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LCD 技术详解

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2024年4月4日发(作者:茂听安)

绿显电子科技有限公司

液晶显示器(LCD)英文全称为Liquid Crystal Display,它一种是采用了液晶控制透光度技术来实现色彩的显

示器。和CRT显示器相比,LCD的优点是很明显的。由于通过控制是否透光来控制亮和暗,当色彩不变

时,液晶也保持不变,这样就无须考虑刷新率的问题。对于画面稳定、无闪烁感的液晶显示器,刷新率不

高但图像也很稳定。LCD显示器还通过液晶控制透光度的技术原理让底板整体发光,所以它做到了真正的

完全平面。一些高档的数字LCD显示器采用了数字方式传输数据、显示图像,这样就不会产生由于显卡造

成的色彩偏差或损失。完全没有辐射的优点,即使长时间观看LCD显示器屏幕也不会对眼睛造成很大伤害。

体积小、能耗低也是CRT显示器无法比拟的,一般一台15寸LCD显示器的耗电量也就相当于17寸纯平

CRT显示器的三分之一。

目前相比CRT显示器,LCD显示器图像质量仍不够完善。色彩表现和饱和度LCD显示器都在不同程度

上输给了CRT显示器,而且液晶显示器的响应时间也比CRT显示器长,当画面静止的时候还可以,一旦

用于玩游戏、看影碟这些画面更新速度块而剧烈的显示时,液晶显示器的弱点就暴露出来了,画面延迟会

产生重影、脱尾等现象,严重影响显示质量。

LCD显示器的工作原理:从液晶显示器的结构来看,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。LCD由两块玻璃板构成,厚约1mm,其间由包含有液晶材料的5μm

均匀间隔隔开。因为液晶材料本身并不发光,所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管,而在液晶显示屏

背面有一块背光板(或称匀光板)和反光膜,背光板是由荧光物质组成的可以发射光线,其作用主要是提

供均匀的背景光源。

背光板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液晶液滴的液晶层。液晶层中的液滴

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。在玻璃板与液晶材料之间是

透明的电极,电极分为行和列,在行与列的交叉点上,通过改变电压而改变液晶的旋光状态,液晶材料的

作用类似于一个个小的光阀。在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。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。

液晶显示技术也存在弱点和技术瓶颈,与CRT显示器相比亮度、画面均匀度、可视角度和反应时间上

都存在明显的差距。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。

对于液晶显示器来说,亮度往往和他的背板光源有关。背板光源越亮,整个液晶显示器的亮度也会随之

提高。而在早期的液晶显示器中,因为只使用2个冷光源灯管,往往会造成亮度不均匀等现象,同时明亮

度也不尽人意。一直到后来使用4个冷光源灯管产品的推出,才有很大的改善。

信号反应时间也就是液晶显示器的液晶单元响应延迟。实际上就是指的液晶单元从一种分子排列状态转

变成另外一种分子排列状态所需要的时间,响应时间愈小愈好,它反应了液晶显示器各像素点对输入信号

反应的速度,即屏幕由暗转亮或由亮转暗的速度。响应时间越小则使用者在看运动画面时不会出现尾影拖

拽的感觉。有些厂商会通过将液晶体内的导电离子浓度降低来实现信号的快速响应,但其色彩饱和度、亮

度、对比度就会产生相应的降低,甚至产生偏色的现象。这样信号反应时间上去了,但却牺牲了液晶显示

器的显示效果。有些厂商采用的是在显示电路中加入了一片IC图像输出控制芯片,专门对显示信号进行处

理的方法来实现的。IC芯片可以根据VGA输出显卡信号频率,调整信号响应时间。由于没有改变液晶体

的物理性质,因此对其亮度、对比度、 色彩饱和度都没有影响,这种方法的制造成本也相对较高。

绿显电子科技有限公司 培训资料

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由上便可看出,液晶面板的质量并不能完全代表液晶显示器的品质,没有出色的显示电路配合,再好的

