液晶屏工作原理
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。
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。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。
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(dòng)矩陣式LCD,幾乎所有黑白屏手機(jī)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(chǔ)上加個(gè)彩色濾光片,并將單色顯示矩陣中的每個(gè)像素分成三個(gè)子像素,分別通過彩色濾光片顯示紅、綠、藍(lán)三種顏色,從而實(shí)現(xiàn)彩色畫面。由于技術(shù)的限制,目前STN液晶屏最高只有65536種色彩,市場(chǎng)上見到的大多數(shù)都是4096色的STN產(chǎn)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(duì)GF液晶屏較為陌生,因?yàn)楝F(xiàn)在市面上采用GF液晶屏數(shù)碼產(chǎn)品非常少,其實(shí)GF屬于STN的一種,GF的主要特點(diǎn)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(gè)液晶像素點(diǎn)都是由薄膜晶體管來驅(qū)動(dòng),每個(gè)像素點(diǎn)后面都有四個(gè)相互獨(dú)立的薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)像素點(diǎn)發(fā)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(dá)到UXGA(1600×1200)。
TFT的排列方式具有記憶性,所以電流消失后不會(huì)馬上恢復(fù)原狀,從而改善了STN液晶屏閃爍和模糊的缺點(diǎn),有效地提高了液晶屏顯示動(dòng)態(tài)畫面的效果,在顯示靜態(tài)畫面方面的能力也更加突出,TFT液晶屏的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)時(shí)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(diǎn)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(chǎn)品的成本,所以EPSON專門為手機(jī)屏幕開發(fā)出了TFD技術(shù),它同樣屬于有源矩陣液晶屏,LCD上的每一個(gè)像素都配備了一顆單獨(dú)的二極管,可以對(duì)每個(gè)像素進(jìn)行單獨(dú)控制,使每個(gè)像素之間不會(huì)互相影響,這樣可以明顯提高分辨率,可以無拖尾地顯示動(dòng)態(tài)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(yōu)點(diǎn),TFD液晶屏比STN液晶屏的亮度更高,并且色彩也更鮮艷,同時(shí)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(jī)發(fā)光顯示屏,它采用了有機(jī)發(fā)光技術(shù),這是目前最新的顯示技術(shù),OLED顯示技術(shù)與傳統(tǒng)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(jī)材料涂層和玻璃基板,當(dāng)有電流通過時(shí),這些有機(jī)材料就會(huì)發(fā)光,所以它的視角很大,從各個(gè)方向都可以看清楚屏幕上的內(nèi)容,并且可以做得很薄,而且OLED顯示屏能夠顯著節(jié)省電能,被譽(yù)為“夢(mèng)幻顯示器”。
但是OLED也并非沒有缺點(diǎn),由于它還屬于一種未成熟的技術(shù),所以現(xiàn)階段它的使用壽命還比較短,屏幕面積也比較小。
相關(guān)參數(shù)
1、分辨率
分辨率是一個(gè)非常重要的性能指標(biāo)。它指的是屏幕上水平和垂直方向所能夠顯示的點(diǎn)數(shù)(屏幕上顯示的線和面都是由點(diǎn)構(gòu)成的)的多少,分辨率越高,同一屏幕內(nèi)能夠容納的信息就越多。對(duì)于一臺(tái)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(xiàn)出來(因?yàn)殡娮邮梢宰鰪椥哉{(diào)整)。但它的最大分辨率未必是最合適的分辨率,因?yàn)槿绻?7寸顯示器上到1280x1024分辨率的話,WINDOWS的字體會(huì)很小,時(shí)間一長(zhǎng)眼睛就容易疲勞,所以17寸顯示器的最佳分辨率應(yīng)為1024x768。
