大屏幕液晶显示屏是怎么显示的?
发布时间:2020-12-2614:32:40作者:山西彩通电子有限公司

无论是手机、平板、电脑还是电视,都是用显示屏来显示文字、图片、视频等媒介内容。据最新报道:截止2020年3月,中国网民的人均每周上网时长为每周30.8小时,较2019年6月增加2.9个小时。保守估计,中国人民人均每日看屏幕的时长不低于5小时,仅次于睡眠时长。那么,你对我们每天都在看的显示屏了解嘛?

目前,主流的平板显示屏依据所采用的显示技术主要可分为LCD显示屏和LED显示屏(包括LED屏、OLED显示屏、MicroLED显示屏等),除少部分新款和高端手机采用的是最新的OLED技术外,目前市面上流行的手机、平板、电脑和电视大部分都是采用LCD显示屏。

LCD,即Liquid CrystalDisplay,液晶显示屏,下面简单介绍一下LCD屏的显示架构、显示原理及驱动原理。本文均可直接阅读加粗红字理解概念。

※  显示架构

液晶显示屏主要包括两大组成部分:背光和液晶盒。背光用来做光源,能直接发出光;液晶盒用来做光阀,控制光的透过量,以达到明暗的显示效果。

液晶盒主要包括上下偏光片、阵列基板、彩膜基板和液晶。显示的基本像素单元在阵列基板上成膜形成,通常每一个像素由三个子像素构成,彩膜基板在对应的子像素上成膜形成RGB(红绿蓝)三原色滤光单元。

每个子像素能产生独立的电场,以驱动液晶分子旋转,液晶分子的旋转可改变光的透过量。通过组合RGB子像素透过的光量(即亮度),可以实现多彩的显示,通过对多个像素显示的组合,可以实现文字,图像等内容显示。

※  显示原理

我们知道液晶显示屏是靠液晶分子的旋转来改变光的透过量,而液晶分子的旋转主要是由电场驱动的,那么,液晶分子是怎样改变光的透过量的?电场是怎样驱动液晶分子旋转的呢?

我们以TN模式为例介绍一下:液晶分子如附图所示,光线经过液晶长轴时偏振方向与短轴偏振方向不同,则液晶分子在不同旋转角度下控制光线偏振方向以穿过偏振片来控制每个像素的光透过量。

而液晶分子旋转角度的控制机理如下图:液晶分子内部有一定量的感应电荷,施加电场时正负电荷会向分子两端聚集,同时在电场力的作用下分子两端受到向外的力使液晶分子旋转。可通过电场强度的大小来控制液晶分子的旋转角度。

简单总结下:液晶分子两端电场强度→对液晶分子两端施力使其旋转→液晶分子旋转改变光偏振方向→调节LCD面板各像素的光透过量。

※ 驱动原理

我们知道每个像素RGB的亮度组成了完整的图像,而亮度调节是需要控制液晶两端的电压。如何才能精准控制每个像素达成我们想要的亮度呢?

以1920*1080的FHD面板为例,横向RGB*1920=5760像素,竖向1080个像素,意味着一幅完整的图像要控制6220800(超六百万)个像素电压。

每个像素都有一个控制开关器件(TFT器件,薄膜晶体管),它有三个极:栅极(Gate)、源极(Source)、漏极(Drain)。

当栅极(开关线Gate)给高电压时,各像素的控制开关打开,从而使源/漏极(数据线data)中对应的电压送到液晶分子两端;为了控制所有像素的数据,通常会采用Gate线使用高频信号分别打开,数据线再依次送入data电压的方式。一个像素的电压变化图像如下图所示。

这样LCD显示屏的驱动原理就很明显了:每个像素对应的电压开关打开→对应像素液晶驱动电压送入→控制液晶分子两端电场强度→控制液晶分子的旋转角度→控制光的透过量(亮度)→彩色图像文字显示。