Pembinaan LCD
Setiap piksel LCD terdiri daripada bahagian -bahagian berikut: lapisan molekul kristal cecair yang digantung di antara dua elektrod telus (indium tim oksida), dan dua penapis polarisasi dengan arahan polarisasi berserenjang antara satu sama lain di luar. Sekiranya tiada kristal cecair di antara elektrod, arah polarisasi cahaya melalui salah satu penapis polarisasi akan benar -benar berserenjang dengan penapis polarisasi kedua, jadi ia disekat sepenuhnya. Walau bagaimanapun, jika arah polarisasi cahaya melalui satu penapis polarisasi diputar oleh kristal cecair, ia boleh melalui penapis polarisasi yang lain. Putaran arah polarisasi cahaya oleh kristal cecair boleh dikawal oleh medan elektrostatik, dengan itu mencapai kawalan cahaya.
Molekul kristal cecair sangat mudah terdedah kepada pengaruh medan elektrik luaran dan menghasilkan caj yang diinduksi. Apabila sedikit caj ditambah ke elektrod telus setiap piksel atau sub-piksel untuk menghasilkan medan elektrostatik, molekul kristal cecair akan diinduksi oleh medan elektrostatik ini untuk mendorong caj yang diinduksi dan menjana tork elektrostatik, yang mengubahnya mengubahnya Susunan putaran asal molekul kristal cecair, dengan itu mengubah amplitud putaran cahaya yang melalui. Tukar sudut tertentu supaya ia dapat melalui penapis polarisasi.
Sebelum caj ditambah kepada elektrod telus, susunan molekul kristal cecair ditentukan oleh susunan permukaan elektrod, dan permukaan kimia elektrod boleh digunakan sebagai benih kristal. Dalam kristal cecair TN yang paling biasa, elektrod atas dan bawah kristal cecair disusun secara menegak. Molekul kristal cecair disusun dalam lingkaran, dan arah polarisasi cahaya melalui penapis polarisasi berputar selepas melalui cip cecair, supaya ia dapat melalui polarizer lain. Dalam proses ini, sebahagian kecil cahaya disekat oleh polarizer dan kelihatan kelabu dari luar. Selepas cas ditambah ke elektrod telus, molekul kristal cecair akan diatur hampir sepenuhnya selari di sepanjang arah medan elektrik, jadi arah polarisasi cahaya melalui penapis polarisasi tidak berputar, jadi cahaya sepenuhnya disekat. Pada masa ini, piksel kelihatan hitam. Dengan mengawal voltan, tahap penyelewengan susunan molekul kristal cecair boleh dikawal untuk mencapai grayscales yang berbeza.
Sesetengah LCD menjadi hitam apabila mereka terdedah kepada arus bergantian, yang memusnahkan kesan lingkaran kristal cecair. Apabila arus dimatikan, LCD menjadi lebih cerah atau telus. LCD jenis ini biasanya terdapat pada komputer riba dan LCD murah. Satu lagi jenis LCD yang biasa digunakan pada LCD definisi tinggi atau TV LCD yang besar ialah apabila kuasa dimatikan, LCD adalah legap.
Untuk menjimatkan kuasa, LCD menggunakan kaedah multiplexing. Dalam mod multiplexing, elektrod pada satu hujung disambungkan dalam kumpulan, setiap kumpulan elektrod disambungkan ke bekalan kuasa, dan elektrod di hujung yang lain juga disambungkan dalam kumpulan, setiap kumpulan disambungkan ke hujung kuasa yang lain bekalan. Reka bentuk kumpulan memastikan setiap piksel dikawal oleh bekalan kuasa bebas. Peranti elektronik atau perisian yang memandu peranti elektronik mengawal paparan piksel dengan mengawal urutan ON/OFF bekalan kuasa.
Petunjuk untuk menguji LCD termasuk aspek penting berikut: saiz paparan, masa tindak balas (kadar penyegerakan), jenis array (aktif dan pasif), sudut tontonan, warna yang disokong, kecerahan dan kontras, resolusi dan nisbah aspek skrin, dan antara muka input ( sebagai antara muka visual dan array paparan video).
