LCD строителство
Всеки пиксел на LCD се състои от следните части: слой от течни кристални молекули, суспендирани между два прозрачни електрода (индиев калаен оксид) и два поляризиращи филтри с поляризационни посоки, перпендикулярни един на друг отвън. Ако няма течен кристал между електродите, посоката на поляризация на светлината, преминаваща през един от поляризиращите филтри, ще бъде напълно перпендикулярна на втория поляризиращ филтър, така че той е напълно блокиран. Ако обаче поляризационната посока на светлината, преминаваща през един поляризиращ филтър, се завърти от течния кристал, той може да премине през другия поляризиращ филтър. Въртенето на поляризационната посока на светлината чрез течен кристал може да бъде контролирано от електростатично поле, като по този начин се постигне контрол на светлината.
Течните кристални молекули са много податливи на влиянието на външните електрически полета и генерират индуцирани заряди. Когато към прозрачния електрод на всеки пиксел или подпиксел се добави малко количество заряд, за да се генерира електростатично поле, молекулите на течния кристал ще бъдат индуцирани от това електростатично поле, за да индуцират индуцирани заряди и да генерират електростатичен въртящ момент, който променя на Оригинално въртене на молекулите на течните кристали, като по този начин променя амплитудата на въртене на светлината, преминаваща през. Променете определен ъгъл, така че да може да премине през поляризационния филтър.
Преди да се добави зарядът към прозрачния електрод, подредбата на молекулите на течните кристали се определя от подреждането на повърхността на електрода и химическата повърхност на електрода може да се използва като кристално семе. В най -често срещания TN течен кристал горният и долният електроди на течния кристал са подредени вертикално. Течните кристални молекули са подредени в спирала, а поляризационната посока на светлината, преминаваща през поляризационен филтър, се върти след преминаване през течния чип, така че да може да премине през друг поляризатор. В този процес малка част от светлината е блокирана от поляризатора и изглежда сива отвън. След добавяне на заряда към прозрачния електрод, молекулите на течните кристали ще бъдат подредени почти напълно паралелно по посоката на електрическото поле, така че посоката на поляризация на светлината, преминаваща през поляризационен филтър, не се върти, така че светлината е напълно напълно блокиран. По това време пикселът изглежда черен. Чрез контролиране на напрежението степента на изкривяване на подреждането на течните кристални молекули може да бъде контролирана за постигане на различни сиви скали.
Някои LCD стават черни, когато са изложени на променлив ток, което унищожава спиралния ефект на течния кристал. Когато токът е изключен, LCD става по -ярък или прозрачен. Този тип LCD обикновено се намира на лаптопи и евтини LCD. Друг тип LCD, често използвани при LCD с висока разделителна способност или големи LCD телевизори, е, че когато захранването е изключено, LCD е непрозрачен.
За да спестят мощност, LCDs използват метод за мултиплексиране. В режим на мултиплексиране електродите в единия край са свързани в групи, всяка група електроди е свързана към захранване, а електродите в другия край също са свързани в групи, всяка група е свързана към другия край на мощността доставка. Групиращият дизайн гарантира, че всеки пиксел се контролира от независимо захранване. Електронното устройство или софтуерът, управляващ електронното устройство, контролира дисплея на пиксела, като контролира последователността на включване/изключване на захранването.
Индикаторите за тестване на LCD включват следните важни аспекти: размер на дисплея, време за реакция (скорост на синхронизация), тип масив (активен и пасивен), ъгъл на гледане, поддържани цветове, яркост и контраст, разделителна способност и съотношение на екрана и входния интерфейс (такъв като визуален интерфейс и масив за дисплей на видео).
Кратка история
През 1888 г. австрийският химик Фридрих Рейнизер открива течни кристали и техните специални физически свойства.
Първият оперативен LCD се основава на динамичния режим на разсейване (DSM), разработен от екип, ръководен от Джордж Хелман от RCA. Hellmann основава Optech, който разработи редица LCD, базирани на тази технология.
