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液晶顯示器,或稱LCD(Liquid Crystal Display),為平面超薄的顯示設備,它由一定數量的彩色或黑白像素組成,放置於光源或者反射面前方。液晶顯示器功耗很低,因此倍受工程師青睞,適用於使用電池的電子設備。它的主要原理是以電流刺激液晶分子產生點、線、面配合背部燈管構成畫面。

1起源

LCD( Liquid Crystal Display),對於許多的用戶而言可能是一個並不算新鮮的名詞了,不過這種技術存在的歷史可能遠遠超過了我們的想像。早在19世紀末,奧地利植物學家就發現了液晶,即液態的晶體,也就是說一種物質同時具備了液體的流動性和類似晶體的某種排列特性。在電場的作用下,液晶分子的排列會產生變化,從而影響到它的光學性質,這種現象叫做電光效應。利用液晶的電光效應,英國科學家在上世紀製造了第一塊液晶顯示器即LCD。今天的液晶顯示器中廣泛採用的是定線狀液晶,如果我們微觀去看它,會發現它特象棉花棒。與傳統的CRT相比,LCD不但體積小,厚度薄(14.1英寸的整機厚度可做到只有5厘米),重量輕、耗能少(1到10 微瓦/平方厘米)、工作電壓低(1.5到6V)且無輻射,無閃爍並能直接與CMOS集成電路匹配。由於優點眾多,LCD從1998年開始進入台式機應用領域。
第一台可操作的LCD基於動態散射模式(Dynamic Scattering Mode,DSM),RCA公司喬治·海爾曼帶領的小組開發了這種LCD。海爾曼創建了奧普泰公司,這個公司開發了一系列基於這種技術的的LCD。 1970年12月,液晶的旋轉向列場效應在瑞士被仙特和赫爾弗里希霍夫曼-勒羅克中央實驗室註冊為專利。 1969年,詹姆士·福格森在美國俄亥俄州肯特州立大學(Ohio University)發現了液晶的旋轉向列場效應並於1971年2月在美國註冊了相同的專利。1971年他的公司(ILIXCO)生產了第一台基於這種特性的LCD,很快的替代了性能較差的DSM型LCD。
在1985年之後,這一發現才產生了商業價值,1973年日本的聲寶公司首次將它運用於製作電子計算器的數字顯示。LCD是筆記本電腦和掌上計算機的主要顯示設備,在投影機中,它也扮演著非常重要的角色,而且它開始逐漸滲入到桌面顯示器市場中。

2早期發展

一直以來,追求更完美的視覺享受都是我們桌面顯示設備的目標,回顧顯示技術發展歷程,我們不難發現它都是圍繞著同樣一個主題-「追求更佳的人類肉眼視覺舒適性」!
作為近幾年才突然新興起的新產品,上海狼影液晶顯示器已經全面取代笨重的CRT顯示器成為主流的顯示設備。可是,液晶顯示器的發展之路並不是我們想象中的那樣一帆風順。下面,我們與新老用戶一起回顧一下LCD發展的艱辛曲折之路。
LCD早期發展(1986~2001)—過高成本抑制其發展之路技術不成熟的早期,LCD主要應用於電子錶、計算器等領域。我們平時所說的LCD,它的英文全稱為Liquid Crystal Display,直譯成中文就是液態晶體顯示器,簡稱為液晶顯示器。
液晶是一種幾乎完全透明的物質。它的分子排列決定了光線穿透液晶的路徑。到20世紀60年代,人們發現給液晶充電會改變它的分子排列,繼而造成光線的扭曲或折射,由此引發了人們發明液晶顯示設備的念頭。
世界上第一台液晶顯示設備出現在20世紀70年代初,被稱之為TN-LCD(扭曲向列)液晶顯示器。儘管是單色顯示,它仍被推廣到了電子錶、計算器等領域。

