Diagramme à cristaux liquides de structure d'affichage

Chaque pixel d'un affichage à cristaux liquides comprend les pièces suivantes : une couche de molécules en cristal liquides suspendues entre deux électrodes transparentes (oxyde de bidon d'indium), et deux filtres polarisants dont les directions de polarisation sont perpendiculaires entre eux des côtés externes des deux côtés. Sans cristal liquide entre les électrodes, le dépassement léger par un des filtres polarisants serait exactement polarisé perpendiculaire au deuxième polariseur et serait complètement bloqué ainsi. Mais si la direction de polarisation de la lumière passant par un filtre polarisant est tournée par le cristal liquide, alors lui peut passer par l'autre filtre polarisant. La rotation du cristal liquide sur la direction de polarisation de la lumière peut être commandée par un champ électrostatique, réalisant de ce fait le contrôle de la lumière.

Des molécules en cristal liquides sont facilement affectées par un champ électrique externe pour produire des frais induits. Un peu de charge est ajoutée à l'électrode transparente de chaque pixel ou de sous-pixel pour produire d'un champ électrostatique, et les molécules du cristal liquide seront induites par le champ électrostatique pour induire une charge électrique et pour produire de la torsion électrostatique, qui changera la disposition de rotation originale des molécules en cristal liquides. L'importance de la rotation par la lumière. Changez l'angle de sorte qu'il puisse passer par le filtre polarisant.

Avant que la charge soit appliquée à l'électrode transparente, l'alignement des molécules en cristal liquides est déterminé par l'alignement de la surface d'électrode, et la surface chimique de l'électrode agit en tant que graine pour le cristal. Dans le cristal de liquide le plus commun de TN, les électrodes supérieures et inférieures du cristal liquide sont arrangées verticalement. Les molécules en cristal liquides sont arrangées dans une spirale, et la lumière passant par un filtre polarisant tourne dans la direction de polarisation après dépassement par la puce en cristal liquide, de sorte qu'elle puisse passer par l'autre plat de polarisation. Une petite partie de la lumière est bloquée par le polariseur pendant ce processus et semble grise de l'extérieur. Après que la charge soit appliquée à l'électrode transparente, les molécules en cristal liquides seront presque totalement alignées parallèlement à la direction du champ électrique, ainsi la direction de polarisation du dépassement léger par un filtre polarisant n'est pas tournée, ainsi la lumière est complètement bloquée. En ce moment le pixel semble noir. En commandant la tension, le degré de déformation de la disposition des molécules en cristal liquides peut être commandé pour réaliser différentes gammes de gris.

Quelques affichages à cristaux liquides tournent noir sous l'action du courant alternatif. Le courant alternatif détruit l'effet hélicoïdal du cristal liquide. Quand le courant est arrêté, l'affichage à cristaux liquides deviendra plus lumineux ou transparent. Ce type d'affichage à cristaux liquides est utilisé généralement dans les ordinateurs portables et les affichages à cristaux liquides bon marché. Un autre type d'affichage à cristaux liquides qui est employé souvent dans les affichages à cristaux liquides à haute définition ou les télévisions en cristal liquides à grande échelle est que quand le courant est coupé, l'affichage à cristaux liquides est dans un état opaque.

Afin de sauver la puissance, l'affichage à cristaux liquides adopte la méthode de multiplexage. En mode de multiplexage, les électrodes à une extrémité sont reliées ensemble dans les groupes, et chaque groupe d'électrodes est relié à une alimentation d'énergie, et les électrodes à l'autre extrémité sont également reliées dans les groupes, et chaque groupe est relié à l'alimentation d'énergie. Sur une extrémité, la conception de groupement s'assure que chaque pixel est commandé par une alimentation d'énergie indépendante, et l'appareil électronique ou le logiciel conduisant l'appareil électronique commande l'affichage du pixel en commandant l'ordre "Marche/Arrêt" de l'alimentation d'énergie.

La métrique pour vérifier des moniteurs d'affichage à cristaux liquides inclut les aspects importants suivants : taille d'affichage, temps de réponse (taux de synchronisation), type de rangée (actif et passif), angle de visualisation, couleurs soutenues, éclat et contraste, résolution et allongement, et interfaces d'entrée (telles que des interfaces visuelles et des rangées d'affichage vidéo).

