液晶屏,液晶屏的種類,液晶屏的原理

液晶屏,液晶屏的種類,液晶屏的原理

　　一個液晶顯示器的好壞首先要看它的面板，因為面板的好壞直接影響到畫面的觀看效果，并且液晶電視面板占到了整機成本了一半以上，是影響液晶電視的造價的主要因素，所以要選一款好的液晶顯示器，首先要選好它的面板。液晶面板可以在很大程度上決定液晶顯示器的亮度、對比度、色彩、可視角度等非常重要的參數。液晶面板發展的速度很快，從前些年的三代，迅速發展到四代、五代，然后跳過六代達到七代，而更新的第八代面板也在謀劃之中。目前生產液晶面板的廠商主要為三星、LG-Philips、友達等，由于各家技術水平的差異，生產的液晶面板也大致分為機種不同的類型。常見的有TN面板、MVA和PVA等VA類面板、IPS面板以及CPA面板。
　　1、TN面板
　　TN全稱為TwistedNematic(扭曲向列型)面板，低廉的生產成本使TN成為了應用最廣泛的入門級液晶面板，在目前市面上主流的中低端液晶顯示器中被廣泛使用。目前我們看到的TN面板多是改良型的TN+film，film即補償膜，用于彌補TN面板可視角度的不足，目前改良的TN面板的可視角度都達到160°，當然這是廠商在對比度為10∶1的情況下測得的極限值，實際上在對比度下降到100:1時圖像已經出現失真甚至偏色。
　　作為6Bit的面板，TN面板只能顯示紅/綠/藍各64色，最大實際色彩僅有262.144種，通過“抖動”技術可以使其獲得超過1600萬種色彩的表現能力，只能夠顯示0到252灰階的三原色，所以最后得到的色彩顯示數信息是16.2M色，而不是我們通常所說的真彩色16.7M色；加上TN面板提高對比度的難度較大，直接暴露出來的問題就是色彩單薄，還原能力差，過渡不自然。
　　TN面板的優點是由于輸出灰階級數較少，液晶分子偏轉速度快，響應時間容易提高，目前市場上8ms以下液晶產品基本采用的是TN面板。另外三星還開發出一種B-TN(Best-TN)面板，它其實是TN面板的一種改良型，主要為了平衡TN面板高速響應必須犧牲畫質的矛盾。同時對比度可達700∶1，已經可以和MVA或者早期PVA的面板相接近了。***很多面板廠商生產TN面板，TN面板屬于軟屏，用手輕輕劃會出現類似的水紋，另外仔細看屏幕大致是這樣的：
　　2、VA類面板
　　VA類面板是現在高端液晶應用較多的面板類型，屬于廣視角面板。和TN面板相比，8bit的面板可以提供16.7M色彩和大可視角度是該類面板定位高端的資本，但是價格也相對TN面板要昂貴一些。VA類面板又可分為由富士通主導的MVA面板和由三星開發的PVA面板，其中后者是前者的繼承和改良。VA類面板的正面（正視）對比度最高，但是屏幕的均勻度不夠好，往往會發生顏色漂移。銳利的文本是它的殺手锏，黑白對比度相當高。
　　富士通的MVA技術(Multi-domainVerticalAlignment，多象限垂直配向技術)可以說是最早出現的廣視角液晶面板技術。該類面板可以提供更大的可視角度，通?？蛇_到170°。通過技術授權，我國***省的奇美電子(奇晶光電)、友達光電等面板企業均采用了這項面板技術。改良后的P-MVA類面板可視角度可達接近水平的178°，并且灰階響應時間可以達到8ms以下
　　三星Samsung電子的PVA（PatternedVerticalAlignment）技術同樣屬于VA技術的范疇，它是MVA技術的繼承者和發展者。其綜合素質已經全面超過后者，而改良型的S-PVA已經可以和P-MVA并駕齊驅，獲得極寬的可視角度和越來越快的響應時間。PVA采用透明的ITO電極代替MVA中的液晶層凸起物，透明電極可以獲得更好的開口率，最大限度減少背光源的浪費。這種模式大大降低了液晶面板出現“亮點”的可能性，在液晶電視時代的地位就相當于顯象管電視時代的“瓏管”。三星主推的PVA模式廣視角技術，由于其強大的產能和穩定的質量控制體系，被日美廠商廣泛采用。目前PVA技術廣泛應用于中高端液晶顯示器或者液晶電視中。VA類面板也屬于軟屏，用手輕輕劃會出現類似的水紋，仔細看屏幕大致是這樣的：
