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lcd 液晶显示器是 liquid crystal display 的简称,lcd 的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体,两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线,透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向,将光线折射出来产生画面。比crt要好的多,但是价钱较其贵。
lcd液晶投影机是液晶显示技术和投影技术相结合的产物,它利用了液晶的电光效应,通过电路控制液晶单元的透射率及反射率,从而产生不同灰度层次及多达1670百万种色彩的靓丽图像。lcd投影机的主要成像器件是液晶板。lcd投影机的体积取决于液晶板的大小,液晶板越小,投影机的体积也就越小。
根据电光效应,液晶材料可分为活性液晶和非活性液晶两类,其中活性液晶具有较高的透光性和可控制性。液晶板使用的是活性液晶,人们可通过相关控制系统来控制液晶板的亮度和颜色。与液晶显示器相同,lcd投影机采用的是扭曲向列型液晶。lcd投影机的光源是专用大功率灯泡,发光能量远远高于利用荧光发光的crt投影机,所以lcd投影机的亮度和色彩饱和度都高于crt投影机。lcd投影机的像元是液晶板上的液晶单元,液晶板一旦选定,分辨率就基本确定了,所以lcd投影机调节分辨率的功能要比crt投影机差。
lcd投影机按内部液晶板的片数可分为单片式和三片式两种,现代液晶投影机大都采用3片式lcd板(图1)。三片式lcd投影机是用红、绿、蓝三块液晶板分别作为红、绿、蓝三色光的控制层。光源发射出来的白色光经过镜头组后会聚到分色镜组,红色光首先被分离出来,投射到红色液晶板上,液晶板“记录”下的以透明度表示的图像信息被投射生成了图像中的红色光信息。绿色光被投射到绿色液晶板上,形成图像中的绿色光信息,同样蓝色光经蓝色液晶板后生成图像中的蓝色光信息,三种颜色的光在棱镜中会聚,由投影镜头投射到投影幕上形成一幅全彩色图像。三片式lcd投影机比单片式lcd投影机具有更高的图像质量和更高的亮度。lcd投影机体积较小、重量较轻,制造工艺较简单,亮度和对比度较高,分辨率适中,现在lcd投影机占有的市场份额约占总体市场份额的70%以上,是目前市场上占有率最高、应用最广泛的投影机。
液晶显示器使用时,不允许施加直流电压,驱动电压的直流成分最大不能超过 50mv 。 lcm 在焊接时应注意只焊 i/o 接口,且烙铁温度不高于 260 ℃,烙时一次不超过 3 ~ 4 秒,焊接次数最多不超过 3 ~ 4 次,焊剂应最好使用高质量焊剂,焊后,应注意把 pcb 板清洁。
注意 lcd 与 lcm 防潮,潮湿会使 lcd 的玻璃表面电阻降低,造成显示不正常,且易使 lcm 电极腐蚀。
lcd 装机时,应确保器件的导电线接触面积充分大, 并保持整个接触面压力均衡(注意拧螺丝的压力应均衡),固定框要求平整、光滑,固定框的压力应尽可能加在该器件的四周封接框上; lcm 在装配时, 要注意操作人的充分接地,使用的烙铁及其它器具均应保持良好的接地。焊接应注意保护 lcd 表面,以免焊剂溅落于表面造成破坏。
器件不宜长期受阳光直射及紫外线的照射,以免影响使用寿命。
器件不宜存放在高温、高湿或有腐蚀、挥发性化学物品环境中,以免使 lcd 变色、 lcm 电极腐蚀,失去正常的显示功能。 lcm 应放在有抗静电的包装或器具里。
lcd 的上下两面贴的偏光片切勿沾上有机溶剂; 因偏光片材质较软,装机使用过程中,避免硬物顶伤、压伤器件的上下两面,且不能使用粗、硬的布擦拭偏光片; lcm 在操作过程中请勿接触油脂类东西。 |
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显示器是人与机器沟通的重要界面,早期以显像管(crt/cathode ray tube)显示器为主,但随着科技不断进步,各种显示技术如雨后春笋般诞生,近来由于液晶(lcd)显示器具有轻薄短小、耗电量低、无辐射危险,平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势,在近年来价格不断下跌的吸引下,逐渐取代crt之主流地位,显示器明日之星架势十足。那么液晶显示器与传统的显示器相比,到底有什么新的特点呢?
一、显示质量高
由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度,恒定发光,而不象阴极射线管显示器(crt)那样需要不断刷新亮点。因此,液晶显示器画质高而且绝对不会闪烁,把眼睛疲劳降到了最低。
二、没有电磁辐射
传统显示器的显示材料是荧光粉,通过电子束撞击荧光粉而显示,电子束在打到荧光粉上的一刹那间会产生强大的电磁辐射,尽管目前有许多显示器产品在处理辐射问题上进行了比较有效的处理,尽可能地把辐射量降到最低,但要彻底消除是困难的。相对来说,液晶显示器在防止辐射方面具有先天的优势,因为它根本就不存在辐射。在电磁波的防范方面,液晶显示器也有自己独特的优势,它采用了严格的密封技术将来自驱动电路的少量电磁波封闭在显示器中,而普通显示器为了散发热量的需要,必须尽可能地让内部的电路与空气接触,这样内部电路产生的电磁波也就大量地向外“泄漏”了。
三、可视面积大
对于相同尺寸的显示器来说,液晶显示器的可视面积要更大一些。液晶显示器的可视面积跟它的对角线尺寸相同。而阴极射线管显示器,显像管前面板四周有一英寸左右的边框,不能用于显示。
四、应用范围广
最初的液晶显示器由于无法显示细腻的字符,通常应用在电子表、计算器上。随着液晶显示技术的不断发展和进步,字符显示开始细腻起来,同时也支持基本的彩色显示,并逐步用于液晶电视、摄像机的液晶显示器、掌上游戏机上。而随后出现的dstn和tft则被广泛制作成电脑中的液晶显示设备,dstn液晶显示屏用于早期的笔记本电脑;tft则既应用在笔记本电脑上(现在大多数笔记本电脑都使用tft显示屏),又用于主流台式显示器上。
五、画面效果好
与传统显示器相比,液晶显示器一开始就使用纯平面的玻璃板,其显示效果是平面直角的,让人有一种耳目一新的感觉。而且液晶显示器更容易在小面积屏幕上实现高分辨率,例如,17英寸的液晶显示器就能很好地实现1280×1024分辨率,而通常18英寸crt彩显上使用1280×1024以上分辨率的画面效果是不能完全令人满意的。
六、数字式接口
液晶显示器都是数字式的,不像阴极射线管彩显采用模拟接口。也就是说,使用液晶显示器,显卡再也不需要像往常那样把数字信号转化成模拟信号再行输出了。理论上,这会使色彩和定位都更加准确完美。
七、“身材”匀称小巧
传统的阴极射线管显示器,后面总是拖着一个笨重的射线管。液晶显示器突破了这一限制,给人一种全新的感觉。传统显示器是通过电子枪发射电子束到屏幕,因而显像管的管颈不能做得很短,当屏幕增加时也必然增大整个显示器的体积。而液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示目的,即使屏幕加大,它的体积也不会成正比的增加,而且在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。
八、功率消耗小
传统的显示器内部由许多电路组成,这些电路驱动着阴极射线显像管工作时,需要消耗很大的功率,而且随着体积的不断增大,其内部电路消耗的功率肯定也会随之增大。相比而言,液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动ic上,因而耗电量比传统显示器也要小得多。 |