Sejarah ringkas
Pada tahun 1888, ahli kimia Austria Friedrich Reatizer menemui kristal cecair dan sifat fizikal mereka yang istimewa.
LCD operasi pertama didasarkan pada mod penyebaran dinamik (DSM), yang dibangunkan oleh pasukan yang diketuai oleh George Hellmann di RCA. Hellmann mengasaskan Optech, yang membangunkan pelbagai LCD berdasarkan teknologi ini.
Pada bulan Disember 1970, kesan medan nematik yang dipatenkan oleh kristal cecair telah dipatenkan di Switzerland oleh Sint dan Helfrich di makmal pusat Hoffmann-le Roque. Walau bagaimanapun, tahun sebelumnya, pada tahun 1969, James Ferguson telah menemui kesan medan nematik yang dipintal kristal cecair di Kent State University di Ohio, Amerika Syarikat, dan mencatatkan paten yang sama di Amerika Syarikat pada bulan Februari 1971. Pada tahun 1971, syarikatnya (Ilixco ) menghasilkan LCD pertama berdasarkan harta ini, yang kemudiannya menggantikan LCD jenis DSM yang lebih rendah. Tidak sampai tahun 1985 bahawa penemuan ini menjadi berdaya maju secara komersil. Pada tahun 1973, Perbadanan Sharp Jepun pertama kali menggunakannya untuk membuat paparan digital untuk kalkulator elektronik. Pada tahun 2010, LCD telah menjadi peranti paparan utama untuk semua komputer.
Prinsip paparan
Tanpa voltan, cahaya akan bergerak di sepanjang jurang antara molekul kristal cecair dan bertukar 90 darjah, jadi cahaya dapat melalui. Tetapi selepas voltan ditambah, cahaya bergerak lurus di sepanjang jurang antara molekul kristal cecair, jadi cahaya disekat oleh penapis.
Kristal cecair adalah bahan dengan ciri -ciri aliran, jadi hanya daya luaran yang sangat kecil yang diperlukan untuk menjadikan molekul kristal cecair bergerak. Mengambil kristal cecair nematik yang paling biasa sebagai contoh, molekul kristal cecair dengan mudah boleh beralih dengan tindakan medan elektrik. Oleh kerana paksi optik kristal cecair agak konsisten dengan paksi molekulnya, ia dapat menghasilkan kesan optik. Apabila medan elektrik digunakan pada kristal cecair dikeluarkan dan hilang, kristal cecair akan menggunakan keanjalan dan kelikatannya sendiri, dan molekul kristal cecair akan segera kembali ke keadaan asal sebelum medan elektrik digunakan.
Memaparkan transmissive dan reflektif
LCD boleh sama ada transmissive atau reflektif, bergantung kepada di mana sumber cahaya diletakkan.
LCD transmissive diterangi oleh sumber cahaya di belakang skrin, dan dilihat dari sisi lain (di depan) skrin. LCD jenis ini digunakan dalam aplikasi yang memerlukan kecerahan yang tinggi, seperti monitor komputer, PDA, dan telefon bimbit. Pencahayaan yang digunakan untuk menerangi LCD sering menggunakan lebih banyak kuasa daripada LCD itu sendiri.
LCD reflektif, yang biasa dijumpai dalam jam elektronik dan kalkulator, (kadang -kadang) menerangi skrin dengan mencerminkan cahaya luaran dari permukaan reflektif yang meresap di belakang LCD. LCD jenis ini mempunyai nisbah kontras yang lebih tinggi kerana cahaya melewati kristal cecair dua kali, jadi ia dipotong dua kali. Tidak menggunakan peranti pencahayaan dengan ketara mengurangkan penggunaan kuasa, jadi peranti berkuasa bateri bertahan lebih lama. Kerana LCD reflektif kecil mengambil sedikit kuasa sehingga fotokel cukup untuk menguasai mereka, mereka sering digunakan dalam kalkulator saku.
