电子发烧友App
本文主要是关于液晶屏的相关介绍，并着重对液晶屏的种类及其原理进行了详尽的阐述。
液晶屏
液晶屏是以液晶材料为基本组件，在两块平行板之间填充液晶材料，通过电压来改变液晶材料内部分子的排在列状况，以达到遮光和透光的目的来显示深浅不一，错落有致的图象，而且只要在两块平板间再加上三元色的滤光层，就可实现显示彩色图象。液晶屏功耗很低，因此倍受工程师青睐，适用于使用电池的电子设备。
液晶屏是以液晶材料为基本组件，由于液晶是介于固态和液态之间，
不但具有固态晶体光学特性，又具有液态流动特性，所以已经可以说是一个中间相。而要了解液晶的所产生的光电效应，必须来解释液晶的物理特性，包括它的黏性（visco-sity）与弹性（elasticity）和其极化性（polarizalility）。
液晶的黏性和弹性从流体力学的观点来看，可说是一个具有排列性质的液体，依照作用力量不同的方向，应该有不同的效果。就好像是将一把短木棍扔进流动的河水中，短木棍随着河水流着，起初显得凌乱，过了一会儿，所有短木棍的长轴都自然的变成与河水流动的方向一致，这表示着次黏性最低的流动方式，也是流动自由能最低的一个物理模型。此外，液晶除了有黏性的反应外，还具有弹性的反应，它们都是对于外加的力量，呈现了方向性的效果。也因此光线射入液晶物质中，必然会按照液晶分子的排列方式行进，产生了自然的偏转现像。至于液晶分子中的电子结构，都具备着很强的电子共轭运动能力，所以当液晶分子受到外加电场的作用，便很容易的被极化产生感应偶极性（induced dipolar），这也是液晶分子之间互相作用力量的来源。而一般电子产品中所用的液晶显示器，就是是利用液晶的光电效应，藉由外部的电压控制，再透过液晶分子的折射特性，以及对光线的旋转能力来获得亮暗情况（或著称为可视光学的对比），进而达到显像的目的。
液晶屏的工作原理
简单的来说，屏幕能显示的基本原理就是在两块平行板之间填充液晶材料，
通过电压来改变液晶材料内部分子的排列状况，以达到遮光和透光的目的来显示深浅不一，错落有致的图象，而且只要在两块平板间再加上三元色的滤光层，就可实现显示彩色图象。
认识了它的结构和原理，了解了它的技术和工艺特点，才能在选购时有的放矢，在应用和维护时更加科学合理。液晶是一种有机复合物，由长棒状的分子构成。在自然状态下，这些棒状分子的长轴大致平行。
LCD第一个特点是必须将液晶灌入两个列有细槽的平面之间才能正常工作。这两个平面上的槽互相垂直（90度相交），也就是说，若一个平面上的分子南北向排列，则另一平面上的分子东西向排列，而位于两个平面之间的分子被强迫进入一种90度扭转的状态。由于光线顺着分子的排列方向传播，所以光线经过液晶时也被扭转90度。但当液晶上加一个电压时，分子便会重新垂直排列，使光线能直射出去，而不发生任何扭转。
LCD的第二个特点是它依赖极化滤光片和光线本身，自然光线是朝四面八方随机发散的，
极化滤光片实际是一系列越来越细的平行线。这些线形成一张网，阻断不与这些线平行的所有光线，极化滤光片的线正好与第一个垂直，所以能完全阻断那些已经极化的光线。 只有两个滤光片的线完全平行，或者光线本身已扭转到与第二个极化滤光片相匹配，光线才得以穿透。一方面，LCD正是由这样两个相互垂直的极化滤光片构成，所以在正常情况下应该阻断所有试图穿透的光线。但是，由于两个滤光片之间充满了扭曲液晶，所以在光线穿出第一个滤光片后，会被液晶分子扭转90度，最后从第二个滤光片中穿出。另一方面，若为液晶加一个电压，分子又会重新排列并完全平行，使光线不再扭转，所以正好被第二个滤光片挡住。总之，加电将光线阻断，不加电则使光线射出。当然，也可以改变LCD中的液晶排列，使光线在加电时射出，而不加电时被阻断。但由于液晶屏幕几乎总是亮着的，所以只有“加电将光线阻断”的方案才能达到最省电的目的。
主动矩阵式液晶屏
TFT-LCD液晶显示器的结构与TN-LCD液晶显示器基本相同，只不过将TN-LCD上夹层
的电极改为FET晶体管，而下夹层改为共通电极。
TFT-LCD液晶显示器的工作原理与TN-LCD却有许多不同之处。TFT-LCD液晶显示器的显像原理是采用“背透式”照射方式。当光源照射时，先通过下偏光板向上透出，借助液晶分子来传导光线。由于上下夹层的电极改成FET电极和共通电极，在FET电极导通时，液晶分子的排列状态同样会发生改变，也通过遮光和透光来达到显示的目的。但不同的是，由于FET晶体管具有电容效应，能够保持电位状态，先前透光的液晶分子会一直保持这种状态，直到FET电极下一次再加电改变其排列方式为止。
被动矩阵式液晶屏
