Diagramma della struttura del display a cristalli liquidi

Ogni pixel di un display a cristalli liquidi consiste di seguenti parti: uno strato delle molecole di cristallo liquide sospese fra due elettrodi trasparenti (ossido di stagno dell'indio) e due filtri polarizzatori di cui le direzioni di polarizzazione sono l'un l'altro perpendicolari dai lati esterni dei due lati. Senza il cristallo liquido fra gli elettrodi, il passaggio leggero con uno dei filtri polarizzatori sarebbe perpendicolare esattamente polarizzato al secondo polarizzatore e così completamente sarebbe bloccato. Ma se la direzione di polarizzazione di luce che passa tramite un filtro polarizzatore è girata dal cristallo liquido, quindi può passare tramite l'altro filtro polarizzatore. La rotazione del cristallo liquido sulla direzione di polarizzazione di luce può essere controllata da un campo elettrostatico, quindi realizzante il controllo di luce.

Le molecole di cristallo liquide sono colpite facilmente da un campo elettrico esterno per generare le spese indotte. Una piccola quantità di tassa si aggiunge all'elettrodo trasparente di ogni pixel o del sotto-pixel per generare un campo elettrostatico e le molecole del cristallo liquido saranno indotte dal campo elettrostatico per indurre una carica elettrica e per generare la torsione elettrostatica, che cambierà la disposizione rotazionale originale delle molecole di cristallo liquide. La grandezza della rotazione attraverso la luce. Cambi l'angolo in moda da poterlo passare tramite il filtro polarizzatore.

Prima che la tassa si applichi all'elettrodo trasparente, l'allineamento delle molecole di cristallo liquide è determinato tramite l'allineamento della superficie dell'elettrodo e la superficie chimica dell'elettrodo funge da seme per il cristallo. Nel cristallo di liquido più comune di TN, gli elettrodi superiori e più bassi dell'a cristallo liquido sono sistemati verticalmente. Le molecole di cristallo liquide sono sistemate in una spirale e la luce che passa tramite un filtro polarizzatore gira nella direzione di polarizzazione dopo il passaggio attraverso il chip di cristallo liquido, di modo che può passare tramite l'altro piatto di polarizzazione. Una piccola parte della luce è bloccata dal polarizzatore durante questo processo e sembra grigia dall'esterno. Dopo che la tassa si applica all'elettrodo trasparente, le molecole di cristallo liquide quasi completamente saranno state allineate in parallelo con la direzione del campo elettrico, in modo dalla direzione di polarizzazione della luce che passa tramite un filtro polarizzatore non è girata, in modo dalla luce completamente è bloccata. A questo punto il pixel sembra nero. Controllando la tensione, il grado di distorsione della disposizione delle molecole di cristallo liquide può essere controllato per raggiungere le gradazioni di grigio differenti.

Alcuni display a cristalli liquidi girano nero nell'ambito dell'azione di corrente alternata. La corrente alternata distrugge l'effetto elicoidale del cristallo liquido. Quando la corrente è spenta, il display a cristalli liquidi diventerà più luminoso o trasparente. Questo tipo di display a cristalli liquidi è comunemente usato in computer portatili e nei display a cristalli liquidi economici. Un altro tipo di display a cristalli liquidi che è usato spesso nei display a cristalli liquidi ad alta definizione o le televisioni a cristallo liquide su grande scala è che quando il potere è spento, il display a cristalli liquidi è in uno stato opaco.

Per conservare il potere, il display a cristalli liquidi adotta il metodo di multiplazione. Nel modo di multiplazione, gli elettrodi ad un'estremità sono collegati insieme nei gruppi ed ogni gruppo di elettrodi è collegato ad un'alimentazione elettrica e gli elettrodi all'altra estremità inoltre sono collegati nei gruppi ed ogni gruppo è collegato all'alimentazione elettrica. Su un'estremità, la progettazione di raggruppamento assicura che ogni pixel sia controllato tramite un'alimentazione elettrica indipendente e l'apparecchio elettronico o il software che determina i comandi di apparecchio elettronico l'esposizione del pixel controllando la sequenza inserita/disinserita dell'alimentazione elettrica.

La metrica per la verifica dei monitor LCD comprende i seguenti aspetti importanti: dimensione dell'esposizione, tempo di reazione (tasso di sincronizzazione), tipo di matrice (attivo e passivo), angolo di visione, colori di sostegno, luminosità e contrasto, risoluzione ed allungamento ed interfacce introdotte (quali le interfacce di visione e le matrici della video esposizione).

