Casa > Exposició > Contingut

Pantalles LCD que utilitzen la tecnologia LCD per produir imatges

Apr 21, 2017

Pantalla de cristall liquid

De Wikipedia, l'enciclopèdia lliure (Redirigit des de la pantalla de cristall líquid ) "LCD" redirigeix aquí. Per a altres usos, vegeu LCD (desambiguació) .

Pantalla de cristall líquid nemàtic retorçat reflectant .




1. Filtració de polarització amb un eix vertical per polaritzar la llum a mesura que entra.

2. Substrat de gres amb elèctrodes ITO . Les formes d'aquests elèctrodes determinaran les formes que apareixeran quan la pantalla LCD s'encengui. Les crestes verticals gravades a la superfície són suaus.

3. Cristall líquid nemàtic retirat.

4. Substrat de bola amb film d'elèctrode comú (ITO) amb crestes horitzontals per alinear-se amb el filtre horitzontal.

Filatura de filtre polaritzant amb un eix horitzontal per bloquejar / passar la llum.

6. Superfície reflectiva per retornar la llum al visualitzador. (En una pantalla LCD retroiluminada, aquesta capa es reemplaça amb una font de llum).

Una pantalla de cristall líquid ( LCD ) és una pantalla plana o un altre dispositiu òptic modulat electrònicament que utilitza les propietats de la llum de cristalls líquids . Els cristalls líquids no emeten llum directament, sinó que utilitzen una llum de fons o reflector per produir imatges en color o monocrom . [1] Les pantalles LCD estan disponibles per mostrar imatges arbitràries (com en una pantalla d'ordinador amb finalitats generals) o imatges fixes amb un baix contingut d'informació, que es pot mostrar o amagar, com ara les paraules predefinides, els dígits i les pantalles de 7 segments , com a Un rellotge digital . Utilitzen la mateixa tecnologia bàsica, excepte que les imatges arbitràries es componen d'una gran quantitat de petits píxels , mentre que altres visualitzacions tenen elements més grans.

Les pantalles LCD s'utilitzen en una àmplia gamma d'aplicacions, incloent monitors d'ordinador , televisors , panells d'instruments , pantalles de cabina d'avions i senyalització interior i exterior. Petites pantalles LCD són comuns en dispositius de consum portàtils, com ara càmeres digitals , rellotges , calculadores i telèfons mòbils , inclosos els telèfons intel·ligents . Les pantalles LCD també s'utilitzen en productes electrònics de consum , com ara reproductors de DVD, dispositius de videojocs i rellotges . Les pantalles LCD han substituït el tub de raigs catòdics pesats i voluminosos (CRT) en gairebé totes les aplicacions. Les pantalles LCD estan disponibles en una gamma més àmplia de mides de pantalla que les pantalles CRT i plasma , amb pantalles LCD disponibles en mides que van des de petits rellotges digitals fins a grans televisors de pantalla gran.

Atès que les pantalles LCD no utilitzen fòsfor, no sofreixen imatge de gravació quan es mostra una imatge estàtica en pantalla durant molt de temps (per exemple, el marc de la taula per a un calendari d'aeronaus en un signe d'interiors). Tanmateix, les pantalles LCD són susceptibles a la persistència de la imatge . [2] La pantalla LCD és més eficient en l'energia i es pot eliminar amb més seguretat que un CRT. El seu baix consum elèctric permet que s'utilitzi en equips electrònics amb potència de bateria de forma més eficient que els CRT. El 2008, les vendes anuals de televisors amb pantalles LCD superaven les vendes de les unitats CRT a tot el món, i el CRT es va tornar obsolet per a la majoria dels propòsits.


Continguts

[ Amaga ]


Descripció general [ edita ]

S'utilitza una pantalla LCD com a panell de notificació per als viatgers.

Cada píxel d'un LCD normalment consisteix en una capa de molècules alineades entre dos elèctrodes transparents i dos filtres polaritzants (paral·lels i perpendiculars), els eixos de transmissió dels quals són (en la majoria dels casos) perpendiculars entre si. Sense el cristall líquid entre els filtres polaritzants, la llum que passa pel primer filtre quedaria bloquejada pel segon polaritzador (creuat). Abans d'aplicar un camp elèctric , l'orientació de les molècules de cristall líquid es determina per l'alineació a les superfícies dels elèctrodes. En un dispositiu nemàtic (TN) retorçat, les adreces d'alineació superficial en els dos elèctrodes són perpendiculars entre si, de manera que les molècules es disposen en una estructura helicoïdal , o giren. Això indueix la rotació de la polarització de la llum incident, i el dispositiu apareix gris. Si la tensió aplicada és prou gran, les molècules de cristall líquid al centre de la capa queden gairebé sense torsió i la polarització de la llum incident no es gira al passar per la capa de cristall líquid. Aquesta llum es polaritzarà principalment perpendicularment al segon filtre, i així es bloquejarà i el píxel apareixerà negre. Al controlar la tensió aplicada a través de la capa de cristall líquid en cada píxel, es pot permetre passar la llum en quantitats variables, per la qual cosa constitueixen diferents nivells de gris. Els sistemes LCD de color utilitzen la mateixa tècnica, amb filtres de color utilitzats per generar píxels vermells, verds i blaus. [3]

