Adeiladu LCD
Mae pob picsel o LCD yn cynnwys y rhannau canlynol: haen o foleciwlau crisial hylif wedi'u hatal rhwng dau electrod tryloyw (ocsid tun indium), a dau hidlydd polareiddio gyda chyfarwyddiadau polareiddio sy'n berpendicwlar i'w gilydd ar y tu allan. Os nad oes grisial hylif rhwng yr electrodau, bydd cyfeiriad polareiddio golau sy'n pasio trwy un o'r hidlwyr polareiddio yn hollol berpendicwlar i'r ail hidlydd polareiddio, felly mae'n cael ei rwystro'n llwyr. Fodd bynnag, os yw cyfeiriad polareiddio golau sy'n pasio trwy un hidlydd polareiddio yn cael ei gylchdroi gan y grisial hylif, gall basio trwy'r hidlydd polareiddio arall. Gellir rheoli cylchdroi cyfeiriad polareiddio golau gan grisial hylif gan gae electrostatig, a thrwy hynny sicrhau rheolaeth ar olau.
Mae moleciwlau grisial hylif yn agored iawn i ddylanwad caeau trydan allanol ac yn cynhyrchu taliadau ysgogedig. Pan ychwanegir ychydig bach o wefr at electrod tryloyw pob picsel neu is-bicsel i gynhyrchu maes electrostatig, bydd moleciwlau'r grisial hylif yn cael eu cymell gan y maes electrostatig hwn i gymell gwefrau ysgogedig a chynhyrchu torque electrostatig, sy'n newid y newid y Trefniant cylchdro gwreiddiol y moleciwlau grisial hylif, a thrwy hynny newid osgled cylchdroi'r golau sy'n pasio trwodd. Newid ongl benodol fel y gall basio trwy'r hidlydd polareiddio.
Cyn i'r gwefr gael ei hychwanegu at yr electrod tryloyw, mae trefniant y moleciwlau grisial hylif yn cael ei bennu gan drefniant wyneb yr electrod, a gellir defnyddio wyneb cemegol yr electrod fel hedyn grisial. Yn y grisial hylif TN mwyaf cyffredin, trefnir electrodau uchaf ac isaf y grisial hylif yn fertigol. Mae'r moleciwlau crisial hylif yn cael eu trefnu mewn troell, ac mae cyfeiriad polareiddio'r golau sy'n pasio trwy hidlydd polareiddio yn cylchdroi ar ôl pasio trwy'r sglodyn hylif, fel y gall basio trwy polarydd arall. Yn y broses hon, mae rhan fach o'r golau yn cael ei rwystro gan y polarydd ac mae'n edrych yn llwyd o'r tu allan. Ar ôl i'r gwefr gael ei hychwanegu at yr electrod tryloyw, bydd y moleciwlau crisial hylif yn cael ei drefnu bron yn llwyr ochr yn ochr ar hyd cyfeiriad y maes trydan, felly nid yw cyfeiriad polareiddio'r golau sy'n pasio trwy hidlydd polareiddio yn cylchdroi, felly mae'r golau'n llwyr blocio. Ar yr adeg hon, mae'r picsel yn edrych yn ddu. Trwy reoli'r foltedd, gellir rheoli graddfa ystumio trefniant moleciwlau grisial hylif i gyflawni gwahanol gloi.
Mae rhai LCDs yn troi'n ddu pan fyddant yn agored i gerrynt eiledol, sy'n dinistrio effaith droellog y grisial hylif. Pan fydd y cerrynt wedi'i ddiffodd, mae'r LCD yn dod yn fwy disglair neu'n dryloyw. Mae'r math hwn o LCD i'w gael yn gyffredin ar gliniaduron a LCDs rhad. Math arall o LCD a ddefnyddir yn gyffredin ar LCDs diffiniad uchel neu setiau teledu LCD mawr yw pan fydd y pŵer yn cael ei ddiffodd, mae'r LCD yn afloyw.
Er mwyn arbed pŵer, mae LCDs yn defnyddio dull amlblecsio. Yn y modd amlblecsio, mae'r electrodau ar un pen wedi'u cysylltu mewn grwpiau, mae pob grŵp o electrodau wedi'u cysylltu â chyflenwad pŵer, ac mae'r electrodau yn y pen arall hefyd wedi'u cysylltu mewn grwpiau, mae pob grŵp wedi'i gysylltu â phen arall y pŵer cyflenwi. Mae'r dyluniad grwpio yn sicrhau bod pob picsel yn cael ei reoli gan gyflenwad pŵer annibynnol. Mae'r ddyfais electronig neu'r feddalwedd sy'n gyrru'r ddyfais electronig yn rheoli arddangos y picsel trwy reoli dilyniant ymlaen/i ffwrdd y cyflenwad pŵer.