但對(duì)LCD來說則不然。LCD的最大分辨率就是它的真實(shí)分辨率,也就是最佳分辨率。一旦所設(shè)定的分辨率小于真實(shí)分辨率(比如說15寸LCD,其真實(shí)分辨率為1024x768,而WINDOWS中設(shè)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(gè)點(diǎn)會(huì)顯示圖象,其他沒有用到的點(diǎn)不會(huì)發(fā)光,保持黑暗背景,看起來畫面是居中縮小的。另一種是擴(kuò)展顯示,這種方式會(huì)使用到屏幕上每一個(gè)像素,但由于像素很容易發(fā)生扭曲,所以會(huì)對(duì)顯示效果造成一定影響。所以說無論如何在選擇LCD時(shí)要注意分辨率不是越大越好而是適當(dāng)好用。
2、視角
目前大多數(shù)純平顯示器的視角都能達(dá)到180度,也就是說,從屏幕前的任意一個(gè)方向都能清楚地看到所顯示的內(nèi)容。而LCD則不同,它的可視角度根據(jù)工藝先進(jìn)與否而有所不同,部分新型產(chǎn)品的可視角度已經(jīng)能夠達(dá)到160左右,跟CRT的180度已經(jīng)非常接近。也有一些LCD雖然標(biāo)稱視角為160度,但實(shí)際上卻達(dá)不到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。用戶在使用過程中一旦視角超出其實(shí)際可視范圍,畫面的顏色就會(huì)減退、變暗,甚至出現(xiàn)正像變成負(fù)像的情況。很可能大家為飛利浦的廣告所迷惑其實(shí)LCD的視角并不是很大,反而比CRT的小許多,是一個(gè)明顯比CRT弱的地方,所以不用擔(dān)心被同事看見小笨熊的愛稱。當(dāng)然如果廠商將產(chǎn)品中加上增加視角的技術(shù)的話情況會(huì)好一點(diǎn)。下面介紹一下。
3、可視面積
可視面積指的是在實(shí)際應(yīng)用中,可以用來顯示圖像的那部分屏幕的面積。因?yàn)镃RT顯示器的尺寸實(shí)際上是其顯像管的尺寸,可以用來顯示圖像的部分根本達(dá)不到這個(gè)尺寸,因?yàn)轱@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(duì)于LCD來說,標(biāo)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(gòu)LCD的時(shí)候15村就基本上夠了.
4、亮度與對(duì)比度
液晶顯示器的顯示功能主要是有一個(gè)背光的光源,這個(gè)光源的亮度決定整臺(tái)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(cè)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(xiàn)出比較好的畫面。對(duì)比度也就是黑與白兩種色彩不同層次的對(duì)比測(cè)量度。對(duì)比度120:1時(shí)就可以顯示生動(dòng)、豐富的色彩(因?yàn)槿搜劭煞直娴膶?duì)比度約在100:1左右),對(duì)比率高達(dá)300:1時(shí)便可以支持各階度的顏色。目前大多數(shù)LCD顯示器的對(duì)比度都在100:1~300:1左右。目前還沒有一套公正的標(biāo)準(zhǔn)值來衡量亮度與對(duì)比的反差值,所以購(gòu)買LCD全靠一雙銳利的眼睛。所以在選購(gòu)LCD時(shí)要注意這個(gè)指標(biāo),它也是LCD產(chǎn)品上性能差異最大的一環(huán)估計(jì)選購(gòu)上有些難度。
5、反應(yīng)速度
測(cè)量反應(yīng)速度的時(shí)間單位是毫秒(ms),指的是象素由亮轉(zhuǎn)暗并由暗轉(zhuǎn)兩所需的時(shí)間。這個(gè)數(shù)值越小越好,數(shù)值越小,說明反應(yīng)速度越快。目前主流LCD的反應(yīng)速度都在25ms以上,在一般商業(yè)用途中(例如字處理或文本處理)沒有什么太大關(guān)系,因?yàn)榇祟愑猛静槐靥谝釲CD的反應(yīng)時(shí)間。而如果是用來玩游戲、觀看VCD/DVD等全屏高速動(dòng)態(tài)影象時(shí),反應(yīng)時(shí)間就尤其重要了,如果反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)的話,畫面就會(huì)出現(xiàn)拖尾、殘影等現(xiàn)象。