快速了解LCD屏幕的工作原理

谈及LCD屏，想必绝大多数人都耳熟能详，现实中运用到LCD屏的地方还是有很多的。例如家用电视显示屏，电子秤显示屏，手机显示屏等。

知道LCD屏这个名词的人居多，但是真正了解其工作原理的，应该还不是很多。近期，小白在做手机项目时，运用到了LCD屏，也是对LCD屏的工作原理有了基本的了解。像借此机会给大家分享一下感悟。

在讲解LCD显示屏的工作原理时，先了解两个基本的知识点。

(1)光的三原色，在中学物理的学习中，我们对光有了最基本的认识。了解了光的三原色主要分为红绿蓝。只要将三种颜色的光以不同的比例混合可产生多种多样的颜色。

(2) 像素点，机圈的人士应该对这个稍有概念，即最小的图像单元，这种最小的图形的单元能在屏幕上显示通常是单个的染色点，其由前面提到的光的三原色所组合而成，LCD的显示即由成千上万个像素点所组成，最终构成LCD显示的五彩斑斓的画面。

为了更好的理解，做一个简单的实验。

做一个简单的色卡，色卡共分为九种颜色

在手机上打开色卡图片，调节亮度显示到最高。使用显微镜不停的放大，即可看到屏幕上存在不同的色块区域。

白色

可以看到白色状态下，由红绿蓝三种RGB颜色组成。

黑色

黑色状态下，RGB像素点红色元素和绿色元素处于熄灭状态，只有蓝色元素微亮。

• 紫色

显示紫色时，RGB像素点蓝色元素和红色元素处于高亮，绿色元素处于熄灭状态。
• 蓝色

蓝色区域，RGB像素点蓝色元素处于常亮，绿色元素微亮，红色元素熄灭。
• 红色

可以看到，显示红色时，RGB像素点蓝色元素和绿色元素均处于熄灭状态，红色元素高亮。

了解了光的三原色以及像素点，咱们再来聊聊LCD显示屏的工作原理。

首先先简单粗暴的描述一下LCD的工作原理以及LCM：LCD液晶显示器是以液晶为基本材料的显示组件，其通过控制液晶分子两端的电压来控制液晶分子的转动方向，继而控制每个像素点偏振光投射度而达到显示的目的。目前我们常称的LCM(LCD Module)即为LCD模组。其包含了液晶显示器(LCD),控制驱动芯片，PCB板，背光源，结构件以及连接器等诸多部件装配在一起的组件。因此从严格意义来说，LCD只是LCM中的一个部件，LCM包含了LCD。

或许你没太看明白，先不着急，看了下面的内容，你再仔细揣摩上面的工作原理，你就会有更好的理解。

首先先来看一下LCD的组成部分：

其主要分为：背光层 垂直偏光片 正极电路 液晶层(包含液晶分子) 负极电路 水平偏光片 彩色滤光片。看上去材料是不是很多，材料的多也就意味着LCD屏幕相对较厚一些。这对于手机设计来说，厚度的影响还是很重要的。节省一点厚度或许可为电池容量的提升起到很大的作用。除此之外，就背光层与液晶层均为硬质材料来看，LCD屏不适合做折叠屏。所以界面上看到的手机折叠屏采用的都不是LCD屏。

前面说到的液晶分子就位于液晶层里，且液晶分子的指向具备一定的规律性。

当其两侧通电时，其会排列的有序，使光纤容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过。电源在接通断开控制下会影响其液晶单元的透光率或反射率，从而控制光源透射或遮蔽功能，以此控制每个像素点，产生具有不同灰度层次及颜色的图像。

哈哈哈，前面说的是不是很空洞，所以为了更好的理解，这里我们先把液晶层比作百叶窗。液晶分子的不同排列就像这百叶窗一样，自由翻转变化。

图示的最底下为背光层，其只有一个作用就是发射白光。在上图的状态下，百叶窗与背光层垂直。白光穿过滤光层以后，红绿蓝以相同比例混合，致使最终会显示出白色的像素点。

以最左侧红色滤光片的区域为例，当我们给正负极施加电压时，百叶窗发生翻转，此时液晶层里的液晶分子宛如百叶窗一样，会反射一部分光，致使到达滤光片的光大打折扣。这样，在红绿蓝混合，红光会以比例较弱的情况下生成理论上的颜色，而非白色了。要想控制百叶窗的折叠(液晶分子的排列)情况，我们只需控制电压的大小，进而也就可以控制像素点的颜色。

LCD屏想要显示黑的话，即需要百叶窗完全展开与偏光片平行，完全遮挡发射出来的背光。然而LCD液晶分子却存在一定的缺陷，即液晶分子不能完全做到闭合。也就是说，液晶分子在最大程度的闭合时，还是会存在一定的光。因此在显示黑色时，无法做到真正的黑，还会轻微的光射出来。

其次，由于LCD存在背光层，而屏幕最终要装在手机中，屏幕和边框的缝隙，会导致一部分光源露出来，在显示黑色的时候，可以观察到边缘处存在光晕现象，即漏光。

在使用LCD屏时，我们的屏并非一直静态显示画面的。如果要显示动态画面就意味着每个像素点需要快速的切换颜色。然而一个像素点从一个颜色切换到另一个颜色是需要时间的，我们把它称之为屏幕相应时间。相应时间过长即像素点来不及切换，会出现上一幅画面还未消失，下一副画面已经开始，即出现残影的现象。LCD颜色的切换，我们前面也说了，是通过液晶分子的偏转来完成的。因此液晶分子偏转的速度也就决定了LCD的灰阶相应时间。然而其偏转速度和温度有关，温度越低，偏转速度越慢。所以在冬天使用LCD屏幕时，快速切换画面时，很容易发现残影。

然而，LCD屏并不是没有优点，从材料来看，LCD屏采用的是无机材料，老化的较慢，寿命长。同时从成本上来说，价格较为实惠，同时LCD发展历史之长，技术也更加成熟。所以目前手机这类产品上仍有一部分机型使用着LCD屏幕。

即使今天OLED屏当道，但是一些领域的显示器目前还是以LCD屏为主流，所以也不要动不动就说LCD过时了，记住，经典永不过时！