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在平板显示器件领域,目前应用较广泛的有液晶(lcd)、电致发光显示(el)、等离子体(pdp)、发光二极管(led)、低压荧光显示器件(vfd)等。
液晶显示器件有以下一些特点
低压微功耗;平板型结构;被动显示型(无眩光,不刺激人眼,不引起眼睛疲劳);显示信息量大(因为像素可以做的很小);易于彩色化(在色谱上可以非常准确的复现);无电磁辐射(对人体安全,利于信息保密);长寿命(这种器件几乎没有什么劣化问题,因此寿命极长,但是液晶背光寿命有限,不过背光部分可以更换)。
液晶选型8大要素
◆lcd类型 ◆质量保证 ◆技术支持 ◆品牌与价格
◆供应链保证 ◆分辨率与尺寸 ◆温度与亮度 ◆接口方式
液晶显示屏的类型选择
▲字符→确定显示行、列数→tn、stn类→是否带背光→确定尺寸→确定工作与储存温度范围
▲图形→单色还是彩色(tft真彩还是stn伪彩〈一般在256色以下〉)→确定分辨率→确定外形尺寸→背光类型(led、el、ccfl)→确定工作与储存温度范围
▲定制→非标准模块的要求→填写定制单→签定合同
lcd类型
在液晶(lcd)方面,从选型角度,我们将常见液晶分为以下几类:段式,字符型,常见段式液晶的每字为8段组成,即8字和一点,只能显示数字和部分字母,如果必须显示其它少量字符、汉字和其它符号,一般需要从厂家定做,可以将所要显示的字符、汉字和其它符号固化在指定的位置,比如计算器。对于段式液晶,我们提供定做业务。
字符型液晶,顾名思义,字符型液晶是用于显示字符和数字的,对于图形和汉字的显示方式与段式液晶无异。字符型液晶一般有以下几种分辨率,8×1,16×1、16×2、16×4、20×2、20×4、40×2、40×4等,其中8(16、20、40)的意义为一行可显示的字符(数字)数,1(2、4)的意义是指显示行数。
图形点阵式液晶,我们又将其分为tn、stn(dstn)、tft、ubf、oled等几类。这种分类需从液晶材料和液晶效应讲起,请参考液晶显示原理。
tn类液晶由于它的局限性,只用于生产字符型液晶模块;而stn(dstn)类液晶模块一般为中小型,既有单色的,也有伪彩色的;tft类液晶,则从小到大都有,而且几乎清一色为真彩色显示模块。除了tft类液晶外,一般小液晶屏都内置控制器(控制器的概念相当于显示卡上的主控芯片),直接提供mpu接口;而大中液晶屏,要想控制其显示,都需要外加控制器。
因此,选择您所需要的液晶屏,需要考虑的几个方面细述如下:
一、如果只需要显示字符和数字,而且一屏所显示的内容不超过字符型液晶的最大限制(比如40×4),就可选择字符型液晶,直接与mpu连接即可。
二、如果需要动态地显示汉字和图形,那么,只能选择图形点阵式液晶,接下来该考虑的问题就是需要选择stn(dstn)单色、伪彩色还是tft真彩色。一般情况下,如果使用单片机控制,由于其控制能力的限制,只有在640×480以下单色、320×240以下伪彩色的范围内进行选择;如果使用pc、ipc或其它控制能力比较强的主控模块(如视频输入控制模块),只要具备液晶显示部分或外加显示控制,就可以有较大的选择余地,不带内置控制器的单色、伪彩色和真彩色液晶均可。 同时应该考虑到外形尺寸的要求。另外请注意,lcd的分辨率在物理上是固定的,满屏显示一般只能以其固有的分辨率显示,这一点与crt有所区别。
各种类型图形点阵式液晶优劣
stn屏幕
stn(super twisted nematic)屏幕,又称为超扭曲向列型液晶显示屏幕。在传统单色液晶显示器上加入了彩色滤光片,并将单色显示矩阵中的每一像素分成三个像素,分别通过彩色滤光片显示红、绿、蓝三原色,以此达到显示彩色的作用,颜色以淡绿色为和橘色为主。stn屏幕属于反射式lcd,它的好处是功耗小,但在比较暗的环境中清晰度较差。
stn也是我们接触得最多的材质类型,目前主要有cstn和dstn之分,它属于被动矩阵式lcd器件,所以功耗小、省电,但么应时间较慢,为200毫秒。
cstn一般采用传送式照明方式,必须使用外光源照明,称为背光,照明光源要安装在lcd的背后。
tft屏幕
tft(thin film transistor)即薄膜场效应晶体管,属于有源矩阵液晶显示器中的一种。它可以“主动地”对屏幕上的各个独立的像素进行控制,这样可以大大提高反应时间。一般tft的反应时间比较快,约80毫秒,而且可视角度大,一般可达到130度左右,主要运用在高端产品。所谓薄膜场效应晶体管,是指液晶显示器上的每一液晶象素点都是由集成在其后的薄膜晶体管来驱动。从而可以做到高速度、高亮度、高对比度显示屏幕信息。tft属于有源矩阵液晶显示器,在技术上采用了“主动式矩阵”的方式来驱动,方法是利用薄膜技术所作成的电晶体电极,利用扫描的方法“主动拉”控制任意一个显示点的开与关,光源照射时先通过下偏光板向上透出,借助液晶分子传导光线,通过遮光和透光来达到显示的目的。
tft-lcd液晶显示屏是薄膜晶体管型液晶显示屏,也就是“真彩”(tft)。tft液晶为每个像素都设有一个半导体开关,每个像素都可以通过点脉冲直接控制,因而每个节点都相对独立,并可以连续控制,不仅提高了显示屏的反应速度,同时可以精确控制显示色阶,所以tft液晶的色彩更真。tft液晶显示屏的特点是亮度好、对比度高、层次感强、颜色鲜艳,但也存在着比较耗电和成本较高的不足。tft液晶技术加快了手机彩屏的发展。新一代的彩屏手机中很多都支持65536色显示,有的甚至支持16万色显示,这时tft的高对比度,色彩丰富的优势就非常重要了。
tft型的液晶显示器主要的构成包括:萤光管、导光板、偏光板、滤光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄模式晶体管等等。
tfd屏幕
tfd(thin film diode)屏幕,又称为薄膜二极管半透式液晶显示屏。tfd技术由精工和爱普生公司开发出来,专门用在手机屏幕上。它是tft和stn的折中,比stn的亮度和色彩饱和度更好,也比tft省电。最大特点是无论在关闭背光(反射模式)或打开背光(透射模式)条件下都能提供高画质、易观看的显示,并具有低功耗、高画质、高反应速度等优点。
ufb屏幕
ufb lcd是2002年3月,三星公司发布的一款手机用新型液晶显示器件,具有超薄、高亮度的特点。ufb-lcd是专为移动电话和pda设计的显示屏,具有超薄、高亮度的特点,可显示65536种色彩,达到128x160的分辨率,该显示屏还采用了特别的光栅设计,可减小像素间距,以获得更佳的图像质量。
ufb液晶显示屏的对比度是stn液晶显示屏的两倍,在65536色时亮度与tft显示屏不相上下,而耗电量比tft显示屏少,并且售价与stn显示屏差不多,可说是结合这两种现有产品的优点于一身。
oled屏幕
oled (organic light emitting display)即有机发光显示器,在手机lcd上属于新型产品,被称誉为“梦幻显示器”。oled显示技术与传统的lcd显示方式不同,无需背光灯,采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板,当有电流通过时,这些有机材料就会发光。而且oled显示屏幕可以做得更轻更薄,可视角度更大,并且能够显著的节省耗电量。目前在oled的二大技术体系中,低分子oled技术为日本掌握,而高分子的pled(lg手机的所谓oel就是这个体系的产品)的技术及专利则由英国的科技公司cdt的掌握,两者相比pled产品的彩色化上仍有一定困难。
不过,虽然将来技术更优秀的oled可能会取代tft等lcd,但有机发光显示技术还存在着使用寿命短、屏幕大型化难等缺陷。