Mae'r dangosyddion ar gyfer profi LCDs yn cynnwys yr agweddau pwysig canlynol: maint arddangos, amser ymateb (cyfradd cydamseru), math arae (gweithredol a goddefol), ongl wylio, lliwiau â chymorth, disgleirdeb a chyferbyniad, cydraniad a chymhareb agwedd sgrin, a rhyngwyneb mewnbwn (fel y fath fel rhyngwyneb gweledol ac arae arddangos fideo).
Hanes cryno
Ym 1888, darganfu cemegydd Awstria Friedrich Reinizer grisialau hylif a'u priodweddau ffisegol arbennig.
Roedd yr LCD gweithredol cyntaf yn seiliedig ar y modd gwasgaru deinamig (DSM), a ddatblygwyd gan dîm dan arweiniad George Hellmann yn RCA. Sefydlodd Hellmann Optech, a ddatblygodd ystod o LCDs yn seiliedig ar y dechnoleg hon.
Ym mis Rhagfyr 1970, patentwyd effaith maes nematig troellog crisialau hylif yn y Swistir gan SINT a Helfrich yn y Central Laboratories Hoffmann-le Roque. Fodd bynnag, y flwyddyn flaenorol, ym 1969, roedd James Ferguson wedi darganfod effaith maes nematig troellog crisialau hylif ym Mhrifysgol Talaith Kent yn Ohio, UDA, ac wedi cofrestru'r un patent yn yr Unol Daleithiau ym mis Chwefror 1971. Yn 1971, ei gwmni (Ilixco (Ilixco ) cynhyrchodd y LCD cyntaf yn seiliedig ar yr eiddo hwn, a ddisodlodd y math DSM israddol LCD yn fuan. Nid tan 1985 y daeth y darganfyddiad hwn yn fasnachol hyfyw. Yn 1973, defnyddiodd corfforaeth finiog Japan yn gyntaf i wneud arddangosfeydd digidol ar gyfer cyfrifianellau electronig. Yn y 2010au, mae LCDs wedi dod yn brif ddyfeisiau arddangos ar gyfer pob cyfrifiadur.
Egwyddor Arddangos
Heb foltedd, bydd golau'n symud ar hyd y bwlch rhwng moleciwlau crisial hylif ac yn troi 90 gradd, fel y gall golau basio trwodd. Ond ar ôl ychwanegu foltedd, mae golau'n symud yn syth ar hyd y bwlch rhwng moleciwlau grisial hylif, felly mae golau'n cael ei rwystro gan yr hidlydd.
Mae grisial hylif yn ddeunydd â nodweddion llif, felly dim ond grym allanol bach iawn sydd ei angen i wneud i'r moleciwlau grisial hylif symud. Gan gymryd y grisial hylif nematig mwyaf cyffredin fel enghraifft, gall moleciwlau crisial hylif droi yn hawdd trwy weithred y maes trydan. Gan fod echel optegol grisial hylif yn eithaf cyson â'i echel foleciwlaidd, gall gynhyrchu effeithiau optegol. Pan fydd y maes trydan a roddir ar y grisial hylif yn cael ei dynnu ac yn diflannu, bydd y grisial hylif yn defnyddio ei hydwythedd a'i gludedd ei hun, a bydd y moleciwlau grisial hylif yn dychwelyd yn gyflym i'r wladwriaeth wreiddiol cyn i'r maes trydan gael ei gymhwyso.
Arddangosfeydd trosglwyddo a myfyriol
Gall LCDs fod naill ai'n drosglwyddadwy neu'n fyfyriol, yn dibynnu ar ble mae'r ffynhonnell golau wedi'i gosod.
Mae LCDs trosglwyddo yn cael eu goleuo gan ffynhonnell golau y tu ôl i'r sgrin, a'u gweld o'r ochr arall (o flaen) y sgrin. Defnyddir y math hwn o LCD mewn cymwysiadau sy'n gofyn am ddisgleirdeb uchel, fel monitorau cyfrifiadurol, PDAs, a ffonau symudol. Mae'r goleuadau a ddefnyddir i oleuo'r LCD yn aml yn defnyddio mwy o bwer na'r LCD ei hun.
Mae LCDs myfyriol, a geir yn gyffredin mewn clociau a chyfrifianellau electronig, (weithiau) yn goleuo'r sgrin trwy adlewyrchu golau allanol yn ôl o arwyneb adlewyrchol gwasgaredig y tu ôl i'r LCD. Mae gan y math hwn o LCD gymhareb cyferbyniad uwch oherwydd bod y golau'n mynd trwy'r grisial hylif ddwywaith, felly mae'n cael ei dorri ddwywaith. Mae peidio â defnyddio dyfais oleuadau yn lleihau'r defnydd o bŵer yn sylweddol, felly mae dyfeisiau sy'n cael eu pweru gan fatri yn para'n hirach. Oherwydd bod LCDs myfyriol bach yn defnyddio cyn lleied o bŵer nes bod ffotocell yn ddigon i'w pweru, fe'u defnyddir yn aml mewn cyfrifianellau poced.
