РК -конструкція
Кожен піксель РК -дисплея складається з таких частин: шар рідко -кристалічних молекул, суспендованих між двома прозорими електродами (оксид олова Індію) та двома поляризуючими фільтрами з напрямками поляризації, перпендикулярними один до одного зовні. Якщо між електродами немає рідкого кристала, напрямок поляризації світла, що проходить через один із поляризуючих фільтрів, буде повністю перпендикулярно до другого поляризуючого фільтра, тому він повністю заблокований. Однак якщо напрямок поляризації світла, що проходить через один поляризуючий фільтр, обертається рідким кристалом, він може проходити через інший поляризуючий фільтр. Обертання напрямку поляризації світла за допомогою рідкого кристала можна керувати електростатичним полем, тим самим досягаючи управління світлом.
Лідня кристалічні молекули дуже сприйнятливі до впливу зовнішніх електричних полів і генерують індуковані заряди. Коли до прозорого електрода кожного пікселя або підпікселя додається невелика кількість заряду Оригінальне обертальне розташування рідких кристалів молекул, тим самим змінюючи амплітуду обертання світла, що проходить через. Змініть певний кут, щоб він міг проходити через фільтр поляризації.
Перед тим, як заряд до прозорого електрода додається, розташування рідких кристалів молекул визначається розташуванням поверхні електрода, а хімічна поверхня електрода може використовуватися як кристалічне насіння. У найбільш поширеному рідкому кристалі ТН верхній і нижній електроди рідкого кристала розташовані вертикально. Лідні кристалічні молекули розташовані у спіралі, а напрямок поляризації світла, що проходить через поляризаційний фільтр, обертається після проходження через рідку мікросхему, щоб він міг проходити через інший поляризатор. У цьому процесі невелика частина світла блокується поляризатором і виглядає сірим ззовні. Після того, як заряд буде доданий до прозорого електрода, молекули рідких кристалів будуть розташовані майже повністю паралельно уздовж напрямку електричного поля, тому напрямок поляризації світла, що проходить через поляризаційний фільтр, не обертається, тому світло повністю заблокований. У цей час піксель виглядає чорним. Контролюючи напругу, ступінь спотворення розташування рідких кристалів молекул можна контролювати для досягнення різних сіростей.
Деякі РК -дисплеї стають чорними, коли вони піддаються змінному струму, що руйнує спіральний ефект рідкого кристала. Коли струм вимкнено, РК -дисплей стає яскравішим або прозорим. Цей тип РК -дисплея зазвичай зустрічається на ноутбуках та дешевих РК. Інший тип РК-дисплея, який зазвичай використовується на РК-дисплеях високої чіткості або великих РК-телевізорів, полягає в тому, що коли потужність вимикається, РК-дисплей непрозорий.
Щоб зберегти живлення, РК -дисплеї використовують метод мультиплексування. У режимі мультиплексування електроди на одному кінці з'єднані в групах, кожна група електродів підключена до джерела живлення, а електроди на іншому кінці також підключені в групах, кожна група підключена до іншого кінця живлення постачання. Дизайн групування гарантує, що кожен піксель контролюється незалежним джерелом живлення. Електронний пристрій або програмне забезпечення, що керує електронним пристроєм, керує дисплеєм пікселя, керуючи послідовністю ввімкнення/вимкнення джерела живлення.
Індикатори для тестування РК -дисплея включають такі важливі аспекти: розмір відображення, час відгуку (швидкість синхронізації), тип масиву (активний та пасивний), кут перегляду, підтримувані кольори, яскравість та контраст, роздільна здатність та співвідношення сторін екрана та інтерфейс введення (такий (такий інтерфейс (такий як візуальний інтерфейс та масив відображення відео).
Коротка історія
У 1888 році австрійський хімік Фрідріх Рейнізатор виявив рідкі кристали та їх спеціальні фізичні властивості.
Перший оперативний РК -дисплей базувався на режимі динамічного розсіювання (DSM), розробленому командою під керівництвом Джорджа Хеллмана в RCA. Hellmann заснував Optech, який розробив цілий спектр РК -дисплеїв на основі цієї технології.
У грудні 1970 р. Скручений нематичний польовий ефект рідких кристалів був запатентований у Швейцарії Сінтом та Гельфріхом у Центральних лабораторіях Гофман-ле Роке. Однак за рік раніше, у 1969 році, Джеймс Фергюсон виявив скручений нематичний польовий ефект рідких кристалів в Кентському державному університеті в штаті Огайо, США, і зареєстрував той самий патент у Сполучених Штатах у лютому 1971 року. У 1971 році його компанія (Ilixco ) створив перший РК -дисплей на основі цього властивості, яка незабаром замінила нижній РК -дисплей DSM. Лише в 1985 році це відкриття стало комерційно життєздатним. У 1973 році японська гостра корпорація вперше використовувала її для виготовлення цифрових дисплеїв для електронних калькуляторів. У 2010 -х РК стали основними пристроями дисплея для всіх комп'ютерів.
