弗原創IT教育中心 第18讲点阵式LCD显示设计 液晶的物理特性 液晶的物理特性是:当通电时导通,排列变的有秩序,使 光线容易通过;不通电时排列混乱,阻止光线通过。让液 晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。从技术上简单地说,液 晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材,称为 Substrates,中间夹著一层液晶。当光束通过这层液 时,液晶本身会排排站立或扭转呈不规则状,因而阻隔或 使光束顺利通过。大多数液晶都属于有机复合物,由长棒 状的分子构成。在自然状态下,这些棒状分子的长轴大致 平行。将液晶倒入一个经精良加工的开槽平面,液晶分子 会顺着槽排列,所以假如那些槽非常平行,则各分子也是 完全平行的
第18讲 点阵式LCD显示设计 液晶的物理特性 液晶的物理特性是：当通电时导通，排列变的有秩序，使 光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过。让液 晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。从技术上简单地说，液 晶面板包含了两片相当精 致的无钠玻璃素材，称为 Substrates，中间夹著一层液晶。当光束通过这层液晶 时，液晶本身会排排站立或扭转呈不规则状，因而阻隔或 使光束顺利通过。大多数液晶都属于有机复合物，由长棒 状的分子构成。在自然状态下，这些棒状分子的长轴大致 平行。将液晶倒入一个经精良加工的开槽平面，液晶分子 会顺着槽排列，所以假如那些槽非常平行，则各分子也是 完全平行的
弗原創IT教育中心 单色液晶显示器的原理 LCD技术是把液晶灌入两个列有细槽的平面之间。这两个平面 上的槽互相垂直(相交成90度)。也就是说,若一个平面上的 分子南北向排列,则另一平面上的分子东西向排列,而位于 两个平面之间的分子被强迫进入一种90度扭转的状态。由于 光线顺着分子的排列方向传播,所以光线经过液晶时也被扭 转90度。但当液晶上加一个电压时,分子便会重新垂直排 列,使光线能直射出去,而不发生任何扭转。 LCD是依赖极化滤光器(片)和光线本身。自然光线是朝四 面八方随机发散的。极化滤光器实际是一系列越来越细的平 行线。这些线形成一张网,阻断不与这些线平行的所有光线。 极化滤光器的线正好与第一个垂直,所以能完全阻断那些已 经极化的光线。只有两个滤光器的线完全平行,或者光线本 身已扭转到与第二个极化滤光器相匹配,光线才得以穿透。 (如图1)
单色液晶显示器的原理 LCD技术是把液晶灌入两个列有细槽的平面之间。这两个平面 上的槽互相垂直(相交成90度)。也就是说，若一个平面上的 分子南北向排列，则另一平面上的分子东西向排列，而位于 两个平面之间的分子被强迫进入一种90度扭转的状态。由于 光线顺着分子的排列方向传播，所以光线经过液晶时也被扭 转90度。但当液晶上加一个电压时，分子便会重新垂直排 列，使光线能直射出去，而不发生任何扭转。 LCD是依赖极化滤光器(片)和光线本身。自然光线是朝四 面八方随机发散的。极化滤光器实际是一系列越来越细的平 行线。这些线形成一张网，阻断不与这些线平行的所有光线。 极化滤光器的线正好与第一个垂直，所以能完全阻断那些已 经极化的光线。只有两个滤光器的线完全平行，或者光线本 身已扭转到与第二个极化滤光器相匹配，光线才得以穿透。 （如图1）
弗原創IT教育中心 单色液晶显示器的原理(续) 图1光线穿透示意图
单色液晶显示器的原理(续) 图1 光线穿透示意图
