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詳細(xì)分析液晶屏的種類及其原理

來源：eefocus 2021-12-15 10:30:04

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

本文主要是關(guān)于液晶屏的相關(guān)介紹,并著重對(duì)液晶屏的種類及其原理進(jìn)行了詳細(xì)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,通過電壓來改變液晶材料內(nèi)部分子的排在列狀況,以達(dá)到遮光和透光的目的來顯示深淺不一,錯(cuò)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(xiàn)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(shè)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(tái)灣友達(dá)、奇美和夏普四個(gè)廠家。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)廠家。其實(shí),上面這些板子都屬于 TFT 范疇。

VA 軟屏

VA 全稱為 Vertical alignment(垂直對(duì)齊)面板,可以提供 16.7M 色彩和大可視角度,當(dāng)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(duì)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(duì)比度表現(xiàn)也很好。VA 面板可分為由富士通主導(dǎo)的 MVA 面板和由三星開發(fā)的 PVA 面板,后者是前者的繼承和改良。

富士通 MVA 技術(shù)可以說是最早出現(xiàn)的廣視角液晶面板技術(shù)。這類面板可以提供更大的可視角度,通?？蛇_(dá)到 170°。臺(tái)灣奇美電子、友達(dá)光電等面板廠商都采用了這項(xiàng)技術(shù),改良后的 P-MVA 面板可視角度可達(dá)接近水平的 178°,并且灰階響應(yīng)時(shí)間可以達(dá)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)全面超過后者,目前,在 PVA 面板基礎(chǔ)上又發(fā)展出 S-PVA 面板,S-PVA 屏的特征比較明顯,在觀察紅、藍(lán)、綠或某些較深的雜色畫面時(shí),會(huì)發(fā)現(xiàn)像素的形狀為“》”,不過也有某些型號(hào)的像素開口方向是相反的。而改良型的 S-PVA 已經(jīng)可以和 P-MVA 并駕齊驅(qū),獲得極寬的可視角度和越來越快的響應(yīng)時(shí)間。

目前國(guó)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“Super TFT”,是 TFT 目前唯一的硬屏面板,發(fā)展至今應(yīng)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)使開口率降低,減少透光率。

那么,IPS 面板的優(yōu)劣勢(shì)就很明顯了:可視角度更高、響應(yīng)速度更快,色彩還原準(zhǔn)確;存在漏光問題,黑色純度沒有 VA 表現(xiàn)得好,需要依靠光學(xué)膜進(jìn)行補(bǔ)償。

目前除 LG 電視使用 IPS 硬屏以外,國(guó)內(nèi)彩電廠商創(chuàng)維、康佳、海信、長(zhǎng)虹等也均采用 IPS 硬屏面板。

液晶屏面板的等級(jí)劃分液晶面板按照品質(zhì)可以分為 A、B、C 三個(gè)等級(jí),其區(qū)分依據(jù)是壞點(diǎn)數(shù)量的多少。不過國(guó)際上并沒有相關(guān)的硬性規(guī)定,所以各個(gè)國(guó)家地區(qū)的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同。一般情況下:

注:根據(jù)不同的面板產(chǎn)地,對(duì) A 級(jí)面板的劃定也各不相同:韓國(guó) A 級(jí)板子要求壞點(diǎn)控制在 3 個(gè)以下,日本 5 個(gè)以下,臺(tái)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(yùn)用較多的就是以上兩種液晶屏面板類型,而 IPS 硬屏在具備多種優(yōu)勢(shì)的表現(xiàn)下,運(yùn)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(rèn)為,隨著 IPS 硬屏在技術(shù)上的不斷完善,未來 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)單來說就在在兩塊平行面板之間增加些液晶材料,然后再通過電壓改變液晶材料內(nèi)部的分子排列情況,導(dǎo)致遮光與透光的顯示發(fā)生變化,會(huì)形成那些錯(cuò)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濾光層,就會(huì)顯示出彩色的圖案。

工作原理

簡(jiǎn)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(nèi)部分子的排列狀況,以達(dá)到遮光和透光的目的來顯示深淺不一,錯(cuò)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(xiàn)顯示彩色圖象。

認(rèn)識(shí)了它的結(jié)構(gòu)和原理,了解了它的技術(shù)和工藝特點(diǎn),才能在選購(gòu)時(shí)有的放矢,在應(yīng)用和維護(hù)時(shí)更加科學(xué)合理。液晶是一種有機(jī)復(fù)合物,由長(zhǎng)棒狀的分子構(gòu)成。在自然狀態(tài)下,這些棒狀分子的長(zhǎng)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(xì)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,若一個(gè)平面上的分子南北向排列,則另一平面上的分子?xùn)|西向排列,而位于兩個(gè)平面之間的分子被強(qiáng)迫進(jìn)入一種 90 度扭轉(zhuǎn)的狀態(tài)。由于光線順著分子的排列方向傳播,所以光線經(jīng)過液晶時(shí)也被扭轉(zhuǎn) 90 度。但當(dāng)液晶上加一個(gè)電壓時(shí),分子便會(huì)重新垂直排列,使光線能直射出去,而不發(fā)生任何扭轉(zhuǎn)。

