Dom > Izložba > Sadržaj

Uvođenje LCD displeja

Jun 26, 2018

Uvođenje LCD displeja


1. Kratak uvod u tekući kristal

  • Stanje tečnih kristala je intermedijerno stanje između homoseksualne tekućine i visoko naručenog kristala. Ima fluidnost tečnosti i anizotropiju kristala. Radi se o fluidu sa redom poremećaja reda.

  • Prvi tečni kristal otkrio je austrijski botaničar Leni FM (F.Reinitzer) 1888. godine. Međutim, tek 1971. godine industrija LCD-a ušla je u pravi period razvoja nakon uvođenja TN LCD-a. Razvojem tehnologije poluvodiča i konceptom aktivne matrice, TFT-LCD tehnologija je počela postepeno da se formira i počela je u Japanu početkom 90-ih. Industrijalizacija.



1.png

(1) tri glavne kategorije tekućih kristala:

  • Nematski tečni kristal (N faza) (Nenatski tečni kristali)
    Nematski tečni kristali se sastoje od molekula štapa ili štapa. Duga os molekula je paralelna. Lokacija molekularnog centroida je haotična i haotična. Stoga nematični tečni kristali imaju jednodimenzionalnu urednost i formiraju jednodimenzionalni fluid.

2.png

  • Tekući kristali u blizini kristala (Smectic Liquid Crystals)
    Tekući kristali u blizini kristala se sastoje od molekula tipa štapa ili traka, a molekuli su raspoređeni u slojeve. Duga os molekula u sloju je paralelna jedna drugoj, a smjer može biti okomit na sloj ili u nagnutom rasporedu sa slojem. Zbog svojih uredno raspoređenih molekula, njihova pravilnost je bliska kristalima i ima dvodimenzionalnu uređenost.

     

3.png

  • Kolesterski tekući kristali
    Holesterični tečni kristali pojavljuju se kao holesterični tečni kristali nakon što su zamijenjeni esterifikacijom ili halogeniranim. Ovi molekuli sa tečnim kristalima su ravni, sa molekulima raspoređenim u slojevima i molekulima u slojevima paralelnim jedan s drugim. Smjer duge osi molekula neznatno varira, duž normalnog smjera sloja.
    Kada različiti molekuli duge ose prolaze promjenu od 360 stepeni duž pravca puža, vraćaju se na početnu orijentaciju. Periodična međuprostorna udaljenost se naziva visina kolesternog tekućeg kristala (P).

  • Uopšteno govoreći, dužina koraka P je blizu vidljive talasne dužine. Visina strukture kolesterne spirale lako je pod uticajem spoljašnjih faktora, posebno temperature. Kada se temperatura promeni, smola se takođe menja, što čini da se u holesteričnoj fazi pojavljuju različite boje. Temperaturni efekat boje kolesterne faze može se koristiti za mjerenje površinske temperature.

4.png

2. zajednički režim prikaza

    1. TN način rada (upredeni nematički tekući kristal)

5.png

1.1 Struktura T - L - CD - a

  • Pozitivan nematički tekući kristal Np je u sendviču između 1000 staklenih ploča obloženih ITO (debljine do 1000 debljina) transparentne elektrode. Razmak između epoksidne smole i stakla između sredstva za stvrdnjavanje i sredstva za sušenje se uglavnom kontrolira pomoću košuljice. Generalno, dijelovi gornjeg i donjeg stakla unutar grafičkog prikaza obično su obloženi transparentnim elektrodama. Funkcija transparentne elektrode je dodavanje vanjskog signala sloju tekućeg kristala, tako da se molekule tekućeg kristala u odabranoj površini mijenjaju od 90 do ravne površine ravnine supstrata, tako da se ovdje mijenja prijenos svjetlosti. Za postizanje efekta prikaza.

  • Orijentacioni sloj: Poliimid

  • Kut zavoja: 90 stepeni

  • Kut nagiba: 2 stepena do 3 stepena

  • Hiralni materijali: mnogi molekuli u prirodi imaju dva oblika. Struktura dvaju molekula je potpuno ista u ravnini, ali u prostoru su potpuno različiti. Oni formiraju odnos između objekata i ogledala. Kao i ogledalo, mogu se porediti sa levom i desnom rukom, tako da se nazivaju kiralni molekuli.

