Dom > Razstava > Vsebine

LCD zasloni, ki uporabljajo tehnologijo LCD za izdelavo slik

Apr 21, 2017

Zaslon s tekočimi kristali

Iz Wikipedije, brezplačna enciklopedija (preusmerjena iz prikaza tekočih kristalov ) "LCD" preusmeri tukaj. Za druge namene glejte LCD (razločevanje) .

Odsevni izvlečni nematični zaslon s tekočimi kristali .




1. Polarizirajoči filtrirni film z navpično osjo, da polarizira svetlobo, ko vstopi.

2.Glass substrat z ITO elektrodami . Oblika teh elektrod bo določila oblike, ki se prikažejo, ko je LCD vklopljen. Vertikalne grebene, ki so strnjene na površini, so gladke.

3.Twisted nematic tekoči kristal.

4.Glass substrat s skupnim elektrodnim filmom (ITO) z vodoravnimi grebeni, ki se prilagajajo vodoravnemu filtru.

5.Polarizacija filtrske folije z vodoravno osjo, da blokira / preide svetlobo.

6.Reflective površina za pošiljanje svetlobe nazaj gledalcu. (Na LCD-zaslonu z osvetljenim ozadjem se ta sloj nadomesti s svetlobnim virom.)

LCD -prikazovalnik s tekočimi kristali je zaslon z ravnim zaslonom ali druga elektronsko modulirana optična naprava, ki uporablja svetlobno modulacijske lastnosti tekočih kristalov . Tekoči kristali ne oddajajo svetlobe neposredno, namesto z uporabo osvetlitve ali reflektorja za izdelavo slik v barvi ali enobarvni . [1] Tiskalniki so na voljo za prikaz poljubnih slik (kot v splošnem računalniškem zaslonu) ali fiksnih slik z nizko vsebino informacij, ki jih je mogoče prikazati ali skriti, na primer prednastavljene besede, števke in prikazi 7 segmentov , kot v Digitalna ura . Uporabljajo enako osnovno tehnologijo, le da so poljubne slike sestavljene iz velikega števila majhnih pikslov , medtem ko imajo drugi prikazi večje elemente.

LCD-televizorji se uporabljajo v številnih aplikacijah, vključno z računalniškimi monitorji , televizorji , instrumentnimi ploščami , zasloni v pilotski kabini in notranjo in zunanjo označbo. Majhni LCD zasloni so pogosti v prenosnih potrošniških napravah, kot so digitalne kamere , ure , kalkulatorji in mobilni telefoni , vključno s pametnimi telefoni . LCD zasloni se uporabljajo tudi na potrošniških elektronskih izdelkih, kot so DVD predvajalniki, naprave za video igre in ure . LCD zasloni so v skoraj vseh aplikacijah zamenjali težke, širokokotne katodne cevi (CRT). LCD zasloni so na voljo v širšem obsegu velikosti zaslona kot CRT in plazemski zasloni . LCD zasloni so na voljo v velikosti od majhnih digitalnih ročnih ur do velikih televizorjev velikega zaslona.

Ker LCD-zasloni ne uporabljajo fosforja, ne prihaja do utripanja slike, ko se na zaslonu dolgo časa prikaže statična slika (npr. Okvir tabele za razpored zrakoplova na notranji znak). LCD-televizorji pa so dovzetni za obstojnost slike . [2] Zaslon LCD je bolj energetsko učinkovit in ga je mogoče odstraniti bolj varno kot CRT. Njegova nizka poraba električne energije omogoča, da se ga uporablja v baterijsko moči elektronsko opremo bolj učinkovito kot CRTs. Leta 2008 je letna prodaja televizorjev z LCD zasloni presegla prodajo enot CRT po vsem svetu, CRT pa je postal zastarel za večino namenov.


Vsebina

[ Skrij ]


Pregled [ uredi ]

Zaslon LCD zaslona, ki se uporablja kot obvestilna plošča za potnike.

Vsaka piksel LCD običajno sestoji iz sloja molekul, poravnanih med dvema prozornima elektrodama , in dvema polarizacijskima filtroma (vzporedna in pravokotna), katerih osi prenosa so (v večini primerov) pravokotni drug na drugega. Brez tekočega kristala med polarizacijskimi filtri bi drugi svetlobni polarizator blokiral svetlobo skozi prvi filter. Preden se uporabi električno polje , orientacija molekul tekoče kristalov določi poravnava na površinah elektrod. V zviti nemati (TN) napravi so smeri poravnave površine na obeh elektrodah pravokotni drug na drugega, zato se molekule uredijo v vijačni strukturi ali zvijanju. To povzroči vrtenje polarizacije incidentne svetlobe, naprava pa je siva. Če je uporabljena napetost dovolj velika, so molekule tekočih kristalov v središču sloja skoraj povsem prazne, polarizacija incidentne svetlobe pa se ne vrti, ko prehaja skozi plast tekočih kristalov. Ta svetloba bo nato večinoma polarizirana pravokotno na drugi filter, zato bo blokirana in pikslov bo videti črno. Z obvladovanjem napetosti, ki se nanese čez sloj tekočih kristalov v vsakem slikovnem pikaju, lahko svetlobo prehaja skozi različne količine, kar pomeni različne stopnje sive barve. Barvni LCD sistemi uporabljajo isto tehniko, z barvnimi filtri, ki se uporabljajo za ustvarjanje rdečih, zelenih in modrih pik. [3]

LCD z zgornjim polarizatorjem je odstranjen iz naprave in postavljen na vrhu, tako da sta zgornji in spodnji polarizatorji pravokotni.