LCD transflektif boleh digunakan sebagai transmissive atau reflektif. Apabila terdapat banyak cahaya luaran, LCD beroperasi sebagai jenis reflektif, dan apabila terdapat kurang cahaya luaran, ia boleh beroperasi sebagai jenis transmissive.
Paparan warna
Teknologi LCD juga mengubah kecerahan berdasarkan saiz voltan. Warna yang dipaparkan oleh setiap sub-elemen LCD bergantung pada program pemeriksaan warna. Oleh kerana kristal cecair itu sendiri tidak mempunyai warna, penapis warna digunakan untuk menghasilkan pelbagai warna dan bukannya sub-unsur. Sub-elemen hanya boleh menyesuaikan skala kelabu dengan mengawal intensiti cahaya yang melalui. Hanya beberapa matriks aktif yang memaparkan menggunakan kawalan isyarat analog, dan kebanyakan menggunakan teknologi kawalan isyarat digital. Kebanyakan LCD yang dikawal secara digital menggunakan pengawal lapan-bit, yang boleh menghasilkan 256 tahap skala kelabu. Setiap sub-elemen boleh menunjukkan 256 tahap, jadi anda boleh mendapatkan 2563 warna, dan setiap elemen boleh menunjukkan 16,777,216 warna. Kerana mata manusia tidak merasakan kecerahan secara linear, dan mata manusia lebih sensitif terhadap perubahan kecerahan yang rendah, kromatik bit 24- ini tidak dapat memenuhi keperluan yang ideal sepenuhnya. Jurutera menggunakan peraturan voltan nadi untuk membuat perubahan warna kelihatan lebih seragam.
Dalam LCD warna, setiap piksel dibahagikan kepada tiga unit, atau sub-piksel, dan penapis tambahan ditandakan merah, hijau dan biru masing-masing. Tiga sub-piksel boleh dikawal secara bebas, mengakibatkan beribu-ribu atau bahkan berjuta-juta warna untuk piksel yang sepadan. CRT lama menggunakan kaedah yang sama untuk memaparkan warna. Bergantung pada keperluan, komponen warna disusun mengikut geometri piksel yang berbeza.
Arahan aktif dan pasif
Paparan kristal cecair yang biasa dijumpai dalam jam tangan elektronik dan komputer poket yang terdiri daripada sebilangan kecil segmen, masing -masing dengan hubungan elektrod tunggal. Litar berdedikasi luaran memberikan caj kepada setiap unit kawalan, yang boleh menjadi rumit dengan lebih banyak unit paparan (seperti paparan kristal cecair). Paparan kristal cecair pelbagai pasif untuk memaparkan monokrom kecil, seperti yang terdapat di PDA atau skrin komputer riba yang lebih tua, menggunakan teknologi super nematic (STN) atau dua lapisan super twisted nematic (DSTN) (DSTN membetulkan masalah sisihan warna STN).
Setiap baris atau lajur pada paparan mempunyai litar bebas, dan kedudukan setiap piksel juga ditentukan oleh baris dan lajur. Jenis paparan ini dipanggil "pelbagai pasif" kerana setiap piksel juga perlu mengingati keadaannya sendiri sebelum mengemas kini. Pada masa ini, setiap piksel tidak mempunyai bekalan caj yang stabil. Oleh kerana bilangan piksel meningkat, bilangan relatif baris dan lajur juga akan meningkat, dan kaedah paparan ini menjadi lebih sukar untuk digunakan. LCD yang dibuat dengan susunan pasif dicirikan oleh masa tindak balas yang sangat perlahan dan kontras yang rendah.
