Casa > Exposició > Contingut

Introducció del mode de visualització del panell LCD

Jun 26, 2018

Introducció del mode de visualització del panell LCD


1. Breu introducció de cristall líquid

  • L'estat de cristall líquid és un estat intermedi entre el líquid homosexual i el cristall altament ordenat. Té la fluïdesa del líquid i l'anisotropia del cristall. És un fluid amb ordre de desordre en ordre.

  • El botànic austríac Leni FM (F.Reinitzer) va descobrir el primer vidre líquid el 1888. Però no va ser fins a 1971 que la indústria LCD va entrar en el període real de desenvolupament després de la introducció del TN LCD. Amb el desenvolupament de la tecnologia de semiconductors i el concepte de matriu activa, la tecnologia TFT-LCD va començar a formar-se gradualment, i va començar a Japó a principis dels 90. Industrialització.



1.png

(1) cristall líquid tres categories principals:

  • Cristall líquid nemàtic (fase N) (cristalls líquids nenàtics)
    Els cristalls líquids nemàtics estan formats per molècules de vareta o vareta. L'eix llarg de les molècules és paral·lel entre si. La ubicació del centroide molecular és caòtica i caòtica. Per tant, els cristalls líquids nemàtics tenen un ordre unidimensional i formen un fluid unidimensional.

2.png

  • Cristal líquid de fase cristal·lina propera (cristalls líquid fòlics)
    El cristall líquid de la fase de vidre proper es compon de molècules de vareta o de cinta, i les molècules estan disposades en capes. L'eix llarg de les molècules de la capa és paral·lel entre si, i la direcció pot ser perpendicular a la capa o en una disposició inclinada amb la capa. A causa de les seves molècules ben ordenades, la seva regularitat és pròxima a la dels cristalls i té un ordre bidimensional.

     

3.png

  • Cristal líquid colesteric
    Els cristalls líquids colestericos apareixen com a cristalls líquids colestericos després de ser substituïts per esterificació o halogenats. Aquestes molècules de cristall líquid són planes, amb molècules disposades en capes i molècules en les capes paral·leles entre si. La direcció de l'eix llarg de les molècules varia lleugerament, al llarg de la direcció normal de la capa.
    Quan les diferents molècules de l'eix llarg pateixen un canvi de 360 graus al llarg del cargol, tornen a l'orientació inicial. La distància periòdica de la capa d'intercanvi s'anomena el to del cristall líquid colesteric (P).

  • En termes generals, la longitud de pas P està a prop de la longitud d'ona visible. El to de l' estructura de l' hèlix colesteric és fàcilment influenciat per factors externs, especialment la temperatura. Quan la temperatura canvia, el to també canvia, el que fa que la fase colesterica aparegui de diferents colors. L'efecte de temperatura del color de la fase colesterica es pot utilitzar per mesurar la temperatura superficial.

4.png

2. mode de visualització comú

    1. Mode de funcionament de TN (cristall líquid nemàtic trenat)

5.png

1.1L'estructura de T-L - CD

  • Un cristall líquid nemàtic positiu Np es troba entre les 1000 plaques de vidre recobertes amb un elèctrode transparent ITO (gruix de fins a 1000 gruixos). La distància entre la resina epoxi i el vidre entre l'agent de curació i l'agent de curació està majoritàriament controlada per l'envàs. En general, les parts del vidre superior i inferior dins del gràfic de visualització solen ser xapades amb elèctrodes transparents. La funció de l'elèctrode transparent és afegir el senyal extern a la capa de cristall líquid, de manera que les molècules de cristall líquid a l'àrea seleccionada es canvien de 90 a la superfície plana del pla del substrat, de manera que la transmissió de llum aquí canviï. Per aconseguir l'efecte de visualització.

  • Capa d'orientació: Polyimida

  • Angle de torsió: 90 graus

  • Angle de pretensió: de 2 graus a 3 graus

  • Materials quirals: moltes molècules a la natura tenen dues formes. L'estructura de les dues molècules és exactament igual al pla, però a l'espai són completament diferents. Formen la relació entre els objectes i el mirall. Igual que el mirall, també es poden comparar amb les mans esquerres i dretes, de manera que es diuen molècules quirals.