Optični učinek naprave TN v stanju napetosti je veliko manj odvisen od razlik v debelini naprave kot v stanju napetosti. Zaradi tega se TN prikaže z nizko vsebnostjo informacij in med osvetljenimi polarizatorji običajno ne deluje osvetlitev ozadja, tako da se pojavijo svetle brez napetosti (oko je veliko bolj občutljivo na spremembe v temnem stanju kot svetlo stanje). Ker se večina LCD-televizorjev v letu 2010 uporablja v televizijskih sprejemnikih, monitorjih in pametnih telefonih, imajo matrične matrike z visoko ločljivostjo slikovnih pik za prikaz poljubnih slik z osvetljenim ozadjem s temnim ozadjem. Ko se ne prikaže nobena slika, se uporabijo različni dogovori. V ta namen TN-jev deluje med vzporednimi polarizatorji, medtem ko LCD-prikazovalniki IPS vsebujejo prečne polarizatorje. V mnogih aplikacijah IPS LCD so zamenjali TN-jeve LCD-je, zlasti v pametnih telefonih , kot so iPhone-i . Oba tekoča kristalna snov in material za poravnavo plasti vsebujeta ionske spojine . Če se električno polje določene polarnosti uporablja dlje časa, se ta ionski material privlači na površine in zmanjša učinkovitost naprave. To se izognemo bodisi z uporabo izmeničnega toka ali z obračanjem polarnosti električnega polja, ko je naprava naslovljena (odziv sloja tekočih kristalov je enak, ne glede na polarnost uporabljenega polja).

Digitalna ura z LCD zaslonom.

Prikazi za majhno število posameznih številk ali določenih simbolov (kot pri digitalnih ročnih in žepnih kalkulatorjih ) se lahko izvajajo z neodvisnimi elektrodami za vsak segment. V nasprotju s tem se polni abecedno-številčni ali spremenljivi grafični prikazi ponavadi izvajajo s slikovnimi pikami, razporejenimi kot matrika, sestavljena iz električno povezanih vrst na eni strani plasti LC in stolpcev na drugi strani, kar omogoča, da se na vsakem pikašnem mestu razdeli vsak piksel. Splošna metoda naslova matriksa je sestavljena iz zaporednega naslavljanja ene strani matrice, na primer z izbiranjem vrstic ena za drugo in uporabo informacij o sliki na drugi strani v stolpcih vrstice po vrsti. Za podrobnosti o različnih shemah naslavljanja matriksov si oglejte LCD-prikazovalnike pasivnih matrik in aktivnih matrik .

Zgodovina [ uredi ]

1880.-1960. [ uredi ]

Izvor in zapleteno zgodovino tekočih kristalnih prikazov z vidika notranjega v prvih dneh so opisali Joseph A. Castellano v Liquid Goldu: Zgodba o tekočih kristalnih zaslonih in ustvarjanju industrije . [4] Hiroshi Kawamoto, ki je na voljo v IEEE History Centru, je objavil drugo poročilo o poreklu in zgodovini LCD-ja z drugačnega vidika do leta 1991. [5] Opis švicarskih prispevkov k razvoju LCD-ja, ki ga je napisal Peter J. Wild, lahko najdemo kot IEEE First-Hand History . [6] Leta 1888 je Friedrich Reinitzer (1858-1927) odkril tekočo kristalno naravo holesterola, pridobljenega iz korenja (to je dveh tališč in nastajanja barv) in objavil svoje ugotovitve na sestanku Dunajskega kemijskega društva 3. maja 1888 (F. Reinitzer: Beiträge zur Kenntniss des Cholesterins, Monatshefte für Chemie (Wien) 9, 421-441 (1888) ). [8] Leta 1904 je Otto Lehmann objavil svoje delo "Flüssige Kristalle" (tekoči kristali). Leta 1911 je Charles Mauguin prvič eksperimentiral s tekočimi kristali, omejenimi med ploščami v tankih slojih.