面板也不能做出性能优异的液晶显示器。随着LCD产品产量的增加、成本的下降,液晶显示器会大量普及。

一个液晶显示器的好坏首先要看它的面板,因为面板的好坏直接影响到画面的观看效果,并且液晶电视面

板占到了整机成本了一半以上,是影响液晶电视的造价的主要因素,所以要选一款好的液晶显示器,首先

要选好它的面板。液晶面板可以在很大程度上决定液晶显示器的亮度、对比度、色彩、可视角度等非常重

要的参数。液晶面板发展的速度很快,从前些年的三代,迅速发展到四代、五代,然后跳过六代达到七代,

而更新的第八代面板也在谋划之中。目前生产液晶面板的厂商主要为三星、LG-Philips、友达等,由于各家

技术水平的差异,生产的液晶面板也大致分为机种不同的类型。常见的有TN面板、MVA和PVA等VA

类面板、IPS面板以及CPA面板。

1、TN面板

TN全称为Twisted Nematic(扭曲向列型)面板,低廉的生产成本使TN成为了应用最广泛的入门级液晶面

板,在目前市面上主流的中低端液晶显示器中被广泛使用。目前我们看到的TN面板多是改良型的TN+film,

film即补偿膜,用于弥补TN面板可视角度的不足,目前改良的TN面板的可视角度都达到160°,当然这

是厂商在对比度为10∶1的情况下测得的极限值,实际上在对比度下降到100:1时图像已经出现失真甚至

偏色。

作为6Bit的面板,TN面板只能显示红/绿/蓝各64色,最大实际色彩仅有262.144种,通过“抖动”技术

可以使其获得超过1600万种色彩的表现能力,只能够显示0到252灰阶的三原色,所以最后得到的色彩显

示数信息是16.2 M色,而不是我们通常所说的真彩色16.7M色;加上TN面板提高对比度的难度较大,直

接暴露出来的问题就是色彩单薄,还原能力差,过渡不自然。

TN面板的优点是由于输出灰阶级数较少,液晶分子偏转速度快,响应时间容易提高,目前市场上8ms

以下液晶产品基本采用的是TN面板。另外三星还开发出一种B-TN(Best-TN)面板,它其实是TN面板的一

种改良型,主要为了平衡TN面板高速响应必须牺牲画质的矛盾。同时对比度可达700∶1,已经可以和

MVA或者早期PVA的面板相接近了。台湾很多面板厂商生产TN面板,TN面板属于软屏,用手轻轻划会

出现类似的水纹,另外仔细看屏幕大致是这样的:

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2024年4月4日发(作者:茂听安)

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液晶显示器(LCD)英文全称为Liquid Crystal Display,它一种是采用了液晶控制透光度技术来实现色彩的显

示器。和CRT显示器相比,LCD的优点是很明显的。由于通过控制是否透光来控制亮和暗,当色彩不变

时,液晶也保持不变,这样就无须考虑刷新率的问题。对于画面稳定、无闪烁感的液晶显示器,刷新率不

高但图像也很稳定。LCD显示器还通过液晶控制透光度的技术原理让底板整体发光,所以它做到了真正的

完全平面。一些高档的数字LCD显示器采用了数字方式传输数据、显示图像,这样就不会产生由于显卡造

成的色彩偏差或损失。完全没有辐射的优点,即使长时间观看LCD显示器屏幕也不会对眼睛造成很大伤害。

体积小、能耗低也是CRT显示器无法比拟的,一般一台15寸LCD显示器的耗电量也就相当于17寸纯平

CRT显示器的三分之一。

目前相比CRT显示器,LCD显示器图像质量仍不够完善。色彩表现和饱和度LCD显示器都在不同程度

上输给了CRT显示器,而且液晶显示器的响应时间也比CRT显示器长,当画面静止的时候还可以,一旦

用于玩游戏、看影碟这些画面更新速度块而剧烈的显示时,液晶显示器的弱点就暴露出来了,画面延迟会

产生重影、脱尾等现象,严重影响显示质量。

LCD显示器的工作原理:从液晶显示器的结构来看,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。LCD由两块玻璃板构成,厚约1mm,其间由包含有液晶材料的5μm

均匀间隔隔开。因为液晶材料本身并不发光,所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管,而在液晶显示屏

背面有一块背光板(或称匀光板)和反光膜,背光板是由荧光物质组成的可以发射光线,其作用主要是提

供均匀的背景光源。

背光板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液晶液滴的液晶层。液晶层中的液滴

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。在玻璃板与液晶材料之间是

透明的电极,电极分为行和列,在行与列的交叉点上,通过改变电压而改变液晶的旋光状态,液晶材料的

作用类似于一个个小的光阀。在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。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。