  • Patró blanc normal: visualització d'imatges

  • Patró negre normal: imatge negativa displa


1.2 El principi de treball de TN-LCD

 

6.png

Mode de treball 2.STN (cristall líquid nemàtic ultra trenat)

2.1 L'estructura de STN-LCD
En termes generals, l'estructura de STN-LCD és bàsicament la mateixa que la de TN LCD. La diferència són només els punts següents:

  • Gran angle de gir (180-270 graus);

  • Angle de preparació elevat (menys de 20 graus);

  • Els dos eixos de llum polaritzador estan especialment configurats.

7.png

2.2 FSTN (Compensació de pel·lícules Super Twisted Nematic)

  •   La superfície exterior de la cèl·lula de cristall líquid conté generalment una pel·lícula d'indemnització, que generalment es fa de polímer i té birfringència. Quan la llum i la llum electrònica passen per la pel·lícula de compensació, es generarà una diferència de fase addicional, de manera que la fase de la llum i la llum electrònica es puguin retardar o compensar, canviant així el color d'interferència de la llum polaritzada. En la tecnologia de visualització de cristall líquid, la pel·lícula de compensació s'utilitza sovint per eliminar el color d'interferència de la llum polaritzada.

  • La pel·lícula de compensació en el FSTN-LCD es pot situar per sota del polaritzador o en la part superior del polaritzador, una o dues peces. Alguns dels dos sistemes de pel·lícula de compensació de pel·lícules també tenen el paper de colimador al mateix temps, que també té el paper de la pel·lícula de dispersió, de manera que l'augment de l'angle de la pantalla de cristall líquid no afecta la velocitat de resposta del cristall líquid mostrar

  • Funcions FSTN-LCD: pantalla en blanc i negre, angle 800 (típic), ràtio de transmissió múltiple fins a 480: 1 (segments / Commons), que reflecteix el temps de 250 msec a 4,5 V (inferior a TN-LCD).

 

8.png

  • La pantalla de cristall líquid super-retorçat (DSTN-LCD) amb caixa de compensació és la primera pantalla LCD en blanc i negre. La diferència més gran entre la pantalla LCD de cristall líquid DSTN-LCD i la pantalla general és que consta de dos parells retorçuts retorçats de cristalls de cristall líquid.

  • La caixa de cristall líquid a dalt és una pantalla de cristall líquid súper trenat. La següent caixa de cristall líquid, és a dir, cap elèctrode i cap polaritzador només s'omple amb la capa de cristall líquid, la direcció de la distorsió de les caixes de cristall líquid superior i inferior és completament oposada. La caixa de cristall líquid a sota és una caixa de compensació. Quan la llum i la llum e passen per la caixa de compensació, es produeix la diferència de fase addicional, de manera que es fa la fase de la llum i la llum. La posició es pot retardar o compensar, eliminant així el color d'interferència de la llum polaritzada i aconseguint l'efecte de visualització en blanc i negre.

  • Les característiques de DSTN - LCD:
    Contrast: millor que STN, FSTN; pot compensar automàticament el canvi de contrast causat pels canvis de temperatura.
    Velocitat de reacció: augment significatiu.
    Color i brillantor: en general, la pantalla LCD és lleugerament vermella, verd o blau, i DSTN - LCD debilita aquesta tendència.
    Angle de visió: el millor angle de visió és gran

9.png

  • COLOR STN és un filtre de color (filtre de color) a l'STN tradicional, que divideix qualsevol píxel de la matriu de display monocromàtica (píxels) en tres subpíxels (subpíxel), i el filtre de color mostra tres colors vermell, verd i blau respectivament a través del filtre de color, i després mostra diversos colors mitjançant la relació harmònica de tres colors.

2.5 modulació de llum STN

  • Les pantalles de la sèrie STN són modificades per birfringència. Per tant, diversos colors d'interferència són inevitables a la llum de sortida.

  • Mode groc: groc en estat no selectiu (fons groc). En l'estat seleccionat, és negre.

  • Mode blau: el color que es mostra a l'estat no selectiu és blau verd (el fons és blau marí) i gairebé incolor (blanc) en l'estat d'elecció.