През декември 1970 г. усуканият нематичен полев ефект на течните кристали е патентован в Швейцария от Синт и Хелфрих в централните лаборатории Хофман-ле Рок. Въпреки това, през годината през 1969 г. Джеймс Фъргюсън е открил усукания нематичен полев ефект на течни кристали в държавния университет в Кент в Охайо, САЩ и регистрира същия патент в Съединените щати през февруари 1971 г. през 1971 г., неговата компания (Ilixco ) произвежда първия LCD въз основа на това свойство, което скоро замени долния DSM тип LCD. Едва през 1985 г. това откритие стана търговско жизнеспособно. През 1973 г. японската Sharp Corporation за първи път я използва, за да прави цифрови дисплеи за електронни калкулатори. През 2010 г. LCD се превърнаха в основните дисплейни устройства за всички компютри.
Принцип на показване
Без напрежение светлината ще се движи по пролуката между течните кристални молекули и завой на 90 градуса, така че светлината може да премине. Но след добавяне на напрежението, светлината се движи право по пролуката между течните кристални молекули, така че светлината се блокира от филтъра.
Течният кристал е материал с характеристики на потока, така че е необходима само много малка външна сила, за да се движат течните кристални молекули. Приемайки най -често срещания нематичен течен кристал като пример, течните кристални молекули могат лесно да се обърнат чрез действието на електрическото поле. Тъй като оптичната ос на течния кристал е доста съвместима с молекулната му ос, тя може да доведе до оптични ефекти. Когато електрическото поле, приложено върху течния кристал, се отстрани и изчезне, течният кристал ще използва собствената си еластичност и вискозитет, а течните кристални молекули бързо ще се върнат в първоначалното състояние, преди да се приложи електрическото поле.
Трансмисивни и отразяващи дисплеи
LCD могат да бъдат или трансмисивни или отразяващи, в зависимост от това къде е поставен източникът на светлина.
Трансисивните LCD се осветяват от източник на светлина зад екрана и се гледа от другата страна (отпред) на екрана. Този тип LCD се използва в приложения, които изискват висока яркост, като компютърни монитори, PDA и мобилни телефони. Осветлението, използвано за осветяване на LCD, често консумира повече мощност от самия LCD.
Отразяващите LCD, често срещани в електронни часовници и калкулатори, (понякога) осветяват екрана, като отразяват външната светлина обратно от дифузна отразяваща повърхност зад LCD. Този тип LCD има по -високо съотношение на контраста, тъй като светлината преминава през течния кристал два пъти, така че се нарязва два пъти. Не използването на осветително устройство значително намалява консумацията на енергия, така че устройствата с захранване на батерията издържат по-дълго. Тъй като малките отразяващи LCD консумират толкова малка мощност, че фотоклетъчната е достатъчна, за да ги захранва, те често се използват в джобните калкулатори.
Трансфективните LCD могат да се използват като трансмисивни или отразяващи. Когато има много външна светлина, LCD работи като отразяващ тип и когато има по -малко външна светлина, той може да работи като трансмисивен тип.
Цветно дисплей
LCD технологията също променя яркостта въз основа на размера на напрежението. Цветът, показан от всеки LCD под-елемент, зависи от програмата за скрининг на цветовете. Тъй като самият течен кристал няма цвят, цветните филтри се използват за производство на различни цветове вместо под-елементи. Под Елементът може да регулира само сивата скала, като контролира интензивността на преминаването на светлината. Само няколко активни матрица използват аналогов контрол на сигнала и повечето използват цифрова технология за контрол на сигнала. Повечето цифрово контролирани LCD използват осем битови контролери, които могат да произвеждат 256 нива на сиви скали. Всяка под-елемент може да покаже 256 нива, така че можете да получите 2563 цвята и всеки елемент може да покаже 16 777,216 цвята. Тъй като човешкото око не усеща яркостта линейно и човешкото око е по -чувствително към промените в ниската яркост, това хроматичност 24- не може да отговаря напълно на идеалните изисквания. Инженерите използват регулиране на импулсното напрежение, за да направят промените в цвета да изглеждат по -равномерни.
В цвят LCD всеки пиксел е разделен на три единици или под-пиксела, а допълнителните филтри са маркирани съответно червено, зелено и синьо. Трите подпиксела могат да бъдат контролирани независимо, което води до хиляди или дори милиони цветове за съответния пиксел. Старите CRT използват същия метод за показване на цветове. В зависимост от необходимостта цветовите компоненти са подредени според различни пикселни геометрии.