  • Normalni bijeli uzorak: prikaz slike

  • Normalni crni uzorak: negativna slika


1.2 Princip rada TN-LCD-a

 

6.png

2.STN način rada (ultra upleteni nematički tekući kristal)

2.1 Struktura STN-LCD-a
Generalno govoreći, struktura STN-LCD-a je u osnovi ista kao i kod TN LCD-a. Razlika je samo u sljedećim točkama:

  • Veliki kut zavoja (180 -270 stepeni);

  • Visok ugao ugađanja (manje od 20 stupnjeva);

  • Osovina osvjetljenja s dva polarizatora je posebno postavljena.

7.png

2.2 FSTN (kompenzacija filma Super Twisted Nematic)

  •   Vanjska površina ćelije tekućeg kristala obično sadrži kompenzacijski film, koji je obično izrađen od polimera i ima dvolom. Kada o svjetlo i e svjetlo prođu kroz kompenzacijski film, generira se dodatna fazna razlika, tako da se faza o svjetla i e svjetlo mogu odgoditi ili kompenzirati, mijenjajući tako interferencijsku boju polarizirane svjetlosti. U tehnologiji displeja sa tečnim kristalima, kompenzacioni film se često koristi kako bi se eliminisala boja interferencije polarizovanog svetla.

  • Kompenzacioni film u FSTN-LCD-u može biti smješten ispod polarizatora ili na vrhu polarizatora, jedan ili dva komada. Neki od dva filmska sistema za kompenzaciju filma također igraju ulogu kolimatora u isto vrijeme, koji također ima ulogu filma raspršivanja, tako da povećanje kuta prikaza tekućeg kristala ne utječe na brzinu odziva tekućeg kristala. display.

  • FSTN-LCD karakteristike: crno-bijeli zaslon, kut 800 (tipično), višestruki pogon do 480: 1 (segmenti / zajednički), reflektirajući vrijeme od 250 ms pri 4.5V (niže od TN-LCD).

 

8.png

  • Super uvrnuti LCD zaslon (DSTN-LCD) sa kompenzacijskom kutijom je prvi crno-bijeli LCD zaslon. Najveća razlika između DSTN-LCD i opšteg super upletenog displeja sa tečnim kristalima je u tome što se sastoji od dva upredena upredena para ekrana sa tečnim kristalima.

  • Kutija sa tečnim kristalima iznad je super upleteni displej sa tečnim kristalima. Sledeća kutija sa tečnim kristalima, tj. Bez elektrode i nijedan polarizator nije ispunjen samo slojem tečnih kristala, pravac izobličenja gornje i donje kutije tečnih kristala je potpuno suprotan. Kutija sa tečnim kristalima ispod je kompenzaciona kutija. Kada o svjetlo i e svjetlo prolaze kroz kompenzacijsku kutiju, stvara se dodatna razlika u fazi, tako da se vrši faza osvjetljenja i svjetla. Položaj se može odložiti ili kompenzirati, čime se eliminira boja interferencije polarizirane svjetlosti i postiže crno-bijeli efekt prikaza.

  • Karakteristike DSTN - LCD:
    Kontrast: bolji od STN, FSTN; može automatski kompenzirati promjenu kontrasta uzrokovanu temperaturnim promjenama.
    Brzina reakcije: značajno povećanje.
    Boja i sjaj: u principu, LCD prikazuje blago crvenu, zelenu ili plavu boju, a DSTN-LCD slabi ovu tendenciju.
    Ugao gledanja: najbolji kut gledanja je velik

9.png

  • COLOR STN je filter u boji (Color filter) na tradicionalnom STN-u, koji dijeli bilo koji piksel monokromatske matrice prikaza (piksela) na tri sub-piksela (sub-piksel), a filter u boji prikazuje tri crvene, zelene i plave boje. preko filtera za boju, a zatim prikazuje različite boje po harmoničnom odnosu tri boje.

2.5 STN modulacija svjetla

  • STN serija displeja je modulirana birefringence. Zbog toga su različite boje interferencije neizbježne u izlaznoj svjetlosti.

  • Žuti režim: žut u ne selektivnom stanju (žuta pozadina). U odabranom stanju je crno.

  • Plavi mod: boja prikazana u ne selektivnom stanju je plavičasto zelena (pozadina je tamno plava) i gotovo bezbojna (bijela) u stanju izbora.

