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液晶显示基本原理


浅谈液晶显示基本原理 浅谈液晶显示基本原理
【作者单位】 作者单位】 :桂林电子中等专业学校 :

【摘要】 :

我们通过电路控制液晶盒是否加电,就会引起出射光线的光强的变化,从 而转化为人眼的视觉变化,达到显示的目的。LCD 的彩色显示一般采用加 滤色片的办法实现,也就是在每个液晶像素单元中的液晶盒与前检偏器之 间加一块彩色滤光片。彩色滤光片具有红绿蓝三种颜色的彩色滤光,把邻 近的三个 R、G、B 显示的点当作一个像素的基本单位,通过空间相加混合, 这个像素就可以拥有不同的彩色变化。液晶本身不会发光,它需要背光来 照明,因此背光的亮度大小就决定了显示器的亮度。液晶求救的态度问题 可以通过从时间、空间、脉冲、幅度方面调制来实现。对于非标称分辨率 的信号,一般有两种处理方式:居中显示和扩展显示。将非标称分辨率的 信号变换为标称分辨率的信号,保证液晶屏能显示。

【关键词】 液晶盒、像素、光通量、背光、分辨率 :

一、液晶显示的机理 液晶显示的机理

液晶盒不加电时透光

液晶盒加电时遮光

原理总结:我们通过电路控制液晶盒是否加电,就会引起出射光线的光强的变化, 原理总结 从而转化为人眼的视觉变化,达到显示的目的。 两个问题: 两个问题: LCD 屏加电遮光、不加电透光有什么好处? LCD 显示器不工作时,可以用黑屏作屏保吗?

二、液晶如何显示彩色
LCD 的彩色显示,我们一般采用加滤色片的办法实现,也就是在每个液晶像素 单元中的液晶盒与前检偏器之间加一块彩色滤光片。 彩色滤光片其实是一片很多电晶体的玻璃,具有红绿蓝三种颜色的彩色滤光, 这 R、G、B 三种颜色分成独立的三个点,各自拥有不同的灰度变化,然后把邻近 的三个 R、G、B 显示的点当作一个像素的基本单位,通过空间相加混合,这个像 素就可以拥有不同的彩色变化。

液晶面板上的每个像素都被再次分成红、绿、蓝三种颜色,我们把每个这样的单元 称做液晶像素的子像素。 色深与显示色彩数的关系: 色深(bit) 18 24 30

彩色品质 高彩 显示色彩数(万) 26 真彩 1670 全彩 107000

三、液晶显示的亮度问题
关于光的几个度量单位 光通量: 光源在单位时间内发出的光量称为光通量, 光通量的单位是流明 (lm) 。 发光强度: 光源在给定方向上辐射的光通量称为发光强度, 单位是坎德拉 (cd) 。 亮度: 是指发光体在单位面积内发光的强度, 单位是坎德拉/平方米 (cd/m2) 。 由于液晶本身不会发光,它需要背光来照明,因此背光的亮度大小就决定了显 示器的亮度。 从理论上讲显示器的亮度越高越好,亮度越高则画面显示的层次越丰富, 然而 LCD 透光式的成像原理限制了其亮度不可能无限增大, 同时亮度过高人眼 会感觉不舒服,而且亮度越高功耗也越大,因此普通使用者没有必要追求高亮 度, 能满足良好使用要求的液晶显示器的最大亮度不应低于 300cd/m2, 这个亮 度已经能够满足大多数用户的使用要求。

四、液晶显示的灰度问题
1、空间灰度调制; 将一个像素划分为若干个单独可控的“子像素”,控制子像素被选通数量, 便可实现灰度显示。 缺点: ◆不可能将一个像素分割成很多个子像素; ◆增加了精细加工的成本; ◆增加驱动、控制电路的数量; 2、时间灰度调制; 在一个时间单位内,控制显示像素选通、截止时间长短,从而实现灰度显示。 一般以数帧为一个时间单元,控制显示像素选通的帧数,即可实现灰度调制。 缺点:会引起灰度级别的闪烁,这是因为液晶响应速度慢,但也不可能用增加 帧频的办法来解决。 3、脉冲灰度调制; 脉冲灰度调制就是在数据脉冲中划出一个灰度调制脉冲,其宽度可以划分 为多个级别,不同宽度级别代表不同灰度信息,从而使被选通的像素实现不同 的灰度级别的宽度,但由于液晶器件电能蓄积效应,使得它对过窄的脉冲不能 响应,所以灰度级数不可能很高,一般以 4 位寄存器来调制 16 级灰度。 4、幅度灰度调制; 液晶显示图像的灰度表现一般是通过控制加在液晶盒上的电压幅度(通过 电容电压积累)来实现的,一般是控制数据脉冲的个数,切不能理解为 1V、 2V、3V 等模拟量的电压幅度。

五、液晶非标称分辨率的显示问题
对于传统的 CRT 显示器中,只要调整电子束枪的偏转电压,就可接收新的分 辨率,因此它不存在非标称分辨率的问题。 但是对于 LCD 屏来说 ,屏一旦制成,物理分辨率便被确定,那么对于非标称 分辨率的信号来说,信号格式不能匹配 LCD 屏,严重时屏不能够显示。那么 必须采取复杂的图像缩放算法将非标称分辨率的信号变换为标称分辨率的信 号,这个处理过程称为格式变换。

LCD 显示器常见的分辨率如下:
分辨率 VGA SVGA 800 × 600 XGA WSGA SXGA UXGA

H×V 640 ×480

1024× 768 1280 × 768 1280 ×1024 1600 ×1200

对于非标称分辨率的信号,一般有两种处理方式:居中显示和扩展显示。 居中显示:如果屏的分辨率为 1024×768,而信号的分辨率为 640×480,则处理电 路只将信号居中显示在屏的 640×480 个像素单元, 其余的像素不显示, 处于黑屏状 态,环绕着中间的显示像素。 此种方法虽然显示面积较小,但由于无缩放处理,因此显示效果较好。 扩展显示:这时显示器会采用复杂的图像缩放算法,可能出现三种情况: 1、缩放比例为整数 如标称分辨率为 UXGA(1600×1200) ,信号的分辨率为 800×600,则将信 号放大 2 倍,便可显示在屏上,此时无线性失真。 2、缩放比例为小数 如标称分辨率为 XGA(1024×768) ,信号的分辨率为 640×480,则行场的 放大倍数均为 1.6,由于像素的不能再分割,因此缩放电路会采取一定的算 法,同步地对行场信号放大或缩小,所以此时会产生线性失真,会影响显 示效果。 3、行场缩放比例不一致 如标称分辨率为 XGA(1280×1024) ,信号的分辨率为 800×600,则行的 放大倍数为 1.6,而场的放大倍数为 1.7,此时缩放电路会采取特殊的非线 性算法,决定哪个像素该放大而哪一个像素不放大,所有的像素并不是同 步放大,这就存在缩放误差。 实际上很多人都觉得在液晶显示器上使用非标称分辨率时,文本显示的效 果差强人意,都是缩放误差引起的。

六、液晶显示的背光问题

各组件的作用: 冷阴极荧光灯(CCFL) :平面光源; 集光板:会聚 CCFL 发出的光,将光导至光导板末端; 反射板:利用反面漏出的散射光; 尖劈光板:获得均匀的亮度分布; 散射板:缓解辉斑; 棱镜板:为了增加正面发光强度;

: 【参考文献】 长虹液晶显示原理 张付新 胡志英合著 参考文献】 长虹培训中心

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黄子强 编著

出版社: 出版社:国防工业出版社



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