LCD的技術(shù)特性-基礎(chǔ)電子

精品文檔-下載后可編輯LCD的技術(shù)特性-基礎(chǔ)電子（1）視角

由于LCD的顯示視角范圍受限、反映速度慢，使得它在顯示快速移動(dòng)圖像時(shí)與CRT相比有一種先天的缺陷。在傳統(tǒng)的CRT顯示器或電視機(jī)中，圖像的顯示是通過發(fā)光物體磷來實(shí)現(xiàn)的，光線從這一層向各個(gè)方向發(fā)射，只是強(qiáng)弱稍有不同而已。因此可以從一個(gè)很大的可視角范圍來觀看屏幕，無論從哪個(gè)角度去觀察，顯示的亮度、色彩都和正視效果相近。

LCD和其他大多數(shù)顯示技術(shù)一樣，都需要使強(qiáng)的背景光線穿過液晶層或者其他顯示層來形成圖像，從而完成圖像的傳遞過程。LCD的特性決定了它所需的背景光是定向的。舉一個(gè)形象的例子來說，就好比手中握有一把吸管，將它們的一端對(duì)準(zhǔn)光源。如果通過另一端苜視吸管，將會(huì)看到光源射出的光線。但是如果稍微移開眼睛，從其他的方向去看的話，就無法觀察到光線了。LCD技術(shù)正是如此。雖然液晶分子并不像吸管一樣是中空的，但是它們的有序排列阻止了光線向其他方向發(fā)射。

為了解決視角問題，LCD制造商采用了許多方法。直接在顯示器外面附加一層漫射膜是解決光線漫射的方法之一，漫射膜可以將特定傳播方向的光線散射向各個(gè)方向，從而增大可視角度。不過這種方法只能達(dá)到一定程度的改善。另一種做法是通過改變液晶的電流方向來增大可視角度。電流不再是從頂端流向底端，而是從側(cè)面方向流過，這就使得液晶分子在水平方向上有序排列，從而增大了傳遞光線的可視角度。這兩種技術(shù)通常用在水平可視角度的改善上。

第三種解決方案比較復(fù)雜，而且會(huì)使制造成本大大增加。其主要方法是將每個(gè)液晶單元分割成大量微小的部分，事先將這些微小子單元以不同的方向傾斜，這就使得傳播光線在到達(dá)這些微小面板的時(shí)候向各個(gè)方向散射，從而可增大可視角度。昂貴的成本限制了該方法的廣泛使用，僅在一些具有需要同時(shí)從遠(yuǎn)處和近處觀察的臺(tái)式顯示器中才需要應(yīng)用到這種技術(shù)。

（2）反應(yīng)速度

LCD單元在控制信號(hào)到達(dá)與變化完成之間存在滯后現(xiàn)象，這使得LCD在顯示快速移動(dòng)圖像時(shí)與CRT相比具有一種先天的缺陷。CRT的電子槍發(fā)射電子束到被激發(fā)的螢光粉發(fā)光幾乎是瞬間完成的。LCD的這種滯后時(shí)間被稱為反應(yīng)時(shí)間，其單位通常是毫秒。被動(dòng)矩陣顯示器的響應(yīng)時(shí)間很長(zhǎng)，約有l(wèi)50ms或更多，所以不適于顯示諸如電影的移動(dòng)畫面。

在主動(dòng)矩陣顯示器中的像素響應(yīng)時(shí)間因設(shè)計(jì)的不同而異，它主要受到幾個(gè)因素影響，包括用來驅(qū)動(dòng)LCD單元的電壓，LCD單元的厚度和使用的液晶材料。標(biāo)準(zhǔn)的主動(dòng)矩陣顯示器一般有40ms的響應(yīng)時(shí)間，也就是說每秒能顯示25幀。它的平面內(nèi)轉(zhuǎn)換增加了可視角度，但顯示會(huì)變慢，一般有70ms的反應(yīng)時(shí)間。更快一些的反應(yīng)時(shí)間為25ms。