3特點

機身薄,節省空間
與比較笨重的CRT顯示器相比,液晶顯示器只要前者三分之一的空間。
省電,不產生高溫
它屬於低耗電產品,可以做到完全不發熱(主要耗電和發熱部分存在於背光燈管或LED),而CRT顯示器,因顯像技術不可避免產生高溫。
低輻射,益健康
液晶顯示器的輻射遠低於CRT顯示器(僅僅是低,並不是完全沒有輻射,電子產品多多少少都有輻射),這對於整天在電腦前工作的人來說是一個福音。
畫面柔和不傷眼
不同於CRT技術,液晶顯示器畫面不會閃爍,可以減少顯示器對眼睛的傷害,眼睛不容易疲勞。
液晶顯示器綠色環保,它的能源消耗相對於傳統的CRT來說,簡直是太小了(17''功率大概在65-12W之間);對於逐漸引起國人重視的噪音污染也與它無緣,因為它的自身的工作特點決定了它不會產生噪音(對於那種喜歡一邊使用電腦,一邊有節奏的敲打顯示器的用戶發出的噪音,這裡不予以考慮);液晶顯示器還有一個好處就是發熱量比較低,長時間使用不會有烤熱的感覺,這一點也是以前的顯示器無可比擬的,以前的顯示器可是寶貴,尤其是夏天,家裡的空調、電扇都得為它服務給它降溫。使用液晶顯示器無形中為大氣降了溫,也為阻止日益升溫的大氣作貢獻。同時減少輻射,降低環境污染。當然了,環保也不會少了輻射這個指數的,雖然我們不能說液晶顯示器就完全沒有輻射,但是相對於輻射大戶CRT,以及日常家電的輻射來說,液晶顯示器那一點點輻射簡直可以忽略不計。
時代其實還是模擬時代,而未來的時代從發展趨勢來看是數字時代。顯示器智能化操作,數字控制、數碼顯示是未來顯示器的必要條件。隨著數字時代的來臨,數字技術必將全面取代模擬技術,LCD不久就會全面取代模擬CRT顯示器。
不過從另一個方面講液晶顯示器的數字介面並不普及,還遠遠沒有到應用領域。從理論上說,液晶顯示器是純數字設備,與電腦主機的連接也應該是採用數字式介面,採用數字介面的優點是不言而喻的。首先可以減少在模數轉換過程中的信號損失和干擾;減少相應的轉化電路和元件;其次不需要進行時鐘頻率、向量的調整。
市場上大部分液晶顯示器的介面是模擬介面,存在著傳輸信號易受干擾、顯示器內部需要加入模數轉換電路、無法升級到數字介面等問題。並且,為了避免像素閃爍的出現,必須做到時鐘頻率、向量與模擬信號的完全一致。
此外,液晶顯示器的數字介面尚未形成統一標準,帶有數字輸出的顯示卡在市面上並不多見。這樣一來,液晶顯示器的關鍵性的優勢卻很難充分發揮。
這個問題可能不是很好理解,我們舉例子說明一下吧。使用過液晶顯示器的人都知道液晶顯示器很容易產生影像拖尾現象。
響應時間是液晶顯示器的一個特殊指標。液晶顯示器的響應時間指的是顯示器各像素點對輸入信號反應的速度,響應時間短,則顯示運動畫面時就不會產生影像拖尾的現象。這一點在玩遊戲、看快速動作的影像時十分重要。足夠快的響應時間才能保證畫面的連貫。市面上一般的液晶顯示器,響應時間與以前相比已經有了很大的突破,一般為40ms左右。不過隨著技術的日益發展LCD和CRT的這個差距在逐漸的被彌補上,一款液晶顯示器的響應時間就已經縮短到了5ms.
從外形上看液晶顯示器的外觀輕巧超薄,與傳統球面顯示器相比,其厚度、體積僅是CRT顯示器的一半(比如華碩的MS系列產品,其厚度更是達到了讓人驚訝的1.65cm),大大減少了佔地空間。
香港和東京是世界上液晶顯示器普及率最高的地區,香港液晶顯示器的出貨量佔到了顯示器總出貨量的七成。我們觀察一下液晶顯示器普及率高的地區就不難發現,這些地方大多是比較繁華,比較擁擠,生活水平比較高,而且寫字樓、金融大廈林立的地方。在這些地方可謂是寸土寸金。顯示器節省下來的空間的地皮價格遠遠高於液晶顯示器和CRT顯示器的差價。中國大陸的一些大城市的繁華區域也有向著這個方向發展的趨勢。
這個問題其實是問您對顯示器的用途。眾所周知,由於液晶分子不能自已發光,所以,液晶顯示器需要靠外界光源輔助發光。一般來講140流明每平方米才夠。有些廠商的參數標準和實際標準還存在差距。這裡要說明一下,就是一些小尺寸的液晶顯示器以往主要應用於筆記本電腦當中,採用兩燈調節,因此它們的亮度和對比度都不是很好。不過主流的桌面版本的液晶顯示器的亮度一般都可以達到250流明到400流明,已經開始逐漸接近CRT的水平了。
對於大多數人來說,如果把CRT和LCD擺放在一起的話,可以比較輕鬆的分辨出液晶顯示器和普通的CRT顯示器的亮度和對比度以及色彩飽和度的不同,但是就一般使用來說,這一點點差距並不會影響您的工作。
但是對於專業的美工等要求準確色彩的工作來說,液晶顯示器還不能完全達到其工作的要求。

