Какво е LCD дисплей: Конструкция и неговата работа

Какво е LCD дисплей: Конструкция и неговата работа

В момента изглеждаме течен кристал показва (LCD) навсякъде обаче те не се развиха веднага. Отне толкова много време, за да се развие от развитието на течния кристал до голям брой LCD приложения. През 1888 г. първите течни кристали са изобретени от Фридрих Райницър (австрийски ботаник). Когато той разтвори материал като холестерил бензоат, той забеляза, че той първоначално се превръща в мътна течност и се изчиства, когато температурата му се повишава. След като се охлади, течността става синя, преди накрая да кристализира. И така, първият експериментален дисплей с течни кристали е разработен от RCA Corporation през 1968 г. След това производителите на LCD постепенно проектират гениални различия и разработки в технологията, като вземат това дисплейно устройство в невероятен диапазон. Така че най-накрая развитието на LCD е увеличено.



Какво е LCD (течнокристален дисплей)?

Дисплеят с течни кристали или LCD черпи дефиницията си от самото си име. Това е комбинация от две материални състояния, твърдо и течно. LCD използва течен кристал, за да създаде видимо изображение. Дисплеите с течни кристали са супер тънки технологични дисплеи, които обикновено се използват в екрани на преносими компютри, телевизори, мобилни телефони и преносими видео игри. Технологиите на LCD позволяват дисплеите да бъдат много по-тънки в сравнение с a електроннолъчева тръба (CRT) технология.


Дисплеят с течни кристали е съставен от няколко слоя, които включват два поляризирани панела филтри и електроди. LCD технологията се използва за показване на изображението в преносим компютър или някои други електронни устройства като мини компютри. Светлината се прожектира от леща върху слой от течен кристал. Тази комбинация от цветна светлина със сивото изображение на кристала (образувано при преминаване на електрически ток през кристала) образува цветното изображение. След това това изображение се показва на екрана.





LCD

LCD

LCD дисплеят се състои или от активна матрична дисплейна мрежа, или от пасивна дисплейна мрежа. Повечето от смартфоните с LCD технология използват дисплей с активна матрица, но някои от по-старите дисплеи все още използват пасивния дизайн на мрежата на дисплея. Повечето от електронните устройства зависят главно от технологията на дисплея с течни кристали за тяхното показване. Течността има уникалното предимство, че има ниска консумация на енергия от LED или катодно-лъчева тръба.



Дисплеят с течни кристали работи на принципа на блокиране на светлина, вместо да излъчва светлина. LCD дисплеите се нуждаят от подсветка, тъй като те не ги излъчват. Винаги използваме устройства, съставени от LCD дисплеи, които заместват използването на катодно-лъчева тръба. Катодно-лъчевата тръба черпи повече енергия в сравнение с LCD-те, а също така е по-тежка и по-голяма.

Как се конструират LCD дисплеите?

Прости факти, които трябва да се имат предвид при създаването на LCD:


  1. Основната структура на LCD трябва да се контролира чрез промяна на приложения ток.
  2. Трябва да използваме поляризирана светлина.
  3. Течният кристал трябва да може да контролира и двете операции за предаване, или също така да може да променя поляризираната светлина.
LCD конструкция

LCD конструкция

Както беше споменато по-горе, че трябва да вземем два поляризирани стъклени филтъра за направата на течния кристал. Стъклото, което няма поляризиран филм на повърхността си, трябва да се втрие със специален полимер, който ще създаде микроскопични канали на повърхността на поляризирания стъклен филтър. Каналите трябва да са в същата посока като поляризирания филм.

Сега трябва да добавим покритие от пневматичен течнофазен кристал върху един от поляризиращите филтри на поляризираното стъкло. Микроскопичният канал кара молекулата на първия слой да се приведе в съответствие с ориентацията на филтъра. Когато на първия слой се появи правилен ъгъл, трябва да добавим второ парче стъкло с поляризирания филм. Първият филтър ще бъде естествено поляризиран, когато светлината го удари в началния етап.

Така светлината преминава през всеки слой и се насочва към следващия с помощта на молекула. Молекулата има тенденция да променя равнината си на вибрация на светлината, за да съответства на нейния ъгъл. Когато светлината достигне далечния край на течнокристалното вещество, тя вибрира под същия ъгъл, както този на крайния слой на молекулата вибрира. Светлината може да влезе в устройството само ако вторият слой на поляризираното стъкло съвпада с крайния слой на молекулата.

Как работят LCD дисплеите?

