ЖК -строительство
Каждый пиксель ЖК -дисплея состоит из следующих частей: слой жидкокристаллических молекул, взвешенных между двумя прозрачными электродами (оксид олова индия), и двух поляризующих фильтров с направлениями поляризации, перпендикулярных друг другу снаружи. Если между электродами нет жидкого кристалла, направление поляризации света, проходящего через один из поляризующих фильтров, будет полностью перпендикулярно вторым поляризационным фильтрам, поэтому он полностью заблокирован. Однако, если направление поляризации света, проходящего через один поляризационный фильтр, вращается жидким кристаллом, он может проходить через другой поляризующий фильтр. Вращение направления поляризации света жидким кристаллом может контролироваться электростатическим полем, тем самым достигая контроля над светом.
Жидкокристаллические молекулы очень восприимчивы к влиянию внешних электрических полей и генерируют индуцированные заряды. Когда к прозрачному электроду каждого пикселя или субпикселя добавляется небольшое количество заряда для генерации электростатического поля, молекулы жидкого кристалла будут индуцироваться с помощью этого электростатического поля для индуцированного заряда и генерировать электростатический крутящий момент, который изменяет Оригинальное вращательное расположение жидкокристаллических молекул, тем самым изменяя амплитуду вращения проходящего света. Измените определенный угол, чтобы он мог пройти через поляризационный фильтр.
Перед тем, как заряд добавляется к прозрачному электроду, расположение жидкокристаллических молекул определяется путем расположения поверхности электрода, а химическая поверхность электрода может использоваться в качестве семена кристалла. В наиболее распространенном жидком кристалле TN верхние и нижние электроды жидкого кристалла расположены вертикально. Жидкокристаллические молекулы расположены в спирали, а направление поляризации света, проходящего через поляризационный фильтр после прохождения через жидкий чип, так что он может проходить через другой поляризатор. В этом процессе небольшая часть света блокируется поляризатором и выглядит серым снаружи. После того, как заряд добавляется к прозрачному электроду, жидкокристаллические молекулы будут расположены почти полностью параллельно вдоль направления электрического поля, поэтому направление поляризации света, проходящего через поляризационный фильтр, не вращается, поэтому свет полностью заблокированный. В это время пиксель выглядит черным. Управляя напряжением, степень искажения расположения жидкокристаллических молекул может контролироваться для достижения различных серого.
Некоторые ЖК -дисплеи становятся черными, когда они подвергаются воздействию чередующегося тока, что разрушает спиральный эффект жидкого кристалла. Когда ток выключен, ЖК -дисплей становится ярче или прозрачным. Этот тип ЖК -дисплея обычно встречается на ноутбуках и дешевых ЖК -дисплеях. Другой тип ЖК-дисплея, обычно используемого на ЖК-дисплеи высокой четкости или больших ЖК-телевизоров, заключается в том, что когда мощность выключается, ЖК-дисплей непрозрачен.
Чтобы сохранить питание, ЖК -дисплеев используют метод мультиплексирования. В режиме мультиплексирования электроды на одном конце подключены группами, каждая группа электродов подключена к источнику питания, а электроды на другом конце также подключены группами, каждая группа подключена к другому концу мощности поставлять. Конструкция группировки гарантирует, что каждый пиксель контролируется независимым источником питания. Электронное устройство или программное обеспечение, управляющее электронным устройством, управляет отображением пикселя, управляя последовательности включения/выключения источника питания.
Индикаторы для тестирования ЖК -дисплеев включают следующие важные аспекты: размер отображения, время отклика (скорость синхронизации), тип массива (активный и пассивный), угол просмотра, поддерживаемые цвета, яркости и контрастность, разрешение и соотношение сторон экрана и входной интерфейс (такой в качестве визуального интерфейса и видео отображения).
Краткая история
В 1888 году австрийский химик Фридрих Рейнизер обнаружил жидкие кристаллы и их особые физические свойства.
Первый операционный ЖК -дисплей был основан на режиме динамического рассеяния (DSM), разработанного командой, возглавляемой Джорджем Хеллманом в RCA. Hellmann основал Optech, который разработал ряд ЖК -дисплеев на основе этой технологии.
В декабре 1970 года в Швейцарии и Хелльрихе был запатентован извращенный нематический полевой эффект жидких кристаллов в Центральных лабораториях Хоффманн-ле Рок. Однако, годом ранее, в 1969 году Джеймс Фергюсон обнаружил извращенный нематический полевой эффект жидких кристаллов в Университете штата Кент в Огайо, США, и зарегистрировал тот же патент в Соединенных Штатах в феврале 1971 года. В 1971 году его компания (Ilixco ) создал первый ЖК -дисплей на основе этого свойства, который вскоре заменил ЖК -дисплей типа DSM. Лишь в 1985 году это открытие стало коммерчески жизнеспособным. В 1973 году японская Sharp Corporation впервые использовала его для создания цифровых дисплеев для электронных калькуляторов. В 2010 -х годах ЖКД стали основными устройствами отображения для всех компьютеров.