LCD amb polaritzador superior eliminat del dispositiu i col·locat a la part superior, de manera que els polaritzadors superior i inferior són perpendiculars.

L'efecte òptic d'un dispositiu TN en l'estat de tensió és molt inferior a les variacions del gruix del dispositiu que a l'estat de tensió. A causa d'això, TN es mostra amb un baix contingut d'informació i, en general, no hi ha retroiluminació entre polaritzadors creuats que semblen brillants sense tensió (l'ull és molt més sensible a les variacions en estat fosc que l'estat brillant). Com que la majoria dels LCDs de l'era del 2010 s'utilitzen en televisors, monitors i telèfons intel·ligents, tenen matrius d'alta resolució de píxels per mostrar imatges arbitràries utilitzant retroiluminació amb un fons fosc. Quan no es mostra cap imatge, s'utilitzen diferents arranjaments. Amb aquest propòsit, les pantalles LCD TN operen entre polaritzadors paral·lels, mentre que els LCD IPS presenten polaritzadors creuats. En moltes aplicacions, les pantalles LCD IPS han substituït les pantalles LCD TN, en particular en telèfons intel·ligents com els iPhones . Tant el material de cristall líquid com el material de capa d'alineació contenen compostos iònics . Si s'aplica un camp elèctric d'una polaritat particular durant un llarg període de temps, aquest material iònic se sent atret per les superfícies i degrada el rendiment del dispositiu. Això s'evita mitjançant l'aplicació d'un corrent altern o revertint la polaritat del camp elèctric a mesura que s'adreça el dispositiu (la resposta de la capa de cristall líquid és idèntica, independentment de la polaritat del camp aplicat).

Rellotge digital amb pantalla LCD.

Les pantalles per a un petit nombre de dígits individuals o símbols fixos (com en rellotges digitals i calculadores de butxaca ) es poden implementar amb elèctrodes independents per a cada segment. En canvi, les visualitzacions de gràfics alfanumèrics o gràfics són generalment implementats amb píxels disposats com una matriu que consisteix en files connectades elèctricament a un costat de la capa LC i columnes a l'altre costat, el que fa possible abordar cada píxel a les interseccions. El mètode general de l'adreça de matriu consisteix a dirigir seqüencialment un costat de la matriu, per exemple, seleccionant les files un per un i aplicant la informació de la imatge a l'altra banda a les columnes fila per fila. Per obtenir informació detallada sobre els diferents esquemes d'adreçament de la matriu, vegeu LCDs amb matriu passiva i matriu activa .

Història [ edita ]

1880-1960 [ edita ]

Els orígens i la història complexa de les pantalles de cristall líquid des de la perspectiva d'una informació privilegiada durant els primers dies van ser descrites per Joseph A. Castellano a Liquid Gold: The Story of Liquid Crystal Displays i the Creation of a Industry . [4] Hiroshi Kawamoto ha publicat un altre informe sobre els orígens i la història de la pantalla LCD des d'una perspectiva diferent fins a 1991, disponible al Centre d'Història de l' IEEE . [5] Una descripció de les contribucions suïsses a desenvolupaments de LCD, escrit per Peter J. Wild, pot ser vista com IEEE First-Hand History . [6] En 1888, [7] Friedrich Reinitzer (1858-1927) va descobrir la naturalesa cristal·lina líquida del colesterol extret de les pastanagues (és a dir, dos punts de fusió i generació de colors) i va publicar els seus resultats en una reunió de la Societat Química de Viena El 3 de maig de 1888 (F. Reinitzer: Beiträge zur Kenntniss des Cholesterins, Monatshefte für Chemie (Wien) 9, 421-441 (1888) ). [8] En 1904, Otto Lehmann va publicar la seva obra "Flüssige Kristalle" (Cristalls Líquids). El 1911, Charles Mauguin va experimentar per primera vegada amb cristalls líquids confinats entre plats en capes primes.