Bref historique

En 1888, le chimiste autrichien Friedrich Leinitzer a découvert les cristaux liquides et leurs propriétés physiques spéciales.

Le premier affichage à cristaux liquides fonctionnel a été basé sur le mode dynamique de dispersion (DSM), qui a été développé par un groupe mené par George Hellman de Radio Corporation de l'Amérique. Hellmann a fondé Optech, une société qui a développé une série d'affichages à cristaux liquides basés sur cette technologie.

En décembre 1970, l'effet de champ rotation-nématique des cristaux liquides a été enregistré comme brevet en Suisse par Zander et Helfrich au laboratoire central de Hoffmann-Leroc. Mais en 1969 l'année précédente, James Ferguson a découvert l'effet de champ rotation-nématique des cristaux liquides chez Kent State University en Ohio, Etats-Unis, et a enregistré le même brevet aux Etats-Unis en février 1971. En 1971, ILIXCO a produit le premier affichage à cristaux liquides basé sur cette caractéristique, qui a remplacé le type plus pauvre affichage de DSM à cristaux liquides. C'était seulement après 1985 que la découverte a eu la valeur marchande. En 1973, Sharp Corporation du Japon l'ont employé pour la première fois pour faire les affichages numériques des calculatrices électroniques. Dans le 2010s, les moniteurs d'affichage à cristaux liquides sont devenus le dispositif d'affichage primaire pour tous les ordinateurs.

Principe d'affichage

système d'information de Dans-véhicule pour des automobiles

JR ligne est écran de Yamanote de l'information d'opération

Faute de tension, la lumière voyagera le long de l'espace des molécules en cristal liquides et tournera 90 degrés, ainsi la lumière peut passer. Mais après avoir ajouté la tension, la lumière va directement le long de l'espace des molécules en cristal liquides, ainsi la lumière est bloquée par le plat de filtre.

Le cristal liquide est une substance avec des caractéristiques d'écoulement, ainsi seulement une force très petite peut être appliqué pour entreprendre la démarche en cristal liquide de molécules. Prenant le cristal liquide nématique le plus commun comme exemple, les molécules en cristal liquides peuvent facilement tourner les molécules en cristal liquides par l'action du champ électrique. L'axe optique du cristal liquide est tout à fait compatible à son axe moléculaire, ainsi il peut produire des effets optiques. Quand le champ électrique appliqué au cristal liquide est enlevé et disparaît, le cristal liquide emploiera sa propres élasticité et viscosité pour reconstituer les molécules en cristal liquides très rapidement. L'état avant que le champ électrique soit appliqué.

Affichages transmissifs et réfléchis

Les affichages à cristaux liquides peuvent être transmissifs ou réfléchis, selon où la source lumineuse est placée.

Des affichages à cristaux liquides transmissifs sont illuminés par une source lumineuse derrière un écran, alors que le visionnement est de l'autre côté (avant) de l'écran. Ce type d'affichage à cristaux liquides est en grande partie employé dans les applications qui exigent des affichages de haut-éclat, tels que des moniteurs d'ordinateur, PDAs, et des téléphones portables. La puissance des dispositifs d'allumage utilisés pour illuminer l'affichage à cristaux liquides tend à être plus haute que celle de l'affichage à cristaux liquides lui-même.

Les affichages à cristaux liquides réfléchis, généralement trouvés dans les horloges et des calculatrices électroniques, (parfois) réfléchissent la lumière externe de nouveau à illuminent l'écran par une surface réfléchie diffuse au fond. Ce type d'affichage à cristaux liquides a un rapport plus contrasté, parce que les passages légers par le cristal liquide deux fois, ainsi lui est coupés deux fois. Pas utilisant des dispositifs d'éclairage réduit de manière significative la puissance, ainsi les dispositifs qui utilisent des batteries dureront plus longtemps sur des batteries. Puisque les petits affichages à cristaux liquides réfléchis consomment tellement peu de puissance qu'une cellule photovoltaïque est assez de les actionner, ils sont employés souvent dans des calculettes.

