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- 中文名
- 液晶显示器
- 外文名
- Liquid Crystal Display
- 简 称
- LCD
- 组 成
- 液晶面板、背光模组
- 特 点
- 功耗 低、机身薄、省空间
- 领 域
- 电子科技产品
- 技术参数
- 分辨率、亮度等
起源
播报
编辑
液晶显示器
基本结构
播报
编辑
液晶面板
TFT-LCD面板切面结构图
玻璃基板
(Glass Substrate)在液晶显示器中可分为上基板和下基板，其主要作用在于两基板之间的间隔空间夹持
液晶材料
。玻璃基板的材料一般采用
机械性能
优良、耐热与耐
化学腐蚀
的无碱
硼硅玻璃
。对于
TFT
-LCD而言，一层玻璃基板分布有TFT，另一层玻璃基板则沉积
彩色滤光片
。
[3]
黑色矩阵(Black Matrix)借助于高度遮光性能的材料，用以分隔彩色滤光片中红、绿、蓝
三原色
(防止色混淆)、防止漏光，从而有利于提高各个
色块
的对比度。此外，在TFT-LCD中，黑色矩阵还能遮掩内部电极走线或者
薄膜晶体管
。
[3]
透明电极(Transparent Electrode)分为公共电极与像素电极，
输入信号
电压就是加载在像素电极与公共电极两电极之间。透明电极通常是在玻璃基板上沉积
氧化铟锡
(ITO)材料构成透明导电层。
[3]
在
液晶面板
中，
有源矩阵
液晶显示屏
是在两块
玻璃基板
之间封入扭曲向列(TN)型液晶材料构成的。其中，接近显示屏的上玻璃基板沉积有红、绿、蓝(
RGB
)三色彩色滤光片(或称彩色滤色膜)、黑色矩阵和公共透明电极。下玻璃基板(距离显示屏较远的基板)，则安装有
薄膜晶体管
(TFT)器件、
透明像素
电极、存储电容、栅线、
信号线
等。两玻璃基板内侧制备取向膜(或称取向层)，使液晶分子定向排列。两玻璃基板之间灌注液晶材料，散布
衬垫
(Spacer)，以保证间隙的
均匀性
。四周借助于封框胶黏结，起到密封作用；借助于点银胶工艺使上下两玻璃基板公共
电极连接
。
[3]
上下两
玻璃基板
的外侧，分别贴有
偏光
片(或称偏光膜)。当像素透明电极与公共透明电极之间加上电压时，液晶分子的排列状态会发生改变。此时，
入射光
透过液晶的强度也随之发生变化。液晶显示器正是根据
液晶材料
的
旋光性
，再配合上电场的控制，便能实现信息显示。
[3]
背光模组
背光模组
背光模组
包括
照明光源
、反射板、
导光板
、
扩散片
、
增亮膜
(
棱镜片
)及框架等。LCD采用的背光模组主要可分为侧光式背光模组和
直射式背光
模组两大类。手机、
笔记本电脑
与
监视器
(15英寸)主要采用侧光式背光模组，而液晶电视大多采用直射式背光模组光源。背光模组光源，主要以
冷阴极荧光灯
(Cold CathodeFluorescent Lamp，
CCFL
)和
发光二极管
(LED)光源为LCD的
背光源
。
[3]
棱镜片
(Prism Film)又称增亮膜(Brightness Enhancement Film)，主要作用是将各散射光线通过该膜片层的折射和
全反射
，集中于一定的角度再从背光源发射出去，起到屏幕增亮的显示效果。
[3]
扩散片
(
Diffuser
)主要作用是把背光模组的侧光式光线修正为均匀的
面光源
，以达到光学扩散的效果。扩散片有上扩散片与下扩散片之分。上扩散片，处于棱镜片与液晶组件之间，更接近于显示面板。而下扩散片处于导光板与棱镜片之间，更接近于背光源。
[3]
工作原理
播报
编辑
液晶显示器
在电场作用下，液晶分子会发生排列上的变化，从而影响
入射光
束透过液晶产生强度上的变化，这种
光强度
的变化，进一步通过
偏光片
的作用表现为明暗的变化。据此，通过对液晶电场的控制可以实现光线的明暗变化，从而达到信息显示的目的。因此，
液晶材料
的作用类似于一个个小的“光阀”。
[3]
值得指出的是，
液晶材料
因为本身并不发光，所以LCD通常都需要为显示面板配置额外的光源，主要光源系统称之为“
背光模组
”，其中，
背光板
是由荧光物质组成，可以发射光线，其作用主要是提供均匀的背光源。