2.6 Tecnologia STN-LCD en blanc i negre

  • Manera principal: es basa en el mode blau en el mode de visualització STN, amb tint negre de dos direccions o color blau - colorant groc de dues direccions per fer que el fons blau estigui a prop del negre. L'estructura i la tecnologia d'aquest tipus de pantalla són bàsicament els mateixos que els del mode blau de visualització STN.

  • Compensació de fase: hi ha dos tipus: pantalla LCD de dues capes (DSTN) i membrana de compensació de fase (FSTN).

2.7 TFT (Thin Film Transistor)

  • Estructura TFT-LCD

10.png

El cristall líquid utilitzat per TFT-LCD és el cristall líquid TN (Twist Nematic), i la molècula de cristall líquid és el·líptica

      

11.png

2.7.1 Estructura del CF

L'estructura bàsica del filtre de color es compon d'un substrat de vidre (substrat de vidre), una matriu negra (matriu negra), una capa de color (capa de color), una capa protectora (Over Coat) i una pel·lícula conductora ITO. Per a TFT penetrant general, l'estructura de filtres de color es mostra a continuació.

   

12.png

CF Pixel Array

Mosaic: mostra una imatge dinàmica AV

Línia recta: més sovint mostra imatges de text, (Llibre de notes)


13.png


14.png


15.png


Principi de funcionament TFT:

TFT és un component terminal de 13. Es pot considerar com un interruptor en l'aplicació LCD.

La funció del mòdul LCD és similar a la d'un condensador, i el valor de voltatge del condensador s'actualitza o manté per ON / OFF de Switch.

Quan SW ON, el senyal està escrit (afegit i gravat) al condensador de cristall líquid i, en un altre moment, SW OFF, es pot evitar la fuga de senyal de la capacitancia de cristall líquid.

16.png

17.png

(1) Vgs> V: lectura de senyals

El mòdul TFT proporciona a la tensió de la porta (G) una tensió apropiada (VGS> tensió inicial V, injecció), que fa que el canal (a-Si) indueixi al transportista (electrons) a fer que la font (S) dreni (D) conducció

Nota: V és la tensió mínima necessària per induir l'operador.

18.png

(2) Vgs

Quan el Vgs és menor que el voltatge inicial, el canal no s'obre quan el portador no és induït.

19.png

  1. VG és una tensió de línia d'escaneig, VID és la tensió de la línia de senyal, que s'afegeix a la porta i la font de TFT.

2. En el domini de temps T1 (període de selecció horitzontal) TFT ON, el potencial VP de píxels es carregarà per indicar VID potencial. En el domini temporal de T2 (no selectiu) TFT OFF, en el moment de OFF, VP caurà Delta V. La mida del delta V està relacionada amb la capacitància parasitària CGD entre els components TFT i el pols de palanca, de manera que el paràsit La capacitància s'evita en els components de disseny i procés.

20.png

21.png

3. La gran tecnologia d'angle de visió

22.png

1. Classificació de perspectiva àmplia:

TN + mètode de compensació de la fase cinematogràfica

El mode de canvi en avió (IPS) (el mode LCD de Hitachi Super-IPS i moderns FFS (Fringe Field Switching) és la millora de IPS).

El mode de Alineació vertical múltiple (MVA) (el mode PVA (Alineació modelada vertical) del Samsung Corp i el mode ASV (Advanced Super V) de Sharp Co és una extensió del patró)

Altres són Panasonic OCB (Birfringència Compensada Òptica) i NEC SFT (TFT Super-Fine) i així successivament.

2. TN + mètode de compensació en fase fílmica

En el model TN, l'estat fosc és un estat de camp. A la tensió de saturació, les molècules de cristall líquid a la part central de la caixa són perpendiculars al substrat, mentre que les molècules properes al substrat queden gairebé sense distorsions i tendeixen a inclinar-se, formant una orientació mixta que dirigeix la direcció del vector al llarg de la caixa. gruix.