TN-LCD、STN-LCD和DSTN-LCD之间的显示原理基本相同，
不同之处是液晶分子的扭曲角度有些差别。下面以典型的TN-LCD为例，向大家介绍其结构及工作原理。在厚度不到1厘米的TN-LCD液晶显示屏面板中，通常是由两片大玻璃基板，内夹着彩色滤光片、配向膜等制成的夹板，外面再包裹着两片偏光板，它们可决定光通量的最大值与颜色的产生。彩色滤光片是由红、绿、蓝三种颜色构成的滤片，有规律地制作在一块大玻璃基板上。每一个像素是由三种颜色的单元（或称为子像素）所组成。假如有一块面板的分辨率为1280×1024，则它实际拥有3840×1024个晶体管及子像素。每个子像素的左上角（灰色矩形）为不透光的薄膜晶体管，彩色滤光片能产生RGB三原色。每个夹层都包含电极和配向膜上形成的沟槽，上下夹层中填充了多层液晶分子（液晶空间不到5×10-6m）。在同一层内，液晶分子的位置虽不规则，但长轴取向都是平行于偏光板的。另一方面，在不同层之间，液晶分子的长轴沿偏光板平行平面连续扭转90度。
其中，邻接偏光板的两层液晶分子长轴的取向，与所邻接的偏光板的偏振光方向一致。在接近上部夹层的液晶分子按照上部沟槽的方向来排列，而下部夹层的液晶分子按照下部沟槽的方向排列。最后再封装成一个液晶盒，并与驱动IC、控制IC与印刷电路板相连接。
在正常情况下光线从上向下照射时，通常只有一个角度的光线能够穿透下来，通过上偏光板导入上部夹层的沟槽中，再通过液晶分子扭转排列的通路从下偏光板穿出，形成一个完整的光线穿透途径。而液晶显示器的夹层贴附了两块偏光板，这两块偏光板的排列和透光角度与上下夹层的沟槽排列相同。当液晶层施加某一电压时，由于受到外界电压的影响，液晶会改变它的初始状态，不再按照正常的方式排列，而变成竖立的状态。因此经过液晶的光会被第二层偏光板吸收而整个结构呈现不透光的状态，结果在显示屏上出现黑色。当液晶层不施任何电压时，液晶是在它的初始状态，会把入射光的方向扭转90度，因此让背光源的入射光能够通过整个结构，结果在显示屏上出现白色。为了达到在面板上的每一个独立像素都能产生你想要的色彩，多个冷阴极灯管必须被使用来当作显示器的背光源。
常见的液晶屏种类和区别介绍
GF液晶屏
GF是“Glass Fine Color”的缩写，或许大家对于GF液晶屏比较陌生，因为在现在市面上采用GF液晶屏的数码产品非常的少，其实GF也是属于STN的一种，GF的主要特点是：在保证功耗很小的前提之下将亮度有所提高，但是GF的液晶屏会出现一些偏色。
TFT液晶屏
TFT是“Thin Film Transistor”的缩写，它是属于有源矩阵型液晶屏，是由薄膜晶体管所组成的屏幕，它的每一个液晶像素点基本都是由薄膜晶体管来驱动的，每一个像素点的后面都有着四个相互独立的薄膜晶体管，它们驱动像素点然后发出彩色光，可以显示出24bit色深的真彩色。在分辨率上面，TFT液晶屏最大程度可以达到UXGA（1600×1200）。
TFD液晶屏
TFD是“Thin Film Diode”的缩写，由于TFT液晶屏的耗电量比较高，而且其成本也高，从而大大的增加了产品的成本，所以EPSON专门为手机屏幕开发出了了TFD技术，它也是有源矩阵的液晶屏，显示屏上面的每一个像素一颗单独的二极管，可以对每一个像素进行单独的控制，使每个像素之间都不会互相影响，这样就可以明显的提高分辨率，可以无拖尾的显示动态画面和绚丽的色彩。
OLED液晶屏
OLED是“Organic Light Emitting Display”的缩写，也称之为有机发光显示屏，它是采用的有机发光的技术，这是目前来说最新的显示技术了，OLED显示技术和传统的液晶显示方式不同的是，它死不需要背光灯的，而是采用了非常薄的有机材料涂层以及玻璃基板，当它有电流通过的时候，这些有机材料就会自己发光，所以它的视角会变的很大，从各个方向上都可以看清楚屏幕上的内容，并且还可以做得很薄，而且OLED显示屏能够显著的节省电能，被誉为“梦幻显示器”。
主动式
Super AMOLED面板名为超级有源矩阵有机发光二极管面板（Super Active Matrix Organic Light Emitting Diode）。
LCD的显示技术由于其天生的就是受（需要背光的支持），所以不管怎样亮度总有损失，而且光要透过两层玻璃与各种膜产生偏光，这样会带来色彩的损失，另外像素密度的提高也比较困难，成本会更高，所以人们更需要一种可以接近无损的屏幕，于是可以自发光的攻型显示技术被发展了起来，这就是我们所说的AMOLED。
