Dom > Izložba > Sadržaj

LCD zasloni koji koriste LCD tehnologiju za izradu slika

Apr 21, 2017

Prikaz tekućeg kristala

Iz Wikipedije, slobodne enciklopedije (Preusmjereno iz tekućeg kristala ) Ovdje se preusmjerava "LCD". Za ostale namjene, pogledajte LCD (odvojak) .

Reflektirajući prikaz neprijateljskog tekućeg kristala .




1. Polarizirajući filtar filma s okomitom osi kako bi polarizirao svjetlost dok ulazi.

2. Glava podloga s ITO elektrodom . Oblik ove elektrode će odrediti oblike koji će se pojaviti kada se LCD uključi. Okomiti rubovi urezani na površinu glatki su.

3.Twisted nematic liquid crystal.

4. Glava podloga s zajedničkim elektrodnim filmom (ITO) s vodoravnim grebenima da se podudaraju s vodoravnim filtrom.

5.Polarizirajući filtar filma s vodoravnom osi za blokiranje / prolazak svjetla.

6.Fleksibilna površina za slanje svjetla natrag gledatelju. (Na LCD zaslonu s pozadinskim osvjetljenjem ovaj se sloj zamjenjuje izvorom svjetla.)

Zaslon s tekućim kristalima ( LCD ) je zaslon s ravnim zaslonom ili neki drugi elektronički modulirani optički uređaj koji koristi svojstva tekućih kristala koji moduliraju svjetlost. Tekući kristali ne emitiraju svjetlost izravno, umjesto da koriste pozadinsko osvjetljenje ili reflektor za stvaranje slika u boji ili crno-bijele boje. [1] LCD-ovi su dostupni za prikazivanje proizvoljnih slika (kao u računalu opće namjene) ili fiksiranih slika s niskim sadržajem informacija, koji se mogu prikazati ili skrivati, kao što su unaprijed određene riječi, znamenke i 7-segmentni zasloni, kao u Digitalni sat . Koriste istu osnovnu tehnologiju, osim što se proizvoljne slike sastoje od velikog broja malih piksela , dok drugi zasloni imaju veće elemente.

LCD-ovi se koriste u širokom rasponu aplikacija, uključujući monitora računala , televizore , ploče s instrumentima , zaslone kokpita na zrakoplovima i unutarnjim i vanjskim znakovima. Mali LCD zasloni su česti u prijenosnim uređajima za potrošnju kao što su digitalni fotoaparati , satovi , kalkulatori i mobilni telefoni , uključujući pametne telefone . LCD zasloni se također koriste na proizvodima potrošačke elektronike, kao što su DVD playeri, uređaji za videoigre i satovi . LCD zasloni zamijenili su teške, glomazne katodne cijevi (CRT) zaslona u gotovo svim aplikacijama. LCD zasloni dostupni su u širem rasponu veličina zaslona od CRT i plazma zaslona , a LCD zasloni dostupni su u veličinama od malih digitalnih satova do velikih televizora velikih zaslona.

Budući da LCD zasloni ne upotrebljavaju fosfor, ne pomažu snimanje kad se na zaslonu dugo prikazuje statična slika (npr. Okvir stola za raspored zrakoplova na zatvorenom znaku). LCD zasloni su, međutim, osjetljivi na postojanost slike . [2] LCD zaslon je energetski učinkovitiji i može se odlagati više nego CRT mogu. Njegova niska potrošnja električne energije omogućuje da se u elektronskoj opremi s napajanim baterijama učinkovitije koristi od CRT-a. Do 2008. godine godišnja prodaja televizora s LCD zaslonom premašila je prodaju CRT jedinica širom svijeta, a CRT je zastario za većinu svrha.


Sadržaj

[ Sakrij ]


Pregled [ uredi ]

LCD zaslon koji se koristi kao ploča s obavijestima za putnike.

Svaki piksel LCD-a tipično se sastoji od sloja molekula poravnanih između dvije prozirne elektrode i dva polarizirajuća filtra (paralelna i okomita), osi kojih se prijenos (u većini slučajeva) okomito međusobno. Bez tekućeg kristala između polarizirajućih filtara, svjetlost koja prolazi kroz prvi filtar bi bila blokirana drugim (prekriženim) polarizatorom. Prije primjene električnog polja , orijentacija molekula tekućeg kristala određuje se poravnavanjem na površinama elektroda. U napetom nematickom (TN) uređaju smjerovi poravnavanja površine na dvije elektrode su okomiti jedni na druge, i tako se molekule organiziraju u spiralnoj strukturi ili twist. To uzrokuje rotaciju polarizacije incidentne svjetlosti, a uređaj izgleda sivo. Ako je primijenjeni napon dovoljno velik, molekule tekućih kristala u središtu sloja gotovo su potpuno nepromijenjene, a polarizacija incidentne svjetlosti ne rotira dok prolazi kroz sloj tekućeg kristala. Ta će se svjetlost uglavnom polarizirati okomito na drugi filtar, i time biti blokirana i piksel će izgledati crno. Kontroliranjem napona koji se primjenjuje preko tekućeg kristalnog sloja u svakom pikselu, svjetlost se može dopustiti da prođe u različitim količinama tako da čini različite razine sive. Sustavi LCD boja koriste istu tehniku, s filtrima boja koji se koriste za generiranje crvenih, zelenih i plavih piksela. [3]

LCD s gornjim polarizatorom uklonjenim s uređaja i postavljen na vrh, tako da su polarizeri na vrhu i na dnu okomiti.