三、背光选择,说到背光问题,需要从另一个角度将液晶分类,即透射式、反射式、半反半透式液晶三类,因为液晶为被动发光型显示器,所以必须有外界光源,液晶才会有显示,透射式液晶必须加上背景光,反射式液晶需要较强的环境光线,半反半透式液晶要求环境光线较强或加背光。
字符类液晶 带背光的一般为led背光,以黄颜色(红、绿色调)为主。一般为+5v驱动。
单色stn中小点阵液晶 多用led或el背光,el背光以黄绿色(红、绿、白色调)常见。一般用400—800hz、70—100v的交流驱动,常用驱动需要约1w的功率。
中大点阵stn液晶和tft类液晶 多为冷阴极背光灯管(ccfl/ccft),背光颜色为白色(红、绿、蓝色调)。一般用25k—100khz,300v以上的交流驱动。
四、温度范围,很多字符型液晶以及小图形点阵液晶有常温型和宽温型的,而大图形点阵的液晶宽温型的在大陆市场上比较少见,常温一般指工作温度0—50℃,宽温到-20—70℃(个别的可到零下30℃,如lq5aw136 tft 视频接口);另外在湿度方面也有一定的要求。
五、亮度问题,亮度单位为cd/m2或叫nit(尼特),大部分tn、stn(dstn)液晶的亮度不超过100cd/m2,但是目前比较常用的5—6"的伪彩色stn屏的亮度都在130cd/m2左右,京瓷有一种5.7"的lcd亮度达200cd/m2,而tft类液晶的亮度则150cd/m2以上常见。
六、配件方面,由于液晶的规格、接口没有国际标准,所以不同厂家、不同类型的液晶的信号接口往往不一致,所以选择液晶时,注意购买相关配件(包括信号连接器件、逆变器等)。 |
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单纯矩阵驱动方式是由垂直与水平方向的电极所构成,选择要驱动的部份由水平方向电压来控制,垂直方向的电极则负责驱动液晶分子。
在tn与stn型的液晶显示器中,所使用单纯驱动电极的方式,都是采用x、y轴的交叉方式来驱动,如下图所示,因此如果显示部份越做越大的话,那么中心部份的电极反应时间可能就会比较久。而为了让屏幕显示一致,整体速度上就会变慢。讲的简单一点,就好象是crt显示器的屏幕更新频率不够快,那是使用者就会感到屏幕闪烁、跳动;或着是当需要快速3d动画显示时,但显示器的显示速度却无法跟上,显示出来的要果可能就会有延迟的现象。所以,早期的液晶显示器在尺寸上有一定的限制,而且并不适合拿来看电影、或是玩3d游戏。
主动式矩阵的驱动方式是让每个画素都对应一个组电极,它个构造有点像dram的回路方式,电压以扫描的(或称作一定时间充电)方式,来表示每个画素的状态。为了改善此一情形,后来液晶显示技术采用了主动式矩阵(active-matrix addressing)的方式来驱动,这是目前达到高资料密度液晶显示效果的理想装置,且分辨率极高。方法是利用薄膜技术所做成的硅晶体管电极,利用扫描法来选择任意一个显示点(pixel)的开与关。这其实是利用薄膜式晶体管的非线性功能来取代不易控制的液晶非线性功能。
在tft型液晶显器中,导电玻璃上画上网状的细小线路,电极则由是薄膜式晶体管所排列而成的矩阵开关,在每个线路相交的地方则有着一弄控制匣,虽然驱动讯号快速地在各显示点扫瞄而过,但只有电极上晶体管矩阵中被选择的显示点得到足以驱动液晶分子的电压,使液晶分子轴转向而成「亮」的对比,不被选择的显示点自然就是「暗」的对比,也因此避免了显示功能对液晶电场效应能力的依靠。
tft液晶显示原理
tft型的液晶显示器较为复杂,主要的构成包括了,萤光管、导光板、偏光板、滤光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄模式晶体管等等。首先液晶显示器必须先利用背光源,也就是萤光灯管投射出光源,这些光源会先经过一个偏光板然后再经过液晶,这时液晶分子的排列方式进而改变穿透液晶的光线角度。然后这些光线接下来还必须经过前方的彩色的滤光膜与另一块偏光板。因此我们只要改变刺激液晶的电压值就可以控制最后出现的光线强度与色彩,并进而能在液晶面板上变化出有不同深浅的颜色组合了。
stn液晶显示原理
stn型的显示原理与tn相类似,不同的是tn扭转式向列场效应的液晶分子是将入射光旋转90度,而stn超扭转式向列场效应是将入射光旋转180~270度。
要在这里说明的是,单纯的tn液晶显示器本身只有明暗两种情形(或称黑白),并没有办法做到色彩的变化。而stn液晶显示器牵涉液晶材料的关系,以及光线的干涉现象,因此显示的色调都以淡绿色与橘色为主。但如果在传统单色stn液晶显示器加上一彩色滤光片(color filter),并将单色显示矩阵之任一像素(pixel)分成三个子像素(sub-pixel),分别通过彩色滤光片显示红、绿、蓝三原色,再经由三原色比例之调和,也可以显示出全彩模式的色彩。另外,tn型的液晶显示器如果显示屏幕做的越大,其屏幕对比度就会显得较差,不过藉由stn的改良技术,则可以弥补对比度不足的情况。
tn型液晶显示原理
tn型的液晶显示技术可说是液晶显示器中最基本的,而之后其它种类的液晶显示器也可说是以tn型为原点来加以改良。同样的,它的运作原理也较其它技术来的简单,请读者参照下方的图片。图中所表示的是tn型液晶显示器的简易构造图,包括了垂直方向与水平方向的偏光板,具有细纹沟槽的配向膜,液晶材料以及导电的玻璃基板。 不加电场的情况下,入射光经过偏光板后通过液晶层,偏光被分子扭转排列的液 晶层旋转90度,离开液晶层时,其偏光方向恰与另一偏光板的方向一致,因此光线能顺 利通过,整个电极面呈光亮。 当加入电场的情况时,每个液晶分子的光轴转向与电场方向一致,液晶层因此失去了旋光的能力,结果来自入射偏光片的偏光,其偏光方向与另一偏光片的偏光方向成垂直的关系,并无法通过,电极面因此呈现黑暗的状态。 其显像原理是将液晶材料置于两片贴附光轴垂直偏光板之透明导电玻璃间,液晶分子会依配向膜的细沟槽方向依序旋转排列,如果电场未形成,光线会顺利的从偏光板射入,依液晶分子旋转其行进方向,然后从另一边射出。如果在两片导电玻璃通电之后,两片玻璃间会造成电场,进而影响其间液晶分子的排列,使其分子棒进行扭转,光线便无法穿透,进而遮住光源。这样所得到光暗对比的现象,叫做扭转式向列场效应,简称tnfe(twisted nematic field effect)。在电子产品中所用的液晶显示器,几乎都是用扭转式向列场效应原理所制成 |
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对于液晶显示屏,它通常包括玻璃基板、ito(indium tin oxide)膜、配向膜、偏光板等制成的夹板,上下共有两层。每个夹层都包含电极和配向膜上形成的沟槽,上下玻璃基板配向为90度。上下夹层中放置液晶,液晶将按照沟槽方向配向。整体看起来,液晶分子的排列就像螺旋形的扭转排列。当玻璃基板加入电场时,液晶分子配列产生变化,变成竖立状态。当液晶分子竖立时光线无法通过,结果在显示屏上出现黑色。液晶显示器(lcd)将根据电压的有无,控制液晶分子配列方向,使面板达到显示效果。
对lcd的分类,有各种分类方法。通常可按照其显示方式分为段式、点字符式、点阵式等。除了黑白显示外,还有多灰度和彩色显示等。
在lcd驱动时,需在段电极和公共电极上施加交流电压。若只在电极上施加dc电压时,液晶本身发生劣化。液晶驱动方式包括静态驱动、动态驱动等驱动方式。
(1)静态驱动
所有的段都有独立的驱动电路,表示段电极与公共电极之间连续施加电压。它适合于简单控制的lcd。
(2)多路驱动方式
构成矩阵电极,公共端数为n,按照1/n的时序分别依次驱动公共端,与该驱动时序相对应,对所有的段信号电极作选择驱动。这种方式适合于比较复杂控制的lcd。
