作为科研工作者(或者说格子间写字的我们),也许我们每天看得最亲切的不是女朋友,而是显示器。(威廉莎士比亚,《哈姆雷特》,《科学》)多种显示器,包括手机屏幕、电脑显示器、仪器仪表显示器。
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第一台显示器
最早的显示器是1922年的阴极射线管(CRT)。
Cathode ray tube(又称“显像管”)是广泛用于示波器、电视、显示器的显示系统的物理仪器。
黑白电视
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阴极射线管利用阴极电子枪发射电子,在阳极高压的作用下,向萤火虫屏幕发光萤火虫粉末,电子束在偏转磁场的作用下上下左右移动,达到扫描目的。
在阴极射线管中,电子束由于磁场的作用而偏转
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早期的阴极射线管只能显示光的强弱,显示黑白的画面。彩色阴极射线管有红、绿、蓝三支电子枪,同时发射三支电子枪,在屏幕玻璃上射出磷化物,以示颜色。
为什么只需要三支电子枪?
红色、绿色、蓝色(RGB)将红色(Red)、绿色(Green)、蓝色(Blue)三原色的颜色光以不同的比例相加,生成多种颜色光。(而且三原色的红、绿、蓝不能用其他单色光合成。)
RGB颜色模型映射到立方体。水平x轴表示红色,向左增加。y轴表示蓝色,右下角方向增加。垂直z轴表示绿色,向上增加。原点表示黑色,隐藏立方体背面。
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到目前为止,所有彩色显示器都采用了以RGB三原色为子像素构成像素的三原色加色技术,以多个像素构成整个屏幕。(莎士比亚,真实,真实,真实,真实,真实,真实,真实)。
液晶显示器为什么悬空?
这段时间,更完美的视觉享受都是我们的追求。传统的CRT显示器经历了从黑白到彩色、从球面到气缸、从平面直角到纯平的发展。
NEC FP1375X
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CRT显示器的基本工作原理是依靠高电压刺激的玻璃电子轰击显示器生成各种图像,技术已经非常成熟,没有太大的发展空间。(阿尔伯特爱因斯坦、Northern Exposure(美国电视剧)、CRT)因此,传统CRT显示器在体积、重量、功耗等方面暴露了自己的缺点,液晶显示器体积小、厚度薄、重量轻、能耗低、没有电磁辐射、屏幕不闪烁。
什么是液晶?是液体吗?是晶体吗?
简单地说,液晶是液体晶体。由于具有特殊的理化和光电特性,从20世纪中叶开始广泛应用于轻薄的显示技术。
液晶
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复杂地说,如下。
1888年3月14日,奥地利布拉格德国大学植物生理学家Friedrich Reinitzer通过在植物内加热苯甲酸胆固醇来研究胆固醇,观察胆固醇苯甲酸酯热熔时的异常表现。这种物质在145.5融化,形成了发光的混浊物,温度上升到178.5后,光彩消失,液体透明。这种清澈的液体稍微冷却、混浊和重新出现,瞬间是蓝色的。
>弗里德里希·莱尼泽
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莱尼泽反复确定他的发现后,向德国物理学家奥托·雷曼(Otto Lehmann)请教。当时雷曼建造了一座具有加热功能的显微镜去探讨液晶降温结晶之过程,后来更加上了偏光镜,成为深入研究莱尼泽的化合物的重要仪器。
奥托·雷曼
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从那时开始,雷曼的精力完全集中在该类物质。他开始以为这种物质是软晶体,然后改称晶态流体,最后深信偏振光性质为该物质特有,流动晶体(Fliessende kristalle)的名字才算正确。此名称与液晶(Flussige kristalle)已经十分相近。莱尼泽和雷曼因此被誉为液晶之父。
液晶显示器的原理?
在不加电压下,光线会沿着液晶分子的间隙前进而转折90度,所以光可通过。但加入电压后,光顺着液晶分子的间隙直线前进,因此光被滤光板所阻隔。
液晶是具有流动特性的物质,所以只需外加很微小的力量即可使液晶分子运动,以最常见普遍的向列型液晶为例,液晶分子可轻易的借着电场作用使得液晶分子转向,由于液晶的光轴与其分子轴相当一致,故可借此产生光学效果,而当加于液晶的电场移除消失时,液晶将借着其本身的弹性及黏性,液晶分子将十分迅速的回复原来未加电场前的状态。
可以看出液晶显示器技术是根据电压的大小来改变亮度,每个液晶显示器的子图元显示的颜色取决于色彩筛检程序。由于液晶本身没有颜色,所以用滤色片产生各种颜色。
来源:中科院半导体所
编辑:井上菌
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