FPD的结构

FPD的种类

FPD（flat-panel display，平板显示器）是指拥有薄而平的画面（以及筐体）的视频显示设备的总称。与长期占据主流的CRT（阴极射线显像管）显示器相比，省空间，画面失真少，比较容易大型化，自2000年代初期开始就已正式普及了。现在，除了电视机以外，还广泛配置在智能手机，电脑，平板设备等日常生活不可或缺的各种电子产品上。

根据具体的视频显示方式，FPD分为好几个种类。有代表性的有：液晶显示器（LCD），有机EL显示器（OLED），等离子显示器（PDP），发光二极管（LED）显示器，电子纸等。现在，FPD正在朝着高性能・多功能化方向发展，但在面世初期，曾经存在耗电量大，亮度和显色较弱，响应时间缓慢等各种技术问题。对此，各厂家通过试错，开发出了各种显示方式的FPD产品。开发当初，因各自产品所要求的规格和大小不同，显示方式也分为好多种。但随着目前液晶显示器的技术革新，出现了一家独大的情况。

显示器设备的种类

液晶显示器的基本构造

液晶显示器是利用液晶的性质显示视频的FPD。液晶是介于固体（结晶）和液体中间状态的物质，其特点是，当对其施以电压时，分子的排列方式就会发生变化。

液晶显示器的内部构造

液晶显示器的横截面图

以下为液晶显示器的横截面图。投影在显示器上的视频是由非常小的色点，即诸多像素的组合体现出来的。这种像素是由R・G・B（红・绿・蓝）等3种子像素构成的。子像素中配置有1个1个的小电极，通过电极对液晶层施加电压，使液晶的分子排列发生局部变化，能够像快门一样，或是遮住背光灯的光，或是让其透过。这样，通过调节投影在画面上的光的明暗，就能显示出各种色彩和层次。

液晶显示器的原理（光的快门效果）

为了在画面上表现出丰富的色彩，需要精细地调节从彩色滤光片透过的光量。因此，光的方向性（偏光性）至关重要。液晶显示器具有很多调节光方向的功能，通过这些功能，使所透过的光量任随意生变化，进而表现为色彩鲜艳的视频。

功能1 　偏光板的光快门功能

偏光板是指赋予光以方向性的板。它具有格柵一样的形状，就像三明治的两个面包片一样，分别贴在显示器的两面。通常，我们所看到的自然界中的光不具有方向性，向各个方向散射，但如果使光穿过偏光板，就可剔除掉特定方向以外的光。例如，当把偏光板横向（水平）设置时，由于未能通过格柵间隙的光即被剔除掉，光就会沿水平方向性射出。

通过2枚偏光板的组合，就可从某种程度上控制所透过的光的量。例如，对于光源，当把面前的偏光板水平放置，里面的偏光板垂直（倾斜90度）放置时，透过第1枚偏光板的光就会具有水平的方向性，无法透过第2枚偏光板，画面就会显示黑色（不发光的状态）。这样，通过变换2枚偏光板的倾斜度，（原理上）就可调节画面的明亮度。

不同的偏光板组合，就会产生画面亮度的差异

功能2　用配向膜排列液晶分子

但在实际的液晶显示器中，偏光板的倾斜度是固定的，无法改动。为此，通过控制位于显示器正中间位置的液晶层，即可调节光的方向性。

诸如刚才所说，液晶是介于固体（结晶）与液体中间状态的物质。这种液晶分子通常排列会有缓慢的规律性，当带有沟槽的板接近时，液晶分子就会沿着沟槽的朝向很规律地排列（下图）。带有沟槽的板称为“配向膜”，配向膜夹着液晶层。

功能3　用电压控制液晶分子

液晶显示器通过组合偏光板与配向膜，并用电压控制液晶分子的朝向，来调节透过显示器的光的量。那么，接下来我们就依次回看一下吧（※此处介绍的仅为一例）。

首先是设在显示器两面的2枚偏光板，偏光面处于直行状态（90度倾斜状态）。对于背光灯（光源）来说，透过面前的偏光板的光，被里面（第2枚）偏光板给遮住了，无法透过显示器。所以，为了改变光的方向，就要使用配向膜。贴在液晶层两面的2枚配向膜，与偏光板相同，处于直行状态。这时，夹在配向膜中的液晶分子就会按照从光源面前（第1枚配向膜）向里面（第2枚配向膜）方向前进，转为沿着沟槽朝向扭转90度的状态。这样，透过液晶层的光也会扭转90度，就能够透过里面的偏光板了。

光快门的原理

但仅仅如此的话，还无需特意在中间夹入液晶层。重要的是用电压控制液晶分子。液晶分子具有沿着电流方向平行排列的性质。这样，当对液晶分子施以电压时，分子就不会因配向膜而扭转方向，光也就无法透过偏光板了。因此，如要透过光，就要把电压设为OFF，如要遮断光，把电压设为ON就可以了，这同时亦能够细致地表现显示器光的明暗程度。再有，电压的高低不同，还能操控分子微妙的倾斜度，进而表现各个子像素的颜色浓淡。

液晶分子排列变化示意图

液晶显示器的对比度

为了使视频富有观赏性，另一个重要因素是“对比度”。对比度用来表现最明亮的部分（白色显示）与最暗的部分（黑色显示）的亮度差。

为改善这一点，建议采用高对比型的彩色光阻剂。除了提高彩色滤光片的亮度外，还要减少光的泄漏量，这就需要提高对比度，呈现清晰而又便于观赏的画面。