Leta 1922 je Georges Friedel opisal strukturo in lastnosti tekočih kristalov ter jih razvrstil v 3 vrste (nematike, smektike in holesterike). Leta 1927 je Vsevolod Frederiks zasnoval električno preklopljen svetlobni ventil, imenovan prehod Fréedericksz , bistven učinek vsake LCD tehnologije. Leta 1936 je podjetje Marconi Wireless Telegraph patentiralo prvo praktično uporabo tehnologije "Valjčni ventil za tekoče kristale" . Leta 1962 je bila prva večja angleška jezikovna publikacija na temo "Molekularna struktura in lastnosti tekočih kristalov" , ki jo je pripravil dr. George W. Gray . [9] Leta 1962 je Richard Williams iz RCA ugotovil, da so tekoči kristali imeli nekaj zanimivih elektro-optičnih lastnosti in spoznali elektrooptični učinek z ustvarjanjem vzorcev črt v tanki plasti tekočega kristalnega materiala z uporabo napetosti. Ta učinek temelji na elektro-hidrodinamični nestabilnosti, ki tvori tisto, kar se zdaj imenuje "Williams domene" znotraj tekočega kristala. [10]

Leta 1964 je George H. Heilmeier , ki je nato delal v laboratorijih RCA o učinkih, ki jih je odkril Williams, dosegel preklop barv z reverzibilnostjo dikroih barv, ki jih povzročajo polja, v homeotropno usmerjenem tekočem kristalu. Praktične težave s tem novim elektrooptičnim učinkom so Heilmeier še naprej delali na učinkih razprševanja v tekočih kristalih in na koncu dosegli prvi operativni prikaz tekočih kristalov na podlagi tega, kar je imenoval način dinamičnega razpršenja (DSM). Uporaba napetosti na DSM zaslonu preklopi prvotno jasno prozorno plast tekočih kristalov v mlečno mrtvo stanje. Zasloni DSM se lahko upravljajo v prenosnih in reflektivnih načinih, vendar so za njihovo delovanje potrebni precejšen tok. [11] [12] [13] [14] George H. Heilmeier je bil uveden v dvorani slavnih založnikov [15] in se je pripisal izumu LCD-jev. Delo Heilmeierja je IEEE Milestone . [16] Konec šestdesetih let prejšnjega stoletja je pionirsko delo na tekočih kristalih izvedlo Kraljevi radarski obrat v Malvernu v Angliji. Ekipa RRE je podprla tekoče delo Georgea Williama Grayja in njegove ekipe na Univerzi v Hullu, ki je v končni fazi odkril tekočinske kristale cianobifenila, ki so imeli pravilne lastnosti stabilnosti in temperature za uporabo v LCD-prikazovalniku.

1970-1980-ih [ uredi ]

4. decembra 1970 je v Švici ( Hoffmann-LaRoche, Švica št. 532 261 ) vložil patentirani učinek nematicnega polja v tekocih kristalih z Wolfgangom Helfrichom in Martinom Schadtom (ki je nato delal v centralnih raziskovalnih laboratorijih) Izumitelji. [11] Podjetje Hoffmann-La Roche je proizvajalcu Brown, Boveri in Cie proizvajalo zaslone za ročne ure v sedemdesetih letih in tudi japonski elektronski industriji, ki je kmalu izdelal prve digitalne kvarčne zapestne ure z TN-LCD in številnimi številnimi Drugi izdelki. James Fergason je delal s Sardari Arora in Alfredom Saupejem na Inštitutu za tekoče kristale v Kentu State , ki je 22. aprila 1971 v Združenih državah vložil enak patent. [17] Leta 1971 je družba Fergason ILIXCO (zdaj LXD Incorporated ) Prvi LCD zasloni, ki temeljijo na TN-efektu, ki je zaradi izboljšav nižjih obratovalnih napetosti in manjše porabe energije kmalu nadomestil slabe kakovosti DSM tipov. Leta 1972 je v Združenih državah Amerike izdelal prvo ploščo za aktivno matriko s tekočimi kristali, ki jo je izdelal T. Peter Brody v Westinghouseu v Pittsburghu v Pensilvaniji . [18] Leta 1983 so raziskovalci v Brownu, Boveri & Cie (BBC), Švica , izumili strukturo super-zvitega nematika (STN) za LCD-prikazovalnike pasivnih matrik . H. Amstutz et al. So bili uvrščeni kot izumitelji v ustrezne patentne prijave, vložene v Švici 7. julija 1983 in 28. oktobra 1983. Patenti so bili izdani v Švici CH 665491, Europe EP 0131216, [19] US Patent 4,634,229 in še veliko več držav.

Leta 1988 je Sharp Corporation predstavil 14-palčni, aktivni matrični, polno barvni TFT LCD- zaslon s polnim delovnim časom . To je privedlo do Japonske, ki je začela industrijo LCD, ki je razvila velike LCD zaslone, vključno s TFT računalniškimi monitorji in LCD televizorji . V poznih devetdesetih letih se je industrija LCD-ja začela premikati od Japonske do Južne Koreje in Tajvana . [20]

1990s-2010 [ uredi ]