Отображение принцип
Без напряжения свет будет перемещаться вдоль зазора между жидкокристаллическими молекулами и поворачивается на 90 градусов, чтобы свет мог пройти. Но после добавления напряжения свет перемещается прямо вдоль зазора между жидкокристаллическими молекулами, поэтому свет блокируется фильтром.
Жидкий кристалл - это материал с характеристиками потока, поэтому необходима только очень маленькая внешняя сила, чтобы заставить жидкокристаллические молекулы двигаться. В качестве примера, принимая наиболее распространенные нематические жидкокристалл, жидкокристаллические молекулы могут легко повернуться в действие электрического поля. Поскольку оптическая ось жидкого кристалла вполне согласуется с его молекулярной осью, она может вызывать оптические эффекты. Когда электрическое поле, применяемое к жидкому кристаллу, удаляется и исчезает, жидкий кристалл будет использовать свою собственную эластичность и вязкость, а молекулы жидкости кристалла быстро вернутся в исходное состояние до применения электрического поля.
Трансмиссивные и отражающие дисплеи
ЖК -дисплеев могут быть либо трансмиссивными, либо отражающими, в зависимости от того, где расположен источник света.
Трансмиссивные ЖК -дисплеи освещаются источником света за экраном и просматриваются с другой стороны (спереди) экрана. Этот тип ЖК -дисплея используется в приложениях, которые требуют высокой яркости, таких как компьютерные мониторы, КПК и мобильные телефоны. Освещение, используемое для освещения ЖК -дисплея, часто потребляет больше мощности, чем сам ЖК -дисплей.
Отражающие ЖК -дисплеи, обычно встречающиеся в электронных часах и калькуляторах, (иногда) освещают экран, отражая внешний свет назад от диффузной отражающей поверхности за ЖК -дисплеем. Этот тип ЖК -дисплея имеет более высокое соотношение контрастности, потому что свет дважды проходит через жидкий кристалл, так что он вырезается дважды. Не используя осветительное устройство значительно снижает энергопотребление, поэтому устройства с батарейным питанием длится дольше. Поскольку небольшие отражающие ЖК -дисплеи потребляют настолько мало мощности, что фотоэлемента достаточно для их питания, они часто используются в карманных калькуляторах.
Трансфлексивные ЖК -дисплеи могут использоваться в качестве трансмиссионного или отражающего. Когда есть много внешнего света, ЖК -дисплей работает как отражающий тип, а когда внешний свет меньше, он может работать как трансмиссивный тип.
Цветной дисплей
Технология ЖК -дисплея также меняет яркость в зависимости от размера напряжения. Цвет, отображаемый каждым LCD-подэлементом, зависит от программы цветового скрининга. Поскольку сам жидкокристалл не имеет цвета, цветовые фильтры используются для производства различных цветов вместо подэлементов. Субэлемент может регулировать серого, только управляя интенсивностью проходящего света. Только несколько активных отображений отображаются использование аналогового контроля сигнала, и большинство используют технологию управления цифровым сигналом. Большинство управляемых цифровых ЖК-дисплеев используются восемьбиточные контроллеры, которые могут производить 256 уровней серого. Каждый подэлемент может показать 256 уровней, поэтому вы можете получить 2563 цвета, и каждый элемент может показать 16 777 216 цветов. Поскольку человеческий глаз не чувствует яркости линейно, а человеческий глаз более чувствителен к низким изменениям яркости, эта хроматичность {11}} не может полностью соответствовать идеальным требованиям. Инженеры используют регулирование напряжения импульса, чтобы изменения цвета выглядели более однородными.
В цветном ЖК-дисплеях каждый пиксель делится на три единицы или субпиксели, а дополнительные фильтры отмечены красным, зеленым и синим цветом соответственно. Три субпикселя можно контролировать независимо, в результате чего тысячи или даже миллионы цветов для соответствующего пикселя. Старые CRT используют тот же метод для отображения цветов. В зависимости от необходимости, цветные компоненты расположены в соответствии с различными геометриями пикселей.
