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濾光片如何影響LCD液晶顯示屏顯示的?

2025-06-24 派大星

相信大家都多少看過一些關于我的世界的視頻,當一個方塊以某種固定顏色排列成一行行時,便可以構成不同的二維圖形;我們都知道,構成人眼可見的彩色世界的基本顏色R(紅)G(綠)B(藍),當這個方塊足夠小,且這些方塊可以通過光透過強度進行各自調控時,它便成為一個像素點,這些像素點形成的陣列(如條狀陣列或Delta排列)通過不斷變化顏色形成不同的圖像效果;當這些像素點足夠小而多時,便形成了我們所說的分辨率。

 濾光片如何影響LCD液晶顯示屏顯示的?

(我的世界陣列計算器換算)

那么,這些“方塊”是如何通過變化顏色的呢!這里我們就要介紹一下LCD成像了;

在LCD成像中,由LED燈管或側入式導光板發出純白色光(含所有可見光譜),白光本身無圖像信息,需被精密操控。液晶層是由兩片玻璃基板夾持的液晶分子層,未通電時液晶分子呈90°扭曲 → 引導光線旋轉90°,通電時:液晶分子豎直排列 → 光線無旋轉。

LCD成像元件

(LCD成像元件)

此時由上下偏光片負責協調作戰:

下偏光片僅允許豎直振動光通過(如只放行“立正”的光);

上偏光片僅接收水平振動光(如只迎接“躺平”的光),

→ 未通電:光被旋轉90°后匹配上偏光片 → 亮像素

→ 通電:光未被旋轉 → 被上偏光片阻擋 → 暗像素

此時已形成黑白圖像(如同老式液晶計算器)。

接下來,就是彩色濾光片發揮的時候了,這些黑白光影將在彩色濾光片的濾波下轉化為絢麗色彩,彩色濾光片由的微觀結構分割為紅(R)/綠(G)/藍(B) 三個子像素,子像素約3微米(頭發絲的1/25)。

 LCD液晶模組

(LCD液晶模組)

彩色濾光片

這是實現彩色顯示的關鍵。對于彩色LCD屏(即使是單色屏,早期也有灰色濾光片),在液晶層和面向用戶的上偏光片之間,有一層彩色濾光膜。

作用:這層膜由無數微小的紅(R)、綠(G)、藍(B)三種顏色的濾光單元(類似馬賽克)組成。背光(白光)通過液晶層后,再經過這些RGB濾光單元,就被過濾成了紅、綠、藍三原色光。通過控制每個像素點上RGB子像素的亮度混合,就能顯示出各種顏色。


 彩色濾光片

(彩色濾光片-僅做配圖展示)

工作原理

LCD發光原理 

(LCD發光原理)

 

混色原理:人眼在正常視距下自動混合三原色(如:R+G=黃,R+B=品紅,G+B=青)

當然,很多人比較好奇,三原色是如何通過調控混合成色的呢!其實也很簡單,例如需要顯示成黃色時,紅色子像素調控為100%亮度,綠色子像素調控為100%亮度,藍色子像素調控為0%亮度,即可顯示黃色效果。

 

關鍵組件2:黑色矩陣(Black Matrix)

位置:彩色濾光片間的金屬隔斷

作用:防止相鄰子像素串色(如紅色侵入綠色區)、提升對比度(如同像素間的“防溢堤壩”)

 

濾光片的核心價值

作用維度技術實現用戶感知影響
色彩生成RGB三原色精準分離屏幕顯色是否鮮艷逼真
對比度黑色矩陣阻隔雜散光黑色是否純正不發灰
可視性圓偏光片消除環境反光陽光下能否看清屏幕
能效高透光率材料減少光損失高透光率材料減少光損失

 

典型案例:

普通LCD屏色域約72% NTSC(sRGB 100%)

量子點濾光片(如三星QLED)色域達110% NTSC
原理:量子點將藍光轉化為純紅/綠光,光譜純度提升40%*

 

技術演進:濾光片的未來

超薄化:折疊屏用PET基材替代玻璃,厚度從200μm降至50μm

自發光替代:MicroLED技術取消濾光片(每個像素自發光)

光效革命:無偏光片設計(金屬線柵偏振器)提升透光率至90%

 

成像鏈的關鍵樞紐

總的來說,濾光片如同LCD顯示屏的「色彩翻譯官」——它將液晶層輸出的黑白光信號,通過數百萬個微縮RGB濾鏡轉化為彩色圖像。沒有濾光片的精密分光,再先進的液晶技術也只能呈現灰色世界。正是這些納米級的“染色師”與“光警察”(偏光片)協同工作,才讓方寸屏幕得以展現億萬象色彩。

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