Принцип відображення
Без напруги світло буде рухатися по зазорах між рідкокристалічними молекулами і переповнювати 90 градусів, щоб світло може пройти через. Але після додавання напруги світло рухається прямо по зазорах між рідкокристалічними молекулами, тому світло блокується фільтром.
Рідкий кристал - це матеріал з характеристиками потоку, тому необхідна лише дуже невелика зовнішня сила, щоб змусити рідкокристалічні молекули рухатися. Входячи з найпоширенішого нематичного рідкого кристала, як приклад, молекули рідких кристалів можуть легко повернутися за дією електричного поля. Оскільки оптична вісь рідкого кристала цілком відповідає його молекулярній осі, вона може виробляти оптичні ефекти. Коли електричне поле, що наноситься на рідкий кристал, видаляється і зникає, рідкий кристал використовуватиме власну еластичність та в'язкість, а молекули рідкого кристала швидко повернуться до початкового стану до нанесення електричного поля.
Трансмісійні та відбиваючі дисплеї
РК -дисплеї можуть бути або трансмісивними, або відбиваючими, залежно від того, де розміщується джерело світла.
Трансм'язні РК -дисплеї висвітлюються джерелом світла за екраном і переглядаються з іншого боку (спереду) екрана. Цей тип РК -дисплея використовується в додатках, які потребують високої яскравості, таких як комп'ютерні монітори, КПК та мобільні телефони. Освітлення, яке використовується для висвітлення РК -дисплея, часто споживає більше потужності, ніж сам РК.
Відбиваючі РК -дисплеї, які зазвичай зустрічаються в електронних годинниках та калькуляторах, (іноді) освітлюють екран, відбиваючи зовнішнє світло назад від дифузної світловідбиваючої поверхні за РК. Цей тип РК -дисплея має більш високе співвідношення контрасту, оскільки світло проходить через рідкий кристал двічі, тому його вирізають двічі. Не використання освітлювального пристрою значно зменшує споживання електроенергії, тому пристрої з акумулятором тривають довше. Оскільки невеликі відбиваючі РК -дисплеї споживають так мало потужності, що фотоелемент достатньо для їх живлення, їх часто використовують у кишенькових калькуляторах.
Трансфлексивні РК -дисплеї можуть використовуватися як трансмісивні, так і відбиваючі. Коли є багато зовнішнього світла, РК -дисплей працює як світловідбиваючий тип, а коли є менше зовнішнього світла, він може працювати як трансмісійний тип.
Кольоровий дисплей
РК -технологія також змінює яскравість на основі розміру напруги. Колір, що відображається кожним піделементом РК-дисплея, залежить від програми скринінгу кольору. Оскільки сам рідкий криштал не має кольору, кольорові фільтри використовуються для отримання різних кольорів замість підлементів. Сублемент може регулювати лише шкало сірого, контролюючи інтенсивність світла, що проходить через. Лише кілька активних матричних дисплеїв використовують аналогове управління сигналами, а більшість використовує технологію управління цифровими сигналами. Більшість цифрових контрольованих РК використовують восьмирозділі контролери, що може виробляти 256 рівнів сірого шкали. Кожен піделемент може показувати 256 рівнів, тому ви можете отримати 2563 кольорів, і кожен елемент може показувати 16 777,216 кольорів. Оскільки людське око не відчуває яскравості лінійно, а людське око є більш чутливим до низьких змін яскравості, це 24- Біт -хроматичність не може повністю відповідати ідеальним вимогам. Інженери використовують регулювання імпульсної напруги, щоб зміни кольору виглядали більш рівномірними.
У кольорі РК-дисплеї кожен піксель розділений на три одиниці або підпікселі, а додаткові фільтри позначені відповідно червоним, зеленим та синім. Три підпікселі можна контролювати незалежно, в результаті чого тисячі або навіть мільйони кольорів для відповідного пікселя. Старі КРТ використовують той самий метод для відображення кольорів. Залежно від потреби, кольорові компоненти розташовані відповідно до різних геометрії пікселів.
