LCD顯示的原理涉及光源處理、選光、彩色顯示。光源處理主要是背光的功能,包括光源選擇,比如熒光燈或者發(fā)光二極管LED。光的選擇主要是通過(guò)一套兩個(gè)垂直的偏振片和液晶層來(lái)實(shí)現(xiàn)的,而彩色顯示則是通過(guò)濾色片來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
液晶屏的光來(lái)自屏幕底部的光源。液晶燈主要有兩種類型,一種是CCFL,另一種是發(fā)光二極管光源。用LED做光源可以讓屏幕更薄。放置發(fā)光二極管有兩種方法,一種是將它們平放在底部反射器上,如電腦屏幕。當(dāng)我們通電時(shí),發(fā)光二極管會(huì)發(fā)光,光線會(huì)穿過(guò)擴(kuò)散膜和棱鏡膜。還有一種方法是把LED放在屏幕的側(cè)面,比如我們的手機(jī),但是這種放置會(huì)造成一些亮一些暗的情況,所以這種方式也需要一個(gè)導(dǎo)光板把線光源轉(zhuǎn)換成面光源,使光線更加均勻,然后光線通過(guò)均勻的光擴(kuò)散膜,使光線更加擴(kuò)散,使光線更加均勻柔和,就像我們透過(guò)磨砂玻璃看燈一樣。光也通過(guò)棱鏡膜,將散射光集中到一定角度,只有滿足一定角度的光才會(huì)從棱鏡膜射出,不符合的光會(huì)反射回下方的反射鏡,再?gòu)姆瓷溏R射出到棱鏡膜,實(shí)現(xiàn)光的再利用。加棱鏡膜的原因是光線向四面八方散射,但無(wú)論是用電腦還是手機(jī),都是對(duì)著屏幕的,所以盡量分散光線對(duì)著人,這樣也可以提高屏幕的亮度。在這個(gè)地方,這些層屬于LCD的背光部分。
當(dāng)光線再次向下時(shí),會(huì)通過(guò)一個(gè)起濾光作用的偏光片。偏振器是通過(guò)拉伸塑料獲得的。雖然看起來(lái)和墨鏡差不多,但實(shí)際結(jié)構(gòu)和我們的百葉窗一樣,都是平行的網(wǎng)格線。因此,只有特定方向的光(垂直偏振光)才能通過(guò)這一層,其他方向的光會(huì)被吸收。穿過(guò)這一層后,會(huì)遇到第二個(gè)偏振鏡。但是第二偏振器和第一偏振器彼此垂直,所以光不能穿過(guò)第二偏振器。這時(shí),屏幕顯示黑色。當(dāng)光線通過(guò)第二偏振片時(shí),屏幕自然是白色的。怎樣才能讓光通過(guò)第二偏振片,再加一層液晶層?因?yàn)橐壕Х肿釉谧匀粻顟B(tài)下是規(guī)則整齊排列的,那么我們把液晶和配向膜夾在中間,配向膜的表面是一個(gè)一個(gè)的。然后,取向膜的細(xì)槽垂直夾住中間的液晶。此時(shí),液晶分子將沿著細(xì)槽的方向排列。此時(shí),穿過(guò)第一偏振器的光將隨著液晶分子的扭曲而改變,并變成水平方向的偏振光。這時(shí),光線可以自然地穿過(guò)第二偏振片,我們可以看到屏幕顯示為白色。必要時(shí)如何控制光線通過(guò)或不通過(guò)第二偏光鏡?此時(shí),我們?cè)谝壕拥膬蓚?cè)添加另一個(gè)電極層。電極層通電后,產(chǎn)生的電場(chǎng)會(huì)對(duì)液晶分子產(chǎn)生影響。所以想要屏幕顯示黑色,只需要增加電極層的電壓,使液晶在電壓的作用下發(fā)生扭曲。此時(shí),穿過(guò)第一偏振片的光在穿過(guò)液晶層時(shí)不會(huì)失真,因此如果不能穿過(guò)第二偏振片,屏幕將顯示黑色。
如果我們想顯示顏色,我們只需要再增加一層濾色片。我們知道每個(gè)屏幕是由數(shù)千個(gè)像素組成的,每個(gè)像素又是由紅、綠、藍(lán)三個(gè)子像素組成的。因此,我們只需要調(diào)整三個(gè)子像素的亮度來(lái)混合不同的顏色。如何分別調(diào)整每個(gè)像素的三個(gè)子像素的亮度?亮度和以前一樣是通過(guò)電極的電壓來(lái)調(diào)節(jié)的,只是電極層上實(shí)際上有一個(gè)玻璃襯底,然后玻璃襯底上有一個(gè)薄膜晶體管。這個(gè)薄膜晶體管也叫TFT,每個(gè)對(duì)應(yīng)的子像素都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的晶體管,就是每個(gè)子像素的亮度級(jí)開關(guān)。它可以調(diào)節(jié)子像素范圍內(nèi)的電壓,這個(gè)子像素范圍內(nèi)的液晶分子自然會(huì)受到電壓的影響而發(fā)生畸變,使得每個(gè)子像素的晶體管可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)電壓。光通過(guò)液晶層時(shí),每個(gè)子像素范圍內(nèi)的液晶分子的畸變程度不同,自然光的振動(dòng)方向也不同。透射光也不一樣,這樣亮度可以調(diào)節(jié)。目前,LCD的每個(gè)子像素至少有256級(jí)亮度,這意味著這三個(gè)子像素可以混合1600多萬(wàn)種顏色。
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