2.6 STN-LCD crno-bijela tehnologija

  • Glavni način: temelji se na plavom modu u STN modu prikaza, koristeći crnu boju s dva smjera ili plavu boju - žutu boju s dva smjera kako bi plavu pozadinu učinili crnom. Struktura i tehnologija ove vrste ekrana su u osnovi iste kao i kod STN prikaza plavog moda.

  • Kompenzacija faze: postoje dvije vrste: dvoslojni LCD zaslon (DSTN) i membranska kompenzacijska faza (FSTN).

2.7 TFT Tankoslojni tranzistor

  • TFT-LCD struktura

10.png

Tečni kristal koji koristi TFT-LCD je TN (Twist Nematic) tečni kristal, a molekul tečnog kristala je eliptičan

      

11.png

2.7.1

Osnovna struktura filtera u boji sastoji se od staklene podloge (stakleni supstrat), crne matrice (Black Matrix), sloja boje (sloj boje), zaštitnog sloja (Over Coat) i ITO provodnog filma. Za generalno probijanje TFT, struktura filtera boja je prikazana ispod.

   

12.png

CF Pixel Array

Mozaik :: prikaz AV dinamičke slike

Ravna: češće prikazuju tekstualne slike, (bilježnica)


13.png


14.png


15.png


TFT princip rada:

TFT je 13 terminalna komponenta. Može se smatrati prekidačem u primjeni LCD-a.

Funkcija LCD modula je slična funkciji kondenzatora, a naponska vrijednost kondenzatora se ažurira / održava pomoću ON / OFF prekidača.

Kada je SW ON, signal se piše (dodaje i snima) na kondenzatoru sa tečnim kristalima, a u drugo vreme SW OFF, može se sprečiti curenje signala iz kapacitivnosti tečnih kristala.

16.png

17.png

(1) Vgs> Vth: očitavanje signala

TFT modul daje naponu kapije (G) odgovarajući napon (VGS> startni napon Vth, ubrizgavanje), što uzrokuje da kanal (a-Si) inducira nosač (elektrone) da napravi odvod (S) izvora (D) provođenje.

Napomena: Vth je minimalni napon potreban da se indukuje nosač.

18.png

(2) Vgs

Kada je Vgs manji od početnog napona, kanal se ne otvara kada nosač nije induciran.

19.png

  1. VG je skener linijskog napona, VID je signalni napon, koji se dodaje kapiji i izvoru TFT-a.

2. u T1 vremenskoj domeni (horizontalni period odabira) TFT ON, potencijal VP piksela će biti napunjen da signalizira potencijalni VID. U vremenskom domenu T2 (ne selektivno) TFT OFF, u trenutku OFF, VP će pasti Delta V. Veličina delta V se odnosi na parazitsku kapacitivnost CGD između TFT komponenti i štapa, pa parazitski Kapacitet se izbjegava u projektnim i procesnim komponentama.

20.png

21.png

3. tehnologija širokog ugla gledanja

22.png

1. široka perspektivna klasifikacija:

TN + metoda kompenzacije faze filma

Režim InPlane prekidača (IPS) (Hitachi Super-IPS i moderni elektronski FFS (Fringe Field Switching) LCD režim je poboljšanje IPS-a).

Režim višestrukog vertikalnog poravnanja (MVA) (PVA (modifikovani vertikalni poredak) režima Samsung Corp i ASV (napredni Super V) režim Sharp Co je produžetak obrasca)

Ostali su Panasonic OCB (Optical Compensated Birefringence) i NEC SFT (Super-fine TFT) tehnologija i tako dalje.

2. TN + metoda kompenzacije faze filma

U TN modelu, tamno stanje je stanje polja. Na naponu zasićenja, molekuli tečnog kristala u centralnom dijelu kutije su okomiti na supstrat, dok su molekuli u blizini supstrata gotovo neiskrivljeni i imaju tendenciju nagiba, formirajući mješovitu orijentaciju koja usmjerava smjer vektora duž kutije debljina.