Optički učinak TN uređaja u naponskom stanju je daleko manje ovisna o promjenama u debljini uređaja nego u stanju isključivanja napona. Zbog toga se TN prikazuje s malim sadržajem informacija, a pozadinsko osvjetljenje obično se ne pokreće između prekriženih polarizatora tako da izgledaju svijetle bez napona (oko je mnogo osjetljiviji na varijacije u mračnom stanju od svijetlog stanja). Budući da se većina LCD zaslona u 2010. godini koristi u televizorima, monitorima i pametnim telefonima, imaju matrične matrice visoke razlučivosti piksela za prikazivanje proizvoljnih slika pomoću pozadinskog osvjetljenja s tamnom pozadinom. Ako se ne prikazuje slika, koriste se različiti uređaji. U tu svrhu, TN LCD uređaji rade između paralelnih polarizatora, dok IPS LCD uređaji imaju prekrižene polarizacije. U mnogim aplikacijama IPS LCD uređaji zamijenili su TN LCD zaslone, posebice u pametnim telefonima kao što su iPhone uređaji . I tekući kristalni materijal i materijal s poraznim slojem sadrže ionske spojeve . Ako se dugo vremena primjenjuje jedno električno polje jedne posebne polarnosti, ovaj ionski materijal privlači površine i degradira performanse uređaja. To se izbjegava bilo primjenom izmjenične struje ili preokretanjem polariteta električnog polja dok je uređaj adresiran (reakcija sloja tekućeg kristala je identična, bez obzira na polarnost primijenjenog polja).

Digitalni sat s LCD zaslonom.

Prikazuje se za mali broj pojedinačnih znamenki ili fiksnih simbola (kao u digitalnim satovima i džepnim kalkulatorima ) koji se mogu provesti s nezavisnim elektrodama za svaki segment. Nasuprot tome, potpune alfanumeričke ili varijabilne grafičke zaslone obično se provode pomoću piksela raspoređenih kao matrica koja se sastoji od električno povezanih redova na jednoj strani LC sloja i stupaca s druge strane, što omogućuje adresiranje svakog piksela na križanjima. Opća metoda adresiranja matrice sastoji se od sekvencijalnog adresiranja jedne strane matrice, na primjer odabira redaka jednog po jednog i primjene informacija o slici s druge strane na stupovima redom po redak. Detalje o različitim shemama adresiranja matrice potražite u pasivnoj matrici i LCD adresi aktivne matrice .

Povijest [ uredi ]

1880-ih i 1960-ih [ uredi ]

Porijeklo i složena povijest tekućih kristalnih prikaza iz perspektive zatvorenika tijekom ranih dana opisali su Joseph A. Castellano u tekućem zidu: priča tekućih kristalnih zaslona i stvaranje industrije . [4] Drugi izvještaj o podrijetlu i povijesti LCD-a iz različitih perspektiva do 1991. objavio je Hiroshi Kawamoto, dostupan u IEEE-ovom Povijesnom centru. [5] Opis švicarskih doprinosa LCD razvoju, napisao Peter J. Wild, može se pogledati kao IEEE First-Hand Povijest . [6] Friedrich Reinitzer (1858.-1927.) Otkrio je tekuću kristalnu prirodu kolesterola iz mrkve (tj. Dvije točke topljenja i generaciju boja) 1888. i objavila svoje nalaze na sastanku Bečkog kemijskog društva 3. svibnja 1888. (F. Reinitzer: Beiträge zur Kenntniss des Cholesterins, Monatshefte für Chemie (Wien), 9, 421-441 (1888) ). [8] Godine 1904. Otto Lehmann objavio je svoj rad "Flüssige Kristalle" (Liquid Crystals). Godine 1911. Charles Mauguin prvi put eksperimentirao je s tekućim kristalima koji su bili zatvoreni između ploča u tankim slojevima.

Godine 1922. Georges Friedel opisao je strukturu i svojstva tekućih kristala i klasificirao ih u tri vrste (nematike, smektike i kolesteri). Godine 1927. Vsevolod Frederiks osmislio je električni preklopni svjetlosni ventil, zvan Fréedericksz tranzicija , bitni učinak svih LCD tehnologija. Godine 1936. tvrtka Marconi Wireless Telegraph patentirala je prvu praktičnu primjenu tehnologije "Tekući kristalni valoviti ventil" . Godine 1962. prva je glavna publikacija engleskog jezika na temu "Molekularna struktura i svojstva tekućih kristala" , dr. George W. Gray . [9] Richard Williams iz RCA 1962. godine utvrdio je da tekući kristali imaju neke zanimljive elektrooptijske karakteristike i on je ostvario elektrooptički učinak generiranjem uzoraka pruge u tankom sloju tekućeg kristala primjenom napona. Ovaj se učinak temelji na elektrohidrodinamičkoj nestabilnosti koja stvara ono što se sada naziva "Williams domene" unutar tekućeg kristala. [10]