El 1922, Georges Friedel va descriure l'estructura i les propietats dels cristalls líquids i els va classificar en 3 tipus (nematics, esmèptics i colesterics). El 1927, Vsevolod Frederiks va idear la vàlvula de llum elèctric, anomenada transició Fréedericksz , l'efecte essencial de tota la tecnologia LCD. El 1936, l' empresa Marconi Wireless Telegraph va patentar la primera aplicació pràctica de la tecnologia, "The Liquid Crystal Light Valve" . El 1962, la primera gran publicació en llengua anglesa sobre el tema "Estructura molecular i propietats de cristalls líquids" , del Dr. George W. Gray . [9] En 1962, Richard Williams de RCA va trobar que els cristalls líquids tenien algunes característiques electro-òptiques interessants i es va adonar d'un efecte electro-òptic generant patrons de ratlles en una prima capa de material de cristall líquid mitjançant l'aplicació d'una tensió. Aquest efecte es basa en una inestabilitat electrodinamínica que forma els anomenats "dominis Williams" dins del cristall líquid. [10]

El 1964, George H. Heilmeier , després treballant en els laboratoris de RCA sobre l'efecte descobert per Williams, va aconseguir la commutació de colors mitjançant realineació induïda pel camp de tintes dicroicos en un cristall líquid orientat per homeòtrop. Els problemes pràctics amb aquest nou efecte electro-òptic van fer que Heilmeier continués treballant en efectes de dispersió en cristalls líquids i, finalment, la consecució de la primera pantalla operativa de cristall líquid basada en el que anomenava Mode de dispersió dinàmica (DSM). L'aplicació d'una tensió a una pantalla DSM canvia la capa de cristall líquid transparent inicialment transparent en un estat tèrbol lletós. Les pantalles DSM es podrien operar en mode transmissiu i reflectiu però requereixen un flux de corrent considerable per al seu funcionament. [11] [12] [13] [14] George H. Heilmeier va ser ingressat en el Saló de la Fama dels Inventors Nacionals [15] i es va acreditar amb la invenció de LCDs. L'obra de Heilmeier és una fita de l'IEEE . [16] A finals de la dècada de 1960, el Royal Radar Establishment del Regne Unit va realitzar un treball pioner sobre cristalls líquids a Malvern , Anglaterra. L'equip de RRE va recolzar el treball continuat de George William Gray i el seu equip a la Universitat de Hull, que finalment va descobrir els cristalls de cianobifenil líquid, que tenien propietats de temperatura i estabilitat correctes per a aplicacions en LCD.

1970s-1980s [ edita ]

El 4 de desembre de 1970, l' efecte de camp nemàtic retorçat en cristalls líquids va ser presentat per patents per Hoffmann-LaRoche a Suïssa, ( patent suïssa No. 532 261 ) amb Wolfgang Helfrich i Martin Schadt (llavors treballaven per als Laboratoris d'Investigació Central) que figuren a la llista Inventors. [11] Hoffmann-La Roche va llicenciar la invenció al fabricant suís Brown, Boveri & Cie que va produir pantalles per a rellotges de polsera durant la dècada de 1970 i també a la indústria electrònica japonesa, que aviat va produir els primers rellotges de quars digitals amb TN-LCD i nombrosos Altres productes. James Fergason , mentre treballava amb Sardari Arora i Alfred Saupe al Kent State University Liquid Crystal Institute , va presentar una patent idèntica als Estats Units el 22 d'abril de 1971. [17] En 1971, la companyia de Fergason ILIXCO (ara LXD Incorporated ) va produir la Primer LCD basat en l'efecte TN, que aviat va substituir els tipus DSM de mala qualitat a causa de millores en tensions de funcionament més baixes i menor consum d'energia. El 1972, el primer panell de pantalla de cristall líquid amb matriu activa es va produir als Estats Units per l'equip de T. Peter Brody a Westinghouse , a Pittsburgh, Pennsilvània . [18] El 1983, els investigadors de Brown, Boveri & Cie (BBC), Suïssa , van inventar l' estructura nematica supertransmesa (STN) per a LCDs dirigides per matrius passives . H. Amstutz et al. Es van incloure com a inventors en les corresponents sol·licituds de patents presentades a Suïssa el 7 de juliol de 1983 i el 28 d'octubre de 1983. Es van concedir patents a Suïssa CH 665491, Europa EP 0131216, [19] Patent dels EUA 4.634.229 i molts més països.