　　3、IPS面板
　　IPS（In-PlaneSwitching，平面轉換）技術是日立公司于2001推出的液晶面板技術，俗稱“SuperTFT”。IPS陣營以日立為首，聚攏了LG-飛利浦、瀚宇彩晶、IDTech(奇美電子與日本IBM的合資公司)等一批廠商，不過在市場能看到得型號不是很多。IPS面板最大的特點就是它的兩極都在同一個面上，而不象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，不管在何種狀態下液晶分子始終都與屏幕平行，會使開口率降低，減少透光率，所以IPS應用在LCDTV上會需要更多的背光燈。此外還有一種S-IPS面板屬于IPS的改良型
　　IPS面板的優勢是可視角度高、響應速度快，色彩還原準確，價格便宜。不過缺點是漏光問題比較嚴重，黑色純度不夠，要比PVA稍差，因此需要依靠光學膜的補償來實現更好的黑色。目前IPS面板主要由LG-飛利浦生產。和其他類型的面板相比，IPS面板的屏幕較為“硬”，用手輕輕劃一下不容易出現水紋樣變形，因此又有硬屏之稱。仔細看屏幕時，如果看到是方向朝左的魚鱗狀象素，加上硬屏的話，那么就可以確定是IPS面板了。
　　4、CPA面板（ASV面板）
　　CPA（ContinuousPinwheelAlignment,連續焰火狀排列）模式廣視角技術（軟屏），CPA模式廣視角技術嚴格來說也屬于VA陣營的一員，各液晶分子朝著中心電極呈放射的焰火狀排列。由于像素電極上的電場是連續變化的，所以這種廣視角模式被稱為“連續焰火狀排列”模式。而CPA則由“液晶之父”夏普主推，這里需要注意的是夏普一向所宣傳的ASV其實并不是指某一種特定的廣視角技術，它把所采用過TN+Film、VA、CPA廣視角技術的產品統稱為ASV。其實只有CPA模式才是夏普自己創導的廣視角技術，該模式的產品與MVA和PVA基本相當。也就是說，夏普品牌的LCD電視未必就是采用夏普自己生產的CPA模式液晶面板，它有可能采用***廠家的VA模式面板或者其他廠家的液晶面板。夏普的CPA面板色彩還原真實、可視角度優秀、圖像細膩，價格比較貴，并且夏普很少向其他廠商出售CPA面板。CPA面板也屬于軟屏，用手輕輕劃會出現類似的水紋，仔細看屏幕大致是這樣的：
　　此外還有一些其他廠商也有自己的液晶面板技術，比如NEC的ExtraView技術、松下的OCB技術、現代的FFS技術等，這些技術都是對舊的TFT面板的改進，提供了可視角度和響應時間，通常只用在自有品牌的液晶顯示器或者液晶電視上使用。其實以上這些面板都屬于TFT類面板，只不過現在各種面板有自己的技術和名稱，所以TFT這個名字反而不常使用了。

它的樣子液晶顯示屏LCD（liquid crystal display）　
　　說到液晶屏，我們不得不談談液晶的概念
液晶的誕生
　?、?液晶的發現
　　要追溯液晶顯示器的來源，必須先從「液晶」的誕生開始講起。在公元1888年，一位奧地利的植物學家，菲德烈．萊尼澤（Friedrich Reinitzer）發現了一種特殊的物質。他從植物中提煉出一種稱為螺旋性甲苯酸鹽的化合物，在為這種化合物做加熱實驗時，意外的發現此種化合物具有兩個不同溫度的熔點。而它的狀態介于我們一般所熟知的液態與固態物質之間，有點類似肥皂水的膠狀溶液，但它在某一溫度范圍內卻具有液體和結晶雙方性質的物質，也由于其獨特的狀態，后來便把它命名為「Liquid Crystal」，就是液態結晶物質的意思。