Breve storia

Nel 1888, il chimico austriaco Friedrich Leinitzer ha scoperto i cristalli liquidi e le loro proprietà fisiche speciali.

Il primo display a cristalli liquidi operabile è stato basato sul modo dinamico di dispersione (DSM), che è stato sviluppato da un gruppo principale da George Hellman di Radio Corporation dell'America. Hellmann ha fondato Optech, una società che ha sviluppato una serie di display a cristalli liquidi basati su questa tecnologia.

Nel dicembre 1970, l'effetto di campo rotazione-nematico degli a cristallo liquidi è stato registrato come brevetto in Svizzera da Zander e da Helfrich al laboratorio centrale di Hoffmann-Leroc. Ma nel 1969 l'anno prima, James Ferguson ha scoperto l'effetto di campo rotazione-nematico dei cristalli liquidi a Kent State University nell'Ohio, U.S.A. ed ha registrato lo stesso brevetto negli Stati Uniti nel febbraio 1971. Nel 1971, ILIXCO ha prodotto il primo display a cristalli liquidi basato su questa caratteristica, che ha sostituito il tipo più difficile display a cristalli liquidi di DSM. Era soltanto dopo del 1985 che la scoperta ha avuta valore commerciale. Nel 1973, i Sharp Corporation del Giappone lo hanno usato per la prima volta per fare i visualizzatori digitali delle calcolatrici elettroniche. Nel 2010s, i monitor LCD si sono trasformati nel visualizzatore primario per tutti i computer.

Principio dell'esposizione

sistema di informazione del In-veicolo per le automobili

Linea orientale schermo di Yamanote di JUNIOR di informazioni di operazione

In assenza di tensione, la luce viaggierà lungo la lacuna delle molecole di cristallo liquide e girerà 90 gradi, in modo dalla luce può passare. Ma dopo l'aggiunta della tensione, la luce va diritto lungo la lacuna delle molecole di cristallo liquide, in modo dalla luce è bloccata dal piatto del filtrante.

L'a cristallo liquido è una sostanza con le caratteristiche di flusso, così soltanto una forza molto piccola può applicarsi per fare il movimento di cristallo liquido delle molecole. Prendendo il cristallo liquido nematico più comune come esempio, le molecole di cristallo liquide possono girare facilmente le molecole di cristallo liquide tramite l'azione del campo elettrico. L'asse ottico dell'a cristallo liquido è abbastanza coerente con il suo asse molecolare, in modo da può produrre gli effetti ottici. Quando il campo elettrico applicato all'a cristallo liquido è rimosso e scompare, il cristallo liquido userà la sue proprie elasticità e viscosità per ristabilire molto rapidamente le molecole di cristallo liquide. Lo stato prima che il campo elettrico si applichi.

Esposizioni Transmissive e riflettenti

I display a cristalli liquidi possono essere transmissive o riflettenti, secondo dove la sorgente luminosa è disposta.

Le affissioni a cristalli liquidi Transmissive sono illuminate da una sorgente luminosa dietro uno schermo, mentre l'osservazione è dall'altro lato (parte anteriore) dello schermo. Questo tipo di LCD principalmente è utilizzato nelle applicazioni che richiedono le esposizioni di alto-luminosità, quali i monitor del computer, PDAs e nei telefoni cellulari. Il consumo di energia dei dispositivi di accensione utilizzati per illuminare il display a cristalli liquidi tende ad essere superiore a quello del display a cristalli liquidi stesso.

I display a cristalli liquidi riflettenti, trovati comunemente in orologi e calcolatori elettronici, (a volte) riflettono la luce esterna di nuovo a illuminano lo schermo da una superficie riflettente diffusa alla parte posteriore. Questo tipo di LCD ha un rapporto di più alto contrasto, perché i passaggi leggeri attraverso il cristallo liquido due volte, in modo da è tagliato due volte. Non facendo uso dei dispositivi di illuminazione riduce significativamente il consumo di energia, così dispositivi che utilizzano le batterie dureranno più lungamente sulle batterie. Poiché i piccoli display a cristalli liquidi riflettenti consumano così poco potere che una cellula fotovoltaica è abbastanza di alimentarli, sono usati spesso in calcolatrici tascabili.