在多路驱动方式中,像素可分为选择点、半选择点和非选择点。为了提高显示的对比度和降低串扰,应合理选择占空比(duty)和偏压(bias)。
施加在lcd上所表示的on和off时的电压有效值与占空比和偏压的关系如下:
vo:lcd驱动电压
n:占空比(1/n)
a:偏压(1/a)
多路驱动方式可分为点反转驱动和帧反转驱动。点反转驱动适合于低占空比应用,它在各段数据输出时,将数据反转。帧反转驱动适合于高占空比应用,它在各帧输出时,将数据反转。
对于多灰度和彩色显示的控制方法,通常采用帧频控制(frc)和脉宽调制(pwm)方法。帧频控制是通过减少帧输出次数,控制输出信号的有效值,来实现多灰度和彩色控制。而脉宽调制是通过改变段输出信号脉宽,控制输出信号的有效值,来实现多灰度和彩色控制。
显示方式从简单的段式、点字符式到复杂的点阵式、阶调式的变化。显示颜色从黑白逐步变化到彩色。显示屏从小到大,响应时间逐步缩短,目前stn显示器在成本及消费电流方面有优势。tft显示器在对比度和动画对应速度方面有优势。
作为lcd驱动器标准电路生产厂主要有nec 、epson、三星等公司。目前手机市场中使用最多的驱动器电路仍然是黑白电路。但是,四灰度lcd驱动电路和彩色lcd驱动电路也逐渐投入到市场上。今后具有彩色、大屏幕、可上网、响应快的显示器将成为手机发展的流行趋势。
下面将以nec公司mpd16682a产品为例,说明lcd控制驱动器主要特性和设计流程。该芯片适用于手机、汉字或日语传呼机以及其他显示汉字或日语字符的设备,每个字符使用16 x 16或12 x 12个点。
* 内含1/65分时显示ram的液晶显示控制/驱动器
* 使用+3伏单一电源
* 内含升压电路(3倍和4倍可转换)
* 132 x 65 位用于点显示的ram
* 输出:132段、65公共端
* 用于cog(chip on glass)
lcd驱动器基本构成由以下部分构成:
控制部分:
topdown(自顶向下)
逻辑电路
ram部分:
手工设计
异步2 portram
i/o口
输出专用口
模拟部分:
手工设计
dc/dc转换器
da转换器
升压放大器
电压跟随器
稳压电路
温度补偿电路
振荡电路
i/o部分:手工设计
显示屏以手机为例,设计开发企业应与国内芯片制造企业联手,设计、开发下列目前或近期即将需求的手机用lcd控制驱动器的系列产品:
黑白lcd控制驱动器
多灰度lcd控制驱动器
彩色stn-lcd控制驱动器
彩色tft-lcd控制驱动器
1)确定lcd驱动电路规格书
根据市场需求及发展趋势,确定lcd驱动电路的规格书。
2)建立完整的设计环境
由于lcd控制驱动电路涉及到数字、模拟和高压电路。spice参数的提取和验证是其中重要的一项任务。因此,设计和工艺人员应制作测试用的teg片,并对teg片进行测试,提取和验证spice参数,建立完整的设计环境。
3)lcd控制驱动电路设计
电路设计包括确定电路设计方案、逻辑综合、电路仿真和物理实现。
·采用低功耗技术,需选择低功耗电源;内置存储器和降低振荡频率;采用oso(one shot operation)电路技术;采用mls(multi line _select_ion多线选择)驱动法。
·电路描述与仿真。
数字电路可采用hdl语言描述,hdl仿真。模拟电路可采用原理图输入,spice仿真。
对于整体电路仿真需采用数模混合仿真技术,还要解决显示图象的验证技术。
·版图物理实现
为了保证设计效率,数字电路部分的版图可利用se,进行自动布局布线。为获得高性能,对模拟电路版图及i/o部分版图应采用手工布图。由于全芯片采用不同的方法分块制作,因此需利用全芯片合成、布局布线技术和部分电路版图和全芯片版图的drc技术。
4)lcd控制/驱动电路测试技术。例如,多引脚对应能力;高速数据传送;高精度测试;高电压对应。 |
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lcd liquid crystal display 液晶显示
lcm liquid crystal module 液晶模块
tn twisted nematic 扭曲向列。液晶分子的扭曲取向偏转90°
stn super twisted nematic 超级扭曲向列。约180~270°扭曲向列
fstn formulated super twisted nematic 格式化超级扭曲向列。一层光程补偿片加于stn,用于单色显示
tft thin film transistor 薄膜晶体管
backlight — 背光
inverter — 逆变器
osd on screen display 在屏上显示
dvi digital visual interface (vga)数字接口
tmds transition minimized differential signaling
lvds low voltage differential signaling 低压差分信号
panelink —
ic integrate circuit 集成电路
tcp tape carrier package 柔性线路板
cob chip on board 通过邦定将ic裸片固定于印刷线路板上
cof chip on fpc 将ic固定于柔性线路板 上
cog chip on glass 将芯片固定于玻璃上
duty — 占空比,高出点亮的阀值电压的部分在一个周期中所占的比率
led light emitting diode 发光二极管
el electro luminescence 电致发光。el层由高分子量薄片构成
ccfl(ccft) cold cathode fluorescent light/tube 冷阴极荧光灯
pdp plasma display panel 等离子显示屏
crt cathode radial tube 阴极射线管
vga video graphic array 视频图形阵列
pcb printed circuit board 印刷电路板
composite video — 复合视频
component video —
s-video — s端子,与复合视频信号比,将对比和颜色分离传输
ntsc national television systems committee ntsc制式,全国电视系统委员会制式
pal phase alternating line pal制式(逐行倒相制式)
secam sequential couleur avec memoire secam制式(顺序与存储彩色电视系统)
vod video on demand 视频点播
dpi dot per inch 点每英寸 |
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液晶显示器(lcd)是为pc开发的最新附件之一。与同类的阴极射线管(crt)显示器相比,lcd显示器体积小、辐射少、功耗低,同时视频性能优越、外观新颖圆滑。技术的进步、需求的增加以及生产成本的降低,使lcd的价格降到可为普通消费者接受,人们在考虑配置一个新的带lcd显示器的计算机系统,或是替换掉旧的crt显示器。
在决定一项新的购置计划时,大部分消费者都要权衡其需求。在一定的价格范围内,对于给定的一套产品的特点及预期的性能水平,消费者会在充分权衡后决定是否购买该产品。计算机和计算机附件的购买过程也与此类似。系统工程师必须了解消费市场中的性能价格比。对于这种成本敏感市场而言,设计的主要目标是降低板级的bom (原材料费用)成本。板级元器件的去除等同于最终产品市场价格的大幅降低。如果购买模式如上所提,消费者该怎样在数字显示器和模拟显示器间作一选择呢?