Leta 1990 so izumitelji zasnovali elektro optične učinke pod različnimi naslovi kot alternativa za zasukane nematične LCD-prikazovalnike na polju (TN- in STN-LCD). Eden od pristopov je bil uporaba meddigitalnih elektrod na enem stekleni substratu samo za proizvodnjo električnega polja, ki je vzporedno s steklenimi substrati. [21] [22] Da bi v celoti izkoristili lastnosti te tehnologije preklopa v plosko (IPS), je bilo potrebno dodatno delo. Po temeljiti analizi so v Nemčiji predložili podrobnosti o prednostnih izvedbah Guenter Baur et al. In patentirani v različnih državah. [23] [24] Inštitut Fraunhofer v Freiburgu, kjer so izumitelji delali, te patente dodeli Merck KGaA, Darmstadt, dobavitelj LC snovi. Leta 1992, kmalu zatem, inženirji v Hitachi razvijajo različne praktične podrobnosti tehnologije IPS za povezavo tankoplastne tranzistorske matrike kot matrike in preprečujejo neželeno polje zalezovanja med pikami. [25] [26] Hitachi izboljša tudi odvisnost od vidnega kota z optimiziranjem oblike elektrod ( Super IPS ). NEC in Hitachi postanejo zgodnji proizvajalci LCD-jev z aktivno matriko, ki temeljijo na tehnologiji IPS. To je mejnik za izvajanje velikih zaslonov LCD, ki imajo sprejemljive vizualne učinke za ravne računalniške monitorje in televizijske zaslone. Leta 1996 je Samsung razvil tehniko optičnega vzorčenja, ki omogoča večdimenzionalni LCD . Večdomensko in vklopno preklopno postajo nato ostajajo dominantne zasnove LCD do leta 2006. [27] V četrtem četrtletju leta 2007 so LCD televizorji prvič presegli CRT-je pri svetovni prodaji. [28] Po zaslugi Display Bank je bilo predvidenih 50% od 200 milijonov televizijskih postaj, ki bi jih morali v letu 2006 oddati po vsem svetu. [29] Oktobra 2011 je Toshiba na LCD zaslonu s 6,1-palčnimi zasloni (155 mm), ki je primerna za uporabo v tabličnem računalniku , [25] najavila 2560 × 1600 slikovnih pik, še posebej za kitajski zaslon.

Osvetlitev [ uredi ]

Ker LCD-panoji ne proizvajajo nobene svetlobe, potrebujejo zunanjo svetlobo, ki proizvaja vidno sliko. Na "prenosnem" LCD-zaslonu je ta luč na hrbtni strani steklene "stack" in se imenuje osvetlitev ozadja. Medtem ko pasivni matrični prikazi običajno niso osvetljeni (npr. Kalkulatorji, zapestne ure), so prikazi aktivne matrice skoraj vedno. [31] [32]

Skupna izvedba tehnologije osvetlitve LCD:

18 vzporednih CCFL kot osvetlitev za 42-palčni LCD-televizor


  • CCFL: Žarišče LCD zasveti bodisi z dvema fluorescenčnima žarnicama s hladno katodo, nameščenimi na nasprotnih robovih zaslona, ali paleto vzporednih CCFL za večjimi zasloni. Difuzor nato enakomerno razširi svetlobo preko celotnega zaslona. Ta tehnologija se že več let uporablja skoraj izključno. Za razliko od belih LED, ima večina CCFL enakomerno bele spektralne učinke, kar ima za posledico boljšo barvno lestvico zaslona. Vendar so CCFL manj energetsko učinkovite kot LED in zahtevajo nekoliko dragi pretvornik za pretvorbo napetosti enosmerne napetosti, ki jo naprava uporablja (običajno 5 ali 12 V) do ~ 1000 V, potrebnih za osvetlitev CCFL. [33] Debelina transformatorskih pretvornikov omejuje tudi tanek zaslon.

  • EL-WLED: LCD-plošča se prižge z vrsto belih LED-jev, nameščenih na enem ali več robovih zaslona. Lahki difuzor se nato uporabi za enakomerno porazdelitev svetlobe preko celotnega zaslona. Od leta 2012 je ta oblika najbolj priljubljena v namiznih računalniških monitorjih. Omogoča najtanjše zaslone. Nekateri LCD-monitorji, ki uporabljajo to tehnologijo, imajo funkcijo, imenovano "Dynamic Contrast", kjer je osvetlitev ozadja zatemnjena do najsvetlejše barve, ki se pojavi na zaslonu, kar omogoča kontrastno razmerje 1000: 1 LCD-zaslona, ki ga je treba prilagoditi različnim svetlobnim intenzitetam. Kontrastne stopnje "30000: 1", ki jih vidimo pri oglaševanju na nekaterih od teh monitorjev. Ker so slike na računalniškem zaslonu ponavadi polne bele slike na nekem mestu, bo osvetlitev ozadja ponavadi polna intenzivnost, zaradi česar ta "značilnost" večinoma predstavlja tržni posnetek.

  • WLED array: LCD-plošča zasveti s polno vrsto belih LED-jev, nameščenih za difuzorja za panelom. LCD zasloni, ki uporabljajo to izvedbo, imajo običajno možnost, da zatemnejo svetleče diode na temnih območjih prikazane slike, kar dejansko poveča kontrastno razmerje zaslona. Od leta 2012 ta model dobi večino svoje uporabe od upscale, večji zaslon LCD televizorjev.