Godine 1964. George H. Heilmeier , koji je tada radio u RCA laboratorijima o učinku koji je otkrio Williams, postigao je prebacivanje boja polaganim poravnavanjem dikroičnih boja u homeotropno orijentiranom tekućem kristalu. Praktični problemi s ovim novim elektro-optičkim učinkom učinili su Heilmeier dalje raditi na raspršenim efektima u tekućim kristalima i konačno postizanju prvog zaslona tekućeg kristala na temelju onoga što je nazvao dinamičkim raspršenim načinom (DSM). Primjena napona na DSM zaslon prebacuje početno jasan prozirni sloj tekućeg kristala u mliječno mutno stanje. DSM zasloni mogu raditi u transmisivnom i reflektirajućem načinu rada, ali su im potrebna znatna struja za njihov rad. [11] [12] [13] [14] George H. Heilmeier uveden je u Dvoranu slavnih National Inventors [15] i zaslužan je za izum LCD-a. Heilmeierov rad je IEEE Milestone . [16] Krajem 1960-ih, pionirski rad na tekućim kristalima poduzima britanski Royal Radar Establishment u Malvern , Engleska. Tim u RRE-u podržao je rad Georgea Williama Graya i njegovog tima na Sveučilištu u Hullu koji su konačno otkrili tekući kristali cijanobipenila koji su imali ispravnu stabilnost i temperaturne osobine za primjenu na LCD zaslonima.

1970-ih i 1980-ih [ uredi ]

Dana 4. prosinca 1970. godine, u patentu Hoffmann-LaRoche u Švicarskoj ( švicarski patent br. 532 261 ), Wolfgang Helfrich i Martin Schadt (tada za Centralni istraživački laboratoriji) izumitelji. [11] Hoffmann-La Roche tada je licencirao izum švicarskom proizvođaču Brownu, Boveri & Cie koji je tijekom sedamdesetih godina prošlog stoljeća izradio zaslone za ručni sat, kao i japansku elektroniku, koja je uskoro proizvodila prve digitalne kvarcne ručni satove s TN-LCD i brojnim Ostali proizvodi. James Fergason , dok je radio s Sardari Arora i Alfredom Saupe na Kent State University Liquid Crystal Institute , podnio je identičan patent u Sjedinjenim Američkim Državama 22. travnja 1971. [17] Godine 1971. tvrtka Fergason ILIXCO (sada LXD Incorporated ) Prvi LCD zasnovani na TN-efektu, koji je uskoro zamijenio slabije kvalitete DSM vrsta zbog poboljšanja nižih radnih napona i manje potrošnje energije. Godine 1972. prva ploča s tekućim kristalima s aktivnom matricom proizvedena je u Sjedinjenim Američkim Državama od strane tima T. Peter Brody u Westinghouseu , u Pittsburghu, Pennsvlvania . [18] Godine 1983, istraživači Brown, Boveri & Cie (BBC), Švicarska , izumili su super-zakrivljenu nematičku (STN) strukturu za pasivne matrice adresirane LCD zaslone. H. Amstutz i sur. Bili su navedeni kao izumitelji u odgovarajućim patentnim prijavama podnesenim u Švicarskoj 7. srpnja 1983. i 28. listopada 1983. Patenti su odobreni u Švicarskoj CH 665491, Europe EP 0131216, [19] US Patentu 4,634,229 i mnogim drugim zemljama.

Godine 1988., Sharp Corporation predstavio je TFT LCD zaslon u punoj boji s aktivnim matricama od 14 inča. To je dovelo do japanskog pokretanja LCD industrije koja je razvila velike LCD zaslone, uključujući TFT monitore i LCD televizore . Krajem 1990-ih, LCD industrija počela se prebacivati iz Japana, prema Južnoj Koreji i Tajvanu . [20]

1990-ih godina [ uredi ]

Godine 1990., pod različitim naslovima, izumitelji su zamislili elektrooptičke efekte kao alternativu LCD-a (TN- i STN-LCD) koji su imali dvostruki nematski polje. Jedan je pristup bio uporaba interdigitalnih elektroda na jednoj staklenoj podlozi samo da bi se proizvelo električno polje u biti paralelno sa staklenim supstratima. [21] [22] Da bi se u potpunosti iskoristila svojstva ove tehnologije U toplinskoj prebacivanju (IPS) , potrebno je dalje raditi. Nakon temeljite analize, detalji pogodnih izvedbi podneseni su u Njemačkoj od Guenter Baur i sur. I patentiran u raznim zemljama. [23] [24] Fraunhofer Institut u Freiburgu, gdje su izumi radili, dodjeljuje ove patente Merck KGaA, Darmstadt, dobavljaču LC supstanci. Godine 1992., ubrzo nakon toga, inženjeri tvrtke Hitachi razrađuju razne praktične detalje IPS tehnologije za povezivanje matrice s tranzistorima tankog filma kao matricu i kako bi se izbjegla neželjena zalutala polja između piksela. [25] [26] Hitachi poboljšava i ovisnost o kutu gledanja optimiziranjem oblika elektroda ( Super IPS ). NEC i Hitachi postaju rani proizvođači aktivnih matrica adresiranih LCD zaslona temeljenih na IPS tehnologiji. Ovo je prekretnica za implementaciju LCD zaslona velikog zaslona koji imaju prihvatljive vizualne performanse za ravnopravne računalne monitore i televizijske zaslone. Godine 1996., Samsung je razvio tehniku optičkih uzoraka koji omogućuje LCD više zaslona . Više-domena i preklapanje u zrakoplovu kasnije ostaju dominantni LCD projekti do 2006. godine. [27] U četvrtom kvartalu 2007. godine prvi put su LCD televizori nadmašili CRT u svjetskoj prodaji. [28] LCD TV- ovi su predviđeni da računaju 50% od 200 milijuna televizora koji će biti isporučen na globalnoj razini u 2006, prema Display Bank . [29] U listopadu 2011. godine Toshiba je najavila 2560 × 1600 piksela na LCD zaslonu od 155 inča (6,1 inča), pogodan za uporabu na tabletnom računalu [30], posebno za prikaz kineskih znakova.

