【lcd是什么】液晶显示技术深入解析
液晶显示器（Liquid Crystal Display，简称LCD）是一种平板显示技术。与传统的阴极射线管（CRT）显示器不同，LCD本身不发光，而是通过控制液晶分子来改变光线的通过与否，从而形成图像。
液晶显示器的工作原理是如何的？
要理解LCD如何工作，需要分解其主要组成部分和光线路径：
1. 背光源 (Backlight)
LCD屏幕需要一个光源来产生图像。早期使用冷阴极荧光灯（CCFL），现在绝大多数使用发光二极管（LED）。这个背光源提供均匀的白光。
2. 偏振片 (Polarizers)
光线从背光源发出后，首先穿过第一个偏振片。偏振片只允许特定方向（例如垂直方向）的光波通过，滤掉其他方向的光波。
3. 玻璃基板和电极 (Glass Substrates & Electrodes)
在偏振片之后是两片平行的玻璃基板。其中一片基板上通常涂有透明的导电层（如ITO，氧化铟锡），形成像素电极和公共电极。
4. 液晶层 (Liquid Crystal Layer)
夹在两片玻璃基板之间的是一层非常薄的液晶材料。液晶分子是一种特殊的物质，它们既像液体一样具有流动性，又像晶体一样具有光学各向异性（对不同方向的光表现出不同的光学性质）。在没有电场时，液晶分子会按照特定的方式排列（例如扭曲排列，取决于LCD类型）。
5. 薄膜晶体管 (TFT – Thin-Film Transistor)
在主动矩阵（Active Matrix）LCD中（几乎所有现代LCD都是这种类型），每个像素或子像素都由一个独立的薄膜晶体管控制。TFT就像一个小开关，控制施加到该像素电极上的电压。这是实现高分辨率和快速响应的关键。
6. 彩色滤光片 (Color Filter)
在另一片玻璃基板上（通常是面向观看者的一侧），覆盖着彩色滤光片。每个像素被分成红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）三个子像素。通过控制每个子像素通过的光量，可以混合出各种颜色。
工作过程：
- 背光源发出白光。
- 白光通过第一个偏振片，变为特定方向的偏振光。
- 偏振光进入液晶层。TFT控制着施加到每个像素电极的电压。
- 关键步骤：根据施加的电压大小，液晶分子的排列方式会发生改变。例如，在扭曲向列（TN）类型的LCD中，无电压时液晶分子呈现螺旋状扭曲，使通过的光线的偏振方向也随之扭转90度。施加电压后，液晶分子 straightened up，不再扭转光线。
- 光线穿过液晶层后，其偏振方向已被液晶分子根据电压大小“调制”。
- 光线到达第二个偏振片。第二个偏振片的偏振方向通常与第一个偏振片呈90度。
- 如果光线在穿过液晶层后偏振方向扭转了90度，它就能完全通过第二个偏振片（例如，无电压时）。如果光线偏振方向没有扭转，它就会被第二个偏振片完全阻挡（例如，施加高电压时）。介于两者之间，光线通过的强度也会改变。
- 通过调整每个红、绿、蓝子像素的电压，控制通过光线的强度，最终穿过彩色滤光片，混合出特定颜色和亮度的像素点。
- 无数个这样的像素点组合在一起，就形成了完整的图像。
简单来说，LCD就像一个由无数个微小、可控的光阀组成的矩阵，通过控制每个“阀门”开启的程度，来调节穿过背光的光量和颜色。
为什么LCD技术被广泛应用？
- 成本效益： 相较于早期的显示技术（如CRT）或一些后来的技术（如初期等离子），LCD的生产成本随着技术成熟和规模化生产而大幅下降，尤其在大尺寸面板上具有成本优势。
- 轻薄化： 相较于CRT显示器巨大的体积和重量，LCD屏幕显著更薄更轻，极大地推动了笔记本电脑、平板显示电视等产品的发展。
- 低功耗： LCD的能耗通常比同等尺寸的CRT显示器低得多。虽然背光源需要电力，但液晶分子本身在保持特定状态时消耗的电量很少。
- 无闪烁： CRT显示器通过电子束扫描屏幕刷新图像，可能产生肉眼可见的闪烁。LCD是逐像素保持显示状态，没有扫描引起的闪烁，长时间观看更舒适。
- 几何精度： CRT由于电子束偏转可能存在几何失真，而LCD是物理像素网格，不存在固有几何失真问题。
LCD在哪里被使用？
LCD技术的应用范围极其广泛，几乎渗透到我们生活的方方面面：
- 电视机： 绝大多数平板电视在相当长一段时间内都采用LCD技术，即使是现在市场上常说的“LED电视”，本质上也是使用LED作为背光源的LCD电视。
- 电脑显示器： LCD取代CRT成为电脑显示器的主流技术，从台式机显示器到笔记本电脑屏幕。
- 手机和平板电脑： 虽然高端智能手机和平板电脑越来越多地采用OLED技术，但中低端甚至一部分高端产品仍然广泛使用LCD屏幕（如部分iPhone型号）。
- 智能手表和可穿戴设备： 部分设备采用LCD屏幕。
- 计算器和电子手表： 这是最早广泛采用LCD的消费电子产品之一。
- 汽车仪表盘和中控显示屏： 现代汽车内部的显示系统大量使用LCD技术。