消费者在购置时会考虑以下几个关键因素:性能、兼容性以及成本。在购置显示器时,接口类型也成为关键的考虑因素之一。标准的红、绿、蓝(rgb)模拟接口正面临着数字接口日渐强大的挑战。以下篇幅将着重讨论两种方案间的差异。
模拟接口
在市场上现有的大量rgb模拟显示器中,来自计算机的离散视频数据rgb送至dac,然后数字信号被转化为模拟信号并与水平及垂直同步信号一起传送到显示器。
在显示器内部,前置放大器具有放大、钳位及偏移调节的作用。可选择使用单独的前置放大器或集成前置放大器。目前市场上供应的前置放大器都设计用于crt显示器,并未经过优化以用于lcd。因而,在lcd环境下,前置放大器所产生的失效及错误会降低视频性能。
下一步关键是实现模拟信号到数字信号的转换(adc)。在转换过程中,转换器有限的分辨率会产生错误,包括dc部分的线性度和偏移以及ac成分的电火花及位错误等。虽然参照说明书这些不理想的特性显得很重要,但如果只是随机发生,人眼不容易察觉。lcd屏的刷新率达到60hz时,如果闪烁并不太多,人眼将会滤除这些信号。值得注意的是adc的输入带宽是有限的。如果adc没有足够的输入带宽,这些影响会表现在显示屏上。在一个象素点上,当视频信号由白转黑时,如果adc输入带宽不佳,则会大幅降低lcd显示器的视频性能。由于模拟信号会全幅振荡,输入带宽不佳的adc会导致象素消退,象素之间的边缘将不再平整而是变得模糊,在黑色垂直线与白色垂直线相邻的地方将变成灰线。建议adc输入带宽为采样时钟频率的1.5倍。时钟频率通过显示器的分辨率和刷新率来决定。例如刷新率为85hz的xga(1024×768)显示器需要89mhz的时钟,adc输入带宽至少为133mhz。
fs = (水平分辨率×垂直分辨率×刷新率) / 0.75) 其中 0.75 是有效视频因子(active video factor)
= (1024 ×768 ×85) / 0.75 = 89.13mhz
所以输入带宽为89.13 × 1.5 = 133.7mhz
在模拟接口中,需要一个数据时钟在lcd显示器及图形控制器传来的输入信号间进行同步。同步由锁相环(pll)提供,它用计算机的水平同步脉冲来为adc和数字控制器芯片产生内部时钟信号。为了确保adc能在正确的时间采样,需要进行相位调节。为了获得最佳的视觉性能,也许需要用户自己调节显示器。pll还会在显示器中产生相位噪声或时钟抖动,从而在显示器上产生不良的画面,即在灰色的背景中产生“雪花”,或在亮度上出现明显的不同。产生这种视觉影响时,通常在lcd屏上有一块区域看上去比显示屏的其它部分要暗一些或亮一些。
在模拟系统中,信号一旦被转换为数据流,lcd显示器通常就需要进行适当的调节及帧比率调整。可对图像进行缩放以符合显示屏的大小,同时调整帧比率来设置刷新频率以满足显示器的要求,通常为60hz。在缩放过程中,由模拟信号到数字信号转换过程产生的信号退化可能会被放大。此外,不标准的图形控制卡、电缆的屏蔽性差以及连接器质量低劣也会降低信号的性能,导致整个数据转换过程的误差,引起图像质量的降低。
数字接口
在数字接口装置中,计算机数据可以直接发送到显示器,而无需进行数据转换。由于不再需要将数据转换为模拟信号随后再还原为数字信号,从而排除了与之相关的可能引起的误差。
美中不足的是,数字接口不能共享模拟接口方案的通用标准。有可能成为数字接口标准的竞争标准包括:低压差分信号(lvds)标准、panellink标准、传输最小差分信号(tmds)标准以及用于显示器的数字接口(dism)标准。每种提议的传输技术都有其优点,但在单一标准被采用并获得推广前,计算机厂商们仍会将关注那些可能长期应用的方案上。根据计算机产业的快速变革而言,几乎很难做出一个正确预测。 |
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lcd 液晶显示器是 Liquid Crystal Display 的简称,lcd 的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体,两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线,透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向,将光线折射出来产生画面。比CRT要好的多,但是价钱较其贵
lcd液晶投影机是液晶显示技术和投影技术相结合的产物,它利用了液晶的电光效应,通过电路控制液晶单元的透射率及反射率,从而产生不同灰度层次及多达1670万种色彩的靓丽图像。lcd投影机的主要成像器件是液晶板。lcd投影机的体积取决于液晶板的大小,液晶板越小,投影机的体积也就越小。
根据电光效应,液晶材料可分为活性液晶和非活性液晶两类,其中活性液晶具有较高的透光性和可控制性。液晶板使用的是活性液晶,人们可通过相关控制系统来控制液晶板的亮度和颜色。与液晶显示器相同,lcd投影机采用的是扭曲向列型液晶。lcd投影机的光源是专用大功率灯泡,发光能量远远高于利用荧光发光的CRT投影机,所以lcd投影机的亮度和色彩饱和度都高于CRT投影机。lcd投影机的像元是液晶板上的液晶单元,液晶板一旦选定,分辨率就基本确定了,所以lcd投影机调节分辨率的功能要比CRT投影机差。
lcd投影机按内部液晶板的片数可分为单片式和三片式两种,现代液晶投影机大都采用3片式lcd板。三片式lcd投影机是用红、绿、蓝三块液晶板分别作为红、绿、蓝三色光的控制层。光源发射出来的白色光经过镜头组后会聚到分色镜组,红色光首先被分离出来,投射到红色液晶板上,液晶板“记录”下的以透明度表示的图像信息被投射生成了图像中的红色光信息。绿色光被投射到绿色液晶板上,形成图像中的绿色光信息,同样蓝色光经蓝色液晶板后生成图像中的蓝色光信息,三种颜色的光在棱镜中会聚,由投影镜头投射到投影幕上形成一幅全彩色图像。三片式lcd投影机比单片式lcd投影机具有更高的图像质量和更高的亮度。lcd投影机体积较小、重量较轻,制造工艺较简单,亮度和对比度较高,分辨率适中,现在lcd投影机占有的市场份额约占总体市场份额的70%以上,是目前市场上占有率最高、应用最广泛的投影机。 |
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1 对比度
lcd制造时选用的控制IC、滤光片和定向膜等配件,与面板的对比度有关,对一般用户而言,对比度能够达到350:1就足够了,但在专业领域这样的对比度平还不能满足用户的需求。相对CRT显示器轻易达到500:1甚至更高的对比度而言。只有高档液晶显示器才能达到这样如此程度,由于对比度很难通过仪器准确测量,所以挑的时候还是要自己亲自去看才行。
提示:对比度很重要,可以说是选取液晶的一个比亮点更重要的指标,当你了解到你的客户买的液晶是用来娱乐看影碟,你们就可以强调对比度比无坏点更重要,我们在看流媒体时,一般片源亮度不大,但要看出人物场景的明暗对比,头发丝灰到黑的质感变化,就要靠对比度的高低来显现了.优派的VG和VX一直强调对比度的指标,VG910S是1000:1的对比度,我们当时拿这款和三星的一款用双头显卡对比测试,三星液晶就明显比不过,大家有兴趣可以试试.测试软件中的256级灰度测试中在平视时能看清楚更多的小灰格即是对比度好!
