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单色LCD就是黑白LCD吗?

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发表时间:2022-06-27 10:45

单色,从字面上的意思理解,就是一种颜色的意思。然而在液晶显示产业界,很多人将单色LCD这个名称等同于黑白LCD。在介绍单色LCD液晶产线时,也可能会说,这是一条黑白LCD线,两者各占50%(不抬杠,此数据非统计值,仅表示可能性相同)。然而,笔者认为还是用单色LCD这个词更准确些,因为所谓“单色”并非仅仅是“黑白”底色,还有其它颜色。下面就介绍一下单色LCD的具体种类和技术。

LCD液晶显示屏按照其液晶分子排列方式,常见的有TN型、STN型、VA型、IPS型等多种。在单色LCD行业一般应用的是TN型、STN型、VA型,而彩色LCD行业应用TN型(越来越少使用此技术了)、VA型和IPS型。

其中最早大规模进入市场,最为大众熟知的TN型显示屏确实为黑色或白色。这也是为何很多人将单色LCD和黑白LCD画等号的原因。

先看TN技术的光学原理,液晶显示屏结构类似三明治面包,上下各一层偏光片,中间是液晶层。液晶屏两侧的偏光片很强势,可谓顺我者昌,逆我者亡,当光的电矢量(光也是电磁波,其电矢量与光的传播方向垂直)振动方向与其透过轴一致时,光可以通过。当光的电矢量振动方向与其透过轴垂直时,光不能通过。(哈哈,就是这么豪横!)首先一束光垂直偏光片(也就是垂直液晶屏)入射,立马被偏光片“削”(东北人更懂这个词的含义?)成了“纸片人”,这个纸片人在液晶盒里受到液晶分子的“感染”,优雅地转了90度,来到第二层偏光片。这层偏光片立刻对这束光进行检查:是否和自己的方向一致。比如现在是方向一致:请通过。现在液晶盒加上电压,则液晶分子沿着电场排列,不能把光“感染”了,那么纸片人的方向就和第二层偏光片透射轴不一致了:立马拦住,不允许出门。这样不加电透光,背景为“白色”,加电不透光,为黑色。

STN型显示屏虽然其液晶分子排列和TN的很相近(TN的液晶分子在盒内转了90度,STN一般旋转220度或240度),也是螺旋式上升排列,可以说几乎是亲兄弟,但两者脾气可大不相同。经过**层偏光片后的光和液晶分子有个夹角,这样光就被分成两束,一束电矢量振动方向平行液晶分子(液晶分子的形状像铅笔),一束光电矢量振动方向垂直液晶分子,两束光跑的速度不同,导致穿过第二层偏光片后再合成一束时,相互干涉,成了带颜色的光了,也就是底色并非黑白,而是某个颜色。这个颜色经过光学参数优化,一般定为黄绿(对应的字为黑色)或者蓝色(对应的字为白色)。当然,人眼还是不习惯看带颜色的背景的,因此加上一层光学膜,让两束光再跑一段,这次原来跑的快的跑慢点,原来跑的慢的跑快点儿,最后合在一起也是黑白的,这就是由STN衍生的FSTN型。

而VA作为单色LCD和彩色LCD共用的技术,也是黑白模式,在此不再赘述。

因此从严格意义上说,单色LCD并非仅仅是“黑白”的,而是有几种背景底色。用单色LCD更为严谨一些。

笔者认为使用单色LCD与彩色LCD的区分方法虽然直观,但不够科学严谨。在产业发展早期,人们认知度不高,可以用直观的描述方法。顺便讲一个真实的笑话,当初笔者刚刚就职液晶显示行业时,很多人问你找的什么工作?我回答,液晶。很多人不知道啥事液晶,有的还打圆场:别拽洋词儿,“冶金”啊,冶金我知道,不就是炼铁炼钢的嘛。

随着越来越多人已经逐渐熟知液晶,建议逐步推广按照最为严谨的科学术语划分,用无源LCD和有源LCD这个词语区分。所谓有源无源指的是每个像素点是否都有一个TFT开关。这个TFT开关科学的名称为薄膜场效应晶体管(Thin Film Transistor,简写为TFT),其利用了半导体技术,控制着是否给像素点处的液晶分子施加电压。

由于无源LCD的驱动方式为行扫描和列选择机制,即行电极逐行扫描施加电压,在列电极上施加选择信号或非选择信号,这样选中的像素点电压差**,即正常显示。但是,这样以来不希望显示的像素点实际也施加了一定电压,当行数越多,显示点和非显示点的电压差越小,这样两者之间区别越来越小,就是说想让显示的点也不太清楚,而不想让它显示的点也比较清楚,显示效果就很差了。因此这种驱动方式注定不能做成大尺寸的显示屏,因此仅用于中小尺寸单色液晶屏。

而有源LCD的驱动方式是每个像素给安排一个单独的TFT开关,这个每个像素点都可以独立控制显示还是不显示,理论上这个液晶显示屏可以做到无限大尺寸,而每个像素点的显示不受其它像素点影响,可以和彩色滤色膜结合做成大尺寸彩色液晶屏。

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