El 1988, Sharp Corporation va demostrar una pantalla TFT LCD de color complet de 14 polzades, de matriu activa, a tot color. Això va portar a Japó a llançar una indústria LCD, que va desenvolupar pantalles LCD de gran format, incloent monitors d' ordinador TFT i televisors LCD . A la fi de la dècada de 1990, la indústria LCD va començar a desplaçar-se de Japó, cap a Corea del Sud i Taiwan . [20]

1990s-2010s [ edita ]

El 1990, sota diferents títols, els inventors van concebre efectes electro-òptics com a alternatives als LCDs de nemàtics retorçats ( LCD TN- i STN-LCD). Un enfocament era utilitzar elèctrodes interdigitals en un substrat de vidre només per produir un camp elèctric essencialment paral·lel als substrats de vidre. [21] [22] Per aprofitar al màxim les propietats d'aquesta tecnologia InPlane Switching (IPS), es necessitava més treball. Després d'una anàlisi exhaustiva, Guenter Baur et al., A Alemanya, presenten detalls sobre les realitzacions avantatjoses . I patentat en diversos països. [23] [24] L'Institut Fraunhofer de Freiburg, on treballaven els inventors, assigna aquestes patents a Merck KGaA, Darmstadt, proveïdor de substàncies LC. El 1992, poc després, els enginyers d'Hitachi elaboren diversos detalls pràctics de la tecnologia IPS per interconnectar la matriu de transistors de pel·lícules primes com a matriu i evitar camps de desviació no desitjats entre píxels. [25] [26] Hitachi també millora la dependència de l'angle de visió a més optimitzant la forma dels elèctrodes ( Super IPS ). NEC i Hitachi es converteixen en els primers fabricants de LCDs de matriu activa en funció de la tecnologia IPS. Aquesta és una fita per implementar LCDs de pantalla gran amb un rendiment visual acceptable per a monitors d'ordinador amb pantalla plana i pantalles de televisió. El 1996, Samsung va desenvolupar la tècnica de dibuix òptic que permet l' ús de LCD multidominio . L'interconnexió de múltiples dominis i avions segueix sent els dissenys dominants de LCD fins a l'any 2006. [27] En el quart trimestre del 2007, les televisions LCD van superar CRT a les vendes mundials per primera vegada. [28] Es va projectar que els televisors LCD representarien el 50% dels 200 milions de televisors que es van enviar globalment el 2006, segons Display Bank . [29] A l'octubre de 2011, Toshiba va anunciar 2560 × 1600 píxels en un panell LCD de 6.1 polzades (155 mm), adequat per a ser usat en una tableta , [30] especialment per a la visualització de caràcters xinesos.

Il·luminació [ edita ]

Atès que els panells LCD no produeixen cap llum pròpia, requereixen una llum externa per produir una imatge visible. En un tipus de transmissor de LCD, aquesta llum es proporciona a la part posterior de la "pila" de vidre i s'anomena la llum de fons. Mentre que les pantalles de matriu passiva normalment no són retroil·luminades (per exemple, calculadores, rellotges de polsera), les pantalles de matriu activa gairebé sempre són. [31] [32]

Les implementacions habituals de la tecnologia de retroiluminación LCD són:

18 CCFL paral·lels com a llum de fons per a un televisor LCD de 42 polzades


  • CCFL: el tauler LCD està il·luminat per dues làmpades fluorescents de càtode fred col·locades als extrems oposats de la pantalla o una sèrie de CCFL paral·lels darrere de pantalles més grans. Un difusor allibera la llum de manera uniforme a tota la pantalla. Durant molts anys, aquesta tecnologia s'ha utilitzat gairebé exclusivament. A diferència dels LEDs blancs, la majoria dels CCFL tenen una sortida espectral de color blanc i blanc que permet obtenir una millor gamma de colors per a la pantalla. No obstant això, els CCFL són menys eficients energèticament que els LED i requereixen un inversor una mica costós per convertir qualsevol voltatge de corrent continu que utilitza el dispositiu (normalment de 5 o 12 V) a ~ 1000 V necessari per encendre un CCFL. [33] El gruix dels transformadors de l'inversor també limita el rendiment de la pantalla.

  • EL-WLED: el tauler LCD està il·luminat per una fila de LEDs blancs situats en una o més vores de la pantalla. A continuació, s'utilitza un difusor de llum per difondre la llum uniformement a través de tota la pantalla. A partir de 2012, aquest disseny és el més popular en els monitors d'ordinador d'escriptori. Permet les pantalles més primes. Alguns monitors LCD que utilitzen aquesta tecnologia tenen una característica anomenada "Contrast dinàmic", on la il·luminació de fons es torna al color més brillant que apareix a la pantalla, permetent que la relació de contrast de 1000: 1 del panell LCD es redueixi a diferents intensitats de llum; Les proporcions de contrast "30000: 1" que es veuen en la publicitat en alguns d'aquests monitors. Com que les imatges de la pantalla de l'ordinador solen tenir un color blanc en algun lloc de la imatge, la llum de fons sol estar en plena intensitat, fent que aquesta "característica" sigui sobretot un truc de màrqueting.

