㈠ 請問液晶顯示器的原理是什麼
液晶顯示器原理
(一)液晶的物理特性
液晶的物理特性是:當通電時導通,排列變的有秩序,使光線容易通過;不通電時排列混亂,阻止光線通過。讓液晶如閘門般地阻隔或讓光線穿透。從技術上簡單地說,液晶面板包含了兩片相當精緻的無鈉玻璃素材,稱為Substrates,中間夾著一層液晶。當光束通過這層液晶時,液晶本身會排排站立或扭轉呈不規則狀,因而阻隔或使光束順利通過。大多數液晶都屬於有機復合物,由長棒狀的分子構成。在自然狀態下,這些棒狀分子的長軸大致平行。將液晶倒入一個經精良加工的開槽平面,液晶分子會順著槽排列,所以假如那些槽非常平行,則各分子也是完全平行的。
(二)單色液晶顯示器的原理
LCD技術是把液晶灌入兩個列有細槽的平面之間。這兩個平面上的槽互相垂直(相交成90度)。也就是說,若一個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,而位於兩個平面之間的分子被強迫進入一種90度扭轉的狀態。由於光線順著分子的排列方向傳播,所以光線經過液晶時也被扭轉90度。但當液晶上加一個電壓時,分子便會重新垂直排列,使光線能直射出去,而不發生任何扭轉。
LCD是依賴極化濾光器(片)和光線本身。自然光線是朝四面八方隨機發散的。極化濾光器實際是一系列越來越細的平行線。這些線形成一張網,阻斷不與這些線平行的所有光線。極化濾光器的線正好與第一個垂直,所以能完全阻斷那些已經極化的光線。只有兩個濾光器的線完全平行,或者光線本身已扭轉到與第二個極化濾光器相匹配,光線才得以穿透。
LCD正是由這樣兩個相互垂直的極化濾光器構成,所以在正常情況下應該阻斷所有試圖穿透的光線。但是,由於兩個濾光器之間充滿了扭曲液晶,所以在光線穿出第一個濾光器後,會被液晶分子扭轉90度,最後從第二個濾光器中穿出。另一方面,若為液晶加一個電壓,分子又會重新排列並完全平行,使光線不再扭轉,所以正好被第二個濾光器擋住。總之,加電將光線阻斷,不加電則使光線射出。
然而,可以改變LCD中的液晶排列,使光線在加電時射出,而不加電時被阻斷。但由於計算機屏幕幾乎總是亮著的,所以只有「加電將光線阻斷」的方案才能達到最省電的目的。
從液晶顯示器的結構來看,無論是筆記本電腦還是桌面系統,採用的LCD顯示屏都是由不同部分組成的分層結構。LCD由兩塊玻璃板構成,厚約1mm,其間由包含有液晶(LC)材料的5μm均勻間隔隔開。因為液晶材料本身並不發光,所以在顯示屏兩邊都設有作為光源的燈管,而在液晶顯示屏背面有一塊背光板(或稱勻光板)和反光膜,背光板是由熒光物質組成的可以發射光線,其作用主要是提供均勻的背景光源。背光板發出的光線在穿過第一層偏振過濾層之後進入包含成千上萬水晶液滴的液晶層。液晶層中的水晶液滴都被包含在細小的單元格結構中,一個或多個單元格構成屏幕上的一個像素。在玻璃板與液晶材料之間是透明的電極,電極分為行和列,在行與列的交叉點上,通過改變電壓而改變液晶的旋光狀態,液晶材料的作用類似於一個個小的光閥。在液晶材料周邊是控制電路部分和驅動電路部分。當LCD中的電極產生電場時,液晶分子就會產生扭曲,從而將穿越其中的光線進行有規則的折射,然後經過第二層過濾層的過濾在屏幕上顯示出來。
(三)彩色LCD顯示器的工作原理
對於筆記本電腦或者桌面型的LCD顯示器需要採用的更加復雜的彩色顯示器而言,還要具備專門處理彩色顯示的色彩過濾層。通常,在彩色LCD面板中,每一個像素都是由三個液晶單元格構成,其中每一個單元格前面都分別有紅色,綠色,或藍色的過濾器。這樣,通過不同單元格的光線就可以在屏幕上顯示出不同的顏色。
LCD克服了CRT體積龐大、耗電和閃爍的缺點,但也同時帶來了造價過高、視角不廣以及彩色顯示不理想等問題。CRT顯示可選擇一系列解析度,而且能按屏幕要求加以調整,但LCD屏只含有固定數量的液晶單元,只能在全屏幕使用一種解析度顯示(每個單元就是一個像素)。
㈡ 液晶顯示器是什麼原理
液晶顯示器的屏幕是靠無數個小燈泡來顯示圖象的,就像是普通燈泡,內排滿幾平米然容後點亮相應的燈泡就能在高出看出你想要的字或圖形.液晶顯示器道理和這個一樣,就是無數個小的燈炮排滿屏幕的,只是這個小燈泡只有零點幾毫米甚至微米的面積.所以買液晶顯示器是要看有沒有沙點,就是有沒有哪個小燈泡沒有工作,就是把顯示器全部調成黑或白,看看有沒有別的顏色的小點,肉眼是可以看出的,因為黑白對比是非常鮮明的.