Memaparkan warna resolusi tinggi semasa, seperti monitor komputer atau televisyen, adalah tatasusunan aktif. Paparan kristal cecair transistor filem nipis ditambah kepada polarizer dan penapis warna. Setiap piksel mempunyai transistor sendiri, yang membolehkan kawalan piksel tunggal. Apabila garis lajur dihidupkan, semua baris baris disambungkan ke seluruh baris piksel, dan setiap baris baris didorong dengan voltan yang betul, garisan lajur dimatikan dan baris lain dihidupkan. Dalam operasi kemas kini gambar lengkap, semua garisan lajur dihidupkan dalam urutan masa. Memaparkan array aktif dengan saiz yang sama akan kelihatan lebih cerah dan lebih tajam daripada paparan array pasif, dan mempunyai masa tindak balas yang singkat.
Kawalan kualiti
Sesetengah panel LCD mengandungi transistor yang cacat yang menyebabkan bintik -bintik terang dan gelap kekal. Tidak seperti ICS, panel LCD masih boleh dipaparkan biasanya walaupun terdapat piksel yang buruk. Ini juga boleh mengelakkan membuang panel LCD yang jauh lebih besar daripada kawasan IC kerana beberapa piksel yang buruk. Pengilang panel mempunyai piawaian yang berbeza untuk menentukan piksel yang buruk.
Panel LCD lebih cenderung mempunyai kecacatan daripada papan IC kerana saiznya yang lebih besar. Sebagai contoh, {{0}} inci SVGA LCD mempunyai 8 piksel buruk, manakala wafer 6- hanya mempunyai 3 kecacatan. Walau bagaimanapun, 3 kecacatan pada wafer yang boleh dibahagikan kepada 137 ICS tidak begitu buruk, tetapi membuang panel LCD bermakna output 0%. Oleh kerana persaingan sengit di kalangan pengeluar, piawaian kawalan kualiti telah dinaikkan. Jika LCD mempunyai empat atau lebih piksel buruk, lebih mudah untuk mengesan, jadi pelanggan boleh meminta penggantian. Lokasi piksel yang buruk di panel LCD juga tidak dapat diabaikan. Pengilang sering menurunkan piawaian kerana piksel yang rosak berada di tengah paparan. Sesetengah pengeluar memberikan jaminan piksel yang buruk.
Penggunaan kuasa
LCD matriks aktif menggunakan kuasa kurang daripada CRT. Malah, mereka telah menjadi paparan standard untuk peranti mudah alih, dari PDA ke komputer riba. Tetapi teknologi LCD masih terlalu tidak cekap: walaupun anda menghidupkan skrin putih, kurang daripada 10% cahaya yang dipancarkan dari sumber cahaya latar belakang melalui skrin; selebihnya diserap. Jadi paparan plasma baru kini menggunakan kuasa kurang daripada LCD kawasan yang sama.
PDA, seperti sawit dan compaqipaq, sering menggunakan paparan reflektif. Ini bermakna bahawa cahaya ambien memasuki paparan, melewati lapisan kristal cecair polarisasi, memukul lapisan reflektif, dan kemudian mencerminkan kembali untuk memaparkan imej. Dianggarkan bahawa 84% cahaya diserap dalam proses ini, jadi hanya satu perenam cahaya yang digunakan, yang, walaupun masih ada ruang untuk penambahbaikan, sudah cukup untuk memberikan kontras yang diperlukan untuk video yang dapat dilihat. Refleksi satu arah dan paparan reflektif memungkinkan untuk menggunakan paparan LCD dengan penggunaan tenaga yang minimum di bawah keadaan pencahayaan yang berbeza.
Paparan kuasa sifar
Pada tahun 2000, paparan kuasa sifar telah dibangunkan yang tidak menggunakan elektrik apabila dalam mod siap sedia, tetapi teknologi ini tidak tersedia untuk pengeluaran besar-besaran. Nemoptic, sebuah syarikat Perancis, membangunkan satu lagi teknologi LCD filem nipis sifar, yang dihasilkan secara besar-besaran di Taiwan pada bulan Julai 2003. Teknologi ini disasarkan pada peranti mudah alih kuasa rendah seperti e-buku dan komputer mudah alih. LCD kuasa sifar juga bersaing dengan kertas elektronik.