　?、且壕С醮芜\用
　　雖然液晶早在1888年就被發現，但是真正實用在生活的用品時，卻是在80年后的事情了。 公元1968年，在美國RCA公司（收音機與電視的發明公司）的沙諾夫研發中心，工程師們發現液晶分子會受到電壓的影響，改變其分子的排列狀態，并且可以讓射入的光線產生偏轉的現象。利用這一原理，RCA公司發明了世界第一臺使用液晶顯示的屏幕。而后，液晶顯示技術被廣泛的用在一般的電子產品中，舉凡計算器、電子表、手機屏幕、醫院所使用的儀器（因為有輻射計量的考慮）或是數字相機上面的屏幕等等。 令人玩味的是，液晶的發現比真空管或是陰極射線管還早，但世人了解此一現象的并不多，直到1962年才有第一次，由RCA研究小組的化學家喬．卡司特雷諾（Joe Castellano）先生所出版的書籍來描述。而與映像管相同的，這兩項技術雖然都是由美國的RCA公司所發明的，卻分別被日本的索尼（Sony）與夏普（Sharp）兩家公司發揚光大。
液晶的物理特性
　　液晶顯示器是以液晶材料為基本組件，由于液晶是介于固態和液態之間，不但具有固態晶體光學特性，又具有液態流動特性，所以已經可以說是一個中間相。而要了解液晶的所產生的光電效應，我們必須來解釋液晶的物理特性，包括它的黏性（visco-sity）與彈性（elasticity）和其極化性（polarizalility）。液晶的黏性和彈性從流體力學的觀點來看，可說是一個具有排列性質的液體，依照作用力量不同的方向，應該有不同的效果。就好像是將一把短木棍扔進流動的河水中，短木棍隨著河水流著，起初顯得凌亂，過了一會兒，所有短木棍的長軸都自然的變成與河水流動的方向一致，這表示著次黏性最低的流動方式，也是流動自由能最低的一個物理模型。 此外，液晶除了有黏性的反應外，還具有彈性的反應，它們都是對于外加的力量，呈現了方向性的效果。也因此光線射入液晶物質中，必然會按照液晶分子的排列方式行進，產生了自然的偏轉現像。至于液晶分子中的電子結構，都具備著很強的電子共軛運動能力，所以當液晶分子受到外加電場的作用，便很容易的被極化產生感應偶極性（induced dipolar），這也是液晶分子之間互相作用力量的來源。而一般電子產品中所用的液晶顯示器，就是是利用液晶的光電效應，藉由外部的電壓控制，再透過液晶分子的折射特性，以及對光線的旋轉能力來獲得亮暗情況（或著稱為可視光學的對比），進而達到顯像的目的。

液晶屏工作原理
　　簡單的來說，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，通過電壓來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，就可實現顯示彩色圖象。
　　認識了它的結構和原理，了解了它的技術和工藝特點，才能在選購時有的放矢，在應用和維護時更加科學合理。液晶是一種有機復合物，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。LCD第一個特點是必須將液晶灌入兩個列有細槽的平面之間才能正常工作。這兩個平面上的槽互相垂直(90度相交)，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，而位于兩個平面之間的分子被強迫進入一種90度扭轉的狀態。由于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的第二個特點是它依賴極化濾光片和光線本身，自然光線是朝四面八方隨機發散的，極化濾光片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，極化濾光片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。 