（3）顯示色彩

LCD顯示的一個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)是顯示色彩。CRT顯示器所能表現(xiàn)出的色彩幾乎是無窮的，因?yàn)樗悄M設(shè)備，只需改變紅、綠、藍(lán)三種模擬信號(hào)的強(qiáng)度，就可以得到不同的色彩。與CRT一樣，LCD技術(shù)也是根據(jù)電壓的大小來改變LCD亮度的，但是只有主動(dòng)矩陣LCD可以單獨(dú)控制每個(gè)像素。因?yàn)楸粍?dòng)矩陣LCD每次都要驅(qū)動(dòng)整行或整列像素，因此它的灰階表現(xiàn)能力很差

每個(gè)LCD的子像素所顯示的顏色取決于色彩過濾器，由于液晶本身沒有顏色，所以用濾色片產(chǎn)生各種顏色，而不是子像素，子像素只能通過控制光線的通過強(qiáng)度來調(diào)節(jié)灰階。只有少數(shù)主動(dòng)矩陣顯示采用了模擬信號(hào)控制技術(shù)，大多數(shù)則采用了數(shù)字信號(hào)控制技術(shù)。大部分?jǐn)?shù)字控制的LCD都采用了8位控制器，可以產(chǎn)生256級(jí)灰階。每個(gè)子像素能夠表現(xiàn)256級(jí)，那么就能夠得到256×3種色彩，每個(gè)像素能夠表現(xiàn)出16，777，216種成色。因?yàn)槿说难劬?duì)亮度的感覺并不是線性變化的，人眼對(duì)低亮度的變化更加敏感，所以這種24位的色度并不能完全達(dá)到理想要求，但通過采用脈沖電壓調(diào)節(jié)的方法可以使色彩變化看起來更加統(tǒng)一。

實(shí)際應(yīng)用中采用了兩種技術(shù)來提高主動(dòng)矩陣顯示中每個(gè)液晶單元的灰階顯示數(shù)目。種是抖動(dòng)方法，即將四個(gè)毗連呈正方形的像素作為一個(gè)單元，如果其中一個(gè)的灰階太低，那么相鄰的像素就會(huì)提高自身的亮度，從而顯示出一個(gè)比較適中的灰階，四個(gè)像素會(huì)顯示出三個(gè)適中的終灰階作為顯示結(jié)果。這種方法的缺點(diǎn)在于其降低了顯示的分辨率。

另一項(xiàng)技術(shù)是框架速率控制（FRC）技術(shù)，這種方法是在顯示每屏圖像時(shí)多次刷新像素。與抖動(dòng)方法不同的是，這種方法主要是通過時(shí)間控制的。如果顯示一幅畫面需要的時(shí)間分為很多幀，像素就可以在幀的切換當(dāng)中形成一種灰階的過渡態(tài)，四幀就可以形成三個(gè)過渡態(tài)。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是可以不降低圖像的分辨率，它被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代的主動(dòng)矩陣顯示器中。

（4）耗電量

主動(dòng)矩陣式LCD顯示器與CRT相比耗電量較小，事實(shí)上，它已經(jīng)成為便攜式電子設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)顯示器，已廣泛應(yīng)用在了PDA及筆記本電腦中。但不管怎樣，LCD技術(shù)的相對(duì)效率仍較低，即使將屏幕顯示白色，從背景光源中發(fā)射的光也只有不到10％穿過屏幕發(fā)出，其他的都被吸收。

如果希望在戶外這樣強(qiáng)光環(huán)境下圖像更明亮，就需要一個(gè)更亮的背景光源，這將需要更多的電能。如果使用的電池容量一定，更亮的背景光源就會(huì)在較短的時(shí)間內(nèi)將電池的電能耗盡。

在實(shí)際設(shè)計(jì)中采用更大的電池容量就可解決這個(gè)問題，但是對(duì)于目前的電池技術(shù)來說，這就意味著設(shè)備重量的增加，對(duì)消費(fèi)者的吸引力就會(huì)下降。這三者之間的三角平衡推動(dòng)著對(duì)顯示器、電池及節(jié)能技術(shù)的研究。

總而言之，背景光源所耗能量是LCD顯示器總耗電量的部分。更大的屏幕、更高的亮度和更高的分辨率都將使筆記本電腦顯示器的耗電量大大增加。另一