液晶显示器的构造原理是？

2024-11-18 02:31:59

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回答1：

4-25. 液晶屏的构造原理是怎样的？
答：液晶是1888年奥地利植物学家莱尼兹发现的，但是想把它应用到显示器上，则是1968年的事了，当时器件很不稳定，离实用化还有一段距离；真正开始商品化生产的最早应用，则是1973年日本夏普公司生产的EL-8025计算器的屏幕。
液晶，是一种同时具备液体的能流动和晶体的规则排列特性的有机物，分子呈棒状长条形，把5微米的液晶封闭地夹在两层1mm的薄玻璃片之间，两玻璃片上外侧镀上一层既导电又透明的氧化铟锡电极，当电极通电侍裂乎时（必须通方波交流电，若通直流电，屏不久就报废了），使两电极之间的液晶分子转身，变成不透明状态，若不通电，液晶就恢复原来的透明状态。这就是计算器黑白液晶屏的简单的工作原理。
液晶屏自己不会发光，只能透光或不透光，若用它做计算器的数字显示，为了省电，直接用自然光反射就可以了。但若用作电脑显示器或电视液晶屏，那就必须增加背光源。早期的背光源用节能灯管，自2008年开始，都使用更低能耗、寿命更长的白色发光二极管（LED）了，不但省电，还不怕频繁开闭。
液晶真实的工作状况是：因为在不通电时，液晶分子呈立体旋转排列，会把经过的光线旋转90度透出，人们为了做到不通电液晶就透明，通电就不透明，通常玻璃前后要加两个相互垂直的偏光片（一个偏45°，一个偏135°），当背光通过后边的垂直偏光片后，变成垂直偏振光，经过液晶的扭转90度，变成水平偏振光，正好从前边的水平偏光片透出；当液晶两边的电极通电后，液晶分子则排列整齐，不再把光线旋转90度，这样当垂直偏振光到达水平偏光片时，光线就被阻挡过不去了。产生了不通电屏幕就亮，通电就黑的理想效果。

彩色液晶屏的原理就复杂多了。首先，得让小光点发的光分成红、绿、蓝源尘三种颜色，但是不管是灯管发光或者LED白色发光二极管发的光，都是仅有一个白色，这就要在在两层玻璃之间加上红、绿、蓝三种颜色滤色片，并让滤色片上的颜色小点与小光阀点（像素）一一对应，这样一来，人们就可以像彩色显像管一样随心所欲地控制颜色了。
彩色液晶屏真实的结构是：两老悉层薄玻璃片之间夹有液晶，后面玻璃片上制有许多（分辨率为1920×1080的有622万个，3840×2160的2488万个）透明电极，外（后）边贴有偏光薄膜，前面玻璃片内侧上制有公用电极，贴有滤色片，外（前）面贴有与后边玻璃贴的偏光薄膜角度垂直的偏光薄膜。
彩色液晶屏与彩色等离子屏和彩色显像管比较，其优点很多，主要是：节能，耗电很省，是等离子屏的二分之一，显像管的五分之一。寿命长：30年；屏幕大、体积小，是等离子屏的四分之一厚，显像管的几乎百分之一厚。无辐射，对观看者的身体无损害。与显像管相比，还有图像不失真不变形的好处。在2006年之前，彩色液晶屏有两大致命缺点使其无法全面超越等离子屏和显像管：一是观看角度小，只有30°～40°，在此角度之外观看颜色失真甚至反转。二是响应慢，在150ms～200ms之间，在观看体育运动节目和打游戏时拖尾严重，使观看者很难受。但2006年发明了TFT屏，将两个缺点全部克服，观看角度可达178°，也就是只要在屏幕前，任何角度的观看效果都一样。响应时间提升至4ms，运动再快也不会拖尾了（人眼的极限是62ms，即十六分之一秒）。
TFT屏也叫真彩屏，是在每个像素角上增加了一个薄膜晶体管（实际是绝缘栅场效应管）来驱动液晶，这一招真厉害，一下子就把彩色显像管和彩色等离子屏全部赶出了历史舞台，几乎成为彩色液晶屏的一统天下了。虽然有OLED屏想与之抗衡，无奈OLED屏老化快、寿命短，还是比不了液晶屏。

回答2：

液晶是一种具有规则性分子排列的有机化合物，它即不是固体也不是液体，它是介于固态和液态之间的物质，把它加热时它会呈现透明的液体状态，把它冷却时握档羡它则会出现结晶颗粒的混浊固体状态。液晶按照分子结构排列的不同分为三种：粘土状的Smectic液晶，细柱形的Nematic液晶和软胶胆固醇状的 Cholestic液晶。这三种液晶的物理特性各不相同，而第二类的细柱形的Nematic液晶最适于用来制造液晶显示器。

TN、STN、DSTN三种液晶都属于无源矩阵LCD，它们的原理基本相同，不同之处只是各个液晶分子的扭曲角度略有差异而已，其中DSTN（俗称“伪彩 ”）在早期的笔记本电脑显示器及掌上游戏机上广为应用，但由于其必须借用外界光源来显像所以其有很大的应用局限性，但这些早期的反射型单色或彩色没有背光设计的LCD可以做得更薄、更轻和更省电，如果能在技术上对其进行革新这些东东对于掌上型电脑和游戏机来说还是非常有用的。而TFT薄膜晶体管型有源矩阵 LCD则是我们今天液晶显示器上应用的主流，它具有屏幕反应速度快，对比度好，亮度高，可视角度大，色彩丰富等优点。

最早的液晶显示器TN它由玻璃板，偏光器，ITO膜，配向膜组成两个夹层等组成，它是所有液晶显示器技术原理的鼻祖。而TFT液晶显示器同TN系列液晶显示器一样由玻蠢携璃基板、ITO膜、配向膜、偏光板等部分组成，它也同样采用两夹层间填充液晶分子的设计，只不过把TN上部夹层的电极改为FET晶体管，而下层改为共同段拍电极。在光源设计上，TFT的显示采用“背透式”照射方式，即假想的光源路径不是像TN液晶那样的从上至下，而是从下向上，这样的作法是在液晶的背部设置类似日光灯的光管。光源照射时先通过下偏光板向上透出，它也借助液晶分子来传导光线，由于上下夹层的电极改成FET电极和共通电极。在FET电极导通时，液晶分子的表现如TN液晶的排列状态一样会发生改变，也通过遮光和透光来达到显示的目的。但不同的是，由于FET晶体管具有电容效应，能够保持电位状态，先前透光的液晶分子会一直保持这种状态，直到FET电极下一次再加电改变其排列方式。相对而言，TN系列液晶屏就没有这个特性，液晶分子一旦没有施压，立刻就返回原始状态，这是TFT液晶屏的优点。

大家知道TFT液晶显示器的每个点都由红绿蓝三部分组成，一般情况下15寸分辨率为1024X768的TFT液晶显示器的点距为0.30mm左右。TFT 液晶显示器与CRT显示器不同，其具有固定的分辨率，只有在指定使用的分辨率下其画质才最佳，在其它的分辨率下可以以扩展或压缩的方式，将画面显示出来。

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