[3]
单色显示
LCD技术是把液晶灌入两个列有细槽的平面之间。这两个平面上的槽互相垂直(相交成90度)。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。当液晶上加一个电压时，液晶分子便会转动，改变光透过率，从而实现多
灰阶
显示。
[3]
LCD通常由两个相互垂直的偏光片构成。
偏光片
的作用就像是栅栏一般，按照要求阻隔光波分量。例如阻隔掉与偏光片栅栏垂直的光波分量，而只准许与栅栏平行的光波分量通过。自然光线是朝四面八方随机发散的。两个相互垂直的偏光片，在正常情况下应该阻断所有试图穿透的自然光线。但是，由于两个偏光片之间充满了扭曲液晶，所以在光线穿出第一个偏光片后，会被液晶分子扭转90度，最后从第二个偏光片中穿出。
[3]
彩色显示
对于笔记本电脑或者桌面型的LCD，需要采用更加复杂的彩色显示器。
[3]
就彩色LCD而言，还需要具备专门处理彩色显示的色彩
过滤层
，即所谓的“彩色
滤光片
(Color Filter)”，又称“滤色膜”。在彩色LCD面板中，每一个像素通常都是由3个液晶
单元格
构成，其中每一个单元格前面都分别有红色、绿色或蓝色(RGB)的三色滤光片。这样，通过不同单元格的光线就可以在屏幕上显示出不同的颜色。
[3]
动态影像显示
人类
视觉器官
(眼睛)对动态影像的感知存在所谓“
视觉残留
”的现象，即高速运动的画面在人脑
中会
形成短暂的印象。早期的动画片、电影，一直到当下最新的游戏节目正是应用了“视觉残留”的原理，让一系列渐变的图像在人眼前快速连续显示，便形成动态的影像。
[3]
当多幅影像产生的速度超过24帧/s，人的眼睛会感觉到连续的画面。这也是电影每秒24帧播放速度的由来。如果显示速度低于这一标准，人就会明显感到画面的停顿和不适。按照这一指标计算，每张画面显示的时间需要小于40ms。快速活动画面高清晰显示，一般影像的
运动速度
超过60帧/s。这就是说，活动画面每帧的间隔时间为16.67ms。
[3]
如果液晶的响应时间大于画面每帧的间隔时间，人们在观看快速运动的影像时，就会感觉到画面有些模糊。
响应时间
是LCD的一个特殊指标。LCD的响应时间指的是显示器各像素点对输入信号反应的速度，就是液晶由“
暗转
亮”或由“亮转暗”的
反应时间
。此值是越小越好，足够快的响应时间才能保证画面的连贯。如果响应时间太长了，就有可能使LCD在显示
动态图像
时，有尾影拖曳的感觉。LCD一般的响应时间在2～5ms。
[3]
TFT驱动
TFT-LCD结构图
TFT阵列一般与透明像素电极、存储电容、栅线、
信号线
等，共同沉积在显示屏的后玻璃基板(距离显示屏较远的基板)上。这样一种晶体管阵列的配制，有助于提高
液晶显示屏
的
反应速度
，而且还可以控制显示灰度，从而保证LCD的影像色彩更为逼真、画面品质更为赏心悦目。因此，大多数的LCD、液晶电视及部分手机均采用TFT实施驱动，无论是采用窄视角扭曲向列(TN)模式的中小尺寸LCD，还是采用宽视角的平行排列(
IPS
)
等模式
的大尺寸液晶电视(LCD-TV)，它们通称为“
TFT—LCD
”。
[3]
IPS
IPS屏幕
（In-Plane Switching，
平面转换
）技术是
日立公司
于2001推出的液晶面板技术，俗称“Super TFT”。IPS屏幕就是基于TFT的一种技术，其实质还是
TFT屏幕
。IPS是通过使分子在各方向表观长度相同来解决视角问题。
[5]
IPS硬屏
之所以具有清晰超稳的
动态显示
效果，取决于其创新性的水平转换
分子排列
，改变了VA
软屏
垂直的分子排列，因而具有更加坚固稳定的液晶结构。并非表面意义上的，
硬屏
就是在
液晶面板
上加上一层硬的保护膜，为了避免
液晶屏幕
受外界硬物的
戳伤
。
[5]
SLCD
S- LCD 面板就是
PVA
面板，
三星
主推的 PVA 模式
广视角
技术，S- LCD 面板采用PVA 技术，该技术采用透明的 ITO 电极层，因此其更高的
开口率
可获得优于
MVA
的亮度输出；PVA 技术还具有 500:1 的高对比能力以及高达 70%的原色显示能力。
