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作者:广州威翔维修培训学校 日期:2011年12月28日 点击量:

液晶屏,液晶屏的种类,液晶屏的原理

 液晶屏,液晶屏的种类,液晶屏的原理

  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、MVAPVAVA类面板、IPS面板以及CPA面板。
  1TN面板
  TN全称为TwistedNematic(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+filmfilm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101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0252灰阶的三原色,所以最后得到的色彩显示数信息是16.2M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7001,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:
  2VA类面板
  VA类面板是现在高端液晶应用较多的面板类型,属于广视角面板。和TN面板相比,8bit的面板可以提供16.7M色彩和大可视角度是该类面板定位高端的资本,但是价格也相对TN面板要昂贵一些。VA类面板又可分为由富士通主导的MVA面板和由三星开发的PVA面板,其中后者是前者的继承和改良。VA类面板的正面(正视)对比度最高,但是屏幕的均匀度不够好,往往会发生颜色漂移。锐利的文本是它的杀手锏,黑白对比度相当高。
  富士通的MVA技术(Multi-domainVerticalAlignment,多象限垂直配向技术)可以说是最早出现的广视角液晶面板技术。该类面板可以提供更大的可视角度,通常可达到170°。通过技术授权,我国台湾省的奇美电子(奇晶光电)、友达光电等面板企业均采用了这项面板技术。改良后的P-MVA类面板可视角度可达接近水平的178°,并且灰阶响应时间可以达到8ms以下
  三星Samsung电子的PVAPatternedVerticalAlignment)技术同样属于VA技术的范畴,它是MVA技术的继承者和发展者。其综合素质已经全面超过后者,而改良型的S-PVA已经可以和P-MVA并驾齐驱,获得极宽的可视角度和越来越快的响应时间。PVA采用透明的ITO电极代替MVA中的液晶层凸起物,透明电极可以获得更好的开口率,最大限度减少背光源的浪费。这种模式大大降低了液晶面板出现亮点的可能性,在液晶电视时代的地位就相当于显象管电视时代的珑管。三星主推的PVA模式广视角技术,由于其强大的产能和稳定的质量控制体系,被日美厂商广泛采用。目前PVA技术广泛应用于中高端液晶显示器或者液晶电视中。VA类面板也属于软屏,用手轻轻划会出现类似的水纹,仔细看屏幕大致是这样的:
  3IPS面板
  IPSIn-PlaneSwitching,平面转换)技术是日立公司于2001推出的液晶面板技术,俗称“SuperTFT”IPS阵营以日立为首,聚拢了LG-飞利浦、瀚宇彩晶、IDTech(奇美电子与日本IBM的合资公司)等一批厂商,不过在市场能看到得型号不是很多。IPS面板最大的特点就是它的两极都在同一个面上,而不象其它液晶模式的电极是在上下两面,立体排列。由于电极在同一平面上,不管在何种状态下液晶分子始终都与屏幕平行,会使开口率降低,减少透光率,所以IPS应用在LCDTV上会需要更多的背光灯。此外还有一种S-IPS面板属于IPS的改良型
  IPS面板的优势是可视角度高、响应速度快,色彩还原准确,价格便宜。不过缺点是漏光问题比较严重,黑色纯度不够,要比PVA稍差,因此需要依靠光学膜的补偿来实现更好的黑色。目前IPS面板主要由LG-飞利浦生产。和其他类型的面板相比,IPS面板的屏幕较为,用手轻轻划一下不容易出现水纹样变形,因此又有硬屏之称。仔细看屏幕时,如果看到是方向朝左的鱼鳞状象素,加上硬屏的话,那么就可以确定是IPS面板了。
  4CPA面板(ASV面板)
  CPAContinuousPinwheelAlignment,连续焰火状排列)模式广视角技术(软屏),CPA模式广视角技术严格来说也属于VA阵营的一员,各液晶分子朝着中心电极呈放射的焰火状排列。由于像素电极上的电场是连续变化的,所以这种广视角模式被称为连续焰火状排列模式。而CPA则由液晶之父夏普主推,这里需要注意的是夏普一向所宣传的ASV其实并不是指某一种特定的广视角技术,它把所采用过TN+FilmVACPA广视角技术的产品统称为ASV。其实只有CPA模式才是夏普自己创导的广视角技术,该模式的产品与MVAPVA基本相当。也就是说,夏普品牌的LCD电视未必就是采用夏普自己生产的CPA模式液晶面板,它有可能采用台湾厂家的VA模式面板或者其他厂家的液晶面板。夏普的CPA面板色彩还原真实、可视角度优秀、图像细腻,价格比较贵,并且夏普很少向其他厂商出售CPA面板。CPA面板也属于软屏,用手轻轻划会出现类似的水纹,仔细看屏幕大致是这样的:
  此外还有一些其他厂商也有自己的液晶面板技术,比如NECExtraView技术、松下的OCB技术、现代的FFS技术等,这些技术都是对旧的TFT面板的改进,提供了可视角度和响应时间,通常只用在自有品牌的液晶显示器或者液晶电视上使用。其实以上这些面板都属于TFT类面板,只不过现在各种面板有自己的技术和名称,所以TFT这个名字反而不常使用了。