2 亮度
lcd是一种介于固态与液态之间的物质,本身是不能发光的,需借助要额外的光源才行。因此,灯管数目关系着液晶显示器亮度。最早的液晶显示器只有上下两个灯管,发展到现在,普及型的最低也是四灯,高端的是六灯。四灯管设计分为三种摆放形式:一种是四个边各有一个灯管,但缺点是中间会出现黑影,解决的方法就是由上到下四个灯管平排列的方式,最后一种是“U”型的摆放形式,其实是两灯变相产生的两根灯管。六灯管设计实际使用的是三根灯管,厂商将三根灯管都弯成“U”型,然后平行放置,以达到六根灯管的效果。
提示:亮度也是一个比较重要的指标,越亮的液晶给人很远一看,就从一排液晶墙中脱颖而出,我们在CRT中经常见到的高亮技术(优派叫高亮,飞利浦叫显亮,明基叫锐彩)都是通过加大阴罩管的电流,轰击荧光粉,产生更亮的效果,这样的技术,一般是以牺牲画质,和显示器的寿命来换取的,所有采用此类技术的产品在缺省状态下都是普亮的,总要按个钮才能实行,按一下3X亮玩游戏;再按一变成5X亮看影碟,他细一看都变糊了,要看文本还得老实的回到普通的文本模式,这样的设计其实就是让大家不要常用高亮.lcd显示亮度的原理和CRT不一样,他们是靠面板后面的背光灯管的亮度来实现的.所以灯管要设计的多,发光才会均匀.早期卖液晶时和别人说液晶是三根以是很牛的事了,但当时奇美CRV,就搞出了一个六灯管技术,其实也就是把三管弯成了”U”型,变成了所谓的六根;这样的六灯管设计,加上灯管发光本身就很强,面板就看到很亮,这样的代表作在优派中以VA712为代表;但所有高亮的面板都会有一个致命伤,屏会漏光,这个术语一般人很少提及,编者个人认为他很重要,漏光是指在全黑的屏幕下,液晶不是黑的,而是发白发灰.所以好的液晶不要一味的强调亮度,而是要多强调对比度,优派的VP和VG系列就是不讲亮度,讲对比度的产品!
3 信号响应时间
响应时间指的是液晶显示器对于输入信号的反应速度,也就是液晶由暗转亮或由亮转暗的反应时间,通常是以毫秒(ms)为单位。要说清这一点我们还要从人眼对动态图像的感知谈起。人眼存在“视觉残留”的现象,高速运动的画面在人脑中会形成短暂的印象。动画片、电影等一直到现在最新的游戏正是应用了视觉残留的原理,让一系列渐变的图像在人眼前快速连续显示,便形成动态的影像。人能够接受的画面显示速度一般为每秒24张,这也是电影每秒24帧播放速度的由来,如果显示速度低于这一标准,人就会明显感到画面的停顿和不适。按照这一指标计算,每张画面显示的时间需要小于40ms。这样,对于液晶显示器来说,响应时间40ms就成了一道坎,低于40ms的显示器便会出现明显的画面闪烁现象,让人感觉眼花。要是想让图像画面达到不闪的程度,则就最好要达到每秒60帧的速度。
我用一个很简单的工式算出相应反应时间下的每秒画面数如下:
响应时间30ms=1/0.030=每秒约显示 33 帧画面
响应时间25ms=1/0.025=每秒约显示 40 帧画面
响应时间16ms=1/0.016=每秒约显示 63 帧画面
响应时间12ms=1/0.012=每秒约显示 83 帧画面
响应时间8ms=1/0.008=每秒约显示 125 帧画面
响应时间4ms=1/0.004=每秒约显示 250 帧画面
响应时间3ms=1/0.003=每秒约显示 333 帧画面
响应时间2ms=1/0.002=每秒约显示 500 帧画面
响应时间1ms=1/0.001=每秒约显示1000 帧画面
提示:通过上面的内容我们了解到了响应时间与画面帧数的关系。由此看来响应时间是越短越好。当时液晶市场刚启动时响应时间最低的接受范围是35ms,主要是以EIZO为代表的产品,后来明基的FP系列推出来到25毫秒,从33帧到40帧基本上感觉不出来,真正有质的变化是16MS,每秒显示63帧,以能应付电影,一般游戏的要求,所以到现在为止16MS也不算过时,随着面板技术的提高,明基和优派就开始了速度之争,优派从8MS,4毫秒一直发布到1MS,可以说1MS是lcd速度之争的终节者。对于游戏发烧友来说快1MS就意味意CS的枪法会更准,至少是心理上是这样的,这样的客户就要推荐VX系列显示器.但大家销售时要注意灰度响应,全彩响应的文字区别,有时可能灰阶8MS和全彩5MS说的是一个意思,就和我们以前卖CRT时,我们说点距是.28,LG就非要说他的是.21,水平点距却忽略不谈,其实两面者说的是一个意思,现在近期LG又搞出来一个锐度达1600:1,这也是一个概念的炒作,大家用的屏基本上就哪几家,哪会只有LG一家做到1600:1,而大家都停留在450:1的水平呢?一说消费者就明折了锐度和对比度的意思了,好比是AMD的PR值一样,没有实质意义.
4 可视角度
lcd的可视角度是一个让人头疼的问题,当背光源通过偏极片、液晶和取向层之后,输出的光线便具有了方向性。也就是说大多数光都是从屏幕中垂直射出来的,所以从某一个较大的角度观看液晶显示器时,便不能看到原本的颜色,甚至只能看到全白或全黑。为了解决这个问题,制造厂商们也着手开发广角技术,到目前为止有三种比较流行的技术,分别是:TN+FILM、IPS(IN-PLANE -SWITCHING)和MVA(MULTI-DOMAIN VERTICAL alignMENT)。
TN+FILM这项技术就是在原有的基础上,增加一层广视角补偿膜。这层补偿膜可以将可视角度增加到150度左右,是一种简单易行的方法,在液晶显示器中大量的应用。不过这种技术并不能改善对比度和响应时间等性能,也许对厂商而言,TN+FILM并不是最佳的解决方案,但它的确是最廉价的解决方法,所以大多数台湾厂商都用这种方法打造15寸液晶显示器。
IPS(IN-PLANE -SWITCHING,板内切换)技术,号称可以让上下左右可视角度达到更大的170度。IPS技术虽然增大了可视角度,但采用两个电极驱动液晶分子,需要消耗更大的电量,这会让液晶显示器的功耗增大。此外致命的是,这种方式驱动液32液晶显示器晶分子的响应时间会比较慢。
MVA(MULTI-DOMAIN VERTICAL alignMENT,多区域垂直排列)技术,原理是增加突出物来形成多个可视区域。液晶分子在静态的时候并不是完全垂直排列,在施加电压后液晶分子成水平排列,这样光便可以通过各层。MVA技术将可视角度提高到160度以上,并且提供比IPS和TN+FILM更短的响应时间。这项技术是富士通公司开发的,目前台湾奇美(在大陆奇丽是奇美的子公司)和台湾友达获得授权使用此技术。优派的VX2025WM即是此类面板的代表作,水平,垂直可视角度均为175度,基本无视觉死角,并且还承诺无亮点;可视角度分为平行和垂直可视角度,水平角度是以液晶的垂直中轴线为中心,向左和向右移动,可以清楚看到影像的角度范围。垂直角度是以显示屏的平行中轴线为中心,向上和向下移动,可以清楚看到影像的角度范围。可视角度以“度”为单位,目前比较常用的标注形式是直接标出总水平、垂直范围,如:150/120度,目前最低的可视角度为120/100度(水平/垂直),低于这个值则不能接受,最好能达到150/120度以上。
国内电脑市场各种品牌的纯平显示器之间强烈的竞争,各个商家都想在纯平这块大蛋糕上分得最大的份额。而当人们像当初搬15英寸显示器一样把纯平买回家后。我们不仅要问:下一代显示器的热点是什么呢?矛头直指液晶显示器。液晶显示器具有图像清晰精确、平面显示、厚度薄、重量轻、无辐射、低能耗、工作电压低等优点。 |