单色液晶显示器的原理(续) LCD正是由这样两个相互垂直的极化滤光器构成,所以在正常情 况下应该阻断所有试图穿透的光线。但是,由于两个滤光器之 间充满了扭曲液晶,所以在光线穿出第一个滤光器后,会被液 晶分子扭转90度,最后从第二个滤光器中穿出。另一方面,若 为液晶加一个电压,分子又会重新排列并完全平行,使光线不 再扭转,所以正好被第二个滤光器挡住。总之,加电将光线阻 断,不加电则使光线射出。(如图2) 然而,可以改变LCD中的液晶排列,使光线在加电时射出,而 不加电时被阻断。但由于计算机屏幕几乎总是亮着的,所以只 有“加电将光线阻断”的方案才能达到最省电的目的
LCD正是由这样两个相互垂直的极化滤光器构成，所以在正常情 况下应该阻断所有试图穿透的光线。但是，由于两个 滤 光 器 之 间充满了扭曲液晶，所以在光线穿出第一个滤光器后，会 被 液 晶分子扭转90度，最后从第二个滤光器中穿出。另一 方 面，若 为液晶加一个电压，分子又会重新排列并完全平行， 使 光 线 不 再扭转，所以正好被第二个滤光器挡住。总之，加电 将 光 线 阻 断，不加电则使光线射出。（如图2） 单色液晶显示器的原理(续) 然而，可以改变LCD中的液晶排列，使光线在加电时射出，而 不加电时被阻断。但由于计算机屏幕几乎总是亮着的，所以只 有 “加电将光线阻断 ”的方案才能达到最省电的目的
弗原創IT教育中心 彩色LCD显示器的工作原理 对于笔记本电脑或者桌面型的LCD显示器需要采用的更加 复杂的彩色显示器而言,还要具备专门处理彩色显示的 色彩过滤层。通常,在彩色LCD面板中,每一个像素都是 由三个液晶单元格构成,其中每一个单元格前面都分别 有红色,绿色,或蓝色的过滤器。这样,通过不同单元 格的光线就可以在屏幕上显示出不同的颜色。 LCD克服了CR体积庞大、耗电和闪烁的缺点,但也 同时带来了造价过高、视角不广以及彩色显示不理想等 问题。CRT显示可选择一系列分辨率,而且能按屏幕要求 加以调整,但LCD屏只含有固定数量的液晶单元,只能在 全屏幕使用一种分辨率显示(每个单元就是一个像素)
彩色LCD显示器的工作原理 对于笔记本电脑或者桌面型的LCD显示器需要采用的更加 复杂的彩色显示器而言，还要具备专门处理彩色显示的 色彩过滤层。通常，在彩色LCD面板中，每一个像素都是 由三个液晶单元格构成，其中每一个单元格前面都分别 有红色，绿色，或蓝色的过滤器。这样，通过不同单元 格的光线就可以在屏幕上显示出不同的颜色。 LCD克服了CRT体积庞大、耗电和闪烁的缺点，但也 同时带来了造价过高、视角不广以及彩色显示不理想等 问题。CRT显示可选择一系列分辨率，而且能按屏幕要求 加以调整，但LCD屏只含有固定数量的液晶单元，只能在 全屏幕使用一种分辨率显示(每个单元就是一个像素)
弗原創IT教育中心 彩色LCD显示器的工作原理(续) CRT通常有三个电子枪,射出的电子流必须精确聚集,否则就得不到 清晰的图像显示。但LCD不存在聚焦问题,因为每个液晶单元都是单 独开关的。这正是同样一幅图在LCD屏幕上为什么如此清晰的原因。 LCD也不必关心刷新频率和闪烁,液晶单元要么开,要么关,所以在 40~60Hz这样的低刷新频率下显示的图像不会比75Hz下显示的图像更 闪烁。不过,LCD屏的液晶单元会很容易出现暇疵。对1024×768的屏 幕来说,每个像素都由三个单元构成,分别负责红、绿和蓝色的显示 所以总共约需240万个单元(1024×768×3=2359296)。很难保证所 有这些单元都完好无损。最有可能的是,其中一部分己经短路(出现 “亮点”),或者断路(出现“黑点”)。所以说,并不是如此高昂的显示 品并不会出现瑕疵。 LCD显示屏包含了在CRT技术中未曾用到的一些东西。为屏幕提供光源 的是盘绕在其背后的荧光管。有些时候,会发现屏幕的某一部分出现 异常亮的线条。也可能出现一些不雅的条纹,一幅特殊的浅色或深色 图像会对相邻的显示区域造成影响。此外,一些相当精密的图案(比 如经抖动处理的图像)可能在液晶显示屏上出现难看的波纹或者干扰 纹
