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液晶(LCD)屏幕显示原理

更新时间:2019-7-30 22:26:47 浏览次数:57

液晶 LCD屏幕的光来自于屏幕最下面的光源,LCD的光主要有两种,一种是我们常用的长条荧光灯(CCFL),还有一种是发光二极管,也就是我们说的LED光源。用LED做光源,可以让屏幕更薄。LED有两种放置方式,一种是平铺在最下面的反光板上,如电脑屏幕,当我们通电的时候LED发光,光线会穿过扩散膜、棱镜膜。还有一种方式是把LED放在屏幕的侧边上,如我们的手机,但这种放置会出现一部分很亮,一部分很暗的情况,所以这种方式还需要一层导光板,把线光源转换成面光源,让光更加均匀,然后光就会穿过匀光扩散膜,扩散膜就是让光扩散的更大,同时也让光更均匀柔和,就像我们隔着毛玻璃看灯一样,穿过匀光扩散膜以后,光还要穿过棱镜膜,棱镜膜就是把分散的光线集中到一定的角度,只有符合一定角度的光线才会从棱镜膜中射出,不符合的光线被反射回下面的反光板,再从反光板射向棱镜膜,实现光线再利用。之所以要增加棱镜膜,是因为光线是朝各个方向分散的,但我们不管是使用电脑还是手机,都是正对着屏幕的,所以我们尽可能的让光线向正对人的角度分散,这样也可以提高屏幕亮度,到这个地方,这几层就属于LCD的背光部分。

再往下走,光线会穿过一个偏光片,偏光片的作用就是起到一个过滤的作用,偏光片是通过拉伸塑料得到的,虽然看着和墨镜类似,但它实际的结构就和我们的百叶窗一样,是一条条平行的网格线,所以只有特定方向的光(垂直偏振光)才能通过这一层,其它方向的光都会被吸收掉,通过这一层的光后会遇到第二层偏光片,但第二层偏光片和第一层偏光片是相互垂直的,所以光没办法通过第二层偏光片,此时屏幕显示黑色,当光通过第二层偏光片时,屏幕自然为白色,那如何才能让光通过第二层偏光片,再增加一个液晶层,因为液晶分子在自然状态下,是比较有规律,整齐排列的,然后我们用配向膜把液晶夹在中间,配向膜表面是一条条有细槽的,然后配向膜的细槽相互垂直夹着中间的液晶,这时候液晶分子就会沿着细槽的方向排列,这时候通过第一层偏光片的光就会沿着液晶分子的扭曲产生变化,变成水平方向的偏振光,这时候光自然就能通过第二层偏光片了,我们就能看到屏幕显示的是白色。那我们如何控制光线让其在需要的时候通过或不通过第二层偏光片呢,这时我们在液晶层两边再各增加一个电极层,电极层通电之后,产生的电场就会对液晶分子产生影响,所以要是想让屏幕显示黑色,只需要提高电极层的电压,让液晶在电压的作用下发生扭曲,这时通过第一层偏光片的光通过液晶层时不会发生扭曲,因此不能通过第二层偏光片,屏幕就显示为黑色。

如果要显示彩色,我们只需要再增加一层彩色滤光膜即可,我们知道每个屏幕都是由成千上万的像素点组成的,而每个像素点又是由红绿蓝三个子像素组成。所以我们只需要调整三个子像素的亮度就可以混合出不同的颜色。那如何单独去调整每个像素点的三个子像素的亮度呢,调整亮度还是和前面一样通过电极的电压来调整,只不过在电极层这个地方,实际上是有一层玻璃基板,然后在玻璃基板上有一层薄膜晶体管,这个薄膜晶体管也就是我们说的TFT,而且是每个对应的子像素都有一个对应的晶体管,这个晶体管就是每个子像素的亮度调节开关,它可以调节子像素范围内的电压,这个子像素范围内的液晶分子自然也会受到电压大小的影响而发生扭曲,这样一来每个子像素的晶体管都可以根据需要调整电压的大小,当光通过液晶层的时候,由于各个子像素范围的液晶分子扭曲程度都不一样,自然光振动的方向也不一样,那当它通过第二层偏光片的时候,因为偏振的方向不一样,透过去的光也不一样,这样就达到了亮度的调节,目前的LCD,每个子像素至少都有256级的亮度,也就是说这三个子像素可以混合出一千六百多万种颜色来。
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