液晶显示技术也存在弱点和技术瓶颈,与CRT显示器相比亮度、画面均匀度、可视角度和反应时间上

都存在明显的差距。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。

对于液晶显示器来说,亮度往往和他的背板光源有关。背板光源越亮,整个液晶显示器的亮度也会随之

提高。而在早期的液晶显示器中,因为只使用2个冷光源灯管,往往会造成亮度不均匀等现象,同时明亮

度也不尽人意。一直到后来使用4个冷光源灯管产品的推出,才有很大的改善。

信号反应时间也就是液晶显示器的液晶单元响应延迟。实际上就是指的液晶单元从一种分子排列状态转

变成另外一种分子排列状态所需要的时间,响应时间愈小愈好,它反应了液晶显示器各像素点对输入信号

反应的速度,即屏幕由暗转亮或由亮转暗的速度。响应时间越小则使用者在看运动画面时不会出现尾影拖

拽的感觉。有些厂商会通过将液晶体内的导电离子浓度降低来实现信号的快速响应,但其色彩饱和度、亮

度、对比度就会产生相应的降低,甚至产生偏色的现象。这样信号反应时间上去了,但却牺牲了液晶显示

器的显示效果。有些厂商采用的是在显示电路中加入了一片IC图像输出控制芯片,专门对显示信号进行处

理的方法来实现的。IC芯片可以根据VGA输出显卡信号频率,调整信号响应时间。由于没有改变液晶体

的物理性质,因此对其亮度、对比度、 色彩饱和度都没有影响,这种方法的制造成本也相对较高。

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由上便可看出,液晶面板的质量并不能完全代表液晶显示器的品质,没有出色的显示电路配合,再好的

面板也不能做出性能优异的液晶显示器。随着LCD产品产量的增加、成本的下降,液晶显示器会大量普及。

一个液晶显示器的好坏首先要看它的面板,因为面板的好坏直接影响到画面的观看效果,并且液晶电视面

板占到了整机成本了一半以上,是影响液晶电视的造价的主要因素,所以要选一款好的液晶显示器,首先

要选好它的面板。液晶面板可以在很大程度上决定液晶显示器的亮度、对比度、色彩、可视角度等非常重

要的参数。液晶面板发展的速度很快,从前些年的三代,迅速发展到四代、五代,然后跳过六代达到七代,

而更新的第八代面板也在谋划之中。目前生产液晶面板的厂商主要为三星、LG-Philips、友达等,由于各家

技术水平的差异,生产的液晶面板也大致分为机种不同的类型。常见的有TN面板、MVA和PVA等VA

类面板、IPS面板以及CPA面板。

1、TN面板

TN全称为Twisted Nematic(扭曲向列型)面板,低廉的生产成本使TN成为了应用最广泛的入门级液晶面

板,在目前市面上主流的中低端液晶显示器中被广泛使用。目前我们看到的TN面板多是改良型的TN+film,

film即补偿膜,用于弥补TN面板可视角度的不足,目前改良的TN面板的可视角度都达到160°,当然这

是厂商在对比度为10∶1的情况下测得的极限值,实际上在对比度下降到100:1时图像已经出现失真甚至

偏色。

作为6Bit的面板,TN面板只能显示红/绿/蓝各64色,最大实际色彩仅有262.144种,通过“抖动”技术

可以使其获得超过1600万种色彩的表现能力,只能够显示0到252灰阶的三原色,所以最后得到的色彩显

示数信息是16.2 M色,而不是我们通常所说的真彩色16.7M色;加上TN面板提高对比度的难度较大,直

接暴露出来的问题就是色彩单薄,还原能力差,过渡不自然。

TN面板的优点是由于输出灰阶级数较少,液晶分子偏转速度快,响应时间容易提高,目前市场上8ms

以下液晶产品基本采用的是TN面板。另外三星还开发出一种B-TN(Best-TN)面板,它其实是TN面板的一

种改良型,主要为了平衡TN面板高速响应必须牺牲画质的矛盾。同时对比度可达700∶1,已经可以和

MVA或者早期PVA的面板相接近了。台湾很多面板厂商生产TN面板,TN面板属于软屏,用手轻轻划会

出现类似的水纹,另外仔细看屏幕大致是这样的:

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