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液晶显示器按照控制方式不同可分为被动矩阵式lcd及主动矩阵式lcd两种。
段码式显示和点阵式显示。段码是最早最普通的显示方式,比如计算器,电子表这些。自从有了MP3,就开发了点阵式,如MP3,手机屏,数码相框这些高档消费品。
1. 被动矩阵式lcd在亮度及可视角方面受到较大的限制,反应速度也较慢。由于画面质量方面的问题,使得这种显示设备不利于发展为桌面型显示器,但由于成本低廉的因素,市场上仍有部分的显示器采用被动矩阵式lcd。被动矩阵式lcd又可分为TN-lcd(Twisted Nematic-lcd,扭曲向列lcd)、STN-lcd(Super TN-lcd,超扭曲向列lcd)和DSTN-lcd(Double layer STN-lcd,双层超扭曲向列lcd)。
2. 目前应用比较广泛的主动矩阵式lcd,也称TFT-lcd(Thin Film Transistor-lcd,薄膜晶体管lcd)。TFT液晶显示器是在画面中的每个像素内建晶体管,可使亮度更明亮、色彩更丰富及更宽广的可视面积。与CRT显示器相比,lcd显示器的平面显示技术体现为较少的零件、占据较少的桌面及耗电量较小,但CRT技术较为稳定成熟。 |
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我们很早就知道物质有固态、液态、气态三种型态。液体分子质心的排列虽然不具有任何规律性,但是如果这些分子是长形的(或扁形的),它们的分子指向就可能有规律性。于是我们就可将液态又细分为许多型态。分子方向没有规律性的液体我们直接称为液体,而分子具有方向性的液体则称之为“液态晶体”,又简称“液晶”。液晶产品其实对我们来说并不陌生,我们常见到的手机、计算器都是属于液晶产品。液晶是在1888年,由奥地利植物学家Reinitzer发现的,是一种介于固体与液体之间,具有规则性分子排列的有机化合物。一般最常用的液晶型态为向列型液晶,分子形状为细长棒形,长宽约1nm~10nm,在不同电流电场作用下,液晶分子会做规则旋转90度排列,产生透光度的差别,如此在电源ON/OFF下产生明暗的区别,依此原理控制每个像素,便可构成所需图像。
1. 被动矩阵式lcd工作原理
TN-lcd、STN-lcd和DSTN-lcd之间的显示原理基本相同,不同之处是液晶分子的扭曲角度有些差别。下面以典型的TN-lcd为例,向大家介绍其结构及工作原理。
在厚度不到1厘米的TN-lcd液晶显示屏面板中,通常是由两片大玻璃基板,内夹着彩色滤光片、配向膜等制成的夹板? 外面再包裹着两片偏光板,它们可决定光通量的最大值与颜色的产生。彩色滤光片是由红、绿、蓝三种颜色构成的滤片,有规律地制作在一块大玻璃基板上。每一个像素是由三种颜色的单元(或称为子像素)所组成。假如有一块面板的分辨率为1280×1024,则它实际拥有3840×1024个晶体管及子像素。 每个子像素的左上角(灰色矩形)为不透光的薄膜晶体管,彩色滤光片能产生RGB三原色。每个夹层都包含电极和配向膜上形成的沟槽,上下夹层中填充了多层液晶分子(液晶空间不到5×10-6m)。在同一层内,液晶分子的位置虽不规则,但长轴取向都是平行于偏光板的。另一方面,在不同层之间,液晶分子的长轴沿偏光板平行平面连续扭转90度。其中,邻接偏光板的两层液晶分子长轴的取向,与所邻接的偏光板的偏振光方向一致。在接近上部夹层的液晶分子按照上部沟槽的方向来排列,而下部夹层的液晶分子按照下部沟槽的方向排列。最后再封装成一个液晶盒,并与驱动IC、控制IC与印刷电路板相连接。
在正常情况下光线从上向下照射时,通常只有一个角度的光线能够穿透下来,通过上偏光板导入上部夹层的沟槽中,再通过液晶分子扭转排列的通路从下偏光板穿出,形成一个完整的光线穿透途径。而液晶显示器的夹层贴附了两块偏光板,这两块偏光板的排列和透光角度与上下夹层的沟槽排列相同。当液晶层施加某一电压时,由于受到外界电压的影响,液晶会改变它的初始状态,不再按照正常的方式排列,而变成竖立的状态。因此经过液晶的光会被第二层偏光板吸收而整个结构呈现不透光的状态,结果在显示屏上出现黑色。当液晶层不施任何电压时,液晶是在它的初始状态,会把入射光的方向扭转90度,因此让背光源的入射光能够通过整个结构,结果在显示屏上出现白色。为了达到在面板上的每一个独立像素都能产生你想要的色彩,多个冷阴极灯管必须被使用来当作显示器的背光源。
2. 主动矩阵式lcd工作原理
TFT-lcd液晶显示器的结构与TN-lcd液晶显示器基本相同,只不过将TN-lcd上夹层的电极改为FET晶体管,而下夹层改为共通电极。
TFT-lcd液晶显示器的工作原理与TN-lcd却有许多不同之处。TFT-lcd液晶显示器的显像原理是采用“背透式”照射方式。当光源照射时,先通过下偏光板向上透出,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,液晶分子的排列状态同样会发生改变,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为止。
液晶显示器的技术参数
1. 可视面积
液晶显示器所标示的尺寸就是实际可以使用的屏幕范围一致。例如,一个15.1英寸的液晶显示器约等于17英寸CRT屏幕的可视范围。
2. 可视角度
液晶显示器的可视角度左右对称,而上下则不一定对称。举个例子,当背光源的入射光通过偏光板、液晶及取向膜后,输出光便具备了特定的方向特性,也就是说,大多数从屏幕射出的光具备了垂直方向。假如从一个非常斜的角度观看一个全白的画面,我们可能会看到黑色或是色彩失真。一般来说,上下角度要小于或等于左右角度。如果可视角度为左右80度,表示在始于屏幕法线80度的位置时可以清晰地看见屏幕图像。但是,由于人的视力范围不同,如果没有站在最佳的可视角度内,所看到的颜色和亮度将会有误差。现在有些厂商就开发出各种广视角技术,试图改善液晶显示器的视角特性,如:IPS(In Plane Switching)、MVA(Multidomain Vertical Alignment)、TN+FILM。这些技术都能把液晶显示器的可视角度增加到160度,甚至更多。
3. 点距
我们常问到液晶显示器的点距是多大,但是多数人并不知道这个数值是如何得到的,现在让我们来了解一下它究竟是如何得到的。举例来说一般14英寸lcd的可视面积为285.7mm×214.3mm,它的最大分辨率为1024×768,那么点距就等于:可视宽度/水平像素(或者可视高度/垂直像素),即285.7mm/1024=0.279mm(或者是214.3mm/768=0.279mm)。
4. 色彩度
lcd重要的当然是的色彩表现度。我们知道自然界的任何一种色彩都是由红、绿、蓝三种基本色组成的。lcd面板上是由1024×768个像素点组成显像的,每个独立的像素色彩是由红、绿、蓝(R、G、B)三种基本色来控制。大部分厂商生产出来的液晶显示器,每个基本色(R、G、B)达到6位,即64种表现度,那么每个独立的像素就有64×64×64=262144种色彩。也有不少厂商使用了所谓的FRC(Frame Rate Control)技术以仿真的方式来表现出全彩的画面,也就是每个基本色(R、G、B)能达到8位,即256种表现度,那么每个独立的像素就有高达256×256×256=16777216种色彩了。