㈢ 液晶顯示器的原理是什麼
LCD顯示器在近年逐漸加快了替代CRT顯示器的步伐,你打算購買一台LCD嗎?你了解LCD嗎?液晶顯示器和傳統的CRT顯示器,在其發光的技術原理上有什麼不同?傳統的CRT顯示器主要是依靠顯象管內的電子槍發射的電子束射擊顯示屏內側的熒光粉來發光,在顯示器內部人造磁場的有意干擾下,電子束會發生一定角度的偏轉,掃描目標單元格的熒光粉而顯示不同的色彩。而TFT-LCD卻是採用「背光(backlight)」原理,使用燈管作為背光光源,通過輔助光學模組和液晶層對光線的控制莉來達到較為理想的顯示效果。
液晶是一種規則性排列的有機化合物,它是一種介於固體和液體之間的物質,目前一般採用的是分子排列最適合用於製造液晶顯示器的nematic細柱型液晶。液晶本身並不能構發光,它主要是通過因為電壓的更改產生電場而使液晶分子排列產生變化來顯示圖像。
液晶面板主要是由兩塊無鈉玻璃夾著一個由偏光板、液晶層和彩色慮光片構成的夾層所組成。偏光板、彩色濾光片決定了有多少光可以通過以及生成何種顏色的光線。液晶被灌在兩個製作精良的平面之間構成液晶層,這兩個平面上列有許多溝槽,單獨平面上的溝槽都是平行的,但是這兩個平行的平面上的溝槽卻是互相垂直的。簡單的說就是後面的平面上的溝槽是縱向排列的話,那麼前面的平面就是橫向排列的。位於兩個平面間液晶分子的排列會形成一個Z軸向90度的逐漸扭曲狀態。背光光源即燈管發出的光線通過液晶顯示屏背面的背光板和反光膜,產生均勻的背光光線,這些光線通過後層會被液晶進行Z軸向的扭曲,從而能夠通過前層平面。如果給液晶層加電壓將會產生一個電場,液晶分子就會重新排列,光線無法扭轉從而不能通過前層平面,以此來阻斷光線。
液晶顯示器的缺點在於亮度、畫面均勻度、可視角度和反應時間上與CRT顯示器有比較明顯的差距。其中反應時間和可視角度均取決於液晶面板的質量,畫面均勻度和輔助光學模塊有很大關系。而液晶顯示器的亮度主要取決於背光光源。當然,整個模組的設計也是影響產品亮度的一個因素。
不少人在描述亮度單位時,都採用了「流明」,但這事實上是錯誤的。事實上,「流明」是光通量的單位,而亮度的單位應該是cd/m2(上標)。兩者都是用於光學領域的技術參數。發光體單位時間內發出的光量總和稱為光通量(luminous flux),物理學上用符號。發光體在特定方向單位立體角單位面積內的光通量稱為亮度(luminace),物理學上用L表示,單位為坎德拉每平方米或稱平方燭光cd/㎡。亮度是衡量顯示器發光強度的重要指標,對於液晶顯示器來說,尤為重要。高亮度也就意味著顯示器對於其工作的周圍環境的抗干擾能力更高,主要針對液晶顯示器的TCO'03認證標准也作出了相當高的要求。廠商也不約而同地以高亮度來作為各自產品的賣點之一。一般來說,生產商主要通過增加燈管數量和優化顯示屏的內部設計來提高液晶顯示器的亮度。
由此,我們可以看到LCD的性能和面板原料有相當大的關系,面板的質量將直接決定LCD顯示器的性能表現。市面上,12ms、16ms、25ms等LCD顯示器所採用的面板是不一樣的。但是,好的面板也就意味著更高的價格,夏普、三星、LG等廠商手中的高質量面板,價格也相當高。台灣廠商也有友達等知名廠商,他們的產品性價比較高,市面上不少顯示器均採用他們的產品。純凈界EZX15F2就是其中一款。它的亮度為亮度 400cd/㎡,對比度達到了550:1;而一般的同類產品只有250cd/㎡的亮度和300:1的對比度。而且其相應時間僅為16ms,完全能勝任各類應用。其可視角度更是達到了水平163度/垂直135度,也超出同價格的其他品牌LCD顯示器。出色的面板原料,不凡的技術參數,高質的性能表現,你還等什麼呢?