Des affichages à cristaux liquides de Transflective peuvent être employés en tant que types transmissifs et réfléchis. Quand la lumière externe est suffisante, les travaux à cristaux liquides d'affichage comme type réfléchi, et quand la lumière externe est insuffisante, elle peut également être employée comme type transmissif.

ecran couleur

Une structure de Subpixel de couleur Crystal Display liquide

Bourdonnement de pixel sur l'affichage à cristaux liquides

La technologie d'affichage à cristaux liquides change également l'éclat selon l'importance de la tension, et la couleur montrée par chaque élément de sous-image de l'affichage à cristaux liquides dépend du procédé de dépistage de couleur. Depuis le cristal liquide soi-même n'a aucune couleur, filtres de couleur sont employés pour produire de diverses couleurs au lieu des éléments de sous-image. Les éléments de sous-image peuvent seulement ajuster la gamme de gris en commandant l'intensité de la lumière passant. Seulement quelques affichages matriciels actifs utilisent le contrôle de signal analogue, et la plupart de technologie de contrôle de signal numérique est employée. La plupart des affichages à cristaux liquides à commande numérique emploient un contrôleur de huit bits qui peut produire de 256 gammes de gris. Chaque sous-élément peut représenter 256 niveaux, ainsi vous pouvez obtenir 2563 couleurs, et chaque élément peut représenter 16 777 216 couleurs. Puisque la perception d'oeil humain de l'éclat ne change pas linéairement, et l'oeil humain est plus sensible aux changements du bas éclat, cette 24 chromaticités mordues ne peuvent pas entièrement répondre aux exigences idéales. Les ingénieurs emploient la méthode d'ajustement de tension d'impulsion pour apporter les modifications de couleur regarder plus uniformes.

Dans un affichage à cristaux liquides de couleur, chaque pixel est divisé en trois cellules, ou sous-pixels, avec les filtres supplémentaires pour marquer rouge, vert, et bleu. Les trois sous-pixels peuvent être indépendamment commandés, et les pixels correspondants peuvent produire des milliers ou même des millions de couleurs. Des tubes plus anciens montrent des couleurs de la même manière. Les composants de couleur sont arrangés selon les différentes géométries de pixel comme nécessaires.

Rangées actives et passives

Des affichages à cristaux liquides, qui sont utilisés généralement dans les montres et des ordinateurs électroniques de poche, se composent d'un nombre restreint de segments, et de chaque segment a un contact simple d'électrode. Un circuit consacré externe fournit la charge électrique à chaque boîtier de commande, et cette structure d'affichage peut être encombrante quand il y a beaucoup d'unités de visualisation (par exemple affichages liquides). Les petits affichages monochromes, tels que les affichages à cristaux liquides de rangée passive sur PDAs ou les affichages d'ordinateur portable plus anciens, qui appliquent la technologie nématique en hélice superbe superbe de couche nématique en hélice (STN) ou double (DSTN) (DSTN corrige la déviation de couleur de STN).

Chaque rangée ou colonne sur l'affichage a un circuit indépendant, et la position de chaque pixel est également spécifiée par une rangée et une colonne en même temps. Ce type d'affichage s'appelle « une rangée passive », parce qu'on doit également se rappeler chaque pixel avant la mise à jour. Dans leurs états respectifs, il n'y a aucun approvisionnement stable de charge par pixel actuellement. Pendant que le nombre d'augmentations de pixels, fait cela le nombre relatif de rangées et de colonnes. Il devient plus difficile employer cette méthode d'affichage. Des affichages à cristaux liquides faits avec des rangées passives sont caractérisés par des temps de réponse très lents et de bas rapports de contraste.

Les ecrans couleur à haute résolution actuels, tels que des moniteurs d'ordinateur ou des télévisions, sont des rangées actives. Des affichages à cristaux liquides de TFT sont ajoutés aux polariseurs et aux filtres de couleur. Chaque pixel a son propre transistor, permettant la manipulation d'un pixel simple. Quand une ligne de colonne est allumée, toutes les lignes de rangée seront reliées à une colonne entière (rangée) des pixels, et chaque ligne de rangée sera conduite avec la tension correcte, cette ligne de colonne sera arrêtée et l'autre colonne (rangée) sera allumée. Dans une opération complète de mise à jour d'écran, toutes les lignes de colonne seront ouvertes de la série chronologique. Un affichage actif de rangée de la même taille semblera plus lumineux et plus pointu qu'un affichage passif de rangée, et a plus peu de temps de réponse.

contrôle de qualité

Quelques panneaux d'affichage à cristaux liquides contiennent les transistors défectueux qui causent lumineux permanent et des taches brunes. À la différence d'IC, le panneau d'affichage à cristaux liquides peut encore montrer normalement même s'il y a des pixels morts, qui peuvent éviter les déchets de jeter le panneau d'affichage à cristaux liquides qui est beaucoup plus grand que la région d'IC due seulement à quelques pixels morts. Les fabricants de panneau ont différents critères pour déterminer les pixels morts.

