什么是FPD?

• FPD类型
• 液晶显示器的基本结构
• 液晶显示器原理 (光的快门效果)
• 液晶显示器的对比度

FPD类型

FPD（平板显示器）是具有薄、平面屏幕（和外壳）的视频显示设备的总称。与长期以来成为主流的CRT（阴极射线管）显示器相比，它们占用的空间较小，屏幕失真较小，并且相对容易增加尺寸，因此在2000年代初期开始流行。目前，它被安装在各种日常生活必需的电子产品中，包括电视、智能手机、电脑和平板设备。

根据图像显示方式，FPD 可分为多种类型。典型示例包括液晶显示器(LCD)、有机EL(OLED)显示器和发光二极管(LED)显示器。目前，FPD正变得越来越复杂和多功能，但当它们首次出现时，它们面临着各种技术问题，例如高功耗、低亮度和色彩以及响应时间慢等。为此，各厂商通过反复试验采用各种方法开发了FPD产品。

显示设备类型

液晶显示器的基本结构

液晶显示器是利用液晶的性质来显示影像的FPD。液晶是固体 (结晶) 和液体的中间状态物质，具有通过施加电压改变分子排列方式的性质。

液晶显示器的内部结构

液晶显示器的截面图

下面是液晶显示器的截面图。显示在显示器上的图像由像素 (像素) 的组合表示，这是一个非常小的色点。此外，该像素由三个子像素R, G, B (红色，绿色，蓝色) 组成。每个子像素都有一个小电极，通过向液晶层施加电压，可以部分改变液晶的分子排列，并像快门一样阻挡或穿透背光。通过以这种方式调节屏幕上显示的光的亮度和暗度，我们表现出各种颜色和色调。

液晶显示器原理 (光的快门效果)

为了在屏幕上表达丰富的色彩，需要对通过彩色滤光片光量进行微调。这里非常重要的是光的方向性（偏振）。液晶显示器配备了多种调节光线方向的功能，通过自由改变穿过液晶显示器的光线量，它们能够表现出生动的图像。

功能1偏振片的光快门功能

偏光板是为了给光提供方向性的板。像栅栏一样的形状，正好像三明治的面包部分一样，在显示屏的两面各备有一张。通常，我们在自然中看到的光是没有方向的，它在所有方向上扩散，但通过使光通过该偏振片，您可以切断特定方向以外的光。例如，如果将偏光板放置在水平方向 (水平方向) ，除了穿过栅栏间隙的光线之外，其他光线都会被切断，从而使光线具有水平方向。

通过组合两个偏光板，可以在一定程度上控制透射的光量。例如，如果将前面的偏振片水平放置在光源上方，而将里面的偏振片垂直放置 (倾斜90度) ，则由于通过第一个偏振片的光具有水平方向，因此无法通过第二个偏振片，因此屏幕上会显示黑色 (不发光) 。通过以这种方式改变两个偏振片的倾斜度，您可以调整屏幕的亮度 (原则上) 。

偏光板组合的画面亮度差异

基于功能2配向膜的液晶分子的排列

然而，在实际的液晶显示器中，偏光板的倾斜度是固定的，不能移动。因此，通过控制位于显示器中间的液晶层来调节光的方向性。

如前所述，液晶是介于固体（晶体）和液体之间的中间状态的物质。这种液晶的分子通常以松散的规则排列，但当附近放置有凹槽的板时，分子往往会沿着凹槽的方向规则排列（见下图）。该带槽板被称为“取向膜”，取向膜以夹着液晶层的方式设置。

功能3电压控制液晶分子

在液晶显示器中，通过组合偏光片和对准膜，并通过电压控制液晶分子的方向来调整通过显示器传输的光量。 让我们来看看这意味着什么（*这里只是一个例子）。

首先，安装在显示器两侧的两个偏光片的偏振平面垂直（倾斜 90 度）。 因此，穿过背光（光源）前面的偏光片的光线被背面的偏光片（第二张图片）阻挡，无法穿透显示器。 因此，使用对准膜来改变光线的方向。 贴在液晶层两侧的两个对准膜处于正交状态，就像偏振片一样。 此时，夹在取向膜之间的液晶分子从光源的前部（第一对向膜）推进到后部（第二对向膜）时，沿凹槽方向扭曲 90 度。 结果，穿过液晶层的光也被扭曲了 90 度，使其能够穿过背面的偏振器。

光快门原理

但是，如果只是这样，您不必在中间插入液晶层。重要的是通过电压控制液晶分子。液晶分子具有沿电流流动方向平行排列的性质。因此，当向液晶分子施加电压时，由于取向膜引起的分子扭曲消失，光无法通过偏振片。因此，当您想要通过光线时，您可以关闭电压，当您想要阻挡光线时，您可以打开电压，这样您就可以精细地表现显示器光线的明暗。此外，由于可以根据电压的高低来控制分子的细微倾斜，因此可以表示每个子像素的颜色深浅。

液晶分子排列变化的图像图

液晶显示器的对比度

让图像看起来漂亮的另一个重要因素是对比度。对比度是最亮部分（白色显示）和最暗部分（黑色显示）之间的亮度差。

从背光源发出的光通过彩色滤光片后呈现出任意颜色（红、绿、蓝），但此时，部分光被彩色滤光片中所含的颜料颗粒扩散。这种散射改变了光的方向，因此当显示白色时，一些散射光无法穿过第二偏光板，亮度降低，而当显示黑色时，一些散射光被第二偏光板偏振。会穿过电路板并泄漏。换句话说，颜料颗粒扩散的光越多，对比度就越低，导致屏幕整体暗淡且不清晰。

解决这个问题的最佳方法是使用高对比度的彩色光阻剂。 在提高彩色滤光片亮度的同时，漏光也更少，从而产生更高的对比度和更清晰、更易于阅读的屏幕。