I display a cristalli liquidi di Transflective possono essere usati come sia tipi transmissive che riflettenti. Quando la luce esterna è sufficiente, gli impianti del display a cristalli liquidi come tipo riflettente e quando la luce esterna è insufficiente, può anche essere usata come tipo transmissive.

schermo a colori

Una struttura del Subpixel di colore Crystal Display liquido

Zoom del pixel sul LCD

La tecnologia LCD inoltre cambia la luminosità secondo la grandezza della tensione ed il colore visualizzato da ogni elemento dell'sotto-immagine del LCD dipende dal processo di vagliatura di colore. Dal cristallo liquido stesso non ha colore, filtri colorati è usato per generare i vari colori invece degli elementi dell'sotto-immagine. Gli elementi dell'sotto-immagine possono regolare soltanto la scala di grigi controllando l'intensità di luce che passa da parte a parte. Soltanto alcuni display a matrice attivi usano il controllo di segnale analogico e la maggior parte della tecnologia di controllo del segnale numerico è usata. La maggior parte delle affissioni a cristalli liquidi digitali usano un regolatore ad otto bit che può generare 256 gradazioni di grigio. Ogni sottoelemento può rappresentare 256 livelli, in modo da potete ottenere 2563 colori ed ogni elemento può rappresentare 16.777.216 colori. Poiché la percezione dell'occhio umano di luminosità non cambia linearmente e l'occhio umano è più sensibile ai cambiamenti nella luminosità bassa, questa 24 cromaticità pungenti non possono completamente soddisfare le richieste ideali. Gli ingegneri usano il metodo di adeguamento di tensione di impulso per fare i cambiamenti di colore guardare più uniforme.

In un colore LCD, ogni pixel è diviso in tre cellule, o nei sotto-pixel, con i filtri supplementari per identificare rosso, verde e blu. I tre sotto-pixel possono essere controllati indipendente ed i pixel corrispondenti possono generare migliaia o persino milioni di colori. I più vecchi a tubo catodico visualizzano i colori allo stesso modo. Le componenti di colore sono sistemate secondo le geometrie differenti del pixel come state necessarie.

Matrici attive e passive

I display a cristalli liquidi, che sono comunemente usati in orologi e pocket computer elettronici, sono composti di un piccolo numero di segmenti e di ogni segmento ha un singolo contatto dell'elettrodo. Un circuito dedicato esterno fornisce la carica elettrica ad ogni unità di controllo e questa struttura dell'esposizione può essere ingombrante quando ci sono molti visualizzatori (per esempio esposizioni liquide). Le piccole esposizioni monocromatiche, quali i display a cristalli liquidi di matrice passiva su PDAs o le più vecchie esposizioni di computer portatile, che applicano la tecnologia nematica torta eccellente torta eccellente di strato nematico (STN) o doppio (DSTN) (DSTN corregge la deviazione di colore di STN).

Ogni fila o colonna sull'esposizione ha un circuito indipendente e la posizione di ogni pixel inoltre è specificata da una fila e da una colonna allo stesso tempo. Questo tipo di esposizione è chiamato «una matrice passiva», perché ogni pixel deve anche essere ricordato prima dell'aggiornamento. Nei loro stati rispettivi, non c'è rifornimento stabile della tassa per pixel attualmente. Come il numero degli aumenti dei pixel, così fa il numero relativo delle file e delle colonne. Questo metodo dell'esposizione diventa più difficile da usare. I display a cristalli liquidi fatti con le matrici passive sono caratterizzati dai tempi di reazione molto lenti e dai rapporti bassi di contrasto.

Gli schermi a colori ad alta definizione correnti, quali i monitor del computer o le televisioni, sono matrici attive. I display a cristalli liquidi del transistor di film sottile si aggiungono ai polarizzatori ed ai filtri colorati. Ogni pixel ha suo proprio transistor, permettendo la manipolazione di singolo pixel. Quando una linea di colonna è accesa, tutte le linee di fila saranno collegate ad un'intera colonna (fila) dei pixel ed ogni linea di fila sarà determinata con la tensione corretta, questa linea di colonna sarà spenta e l'altra colonna (fila) sarà accesa. In un'operazione completa dell'aggiornamento dello schermo, tutte le linee di colonna saranno aperte in serie cronologiche. Un'esposizione attiva di matrice della stessa dimensione sembrerà più luminosa e più tagliente di un'esposizione passiva di matrice ed ha un più breve tempo di reazione.

controllo di qualità

Alcuni pannelli LCD contengono i transistor difettosi che causano i punti luminosi e scuri permanenti. A differenza di IC, il pannello LCD può ancora visualizzare normalmente anche se ci sono pixel morti, che possono evitare lo spreco di scarto del pannello LCD che è molto più grande dell'area di IC dovuto soltanto alcuni pixel morti. I produttori del pannello hanno criteri differenti per la determinazione dei pixel morti.