㈣ 電腦顯示器的工作原理是什麼
液晶顯示器工作原理:液晶即液態晶體,是一種很特殊的物質。它既像液版體一樣能流動,權又具有晶體的某些光學性質。液晶於1888年由奧地利植物學者Reinitzer發現,是一種介於固體與液體之間,具有規則性分子排列的有機化合物,液晶分子的排列有一定順序,且這種順序對外界條件,諸如溫度、電磁場的變化十分敏感。在電場的作用下,液晶分子的排列會發生變化,從而影響到它的光學性質,這種現象稱為電光效應。
㈤ 顯示器工作原理的是什麼
液晶顯示器(LCD)是現在非常普遍的顯示器。它具有體積小、重量輕、省電、輻射低、易於攜帶等優點。液晶顯示器(LCD)的原理與陰極射線管顯示器(CRT)大不相同。LCD是基於液晶電光效應的顯示器件。包括段顯示方式的字元段顯示器件;矩陣顯示方式的字元、圖形、圖像顯示器件;矩陣顯示方式的大屏幕液晶投影電視液晶屏等。液晶顯示器的工作原理是利用液晶的物理特性,在通電時導通,使液晶排列變得有秩序,使光線容易通過;不通電時,排列則變得混亂,阻止光線通過。下面介紹三種液晶顯示器的工作原理。
1.「扭曲向列型液晶顯示器」(Twisted Nematic Liquid crystal display),簡稱「TN型液晶顯示器」。這種顯示器的液晶組件構造如圖11所示。向列型液晶夾在兩片玻璃中間。這種玻璃的表面上先鍍有一層透明而導電的薄膜以作電極之用。這種薄膜通常是一種銦(Indium)和錫(Tin)的氧化物(Oxide),簡稱ITOH緩笤僭謨?font face="Times New Roman, Times, serif">ITO的玻璃上鍍表面配向劑,以使液晶順著一個特定且平行於玻璃表面之方向排列中左邊玻璃使液晶排成上下的方向,右邊玻璃則使液晶排成垂直於圖面之方向。此組件中之液晶的自然狀態具有從左到右共的扭曲, 這也是為什麼被稱為扭曲型液晶顯示器的原因。利用電場可使液晶旋轉的原理,在兩電極上加上電壓則會使得液晶偏振化方向轉向與電場方向平行。 因為液態晶的折射率隨液晶的方向而改變,其結果是光經過TN型液晶盒以後其偏振性會發生變化。我們可以選擇適當的厚度使光的偏振化方向剛好改變。那麼,我們就可利用兩個平行偏振片使得光完全不能通過.若外加足夠大的電壓V使得液晶方向轉成與電場方向平行,光的偏振性就不會改變。因此光可順利通過第二個偏光器。於是,我們可利用電的開關達到控制光的明暗。這樣會形成透光時為白、不透光時為黑,字元就可以顯示在屏幕上了。
2.TFT型液晶顯示器的原理 TFT型液晶顯示器也採用了兩夾層間填充液晶分子的設計。只不過是把左邊夾層的電極改為了FET晶體管,而右邊夾層的電極改為了共通電極。在光源設計上,TFT的顯示採用"背透式"照射方式,即假想的光源路徑不是像TN液晶那樣的從左至右,而是從右向左,這樣的作法是在液晶的背部設置了類似日光燈的光管。 光源照射時先通過右偏振片向左透出,藉助液晶分子來傳導光線。由於左右夾層的電極改成FET電極和共通電極,在FET電極導通時,液晶分子的表現如TN液晶的排列狀態一樣會發生改變,也通過遮光和透光來達到顯示的目的。但不同的是,由於FET晶體管具有電容效應,能夠保持電位狀態,先前透光的液晶分子會一直保持這種狀態,直到FET電極下一次再加電改變其排列方式為止。 相對而言,TN就沒有這個特性,液晶分子一旦沒有被施壓,立刻就返回原始狀態,這是TFT液晶和TN液晶顯示原理的最大不同。
3. 「高分子散布型液晶顯示器」(Polymer dispersed liquid crystal liquid crystal display),簡稱「PDLC型液晶顯示器」。這種顯示器的液晶組件構造如圖13所示。高分子的單體(monomer)與液晶混合後夾在兩片玻璃中間,做成一液晶盒。這種玻璃與上面所用的相同,是表面上先鍍有一層透明而導電的薄膜作電極。但是不需要在玻璃上鍍表面配向劑。此時將液晶盒放在紫外燈下照射使個單體連結成高分子聚合物。在高分子形成的同時,液晶與高分子分開而形成許多液晶小顆粒。這些小顆粒被高分子聚合物固定住。 當光照射在此液晶盒上,因折射率不同,而在顆粒表面處產生折射及反射。經過多次反射與折射,就產生了散射(scattering)。此液晶盒就像牛奶一樣呈現出不透明的乳白色。
