詳細分析液晶屏的種類(lèi)及其原理

一文看懂觸摸屏和顯示屏的區別對于液晶電視來(lái)說(shuō),液晶屏面板是整機最重要的組成部分,占到了整機成本的 70-80%。

本文主要是關(guān)于液晶屏的相關(guān)介紹,并著(zhù)重對液晶屏的種類(lèi)及其原理進(jìn)行了詳細分析。

液晶屏

液晶屏是以液晶材料為基本組件,在兩塊平行板之間填充液晶材料,通過(guò)電壓來(lái)改變液晶材料內部分子的排在列狀況,以達到遮光和透光的目的來(lái)顯示深淺不一,錯落有致的圖象,而且只要在兩塊平板間再加上三元色的濾光層,就可實(shí)現顯示彩色圖象。液晶屏功耗很低,因此倍受工程師青睞,適用于使用電池的電子設備。

液晶屏哪種好

從技術(shù)層面講,液晶面板可分為 VA 軟屏和 IPS 硬屏兩大陣營(yíng),其中 VA 軟屏陣營(yíng)包括三星、臺灣友達、奇美和夏普四個(gè)廠(chǎng)家。IPS 硬屏陣營(yíng)包括 LG、飛利浦合資的 IPS 和日立、松下、東芝合資的 IPS 阿爾法兩個(gè)廠(chǎng)家。其實(shí),上面這些板子都屬于 TFT 范疇。

VA 軟屏

VA 全稱(chēng)為 Vertical alignment(垂直對齊)面板,可以提供 16.7M 色彩和大可視角度,當然價(jià)格也要貴一些,是目前液晶電視最常使用到的軟屏面板。

VA 面板的正面(正視)對比度最高,但是屏幕的均勻度不夠好,往往會(huì )發(fā)生顏色漂移。銳利的文本是它的殺手锏,黑白對比度表現也很好。VA 面板可分為由富士通主導的 MVA 面板和由三星開(kāi)發(fā)的 PVA 面板,后者是前者的繼承和改良。

富士通 MVA 技術(shù)可以說(shuō)是最早出現的廣視角液晶面板技術(shù)。這類(lèi)面板可以提供更大的可視角度,通?？蛇_到 170°。臺灣奇美電子、友達光電等面板廠(chǎng)商都采用了這項技術(shù),改良后的 P-MVA 面板可視角度可達接近水平的 178°,并且灰階響應時(shí)間可以達到 8ms 以下。

三星 PVA 技術(shù)同樣屬于 VA 技術(shù)的范疇,它是 MVA 技術(shù)的繼承者和發(fā)展者。其綜合素質(zhì)已經(jīng)全面超過(guò)后者,目前,在 PVA 面板基礎上又發(fā)展出 S-PVA 面板,S-PVA 屏的特征比較明顯,在觀(guān)察紅、藍、綠或某些較深的雜色畫(huà)面時(shí),會(huì )發(fā)現像素的形狀為“》”,不過(guò)也有某些型號的像素開(kāi)口方向是相反的。而改良型的 S-PVA 已經(jīng)可以和 P-MVA 并駕齊驅,獲得極寬的可視角度和越來(lái)越快的響應時(shí)間。

目前國產(chǎn) 42 和 47 英寸 FULL HD 很多采用的都是這種面板。

IPS 硬屏

IPS 面板技術(shù)是日立公司于 2001 推出的液晶面板技術(shù),俗稱(chēng)“Super TFT”,是 TFT 目前唯一的硬屏面板,發(fā)展至今應用領(lǐng)域已經(jīng)非常寬廣,采用 IPS 硬屏的產(chǎn)品一般定位都較高。

IPS 這類(lèi)板子最大的特點(diǎn)就是它的兩極都在同一個(gè)面上,而非其它液晶模式的電極是在上下兩面,立體排列。由于電極在同一平面上,不管在何種狀態(tài)下液晶分子始終都與屏幕平行,會(huì )使開(kāi)口率降低,減少透光率。

那么,IPS 面板的優(yōu)劣勢就很明顯了:可視角度更高、響應速度更快,色彩還原準確;存在漏光問(wèn)題,黑色純度沒(méi)有 VA 表現得好,需要依靠光學(xué)膜進(jìn)行補償。