Osvjetljenje [ uredi ]

Budući da LCD ploče ne proizvode vlastitu svjetlost, one zahtijevaju vanjsko svjetlo za stvaranje vidljive slike. U "transmisivnom" tipu LCD-a, ovo svjetlo se nalazi na stražnjem dijelu stakla "stog" i naziva se pozadinskim osvjetljenjem. Dok se pasivni matrični zasloni obično ne osvjetljavaju pozadinskim osvjetljenjem (npr. Kalkulatori, ručni satovi), zasloni aktivne matrice gotovo uvijek jesu. [31] [32]

Zajedničke primjene LCD tehnologije pozadinskog osvjetljenja su:

18 paralelnih CCFL-ova kao pozadinskog osvjetljenja za 42-inčni LCD TV


  • CCFL: LCD zaslon svijetli bilo s dvije fluorescentne svjetiljke hladne katode postavljene na suprotnim rubovima zaslona ili s nizom paralelnih CCFL iza većih zaslona. Raspršivač raspršuje svjetlo ravnomjerno preko cijelog zaslona. Ta se tehnologija godinama koristila gotovo isključivo. Za razliku od bijelih LED dioda, većina CCFL-ova ima jednoliku bijelu spektralnu snagu, što rezultira boljim rasponom boja za zaslon. Međutim, CCFL-ovi su manje energetski učinkoviti od LED dioda i zahtijevaju nešto skupi pretvarač za pretvaranje bilo kojeg istosmjernog napona koji uređaj koristi (obično 5 ili 12 V) do ~ 1000 V potreban za osvjetljavanje CCFL. [33] Debljina pretvarača transformatora također ograničava koliko je tanki zaslon moguće.

  • EL-WLED: LCD zaslon svijetli redom bijelih LED postavljenih na jedan ili više rubova zaslona. Svjetlosni difuzor se zatim koristi za ravnomjerno rasprostiranje svjetla na cijelom zaslonu. Od 2012. ovaj je dizajn najpopularniji u stolnim računalnim monitorima. Omogućuje najtanje zaslone. Neki LCD monitori koji koriste ovu tehnologiju imaju značajku pod nazivom "Dynamic Contrast", gdje je pozadinsko osvjetljenje prigušeno najsvjetlijom bojom koja se pojavljuje na zaslonu, omogućujući da se omjer kontrasta 1000: 1 na LCD zaslonu izmjeri na različite intenzitete svjetlosti, što rezultira Kontrastni omjer "30000: 1" vidljiv u oglašavanju na nekim od tih monitora. Budući da slike na računalu obično imaju punu bjelinu negdje na slici, pozadinsko osvjetljenje će obično biti u punom intenzitetu, čineći ovu "značajku" uglavnom marketinški zamah.

  • Polje WLED: LCD zaslon je osvijetljen punim nizom bijelih LED dioda smještenih iza diffuzora iza ploče. LCD zasloni koji koriste ovu implementaciju obično imaju mogućnost zamagljivanja LED-a u tamnim područjima slike koja se prikazuje, čime se povećava kontrast omjera zaslona. Od 2012, ovaj dizajn dobiva veći dio svoje koristi od upscale, veće-screen LCD televizora.

  • RGB-LED: Slično WLED polju, osim što je ploča osvijetljena punim nizom RGB LED-a . Dok se zasloni s bijelim LED lampama obično imaju slabije boja od CCFL osvijetljenih zaslona, ploče s rasvjetom s RGB LED-ima imaju vrlo širok gamut u boji. Ova implementacija je najpopularnija na profesionalnim grafičkim LCD zaslonom. Od 2012, LCD u ovoj kategoriji obično košta više od 1000 USD.

Danas se većina LCD zaslona osmišljava sa LED pozadinskim osvjetljenjem umjesto tradicionalnog pozadinskog osvjetljenja CCFL.

Povezivanje s drugim krugovima [ uredi ]

Ružičasti elastomerički spojnik koji pali LCD ploču na tragove pločica, prikazan pokraj ravnala na centimetarskoj skali. (Vodljivi i izolacijski slojevi u crnoj traci vrlo su mali, kliknite na sliku za više detalja.)

LCD ploče obično koriste tankoslojno metalno vodljive putove na staklenoj podlozi kako bi oblikovali ćelije da upravljaju pločom. Obično nije moguće koristiti tehnike lemljenja kako bi se ploča izravno spojila na zasebnu pločicu bakrene trake. Umjesto toga, sučelje se postiže pomoću ljepljive plastične vrpce s vodljivim tragovima zalijepljenima na rubove LCD zaslona ili s elastomernim priključkom , koji je traka od gume ili silikona s izmjenjivim slojevima vodljivih i izolacijskih puteva, prešanih između kontaktnih jastučića na LCD i dodirne pločice za dodir s pločicom.

Pasivna i aktivna matrica [ uredi ]

Prototip pasivne matrice STN-LCD s 540x270 piksela, Brown Boveri Research, Švicarska, 1984.