  • RGB-LED: Podobno kot v nizu WLED, razen plošče, ki jo osvetli polni niz RGB LED . Medtem ko so zasloni, ki jih osvetli bela LED dioda, ponavadi imajo slabši barvni obseg kot pri CCFL lit zaslonih, plošče, ki jih zasveti z RGB LED, imajo zelo široke barvne lamele. Ta implementacija je najbolj priljubljena pri profesionalnih grafičnih zaslonih za urejanje. Od leta 2012 LCD-ji v tej kategoriji običajno stanejo več kot 1000 dolarjev.

Danes večina zaslonov LCD zasnovana z osvetlitvijo LED namesto tradicionalnega osvetlitve CCFL.

Povezava z drugimi vezji [ uredi ]

Robustni elastomerni konektor, ki je na LCD-ploščah prikril sledi vezja, prikazan poleg centimeterovega ravnila. (Prevodne in izolacijske plasti v črni črti so zelo majhne, kliknite na sliko za več podrobnosti).

LCD-plošče navadno uporabljajo kovinske prevodne poti na stekleni podlagi s tankoplastno prevleko, s čimer oblikujejo celično vezje za upravljanje plošče. Običajno ni mogoče uporabiti tehnik spajkanja za neposredno priključitev plošče na ločeno bakreno vezano vezje. Namesto tega se povezovanje opravi z lepilnim trakom iz umetne snovi s prevodnimi sledi, pritrjenimi na robove LCD-plošče, ali z elastomernim priključkom , ki je trak iz gume ali silikona z izmenljivimi plasti prevodnih in izolacijskih poti, stisnjen med kontaktnimi blazinicami na LCD in parne kontaktne blazinice na plošči.

Pasivna in aktivna matrika [ uredi ]

Prototip pasivnega matriksa STN-LCD s 540 x 270 pikami, Brown Boveri Research, Švica, 1984

Enobarvni in kasnejši barvni pasivni matrični LCD so bili standardni v večini zgodnjih prenosnih računalnikov (čeprav se je nekaj uporabljenih plazemskih prikazov [34] [35] ) in izvirnega Nintendo Game Boy [36] do sredine devetdesetih let, ko je barvna aktivna matrika postala standardna Na vseh prenosnih računalnikih. Komercialno neuspešni Macintosh Portable (izdan leta 1989) je bil eden prvih, ki je uporabljal aktivni matrični zaslon (čeprav še vedno enobarvni). LCD-televizorji pasivne matrice se v letu 2010 še vedno uporabljajo za aplikacije, ki so manj zahtevne od prenosnih računalnikov in televizorjev, kot so poceni kalkulatorji. Zlasti se uporabljajo na prenosnih napravah, kjer je treba prikazati manj informacijske vsebine, najmanjšo porabo energije (brez osvetlitve ozadja ) in nizke stroške, ali pa je potrebna berljivost pri neposredni sončni svetlobi.

Zasloni s pasivno-matrično strukturo uporabljajo visoko razvit nematski STN (izumil raziskovalni center Brown Boveri, Baden, Švica, 1983, objavljene so bile znanstvene podrobnosti [37] ) ali dvostopenjska tehnologija STN (DSTN) (slednja Ki se nanaša na problem premika barv s prvim) in barvni STN (CSTN), v katerem se dodaja barva z uporabo notranjega filtra. STN LCD so optimizirani za pasivno-matrično naslavljanje. Pokažejo ostrejši prag kontrast-vs-napetosti od prvotnih TN-jev. To je pomembno, ker so piksli izpostavljeni delnim napetostim, tudi če niso izbrani. Prestati med aktiviranimi in neaktiviranimi pikami je treba ravnati pravilno, tako da ohranite RMS napetost neaktiviranih pikslov pod mejno vrednostjo napetosti [38], medtem ko aktivirane slikovne točke izpostavijo napetosti nad pragom. [39] STN LCD je treba nenehno osveževati z izmenično impulzno napetostjo ene polaritete med enim okvirjem in impulzov z nasprotno polarnostjo v naslednjem okvirju. Posamezne slikovne pike naslovijo ustrezna vezja vrstice in stolpcev. Ta tip zaslona se imenuje pasivna matrika , ker mora piksel ohraniti stanje med osvežitvami brez koristi stalnega električnega naboja. Ker se število slikovnih pik (in ustrezno stolpcev in vrstic) povečuje, ta vrsta prikaza postane manj izvedljiva. Počasni odzivni časi in slab kontrast so značilni za LCD-prikazovalnike s pasivno matriko, ki imajo preveč slikovnih pik.