目前除 LG 電視使用 IPS 硬屏以外,國內彩電廠(chǎng)商創(chuàng )維、康佳、海信、長(cháng)虹等也均采用 IPS 硬屏面板。

液晶屏面板的等級劃分
液晶面板按照品質(zhì)可以分為 A、B、C 三個(gè)等級,其區分依據是壞點(diǎn)數量的多少。不過(guò)國際上并沒(méi)有相關(guān)的硬性規定,所以各個(gè)國家地區的等級標準也不盡相同。一般情況下:

注:根據不同的面板產(chǎn)地,對 A 級面板的劃定也各不相同:韓國 A 級板子要求壞點(diǎn)控制在 3 個(gè)以下,日本 5 個(gè)以下,臺灣則要求 8 個(gè)以下。

VA 軟屏與 IPS 硬錨點(diǎn)屏哪種好

目前市面上運用較多的就是以上兩種液晶屏面板類(lèi)型,而 IPS 硬屏在具備多種優(yōu)勢的表現下,運用的更多(價(jià)格也比同尺寸的 VA 軟屏電視更貴)。因此筆者認為,隨著(zhù) IPS 硬屏在技術(shù)上的不斷完善,未來(lái) IPS 硬屏面板必然成為液晶電視的核心面板。

液晶屏顯示原理是什么
液晶顯示器原理簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就在在兩塊平行面板之間增加些液晶材料,然后再通過(guò)電壓改變液晶材料內部的分子排列情況,導致遮光與透光的顯示發(fā)生變化,會(huì )形成那些錯落有致的圖像,然后只要在這兩塊平行面板之中增加些三元色的過(guò)濾光層,就會(huì )顯示出彩色的圖案。

工作原理

簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō),屏幕能顯示的基本原理就是在兩塊平行板之間填充液晶材料,通過(guò)電壓來(lái)改變液晶材料內部分子的排列狀況,以達到遮光和透光的目的來(lái)顯示深淺不一,錯落有致的圖象,而且只要在兩塊平板間再加上三元色的濾光層,就可實(shí)現顯示彩色圖象。

認識了它的結構和原理,了解了它的技術(shù)和工藝特點(diǎn),才能在選購時(shí)有的放矢,在應用和維護時(shí)更加科學(xué)合理。液晶是一種有機復合物,由長(cháng)棒狀的分子構成。在自然狀態(tài)下,這些棒狀分子的長(cháng)軸大致平行。

LCD 第一個(gè)特點(diǎn)是必須將液晶灌入兩個(gè)列有細槽的平面之間才能正常工作。這兩個(gè)平面上的槽互相垂直(90 度相交),也就是說(shuō),若一個(gè)平面上的分子南北向排列,則另一平面上的分子東西向排列,而位于兩個(gè)平面之間的分子被強迫進(jìn)入一種 90 度扭轉的狀態(tài)。由于光線(xiàn)順著(zhù)分子的排列方向傳播,所以光線(xiàn)經(jīng)過(guò)液晶時(shí)也被扭轉 90 度。但當液晶上加一個(gè)電壓時(shí),分子便會(huì )重新垂直排列,使光線(xiàn)能直射出去,而不發(fā)生任何扭轉。

LCD 的第二個(gè)特點(diǎn)是它依賴(lài)極化濾光片和光線(xiàn)本身,自然光線(xiàn)是朝四面八方隨機發(fā)散的,極化濾光片實(shí)際是一系列越來(lái)越細的平行線(xiàn)。這些線(xiàn)形成一張網(wǎng),阻斷不與這些線(xiàn)平行的所有光線(xiàn),極化濾光片的線(xiàn)正好與第一個(gè)垂直,所以能完全阻斷那些已經(jīng)極化的光線(xiàn)。 只有兩個(gè)濾光片的線(xiàn)完全平行,或者光線(xiàn)本身已扭轉到與第二個(gè)極化濾光片相匹配,光線(xiàn)才得以穿透。一方面,LCD 正是由這樣兩個(gè)相互垂直的極化濾光片構成,所以在正常情況下應該阻斷所有試圖穿透的光線(xiàn)。但是,由于兩個(gè)濾光片之間充滿(mǎn)了扭曲液晶,所以在光線(xiàn)穿出第一個(gè)濾光片后,會(huì )被液晶分子扭轉 90 度,最后從第二個(gè)濾光片中穿出。另一方面,若為液晶加一個(gè)電壓,分子又會(huì )重新排列并完全平行,使光線(xiàn)不再扭轉,所以正好被第二個(gè)濾光片擋住?？傊?加電將光線(xiàn)阻斷,不加電則使光線(xiàn)射出。當然,也可以改變 LCD 中的液晶排列,使光線(xiàn)在加電時(shí)射出,而不加電時(shí)被阻斷。但由于液晶屏幕幾乎總是亮著(zhù)的,所以只有“加電將光線(xiàn)阻斷”的方案才能達到最省電的目的。