Jednobojni i kasniji pasivni matrični LCD zasloni u boji bili su standardi u većini ranih prijenosnika (iako je nekoliko upotrijebljenih plazma zaslona [34] [35] ) i izvorni Nintendo Game Boy [36] do sredine 1990-ih, kada je aktivna matrica boja postala standard Na svim prijenosnim računalima. Komercijalno neuspješni Macintosh Portable (izdan 1989.) bio je jedan od prvih koji je koristio aktivni matrični zaslon (iako još uvijek crno-bijeli). LCD zasloni s pasivnom matricom i dalje se koriste u 2010-ima za manje zahtjevne aplikacije od prijenosnih računala i televizora, kao što su jeftini kalkulatori. Konkretno, one se koriste na prijenosnim uređajima gdje se treba prikazati manji sadržaj informacija, najmanju potrošnju energije (bez pozadinskog osvjetljenja ) i niske cijene, ili je potrebna čitljivost pri izravnoj sunčevoj svjetlosti.

Prikazuje se da ima strukturu pasivne matrice koja koristi super-zakrivljeni nematični STN (izumio Brown Boveri Research Center u Baden, Švicarska, 1983, objavljeni su znanstvene pojedinosti [37] ) ili dvoslojne STN (DSTN) tehnologije Koji rješava problem zamjene boje s bivšim) i boja-STN (CSTN) u kojem je dodana boja pomoću unutarnjeg filtra. STN LCD uređaji optimizirani su za adresiranje pasivne matrice. Oni pokazuju oštriji prag signala od kontrasta i napona od originalnih TN LCD zaslona. To je važno jer se pikseli podvrgavaju djelomičnim naponom iako nisu odabrani. Preklapanje između aktiviranih i neaktiviranih piksela mora se pravilno rukovati tako da zadrži RMS napon neaktiviranih piksela ispod praga napona [38], dok se aktivirani pikseli podvrgavaju naponima iznad pragova. [39] STN LCD-ovi moraju se kontinuirano osvježiti tako da izmjenične pulsne napone jedne polarnosti tijekom jednog okvira i impulsa suprotne polarnosti tijekom sljedećeg okvira. Pojedinačni pikseli rješavaju se odgovarajućim krugovima redaka i stupaca. Ova vrsta prikaza naziva se pasivna matrica , jer piksela mora zadržati svoje stanje između osvježavanja bez prednosti električnog napajanja. Kako se broj piksela (i odgovarajuće stupaca i redaka) povećava, ova vrsta prikaza postaje manje izvediva. Usporena vremena odziva i slab kontrast tipični su za adresirane LCD zaslone s previše piksela.

Način rada LCD-a pomoću strukture aktivne matrice

220px - Lcd-engineerguy.ogv.jpg (220 × 124)

U 2010 - ima, nestandardni (bistabilni) LCD zasloni ne zahtijevaju kontinuirano osvježavanje. Ponovni prepoznavanje potreban je samo za promjene podataka o slici. Potencijalno, adresiranje pasivne matrice može se koristiti s tim novim uređajima, ako su njihove karakteristike pisanja / brisanja prikladne. Zasloni u boji visoke razlučivosti , poput modernih LCD monitora i televizora, koriste strukturu aktivne matrice . Matrice tankoslojnih tranzistora (TFT) dodaju se na elektrode u dodiru s LC slojem. Svaki piksel ima svoj posvećeni tranzistor , omogućujući svakoj liniji stupca pristupanje jednom pikselu. Kada se odabere redak redaka, sve linije stupaca su povezane s redom piksela i naponi koji odgovaraju informacijama o slici prikazani su na svim redovima stupaca. Redak je zatim deaktiviran i odabran je sljedeći redak redaka. Sve linije redaka se odabiru redom tijekom postupka osvježavanja . Prikazani zasloni s aktivnim matricama izgledaju svjetliji i oštriji od pasivnih matrica adresiranih istovjetnih veličina, a obično imaju brže vrijeme odziva, što rezultira puno boljim slikama.

Tehnologije s aktivnim matricama [ uredi ]

Casio 1,8- inčni TFT LCD zaslon u boji koji se koristi u Sony Cyber-shot DSC-P93A digitalnim kompaktnim fotoaparatima Glavni članci: zaslon s tekućim kristalima s tankim filmom i zaslon s tekućim kristalima s aktivnim matricama

Twisted nematic (TN) [ uredi ]

Vidi također: Twisted nematic field effect

Twisted nematicni zasloni sadrže tekuće kristale koji se u različitim stupnjevima uvijaju i odmotavaju kako bi se omogućilo prolazak svjetlosti. Kada se na TN teku ć ć ć ć ć ć ć ć ć ć ć ć ć ć ć ć ć ć ć ć ć i ne primjenjuje, polarizirana svjetlost prolazi kroz 90 stupnjeva uvijena LC sloj. Razmjerno primijenjenom naponu, tekući kristali poništavaju polarizaciju i blokiraju put svjetla. Pravilnim podešavanjem razine napona moguće je postići gotovo svaku nijansu ili prijenos.