Активні та пасивні масиви
Рідкий кристалічний дисплей, який зазвичай зустрічається в електронних годинниках та кишенькових комп'ютерах, що складається з невеликої кількості сегментів, кожна з яких має один контакт електрода. Зовнішня спеціалізована схема забезпечує заряд для кожного блоку управління, який може бути громіздким з більшою кількістю дисплеїв (наприклад, рідкокристалічних дисплеїв). Пасивний масив рідкокристалічних дисплеїв для невеликих монохромних дисплеїв, таких як на КПК або старих екранах ноутбука, використовуйте супер скручену нематичну (STN) або двошарову технологію супер-скрученої нематичної (DSTN) (DSTN виправляє проблему відхилення кольорів STN).
Кожен рядок або стовпчик на дисплеї має незалежну схему, а положення кожного пікселя також вказано рядком і стовпцем. Цей тип дисплея називається "пасивним масивом", оскільки кожен піксель також повинен запам'ятати власний стан перед оновленням. У цей час кожен піксель не має стабільної подачі заряду. Зі збільшенням кількості пікселів відносна кількість рядків і стовпців також збільшиться, і цей метод відображення стає складніше у використанні. РК -дисплеї, виготовлені з пасивними масивами, характеризуються дуже повільним часом реакції та низьким контрастом.
Поточні кольорові дисплеї з високою роздільною здатністю, такі як комп'ютерні монітори або телевізори, є активними масивом. Тонкофільмові транзисторні рідкі кристалічні дисплеї додаються до поляризаторів та кольорових фільтрів. Кожен піксель має власний транзистор, що дозволяє керувати одним пікселем. Коли ввімкнено лінію стовпця, всі рядки рядків підключені до цілого ряду пікселів, і кожна лінія рядка рухається з правильною напругою, лінія стовпця вимикається, а інший рядок увімкнено. У повній операції з оновленням зображення всі лінії стовпців увімкнено у часовій послідовності. Активні дисплеї масиву однакового розміру виглядатимуть яскравішими та гострими, ніж пасивні дисплеї масиву, і матимуть короткий час відгуку.
Контроль якості
Деякі РК -панелі містять несправні транзистори, які викликають постійні яскраві та темні плями. На відміну від ICS, РК -панелі все ще можуть відображатися нормально, навіть якщо є погані пікселі. Це також може уникнути відкидання РК -панелей, які значно більші, ніж область ІС, через кілька поганих пікселів. Виробники панелей мають різні стандарти для визначення поганих пікселів.
РК -панелі, швидше за все, мають дефекти, ніж дошки IC через їх більший розмір. Наприклад, A {{0}} дюйм SVGA LCD має 8 поганих пікселів, тоді як вафля 6- дюйма має лише 3 дефекти. Однак 3 дефекти пластини, які можна розділити на 137 ICS, не дуже погані, але відкидання РК -панелі означає 0% виходу. Через жорстоку конкуренцію серед виробників були підвищені стандарти контролю якості. Якщо РК -дисплей має чотири або більше поганих пікселів, його простіше виявити, щоб клієнт може вимагати заміни. Розташування поганого пікселя на РК -панелі також не є незначним. Виробники часто знижують стандарти, оскільки пошкоджені пікселі знаходяться в центрі дисплея. Деякі виробники забезпечують нульову погану гарантію пікселів.
Споживання електроенергії
Активні Матричні РК -дисплеї використовують менше потужності, ніж КРТ. Насправді вони стали стандартним дисплеєм для портативних пристроїв, від КПК до ноутбуків. Але РК -технологія все ще занадто неефективна: навіть якщо ви повернете екран білим, менше 10% світла, що випромінюється з фонового джерела світла, проходить через екран; решта поглинається. Тож нові дисплеї плазми тепер використовують менше потужності, ніж РК -дисплея тієї ж області.
КПК, такі як Palm та Compaqipaq, часто використовують світловідбиваючі дисплеї. Це означає, що навколишнє світло потрапляє на дисплей, проходить по поляризованому рідкому кристалічному шару, потрапляє у відбиваючий шар, а потім відбивається назад, щоб відобразити зображення. За підрахунками, 84% світла поглинається в цьому процесі, тому використовується лише шоста частина світла, що, хоча ще є місце для вдосконалення, достатньо, щоб забезпечити контраст, необхідний для видимого відео. Односторонні відображення та відбиваючі дисплеї дозволяють використовувати РК-дисплеї з мінімальним споживанням енергії в різних умовах освітлення.
Дисплей з нульовою потужністю
У 2000 році був розроблений дисплей з нульовою потужністю, який не використовує електроенергію при режимі очікування, але ця технологія наразі не доступна для масового виробництва. Nemoptic, французька компанія, розробила ще одну технологію Тон-фільму з нульовою потужністю, яка була масовою, що вироблялася в Тайвані в липні 2003 року. Ця технологія орієнтована на мобільні пристрої з низькою потужністю, такі як електронні книги та портативні комп’ютери. РК-дисплея з нульовою потужністю також конкурує з електронним папером.