  • Matriu WLED: el tauler LCD està il·luminat per una sèrie completa de LEDs blancs col·locats darrere d'un difusor darrere del tauler. Les pantalles LCD que utilitzen aquesta implementació tindran generalment la possibilitat de reduir els LEDs a les zones fosques de la imatge que es mostra, augmentant eficaçment la relació de contrast de la pantalla. A partir de 2012, aquest disseny obté la major part del seu ús en televisors LCD de pantalla gran i de luxe.

  • RGB-LED: similar a la matriu WLED, excepte que el tauler està il·luminat per una sèrie completa de LED RGB . Mentre que les pantalles il·luminades amb LEDs blancs solen tenir una escala de color més baixa que les pantalles de llum CCFL, els panells encenuts amb LEDs RGB tenen unes marques de color molt àmplies. Aquesta implementació és més popular en l'edició de gràfics professionals LCDs. A partir de 2012, les pantalles LCD d'aquesta categoria solen costar més de $ 1000.

Avui en dia, la majoria de les pantalles LCD estan sent dissenyades amb una retroiluminación LED en lloc de la tradicional retroiluminació CCFL.

Connexió a altres circuits [ edita ]

Un connector elastomèric rosa que enganxa un panell LCD a les rastres del tauler de circuit, que es mostra al costat d'una regla d'escala centimètrica. (Les capes conductores i aïllants de la franja negra són molt petites, feu clic a la imatge per obtenir més detalls).

Els panells LCD solen utilitzar vies conductores metàl·liques recobertes de manera fina sobre un substrat de vidre per formar la circuitería cel·lular per operar el panell. Normalment, no és possible utilitzar tècniques de soldadura per connectar directament el panell a una placa de circuits separada per coure separada. Al contrari, la interfície s'aconsegueix utilitzant cinta adhesiva de plàstic amb rastres conductores enganxades a les vores del panell LCD o amb un connector elastomèric , que és una tira de cautxú o silicona amb capes alternatives de vies conductores i aïllants, prement entre les pastilles de contacte El LCD i els coixins de contacte d'acoblament en una placa de circuit.

Matriu passiva i activa [ edita ]

Prototip d'una matriu passiva STN-LCD amb 540x270 píxels, Brown Boveri Research, Suïssa, 1984

Els LCD monocroms i posteriors de colors de la matriu passiva eren estàndard en la majoria d'ordinadors portàtils anteriors (encara que algunes pantalles de plasma usades [34] [35] ) i l'original Nintendo Game Boy [36] fins a mitjans de la dècada de 1990, quan la matriu activa en color es va convertir en estàndard A tots els ordinadors portàtils. El Macintosh Portable, comercialment infructuós (llançat el 1989) va ser un dels primers a utilitzar una pantalla de matriu activa (encara que encara monocromàtica). Les pantalles de matriu passiva encara s'utilitzen en el 2010 per a aplicacions menys exigents que ordinadors portàtils i televisors, com ara calculadores barates. En particular, aquests s'utilitzen en dispositius portàtils on es necessita mostrar menys contingut d'informació, es necessita el menor consum d'energia (sense llum de fons ) i un baix cost o es necessita la llegibilitat a la llum directa del sol.

Es mostra que tenen una estructura de matriu passiva que utilitzen un STN nemàtic super-retorçat (inventat pel Brown Boveri Research Center, Baden, Suïssa, el 1983; es van publicar detalls científics [37] ) o la tecnologia STN (DSTN) de doble capa (aquesta última Que tracta un problema de canvi de color amb el primer), i el color-STN (CSTN) en què s'afegeix el color mitjançant un filtre intern. Les pantalles LCD STN han estat optimitzades per a l'adreça de matriu passiva. Existeixen un llindar més nítid de la característica contrast-vs-voltatge que les pantalles TN originals. Això és important, perquè els píxels estan sotmesos a tensions parcials encara que no estiguin seleccionades. L'intercanvi entre els píxels activats i no activats ha de ser manejat correctament mantenint la tensió RMS de píxels no activats per sota del voltatge del llindar, [38] mentre que els píxels activats estan sotmesos a tensions per sobre del llindar. [39] Els LCD STN han de ser actualitzats contínuament alternant voltatges polsats d'una polaritat durant un marc i polsos de polaritat oposada durant el fotograma següent. Els píxels individuals són tractats pels circuits corresponents de fila i columna. Aquest tipus de pantalla s'anomena matriu passiva , perquè el píxel ha de conservar el seu estat entre actualitzacions sense beneficiar-se d'una càrrega elèctrica estable. A mesura que augmenta el nombre de píxels (i, de manera corresponent, columnes i files), aquest tipus de visualització es fa menys factible. Els temps de resposta lenta i el contrast pobre són típiques de les pantalles LCD dirigides amb matriu passiva amb massa píxels.