Prebacivanje u ravnini (IPS) [ uredi ]

Prebacivanje u ravnini je LCD tehnologija koja poravnava tekuće kristale u ravnini koja je paralelna sa staklenim podlogama. U ovom postupku, električno polje se primjenjuje preko suprotnih elektroda na istom staklenom supstratu, tako da se tekući kristali mogu preorijentirati (prebaciti) u osnovi u istoj ravnini, iako površine polutki inhibiraju homogenu reorientaciju. To zahtijeva dva tranzistora za svaki piksel umjesto jednog tranzistora koji je potreban za standardni TFT zaslon s tankim filmom. Prije nego što je LG Enhanced IPS uveden 2009. godine, dodatni tranzistori rezultiraju blokiranjem više prijenosnih površina, čime se zahtijeva svjetlije pozadinsko osvjetljenje i trošenje više snage, što ovu vrstu prikaza čini manje poželjnim za prijenosna računala. Trenutno Panasonic koristi poboljšanu verziju eIPS za svoje proizvode LCD televizora velike veličine, kao i Hewlett-Packard u svojoj tabletnoj ploči s TouchPadom s webOS-om i njihovim Chromebookom 11.

IPS LCD vs AMOLED [ uredi ]

LG je u 2011. godini tvrdio da smartphone LG Optimus Black (IPS LCD (LCD NOVA)) ima svjetlinu do 700 nita , dok natjecatelj ima samo IPS LCD sa 518 nita i dvostruko aktivni matriks OLED (AMOLED) zaslon s 305 nita , LG je također tvrdio da je NOVA zaslon 50 posto učinkovitiji od običnih LCD zaslona i da konzumira samo 50 posto snage AMOLED zaslona pri proizvodnji bijele boje na zaslonu. [40] Kada je u pitanju omjer kontrasta, AMOLED zaslon još uvijek najbolje funkcionira zbog svoje temeljne tehnologije, gdje su crne razine prikazane kao crne boje, a ne kao tamnosive boje. Dana 24. kolovoza 2011, Nokia je najavio Nokia 701 i također je napravio tvrdnju o najsjajnijem svijetu na 1000 nita. Zaslon je također imao Nokijin Clearblack sloj, poboljšavajući omjer kontrasta i približavajući ga AMOLED zaslonima.

Prebacivanje super u ravnini (S-IPS) [ uredi ]

Super-IPS je kasnije uveden nakon preklapanja u zrakoplovu s još boljim vremenom odziva i reprodukcijom boja. [41]

Ovaj izgled piksela nalazi se u S-IPS LCD zaslona. Školjka se koristi za proširivanje konusa za gledanje (raspon smjera gledanja s dobrim kontrastom i malim pomakom boja)

Napredno prebacivanje terenskog polja (AFFS) [ uredi ]

Poznat kao prekidanje terenskog polja (FFS) do 2003., [42] napredno prebacivanje terenskog polja slično je IPS ili S-IPS-u koje nude vrhunske performanse i raspon boja s visokom svjetlosnom snagom. AFFS je razvio tvrtka Hydis Technologies Co., Ltd., Koreja (formalno Hyundai Electronics, LCD Task Force). [43] Primijenjene aplikacije za prijenosno računalo AFFS smanjuju iskrivljenje boja, a istovremeno zadržavaju širi kut gledanja za profesionalni zaslon. Promjena boja i odstupanja uzrokovana svjetlosnim curenjem korigira se optimiziranjem bijelog raspona koji također poboljšava bijelu / sivu reprodukciju. Godine 2004, Hydis Technologies Co., Ltd je licencirala AFFS japanskim Hitachi Displayima. Hitachi koristi AFFS za proizvodnju vrhunskih ploča. Godine 2006. HYDIS je licencirala AFFS Sanyo Epson Imaging Devices Corporation. Ubrzo nakon toga, Hydis je uveo veliku propusnost evolucije AFFS zaslona, nazvanu HFFS (FFS +). Hydis je uveo AFFS + s poboljšanom vidljivošću na otvorenom 2007. godine. AFFS ploče uglavnom se koriste u kokpitu najnovijih komercijalnih zrakoplovnih zaslona. No više se ne proizvodi od veljače 2015. [44] [45] [46]

Vertikalno poravnanje (VA) [ uredi ]

Vertikalni poravnati zasloni su oblik LCD-a u kojima se tekući kristali naravno poravnavaju okomito na staklene podloge. Kada se ne primjenjuje napon, tekući kristali ostaju okomiti na podlogu, stvarajući crni zaslon između prekriženih polarizatora. Kad se napuni napon, tekući kristali se prebacuju u nagnuti položaj, dopuštajući da svjetlost prođe i stvori ekran sive boje, ovisno o količini nagiba generiranog električnim poljem. Ima dublju crnu pozadinu, veći omjer kontrasta, širi kut gledanja i bolju kvalitetu slike pri ekstremnim temperaturama od tradicionalnih obratnih nematičnih zaslona. [47]

Način plave faze [ uredi ]

Glavni članak: Plava faza LCD mod

Modeli s LCD zaslonom u bloku su prikazani kao inženjerski uzorci početkom 2008. godine, ali nisu u masovnoj proizvodnji. Fizika LCD modova s plavim fazama sugerira da se mogu postići vrlo kratki rokovi (~ 1 ms), tako da se može realizirati vremenska sekvencijska kontrola boje i skupi filtri boja su zastarjeli. [ Citat potreban ]

Kontrola kvalitete [ uredi ]

Neke LCD ploče imaju neispravne tranzistore , uzrokujući trajno osvijetljene ili neosvijetljene piksele, koji se obično nazivaju zaglavljeni pikseli ili mrtvi pikseli . Za razliku od integriranih sklopova (ICs), LCD ploče s nekoliko neispravnih tranzistora obično su još uvijek korisne. Pravila proizvođača za prihvatljiv broj neispravnih piksela znatno se razlikuju. U jednom trenutku, Samsung je držao politiku nulte tolerancije za LCD monitore prodane u Koreji. [48] Međutim, od 2005. Samsung se pridržava manje ograničavajućeg standarda ISO 13406-2 . [49] Poznato je da druge tvrtke toleriraju čak 11 mrtvih piksela u svojoj politici. [50]