5. 对比值
对比值是定义最大亮度值(全白)除以最小亮度值(全黑)的比值。CRT显示器的对比值通常高达500:1,以致在CRT显示器上呈现真正全黑的画面是很容易的。但对lcd来说就不是很容易了,由冷阴极射线管所构成的背光源是很难去做快速地开关动作,因此背光源始终处于点亮的状态。为了要得到全黑画面,液晶模块必须完全把由背光源而来的光完全阻挡,但在物理特性上,这些元件并无法完全达到这样的要求,总是会有一些漏光发生。一般来说,人眼可以接受的对比值约为 250:1。
6. 亮度值
液晶显示器的最大亮度,通常由冷阴极射线管(背光源)来决定,亮度值一般都在200~250 cd/m2间。液晶显示器的亮度略低,会觉得屏幕发暗。虽然技术上可以达到更高亮度,但是这并不代表亮度值越高越好,因为太高亮度的显示器有可能使观看者眼睛受伤。
7. 响应时间
响应时间是指液晶显示器各像素点对输入信号反应的速度,此值当然是越小越好。如果响应时间太长了,就有可能使液晶显示器在显示动态图像时,有尾影拖曳的感觉。一般的液晶显示器的响应时间在20~30ms之间。
参考网站:http://www.cn-lanyuan.com |
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低压微功耗
平板型结构
被动显示型(无眩光,不刺激人眼,不会引起眼睛疲劳)
显示信息量大(因为像素可以做得很小)
易于彩色化(在色谱上可以非常准确的复现)
无电磁辐射(对人体安全,利于信息保密)
长寿命(这种器件几乎没有什么劣化问题,因此寿命极长,但是液晶背光寿命有限,不过背光部分可以更换)
lcd显示器的工作原理
从液晶显示器的结构来看,无论是笔记本电脑还是桌面系统,采用的lcd显示屏都是由不同部分组成的分层结构。lcd由两块玻璃板构成,厚约1mm,其间由包含有液晶材料的5μm均匀间隔隔开。因为液晶材料本身并不发光,所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管,而在液晶显示屏背面有一块背光板(或称匀光板)和反光膜,背光板是由荧光物质组成的可以发射光线,其作用主要是提供均匀的背景光源。
背光板发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万液晶液滴的液晶层。液晶层中的液滴都被包含在细小的单元格结构中,一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极,电极分为行和列,在行与列的交叉点上,通过改变电压而改变液晶的旋光状态,液晶材料的作用类似于一个个小的光阀。在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。当lcd中的电极产生电场时,液晶分子就会产生扭曲,从而将穿越其中的光线进行有规则的折射,然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。
液晶显示技术也存在弱点和技术瓶颈,与CRT显示器相比亮度、画面均匀度、可视角度和反应时间上都存在明显的差距。其中反应时间和可视角度均取决于液晶面板的质量,画面均匀度和辅助光学模块有很大关系。
对于液晶显示器来说,亮度往往和他的背板光源有关。背板光源越亮,整个液晶显示器的亮度也会随之提高。而在早期的液晶显示器中,因为只使用2个冷光源灯管,往往会造成亮度不均匀等现象,同时明亮度也不尽人意。一直到后来使用4个冷光源灯管产品的推出,才有很大的改善。
信号反应时间也就是液晶显示器的液晶单元响应延迟。实际上就是指的液晶单元从一种分子排列状态转变成另外一种分子排列状态所需要的时间,响应时间愈小愈好,它反应了液晶显示器各像素点对输入信号反应的速度,即屏幕由暗转亮或由亮转暗的速度。响应时间越小则使用者在看运动画面时不会出现尾影拖拽的感觉。有些厂商会通过将液晶体内的导电离子浓度降低来实现信号的快速响应,但其色彩饱和度、亮度、对比度就会产生相应的降低,甚至产生偏色的现象。这样信号反应时间上去了,但却牺牲了液晶显示器的显示效果。有些厂商采用的是在显示电路中加入了一片IC图像输出控制芯片,专门对显示信号进行处理的方法来实现的。IC芯片可以根据VGA输出显卡信号频率,调整信号响应时间。由于没有改变液晶体的物理性质,因此对其亮度、对比度、 色彩饱和度都没有影响,这种方法的制造成本也相对较高。
由上便可看出,液晶面板的质量并不能完全代表液晶显示器的品质,没有出色的显示电路配合,再好的面板也不能做出性能优异的液晶显示器。随着lcd产品产量的增加、成本的下降,液晶显示器会大量普及。
lcd显示屏的尺寸
lcd就是指数码相机的液晶显示屏(lcd,全称为Liquid Crystal Display),数码相机与传统相机最大的一个区别就是它拥有一个可以及时浏览图片的屏幕。数码相机显示屏尺寸即数码相机显示屏的大小,一般用英寸来表示。如:1.8英寸、2.5英寸等等,目前最大的显示屏在3.0英寸。数码相机显示屏越大,一方面可以令相机更加美观,但另一方面,显示屏越大,使得数码相机的耗电量也越大。所以在选择数码相机时,显示屏的大小也是一个不可忽略的重要指标。
是指液晶显示器屏幕对角线的长度,单位为英寸,对于液晶显示器由于标称的尺寸就是实际屏幕显示的尺寸,所以15英寸的液晶显示器的可视面积接近17英寸的纯平显示器。现在的主流产品主要以15寸和17寸为主。
液晶显示器花屏的解决办法
第一招:检查显示器与显卡的连线是否松动。接触不良会导致出现“杂波”、“杂点”状的花屏是最常见的现象。
第二招:检查显卡是否过度超频。若显卡过度超频使用,一般会出现不规则、间断的横纹。这时,应该适当降低超频幅度。注意,首先要降低显存频率。
第三招:检查显卡的质量。若是更换显卡后出现花屏的问题,且在使用第一、二招未能奏效后,则应检查显卡的抗电磁干扰和电磁屏蔽质量是否过关。具体办法是:将一些可能产生电磁干扰的部件尽量远离显卡安装(如硬盘),再看花屏是否消失。若确定是显卡的电磁屏蔽功能不过关,则应更换显卡,或自制屏蔽罩。
第四招:检查显示器的分辨率或刷新率是否设置过高。液晶显示器的分辨率一般低于CRT显示器,若超过厂家推荐的最佳分辨率,则有可能出现花屏的现象。
第五招:检查是否安装了不兼容的显卡驱动程序。这种情况一般容易被忽视,因为显卡驱动程序的更新速度越来越快(尤其是NVIDIA显卡),有些用户总是迫不及待地安装最新版本的驱动。事实上,有些最新驱动程序要么是测试版本、要么是针对某一专门显卡或游戏进行优化的版本,使用这类驱动有时可能导致花屏的出现。所以,推荐大家尽量使用经过微软认证的驱动程序,最好使用显卡厂家提供的驱动。
第六招:若使用以上五招后,仍然不能解决问题,则有可能是显示器的质量问题。此时,请更换其他显示器进行测试。
友情提醒:现在显示器厂商一般都有售后服务热线,而且很多都是免费的,大家可以合理利用下。^_^ |
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