只有兩個濾光片的線完全平行，或者光線本身已扭轉到與第二個極化濾光片相匹配，光線才得以穿透。LCD正是由這樣兩個相互垂直的極化濾光片構成，所以在正常情況下應該阻斷所有試圖穿透的光線。但是，由于兩個濾光片之間充滿了扭曲液晶，所以在光線穿出第一個濾光片后，會被液晶分子扭轉90度，最后從第二個濾光片中穿出。另一方面，若為液晶加一個電壓，分子又會重新排列并完全平行，使光線不再扭轉，所以正好被第二個濾光片擋住?？傊?，加電將光線阻斷，不加電則使光線射出。當然，也可以改變LCD中的液晶排列，使光線在加電時射出，而不加電時被阻斷。但由于液晶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。
液晶屏常見分類
　　1、STN液晶屏
　　STN是“Super Teisted Nematic”的縮寫，它屬于無源被動矩陣式LCD，幾乎所有黑白屏手機的液晶屏都是這種材料。彩色STN液晶屏就是在單色的STN液晶屏基礎上加個彩色濾光片，并將單色顯示矩陣中的每個像素分成三個子像素，分別通過彩色濾光片顯示紅、綠、藍三種顏色，從而實現彩色畫面。由于技術的限制，目前STN液晶屏最高只有65536種色彩，市場上見到的大多數都是4096色的STN產品，所以STN也被稱為“偽彩”。
　　 2、GF液晶屏
　　GF是“Glass Fine Color”的縮寫，或許大家對GF液晶屏較為陌生，因為現在市面上采用GF液晶屏數碼產品非常少，其實GF屬于STN的一種，GF的主要特點是：在保證功耗較小的前提下亮度有所提高，但GF液晶屏有些偏色。

　　 3、TFT液晶屏
　　TFT是“Thin Film Transistor”的縮寫，又稱為“真彩”，它屬于有源矩陣液晶屏，它是由薄膜晶體管組成的屏幕，它的每個液晶像素點都是由薄膜晶體管來驅動，每個像素點后面都有四個相互獨立的薄膜晶體管驅動像素點發出彩色光，可顯示24bit色深的真彩色。在分辨率上，TFT液晶屏最大可以達到UXGA（1600×1200）。
　　TFT的排列方式具有記憶性，所以電流消失后不會馬上恢復原狀，從而改善了STN液晶屏閃爍和模糊的缺點，有效地提高了液晶屏顯示動態畫面的效果，在顯示靜態畫面方面的能力也更加突出，TFT液晶屏的優點是響應時間比效短，并且色彩艷麗，所以它被廣泛使用于筆記本電腦和DV、DC上。而TFT液晶屏的缺點就是比較耗電，并且成本也比較高。
　　 4、TFD液晶屏
　　TFD是“Thin Film Diode”的縮寫，由于TFT液晶屏耗電量較高，而且成本較高，從而大大增加了產品的成本，所以EPSON專門為手機屏幕開發出了TFD技術，它同樣屬于有源矩陣液晶屏，LCD上的每一個像素都配備了一顆單獨的二極管，可以對每個像素進行單獨控制，使每個像素之間不會互相影響，這樣可以明顯提高分辨率，可以無拖尾地顯示動態畫面和絢麗的色彩。
　　在性能方面，TFD液晶屏兼顧了TFT液晶屏和STN液晶屏的優點，TFD液晶屏比STN液晶屏的亮度更高，并且色彩也更鮮艷，同時比TFT液晶屏更省電，不過在色彩和亮度上還是比TFT液晶遜色一些。
　　 5、OLED液晶屏
　　OLED是“Organic Light Emitting Display”的縮寫，也稱有機發光顯示屏，它采用了有機發光技術，這是目前最新的顯示技術，OLED顯示技術與傳統的液晶顯示方式不同，它不需要背光燈，而是采用非常薄的有機材料涂層和玻璃基板，當有電流通過時，這些有機材料就會發光，所以它的視角很大，從各個方向都可以看清楚屏幕上的內容，并且可以做得很薄，而且OLED顯示屏能夠顯著節省電能，被譽為“夢幻顯示器”。