彩色LCD显示器的工作原理（续） CRT通常有三个电子枪，射出的电子流必须精确聚集，否则就得不到 清晰的图像显示。但LCD不存在聚焦问题，因为每个液晶单元都是单 独开关的。这正是同样一幅图在LCD屏幕上为什么如此清晰的原因。 LCD也不必关心刷新频率和闪烁，液晶单元要么开，要么关，所以在 40～60Hz这样的低刷新频率下显示的图像不会比75Hz下显示的图像更 闪烁。不过，LCD屏的液晶单元会很容易出现暇疵。对1024×768的屏 幕来说，每个像素都由三个单元构成，分别负责红、绿和蓝色的显示 一所以总共约需240万个单元(1024×768×3＝2359296)。很难保证所 有这些单元都完好无损。最有可能的是，其中一部分己经短路(出现 “亮点 ”)，或者断路(出现 “黑点 ”)。所以说，并不是如此高昂的显示产 品并不会出现瑕疵。 LCD显示屏包含了在CRT技术中未曾用到的一些东西。为屏幕提供光源 的是盘绕在其背后的荧光管。有些时候，会发现屏幕的某一部分出现 异常亮的线条。也可能出现一些不雅的条纹，一幅特殊的浅色或深色 图像会对相邻的显示区域造成影响。此外，一些相当精密的图案(比 如经抖动处理的图像)可能在液晶显示屏上出现难看的波纹或者干扰 纹
弗原創IT教育中心 应用与液晶显示器的新技术 1)采用TFT型 Active素子进行驱动 为了创造更优质画面构造,新技术采用了用独有TFT型 Active素子进行驱动。大家都知道,异常复杂的液晶显示屏 幕中最重要的组成部分除了液晶之外,就要算直接关系到液 晶显示亮度的背光屏以及负责产生颜色的色滤光镜。在每 个液晶像素上加装上了 Active素子来进行点对点控制,使得 显示屏幕与全统的CRT显示屏相比有天壤之别,这种控制模 式在显示的精度上,会比以往的控制方式高得多,所以就在 CRT显示屏会上出现图像的品质不良,色渗以及抖动非常厉 害的现象,但在加入了新技术的LCD显示屏上观看时其画面 品质却是相当赏心悦目的
应用与液晶显示器的新技术 （1）采用TFT型Active素子进行驱动 为了创造更优质画面构造，新技术采用了用独有TFT型 Active素子进行驱动。大家都知道，异常复杂的液晶显示屏 幕中最重要的组成部分除了液晶之外，就要算直接关系到液 晶显示亮度的背光屏以及负责产生颜色的色滤光镜。在每一 个液晶像素上加装上了Active素子来进行点对点控制，使得 显示屏幕与全统的CRT显示屏相比有天壤之别，这种控制模 式在显示的精度上，会比以往的控制方式高得多，所以就在 CRT显示屏会上出现图像的品质不良，色渗以及抖动非常厉 害的现象，但在加入了新技术的LCD显示屏上观看时其画面 品质却是相当赏心悦目的
弗原創IT教育中心 应用与液晶显示器的新技术(续) 2)利用色滤光镜制作工艺创造色彩斑澜的画面 在色滤光镜本体还没被制作成型以前,就先把构 成其主体的材料加以染色,之后再加以灌膜制造。这 种工艺要求有非常高的制造水准。但与同其他普通的 CD显示屏相比,用这种类型的制造出来的LCD,无论 在解析度,色彩特性还是使用的寿命来说,都有着非 常优异的表现。从而使LCD能在高分辨率环境下创造色 彩斑澜的画面
（2）利用色滤光镜制作工艺创造色彩斑澜的画面 在色滤光镜本体还没被制作成型以前，就先把构 成其主体的材料加以染色，之后再加以灌膜制造。这 种工艺要求有非常高的制造水准。但与同其他普通的 LCD显示屏相比，用这种类型的制造出来的LCD，无论 在解析度，色彩特性还是使用的寿命来说，都有着非 常优异的表现。从而使LCD能在高分辨率环境下创造色 彩斑澜的画面。 应用与液晶显示器的新技术（续）