La capa d'orientació de la membrana s'utilitza per a l'orientació del cristall líquid de disc. Quan es fa la capa de compensació de cristall líquid del disc, el camp elèctric (o camp magnètic) s'aplica abans del curat del cristall líquid del disc. Sota la doble acció del camp elèctric (o el camp magnètic) i la força d'orientació de la pel·lícula d'orientació, el disc com a molècules de cristall líquid formen una orientació mixta de l'eix òptic que canvia contínuament al llarg de la direcció de gruix, que s'ajusta a la orientació mixta de les molècules a la caixa de cristall líquid. A continuació, sota l'acció del camp elèctric (o camp magnètic), la UV es solidifica de manera que l'orientació es fixa. La capa d'orientació de la membrana s'utilitza per a l'orientació del cristall líquid del disc. Quan es fa la capa de compensació de cristall líquid del disc, el camp elèctric (o camp magnètic) s'aplica abans del curat del cristall líquid del disc. Sota la doble acció del camp elèctric (o el camp magnètic) i la força d'orientació de la pel·lícula d'orientació, el disc com a molècules de cristall líquid formen una orientació mixta de l'eix òptic que canvia contínuament al llarg de la direcció de gruix, que s'ajusta a la orientació mixta de les molècules a la caixa de cristall líquid. A continuació, sota l'acció del camp elèctric (o camp magnètic), la UV es solidifica perquè l'orientació sigui fixada.

23.png

La capa d'orientació de la membrana s'utilitza per a l'orientació del cristall líquid de disc. Quan es fa la capa de compensació de cristall líquid del disc, el camp elèctric (o camp magnètic) s'aplica abans del curat del cristall líquid del disc. Sota la doble acció del camp elèctric (o el camp magnètic) i la força d'orientació de la pel·lícula d'orientació, el disc com a molècules de cristall líquid formen una orientació mixta de l'eix òptic que canvia contínuament al llarg de la direcció de gruix, que s'ajusta a la orientació mixta de les molècules a la caixa de cristall líquid. A continuació, sota l'acció del camp elèctric (o camp magnètic), la UV es solidifica perquè l'orientació sigui fixada.

L'asimetria parcial és el resultat que la pel·lícula de compensació no compensa completament l'orientació complexa de les molècules de cristall líquid a la caixa. Atès que la condició de compensació de la pel·lícula de compensació es determina segons l'efecte de la tensió de saturació, els canvis d'orientació de les molècules de cristall líquid a la caixa són més complexos quan es mostra el nivell del gris mig i el corresponent valor d'anisotropia òptica es desvia de la saturació tensió i la compensació total no s'obté.

24.png

Característiques tècniques de TN +:

  1. és el més barat, la bona taxa és molt alta.

2., la millora de la simetria d'azimut no és significativa.

3. baix contrast i lent resposta, dos problemes romanen sense canvis.

4. S'utilitza principalment en pantalla de baix recorregut.

Mode 3.IPS

IPS és l'abreviatura de "In plane switching" (coplanar switch).

La tecnologia IPS és una tecnologia de pantalla desenvolupada amb èxit per Hitachi Japan el 1996.

El 1998, Hitachi va llançar S-IPS (Super-IPS). A més de la tecnologia original d'IPS, s'ha millorat la velocitat de reacció.

El 2002, Hitachi va llançar AS-IPS, que ha millorat molt la relació d'aspecte.

Actualment, els fabricants d'IPS: Hitachi, LG, cristall de color Hanyu, IDTech (empresa conjunta entre Chi Mei Electronics i Japó IBM)

Característiques estructurals:

1. Les molècules de cristall líquid nemàtic nemàtic amb anisotropia dielèctrica estan disposades sobre la superfície paral·lela uniforme entre els substrats. Els elèctrodes de senyal intern de la pinta i els elèctrodes comuns s'utilitzen per produir el camp elèctric transversal per canviar l'angle d'acimut de l'eix òptic de les molècules de cristall líquid en el pla del substrat i controlar la transmitància.

2. La polarització de dos polaritzadors és ortogonal i la polarització del polaritzador és paral·lela a la de la molècula de cristall líquid a la superfície del substrat inferior.

25.png

Principi de funcionament:

1. desconexió: l'eix polaritzador del polaritzador és paral·lel al vector de direcció molecular de cristall líquid, de manera que quan la llum polaritzada lineal obtinguda pel polaritzador es dispara a la capa de cristall líquid al substrat, l'estat de polarització del polaritzador no canviarà . Al mateix temps, les molècules de cristall líquid s'alineen uniformement al llarg de la superfície, de manera que la llum polaritzada del raig no passarà per la capa de cristall líquid. Es produeix la rotació; els polaritzadors superior i inferior estan ordenats ortogònicament de manera que la polarització de la línia queda obstruïda completament pel polaritzador, de manera que es pot obtenir l'estat fosc prop del negre pur.

