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12864 北京迪特福科技有限责任公司 lcm LCD显示应用的基本原理 简介：LCD的基本原理 实质运用上，有三种液晶技术用在LCD显示器。我们会在接下的篇幅描述TN + film（TN+视角扩大膜）、IPS（也称超级显示器）、MVA（Multi-Domain Vertical Alignment，画素分割垂直配向）。北京迪特福科技提供专业的单色LCD、LCM、液晶模块点阵字符型1601 1602 1604 2002 2004；点阵图形型12232 12832 12864 16032 160160 19264 240128 320240；以及笔段式LCD/LCM研发生产企业。12864 lcm LCD显示应用的基本原理 实质运用上，有三种液晶技术用在LCD显示器。我们会在接下的篇幅描述TN + film（TN+视角扩大膜）、IPS（也称超级显示器）、MVA（Multi-Domain Vertical Alignment，画素分割垂直配向）。不论哪种技术被采用，所有LCD显示器都遵循相同的基本原则。 一或更多根霓虹管构成所谓的背光，照亮了显示画面。在较便宜的机种上灯管数目可能会仅限一根，但你可以在较昂贵机种上发现最多有四根。有两根（或更多）霓虹灯管丝毫不影响图像的品质。相反的，第二根灯管是当作第一根灯管一旦损害时的备援。实际上，这样颇能延长显示器的工作寿命，因为一根霓虹灯馆通常只能延续50,000小时，但电子设备却要持续通电个100,000到150,000小时。 为了保证有均匀的显示画面，光线会在达到玻璃基板之前经过一组反射系统来重新导向。尽管第一眼瞥见时好像不是那么一回事，但玻璃基板却因为要这么做变的异常复杂。事实上，有两块玻璃面板，在子像素的两边各一块，都被红、绿或蓝色滤光片给覆盖着。在一台15吋显示器中，加起来有1,028 x 768 x 3= 2,359,296个子像素。每个RBG三元素被一个可以产生个别的电压的晶体管所控制。这样的电压，可变化的幅度很大，会造成每个子像素里的液晶向特定角度移动。该角度决定了通过子像素光线的多寡，接着，成像在玻璃面板上。液晶实际的作用是让光线转向而能够在击中显示画面之前通过一个偏向的滤光片。如果液晶与滤光片以同样的方向排列，则光线会通过。另一方面，当液晶与滤光片呈垂直时，玻璃面板会变的黑暗无光。 液晶，中继站 基本上，液晶是同时具有固态和液态两种物理特性的物质。其中一个很炫的特色是（也是作用在LCD显示器上的特色）它会依据所施加的电压来改变位置。 现在，还是让我们更仔细地的观察它们你了解它们越多就会越有趣。如同科学世界中的共同现象，液晶是偶然间被发现的。 1888年，Friedrich Reinitzer，奥地利植物学家，正在研究胆固醇在植物扮演的角色。其中一个实验是将提炼物加热。他发现提炼结晶会在145.5度变成混浊液态然后在178.5度时成为真正液态。他将他的发现与Otto Lehmann分享，他是位德国科学家，他发现了该种液体具有某些水晶的特性，特别是暴露在光线下时的变化。所以由Otto Lehmann命名：液晶。 上图是具液晶特性的分子，methoxybenzilidene butylanaline 液晶特写 TN + Film（Twisted Nematic + Film，超扭转向列型+视角扩大膜） 图1：在TN + film面板中，液晶被配置成与滤光片成直角。这个名字中的film（薄膜）来自于为了增加视角而附加在面板的一层膜。 TN + film是最容易应用的技术。Twisted Nematic技术已经行之有年了你会发现它使用在大部分过去几年出售的的TFT（主动式电晶薄膜晶体管）面板上。为了改进面板的易读性，设计者加入了薄膜层然后观看角度从90度提升到150度。这层薄膜或许相当有效，但遗憾的是它对于对比程度或响应时间没有任何影响，两者依旧不足。 所以，在理论上，TN + film屏幕是非常低阶的解决方案。这个制作程序视为先前TN设计的改良。