Com funciona un LCD amb una estructura de matriu activa

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

En el 2010, les pantalles de potència zero (biestable) no requereixen una actualització contínua. La reescriptura només es requereix per als canvis d'informació de la imatge. Potencialment, l'adreçament de matriu passiva es pot utilitzar amb aquests nous dispositius, si les seves característiques d'escriptura / esborrat són adequades. Les pantalles de colors d'alta resolució , com els moderns monitors i televisors LCD, utilitzen una estructura de matriu activa . Una matriu de transistors de pel·lícula fina (TFT) s'afegeix als elèctrodes en contacte amb la capa LC. Cada píxel té el seu propi transistor dedicat, permetent que cada línia de columnes accedeixi a un píxel. Quan es selecciona una línia de fila, totes les línies de columna es connecten a una fila de píxels i les tensions corresponents a la informació de la imatge es dirigeixen a totes les línies de columnes. La línia de fila queda desactivada i la línia de fila següent està seleccionada. Totes les línies de fila se seleccionen en seqüència durant una operació de refresc . Les visualitzacions adreçades a la matriu activa es veuen més brillants i més nítides que les visualitzacions adreçades a matriu passiva de la mateixa mida, i en general tenen temps de resposta més ràpids, produint imatges molt millors.

Tecnologies de matriu activa [ edita ]

Un Casio de 1.8 polzades de color TFT LCD , usat en les càmeres compactes digitals Sony Cyber-shot DSC-P93A Articles detallats: pantalla de cristall líquid de transistors de pel·lícula prima i pantalla de cristall líquid de matriu activa

Twisted nematic (TN) [ edita ]

Vegeu també: Efecte de camp nemàtic torçat

Les pantalles nemàtiques torçades contenen cristalls líquids que giren i es trituren en diferents graus per permetre que la llum passi. Quan no s'aplica cap tensió a una cel·la de cristall líquid TN, la llum polaritzada passa per la capa LC retorçada de 90 graus. En proporció a la tensió que s'aplica, els cristalls líquids es desborden modificant la polarització i bloquejant la ruta de la llum. Ajustant adequadament el nivell de voltatge, es pot aconseguir pràcticament qualsevol nivell gris o transmissió.

Canvi en avió (IPS) [ edita ]

La commutació en avió és una tecnologia LCD que alinea els cristalls líquids en un pla paral·lel als substrats de vidre. En aquest mètode, el camp elèctric s'aplica a través d'elèctrodes oposats sobre el mateix substrat de vidre, de manera que els cristalls líquids poden ser reorientats (canviats) essencialment en el mateix plànol, encara que els camps marginals inhibeixen una reorientació homogènia. Això requereix dos transistors per a cada píxel en lloc del transistor únic necessari per a una pantalla estàndard de transistors de pel·lícula prima (TFT). Abans que l'IPS Enhanced LG es va introduir el 2009, els transistors addicionals van provocar el bloqueig de més àrea de transmissió, per la qual cosa requereixen una major lluminositat i consumeixen més energia, fent que aquest tipus de pantalla sigui menys desitjable per a ordinadors portàtils. Actualment Panasonic està utilitzant una versió millorada eIPS per als seus productes LCD de gran grandària, així com Hewlett-Packard en la seva tableta TouchPad basada en WebOS i la seva Chromebook 11.

IPS LCD vs AMOLED [ edita ]

El LG LG Optimus Black (LCD NOVA) té el brillo fins a 700 nits el 2011, mentre que el competidor té només LCD IPS amb 518 nits i una pantalla OLED de matriu activa (AMOLED) amb 305 nits . LG també va afirmar que la pantalla NOVA era un 50% més eficient que els LCDs regulars i que només consumia un 50% de la potència de les pantalles AMOLED quan es produïa la pantalla en blanc. [40] Pel que fa a la relació de contrast, la pantalla AMOLED encara funciona millor a causa de la seva tecnologia subjacent, on els nivells negres es mostren com a tacs negre i no com a gris fosc. El 24 d'agost de 2011, Nokia va anunciar el Nokia 701 i també va reclamar la pantalla més brillant del món a 1000 nits. La pantalla també tenia la capa de Clearblack de Nokia, millorant la relació de contrast i l'acostament a la de les pantalles AMOLED.