Активные и пассивные массивы
Жидкокристаллический дисплей, обычно встречающийся в электронных часах и карманных компьютерах, состоит из небольшого количества сегментов, каждый с одним контактом электрода. Внешняя выделенная схема обеспечивает заряд для каждого блока управления, который может быть громоздким с большим количеством отображающихся единиц (например, жидкокристаллические дисплеи). Пассивные жидкокристаллические дисплеи для небольших монохромных дисплеев, например, на PDA или более старых экранах ноутбуков, используйте супертуарную нематическую (STN) или двухслойную супер-искривленную нематическую (DSTN) технологию (DSTN исправляет проблему отклонения цвета STN).
Каждая строка или столбец на дисплее имеет независимую схему, а положение каждого пикселя также указывается с помощью строки и столбца. Этот тип дисплея называется «пассивным массивом», потому что каждый пиксель также должен помнить свое собственное состояние перед обновлением. В настоящее время каждый пиксель не имеет стабильного заряда. По мере увеличения количества пикселей относительное количество строк и столбцов также увеличится, и этот метод отображения становится более сложным в использовании. ЖК -дисплеи, изготовленные с пассивными массивами, характеризуются очень медленным временем отклика и низким контрастом.
Текущие цветные дисплеи с высоким разрешением, такие как компьютерные мониторы или телевизоры, являются активными массивами. Тонкоплестные транзисторы жидкокристаллические дисплеи добавляются в поляризаторы и цветовые фильтры. Каждый пиксель имеет свой собственный транзистор, позволяющий управлять одним пикселем. Когда строка столбца включена, все строки подключены к целой строке пикселей, а каждая строка приводится в движение с правильным напряжением, строка столбца выключается, а другая строка включается. В полной операции обновления изображения все строки столбцов включаются в последовательность времени. Активные дисплеи массива того же размера будут выглядеть ярче и острее, чем пассивные дисплеи массива, и иметь короткое время отклика.
Контроль качества
Некоторые ЖК -панели содержат дефектные транзисторы, которые вызывают постоянные яркие и темные пятна. В отличие от ICS, ЖК -панели все еще могут отображаться нормально, даже если есть плохие пиксели. Это также может избежать отброса ЖК -панелей, которые намного больше, чем область IC из -за нескольких плохих пикселей. Производители панелей имеют разные стандарты для определения плохих пикселей.
ЖК -панели с большей вероятностью имеют дефекты, чем IC -платы из -за их большего размера. Например, {{0}} дюйм SVGA LCD имеет 8 плохих пикселей, в то время как 6- дюймовая пластина имеет только 3 дефекта. Тем не менее, 3 дефекта на пластине, которые могут быть разделены на 137 ICS, не очень плохие, но отброс ЖК -панели означает 0%. Из -за жесткой конкуренции среди производителей были повышены стандарты контроля качества. Если ЖК -дисплей имеет четыре или более плохих пикселей, его легче обнаружить, поэтому клиент может запросить замену. Расположение плохого пикселя на ЖК -панели также не незначительно. Производители часто снижают стандарты, потому что поврежденные пиксели находятся в центре дисплея. Некоторые производители предоставляют нулевую плохую гарантию пикселей.
Энергопотребление
Active Matrix LCD использует меньше мощности, чем CRTS. Фактически, они стали стандартным дисплеем для портативных устройств, от КПК до ноутбуков. Но технология ЖК -дисплея по -прежнему слишком неэффективна: даже если вы поворачиваете экран белым, менее 10% от света, излучаемого из фонового источника света, проходит через экран; Остальное поглощено. Таким образом, новые плазменные дисплеи теперь используют меньше мощности, чем ЖК -дисплей той же области.
КПК, такие как Palm и Compaqipaq, часто используют отражающие дисплеи. Это означает, что окружающий свет входит в дисплей, проходит через поляризованный жидкокристаллический слой, попадает в отражающий слой, а затем отражает обратно, чтобы отобразить изображение. Предполагается, что в этом процессе поглощается 84% света, поэтому используется только одна шестая света, что, хотя и есть место для улучшения, достаточно, чтобы обеспечить контраст, необходимый для видимого видео. Отражающие и отражающие дисплеи односторонние и рефлексивные дисплеи позволяют использовать ЖК-дисплеи с минимальным потреблением энергии в различных условиях освещения.
Основной дисплей с нулевой мощью
В 2000 году был разработан дисплей с нулевой энергией, который не использует электричество в режиме ожидания, но эта технология в настоящее время не доступна для массового производства. Nemoptic, французская компания, разработала еще одну технологию ЖК-дисплеев с нулевой мощностью, которая была проработана на Тайване в июле 2003 года. Эта технология предназначена на мобильных устройствах с низкой мощью, таких как электронные книги и портативные компьютеры. ЖК-дисплеи с нулевой мощностью также конкурируют с электронной бумагой.