26.png

2. estat de conducció: a causa del camp elèctric transversal entre l'elèctrode digital i l'elèctrode comú en la forma de la pinta, les molècules de cristall líquid amb - Delta i es dirigeixen cap a la direcció vertical del camp elèctric, i l'angle de distorsió és el angle entre el vector de direcció molecular i l'eix de polarització del polaritzador lateral incident. La llum polaritzada del raig passa pel substrat del vidre i es converteix en llum polaritzada el·líptica abans d'entrar al detector, de manera que es pot disparar una part de la llum del detector per obtenir una pantalla brillant.

27.png

Característiques del patró IPS:

  1. no hi ha una inversió pas a la direcció vertical o horitzontal, en el rang de 80.

2. La velocitat de retenció de voltatge és molt alta.

3. La simetria azimutal de l'angle de visió no és bona. El rang d'angle de visió d'algun azimut no és prou ampli.

4. Tipus d'obertura total, baixa transmissió

5. La velocitat de resposta és lenta.

28.png

Velocitat d' obertura ( ràtio d'obertura):

La relació d'obertura és l'àrea efectiva on cada píxel pot ser translúcid dividit per l'àrea total del píxel. Com més alta sigui la proporció d'obertura, més brillant serà la imatge general.

IPS: a causa dels elèctrodes superior i inferior (generalment Cr o Al) en el substrat inferior, es redueix la velocitat d'obertura i disminueix la intensitat de la llum de transmissió en la mateixa condició, la qual cosa condueix a la disminució del contrast (la brillantor de la font de la font de fons s'incrementa pel contrast de la manera TN).

29.png

S-IPS:

En un rang de píxels, l'elèctrode en forma de pentinat es doblega a la forma dentada per formar dues regions que poden girar a l'esquerra i a la dreta de les molècules de cristall líquid, obtenint així l'orientació de la segmentació per compensar les característiques de l'angle.

30.png

Diagrama de funcions de caixa de cristall líquid en mode S-IPS:

31.png

Mode 4.VA (mode d'orientació vertical):

Quan no s'aplica tensió, totes les molècules de cristall líquid es disposen perpendicularment a la superfície del substrat.

Quan s'aplica una tensió superior a un llindar, l'eix llarg de la resta de les molècules està inclinat a un determinat angle excepte les molècules de cristall líquid prop de la superfície del substrat. L'angle augmenta amb l'augment de la tensió, de manera que la llum polaritzada és birrefringent i es converteix en polarització el·líptica de manera que es pugui emetre part de la llum del detector. La intensitat de la llum de transmissió depèn de la mida de la tensió aplicada

32.png

Característiques del patró VA:

1. la velocitat de resposta és molt superior a la del mode TN normal. Com que el mode VA elimina l'estructura distorsionada de les molècules de cristall líquid, l'arranjament de les molècules de cristall líquid només canvia entre dos estats horitzontals i verticals.

2. La corba característica electro-òptica bàsicament no té separació de color prop de la part llindar. En el cas de la llum d'incidències verticals, es poden obtenir pantalles en blanc i negre excel·lents en la direcció de les pantalles normals.

3., com en el mode TN general, el mode VA també té defectes d'angle de visió estreta i angle de visió asimètrica quan es genera una pantalla d'escala de grisos.

Fabricant de tecnologia VA:

SHARP CPA

Fujitsu MVA (P-MVA)

Samsung PVA (S-PVA)

MVA optoelectrònic

Tecnologia d'orientació de diversos dominis (Tecnologia de diversos dominis)

domini únic

Domini doble: 2 mètodes de píxels segmentats

Quatre dominis: mètode de 4 píxels segmentat


33.png



34.png

MVA (tecnologia d'orientació vertical de diversos dominis)

Desenvolupat per Fujitsu Corporation, no hi ha necessitat de fricció.