A causa dei loro più grandi, pannelli LCD sono a difetti più inclini che i circuiti di IC. Per esempio, un LCD di SVGA a 12 pollici ha 8 pixel morti, mentre un wafer a 6 pollici ha soltanto 3 difetti. Tuttavia, 3 residui su un wafer che può essere diviso in 137 CI non è molto cattivi e scartanti questo pannello LCD significa l'uscita di 0%. dovuto la concorrenza feroce fra i produttori, il livello corrente di controllo di qualità è stato aumentato. Se lo schermo LCD ha pixel quattro o più morti, è più facile da individuare, in modo dai clienti possono chiedere un nuovo. La posizione dei pixel morti dello schermo LCD non è inoltre trascurabile. I produttori abbassano spesso le norme distruggendo i pixel nell'area concentrare dell'esposizione. Alcuni produttori offrono una garanzia morta zero del pixel.

consumo di energia

I display a cristalli liquidi della matrice attiva hanno corrente elettrica meno che gli a tubo catodico. Infatti, si è trasformato nell'esposizione standard per i dispositivi portatili, da PDAs ai computer portatili. Ma l'efficienza della tecnologia LCD è ancora troppo bassa: anche se visualizzate l'esposizione bianca, meno di 10% del leggero emesso dai passaggi di sorgente luminosa del fondo attraverso l'esposizione ed il resto sono assorbiti. Di conseguenza, il consumo di energia corrente di nuovo schermo al plasma è più basso di quello del display a cristalli liquidi della stessa area.

PDAs quale la palma e CompaqiPAQ usano spesso le esposizioni riflettenti. Ciò significa che la luce ambientale entra nell'esposizione, passaggi con lo strato di cristallo liquido polarizzato, colpisce lo strato riflettente ed è riflessa di nuovo ad esposizione un'immagine. È stimato che 84% della luce sia assorbito nel processo, così soltanto una sesta parte della luce è attivo, che, mentre ancora necessitante miglioramento, è abbastanza di fornire il contrasto stato necessario per il video visivo. Le esposizioni riflettenti e riflettenti unidirezionali permettono di usare i display a cristalli liquidi con il consumo di energia minimo in condizioni di luce varie.

Esposizione di potere zero

1. Il polarizzatore polarizza la luce incidente nella direzione verticale;

2. Elettrodi trasparenti con l'ossido di stagno dell'indio (ITO) sui substrati di vetro. La forma dell'elettrodo trasparente determinerà l'indirizzo del colore scuro senza la luce che passa da parte a parte dopo il giro sul potere del display a cristalli liquidi. Le bande verticali sono incise sul substrato, di modo che la direzione di allineamento dei cristalli del sotto-liquido sarà nella stessa direzione della luce incidente polarizzata;

3. (TN) cristallo liquido nematico torto;

4. Il substrato di vetro con un film trasparente comune dell'elettrodo (ITO), le bande orizzontali è inciso sul substrato, di modo che la direzione di allineamento del cristallo liquido diventa orizzontale;

5. Polarizzatore orizzontalmente deviato, che può bloccare o permettere che la luce passi da parte a parte;

6. Le superfici riflettenti riflettono la luce di nuovo all'osservatore.

Nel 2000, un'esposizione forza zero è stata sviluppata che non richiede l'elettricità quando nel appoggio, ma questa tecnologia non è attualmente nella fabbricazione in serie. Un'altra tecnologia LCD sottile forza zero è stata sviluppata dal Nemoptic della Francia, che è stato prodotto in serie in Taiwan nel luglio 2003. Questa tecnologia mira ai dispositivi mobili a bassa potenza quali i libri elettronici ed i computer portatili. le affissioni a cristalli liquidi forzi zero inoltre stanno facendo concorrenza ae-carta.

TFT LCD

Articoli principali: Display a cristalli liquidi e TFTs del transistor di sottili pellicole

TFT LCD è l'abbreviazione del display a cristalli liquidi del transistor di film sottile (display a cristalli liquidi del transistor di film sottile).