由于其不需要厚厚的玻璃与背光板，这种屏幕的发出的光可以直接被人眼接受，这样不管是从色彩损失还是视角上，这种屏幕都是一种理想的屏幕。不过老天爷往往是公平的，OLED也有其不可克服的缺点，那就是三色发光损耗不一致。
我们知道现在的白光实际上是有三原色组成的，即红、绿、蓝三色，那么要想发出这三种光我们所要给出的能量并不一致，反映到实际上就是所加电流不一致（E=hv，频率不同所需要的能量也不同），这就好比你敲打东西，你所使用的力量越大，那么工具也就越容易损坏，所以AMOLED中发红光的电极损坏的就比蓝绿电极要慢，也就是说屏幕越用会越偏红。于是有些厂商为了减缓这种效果会将屏幕在出厂时调的比较蓝，这样使用一段时间屏幕颜色就正常了。
被动式
被动式的面板需要背光的支持，主要有下面这几种类型。
TN面板名为扭曲向列型面板（Twisted Nematic），成本低廉注定了它是应用最广泛的一种，TN有时候也会被称之为TFT（好吧这是民间通俗不太科学叫法），TN面板的缺点是可视角度小、色彩还原能力有限。
VA面板全称垂直配向型面板（Vertical Alignment），有富士通的MVA和三星的PVA两种。比起TN面板，VA面板可以提供更广的可视角度以及更好的色彩还原能力。三星的PVA（Patterned Vertical Alignment）面板技术是从富士通的MVA发展和继承而来。VA面板的缺点是功耗较高、价格较高。
IPS面板全称平面转换面板（In-Plane Switching），是日立公司在1996年开发的面板技术，从TFT面板改进而来，所以也称为“Super-TFT”面板。IPS面板分为S-IPS、AS-IPS、H-IPS、S-IPS和E-IPS等几种，同样拥有可视角度大，色彩还原能力较强的优点，但其功耗较Super AMOLED屏幕高。
CPA为连续焰火状排列模式广视角面板（Continuous Pinwheel Alignment），这一种面板同样属于夏普。夏普CPA面板色彩还原和可视角度都很优秀，但价格昂贵。需要注意夏普把自己所用过的TN+Film、VA、CPA等广视角技术的产品都统称为ASV。
许多高端手机都以IPS面板作为卖点
几种显示材料技术的介绍
a-Si为非晶硅技术，是目前应用最广的一种，技术简单、成本低廉，但开关所占的像素本身的面积很大导致亮度无法做得很高（也就是开口率低），另外PPI也只能做到约200PPI的水平。
IGZO为铟镓锌氧化物（Indium Gallium Zinc Oxide）的缩写，它是一种薄膜电晶体技术，通过在TFT-LCD的主动层上打上一层IGZO金属氧化层，从而获得更出色的电子性能。相比a-Si其开关晶体管体积更小，可以实现更高的像素开口率，其PPI普遍在300以下。IGZO的优点是高精度、低功耗和高触控性能。使用这一技术面板的有苹果的iPad。
LTPS（Low Temperature Poly-silicon）低温多晶硅技术是为了解决单晶硅的缺点开发而来，LTPS比起a-Si，把外围电路集成到面板基板的可操作更强，载流子移动速度更快，面板的设计更简单，PPI最高可实现500+，一般在300PPI以上的都是采用这种技术，代表产品有HTC One X、iPhone 4/4S/5。
CGS（CG-silicon）连续粒状结晶硅屏幕技术是属于LTPS的一个变种（夏普官方原文“CG-silicon is a variant of the LTPS process using laser annealing to get larger domains”），它的载流子移动速度是LTPS（Low Temperature Poly-silicon，低温多晶硅）技术的3倍，是普通A-si（非晶硅）技术的600倍。可以实现更高的开口率，在同样的背光亮度条件下，屏幕亮度更高，而在屏幕亮度不变的情况下，能够使用更低亮度的背光以节约电量。此外它更轻薄，耐冲撞及扭曲。
CGS屏幕技术
关于玻璃贴合及触控屏整合工艺
我们之前多个手机的评测中都谈到了单玻璃贴合技术。这些技术都是把触控部分整合到内层玻璃或者是显示屏上面，实现减少厚度、简化工艺制程、增加屏幕的通透程度、减少反光、不进灰等目的。目前这一类的技术主要有以触控屏厂商为主导的One Glass/Touch on Lens方案，以及由面板厂商主导的On-Cell和In-Cell方案。
One Glass/Touch on Lens通过在保护玻璃内侧镀上ITO导电层，把触控屏与保护玻璃集成在一起，代表产品有魅族MX2、小米手机2，使用这一方案的手机屏幕如果摔碎的话，触控也随之失效；
结语
关于液晶屏的相关介绍就到这了，如有不足之处欢迎指正。
工商网监
评论