弗原創IT教育中心 应用与液晶显示器的新技术(续) (3)低反射液晶显示技术 众所周知,外界光线对液晶显示屏幕具有非常大的干扰, 些LCD显示屏,在外界光线比较强的时候,因为它表面的玻 璃板产生反射,而干扰到它的正常显示。因此在室外一些明亮 的公共场所使用时其性能和可观性会大大降低。目前很多LCD 显示器即使分辨率再高,其反射技术没处理好,由此对实际工 作中的应用都是不实用的。单凭一些纯粹的数据,其实是一种 有偏差的去引导用户的行为。而新款的LCD显示器就采用的“低 反射液晶显示屏幕”技术就是在液晶显示屏的最外层施以反射 防止涂装技术( AR coat),有了这一层涂料,液晶显示屏幕 所发出的光泽感、液晶显示屏幕本身的透光率、液晶显示屏幕 的分辨率、防止反射等这四个方面都但到了更好的改善
应用与液晶显示器的新技术（续） （3）低反射液晶显示技术 众所周知，外界光线对液晶显示屏幕具有非常大的干扰， 一些LCD显示屏，在外界光线比较强的时候，因为它表面的玻 璃板产生反射，而干扰到它的正常显示。因此在室外一些明亮 的公共场所使用时其性能和可观性会大大降低。目前很多LCD 显示器即使分辨率再高，其反射技术没处理好，由此对实际工 作中的应用都是不实用的。单凭一些纯粹的数据，其实是一种 有偏差的去引导用户的行为。而新款的LCD显示器就采用的 “ 低 反射液晶显示屏幕 ”技术就是在液晶显示屏的最外层施以反射 防止涂装技术（AR coat），有了这一层涂料，液晶显示屏幕 所发出的光泽感、液晶显示屏幕本身的透光率、液晶显示屏幕 的分辨率、防止反射等这四个方面都但到了更好的改善
型应用与液晶显示器的新技术(续) 4)先进的“连续料界结晶矽”液晶显示方式 在一些LCD产品中,在观看动态影片的时候会出现画面的延迟现 象,这是由于整个液晶显示屏幕的像素反应速度显得不足所造成的。 为了提高像素反应速度,新技术的LCD采用目前最先进的 Si tFt液晶 显示方式,具有比旧式LCD屏快600倍的像素反应速度,效果真是不可 同日而语。先进的“连续料界结晶矽”技术是利用特殊的制造方式,把 原有的非结晶型透明矽电极,在以平常速率600倍的速度下进行移 动,从而大大加快了液晶屏幕的像素反应速度,减少画面出现的延缓 现象 现在,低温多晶硅技术、反射式液晶材料的研究已经进入应用阶 段,也会使LCD的发展进入一个崭新的时代。而在液晶显示器不断发 展的同时,其它平面显示器也在进步中,等离子体显示器(PDP)、 场致发光阵列显示器(FED)和发光聚合体显示器(LEP)的技术将在 未来掀起平板显示器的新浪潮。其中,最值得关注和看好的就是场致 显示器,它具有许多比液晶显示器更出色的性能.…不过可以断定, LCD显示技术进入新纪元,作为另一支显示产品的生力军,它们将可 能取代CRT显示器
4）先进的“连续料界结晶矽”液晶显示方式 在一些LCD产品中，在观看动态影片的时候会出现画面的延迟现 象，这是由于整个液晶显示屏幕的像素反应速度显得不足所造成的。 为了提高像素反应速度，新技术的LCD采用目前最先进的Si TFT液晶 显示方式，具有比旧式LCD屏快600倍的像素反应速度，效果真是不可 同日而语。先进的“连续料界结晶矽”技术是利用特殊的制造方式，把 原有的非结晶型透明矽电极，在以平常速率600倍的速度下进行移 动，从而大大加快了液晶屏幕的像素反应速度，减少画面出现的延缓 现象。 现在，低温多晶硅技术、反射式液晶材料的研究已经进入应用阶 段，也会使LCD的发展进入一个崭新的时代。而在液晶显示器不断发 展的同时，其它平面显示器也在进步中，等离子体显示器（PDP）、 场致发光阵列显示器（FED）和发光聚合体显示器（LEP）的技术将在 未来掀起平板显示器的新浪潮。其中，最值得关注和看好的就是场致 显示器，它具有许多比液晶显示器更出色的性能……不过可以断定， LCD显示技术进入新纪元，作为另一支显示产品的生力军，它们将可 能取代CRT显示器。 应用与液晶显示器的新技术（续）