它的样子液晶显示屏LCDliquid crystal display) 
  说到液晶屏,我们不得不谈谈液晶的概念
液晶的诞生
   液晶的发现
  要追溯液晶显示器的来源,必须先从「液晶」的诞生开始讲起。在公元1888年,一位奥地利的植物学家,菲德烈.莱尼泽(Friedrich Reinitzer)发现了一种特殊的物质。他从植物中提炼出一种称为螺旋性甲苯酸盐的化合物,在为这种化合物做加热实验时,意外的发现此种化合物具有两个不同温度的熔点。而它的状态介于我们一般所熟知的液态与固态物质之间,有点类似肥皂水的胶状溶液,但它在某一温度范围内却具有液体和结晶双方性质的物质,也由于其独特的状态,后来便把它命名为「Liquid Crystal」,就是液态结晶物质的意思。
  液晶初次运用
  虽然液晶早在1888年就被发现,但是真正实用在生活的用品时,却是在80年后的事情了。 公元1968年,在美国RCA公司(收音机与电视的发明公司)的沙诺夫研发中心,工程师们发现液晶分子会受到电压的影响,改变其分子的排列状态,并且可以让射入的光线产生偏转的现象。利用这一原理,RCA公司发明了世界第一台使用液晶显示的屏幕。而后,液晶显示技术被广泛的用在一般的电子产品中,举凡计算器、电子表、手机屏幕、医院所使用的仪器(因为有辐射计量的考虑)或是数字相机上面的屏幕等等。 令人玩味的是,液晶的发现比真空管或是阴极射线管还早,但世人了解此一现象的并不多,直到1962年才有第一次,由RCA研究小组的化学家乔.卡司特雷诺(Joe Castellano)先生所出版的书籍来描述。而与映像管相同的,这两项技术虽然都是由美国的RCA公司所发明的,却分别被日本的索尼(Sony)与夏普(Sharp)两家公司发扬光大。
液晶的物理特性
  液晶显示器是以液晶材料为基本组件,由于液晶是介于固态和液态之间,不但具有固态晶体光学特性,又具有液态流动特性,所以已经可以说是一个中间相。而要了解液晶的所产生的光电效应,我们必须来解释液晶的物理特性,包括它的黏性(visco-sity)与弹性(elasticity)和其极化性(polarizalility)。液晶的黏性和弹性从流体力学的观点来看,可说是一个具有排列性质的液体,依照作用力量不同的方向,应该有不同的效果。就好像是将一把短木棍扔进流动的河水中,短木棍随着河水流着,起初显得凌乱,过了一会儿,所有短木棍的长轴都自然的变成与河水流动的方向一致,这表示着次黏性最低的流动方式,也是流动自由能最低的一个物理模型。 此外,液晶除了有黏性的反应外,还具有弹性的反应,它们都是对于外加的力量,呈现了方向性的效果。也因此光线射入液晶物质中,必然会按照液晶分子的排列方式行进,产生了自然的偏转现像。至于液晶分子中的电子结构,都具备着很强的电子共轭运动能力,所以当液晶分子受到外加电场的作用,便很容易的被极化产生感应偶极性(induced dipolar),这也是液晶分子之间互相作用力量的来源。而一般电子产品中所用的液晶显示器,就是是利用液晶的光电效应,藉由外部的电压控制,再透过液晶分子的折射特性,以及对光线的旋转能力来获得亮暗情况(或著称为可视光学的对比),进而达到显像的目的。

 
 
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