Orijentacioni sloj na membrani se koristi za orijentaciju diska tekućeg kristala. Kada se napravi kompenzacioni sloj diska tečnog kristala, električno polje (ili magnetno polje) se nanosi prije očvršćivanja diska tekućeg kristala. Pod dvostrukim dejstvom električnog polja (ili magnetnog polja) i orijentacione sile orijentacionog filma, diskovi kao tečni kristalni molekuli formiraju mešovitu orijentaciju optičke ose koja se neprestano menja duž pravca debljine, što je u skladu sa mješovita orijentacija molekula u kutiji tekućih kristala. Zatim, pod djelovanjem električnog polja (ili magnetnog polja), UV je očvrsnuo tako da je orijentacija fiksirana. Za orijentaciju diska korišten je orijentacijski sloj na membrani. Kada se napravi kompenzacioni sloj diska tečnog kristala, električno polje (ili magnetno polje) se nanosi prije očvršćivanja diska tekućeg kristala. Pod dvostrukim dejstvom električnog polja (ili magnetnog polja) i orijentacione sile orijentacionog filma, diskovi kao tečni kristalni molekuli formiraju mešovitu orijentaciju optičke ose koja se neprestano menja duž pravca debljine, što je u skladu sa mješovita orijentacija molekula u kutiji tekućih kristala. Zatim, pod djelovanjem električnog polja (ili magnetnog polja), UV se učvrsti tako da je orijentacija fiksirana.

23.png

Orijentacioni sloj na membrani se koristi za orijentaciju diska tekućeg kristala. Kada se napravi kompenzacioni sloj diska tečnog kristala, električno polje (ili magnetno polje) se nanosi prije očvršćivanja diska tekućeg kristala. Pod dvostrukim dejstvom električnog polja (ili magnetnog polja) i orijentacione sile orijentacionog filma, diskovi kao tečni kristalni molekuli formiraju mešovitu orijentaciju optičke ose koja se neprestano menja duž pravca debljine, što je u skladu sa mješovita orijentacija molekula u kutiji tekućih kristala. Zatim, pod djelovanjem električnog polja (ili magnetnog polja), UV se učvrsti tako da je orijentacija fiksirana.

Delimična asimetrija je rezultat toga da kompenzacioni film ne kompenzira u potpunosti kompleksnu orijentaciju molekula tečnih kristala u kutiji. Pošto se kompenzacioni uslov kompenzacionog filma određuje prema efektu napona zasićenja, promene orijentacije molekula tečnog kristala u kutiji su kompleksnije kada se prikaže srednji nivo sive boje, a odgovarajuća vrednost optičke anizotropije odstupa od zasićenja napona, a kompletna kompenzacija nije postignuta.

24.png

Tehničke karakteristike TN + filma:

  1. je najjeftinija, dobra stopa je vrlo visoka.

2., poboljšanje azimutne simetrije nije značajno.

3. nizak kontrast i spori odgovor dva problema ostaju nepromijenjena.

4. se uglavnom koristi u niskom zaslonu.

3.IPS mod

IPS je skraćenica od "In Plane Switching" (komplanarni prekidač).

IPS tehnologija je tehnologija prikaza koju je Hitachi Japan uspješno razvio 1996. godine.

Godine 1998. Hitachi je lansirao S-IPS (Super-IPS). Pored originalne tehnologije IPS-a, brzina reakcije je poboljšana.

Godine 2002. Hitachi je lansirao AS-IPS, koji je uveliko poboljšao odnos širine i visine.

Trenutno, IPS proizvođači: Hitachi, LG, Hanyu kolorni kristali, IDTech (zajedničko ulaganje između Chi Mei Electronics i Japan IBM)

Strukturne karakteristike:

1. nematički nematički molekuli tekućeg kristala sa dielektričnom anizotropijom su raspoređeni na jednoličnoj paralelnoj površini između supstrata. Elektrode internih signala sa češljem i zajedničke elektrode se koriste za proizvodnju poprečnog električnog polja za promjenu azimutnog kuta optičke osi molekula tečnog kristala u ravnini supstrata i za kontrolu transmisije.

2. polarizacija dva polarizatora je ortogonalna, a polarizirajući pravac polarizatora je paralelan sa molekulom tečnog kristala na površini donje podloge.