主動(dòng)矩陣式液晶屏

TFT-LCD 液晶顯示器的結構與 TN-LCD 液晶顯示器基本相同,只不過(guò)將 TN-LCD 上夾層的電極改為 FET 晶體管,而下夾層改為共通電極。

TFT-LCD 液晶顯示器的工作原理與 TN-LCD 卻有許多不同之處。TFT-LCD 液晶顯示器的顯像原理是采用“背透式”照射方式。當光源照射時(shí),先通過(guò)下偏光板向上透出,借助液晶分子來(lái)傳導光線(xiàn)。由于上下夾層的電極改成 FET 電極和共通電極,在 FET 電極導通時(shí),液晶分子的排列狀態(tài)同樣會(huì )發(fā)生改變,也通過(guò)遮光和透光來(lái)達到顯示的目的。但不同的是,由于 FET 晶體管具有電容效應,能夠保持電位狀態(tài),先前透光的液晶分子會(huì )一直保持這種狀態(tài),直到 FET 電極下一次再加電改變其排列方式為止。

被動(dòng)矩陣式液晶屏

TN-LCD、STN-LCD 和 DSTN-LCD 之間的顯示原理基本相同,不同之處是液晶分子的扭曲角度有些差別。下面以典型的 TN-LCD 為例,向大家介紹其結構及工作原理。在厚度不到 1 厘米的 TN-LCD 液晶顯示屏面板中,通常是由兩片大玻璃基板,內夾著(zhù)彩色濾光片、配向膜等制成的夾板,外面再包裹著(zhù)兩片偏光板,它們可決定光通量的最大值與顏色的產(chǎn)生。彩色濾光片是由紅、綠、藍三種顏色構成的濾片,有規律地制作在一塊大玻璃基板上。每一個(gè)像素是由三種顏色的單元(或稱(chēng)為子像素)所組成。假如有一塊面板的分辨率為 1280×1024,則它實(shí)際擁有 3840×1024 個(gè)晶體管及子像素。每個(gè)子像素的左上角(灰色矩形)為不透光的薄膜晶體管,彩色濾光片能產(chǎn)生 RGB 三原色。每個(gè)夾層都包含電極和配向膜上形成的溝槽,上下夾層中填充了多層液晶分子(液晶空間不到 5×10-6m)。在同一層內,液晶分子的位置雖不規則,但長(cháng)軸取向都是平行于偏光板的。另一方面,在不同層之間,液晶分子的長(cháng)軸沿偏光板平行平面連續扭轉 90 度。

其中,鄰接偏光板的兩層液晶分子長(cháng)軸的取向,與所鄰接的偏光板的偏振光方向一致。在接近上部夾層的液晶分子按照上部溝槽的方向來(lái)排列,而下部夾層的液晶分子按照下部溝槽的方向排列。最后再封裝成一個(gè)液晶盒,并與驅動(dòng) IC、控制 IC 與印刷電路板相連接。

在正常情況下光線(xiàn)從上向下照射時(shí),通常只有一個(gè)角度的光線(xiàn)能夠穿透下來(lái),通過(guò)上偏光板導入上部夾層的溝槽中,再通過(guò)液晶分子扭轉排列的通路從下偏光板穿出,形成一個(gè)完整的光線(xiàn)穿透途徑。而液晶顯示器的夾層貼附了兩塊偏光板,這兩塊偏光板的排列和透光角度與上下夾層的溝槽排列相同。當液晶層施加某一電壓時(shí),由于受到外界電壓的影響,液晶會(huì )改變它的初始狀態(tài),不再按照正常的方式排列,而變成豎立的狀態(tài)。因此經(jīng)過(guò)液晶的光會(huì )被第二層偏光板吸收而整個(gè)結構呈現不透光的狀態(tài),結果在顯示屏上出現黑色。當液晶層不施任何電壓時(shí),液晶是在它的初始狀態(tài),會(huì )把入射光的方向扭轉 90 度,因此讓背光源的入射光能夠通過(guò)整個(gè)結構,結果在顯示屏上出現白色。為了達到在面板上的每一個(gè)獨立像素都能產(chǎn)生你想要的色彩,多個(gè)冷陰極燈管必須被使用來(lái)當作顯示器的背光源。