Активни и пасивни масиви
Течен кристален дисплей обикновено се намира в електронни часовници и джобни компютри, който се състои от малък брой сегменти, всеки с един контакт с един електрод. Външна специална верига осигурява зареждане на всяко управление, което може да бъде тромаво с повече дисплейни единици (като течни кристални дисплеи). Пасивни течни кристални дисплеи за малки монохромни дисплеи, като тези на PDA или по-стари екрани на лаптопи, използвайте супер усукана нематична (STN) или двуслойна супер усукана нематична (DSTN) технология (DSTN коригира проблема с цветовото отклонение на STN).
Всеки ред или колона на дисплея има независима схема, а позицията на всеки пиксел също се определя от ред и колона. Този тип дисплей се нарича "пасивен масив", тъй като всеки пиксел също трябва да запомни собственото си състояние, преди да се актуализира. По това време всеки пиксел няма стабилно зареждане. С увеличаването на броя на пикселите относителният брой редове и колони също ще се увеличи и този метод на показване става по -труден за използване. LCD, направени с пасивни масиви, се характеризират с много бавни времена на реакция и нисък контраст.
Текущите цветни дисплеи с висока разделителна способност, като компютърни монитори или телевизори, са активни масиви. Течните кристални дисплеи с тънкослоен транзистор се добавят към поляризатори и цветни филтри. Всеки пиксел има собствен транзистор, което позволява еднократно управление на пиксела. Когато линията на колона е включена, всички редове линии са свързани към цял ред пиксели и всяка линия на ред се задвижва с правилното напрежение, линията на колоната се изключва, а другият ред е включен. При пълна операция за актуализиране на картината всички линии на колоните са включени във времева последователност. Активните дисплеи на масив със същия размер ще изглеждат по -ярки и по -остри от пасивните дисплеи на масива и ще имат кратко време за реакция.
Контрол на качеството
Някои LCD панели съдържат дефектни транзистори, които причиняват постоянни ярки и тъмни петна. За разлика от ICS, LCD панелите все още могат да се показват нормално, дори ако има лоши пиксели. Това също може да избегне изхвърлянето на LCD панели, които са много по -големи от IC областта поради няколко лоши пиксела. Производителите на панели имат различни стандарти за определяне на лоши пиксели.
LCD панелите са по -склонни да имат дефекти, отколкото IC дъски поради по -големия си размер. Например, {{0}} инча SVGA LCD има 8 лоши пиксела, докато A 6- инча вафла има само 3 дефекта. Въпреки това, 3 дефекта на вафла, които могат да бъдат разделени на 137 ICS, не са много лоши, но изхвърлянето на LCD панела означава 0% изход. Поради ожесточена конкуренция сред производителите, са повишени стандартите за контрол на качеството. Ако LCD има четири или повече лоши пиксела, е по -лесно да се открие, така че клиентът може да поиска подмяна. Местоположението на лошия пиксел в LCD панела също не е незначително. Производителите често понижават стандартите, тъй като повредените пиксели са в центъра на дисплея. Някои производители предоставят нулева гаранция за лоша пиксел.
Консумация на енергия
Active Matrix LCD използват по -малко мощност от CRT. Всъщност те са се превърнали в стандартния дисплей за преносими устройства, от PDA до лаптопи. Но LCD технологията все още е твърде неефективна: дори и да завъртите екрана бял, по -малко от 10% от светлината, излъчвана от фоновия източник на светлина, преминава през екрана; Останалото се абсорбира. Така че новите плазмени дисплеи сега използват по -малко мощност от LCD на една и съща област.
PDA, като длан и Compaqipaq, често използват отразяващи дисплеи. Това означава, че атмосферната светлина навлиза в дисплея, преминава през поляризирания течен кристален слой, удря отразяващия слой и след това отразява обратно, за да покаже изображението. Изчислено е, че 84% от светлината се абсорбира в този процес, така че се използва само една шеста от светлината, която, въпреки че все още има място за подобрение, е достатъчна, за да осигури контраста, необходим за видимото видео. Еднопосочното отражение и отразяващи дисплеи позволяват използването на LCD дисплеи с минимална консумация на енергия при различни условия на осветление.
Дисплей с нулева мощност
През 2000 г. е разработен дисплей с нулева мощност, който не използва електричество, когато е в режим на готовност, но тази технология в момента не е достъпна за масово производство. Nemoptic, френска компания, разработи друга LCD технология с тънка филма с нулева мощност, която през юли 2003 г. е произведена масово в Тайван. Тази технология е насочена към мобилни устройства с ниска мощност като електронни книги и преносими компютри. LCD с нулева мощност също се конкурират с електронна хартия.