    许多LCD在交流电作用下变黑,交流电破坏了液晶的螺旋效应,而关闭电流后,LCD会变亮或者透明。

    为了省电,LCD显示采用复用的方法,在复用模式下,一端的电极分组连接在一起,每一组电极连接到一个电源,另一端的电极也分组连接,每一组连接到电源另一端,分组设计保证每个画素由一个独立的电源控制,电子设备或者驱动电子设备的软件通过控制电源的开/关序列,从而控制画素的显示。

    检验LCD显示器的指标包括以下几个重要方面:显示大小,响应时间(同步速率),阵列类型(主动和被动),视角,所支持的颜色,亮度和对比度,分辨率和屏幕高宽比,以及输入接口(例如视觉接口和视频显示阵列)。


简史
    第一台可操作的LCD基于动态散射模式(Dynamic Scattering Mode,DSM),RCA公司乔治海尔曼带领的小组开发了这种LCD。海尔曼创建了奥普泰公司,这个公司开发了一系列基于这种技术的的LCD。1969年,詹姆士福格森在美国俄亥俄州肯特州立大学发现了液晶的旋转向列场效应。在1971年他的公司(ILIXCO)生产了第一台基于这种特性的LCD,很快取代了性能较差的DSM型LCD。

透射和反射显示
    LCD可透射显示,也可反射显示,决定于它的光源放哪里。投射型LCD由一个屏幕背后的光源照亮,而观看则在屏幕另一边(前面)。这种类型的LCD多用在需高亮度显示的应用中,例如电脑显示器、PDA手机中。用于照亮LCD的照明设备的功耗往往高于LCD本身。

    反射型LCD,常见于电子钟表计算机中,(有时候)由后面的散射的反射面将外部的光反射回来照亮屏幕。这种类型的LCD具有较高的对比度,因为光线要经过液晶两次,所以被削减了两次。不使用照明设备明显降低了功耗,因此使用电池的设备电池使用更久。小型的反射型LCD功耗如此之低,我们用光电池就可以给它供电,因此常用于袖珍型计算器。

    半穿透反射式LCD既可以当作透射型使用,也可当作反射型使用。当外部光线很足的时候,该LCD按照反射型工作,而当外部光线不足的时候,它又能当作透射型使用。

彩色显示
    彩色LCD中,每个画素分成三个单元,或称子画素,附加的过滤片分别标记红色,绿色和蓝色。三个子画素可独立进行控制,对应的画素便产生了成千上万甚至上百万种颜色。老式的CRT采用同样的方法显示颜色。根据需要,颜色组件按照不同的画素几何原理进行排列。

主动阵列和被动阵列

    现行高分辨率彩色显示器,例如計算機萤幕或电视,皆采用主动阵列架构。薄膜电晶体阵列(见薄膜电晶体液晶显示器)会被添加到偏振与色彩滤镜上。每个画素都有自己的电晶体,允许每条行线路操控单一画素。当一条列线路被启动时,所有行线路会连接到一整列的画素,而每条行线会有正确的电压驱动。然后,这条列线路会关掉而另一列被启动。在一次完整的画面更新操作中,所有列线路会依照时间序列被启动。同等大小的主动阵列显示器比起被动阵列显示器会显得更亮,更锐利,而且一般而言,具有更短的反应时间。

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