足夠大電壓加在液晶盒兩側的玻璃上,液晶順著電場方向排列,而使每顆液晶的排列均相同。對正面入射光而言,這些液晶有著相同的折射率n。如果我們可以選用的高分子材料的折射率與n相同,對光而言這些液晶顆粒與高分子材料是相同的;因而在液晶盒內部沒有任何折射或反射的現象產生。此時的液晶盒就像透明的清水一樣。
㈥ 液晶顯示器的基本原理是什麼
液晶顯示器的原理:液晶顯示器的原理是利用液晶的物理特性,通電時導通,排列變的有秩序,使光線容易通過;不通電時排列混亂,阻止光線通過。利用此原理來製成液晶顯示器。就使用范圍分,液晶顯示器可分為筆記本計算機(Notebook) 液晶顯示器以及桌面計算機(Desk top) 液晶顯示器。Notebook LCD是我們在國內目前所最常見到的大眾化液晶顯示器產品,它與筆記本計算機的其它部分連為一體,以其輕便、小巧給筆記本計算機的使用者帶來方便。Desktop LCD則是傳統CRT顯示器的替代產品,目前在國內還比較少見。雖然以上兩者都是LCD,但比較起來差別也挺大的。亮度可以說是最大的差別,使用者可以很容易覺察。Desktop LCD的可接受亮度標準是150cd/m2(cd/m2是衡量亮度的一種單位),當前國內見諸廣告的幾款Desktop LCD,如Acer FP555、PHILPS 151AX、Samsung 520TFT等,其亮度均在200 cd/m2左右,已經與CRT顯示器不相上下。而Notebook LCD的亮度通常在100cd/m2左右,相比CRT顯示器自然就暗了許多,這就是所以在環境光線過於強烈的時侯,我們看Notebook LCD的圖像會有吃力的感覺的原因了。其次,兩種LCD的可視角度(Viewing Angle)亦有區別。LCD的可視角度是指顯示器對比度大於等於10的可視范圍角度,同樣可視角度時,對比度越大則視覺效果越好。Desktop LCD要求比Notebook LCD有更大的可視角度。此外,很多Notebook LCD在解析度變化時不能自動調整圖像的大小面積至滿屏,所以在某一解析度下運行筆記本計算機,我們會看到只有屏幕中央一塊才有圖像。Desktop LCD則不存在這一問題。按照物理結構,LCD可分為無源矩陣顯示器中的雙掃描無源陣列顯示器(DSTN-LCD)和有源矩陣顯示器中的薄膜晶體管有源陣列顯示器(TFT-LCD)。DSTN(Dual Scan Tortuosity Nomograph)雙掃描扭曲陣列,是液晶的一種,由這種液晶體所構成的液晶顯示器對比度和亮度較差、可視角度小、色彩欠豐富,但是它結構簡單價格低廉,因此仍然存在市場。TFT(Thin film transistor)薄膜晶體管,是指液晶顯示器上的每一液晶象素點都有集成在其後的薄膜晶體管來驅動。相比DSTN-LCD,TFT-LCD具有屏幕反應速度快、對比度和亮度高、可視角度大、色彩豐富……等等特點,克服了前者固有的許多弱點,是當前Desktop LCD和Notebook LCD的主流顯示設備。液晶顯示器的參數主要有四個方面:一、可視角度一般而言,LCD的可視角度都是左右對稱的,但上下可就不一定了。而且,常常是上下角度小於左右角度。當然了,可視角是愈大愈好。然而,大家必須要了解的是可視角的定義。當我們說可視角是左右80度時,表示站在始於屏幕法線80度的位置時仍可清晰看見屏幕圖像,但每個人的視力不同;因此我們以對比度為准。在最大可視角時所量到的對比愈大愈好。一般而言,業界有CR3 10及CR3 5兩種標准(CR is Contrast Ratio 即對比度)。二、亮度、對比度TFT液晶顯示器的可接受亮度為150cd/m2以上,目前國內能見到的TFT液晶顯示器亮度都在200cd/m2左右,亮度低一點則感覺暗,再亮當然更好,然而對絕大多數用戶而言卻沒有什麼實際意義。對比度則普遍達到了300:1以上。三、響應時間響應時間愈小愈好,它反應了液晶顯示器各象素點對輸入信號反應的速度,即pixel由暗轉亮或由亮轉暗的速度。