4分類

液晶顯示器是一種採用液晶為材料的顯示器。液晶是介於固態和液態間的
寬屏液晶顯示器
有機化合物。將其加熱會變成透明液態,冷卻後會變成結晶的混濁固態。在電場作用下,液晶分子會發生排列上的變化,從而影響通過其的光線變化,這種光線的變化通過偏光片的作用可以表現為明暗的變化。就這樣,人們通過對電場的控制最終控制了光線的明暗變化,從而達到顯示圖像的目的。
按驅動方式分類
從液晶面板的驅動方式來分,目前最常見的是TFT(Thin Film Transistor)型驅動。它通過有源開關的方式來實現對各個像素的獨立精確控制,因此相比之前的無源驅動(俗稱偽彩)可以實現更精細的顯示效果。因此,大多數的液晶顯示器、液晶電視及部分手機均採用TFT驅動。液晶顯示器多用窄視角的TN模式,液晶電視多用寬視角的IPS等模式。它們通稱為TFT-LCD。
TFT-LCD的構成主要由螢光管(或者LED Light Bar)、導光板、偏光板、濾光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄模式晶體管等等構成。首先,液晶顯示器必須先利用背光源投射出光源,這些光源會先經過一個偏光板然後再經過液晶。這時液晶分子的排列方式就會改變穿透液晶中傳播的光線的偏振角度,然後這些光線還必須經過前方的彩色的濾光膜與另一塊偏光板。因此我們只要改變加在液晶上的電壓值就可以控制最後出現的光線強度與色彩,這樣就能在液晶面板上變化出有不同色調的顏色組合了。

5解析度

LCD液晶顯示器廣泛應用於工業控制中,尤其是一些機器的人機,複雜控制設備的面板,醫療器械的顯示等等。我常用於工業控制及儀器儀錶中的的LCD液晶顯示器的解析度為:320x240,640x480,800x600,1024x768及以上的解析度的屏,常用的大小有3.9",4.0",5.0",5.5",5.6",5.7",6.0",6.5",7.3",7.5",10.0",10.4",12.3"15"17"20"甚至現在的50"YIS等。顏色有黑白,偽彩,512色,16位色,24位色等。
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一些用戶往往把解析度和點距混為一談,其實,這是兩個截然不同的概念。解析度通常用水平象素點與垂直像素點的乘積來表示,象素數越多,其解析度就越高。因此,解析度通常是以象素數來計量的,如:640×480的解析度,其象素數為307200。
註:640為水平象素數,480為垂直象素數。
由於在圖形環境中,高解析度能有效地收縮屏幕圖像,因此,在屏幕尺寸不變的情況下,其解析度不能越過它的最大合理限度,否則,就失去了意義。
CRT顯示器的尺寸指顯像管的對角線尺寸。最大可視面積就是顯示器可以顯示圖形的最大範圍。顯像管的大小通常以對角線的長度來衡量,以英寸單位(1英寸=2.54cm),常見的有15英寸、17英寸、19英寸、20英寸等。顯示面積都會小於顯示管的大小。顯示面積用長與高的乘積來表示,通常人們也用屏幕可見部分的對角線長度來表示。15英寸顯示器的可視範圍在13.8英寸左右,17英寸顯示器的可視區域大多在15~16英寸之間,19英寸顯示器可視區域達到18寸英寸左右。
LCD顯示器的尺寸是指液晶面板的對角線尺寸,以英寸單位(1英寸=2.54cm),主流的有15英寸、17英寸、19英寸、21.5英寸、22.1英寸、23英寸、24英寸等。
顯示器大小 最大解析度
14英寸 1024×768
15英寸 1280×1024
17英寸 1600×1280
21英寸 1600×1280
24英寸 1920×1080(全高清)