Super commutació en avió (S-IPS) [ edita ]

Super-IPS es va introduir després de la commutació in-plane amb temps de resposta millors i la reproducció del color. [41]

Aquest disseny de píxels es troba a les pantalles S-IPS. S'utilitza un formulari de compressió per ampliar el connector de visió (rang d'indicacions de visualització amb bon contrast i canvi de color baix)

Canvi de marge avançat del camp (AFFS) [ edita ]

Conegut com a canvi de camp marí (FFS) fins al 2003, [42] la marxa avançada del camp marí és similar a IPS o S-IPS que ofereix un rendiment superior i una gamma de colors amb una lluminositat elevada. AFFS va ser desenvolupat per Hydis Technologies Co., Ltd, Corea (formalment Hyundai Electronics, LCD Task Force). [43] Les aplicacions portàtils aplicades per AFFS minimitzen la distorsió del color mentre es manté un angle de visió més ampli per a una pantalla professional. El canvi de color i la desviació provocades per la fuga de llum es corregeixen optimitzant la gamma blanca que també millora la reproducció de color blanc / gris. L'any 2004, Hydis Technologies Co., Ltd va licitar AFFS a les pantalles de Japó Hitachi. Hitachi utilitza AFFS per fabricar panells de gamma alta. El 2006, HYDIS va licenciar AFFS a Sanyo Epson Imaging Devices Corporation. Poc després, Hydis va introduir una evolució d'alta transmitància de la pantalla AFFS, anomenada HFFS (FFS +). Hydis va presentar AFFS + amb una llegibilitat millorada a l'aire lliure el 2007. Els panells AFFS s'utilitzen principalment a les cabines de les darreres pantalles d'avions comercials. Però ja no es produeix a partir de febrer de 2015. [44] [45] [46]

Alineació vertical (VA) [ edita ]

Les pantalles d'alineació vertical són una forma de LCD en què els cristalls líquids s'alineen de forma natural en els substrats de vidre. Quan no s'aplica tensió, els cristalls líquids es mantenen perpendiculars al substrat, creant una pantalla negra entre polaritzadors creuats. Quan s'aplica la tensió, els cristalls líquids es desplacen cap a una posició inclinada, permetent que la llum passi a través d'una pantalla de grisos, depenent de la quantitat de inclinació generada pel camp elèctric. Té un fons de fons més negre, una relació de contrast més alta, un angle de visió més ampli i una millor qualitat d'imatge a temperatures extremes que les pantalles tradicionals de retorçades-nemàtiques. [47]

Mode de fase blava [ edita ]

Article principal: Pantalla LCD de mode blau

Les pantalles LCD de mode blau s'han mostrat com a mostres d'enginyeria a principis de 2008, però no estan en producció massiva. La física de les pantalles de mode de fase blava suggereixen que es poden aconseguir temps de commutació molt curts (~ 1 ms), de manera que el control del color seqüencial en temps es pot realitzar i els filtres de color costosos serien obsolets. [ Cita requerida ]

Control de qualitat [ edita ]

Alguns panells LCD tenen transistors defectuosos, que provoquen píxels o il·luminats permanentment que es denominen píxels o píxels morts, respectivament. A diferència dels circuits integrats (IC), els panells LCD amb alguns transistors defectuosos solen ser utilitzables. Les polítiques dels fabricants per al nombre acceptable de píxels defectuosos varien molt. En un moment donat, Samsung va mantenir una política de tolerància zero per als monitors LCD venuts a Corea. [48] Tanmateix, a partir de 2005, Samsung s'adhereix a la norma menys restrictiva ISO 13406-2 . [49] S'ha conegut que altres empreses toleren fins a 11 píxels morts en les seves polítiques. [50]

Les polítiques de píxels morts sovint es debaten amb molta freqüència entre fabricants i clients. Per regular l'acceptabilitat dels defectes i per protegir l'usuari final, ISO ha alliberat l' estàndard ISO 13406-2 . [51] No obstant això, no tots els fabricants de LCD compleixen amb l'estàndard ISO i l'estàndard ISO és sovint interpretat de diferents maneres. Els panells LCD són més propensos a tenir defectes que la majoria dels ICs a causa de la seva mida més gran. Per exemple, un LCD SVGA de 300 mm té 8 defectes i una oblea de 150 mm només té 3 defectes. Tanmateix, 134 de les 137 morir a l'oblea seran acceptables, mentre que el rebuig de tot el panell LCD seria un rendiment del 0%. En els darrers anys, s'ha millorat el control de qualitat. Un panell LCD SVGA amb 4 píxels defectuosos generalment es considera defectuós i els clients poden sol·licitar un canvi per un de nou. [ Segons qui? ] Alguns fabricants, sobretot a Corea del Sud, on es troben alguns dels majors fabricants de panells de LCD, com LG, ara tenen "zero pèrdua de píxels defectuosos", que és un procés de selecció addicional que pot determinar "A" i "B" Panells de grau. [ Recerca original? ] Molts fabricants reemplaçarien un producte fins i tot amb un píxel defectuós. Fins i tot quan aquestes garanties no existeixen, la ubicació dels píxels defectuosos és important. Una visualització amb pocs píxels defectuosos pot ser inacceptable si els píxels defectuosos estan a prop. Els panells LCD també tenen defectes coneguts com clouding (o menys freqüentment mura ), que descriu els punts irregulars de canvis en la luminància . És més visible en zones fosques o negres d'escenes mostrades. [52]