25.png

Princip rada:

1. raskid: polarizacijska os polarizatora je paralelna s molekularnim usmjeravajućim vektorom, tako da kada se linearno polarizirano svjetlo dobije polarizatorom u sloj tekućeg kristala na podlozi, polarizacijsko stanje polarizatora neće se promijeniti . U isto vrijeme, molekule tekućih kristala su ravnomjerno poravnate duž površine, tako da polarizirana zraka ne prolazi kroz sloj tekućeg kristala. Do rotacije dolazi; gornji i donji polarizatori su ortogonalno postavljeni tako da polarizacija linije potpuno ometa polarizator, tako da se može dobiti tamno stanje blizu čiste crne boje.

26.png

2. stanje provođenja: zbog poprečnog električnog polja između digitalne elektrode i zajedničke elektrode u obliku češlja, molekule tekućeg kristala sa - Delta e će se okrenuti u vertikalni smjer električnog polja, a kut distorzije je ugao između vektora za molekularno usmjeravanje i osi polarizacije polarizatora na strani incidenta. Svjetlosno polarizirano svjetlo prolazi kroz staklenu podlogu i pretvara se u eliptičnu polariziranu svjetlost prije ulaska u detektor, tako da se dio svjetla može pucati iz detektora kako bi dobio svijetli prikaz.

27.png

Značajke IPS uzorka:

  1. nema inverzije stepenica u vertikalnom ili horizontalnom smjeru, u rasponu od 80.

2. Stopa zadržavanja napona je vrlo visoka.

3. Azimutalna simetrija ugla gledanja nije dobra. Opseg ugla gledanja nekog azimuta nije dovoljno širok.

4.Small otvaranje stopa, niska transmisija

Brzina odziva je spora.

28.png

Brzina otvaranja ( Aperture Ratio :

Omjer otvora blende je efektivna površina gdje svaki piksel može biti proziran podijeljen ukupnom površinom piksela. Što je veći otvor blende, to je svjetlija ukupna slika.

IPS: zbog gornjih i donjih elektroda (obično Cr ili Al) na donjoj podlozi, smanjuje brzinu otvaranja i smanjuje intenzitet svjetlosti u istom stanju, što dovodi do smanjenja kontrasta (osvjetljenje izvora pozadinskog osvjetljenja). se povećava kontrastom TN režima).

29.png

S-IPS:

U rasponu piksela, elektroda sa češljem se presavija u oblik zubaca da bi se formirale dve oblasti koje se mogu rotirati levo i desno od molekula tečnih kristala, čime se dobija orijentacija segmentacije da bi se kompenzovale karakteristike ugla.

30.png

Dijagram karakteristika prikaza tekućeg kristala S-IPS režima:

31.png

4.VA režim (režim vertikalne orijentacije):

Kada se ne primijeni napon, svi molekuli tekućeg kristala su raspoređeni okomito na površinu podloge.

Kada se primeni napon veći od praga, duga os ostatka molekula je nagnuta pod određenim uglom osim molekula tečnog kristala blizu površine supstrata. Ugao se povećava sa povećanjem napona, tako da je polarizovana svetlost birefringentna i postaje eliptično polarizovana svetlost tako da se deo svetla može emitovati iz detektora. Intenzitet svetlosti prenosa zavisi od veličine primenjenog napona

32.png

Karakteristike VA modela:

1. brzina odziva je mnogo veća od brzine uobičajenog TN režima. Pošto VA režim uklanja izobličenu strukturu molekula tečnih kristala, raspored molekula tečnih kristala se menja samo između dva horizontalna i vertikalna stanja.

2. elektrooptička karakteristična krivulja u osnovi nema odvajanje boje u blizini dijela praga. U slučaju vertikalnog upadnog svjetla, mogu se dobiti odlični crno-bijeli prikazi u smjeru normalnih vrijednosti zaslona.

3., kao i kod opšteg TN režima, VA režim takođe ima defekte uskog ugla gledanja i asimetričnog ugla gledanja prilikom generisanja prikaza slike sive skale.

VA proizvođač tehnologije:

SHARP CPA

Fujitsu MVA \ t

Samsung PVA (S-PVA) \ t

Optoelektronski MVA

Tehnologija višestruke orijentacije (Multi-domain Technology)

single domain

Dvostruka domena: 2 segmentirana piksela

Četiri domena: 4 segmentna piksela


33.png



34.png

MVA (tehnologija višestruke vertikalne orijentacije)

Razvijeno od strane Fujitsu Corporation, nema potrebe za trenje.