6保養常識

避免進水
千萬不要讓任何帶有水分的東西進入液晶顯示器。當然,一旦發生這種情況也不要驚慌失措,如果在開機前發現只是屏幕表面有霧氣,用軟布輕輕擦掉就可以了,如果水分已經進入液晶顯示器,那就把液晶顯示器放在通風乾燥的地方,將裡面的水分逐漸蒸發掉,如果發生屏幕「泛潮」的情況較嚴重時,普通用戶還是打電話請服務商幫助為好,因為較嚴重的潮氣會損害液晶顯示器的元器件,會導致液晶電極腐蝕,造成永久性的損害。另外,平時也要盡量避免在潮濕的環境中使用LCD顯示器。
硬碰傷
LCD顯示器比較脆弱,平時使用時應當注意不要被其他器件「碰傷」。在使用清潔劑的時候也要注意,不要把清潔劑直接噴到屏幕上,它有可能流到屏幕里造成短路,正確的做法是用軟布粘上清潔劑輕輕地擦拭屏幕,記住,液晶顯示器抗「撞擊」的能力是很小的,許多晶體和靈敏的電器元件在遭受撞擊時會被損壞,所以請匆碰撞尖銳物品。
屏保程序
在使用台式電腦時,很多人都喜歡使用屏幕保護程序,當他們轉為使用筆記本電腦時,這個好習慣也被保留了下來,但他們卻不知屏幕保護程序對液晶顯示器非但沒有任何好處,反而還會造成一些負面影響。
液晶顯示屏的核心結構類似於一塊「三明治」,兩塊玻璃基板中間充斥著運動的液晶分子。信號電壓直接控制薄膜晶體的開關狀態,再利用晶體管控制液晶分子,液晶分子具有明顯地光學各向異性,能夠調製來自背光燈管發射的光線,實現圖像的顯示。而一個完整的顯示屏則由眾多像素點構成,每個像素好像一個可以開關的晶體管。
一部正在顯示圖像的LCD,其液晶分子一直是處在開關的工作狀態的,對於一部響應時間達到20ms的LCD工作1秒鐘,液晶分子就已經開關了幾百次左右。因此當我們對電腦停止操作時還讓屏幕上顯示五顏六色反覆運動的屏幕保護程序無疑使液晶分子依舊處在反覆的開關狀態。
因此,在你可能會在一段時間離開你的筆記本電腦時,尤其是在使用電池供電時,關閉LCD才是你唯一正確的方法。當然如何的關閉它你有很多種方法來實現。最直接的方法便是關掉你的筆記本電腦,這也是最省電的方法,當然你可能只是離開10-15分鐘的樣子,重新啟動可能會覺得很不耐煩,那也可以扣上屏幕,這時候系統將自動關閉屏幕進入待機狀態,再次讓筆記本回到工作狀態只需要掀起屏幕即可。
物理特性
液晶是這樣一種有機化合物, 在常溫條件下,呈現出既有液體的流動性,又有晶體的光學各向異性,因而稱為「液晶」.在電場、磁場、溫度、應力等外部條件的影響下,其分子容易發生再排列,使液晶的各種光學性質隨之發生變化,液晶這種各向異性及其分子排列易受外加電場、磁場的控制.正是利用這一液晶的物理基礎,即液晶的「電-光效應」,實現光被電信號調製,從而製成液晶顯示器件.在不同電流電場作用下,液晶分子會做規則旋轉90度排列,產生透光度的差別,如此在電源ON/OFF下產生明暗的區別,依此原理控制每個像素,便可構成所需圖像.
液晶的物理特性是:當通電時導通,排列變的有秩序,使光線容易通過;不通電時排列混亂,阻止光線通過。讓液晶如閘門般地阻隔或讓光線穿透。從技術上簡單地說,液晶面板包含了兩片相當精緻的無鈉玻璃素材,稱為Substrates,中間夾著一層液晶。當光束通過這層液晶時,液晶本身會排排站立或扭轉呈不規則狀,因而阻隔或使光束順利通過。大多數液晶都屬於有機複合物,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。將液晶倒入一個經精良加工的開槽平面,液晶分子會順著槽排列,所以假如那些槽非常平行,則各分子也是完全平行的。
彩色原理
對於筆記本電腦或者桌面型的LCD顯示器需要採用的更加複雜的彩色顯示器而言,還要具備專門處理彩色顯示的色彩過濾層。通常,在彩色LCD面板中,每一個像素都是由三個液晶單元格構成,其中每一個單元格前面都分別有紅色,綠色,或藍色的過濾器。這樣,通過不同單元格的光線就可以在屏幕上顯示出不同的顏色。