LCD 的第二個(gè)特點(diǎn)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(jī)發(fā)散的,極化濾光片實(shí)際是一系列越來越細(xì)的平行線。這些線形成一張網(wǎng),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(gè)垂直,所以能完全阻斷那些已經(jīng)極化的光線。只有兩個(gè)濾光片的線完全平行,或者光線本身已扭轉(zhuǎn)到與第二個(gè)極化濾光片相匹配,光線才得以穿透。一方面,LCD 正是由這樣兩個(gè)相互垂直的極化濾光片構(gòu)成,所以在正常情況下應(yīng)該阻斷所有試圖穿透的光線。但是,由于兩個(gè)濾光片之間充滿了扭曲液晶,所以在光線穿出第一個(gè)濾光片后,會(huì)被液晶分子扭轉(zhuǎn) 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,使光線不再扭轉(zhuǎn),所以正好被第二個(gè)濾光片擋住?？傊?加電將光線阻斷,不加電則使光線射出。當(dāng)然,也可以改變 LCD 中的液晶排列,使光線在加電時(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的,所以只有“加電將光線阻斷”的方案才能達(dá)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(jié)構(gòu)與 TN-LCD 液晶顯示器基本相同,只不過將 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(dāng)光源照射時(shí),先通過下偏光板向上透出,借助液晶分子來傳導(dǎo)光線。由于上下夾層的電極改成 FET 電極和共通電極,在 FET 電極導(dǎo)通時(shí),液晶分子的排列狀態(tài)同樣會(huì)發(fā)生改變,也通過遮光和透光來達(dá)到顯示的目的。但不同的是,由于 FET 晶體管具有電容效應(yīng),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(jié)構(gòu)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(nèi)夾著彩色濾光片、配向膜等制成的夾板,外面再包裹著兩片偏光板,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(lán)三種顏色構(gòu)成的濾片,有規(guī)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(nèi),液晶分子的位置雖不規(guī)則,但長(zhǎng)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(zhǎng)軸沿偏光板平行平面連續(xù)扭轉(zhuǎn) 90 度。

其中,鄰接偏光板的兩層液晶分子長(zhǎng)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(qū)動(dòng) IC、控制 IC 與印刷電路板相連接。

在正常情況下光線從上向下照射時(shí),通常只有一個(gè)角度的光線能夠穿透下來,通過上偏光板導(dǎo)入上部夾層的溝槽中,再通過液晶分子扭轉(zhuǎn)排列的通路從下偏光板穿出,形成一個(gè)完整的光線穿透途徑。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(dāng)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)過液晶的光會(huì)被第二層偏光板吸收而整個(gè)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)不透光的狀態(tài),結(jié)果在顯示屏上出現(xiàn)黑色。當(dāng)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(zhuǎn) 90 度,因此讓背光源的入射光能夠通過整個(gè)結(jié)構(gòu),結(jié)果在顯示屏上出現(xiàn)白色。為了達(dá)到在面板上的每一個(gè)獨(dú)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當(dāng)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(zhuǎn)換 )

IPS 技術(shù)俗稱為“super TFT“傳統(tǒng) 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(guī)狀態(tài)下分子的旋轉(zhuǎn)方向有所不同——注意哦,MVA、PVA 液晶分子的旋轉(zhuǎn)屬于空間旋轉(zhuǎn),而液晶分子的旋轉(zhuǎn)屬于平面內(nèi)得的旋轉(zhuǎn)。

為了配合這種結(jié)構(gòu),IPS 要求對(duì)電極進(jìn)行改良,電極做在同側(cè),形成平面電場(chǎng),這樣的設(shè)計(jì)帶來的影響是雙重的,一方面可視角度問題得到了解決,另一方面由于液晶分子轉(zhuǎn)動(dòng)角度大、面板開口低(光線透過率),所以 IPS 也有響應(yīng)時(shí)間較慢和對(duì)比度較難提高的缺點(diǎn)。

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

2 VA 類面板:

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

MVA 技術(shù)可以說是最早出現(xiàn)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(duì)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,在不施加電壓的狀態(tài)下,MVA 面板看起來同傳統(tǒng)技術(shù)沒什么兩樣,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(zhuǎn),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(zhuǎn)效應(yīng),提高透過率,形成畫面輸出

3 TN 面板

TN 面板廣泛應(yīng)用于入門級(jí)和終端液晶顯示器的面板,在性能指標(biāo)上并不出彩,不能表現(xiàn) 16.7m 色彩,并且可視角度不理想,所以我們?cè)谑袌?chǎng)上看到的 TN 面板都是改良型的 TN+film,film 即補(bǔ)償膜,用于彌補(bǔ) 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 萬色的 TN 面板獲得了 16.2m 的顯示能力。

要說 TN 面板唯一勝過前面兩種面板的地方,就是由于它的輸出灰接級(jí)數(shù)較少,液晶分子偏轉(zhuǎn)速度快,致使它的響應(yīng)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,總的來說,TN 面板是優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)都很明顯的產(chǎn)品,價(jià)格便宜,響應(yīng)時(shí)間能滿足高速運(yùn)動(dòng)游戲的要求是它的優(yōu)勢(shì)所在,可視角度不理想和色彩表現(xiàn)不真實(shí)又是明顯的劣勢(shì)。

結(jié)語

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

關(guān)鍵詞：液晶屏