　　但是OLED也并非沒有缺點，由于它還屬于一種未成熟的技術，所以現階段它的使用壽命還比較短，屏幕面積也比較小。
相關參數
　　1、分辨率
　　分辨率是一個非常重要的性能指標。它指的是屏幕上水平和垂直方向所能夠顯示的點數（屏幕上顯示的線和面都是由點構成的）的多少，分辨率越高，同一屏幕內能夠容納的信息就越多。對于一臺能夠支持1280x1024分辨率的CRT來說，無論是320x240還是1280x1024分辨率，都能夠比較完美地表現出來（因為電子束可以做彈性調整）。但它的最大分辨率未必是最合適的分辨率，因為如果17寸顯示器上到1280x1024分辨率的話，WINDOWS的字體會很小，時間一長眼睛就容易疲勞，所以17寸顯示器的最佳分辨率應為1024x768。
　　但對LCD來說則不然。LCD的最大分辨率就是它的真實分辨率，也就是最佳分辨率。一旦所設定的分辨率小于真實分辨率（比如說15寸LCD，其真實分辨率為1024x768，而WINDOWS中設定分辨率為800x600）的話，將有兩種顯示方式。一是居中顯示，只有LCD中間的800x600個點會顯示圖象，其他沒有用到的點不會發光，保持黑暗背景，看起來畫面是居中縮小的。另一種是擴展顯示，這種方式會使用到屏幕上每一個像素，但由于像素很容易發生扭曲，所以會對顯示效果造成一定影響。所以說無論如何在選擇LCD時要注意分辨率不是越大越好而是適當好用。
　　2、視角
　　目前大多數純平顯示器的視角都能達到180度，也就是說，從屏幕前的任意一個方向都能清楚地看到所顯示的內容。而LCD則不同，它的可視角度根據工藝先進與否而有所不同，部分新型產品的可視角度已經能夠達到160左右，跟CRT的180度已經非常接近。也有一些LCD雖然標稱視角為160度，但實際上卻達不到這個標準。用戶在使用過程中一旦視角超出其實際可視范圍，畫面的顏色就會減退、變暗，甚至出現正像變成負像的情況。很可能大家為飛利浦的廣告所迷惑其實LCD的視角并不是很大，反而比CRT的小許多，是一個明顯比CRT弱的地方，所以不用擔心被同事看見小笨熊的愛稱。當然如果廠商將產品中加上增加視角的技術的話情況會好一點。下面介紹一下。
　　3、可視面積
　　可視面積指的是在實際應用中，可以用來顯示圖像的那部分屏幕的面積。因為CRT顯示器的尺寸實際上是其顯像管的尺寸，可以用來顯示圖像的部分根本達不到這個尺寸，因為顯像管的邊框占了一部分空間。一般來講，17寸CRT顯示器的可視面積約在15.8-16英寸左右，而15寸顯示器的可視面積則只有13.8英寸左右。但對于LCD來說，標稱的尺寸大小基本上就是可視面積的大小，被邊框占用的空間非常小，15寸LCD的可視面積大約有14.5英寸左右，這也是為什么LCD看起來要比同樣尺寸CRT更大一些的原因。所以選購LCD的時候15村就基本上夠了.
　　4、亮度與對比度
　　液晶顯示器的顯示功能主要是有一個背光的光源，這個光源的亮度決定整臺LCD的畫面亮度及色彩的飽和度。理論上來說，液晶顯示器的亮度是越高越好，亮度的測量單位為cd/m2（每公尺平方燭光），也叫NIT流明。目前TFT屏幕的亮度大部分都是從150Nits開始起步，通常情況下200Nits才能表現出比較好的畫面。對比度也就是黑與白兩種色彩不同層次的對比測量度。對比度120:1時就可以顯示生動、豐富的色彩（因為人眼可分辨的對比度約在100:1左右），對比率高達300:1時便可以支持各階度的顏色。目前大多數LCD顯示器的對比度都在100:1～300:1左右。目前還沒有一套公正的標準值來衡量亮度與對比的反差值，所以購買LCD全靠一雙銳利的眼睛。所以在選購LCD時要注意這個指標，它也是LCD產品上性能差異最大的一環估計選購上有些難度。