LCD克服了CRT體積龐大、耗電和閃爍的缺點,但也同時帶來了造價過高、視角不廣以及彩色顯示不理想等問題。CRT顯示可選擇一系列解析度,而且能按屏幕要求加以調整,但LCD屏只含有固定數量的液晶單元,只能在全屏幕使用一種解析度顯示(每個單元就是一個像素)。CRT通常有三個電子槍,射出的電子束必須精確聚焦,否則就得不到清晰的圖像顯示。但LCD不存在聚焦問題,因為每個液晶單元都是單獨開關的。這正是同樣一幅圖在LCD屏幕上為什麼如此清晰的原因。LCD也不必關心刷新頻率和閃爍,液晶單元要麼開,要麼關,所以在40~60Hz這樣的低刷新頻率下顯示的圖像不會比75Hz下顯示的圖像更閃爍。不過,LCD屏的液晶單元會很容易出現瑕疵。對1024×768的屏幕來說,每個像素都由三個單元構成,分別負責紅、綠和藍色的顯示一所以總共約需240萬個單元(1024×768×3=2359296)。很難保證所有這些單元都完好無損。最有可能的是,其中一部分已經短路(出現「亮點」),或者斷路(出現「黑點」)。所以說,並不是如此高昂的顯示產品並不會出現瑕疵。
LCD顯示屏包含了在CRT技術中未曾用到的一些東西。為屏幕提供光源的是盤繞在其背後的熒光管。有些時候,會發現屏幕的某一部分出現異常亮的線條。也可能出現一些不雅的條紋,一幅特殊的淺色或深色圖像會對相鄰的顯示區域造成影響。此外,一些相當精密的圖案(比如經抖動處理的圖像)可能在液晶顯示屏上出現難看的波紋或者干擾紋。
幾乎所有的應用於筆記本或桌面系統的LCD都使用薄膜晶體管(TFT)激活液晶層中的單元格。TFT LCD技術能夠顯示更加清晰,明亮的圖像。早期的LCD由於是非主動發光器件,速度低,效率差,對比度小,雖然能夠顯示清晰的文字,但是在快速顯示圖像時往往會產生陰影,影響視頻的顯示效果,因此,如今只被應用於需要黑白顯示的掌上電腦,呼機或手機中。
隨著技術的日新月異,LCD技術也在不斷發展進步。各大LCD顯示器生產商紛紛加大對LCD的研發費用,力求突破LCD的技術瓶頸,進一步加快LCD顯示器的產業化進程、降低生產成本,實現用戶可以接受的價格水平。
而LED顯示器也屬於液晶顯示器的一種,LED液晶技術是一種高級的液晶解決方案,它用LED代替了傳統的液晶背光模組。高亮度,而且可以在壽命範圍內實現穩定的亮度和色彩表現。更寬廣的色域(超過NTSC和EBU色域),實現更艷麗的色彩。實現LED功率控制很容易,不像CCFL的最低亮度存在一個門檻。因此,無論在明亮的戶外還是全黑的室內,用戶都很容易把顯示設備的亮度調整到最悅目的狀態。在以CCLF冷陰極熒光燈作為背光源的LCD中,其中不能缺少的一個主要元素就是汞,這也就是大家所熟悉的水銀,而這種元素無疑是對人體有害的。因此,眾多液晶面板生產廠商都在無汞面板生產上投入了很多的精力,如台灣著名IT廠商華碩採用的不含汞LED背光技術便通過了ROHS認證,使MS系列產品的比傳統CCFL顯示器節能40%以上,無汞工藝不但使它無毒健康而且比其他產品更加環保、節能。
因為採用了固態發光器件,LED背光源沒有嬌氣的部件,對環境的適應能力非常強,所以LED的使用溫度範圍廣、低電壓、耐衝擊。而且LED光源沒有任何射線產生,低電磁輻射、無汞可謂是綠色環保光源。
總結下來LED液晶的優點:LED液晶電視有省電、環保、色彩更真實的優勢。
廣角大屏
廣視角液晶就是他們心中至高無上的神器,採用了IPS的面板,也就是廉價的廣視角液晶解決方案,這讓那些詬病TN面板的糟糕可視面積的玩家好像看到了沙漠中的綠洲一樣。
3D技術
普通的液晶顯示器只能顯示2D平面的畫面,就算再大的屏幕也很難找到身臨其境的感覺,而3D液晶也就應運而生。3D面板的強項在於,用戶無需佩戴特殊的眼鏡即可看到3D圖像,讓大家真正體驗3D的感覺。
優點
(1)液晶在節能方面可謂優勢明顯。
(2)其輻射指標普遍比CRT要低一些。
(3)由於其原理問題不會出現任何的幾何失真,線性失真,這也是一大優點。
(4)液晶顯示器可視面積大。
(5)較高精細的畫質。

缺點

缺點一:可視偏轉角度過小。
缺點二:容易產生影像拖尾現象。
缺點三:液晶顯示器的亮度和對比度不是很好。
缺點四:液晶「壞點」問題。
缺點五:壽命有限。

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