液晶屏幕技術(shù)主要有哪幾種
1 IPS(In-Plane Switching 平面轉換 )

IPS 技術(shù)俗稱(chēng)為“super TFT“傳統 LCD 顯示器的液晶分子一般都在垂直 - 平行狀態(tài)間切換,MVA 和 PVA 將之改良為垂直 - 雙傾斜的切換方式,而 IPS 技術(shù)與上述技術(shù)最大的差異就在于,不管在任何狀態(tài)下,液晶分子始終都與屏幕平行,只是在家電 / 常規狀態(tài)下分子的旋轉方向有所不同——注意哦,MVA、PVA 液晶分子的旋轉屬于空間旋轉,而液晶分子的旋轉屬于平面內得的旋轉。

為了配合這種結構,IPS 要求對電極進(jìn)行改良,電極做在同側,形成平面電場(chǎng),這樣的設計帶來(lái)的影響是雙重的,一方面可視角度問(wèn)題得到了解決,另一方面由于液晶分子轉動(dòng)角度大、面板開(kāi)口低(光線(xiàn)透過(guò)率),所以 IPS 也有響應時(shí)間較慢和對比度較難提高的缺點(diǎn)。

不過(guò)在市場(chǎng)上能看得到的型號不是很多,16.7M、170 度可視角度和 16MS 響應時(shí)間代表現在 IPS 液晶顯示器的最高水平!

2 VA 類(lèi)面板:

VA 類(lèi)面板是現在高端液晶應用較多的面板類(lèi)型,16.7m 色彩和大可視角度是該類(lèi)面板定位高端的資本,同時(shí) VA 類(lèi)又可分為 MVA,(多象限垂直配向技術(shù))面板和 PVA 面板

MVA 技術(shù)可以說(shuō)是最早出現的廣視角液晶面板技術(shù)

MVA 技術(shù)利用一個(gè)巧妙的方法對這種模式作改良。MVA 液晶面板的液晶層中包含一種凸出物供液晶分子附著(zhù),在不施加電壓的狀態(tài)下,MVA 面板看起來(lái)同傳統技術(shù)沒(méi)什么兩樣,液晶分子垂直于屏幕,而一旦在電壓的作用下,液晶分子就會(huì )依附在凸出物上偏轉,形成垂直于凸出物表面的狀態(tài),此時(shí),它與屏幕表面也會(huì )產(chǎn)生偏轉效應,提高透過(guò)率,形成畫(huà)面輸出

3 TN 面板

TN 面板廣泛應用于入門(mén)級和終端液晶顯示器的面板,在性能指標上并不出彩,不能表現 16.7m 色彩,并且可視角度不理想,所以我們在市場(chǎng)上看到的 TN 面板都是改良型的 TN+film,film 即補償膜,用于彌補 TN 面板可視角的的不足,同時(shí)色彩抖動(dòng)技術(shù)的試用也使得原本只能顯示 26 萬(wàn)色的 TN 面板獲得了 16.2m 的顯示能力。

要說(shuō) TN 面板唯一勝過(guò)前面兩種面板的地方,就是由于它的輸出灰接級數較少,液晶分子偏轉速度快,致使它的響應時(shí)間容易提高,目前市場(chǎng)上 8ms 以下的液晶產(chǎn)品均采用的是 TN 面板,總的來(lái)說(shuō),TN 面板是優(yōu)勢和劣勢都很明顯的產(chǎn)品,價(jià)格便宜,響應時(shí)間能滿(mǎn)足高速運動(dòng)游戲的要求是它的優(yōu)勢所在,可視角度不理想和色彩表現不真實(shí)又是明顯的劣勢。

結語(yǔ)

關(guān)于液晶屏的相關(guān)介紹就到這了,希望本文能對你有所幫助。