響應時間越小則使用者在看運動畫面時不會出現尾影拖拽的感覺。一般會將反應速率分為兩個部份:Rising 和Falling;而表示時以兩者之和為准。現在主流的顯示器的顯示時間已經 從25ms到了16ms/12ms,部分高端顯示器更是達到了超快的8ms,當然價格也就不菲了。四、顯示色素:幾乎所有15英寸 LCD都只能顯示高彩 (256K),因此許多廠商使用了所謂的FRC (Frame Rate Control)技術以模擬的方式來表現出全彩的畫面。當然,此全彩畫面必須依賴顯示卡的顯存,並非使用者的顯示卡可支持16百萬色全彩就能使LCD 顯示出全彩。
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㈦ 顯示器的工作原理
目前流行的顯示器,絕大多數是以陰極射線管CRT(Cathode Ray Tube)作為將電信號轉變為可見光信號的設備,採用光柵掃描方式形成圖像。
一個典型的光柵掃描式CRT主要由電子槍、偏轉線圈、蔭罩、熒光粉層和玻璃外殼五部分組成。當顯示器加電後,在電子槍和熒光粉層之間形成一個電勢差為10000~30000伏特的直流加速電場,當電子槍射出的電子束經過聚集和加速後,在偏轉線圈產生的磁場作用下,按人們所需要的方向偏轉,然後通過蔭罩上的小孔射在熒光粉層上,經過高壓加速後的電子束所拾的動能的一部分便轉化成光能,形成可見光。電子束先從左到右、再從上向下,勢利作快速的水平掃描和垂直掃描(一秒鍾超過幾十遍),由於熒光粉的余輝和人眼的視覺暫效應,人們就感覺到在屏幕上形成了一幅幅的圖像。
為了形成五彩繽紛的圖像,屏幕上的熒光粉並不是雜亂無章地刷上去的,而是由紅、綠、藍三種顏色的熒光點有機排列的,每一個熒光點就是一個像素。
我們知道,紅、綠、藍三種顏色按不同比例,可以合成自然界中的所有顏色(三原色理論中用的是紅、黃、藍,但顯示器用的卻是紅、綠、藍)。如果要顯示某種顏色,首先要將這種顏色分解為紅、綠、藍三種顏色強度的信號,將信號輸入電子槍,三支電子槍射出的強弱不同的電子束分別打擊在對應的熒光點上(紅槍打紅點,綠槍打綠點,藍槍打藍點),三個熒光點的亮度自然也不同,由於像素極小,在人眼看來,就還原成原來的顏色。這就是彩色顯示器採用的RGB(紅:Red,綠:Green,藍:Blue)調色方式。
㈧ 電腦顯示器的的原理是什麼
CRT顯示屏】CRT(Cathode Ray Tube,陰極射線管)的基本工作原理一直沿用了幾十年,直到今天也沒有太大的變化。顯示器是一種復雜的設備,其擴展性和可靠性也十分驚人,在這一方面,電子控制起了很大的作用,任何機械都會有磨損,唯有用電子元件才能延長壽命,甚至能適應數千小時的工作。電子槍是顯像管的核心,它發出的電子束擊中光敏材料(熒光屏),刺激熒光粉就能產生圖像。實際上,電子槍和大體積、功率強勁的二極體沒有什麼區別,其原理也適用於電視機和示波器。
1、生成圖像
CRT分為幾個部分:Deflection Coil(偏轉線圈)用於電子槍發射器的定位,它能夠產生一個強磁場,通過改變強度來移動電子槍。線圈偏轉的角度有限,當電子束傳播到一個平坦的表面時,能量會輕微地偏移目標,僅有部分熒光粉被擊中,四邊的圖像都會產生彎曲現象。為了解決這個問題,顯示器生產廠把顯像管製造成球形,讓熒光粉充分地接受到能量,缺點是屏幕將變得彎曲。電子束射擊由左至右,由上至下的過程稱為刷新,不斷重復地刷新能保持圖像的持續性。
2、混合顏色
舊式的顯示器只有單一的電子槍,僅能產生黑白兩種顏色,即是傳說中的Monochrome Monitor(單色顯示器)。新一代顯示器有三隻電子槍,每個電子槍都有獨立的偏轉線圈,分別發出RGB(Red、Blue、Green,紅、藍、綠)三束光線,混合光線可以產生1600萬種顏色,或者說真彩色。某些顯示器能用一個電子槍發出三束光線,經過混合亦能生成其它顏色。生成彩色圖像電子槍要掃描屏幕三次,其過程比黑白圖像復雜得多。
3、回轉變壓器(Flyback Transformer)