Kako LCD deluje z aktivno-matrično strukturo

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

V letu 2010 so LCD-ji z ničelnim (bistabilnim) zaslonom ne potrebujejo neprekinjenega osveževanja. Prepisovanje je potrebno samo za spremembe informacij o sliki. Potencialno lahko z novimi napravami uporabljamo pasivno-matrično naslavljanje, če so njihove lastnosti zapisa / izbrisa primerne. Barvni zasloni visoke ločljivosti , kot so sodobni monitorji LCD in televizorji, uporabljajo aktivno-matrično strukturo. Matriki tankoplastnih tranzistorjev (TFT) se dodajo elektrodam v stiku z LC-plastjo. Vsak piksel ima svoj namenski tranzistor , ki vsaki stolpcu omogoča dostop do ene točke. Ko je izbrana vrstica vrstice, so vse vrstice stolpcev priključene na vrstico slikovnih pik in napetosti, ki ustrezajo informacijam o sliki, se poganjajo na vse vrstice stolpcev. Vrstica vrstice se nato deaktivira in izbere naslednja vrstica vrstice. Vse vrstice vrstic so izbrane med postopkom osveževanja . Prikazovalniki z aktivno matriko so videti bolj svetlejši in ostrejši od prikazov, ki se nanašajo na pasivno matriko, enake velikosti in na splošno imajo hitrejše odzivni čas, kar zagotavlja veliko boljše slike.

Tehnologije aktivne matrike [ uredi ]

Casio 1,8-barvni TFT-LCD , ki se uporablja v digitalnih kompaktnih fotoaparatih Sony Cyber-shot DSC-P93A. Glavni članki: Tekočekristalni zaslon s tankim filmskim tranzistorjem in aktivni matrični tekočekristalni zaslon

Twisted nematic (TN) [ uredi ]

Glej tudi: Twisted nematic field effect

Sestavljeni nematski displeji vsebujejo tekoče kristale, ki se prepletajo in raztegnejo v različnih stopinjah, da omogočajo prehod svetlobe. Ko na TN-tekoče kristalno celico TN ni napetosti, polarizirana svetloba prehaja skozi 90-stopenjsko zvite LC-plast. Sorazmerno z napetostjo, tekoči kristali raztegnejo spremembo polarizacije in blokirajo svetlobno pot. Z ustrezno nastavitvijo nivoja napetosti lahko dosežete skoraj vsako sivo stopnjo ali prenos.

Preklop na letalo (IPS) [ uredi ]

Preklapljanje v ravnini je tehnologija LCD, ki usklajuje tekoče kristale v ravnini, vzporedni s steklenimi substrati. V tej metodi se električno polje nanese preko nasprotnih elektrod na istem stekleni substrat, tako da se lahko tekočinski kristali preusmerijo (preklopijo) v bistvu v isti ravnini, čeprav obrobna polja zavirajo homogeno preusmeritev. To zahteva dva tranzistorja za vsak piksel namesto enotnega tranzistorja, ki je potreben za standardni zaslon s tankim filmskim tranzistorjem (TFT). Preden je bil LG Enhanced IPS uveden leta 2009, so dodatni tranzistorji povzročili blokiranje več prenosnega območja, zato so potrebovali svetlejšo osvetlitev in porabo več energije, zaradi česar ta vrsta zaslona ni zaželena za prenosne računalnike. Trenutno Panasonic uporablja izboljšano različico EIPS za njihove izdelke velikega LCD-televizorja ter Hewlett-Packard v tabličnem računalniku TouchPad in spletnem računalniku Chromebook 11.

IPS LCD vs AMOLED [ uredi ]

Leta 2011 je LG trdil, da ima pametni LG Optimus Black (IPS LCD (LCD NOVA)) svetilnost do 700 nits , medtem ko ima konkurent samo IPS LCD z 518 nits in dvojno aktivni matrični zaslon OLED (AMOLED) s 305 nits . LG je tudi trdil, da je zaslon NOVA 50 odstotkov bolj učinkovit kot običajni LCD-ji in porabi le 50 odstotkov moči zaslonov AMOLED pri izdelavi belega na zaslonu. [40] Pri kontrastnem razmerju AMOLED zaslon še vedno deluje najbolje zaradi svoje osnovne tehnologije, kjer so črne ravni prikazane kot črna črna in ne temno siva. 24. avgusta 2011 je Nokia napovedala Nokia 701 in prav tako zahtevala najsvetlejši svetovni prikaz na 1000 nits. Na zaslonu je bila tudi Nokia Clearblackova plast, ki izboljša kontrastno razmerje in jo približuje tistim na zaslonih AMOLED.