- 医疗设备： 各种监护仪、影像设备的显示终端。
- 工业控制和仪器仪表： 各种设备上的显示面板。
- 数码相机和摄像机： 取景器或预览屏幕。
- 广告牌和数字标牌： 部分户外或室内大型显示屏。
LCD的价格如何？是贵还是便宜？
LCD的价格经历了从昂贵到普及再到差异化的过程。
- 早期昂贵： 在LCD技术刚出现并开始应用于大尺寸屏幕时（如平板电视初期），价格非常昂贵，是高端产品的代表。
- 快速下降并普及： 随着生产技术的进步、良品率的提高和全球产能的扩大，LCD面板的成本迅速下降，使得LCD电视和显示器成为普通消费者可以承受的产品，最终取代了CRT。
- 目前的状况： 现在，LCD是一种非常成熟且具有竞争力的技术。其价格取决于多个因素：
- 尺寸： 屏幕尺寸越大，价格通常越高。
- 分辨率： 4K、8K等高分辨率面板比全高清（FHD）面板贵。
- 面板类型： IPS、VA、TN等不同类型的面板由于性能差异（视角、色彩、响应时间等）导致价格不同（通常IPS和一些高端VA面板比TN面板贵）。
- 背光技术： 普通侧入式LED背光、直下式LED背光、Mini-LED背光等技术差异会影响成本和画质，Mini-LED背光通常更昂贵。
- 刷新率： 高刷新率（如120Hz、144Hz、240Hz）面板通常比标准刷新率（60Hz）面板贵。
- 附加技术： 是否支持HDR、是否有量子点层（Quantum Dot）、是否具有局部调光（Local Dimming）等也会影响价格。
总体而言，对于相同尺寸和分辨率，LCD技术（特别是使用传统LED背光或直下式背光的LCD）通常比OLED技术更具成本优势，这使得LCD在主流市场仍然占据重要地位。
除了基础原理，LCD有哪些不同的类型？
根据液晶分子的排列方式和电场控制原理，LCD面板主要分为几种类型：
- TN (Twisted Nematic) – 扭曲向列型：
- 特点： 液晶分子在没有电压时呈90度扭曲。响应时间通常较快，是早期游戏显示器的常见选择。生产成本相对较低。
- 缺点： 视角窄，颜色表现力较差，尤其是在不同角度观看时颜色和亮度会发生明显变化。
- VA (Vertical Alignment) – 垂直排列型：
- 特点： 液晶分子在没有电压时垂直于玻璃基板排列。能够实现更高的原生对比度，呈现更深的黑色。视角比TN宽，但通常不如IPS。响应时间介于TN和IPS之间，但通过技术改进（如快速VA）已大幅提升。
- 应用： 常用于电视和部分电脑显示器，以提供更好的对比度表现。
- IPS (In-Plane Switching) – 面内切换型：
- 特点： 液晶分子在施加电压时在平行于玻璃基板的平面内旋转。提供最宽广的视角，从不同角度观看时颜色和亮度变化最小。色彩还原准确性通常最好。
- 缺点： 原生对比度通常不如VA，响应时间早期较慢（现已大幅改进），成本通常比TN和VA高。
- 应用： 广泛应用于对色彩准确性和视角要求较高的显示器（如图形设计、摄影）以及高端手机和平板电脑。
- 派生技术： 还有一些基于这些基础类型的改进或派生技术，例如PLS（Plane-to-Line Switching，三星的一种IPS类似技术）、AHVA（Advanced Hyper-Viewing Angle，友达光电的IPS类似技术）等。
如何区分“LCD电视”和“LED电视”？它们有什么关系？
这是一个非常常见的误解：市场上销售的绝大多数“LED电视”，本质上仍然是LCD电视。
- LCD (Liquid Crystal Display) 是指显示技术本身，即使用液晶控制光线通过与否来形成图像。
- LED (Light Emitting Diode) 是指电视所使用的背光源类型。
早期LCD电视使用CCFL（冷阴极荧光灯）作为背光源。后来，由于LED具有体积小、功耗低、寿命长、亮度均匀且更易于控制（可以实现局部调光）等优点，被引入作为LCD面板的背光源。使用LED背光的LCD电视，商家为了突出其新特性和节能优势，便将其命名为“LED电视”。
所以，“LED电视”仅仅是“使用LED作为背光源的LCD电视”的简化说法。它并没有改变液晶控制光线的根本原理。
与之相对的是OLED（Organic Light Emitting Diode）技术。OLED的每个像素本身就会发光，不需要额外的背光源，这是与LCD技术的根本区别。
总结
液晶显示器（LCD）是一种成熟、多用途的平板显示技术，它通过控制液晶分子对背光进行调节来显示图像。其轻薄、低功耗、相对低廉的成本以及良好的显示效果使其在电视、电脑、移动设备、汽车等领域获得了极其广泛的应用。虽然新的显示技术（如OLED）在某些性能上有所超越，但LCD技术仍在不断发展和创新（如Mini-LED背光、更高的刷新率、更好的色彩技术），并且凭借其成本优势，在许多应用场景中仍然是主流选择。