回轉變壓器類似發動機點火線圈,在特定時間發出一個低能量信號給回轉磁線圈,並生成磁場。當低能量源關閉後,磁線圈的能量轉移到高能量輸出中,最後傳到電子槍發出電子束。依照CRT尺寸的不同,產生的能量也各有差異,通常在10000伏至50000伏之間。當電子槍完成一條線的掃描後,回轉變壓器會放出能量,關閉電子槍並消去磁場,強制光束發到屏幕的其它位置,就能畫出下一條線。在顯示器開啟時,不要直接觸摸CRT,它帶有上萬伏的電壓,你會被擊傷並導致死亡。
4、垂直和水平同步
垂直和水平是CRT中兩個基本的同步信號,水平同步信號決定了CRT畫出一條橫越屏幕線的時間,垂直同步信號決定了CRT從屏幕頂部畫到底部,再返回原始位置的時間,垂直同步也可以稱為刷新率。顯卡把這兩個參數提供給顯示器,顯示器用它們來驅動內部振盪電路,確定顯示器與當前顯卡的設置相同。標准電視機的水平同步信號=512線×30幀/秒=15.75kHz,顯示器的水平同步信號可任意調節,幅度在15.75kHz-95Khz之間。把水平同步信號反轉能夠得出掃描一條線的時間,即1/17.75Khz=63.5微秒。在垂直折回脈沖使電子槍關閉後,電子槍會返回原來位置,電視機掃描一幀圖像要返回525次。因為CRT的頻繁開關和掃描切換,在屏幕上實際表現出來的線數比525要少一些,約為428-399條線。
5、交錯和非交錯
顯示器表現的是靜態畫面,並以連續的畫面來組成動畫,由於電腦畫面是隨機的,無法預先錄制,在玩3D游戲時就會感到畫面的過渡出現停頓感。為了追求顯示畫面的速度,需要採用的二種不同掃描方式。電視機採用的是交錯(Interlace)掃描,機器本身刷新速度不足,每一幀都要刷新兩次,由於人眼的視覺暫停原理,會感到畫面是連續播入的,缺點是人眼能發現兩次刷新的不同,感到屏幕有閃爍,長時間觀看容易使眼睛疲勞。顯示器的隔行掃描與之相近,但有少許不同。電視機能穩定運行在30Hz,或30幀/秒,但早期CRT並不能保持刷新率不變,磁偏轉線圈常常影響著電子束的發射,有時還會減弱電子束,以及熒光粉的發熱時間的限制,導致上半部分屏幕比下半部分屏幕更亮,所以我們不能再沿用電視機的技術,必須有所突破。後來,人們採用了分線刷新的方法,第一次掃奇數行、第二次掃偶數行,缺點是每做一樣工作要刷新兩個周期,顯示器的反應較慢,當然,畫面閃爍是少不了的。不過,也因此而增加了顯示器的刷新速度,以30fps的頻率實現60fps圖像亦變為可能,避免了顯像管負荷過重而燒毀。幸運的是,在熒光粉發熱時間和穩定性增加,以及電子槍得到重大改進的今天,上述發生早期CRT應用的問題亦不復再現。
6、金屬隔板技術
點狀陰罩(Shadow Masks)指電子槍和熒光屏之間放置一個金屬隔板,上面有許多小洞讓電子通過。其作用是防止一個熒光點加熱時傳導到附近的點,分離顯示器的色彩。在陰罩技術方面,有兩點最重要:一是如何使用更薄的金屬來製造隔板,並縮小點與點之間的位置(Dot Pitch,點距),讓它與屏幕上的點一一對應;二是如何修正電子束的顏色,讓它更符合要求。
陰罩的主要缺點是金屬板會隨著能量的變化而產生彎曲,特別是在高亮度的情況下,需要更多的能量來戰勝陰罩的阻抗,彎曲會更加嚴重。金屬板變形使電子束偏離原定目標,顯示的畫面會模糊不清。為此,人們只好不斷尋找合適製造陰罩的金屬,目前效果最好的是INVAR(不脹銅),它是鎳/鐵合金,膨脹率幾乎為零。陰罩的第二個缺點是屏幕彎曲會產生刺眼的眩光,用AGC(Anti Glare Coatings,防眩光塗層)能解決這個問題。
Aperture Grills(柵條式金屬板)的原理和陰罩差不多,只是圓孔換成了垂直的柵條,增加了電子束的穿透率。由於柵條是垂直的,可以使用柱面顯像管,在垂直方向實現完全平面。缺點是金屬板過熱會導致柵條間隔變小,顯示圖像模糊。除此之外,柵條的微小振動也會導致畫面顫抖。Sony的Trinitron(特麗瓏)採用了兩條水平金屬線來固定柵條的位置,雖然在高亮度時可以見到約隱約現的金屬線,但並不影響畫面的完整。
slot mask(槽狀陰罩)是NEC和Panasonic開發的新技術,它結合了傳統陰罩和柵條金屬板的優點,以重直長方形柵條代替了舊式的圓點,增加了電子束的穿透率。不過,它仍然無法避免金屬板的變形,唯有沿用原有的球狀顯像管。另外,槽的形狀還要盡量接近電子束的外形,防止熒光粉受到過多的能量照射。