En raison de leur plus de grande taille, les panneaux d'affichage à cristaux liquides sont des défauts plus enclins que des cartes d'IC. Par exemple, un affichage à cristaux liquides de SVGA de 12 pouces a 8 pixels morts, alors qu'une gaufrette de 6 pouces a seulement 3 défauts. Cependant, 3 chutes sur une gaufrette qui peut être divisée dans 137 IC n'est pas très mauvaise, et jetante ce panneau d'affichage à cristaux liquides signifie la sortie de 0%. En raison de la concurrence féroce parmi des fabricants, le niveau actuel du contrôle de qualité a été relevé. Si l'écran d'affichage à cristaux liquides a des pixels quatre ou plus morts, il est plus facile de détecter, ainsi les clients peuvent demander un neuf. L'emplacement des pixels morts de l'écran d'affichage à cristaux liquides n'est également pas négligeable. Les fabricants abaissent souvent des normes en détruisant des pixels dans le secteur central de l'affichage. Quelques fabricants offrent une garantie morte zéro de pixel.

puissance

Les affichages à cristaux liquides de matrice active ont le courant moins électrique que des tubes. En fait, c'est devenu l'affichage standard pour des appareils mobiles, de PDAs aux ordinateurs portables. Mais l'efficacité de la technologie d'affichage à cristaux liquides est encore si basse : même si vous montrez l'affichage blanc, moins de 10% du léger émis des passages de source lumineuse de fond par l'affichage, et le repos est absorbé. Par conséquent, la puissance actuelle du nouvel écran plasma est inférieure à celle de l'affichage à cristaux liquides du même secteur.

PDAs tel que la paume et CompaqiPAQ emploient souvent les affichages réfléchis. Ceci signifie que la lumière ambiante écrit l'affichage, des passages par la couche en cristal liquide polarisée, frappe la couche réfléchie, et est reflété de nouveau à l'affichage une image. On l'estime que 84% de la lumière est absorbé dans le processus, ainsi seulement un sixième de la lumière est en activité, qui, alors que toujours nécessitant l'amélioration, est assez de fournir le contraste requis pour la vidéo visuelle. Les affichages réfléchis et réfléchis à sens unique permettent pour employer les affichages à cristaux liquides avec la consommation d'énergie minimale dans différentes conditions d'allumage.

Affichage de puissance nulle

1. Le polariseur polarise la lumière d'incident dans la direction verticale ;

2. Électrodes transparentes avec de l'oxyde de bidon d'indium (ITO) sur les substrats en verre. La forme de l'électrode transparente déterminera l'adresse de la couleur foncée sans lumière passant après rotation sur la puissance de l'affichage à cristaux liquides. Des rayures verticales sont gravées à l'eau-forte sur le substrat, de sorte que la direction d'alignement des cristaux de sous-liquide soit dans la même direction que la lumière d'incident polarisée ;

3. (TN) cristal liquide nématique en hélice ;

4. Le substrat en verre avec un film transparent commun d'électrode (ITO), les rayures horizontales sont gravés à l'eau-forte sur le substrat, de sorte que la direction d'alignement du cristal liquide devienne horizontale ;

5. Polariseur horizontalement guidé, qui peut bloquer ou permettre à la lumière de passer ;

6. Les surfaces réfléchies réfléchissent la lumière de nouveau à l'observateur.

En 2000, on a développé un affichage puissance du zéro qui n'exige pas l'électricité quand en état d'alerte, mais cette technologie n'est actuellement pas dans la production en série. Une autre technologie mince puissance du zéro d'affichage à cristaux liquides a été développée par Nemoptic de la France, qui a été fabriqué en série à Taïwan en juillet 2003. Cette technologie vise les périphériques mobiles de basse puissance tels que des e-livres et des ordinateurs portables. les affichages à cristaux liquides puissance du zéro concurrencent également l'e-papier.

TFT LCD

Articles principaux : Affichages à cristaux liquides et TFTs de TFT

TFT LCD est l'abréviation de l'affichage à cristaux liquides de TFT (affichage à cristaux liquides de TFT).