滤光片如何影响LCD液晶显示屏显示的?
相信大家都多少看过一些关于我的世界的视频,当一个方块以某种固定颜色排列成一行行时,便可以构成不同的二维图形;我们都知道,构成人眼可见的彩色世界的基本颜色R(红)G(绿)B(蓝),当这个方块足够小,且这些方块可以通过光透过强度进行各自调控时,它便成为一个像素点,这些像素点形成的阵列(如条状阵列或Delta排列)通过不断变化颜色形成不同的图像效果;当这些像素点足够小而多时,便形成了我们所说的分辨率。
(我的世界阵列计算器换算)
那么,这些“方块”是如何通过变化颜色的呢!这里我们就要介绍一下LCD成像了;
在LCD成像中,由LED灯管或侧入式导光板发出纯白色光(含所有可见光谱),白光本身无图像信息,需被精密操控。液晶层是由两片玻璃基板夹持的液晶分子层,未通电时液晶分子呈90°扭曲 → 引导光线旋转90°,通电时:液晶分子竖直排列 → 光线无旋转。
(LCD成像元件)
此时由上下偏光片负责协调作战:
下偏光片仅允许竖直振动光通过(如只放行“立正”的光);
上偏光片仅接收水平振动光(如只迎接“躺平”的光),
→ 未通电:光被旋转90°后匹配上偏光片 → 亮像素
→ 通电:光未被旋转 → 被上偏光片阻挡 → 暗像素
此时已形成黑白图像(如同老式液晶计算器)。
接下来,就是彩色滤光片发挥的时候了,这些黑白光影将在彩色滤光片的滤波下转化为绚丽色彩,彩色滤光片由的微观结构分割为红(R)/绿(G)/蓝(B) 三个子像素,子像素约3微米(头发丝的1/25)。
(LCD液晶模组)
这是实现彩色显示的关键。对于彩色LCD屏(即使是单色屏,早期也有灰色滤光片),在液晶层和面向用户的上偏光片之间,有一层彩色滤光膜。
作用:这层膜由无数微小的红(R)、绿(G)、蓝(B)三种颜色的滤光单元(类似马赛克)组成。背光(白光)通过液晶层后,再经过这些RGB滤光单元,就被过滤成了红、绿、蓝三原色光。通过控制每个像素点上RGB子像素的亮度混合,就能显示出各种颜色。
(彩色滤光片-仅做配图展示)
工作原理
(LCD发光原理)
混色原理:人眼在正常视距下自动混合三原色(如:R+G=黄,R+B=品红,G+B=青)
当然,很多人比较好奇,三原色是如何通过调控混合成色的呢!其实也很简单,例如需要显示成黄色时,红色子像素调控为100%亮度,绿色子像素调控为100%亮度,蓝色子像素调控为0%亮度,即可显示黄色效果。
关键组件2:黑色矩阵(Black Matrix)
位置:彩色滤光片间的金属隔断
作用:防止相邻子像素串色(如红色侵入绿色区)、提升对比度(如同像素间的“防溢堤坝”)
滤光片的核心价值
作用维度 | 技术实现 | 用户感知影响 |
色彩生成 | RGB三原色精准分离 | 屏幕显色是否鲜艳逼真 |
对比度 | 黑色矩阵阻隔杂散光 | 黑色是否纯正不发灰 |
可视性 | 圆偏光片消除环境反光 | 阳光下能否看清屏幕 |
能效 | 高透光率材料减少光损失 | 高透光率材料减少光损失 |
典型案例:
普通LCD屏色域约72% NTSC(sRGB 100%)
量子点滤光片(如三星QLED)色域达110% NTSC
原理:量子点将蓝光转化为纯红/绿光,光谱纯度提升40%*
技术演进:滤光片的未来
超薄化:折叠屏用PET基材替代玻璃,厚度从200μm降至50μm
自发光替代:MicroLED技术取消滤光片(每个像素自发光)
光效革命:无偏光片设计(金属线栅偏振器)提升透光率至90%
成像链的关键枢纽
总的来说,滤光片如同LCD显示屏的「色彩翻译官」——它将液晶层输出的黑白光信号,通过数百万个微缩RGB滤镜转化为彩色图像。没有滤光片的精密分光,再先进的液晶技术也只能呈现灰色世界。正是这些纳米级的“染色师”与“光警察”(偏光片)协同工作,才让方寸屏幕得以展现亿万象色彩。