Gellir defnyddio LCDs translective naill ai'n drosglwyddadwy neu'n fyfyriol. Pan fydd digon o olau allanol, mae'r LCD yn gweithredu fel math myfyriol, a phan fydd llai o olau allanol, gall weithredu fel math trosglwyddo.
Arddangos Lliw
Mae technoleg LCD hefyd yn newid disgleirdeb yn seiliedig ar faint y foltedd. Mae'r lliw sy'n cael ei arddangos gan bob is-elfen LCD yn dibynnu ar y rhaglen sgrinio lliw. Gan nad oes lliw ar y grisial hylif ei hun, defnyddir hidlwyr lliw i gynhyrchu lliwiau amrywiol yn lle is-elfennau. Dim ond trwy reoli dwyster y golau sy'n pasio trwodd y gall is-elfen addasu'r graddlwyd. Dim ond ychydig o arddangosfeydd matrics gweithredol sy'n defnyddio rheolaeth signal analog, ac mae'r mwyafrif yn defnyddio technoleg rheoli signal digidol. Mae'r mwyafrif o LCDs a reolir yn ddigidol yn defnyddio rheolwyr wyth did, a all gynhyrchu 256 lefel o raddfa lwyd. Gall pob is-elfen ddangos 256 lefel, fel y gallwch gael 2563 o liwiau, a gall pob elfen ddangos 16,777,216 o liwiau. Oherwydd nad yw'r llygad dynol yn teimlo'r disgleirdeb yn llinol, ac mae'r llygad dynol yn fwy sensitif i newidiadau disgleirdeb isel, ni all y cromatigrwydd did 24- hwn fodloni'r gofynion delfrydol yn llawn. Mae peirianwyr yn defnyddio rheoleiddio foltedd pwls i wneud i'r newidiadau lliw edrych yn fwy unffurf.
Mewn LCD lliw, mae pob picsel wedi'i rannu'n dair uned, neu is-bicseli, ac mae hidlwyr ychwanegol wedi'u marcio yn goch, gwyrdd a glas yn y drefn honno. Gellir rheoli'r tri is-bicsel yn annibynnol, gan arwain at filoedd neu hyd yn oed filiynau o liwiau ar gyfer y picsel cyfatebol. Mae hen CRTs yn defnyddio'r un dull i arddangos lliwiau. Yn dibynnu ar yr angen, trefnir y cydrannau lliw yn ôl gwahanol geometregau picsel.
Araeau Gweithredol a Goddefol
Arddangosfa grisial hylif a geir yn gyffredin mewn gwylio electronig a chyfrifiaduron poced sy'n cynnwys nifer fach o segmentau, pob un ag un cyswllt electrod. Mae cylched pwrpasol allanol yn darparu gwefr i bob uned reoli, a all fod yn feichus gyda mwy o unedau arddangos (megis arddangosfeydd crisial hylifol). Arddangosfeydd grisial hylif arae goddefol ar gyfer arddangosfeydd monocrom bach, fel y rhai ar PDAs neu sgriniau gliniaduron hŷn, defnyddiwch dechnoleg nematig (STN) (STN) neu dechnoleg nematig troellog uwch-haen ddwbl (DSTN) (DSTN yn cywiro problem gwyriad lliw STN).
Mae gan bob rhes neu golofn ar yr arddangosfa gylched annibynnol, ac mae lleoliad pob picsel hefyd wedi'i nodi gan res a cholofn. Gelwir y math hwn o arddangosfa yn "arae goddefol" oherwydd mae'n rhaid i bob picsel gofio ei gyflwr ei hun cyn ei ddiweddaru. Ar yr adeg hon, nid oes gan bob picsel gyflenwad gwefr sefydlog. Wrth i nifer y picseli gynyddu, bydd nifer cymharol y rhesi a'r colofnau hefyd yn cynyddu, ac mae'r dull arddangos hwn yn dod yn anoddach ei ddefnyddio. Nodweddir LCDs a wneir â araeau goddefol gan amseroedd ymateb araf iawn a chyferbyniad isel.