　　5、反應速度
　　測量反應速度的時間單位是毫秒（ms），指的是象素由亮轉暗并由暗轉兩所需的時間。這個數值越小越好，數值越小，說明反應速度越快。目前主流LCD的反應速度都在25ms以上，在一般商業用途中（例如字處理或文本處理）沒有什么太大關系，因為此類用途不必太在意LCD的反應時間。而如果是用來玩游戲、觀看VCD/DVD等全屏高速動態影象時，反應時間就尤其重要了，如果反應時間較長的話，畫面就會出現拖尾、殘影等現象。舉個簡單的例子，現在市場上絕大多數LCD顯示器在玩QUAKE3時都會有不同程度的拖尾現象，在畫面高速更新時尤其明顯。而CRT則完全沒有這個問題，因為CRT的反應時間只有1ms，是絕對不會出現拖尾現象的。
　　6、色彩
　　說到色彩，LCD也比不上CRT，從理論上講，CRT可顯示的色彩跟電視機一樣為無限。而LCD只能顯示大約26萬種顏色，絕大部分產品都宣稱能夠顯示1677萬色（16777216色，32位），但實際上都是通過抖動算法（dithering）來實現的，與真正的32位色相比還是有很大差距，所以在色彩的表現力和過渡方面仍然不及傳統CRT。同樣的道理，LCD在表現灰度方面的能力也不如CRT。大家有條件的話可以自己比較一下：找一臺17英寸特麗瓏顯像管的顯示器，再擺一臺15寸LCD，同時顯示一幅1677萬色的圖象。CRT顯示出來的畫面十分鮮艷，而LCD則顯得有些"假"，雖然說不上來哪里不對，但看著就是沒有那臺瓏管的CRT舒服。
液晶屏的保護
　　我們說到了屏幕的保護膜，這層保護膜我們建議在您不使用液晶屏的時候將它貼上，使用液晶屏的時候再揭下來，這樣可以有效地保護屏幕外層的化學涂層，使最外層的涂層不會過早的被氧化。用戶在使用筆記本電腦的過程中，千萬不要輕易用手去指/按液晶屏，或者用硬物與屏幕接觸，如果您經常不注意的話時間長了液晶屏上會出現諸如白印等永遠抹不去的傷疤，到時就后悔莫及了。新機包裝中一般都會帶有一層棉紙，您也可以將這層棉紙放在筆記本電腦的屏幕和鍵盤之間，從而減少屏幕與健帽間的磨損。如果您的筆記本電腦使用指點桿，那我們還建議您在長途攜帶筆記本電腦外出時能將指點桿帽取下單獨存放，以避免屏幕受到頂傷
　　水分可謂是液晶屏的“天敵”，除了要盡量避免在液晶屏邊喝飲料、吃水果外，還應注意不要將機器保存在潮濕處，嚴重的潮氣會損害液晶顯示屏內部的元器件。特別值得注意的是，在冬天和夏天，進出有暖氣或空調的房間時，較大的溫差也會導致“結露現象”發生，用戶此時給LCD通電也可能會導致液晶電極腐蝕，造成永久性的損害。為此我們也建議您的環境溫度變化不應大于10℃/10min。一旦發生屏幕進水的情況，若只是在開機前發現屏幕表面有霧氣，用軟布輕輕擦掉再開機就可以了。如果水分已經進入LCD，則應把LCD放在較溫暖的地方，比如說臺燈下，將里面的水分逐漸蒸發掉。在梅雨季節，大家也要注意定期運行一段時間液晶屏，以便加熱元器件驅散潮氣，最好還能在裝液晶屏的包里放上一小包防潮劑，為愛機創造一個良好的家園。
　　對于屏幕保養來說，除了注意上述問題外，還可以人為或者用soft進行配合，由于液晶屏的壽命相對CRT來說還是短很多，其老化速度也要快很多，那么就需要我們平常使用的時候要格外的注意。比如在電源管理界面設定一下在電腦無響應的時候自動關閉屏幕的時間間隔，或者您干脆養成一個在長時間不用筆記本電腦時隨手合上屏幕的習慣，減少不必要的屏幕損耗。此外，延緩液晶屏老化還應注意避免強陽光長時直曬屏幕、盡量使用適中的亮度/對比度、減少長期顯示固定圖案(避免局部老化過度)。最后還有一點，那就是平時要經常用專用的軟毛刷、眼鏡布、洗耳球等擦拭屏幕，必要時可以使用中性清洗劑或少許清水，對表面污漬進行清潔。這些小技巧都是對液晶屏非常有好處的。