Politika mrtvih piksela često se žestoko raspravlja između proizvođača i kupaca. Kako bi regulirala prihvatljivost manjkavosti i zaštitila krajnjeg korisnika, ISO je objavio normu ISO 13406-2 . [51] Međutim, nisu svi proizvođači LCD-a u skladu s ISO standardom i ISO standard se često interpretiraju na različite načine. LCD ploče imaju veću vjerojatnost da imaju mane od većine IC-ova zbog njihove veće veličine. Na primjer, SVGA LCD zaslon od 300 mm ima 8 grešaka, a pločica od 150 mm ima samo 3 mana. Međutim, 134 od 137 umre na lisnici će biti prihvatljivo, dok će odbacivanje cijelog LCD zaslona biti 0% -tno. Posljednjih godina poboljšana je kontrola kvalitete. SVGA LCD panel s 4 neispravna piksela obično se smatra neispravnim, a kupci mogu zatražiti zamjenu za novu. [ Prema kome? ] Neki proizvođači, osobito u Južnoj Koreji gdje su smješteni neki od najvećih proizvođača LCD panela, kao što je LG, sada imaju "nula neispravno jamstvo za piksele", što je dodatni proces screeninga koji zatim može odrediti "A" i "B" Razreda. [ Originalno istraživanje? ] Mnogi će proizvođači zamijeniti proizvod čak i s jednim neispravnim pikselom. Čak i ako takva jamstva ne postoje, važno je mjesto neispravnih piksela. Zaslon sa samo nekoliko neispravnih piksela može biti neprihvatljivo ako su neispravni pikseli blizu jedni drugima. LCD ploče također imaju nedostatke poznate kao zamagljivanje (ili manje uobičajene mure ), koji opisuju neravnomjerne zakrpe promjena svjetline . Najviše je vidljivo u tamnim ili crnim područjima prikazanih scena. [52]

Zero-power (bistable) prikazuje [ uredi ]

Vidi također: Ferro Liquid Display

Zenitni bistabilni uređaj (ZBD), kojeg je razvio QinetiQ (bivši DERA ), može zadržati sliku bez napajanja. Kristali mogu postojati u jednoj od dvije stabilne orijentacije ("Crno" i "Bijelo"), a snaga je potrebna samo za promjenu slike. ZBD Displays je tvrtka spin-off tvrtke QinetiQ koja je proizvodila i ZBD uređaje u sivim tonovima i boja. Kent Displays također je razvio ekran "bez napajanja" koji koristi polimer stabiliziranog kolesterinskog tekućeg kristala (ChLCD). U 2009. Kent je pokazao uporabu ChLCD-a za pokrivanje cijele površine mobilnog telefona, omogućujući mu da promijeni boje i zadrži tu boju čak i kad je snaga isključena. [53] In 2004 researchers at the University of Oxford demonstrated two new types of zero-power bistable LCDs based on Zenithal bistable techniques. [54] Several bistable technologies, like the 360° BTN and the bistable cholesteric, depend mainly on the bulk properties of the liquid crystal (LC) and use standard strong anchoring, with alignment films and LC mixtures similar to the traditional monostable materials. Other bistable technologies, eg BiNem technology, are based mainly on the surface properties and need specific weak anchoring materials.

Specifications [ edit ]

  • Resolution The resolution of an LCD is expressed by the number of columns and rows of pixels (eg, 1024×768). Each pixel is usually composed 3 sub-pixels, a red, a green, and a blue one. This had been one of the few features of LCD performance that remained uniform among different designs. However, there are newer designs that share sub-pixels among pixels and add Quattron which attempt to efficiently increase the perceived resolution of a display without increasing the actual resolution, to mixed results.

  • Spatial performance: For a computer monitor or some other display that is being viewed from a very close distance, resolution is often expressed in terms of dot pitch or pixels per inch, which is consistent with the printing industry. Display density varies per application, with televisions generally having a low density for long-distance viewing and portable devices having a high density for close-range detail. The Viewing Angle of an LCD may be important depending on the display and its usage, the limitations of certain display technologies mean the display only displays accurately at certain angles.

  • Temporal performance: the temporal resolution of an LCD is how well it can display changing images, or the accuracy and the number of times per second the display draws the data it is being given. LCD pixels do not flash on/off between frames, so LCD monitors exhibit no refresh-induced flicker no matter how low the refresh rate. [55] But a lower refresh rate can mean visual artefacts like ghosting or smearing, especially with fast moving images. Individual pixel response time is also important, as all displays have some inherent latency in displaying an image which can be large enough to create visual artifacts if the displayed image changes rapidly.

  • Color performance : There are multiple terms to describe different aspects of color performance of a display. Color gamut is the range of colors that can be displayed, and color depth, which is the fineness with which the color range is divided. Color gamut is a relatively straight forward feature, but it is rarely discussed in marketing materials except at the professional level. Having a color range that exceeds the content being shown on the screen has no benefits, so displays are only made to perform within or below the range of a certain specification. [56] There are additional aspects to LCD color and color management, such as white point and gamma correction , which describe what color white is and how the other colors are displayed relative to white.