ADF tehnologija (automatsko formiranje domene: automatska domena)

Kada se ne doda električna energija, postavljena je vertikalna površina većine molekula tečnih kristala (nekoliko molekula u maloj izbočini blago je nagnuto pod djelovanjem nagiba); kada se napon primeni, nagnuto električno polje će se dobiti oko male izbočine. Prvo, molekuli tečnog kristala 1 i 1 'na površini male izbočine rotiraju se u smjeru ilustriranog smjera, pod utjecajem rotacije 1 i 1'. Molekuli tečnih kristala oko male izbočine (2, 2 'na slici 7, 3' i 4, 4 ') također rotiraju u istom smjeru kao i 1, tako da su svi molekuli tekućeg kristala u kutiji tekućih kristala. može dobiti stabilnu dvostruku orijentaciju domena.


35.png

Princip rada MVA režima:

Kada se snaga ne dodaje, većina molekula tečnih kristala je okomita na MVA-LCD strukturu, jer su gornji i donji polarizatori ortogonalni, tako da je polje tamno kada su gornji i donji polarizatori ortogonalni.



36.png


Kada se napon primijeni, nagnuto električno polje se stvara između gornje i donje izbočine, što čini molekule tekućeg kristala nagnutim orijentacijom. Usled efekta dvolomnosti molekula tečnih kristala, polarizovana svetlost prolazi kroz sloj nagnutih tečnih kristala i pretvara se u eliptičnu polarizovanu svetlost, tako da se svetlost prikazuje na svetlu detektora. Osim toga, kako se električno polje povećava, intenzitet propuštenog svjetla se povećava odgovarajuće.

37.png

Metoda projektovanja malog konveksnog rasporeda:

Mala izbočina gornje i donje donje ploče raspoređena je paralelno jedna uz drugu u paralelnom Z obliku, a gornje i donje izbočine su postavljene naizmjenično. Na taj način, kada se primeni napon, molekuli tečnih kristala mogu dobiti 4 različite orijentacije, odnosno 4 domene. Može se dokazati da u ovom rasporedu, kada apsorpciona os polarizatora dosegne os 45 molekula tečnog kristala, stepen iskorišćenosti upadne svetlosti je najveći.

38.png

Karakteristike uzorka MVA:

1. široki kut gledanja, visok kontrast, brzina odziva: horizontalni i vertikalni kut gledanja može doseći više od 80 ili više, i vrlo simetričan, čak iu smjeru 45 ili više od 50; brzina odziva je takođe oko 25ms; ne postoji fenomen promene narudžbine u MVA-LCD-u.


39.png

2. Orijentacija ne zahtijeva trenje i visok prinos: primjena ADF tehnologije štedi proces trenja u procesu izrade MVA-LCD panela, skraćuje proces proizvodnje; istovremeno poboljšava dobru brzinu zbog problema koji se često uvode u proces trenja.

Poređenje tri tehnologije širokog ugla gledanja

40.png

1.The IPS režim su razvili Hitachi, a sada NEC i Nokia koriste ovu tehnologiju. Najveća prednost ovog modela je u tome što može povećati ugao gledanja do stepena od + 85, ali drugi performansi ekrana još uvijek nisu poboljšani: vrijeme odziva je oko 30 milisekundi. Još jedan problem IPS režima je da kontrola poprečnog električnog polja molekula tečnog kristala zahtijeva veliki napon, tako da se potrošnja energije uređaja za prikaz povećava.

2.MVA režim je razvijen od strane Fujitsu-a. Trenutno je Tajvan ovlašćen da ga koristi. Režim MVA bi trebao biti najbolje rješenje za široki kut gledanja i brz odziv zaslona s tekućim kristalima. Njegov ugao gledanja može biti visok do 160 stepeni, što je ekvivalentno tradicionalnom CRT prikazu. Može da obezbedi kraće vreme odziva (20 ms) od TN + režima i IPS režima. Ovo je veoma važno za video prikaz. Pored toga, kontrast je takođe znatno poboljšan, iako će se promeniti sa promenom perspektive.

Režim upravljanja IPS ravninom je savršeno rješenje za široki kut gledanja. U osnovi, slika neće biti iskrivljena promjenom kuta gledanja.

MVA će izbledeti sa povećanjem ugla gledanja. Ova tipična karakteristika je važna osnova za procjenu MVA.

41.png