Tecnologia ADF (Formació automàtica de dominis: domini automàtic)

Quan no s'afegeix l'electricitat, la superfície vertical de la majoria de les molècules de cristall líquid està disposada (unes quantes molècules en el petit bufat estan lleugerament inclinades sota l'acció del pendent); Quan s'aplica la tensió, s'obtindrà el camp elèctric inclinat al voltant de la petita sortint. En primer lloc, les molècules de cristall líquid 1 i 1 'a la superfície del petit sobresalto es giren en la direcció de la direcció il·lustrada, influenciada per la rotació d'1 i 1'. Les molècules de cristall líquid al voltant del petit sobresortir (2, 2 'a la Figura 7, 3, 3' i 4, 4 ') també giren en la mateixa direcció que 1, 1, de manera que totes les molècules de cristall líquid a la caixa de cristall líquid pot obtenir una orientació estable de doble domini.


35.png

Principi de treball en mode MVA:

Quan la potència no s'afegeix, la majoria de les molècules de cristall líquid són perpendiculars a l'estructura MVA-LCD, ja que els polarisadors superiors i inferiors són ortogonals, de manera que el camp és fosc quan els polarisadors superiors i inferiors són ortogonals.



36.png


Quan s'aplica el voltatge, es genera el camp elèctric inclinat entre les protuberàncies superior i inferior, la qual cosa fa que les molècules de cristall líquid tinguin una orientació inclinada. A causa de l'efecte de birrefringència de les molècules de cristall líquid, la llum polaritzada passa a través de la capa de cristall líquid inclinat i es transforma en llum polaritzada el·líptica, de manera que la llum es mostri a la llum del detector. A més, a mesura que augmenta el camp elèctric, la intensitat de la llum transmesa augmenta de manera corresponent.

37.png

Petit mètode de disseny d'arranjaments convexos:

La petita protuberància de les plaques inferior i inferior està disposada en forma de Z paral·lela paral·lela entre si, i les barres superior i inferior es disposen alternativament. D'aquesta manera, quan s'aplica la tensió, les molècules de cristall líquid poden obtenir 4 orientacions diferents, és a dir, 4 dominis. Es pot demostrar que en aquest arranjament, quan l'eix d'absorció del polaritzador arriba als 45 eixos de la molècula de cristall líquid, la taxa d'utilització de la llum incident és la més gran.

38.png

Les característiques del patró MVA:

1. Ample angle de visió, alt contrast, velocitat de resposta ràpida: l'angle de visió tant horitzontal com vertical pot arribar a més de 80 o més, i molt simètric, fins i tot en direcció a 45 o més de 50; la velocitat de resposta també és d'uns 25 ms; no hi ha cap fenomen de reversió d'ordre en MVA-LCD.


39.png

2.La orientació no necessita fricció i alt rendiment: l'aplicació de la tecnologia ADF estalvia el procés de fricció en el procés de fabricació del panell MVA-LCD, redueix el procés de producció; alhora, millora la bona taxa a causa dels problemes que sovint introdueixen el procés de fricció.

Comparació de tres tecnologia de gran angular

40.png

1.El mode IPS ha estat desenvolupat per Hitachi, i ara NEC i Nokia utilitzen aquesta tecnologia. L'avantatge més gran d'aquest model és que pot augmentar l'angle de visió fins al grau de + 85, però l'altre rendiment de visualització del model encara no es millora: el temps de resposta és d'uns 30 mil·lisegons. Un altre problema del mode IPS és que el control del camp elèctric transversal de les molècules de cristall líquid requereix una gran tensió per aplicar, de manera que augmenta el consum d'energia del dispositiu de visualització.

2. El mode MVA és desenvolupat per Fujitsu. Actualment, Taiwan ha estat autoritzada per utilitzar-la. El mode MVA hauria de ser la millor solució per a l'ampli angle de visió i la resposta ràpida de la pantalla de cristall líquid. El seu angle de visió pot ser tan alt com 160 graus, que és equivalent a la pantalla CRT tradicional. Pot proporcionar un temps de resposta més curt (20 ms) que el mode TN + Film i el mode IPS. Això és molt important per a la visualització de vídeo. A més, el contrast també ha estat molt millorat, tot i que canviarà amb el canvi de perspectiva.

El mode de control d'avió IPS és una solució perfecta per a un ampli angle de visió. Bàsicament, la imatge no es distorsionarà òbviament amb l'angle de canvi d'imatge.

MVA es desfà amb l'augment de l'angle de visió. Aquesta característica típica és una base important per jutjar MVA.

41.png