Mae arddangosfeydd lliw cydraniad uchel cyfredol, fel monitorau cyfrifiadurol neu setiau teledu, yn araeau gweithredol. Mae arddangosfeydd grisial hylif transistor ffilm denau yn cael eu hychwanegu at polaryddion a hidlwyr lliw. Mae gan bob picsel ei transistor ei hun, sy'n caniatáu rheolaeth picsel sengl. Pan fydd llinell golofn yn cael ei throi ymlaen, mae'r holl linellau rhes wedi'i chysylltu â rhes gyfan o bicseli, ac mae pob llinell res yn cael ei gyrru gyda'r foltedd cywir, mae llinell y golofn wedi'i diffodd ac mae'r rhes arall yn cael ei throi ymlaen. Mewn gweithrediad diweddaru llun cyflawn, mae pob llinell golofn yn cael ei throi ymlaen mewn dilyniant amser. Bydd arddangosfeydd arae gweithredol o'r un maint yn ymddangos yn fwy disglair ac yn fwy craff nag arddangosfeydd arae goddefol, ac yn cael amser ymateb byr.
Rheoli Ansawdd
Mae rhai paneli LCD yn cynnwys transistorau diffygiol sy'n achosi smotiau llachar a thywyll parhaol. Yn wahanol i ICS, gall paneli LCD eu harddangos fel rheol hyd yn oed os oes picseli gwael. Gall hyn hefyd osgoi taflu paneli LCD sy'n llawer mwy na'r ardal IC oherwydd ychydig o bicseli drwg. Mae gan wneuthurwyr panel wahanol safonau ar gyfer pennu picseli gwael.
Mae paneli LCD yn fwy tebygol o fod â diffygion na byrddau IC oherwydd eu maint mwy. Er enghraifft, mae gan {{0}} modfedd svga lcd 8 picsel drwg, tra bod gan wafer 6- modfedd 3 nam yn unig. Fodd bynnag, nid yw 3 diffyg ar wafer y gellir ei rannu'n 137 IC yn ddrwg iawn, ond mae taflu'r panel LCD yn golygu allbwn 0%. Oherwydd cystadleuaeth ffyrnig ymhlith gweithgynhyrchwyr, codwyd safonau rheoli ansawdd. Os oes gan LCD bedwar picsel drwg neu fwy, mae'n haws ei ganfod, felly gall y cwsmer ofyn am un arall. Nid yw lleoliad y picsel drwg yn y panel LCD hefyd yn ddibwys. Mae gweithgynhyrchwyr yn aml yn gostwng safonau oherwydd bod y picseli sydd wedi'u difrodi yng nghanol yr arddangosfa. Mae rhai gweithgynhyrchwyr yn darparu gwarant picsel sero drwg.
Defnydd pŵer
Mae LCDs matrics gweithredol yn defnyddio llai o bŵer na CRTs. Mewn gwirionedd, maent wedi dod yn arddangosfa safonol ar gyfer dyfeisiau cludadwy, o PDAs i gliniaduron. Ond mae technoleg LCD yn dal i fod yn rhy aneffeithlon: hyd yn oed os trowch y sgrin yn wyn, mae llai na 10% o'r golau sy'n cael ei ollwng o'r ffynhonnell golau cefndir yn mynd trwy'r sgrin; mae'r gweddill yn cael ei amsugno. Felly mae arddangosfeydd plasma newydd bellach yn defnyddio llai o bŵer na LCDs o'r un ardal.
Mae PDAs, fel palmwydd a compaqipaq, yn aml yn defnyddio arddangosfeydd myfyriol. Mae hyn yn golygu bod golau amgylchynol yn mynd i mewn i'r arddangosfa, yn mynd trwy'r haen grisial hylif polariaidd, yn taro'r haen adlewyrchol, ac yna'n adlewyrchu yn ôl allan i arddangos y ddelwedd. Amcangyfrifir bod 84% o'r golau yn cael ei amsugno yn y broses hon, felly dim ond un rhan o chwech o'r golau sy'n cael ei ddefnyddio, sydd, er bod lle i wella o hyd, sy'n ddigon i ddarparu'r cyferbyniad sy'n ofynnol ar gyfer fideo gweladwy. Mae adlewyrchiad unffordd ac arddangosfeydd myfyriol yn ei gwneud hi'n bosibl defnyddio arddangosfeydd LCD heb lawer o ddefnydd o ynni o dan amodau goleuo gwahanol.
Arddangosfa dim pŵer
Yn 2000, datblygwyd arddangosfa pŵer sero nad yw'n defnyddio trydan pan fydd yn y modd wrth gefn, ond nid yw'r dechnoleg hon ar gael ar gyfer cynhyrchu màs ar hyn o bryd. Datblygodd Nemoptic, cwmni o Ffrainc, dechnoleg LCD ffilm tenau pŵer sero arall, a gafodd ei chynhyrchu màs yn Taiwan ym mis Gorffennaf 2003. Mae'r dechnoleg hon wedi'i thargedu at ddyfeisiau symudol pŵer isel fel e-lyfrau a chyfrifiaduron cludadwy. Mae LCDs pŵer sero hefyd yn cystadlu â phapur electronig.