  • Brightness and contrast ratio: Contrast ratio is the ratio of the brightness of a full-on pixel to a full-off pixel. The LCD itself is only a light valve and does not generate light; the light comes from a backlight that is either fluorescent or a set of LEDs . Brightness is usually stated as the maximum light output of the LCD, which can vary greatly based on the transparency of the LCD and the brightness of the backlight. In general, brighter is better, but there is always a trade-off between brightness and power consumption.

Advantages and disadvantages [ edit ]

Some of these issues relate to full-screen displays, others to small displays as on watches, etc. Many of the comparisons are with CRT displays.

Further information: Comparison of CRT, LCD, Plasma, and OLED

Advantages [ edit ]

  • Very compact, thin and light, especially in comparison with bulky, heavy CRT displays.

  • Low power consumption. Depending on the set display brightness and content being displayed, the older CCFT backlit models typically use less than half of the power a CRT monitor of the same size viewing area would use, and the modern LED backlit models typically use 10–25% of the power a CRT monitor would use. [57]

  • Little heat emitted during operation, due to low power consumption.

  • No geometric distortion.

  • The possible ability to have little or no "flicker" depending on backlight technology.

  • Usually no refresh-rate flicker, because the LCD pixels hold their state between refreshes (which are usually done at 200 Hz or faster, regardless of the input refresh rate).

  • Much thinner than a CRT monitor.

  • Sharp image with no bleeding or smearing when operated at native resolution .

  • Emits almost no undesirable electromagnetic radiation (in the extremely low frequency range), unlike a CRT monitor. [58] [59]

  • Can be made in almost any size or shape.

  • No theoretical resolution limit. When multiple LCD panels are used together to create a single canvas, each additional panel increases the total resolution of the display, which is commonly called “stacked” resolution. [60]

  • Can be made in large sizes of over 60-inch (150 cm) diagonal.

  • Masking effect: the LCD grid can mask the effects of spatial and grayscale quantization, creating the illusion of higher image quality. [61]

  • Unaffected by magnetic fields, including the Earth's.

  • As an inherently digital device, the LCD can natively display digital data from a DVI or HDMI connection without requiring conversion to analog. Some LCD panels have native fiber optic inputs in addition to DVI and HDMI. [62]

  • Many LCD monitors are powered by a 12 V power supply, and if built into a computer can be powered by its 12 V power supply.

  • Can be made with very narrow frame borders, allowing multiple LCD screens to be arrayed side-by-side to make up what looks like one big screen.

Disadvantages [ edit ]

  • Limited viewing angle in some older or cheaper monitors, causing color, saturation, contrast and brightness to vary with user position, even within the intended viewing angle.

  • Uneven backlighting in some (mostly older) monitors, causing brightness distortion, especially toward the edges.

  • Black levels may not be as dark as required because individual liquid crystals cannot completely block all of the backlight from passing through.

  • Display motion blur on moving objects caused by slow response times (>8 ms) and eye-tracking on a sample-and-hold display, unless a strobing backlight is used. However, this strobing can cause eye-strain, as is noted next:

  • As of 2012, most implementations of LCD backlighting use pulse-width modulation (PWM) to dim the display, [63] which makes the screen flicker more acutely (this does not mean visibly) than a CRT monitor at 85 Hz refresh rate would (this is because the entire screen is strobing on and off rather than a CRT's phosphor sustained dot which continually scans across the display, leaving some part of the display always lit), causing severe eye-strain for some people. [64] [65] Unfortunately, many of these people don't know that their eye-strain is being caused by the invisible strobe effect of PWM. [66] This problem is worse on many LED backlit monitors , because the LEDs switch on and off faster than a CCFL lamp.

  • Only one native resolution . Displaying any other resolution either requires a video scaler , causing blurriness and jagged edges, or running the display at native resolution using 1:1 pixel mapping , causing the image either not to fill the screen ( letterboxed display ), or to run off the lower or right edges of the screen.

  • Fixed bit depth (also called "color depth"). Many cheaper LCDs are only able to display 262,000 colors. 8-bit S-IPS panels can display 16 million colors and have significantly better black level, but are expensive and have slower response time.

  • Low refresh rate. All but a few high-end monitors support no higher than 60 or 75 Hz ; while this does not cause visible flicker due to the LCD panel's high internal refresh rate, the low input refresh rate limits the maximum frame-rate that can be displayed, affecting gaming and 3D graphics.

  • Input lag , because the LCD's A/D converter waits for each frame to be completely been output before "drawing" it to the LCD panel. Many LCD monitors do post-processing before displaying the image in an attempt to compensate for poor color fidelity, which adds an additional lag. Further, a video scaler must be used when displaying non-native resolutions, which adds yet more time lag. Scaling and post processing are usually done in a single chip on modern monitors, but each function that chip performs adds some delay. Some displays have a video gaming mode which disables all or most processing to reduce perceivable input lag. [67]

  • Dead or stuck pixels may occur during manufacturing or after a period of use. A dead pixel will glow with color even on an all-black screen.

  • Subject to burn-in effect, although the cause differs from CRT and the effect may not be permanent, a static image can cause burn-in in a matter of hours in badly designed displays.

  • In a constant-on situation, thermalization may occur in case of bad thermal management, in which part of the screen has overheated and looks discolored compared to the rest of the screen.

  • Loss of brightness and much slower response times in low temperature environments. In sub-zero environments, LCD screens may cease to function without the use of supplemental heating.

  • Loss of contrast in high temperature environments.