Super vgrajen preklop (S-IPS) [ uredi ]

Super-IPS je bil pozneje uveden po preklopu v ravnino, še boljši odzivni časi in barvni reprodukciji. [41]

Ta postavitev slikovnih pik najdete na LCD-zaslonih S-IPS. Ševronska oblika se uporablja za razširitev gledališkega stožca (razpon smeri gledanja z dobrim kontrastom in nizkim barvnim premikom)

Napredna preklopna polja (AFFS) [ uredi ]

Znano kot preklapljanje s poljem na polju (FFS) do leta 2003, [42] napredni preklop na poljubno polje je podoben IPS ali S-IPS, ki ponujajo vrhunsko zmogljivost in barvno lestvico z visoko svetilnostjo. AFFS je razvil Hydis Technologies Co., Ltd, Koreja (formalno Hyundai Electronics, LCD Task Force). [43] Aplikacije prenosnih računalnikov, ki jih uporablja AFFS, zmanjšujejo motnje v barvah, hkrati pa ohranjajo širši kot gledanja profesionalnega prikaza. Barvni premik in odstopanje zaradi uhajanja svetlobe se popravi z optimiziranjem bele lestvice, ki prav tako izboljša reprodukcijo bele in sive barve. Leta 2004 je Hydis Technologies Co., Ltd licenciral AFFS na Japonskem Hitachi Displays. Hitachi uporablja AFFS za izdelavo visokokakovostnih plošč. Leta 2006 je HYDIS licenciral AFFS podjetju Sanyo Epson Imaging Devices Corporation. Kmalu zatem je Hydis uvedel evolucijo AFFS, ki se imenuje HFFS (FFS +). Hydis je v letu 2007 uvedel AFFS + z izboljšano berljivostjo na prostem. AFFS plošče se večinoma uporabljajo v pilotskih kabinah najnovejših komercialnih letalskih zaslonov. Vendar pa ni več proizvedena od februarja 2015. [44] [45] [46]

Vertikalna poravnava (VA) [ uredi ]

Zasloni za vertikalno poravnavo so oblika LCD-jev, v katerih se tekoči kristali naravno poravnajo navpično na steklene podlage. Kadar ni napetosti, tekoči kristali ostanejo pravokotni na podlago, kar ustvari črni prikaz med prečnimi polarizatorji. Ko napetost napolnite, se tekoči kristali premaknejo v nagnjeni položaj, ki omogoča, da svetloba preide in ustvari zaslon s sivim obsegom, odvisno od količine nagiba, ki ga ustvari električno polje. Ima globlje črno ozadje, večje kontrastno razmerje, širši vidni kot in boljšo kakovost slike pri ekstremnih temperaturah kot pri tradicionalnih zasukanih nematskih zaslonih. [47]

Način modrega faza [ uredi ]

Glavni članek: LCD zaslon modrega faza

Modeli za modro fazo so bili v začetku leta 2008 prikazani kot tehnični vzorci, vendar niso v masovni produkciji. Fizika LCD-jev modrega faznega režima kaže, da je mogoče doseči zelo kratke časovne preklopne (~ 1 ms), zato je mogoče časovno zaporedno kontrolo barve uresničiti, dražji barvni filtri pa bi bili zastareli. [ Citation needed ]

Nadzor kakovosti [ uredi ]

Nekatere LCD plošče imajo poškodovane tranzistorje , ki povzročajo trajno osvetljene ali osvetljene pike, ki se običajno imenujejo zložene piksli ali mrtve točke . Za razliko od integriranih vezij (IC) so LCD plošče z nekaj pomanjkljivimi tranzistorji običajno še vedno uporabne. Politika proizvajalcev sprejemljivega števila okvarjenih pik zelo razlikuje. Na enem mestu je Samsung držal politiko ničelne tolerance za monitorje LCD, ki se prodajajo v Koreji. [48] Od leta 2005 pa se Samsung drži manj omejevalnega standarda ISO 13406-2 . [49] Pri drugih podjetjih je bilo znano, da v svojih pravilih prenašajo kar 11 mrtvih točk. [50]

Politike mrtvih točk pogosto razpravljajo med proizvajalci in kupci. Za regulacijo sprejemljivosti napak in za zaščito končnega uporabnika je ISO izdal standard ISO 13406-2 . [51] Vendar pa vsak proizvajalec LCD-ja ne ustreza standardu ISO, standard ISO se pogosto razlaga na različne načine. LCD plošče so bolj verjetno imele napake kot večina IC zaradi svoje večje velikosti. Na primer, 300-milimetrski SVGA-zaslon ima 8 napak in 150-mm rezilo ima samo 3 napake. Vendar pa bo 134 od 137 matric na vaflu sprejemljivo, medtem ko bi bila zavrnitev celotne LCD plošče 0% donos. V zadnjih letih se je izboljšal nadzor kakovosti. SVGA LCD-plošča s štirimi pokvarjenimi pikami se običajno šteje za pomanjkljivo in stranke lahko zahtevajo zamenjavo za novo. [ Glede na koga? ] Nekateri proizvajalci, zlasti v Južni Koreji, kjer se nahajajo nekateri največji proizvajalci LCD plošč, kot je LG, imajo zdaj "ničelno defektno pikselsko garancijo", kar je dodaten postopek preverjanja, ki lahko nato določi "A" in "B" Razred plošče. [ Izvirna raziskava? ] Mnogi proizvajalci bi nadomestili izdelek tudi z eno pomanjkljivo sliko. Tudi če take garancije ne obstajajo, je pomembna lokacija okvarjenih pik. Zaslon s samo nekaj okvarjenimi pikami je lahko nesprejemljiv, če so okvarjene piksle blizu drug drugega. LCD-plošče imajo tudi napake, ki so znane kot oblak (ali manj pogosto mura ), ki opisujejo neenakomerne popravke svetilnosti . Najbolj je vidna na temnih ali črnih območjih prikazanih prizorov. [52]