Cero-potència (biestable) mostra [ edita ]

Vegeu també: Ferro Liquid Display

El dispositiu biestable zenital (ZBD), desenvolupat per QinetiQ (anteriorment DERA ), pot retenir una imatge sense poder. Els cristalls poden existir en una de les dues orientacions estables ("Negre" i "Blanc") i només es necessita poder canviar la imatge. ZBD Displays és una empresa spin-off de QinetiQ que fabrica tant dispositius ZBD a escala de grisos com a color. Kent Displays també ha desenvolupat una pantalla "sense energia" que utilitza polímers estabilitzats amb cristall líquid colesteric (ChLCD). El 2009, Kent va demostrar l'ús d'un ChLCD per cobrir tota la superfície d'un telèfon mòbil, el que li permet canviar de color i mantenir aquest color fins i tot quan es talla el poder. [53] El 2004, investigadors de la Universitat d'Oxford van demostrar dos nous tipus de LCD biestable de potència zero basats en tècniques de biaix de Zenithal. [54] Diverses tecnologies biesbles, com el 360 ° BTN i el colesteric biestable, depenen principalment de les propietats massives del cristall líquid (LC) i utilitzen ancoratge robust estàndard, amb films d'alineació i mescles LC similars als materials monoestables tradicionals. Altres tecnologies biesbles, com ara la tecnologia BiNem, es basen principalment en les propietats superficials i necessiten materials d'ancoratge febles específics.

Especificacions [ edita ]

  • Resolució La resolució d'un LCD s'expressa pel nombre de columnes i files de píxels (per exemple, 1024 × 768). Cada píxel sol compost de 3 subpíxels, un vermell, un verd i un blau. Aquesta ha estat una de les poques característiques del rendiment del LCD que es va mantenir uniforme entre els diferents dissenys. No obstant això, hi ha dissenys més nous que comparteixen subpíxels entre píxels i afegiu Quattron que intenten augmentar de forma eficient la resolució percebuda d'una pantalla sense augmentar la resolució real, a resultats mixtos.

  • Rendiment espacial: per a un monitor d'ordinador o una altra pantalla que es visualitza des d'una distància molt propera, la resolució s'expressa sovint en termes de tacada de punts o píxels per polzada, que és coherent amb la indústria gràfica. La densitat de la pantalla varia per aplicació, amb televisions generalment de baixa densitat per a la visualització de llarga distància i dispositius portàtils amb una alta densitat per a detalls a prop. L' angle de visualització d'una pantalla LCD pot ser important segons la visualització i el seu ús, les limitacions de certes tecnologies de pantalla signifiquen que la pantalla només es visualitza amb precisió en determinats angles.

  • Rendiment temporal: la resolució temporal d'una pantalla LCD és com pot mostrar imatges canviants, o la precisió i la quantitat de vegades per segon que la pantalla dibuixa les dades que es donen. Els píxels de la pantalla LCD no s'encénen / baixen entre marcs, de manera que els monitors LCD no mostren parpelles induïts per la renovació, independentment de la baixa taxa d'actualització. [55] Però una menor velocitat d'actualització pot significar artefactes visuals com el fantasma o el desdibuixament, especialment amb imatges en moviment ràpid. El temps de resposta individual de píxels també és important, ja que totes les pantalles tenen una latència inherent a mostrar una imatge que pot ser prou gran per crear artefactes visuals si la imatge visualitzada canvia ràpidament.

  • Existència del color : hi ha diversos termes per descriure els diferents aspectes del rendiment del color d'una pantalla. La gamma de colors és el rang de colors que es pot mostrar i la profunditat del color, que és la finesa amb què es divideix el color. La gamma de colors és una característica relativament senzilla, però rarament es tracta en materials de màrqueting excepte a nivell professional. Tenir un rang de color que supera el contingut que es mostra a la pantalla no té beneficis, per la qual cosa les pantalles només es fan per dur a terme dins o per sota del rang d'una determinada especificació. [56] Hi ha aspectes addicionals per a la gestió del color i el color LCD, com ara el punt blanc i la correcció gamma , que descriuen el color blanc i com es mostren els altres colors en relació amb el blanc.

  • Relació de brillantor i contrast: la ràtio de contrast és la proporció de la brillantor d'un píxel complet a un píxel complet. 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.