[6]
技术参数
播报
编辑
亮度
液晶显示器的最大亮度，通常由
背光源
来决定，技术上可以达到
高亮度
，但是这并不代表亮度值越
高越
好，因为太高亮度的显示器有可能使观看者眼睛受伤。 LCD是一种介于固态与液态之间的物质，本身是不能发光的，需借助要额外的光源才行。因此，灯管数目关系着液晶显示器亮度。
[7]
分辨率
分辨率是指单位面积显示像素的数量。液晶显示器的
物理分辨率
是固定不变的，对于
CRT显示器
而言，只要调整
电子束
的
偏转电压
，就可以改变不同的分辨率。但是在液晶显示器里面实现起来就复杂得多了，必须要通过运算来模拟出显示效果，实际上的分辨率是没有改变的。由于并不是所有的像素同时放大，这就存在着缩放误差。当液晶显示器使用在非
标准分辨率
时，文本显示效果就会变差，文字的边缘就会被虚化。
[7]
色彩度
LCD重要的当然是的色彩
表现度
。我们知道自然界的任何一种色彩都是由红、绿、蓝三种
基本色
组成的。例如分辨率1024×768的LCD面板上是由1024×768个像素点组成显像的，每个独立的像素色彩是由红、绿、蓝(R、G、B)三种基本色来控制。大部分厂商生产出来的液晶显示器，每个基本色(R、G、B)达到6位，即64种表现度，那么每个独立的像素就有64×64×64=262144种色彩。也有不少厂商使用了所谓的FRC(Frame Rate Control)技术以仿真的方式来表现出全彩的画面，也就是每个基本色(R、G、B)能达到8位，即256种表现度，那么每个独立的像素就有高达256×256×256=16777216种色彩了。
[7]
对比度
响应时间
响应时间
指的是液晶显示器对于
输入信号
的
反应速度
，也就是液晶由暗转亮或由亮转暗的
反应时间
,通常是以毫秒为单位。此值当然是越小越好。如果响应时间太长了，就有可能使液晶显示器在显示
动态图像
时，有尾影拖曳的感觉。
[7]
可视角度
液晶显示器的
可视角度
左右对称，而上下则不一定对称。举个例子，当背光源的
入射光
通过偏光板、液晶及
取向膜
后，输出光便具备了特定的
方向特性
，也就是说，大多数从屏幕射出的光具备了垂直方向。假如从一个非常斜的角度观看一个全白的画面，我们可能会看到黑色或是色彩失真。一般来说，上下角度要小于或等于左右角度。如果可视角度为左右80度，表示在始于屏幕
法线
80度的位置时可以清晰地看见屏幕图像。但是，由于人的视力范围不同，如果没有站在最佳的可视角度内，所看到的颜色和亮度将会有误差。
[7]
可视面积
优缺点
播报
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优点
液晶显示器的主要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面，它具有以下四个特点：
[8]
（2）省电，不产生高温，它属于低耗电产品，相比CRT显示器可以做到完全不发烫；
[8]
（3）无辐射，有利于身体健康，液晶显示器完全无辐射；
[8]
（4）画面柔和不伤眼，不同于CRT技术，液晶显示器画面不会闪烁，可以减少显示器对眼睛的伤害，眼睛不容易疲劳。
[8]
缺点
（1）可视偏转角度小；
（5）寿命有限；
[9]
（6）当分辨率低于显示器的默认分辨率时，画面模糊会非常明显；
（7）当分辨率大于显示器的默认分辨率时（需要软件强制设定），细节处的色彩会丢失。
[10]
保养常识
播报
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安全清洁
如果显示器
屏幕面板
上有灰尘，要在专业维修人员的建议下进行操作，个人不要随便找块
抹布
、或者比较粗糙的东西去擦，因为由于个人操作的不当很容易损坏液晶屏，正确的擦拭方法应该选取比较清洁柔软的布去擦拭，这样就不会对显示器屏幕面板造成伤害。在擦拭过程中，不要把水或
清洁剂
直接喷到屏幕上，可以在软布上蘸上少许专用清洁剂，轻轻地擦拭屏幕，这就避免了清洁剂流到屏幕里造成短路。擦拭显示器屏幕面板时注意用力要轻，更不要用硬物去碰刮面板等，一定不要让任何液体进入显示器边界的缝隙里，因液体不慎进入缝隙而造成显示器损坏的例子比比皆是。