目前，没有一种解决方案比TN + film更便宜。 这里说明它是如何运作：如果晶体管对子像素施加零伏特电压，液晶（以及它们控制通过的偏光）在两块基板中水平旋转90度。因为第二块基板的偏向滤片相对于第一块偏移了90度，所以光线可以通过它。如果红、绿、蓝的子像素可以充分被照亮，他们将会混合而在画面上产生一个白点。 如果施加电压，在我们的状况中是一个垂直电场，将会摧毁液晶的螺旋结构。这些分子会试着将他们自己排列成与电场相同的方向。在我们的例子里，那样表示它们最后会与第二块滤片垂直。在这个状态下，偏向入射光线会通不过整个子像素（ON状态）。白点变成了黑点。 配备TN屏幕有某些缺点。 首先，设计者不断努力挣扎着在电压最高时将液晶与偏向滤片完美的保持垂直。这可以解释为何老式屏幕几乎无法完全呈现黑色。 第二点，如果晶体管失败了，它将无法施加任何电压到三个子像素上。这很合理，当考虑到我们刚刚讨论的部分。所以零电压表示画面上会出现一个白点。这样解释了为何当LCD像素死亡之后仍然会闪亮可见了。 对15吋显示器来说，只有另一种技术可以与TN + film匹敌MVA（之后说明）。这技术比TN + film昂贵，在理论上被认为所有领域都会有较佳的表现。然而，这并不完全正确，因为TN + film在某些领域表现的还是比MVA优秀。IPS（In-Plane Switching，横向电场效应或是超级TFT） 图2：当施加电压时，分子排列与基底物质呈平行。 IIPS，或是横向电场效应技术由Hitachi（日立）和NEC所发展。这是早期打算消除TN + film所造成严重问题其中之一的技术。但实情是，尽管观看视角增加到170度，其它属性还是在原地踏步。这些屏幕的响应时间从50到60毫秒，而实际显示色彩仍然差强人意。 如果没有电压施加到IPS系统，液晶就完全不会旋转。第二层滤片永远与第一片保持垂直，而让光线可以穿过。画面显示出深浓、完美的黑色。这是另一个显示画面要比TN对手为佳的领域如果晶体管烧掉了，死亡像素不会是一个锐利、让人分心的白点，而是一个细微黑点。 当子像素通上电压，两个电极产生电场造成液晶旋转到与静止时垂直的位置。然后它们将会与偏向滤片并排而光线可以通过。 这个系统的问题是实际用两个电极来产生电场会吃掉一大堆电力，更糟的是，必须等一会才会有作用。这说明了IPS显示器一般，如果不是经常的话，比TN屏幕反应更慢。 然而，从另一个角度看，IPS将液晶与滤片完美的排列使得观看角度有了实实在在的改善。 MVA（多区域垂直配向） 有些制造商会选择使用MVA，一种由Fujitsu（富士）开发的技术。据他们表示，MVA提供了几乎所有领域最佳的折衷方案。水平和垂直观看角度都有160度；响应时间只有IPS和老一代TN屏幕所达成的一半（25毫秒）；色彩显示更为精准。所以如果MVA技术提供这么多优点，为什么不是所有LCD显示器都使用MVA技术？很简单理论无法在现实中达到承诺。但当开始测试以MVA技术为基础的显示器时我们会学到更多有关它的事情。 该技术是从它的前代技术，VA（垂直配向）衍生而来，由Fujitsu在1996年推出。在此系统下，任何没有通电的液晶会跟第二滤片垂直排列。这表示了光线无法穿过它。当电压产生时，液晶旋转90度，让光线可以穿透，因而显示一个白点。 这系统的优点是速度以及没有螺旋结构和双磁场。这些改善将响应时间削减到只有25 ms。这个优势与IPS系统的类似：能够产生一个非常深的黑点。 然而，主要的问题是，无论何时使用者试着从旁边观看屏幕都会看到它。如果打算产生一个，比如说，红色的阴影（或淡红色）则晶体管会产生最高电压一半的电压。液晶则只会旋转一半而且会停在最大旋转程度的一半上。所以当你正面看着屏幕，你会看到淡红色。然而，如果你从屏幕侧面看，你会由某些液晶体正面看过去而有些由它们侧面看过去。这表示了，第一个情况你会看到纯净的红色，而第二个情况你会看到纯白。 解决观看角度问题有其必要性。所以，瞧，一年之后，MVA解决了这个问题。 这一次，每个次像素分开到数个区域中。而且，偏向滤片不再是平坦而是突起的。结果是，液晶体不会以同一方向来排列或旋转。突起滤片是术语ridges