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子,現(xiàn)在市場(chǎng)上絕大多數(shù)LCD顯示器在玩QUAKE3時(shí)都會(huì)有不同程度的拖尾現(xiàn)象,在畫面高速更新時(shí)尤其明顯。而CRT則完全沒有這個(gè)問題,因?yàn)镃RT的反應(yīng)時(shí)間只有1ms,是絕對(duì)不會(huì)出現(xiàn)拖尾現(xiàn)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(jī)一樣為無限。而LCD只能顯示大約26萬種顏色,絕大部分產(chǎn)品都宣稱能夠顯示1677萬色(16777216色,32位),但實(shí)際上都是通過抖動(dòng)算法(dithering)來實(shí)現(xiàn)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(xiàn)力和過渡方面仍然不及傳統(tǒng)CRT。同樣的道理,LCD在表現(xiàn)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(tái)17英寸特麗瓏顯像管的顯示器,再擺一臺(tái)15寸LCD,同時(shí)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(duì),但看著就是沒有那臺(tái)瓏管的CRT舒服。
液晶屏的保護(hù)
我們說到了屏幕的保護(hù)膜,這層保護(hù)膜我們建議在您不使用液晶屏的時(shí)候?qū)⑺N上,使用液晶屏的時(shí)候再揭下來,這樣可以有效地保護(hù)屏幕外層的化學(xué)涂層,使最外層的涂層不會(huì)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(jīng)常不注意的話時(shí)間長(zhǎng)了液晶屏上會(huì)出現(xiàn)諸如白印等永遠(yuǎn)抹不去的傷疤,到時(shí)就后悔莫及了。新機(jī)包裝中一般都會(huì)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(diǎn)桿,那我們還建議您在長(zhǎng)途攜帶筆記本電腦外出時(shí)能將指點(diǎn)桿帽取下單獨(dú)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(yīng)注意不要將機(jī)器保存在潮濕處,嚴(yán)重的潮氣會(huì)損害液晶顯示屏內(nèi)部的元器件。特別值得注意的是,在冬天和夏天,進(jìn)出有暖氣或空調(diào)的房間時(shí),較大的溫差也會(huì)導(dǎo)致“結(jié)露現(xiàn)象”發(fā)生,用戶此時(shí)給LCD通電也可能會(huì)導(dǎo)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(huán)境溫度變化不應(yīng)大于10℃/10min。一旦發(fā)生屏幕進(jìn)水的情況,若只是在開機(jī)前發(fā)現(xiàn)屏幕表面有霧氣,用軟布輕輕擦掉再開機(jī)就可以了。如果水分已經(jīng)進(jìn)入LCD,則應(yīng)把LCD放在較溫暖的地方,比如說臺(tái)燈下,將里面的水分逐漸蒸發(fā)掉。在梅雨季節(jié),大家也要注意定期運(yùn)行一段時(shí)間液晶屏,以便加熱元器件驅(qū)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(jī)創(chuàng)造一個(gè)良好的家園。
對(duì)于屏幕保養(yǎng)來說,除了注意上述問題外,還可以人為或者用soft進(jìn)行配合,由于液晶屏的壽命相對(duì)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(shí)候要格外的注意。比如在電源管理界面設(shè)定一下在電腦無響應(yīng)的時(shí)候自動(dòng)關(guān)閉屏幕的時(shí)間間隔,或者您干脆養(yǎng)成一個(gè)在長(zhǎng)時(shí)間不用筆記本電腦時(shí)隨手合上屏幕的習(xí)慣,減少不必要的屏幕損耗。此外,延緩液晶屏老化還應(yīng)注意避免強(qiáng)陽(yáng)光長(zhǎng)時(shí)直曬屏幕、盡量使用適中的亮度/對(duì)比度、減少長(zhǎng)期顯示固定圖案(避免局部老化過度)。最后還有一點(diǎn),那就是平時(shí)要經(jīng)常用專用的軟毛刷、眼鏡布、洗耳球等擦拭屏幕,必要時(shí)可以使用中性清洗劑或少許清水,對(duì)表面污漬進(jìn)行清潔。這些小技巧都是對(duì)液晶屏非常有好處的。