【LCD顯示屏】
(一)液晶的物理特性
液晶的物理特性是:當通電時導通,排列變的有秩序,使光線容易通過;不通電時排列混亂,阻止光線通過。讓液晶如閘門般地阻隔或讓光線穿透。從技術上簡單地說,液晶面板包含了兩片相當精緻的無鈉玻璃素材,稱為Substrates,中間夾著一層液晶。當光束通過這層液晶時,液晶本身會排排站立或扭轉呈不規則狀,因而阻隔或使光束順利通過。大多數液晶都屬於有機復合物,由長棒狀的分子構成。在自然狀態下,這些棒狀分子的長軸大致平行。將液晶倒入一個經精良加工的開槽平面,液晶分子會順著槽排列,所以假如那些槽非常平行,則各分子也是完全平行的。
(二)單色液晶顯示器的原理
LCD技術是把液晶灌入兩個列有細槽的平面之間。這兩個平面上的槽互相垂直(相交成90度)。也就是說,若一個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,而位於兩個平面之間的分子被強迫進入一種90度扭轉的狀態。由於光線順著分子的排列方向傳播,所以光線經過液晶時也被扭轉90度。但當液晶上加一個電壓時,分子便會重新垂直排列,使光線能直射出去,而不發生任何扭轉。
LCD是依賴極化濾光器(片)和光線本身。自然光線是朝四面八方隨機發散的。極化濾光器實際是一系列越來越細的平行線。這些線形成一張網,阻斷不與這些線平行的所有光線。極化濾光器的線正好與第一個垂直,所以能完全阻斷那些已經極化的光線。只有兩個濾光器的線完全平行,或者光線本身已扭轉到與第二個極化濾光器相匹配,光線才得以穿透。
LCD正是由這樣兩個相互垂直的極化濾光器構成,所以在正常情況下應該阻斷所有試圖穿透的光線。但是,由於兩個濾光器之間充滿了扭曲液晶,所以在光線穿出第一個濾光器後,會被液晶分子扭轉90度,最後從第二個濾光器中穿出。另一方面,若為液晶加一個電壓,分子又會重新排列並完全平行,使光線不再扭轉,所以正好被第二個濾光器擋住。總之,加電將光線阻斷,不加電則使光線射出。
然而,可以改變LCD中的液晶排列,使光線在加電時射出,而不加電時被阻斷。但由於計算機屏幕幾乎總是亮著的,所以只有「加電將光線阻斷」的方案才能達到最省電的目的。
從液晶顯示器的結構來看,無論是筆記本電腦還是桌面系統,採用的LCD顯示屏都是由不同部分組成的分層結構。LCD由兩塊玻璃板構成,厚約1mm,其間由包含有液晶(LC)材料的5μm均勻間隔隔開。因為液晶材料本身並不發光,所以在顯示屏兩邊都設有作為光源的燈管,而在液晶顯示屏背面有一塊背光板(或稱勻光板)和反光膜,背光板是由熒光物質組成的可以發射光線,其作用主要是提供均勻的背景光源。背光板發出的光線在穿過第一層偏振過濾層之後進入包含成千上萬水晶液滴的液晶層。液晶層中的水晶液滴都被包含在細小的單元格結構中,一個或多個單元格構成屏幕上的一個像素。在玻璃板與液晶材料之間是透明的電極,電極分為行和列,在行與列的交叉點上,通過改變電壓而改變液晶的旋光狀態,液晶材料的作用類似於一個個小的光閥。在液晶材料周邊是控制電路部分和驅動電路部分。當LCD中的電極產生電場時,液晶分子就會產生扭曲,從而將穿越其中的光線進行有規則的折射,然後經過第二層過濾層的過濾在屏幕上顯示出來。
(三)彩色LCD顯示器的工作原理
對於筆記本電腦或者桌面型的LCD顯示器需要採用的更加復雜的彩色顯示器而言,還要具備專門處理彩色顯示的色彩過濾層。通常,在彩色LCD面板中,每一個像素都是由三個液晶單元格構成,其中每一個單元格前面都分別有紅色,綠色,或藍色的過濾器。這樣,通過不同單元格的光線就可以在屏幕上顯示出不同的顏色。
LCD克服了CRT體積龐大、耗電和閃爍的缺點,但也同時帶來了造價過高、視角不廣以及彩色顯示不理想等問題。CRT顯示可選擇一系列解析度,而且能按屏幕要求加以調整,但LCD屏只含有固定數量的液晶單元,只能在全屏幕使用一種解析度顯示(每個單元就是一個像素)。