Zero-power (bistable) prikazi [ uredi ]

Glej tudi: Ferro Liquid Display

Zenitna bistabilna naprava (ZBD), ki jo je razvil QinetiQ (prej DERA ), lahko ohrani sliko brez moči. Kristali lahko obstajajo v eni od dveh stabilnih orientacij ("črna" in "bela") in moč je potrebna le za spremembo slike. ZBD Displays je podjetje, ki se ukvarja s proizvodnjo spin-off podjetja QinetiQ, ki je proizvedla tako sivinske kot barvne naprave ZBD. Kent Displays je razvil tudi "brez moči" zaslon, ki uporablja polimer stabiliziranega holesterskega tekočega kristala (ChLCD). Leta 2009 je Kent pokazal uporabo ChLCD-ja za pokrivanje celotne površine mobilnega telefona, ki ji omogoča spreminjanje barv in ohranja to barvo tudi, ko je električno napajanje prekinjeno. [53] Leta 2004 so raziskovalci na Univerzi v Oxfordu prikazali dve novi vrsti bistabilnih LCD zaslona z ničelno energijo, ki temeljijo na tehnikih Zenithal bistable. [54] Več bistabilnih tehnologij, kot sta 360 ° BTN in bistabilni holesterik, sta odvisna predvsem od skupnih lastnosti tekočega kristala (LC) in uporabljajo standardno močno sidranje, s poravnalnimi filmi in zmesmi LC, podobnimi tradicionalnim monostabilnim materialom. Druge bistljive tehnologije, npr. Tehnologija BiNem, temeljijo predvsem na površinskih lastnostih in potrebujejo specifične šibke sidrne materiale.

Specifikacije [ uredi ]

  • Ločljivost Ločljivost LCD se izraža s številom stolpcev in vrstic slikovnih pik (npr. 1024 × 768). Vsak piksel je običajno sestavljen iz 3 pod-pikslov, rdečega, zelenega in modrega. To je bila ena od redkih lastnosti delovanja LCD, ki je ostala enotna med različnimi modeli. Vendar pa obstajajo novejši modeli, ki delijo podčiske med pikami in dodajo Quattron, ki poskušajo učinkovito povečati zaznano ločljivost zaslona brez povečanja dejanske ločljivosti in mešanih rezultatov.

  • Prostorska uspešnost: pri računalniškem monitorju ali na drugem zaslonu, ki ga gledate iz zelo blizu razdalje, se resolucija pogosto izraža s piko ali pik na palec, kar je v skladu s tiskarsko industrijo. Gostota prikaza se spreminja glede na aplikacijo, pri čemer imajo televizorji na splošno nizko gostoto za gledanje na dolge razdalje in prenosne naprave z visoko gostoto za natančne podrobnosti. Vidni kot na LCD-zaslonu je lahko pomemben glede na zaslon in njegovo uporabo, omejitve nekaterih tehnologij zaslona pomenijo, da se zaslon prikaže samo pri določenih kotih.

  • Časovna uspešnost: časovna ločljivost LCD-ja je, kako dobro lahko prikaže spreminjajoče se slike, ali točnost in število krat na sekundo na zaslonu črpa podatke, ki jih dobi. LCD-slikovne točke med bliskavicami ne utripajo in ne utripajo, tako da monitorji LCD ne kažejo nobenega osveževanja, ne glede na to, kako nizko je stopnja osveževanja. [55] Toda nižja hitrost osveževanja lahko pomeni vizualne predmete, kot so dihanje ali razmazovanje, še posebej pri hitro premikajočih se slikah. Pomemben je tudi odziv posameznega slikovnega pika, saj imajo vsi prikazi nekaj zaporedne zakasnitve pri prikazu slike, ki je lahko dovolj velika, da ustvari vizualne artefakte, če se prikazana slika hitro spremeni.

  • Barvna učinkovitost : Obstaja več izrazov, ki opisujejo različne vidike delovanja barve zaslona. Barvna lestvica je razpon barv, ki jih je mogoče prikazati, in barvna globina, ki je finost, s katero je razdeljen barvni obseg. Barvna lestvica je sorazmerno naravnost, vendar se v tržnih gradivih le redko razpravlja, razen na strokovni ravni. Ob barvnem obsegu, ki presega vsebino, prikazano na zaslonu, nima nobenih prednosti, zato se prikazi izvajajo le znotraj ali pod obsegom določene specifikacije. [56] Obstajajo še dodatni vidiki za barvno in barvno upravljanje LCD, kot sta belo točko in korekcijo gama , ki opisujejo barvo belega in kako so druge barve prikazane glede na belo.

  • Razmerje svetlosti in kontrasta: razmerje kontrasta je razmerje med svetlostjo polne slikovne pike in celotnim pikslom. 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.