[11]
建议在清理时，电源、数据线物理分离20分钟后，平放显示器（避免液体因重力流入缝隙），擦屏布稍稍润湿后，轻轻擦拭时注意边界处，千万不要将清洁剂或水直接喷到屏幕上（避免形成液体而流入缝隙）。当液体挥发干净后，稍后即可使用。
[11]
避免进水
千万不要让任何带有水分的东西进入液晶显示器。当然，一旦发生这种情况也不要惊慌失措，如果在开机前发现只是屏幕表面有雾气，用软布轻轻擦掉就可以了，如果水分已经进入液晶显示器，那就把液晶显示器放在通风干燥的地方，将里面的水分逐渐蒸发掉，如果发生屏幕“泛潮”的情况较严重时，普通用户还是打电话请服务商帮助为好，因为较严重的潮气会损害液晶显示器的元器件，会导致液晶电极腐蚀，造成
永久性
的损害。另外，平时也要尽量避免在潮湿的环境中使用LCD显示器。
[11]
避免碰伤
LCD显示器比较脆弱，平时使用时应当注意不要被其他器件“碰伤”。在使用清洁剂的时候也要注意，不要把清洁剂直接喷到屏幕上，它有可能流到屏幕里造成短路，正确的做法是用软布粘上清洁剂轻轻地擦拭屏幕，记住，液晶显示器抗“撞击”的能力是很小的，许多
晶体
和灵敏的
电器元件
在遭受撞击时会被损坏，所以请匆碰撞尖锐物品。
[11]
时间工作
液晶显示器的像素是由许许多多的液晶体构成的，过长时间的连续使用，会使晶体老化或烧坏，损害一旦发生，就是永久性的、不可修复的。一般来说，不要使液晶显示器长时间处于开机状态(连续72小时以上)，如果在不用的时候，关掉显示器。
[11]
液晶显示器超负荷工作主要包括以下几点：
（1）长时间工作；
（4）长时间地连续显示一种固定的内容。
[11]
保护措施：
（1）让液晶显示器显示一种全白的屏幕内容；
（4）没事的时候请关掉显示器。
[11]
空气要求
一般湿度保持在30%～80%之间，显示器都能正常工作，但一旦室内湿度高于80%后，显示器内部就会产生结露现象。其内部的
电源变压器
和其他线圈受潮后也易产生漏电，甚至有可能造成连线短路。因此，LCD显示器必须注意防潮，长时间不用的显示器，可以定期通电工作一段时间，让显示器工作时产生的热量将机内的潮气驱赶出去。
[11]
故障与维修
播报
编辑
白屏
白屏
黑屏
（1）液晶显示器电源灯闪电源灯闪在维修过程中多属于
高压板
后级开关管短路，当液晶驱动板发出开启高压板的
控制电压
后，升压电路开始工作，但是某一或一对开关管对地短路，拉低主供电，导致液晶驱动板供电也随着拉低，当液晶板供电不正常后，也就随即撤销了对高压板的开启信号，
电源板
电压输出又回复正常，因此，反反复复，电源灯就一亮
一灭
了，更换相应故障的元件故障应能解决。
[8]
（2）液晶显示器电源灯长亮电源灯长亮可以确定电源部分是正常的，主要是高压
逆变电路
末级或者供电级元件
发热量
大，长期工作造成
虚焊
所致；该电路最容易出故障的是升压线圈，一般是接触不良的问题，应
重点检查
该电路。
[8]
（3）液晶显示器电源灯不亮电源灯不亮应重点检查电源部分，主要应该检测12V、5V电压正常否，电源灯不亮12V、5V电压应该是没有输出，重点应检查开关管是否
热稳定性
不佳，或
基极
虚焊，电容是否有
鼓包
现象，另外
脉宽调制
的单片开关电源，所用到的脉宽调制集成控制器一般有SG6841、UC3842、
UC3843
也是
故障率
较高的元件。
[8]
背光灯故障
除上述故障现象外，液晶显示器
背光灯
故障也是常有的，主要表现为老化和彻底损坏，即不发光。背光灯老化后可以看到图像发黄，调节色温及
白平衡
都不能很好解决，同时屏亮度调节到最大也难以达到使用要求，这就提示你，该换灯了。
[8]
单灯管结构的显示器损坏后，开机在日光
下斜视
屏幕，可以看见暗淡的图文显示。新型多灯管显示器损坏某个灯管后表现为图像亮度
不均匀
，比如上方暗淡一些，那就是上方的灯管损坏了，用手摸显示屏灯管位置，通过
温度对比
也可以判断灯管是否损坏，正常的显示屏灯管位置温度应该是一致的。但由于
新型显示器
大都有高压平衡
保护电路
，所以一只灯管损坏后表现的往往并不是亮度不均衡，而是显示器不能开机或开机后黑屏，这要根据具体的显示器电路来区别了。
[8]