CRT通常有三個電子槍,射出的電子流必須精確聚集,否則就得不到清晰的圖像顯示。但LCD不存在聚焦問題,因為每個液晶單元都是單獨開關的。這正是同樣一幅圖在LCD屏幕上為什麼如此清晰的原因。LCD也不必關心刷新頻率和閃爍,液晶單元要麼開,要麼關,所以在40~60Hz這樣的低刷新頻率下顯示的圖像不會比75Hz下顯示的圖像更閃爍。不過,LCD屏的液晶單元會很容易出現暇疵。對1024×768的屏幕來說,每個像素都由三個單元構成,分別負責紅、綠和藍色的顯示一所以總共約需240萬個單元(1024×768×3=2359296)。很難保證所有這些單元都完好無損。最有可能的是,其中一部分己經短路(出現「亮點」),或者斷路(出現「黑點」)。所以說,並不是如此高昂的顯示產品並不會出現瑕疵。
LCD顯示屏包含了在CRT技術中未曾用到的一些東西。為屏幕提供光源的是盤繞在其背後的熒光管。有些時候,會發現屏幕的某一部分出現異常亮的線條。也可能出現一些不雅的條紋,一幅特殊的淺色或深色圖像會對相鄰的顯示區域造成影響。此外,一些相當精密的圖案(比如經抖動處理的圖像)可能在液晶顯示屏上出現難看的波紋或者干擾紋。
現在,幾乎所有的應用於筆記本或桌面系統的LCD都使用薄膜晶體管(TFT)激活液晶層中的單元格。TFT LCD技術能夠顯示更加清晰,明亮的圖象。早期的LCD由於是非主動發光器件,速度低,效率差,對比度小,雖然能夠顯示清晰的文字,但是在快速顯示圖象時往往會產生陰影,影響視頻的顯示效果,因此,如今只被應用於需要黑白顯示的掌上電腦,呼機或手機中。
隨著技術的日新月異,LCD技術也在不斷發展進步。目前各大LCD顯示器生產商紛紛加大對LCD的研發費用,力求突破LCD的技術瓶頸,進一步加快LCD顯示器的產業化進程、降低生產成本,實現用戶可以接受的價格水平。
(四)應用與液晶顯示器的新技術
(1)採用TFT型Active素子進行驅動
為了創造更優質畫面構造,新技術採用了用獨有TFT型Active素子進行驅動。大家都知道,異常復雜的液晶顯示屏幕中最重要的組成部分除了液晶之外,就要算直接關繫到液晶顯示亮度的背光屏以及負責產生顏色的色濾光鏡。在每一個液晶像素上加裝上了Active素子來進行點對點控制,使得顯示屏幕與全統的CRT顯示屏相比有天壤之別,這種控制模式在顯示的精度上,會比以往的控制方式高得多,所以就在CRT顯示屏會上出現圖像的品質不良,色滲以及抖動非常厲害的現象,但在加入了新技術的LCD顯示屏上觀看時其畫面品質卻是相當賞心悅目的。
(2)利用色濾光鏡製作工藝創造色彩斑瀾的畫面
在色濾光鏡本體還沒被製作成型以前,就先把構成其主體的材料加以染色,之後再加以灌膜製造。這種工藝要求有非常高的製造水準。但與同其他普通的LCD顯示屏相比,用這種類型的製造出來的LCD,無論在解析度,色彩特性還是使用的壽命來說,都有著非常優異的表現。從而使LCD能在高解析度環境下創造色彩斑瀾的畫面。
(3)低反射液晶顯示技術
眾所周知,外界光線對液晶顯示屏幕具有非常大的干擾,一些LCD顯示屏,在外界光線比較強的時候,因為它表面的玻璃板產生反射,而干擾到它的正常顯示。因此在室外一些明亮的公共場所使用時其性能和可觀性會大大降低。目前很多LCD顯示器即使解析度再高,其反射技術沒處理好,由此對實際工作中的應用都是不實用的。單憑一些純粹的數據,其實是一種有偏差的去引導用戶的行為。而新款的LCD顯示器就採用的「低反射液晶顯示屏幕」技術就是在液晶顯示屏的最外層施以反射防止塗裝技術(AR coat),有了這一層塗料,液晶顯示屏幕所發出的光澤感、液晶顯示屏幕本身的透光率、液晶顯示屏幕的解析度、防止反射等這四個方面都但到了更好的改善。
(4)先進的「連續料界結晶矽」液晶顯示方式
在一些LCD產品中,在觀看動態影片的時候會出現畫面的延遲現象,這是由於整個液晶顯示屏幕的像素反應速度顯得不足所造成的。為了提高像素反應速度,新技術的LCD採用目前最先進的Si TFT液晶顯示方式,具有比舊式LCD屏快600倍的像素反應速度,效果真是不可同日而語。先進的「連續料界結晶矽」技術是利用特殊的製造方式,把原有的非結晶型透明矽電極,在以平常速率600倍的速度下進行移動,從而大大加快了液晶屏幕的像素反應速度,減少畫面出現的延緩現象。