Принципът зад LCDs е, че когато се прилага електрически ток към молекулата на течните кристали, молекулата има тенденция да се развърта. Това причинява ъгъла на светлината, който преминава през молекулата на поляризираното стъкло, а също така причинява промяна в ъгъла на горния поляризиращ филтър. В резултат на това се допуска малко светлина да премине поляризираното стъкло през определена област на LCD.

По този начин тази конкретна област ще стане тъмна в сравнение с други. LCD работи на принципа на блокиране на светлината. Докато конструирате LCD, отзад е разположено отразено огледало. Електродната равнина е направена от индий-калаен оксид, който се задържа отгоре, а на дъното на устройството се добавя поляризирано стъкло с поляризиращ филм. Цялата област на LCD трябва да бъде затворена от общ електрод, а над него трябва да има течнокристално вещество.

Следва второто стъкло с електрод под формата на правоъгълник отдолу и отгоре друг поляризиращ филм. Трябва да се има предвид, че и двете парчета се държат под прав ъгъл. Когато няма ток, светлината преминава през предната част на LCD дисплея, тя ще бъде отразена от огледалото и отскочена назад. Тъй като електродът е свързан към батерия, токът от нея ще доведе до развъртане на течните кристали между електрода с обикновена равнина и електрода, оформен като правоъгълник. По този начин светлината е блокирана да премине през нея. Тази конкретна правоъгълна област изглежда празна.

Как LCD използва течни кристали и поляризирана светлина?

LCD телевизионният монитор използва концепцията за слънчеви очила, за да управлява цветните си пиксели. От другата страна на LCD екрана има огромна ярка светлина, която свети по посока на наблюдателя. На предната страна на дисплея той включва милиони пиксели, където всеки пиксел може да бъде съставен от по-малки региони, известни като подпиксели. Те са оцветени с различни цветове като зелено, синьо и червено. Всеки пиксел на дисплея включва поляризиращ стъклен филтър отзад, а предната страна включва 90 градуса, така че пикселът изглежда нормално тъмен.

Сред двата филтъра, които управляват по електронен път, има малък усукан нематичен течен кристал. След като се изключи, светлината преминава през 90 градуса, като ефективно позволява на светлината да се подава през двата поляризационни филтъра, така че пикселът да изглежда ярък. След като се активира, той не включва светлината, защото е блокиран през поляризатора и пикселът изглежда тъмен. Всеки пиксел може да се контролира чрез отделен транзистор, като се включва и изключва няколко пъти всяка секунда.

Как да изберем LCD?

По принцип всеки потребител няма много информация относно различните видове LCD, предлагани на пазара. Така че преди да изберат LCD, те събират всички данни като характеристики, цена, компания, качество, спецификации, услуга, отзиви на клиенти и т.н. Истината е, че промоутърите са склонни да се възползват от истината, че повечето клиенти се държат изключително минимално проучете преди да закупите какъвто и да е продукт.

В LCD, размазването в движение може да бъде ефект от това колко време отнема дадена картина, за да се превключи и покаже на екрана. И двата инцидента обаче се променят много в отделните LCD панели, въпреки основните LCD технологии. Изборът на LCD, базиран на основната технология, трябва да е по-скоро по отношение на цената спрямо предпочитаната разлика, ъглите на гледане и възпроизвеждането на цвета, отколкото очакваното размазване, в противен случай други игрови качества. Най-високата честота на опресняване, както и времето за реакция, трябва да бъдат планирани във всякакви спецификации на панела. Друга технология за игри като строб ще включва / изключва подсветката бързо, за да намали разделителната способност.

Различни видове LCD

Различните видове LCD са разгледани по-долу.

Усукан нематичен дисплей

Производството на LCD дисплеи TN (Twisted Nematic) може да се извършва най-често и да се използват различни видове дисплеи в цялата индустрия. Тези дисплеи се използват най-често от геймърите, тъй като са евтини и имат бързо време за реакция в сравнение с други дисплеи. Основният недостатък на тези дисплеи е, че те имат ниско качество, както и съотношения на частичен контраст, ъгли на гледане и възпроизвеждане на цвят. Но тези устройства са достатъчни за ежедневни операции.

Тези дисплеи позволяват бързо време за реакция, както и бързи честоти на опресняване. И така, това са единствените игрални дисплеи, които се предлагат с 240 херца (Hz). Тези дисплеи имат лош контраст и цвят поради неточното иначе точно устройство за усукване.

Дисплей за превключване в самолет

IPS дисплеите се считат за най-добрият LCD, тъй като осигуряват добро качество на изображението, по-високи ъгли на видимост, жива цветова точност и разлика. Тези дисплеи се използват най-вече от графични дизайнери, а в някои други приложения, LCD дисплеите се нуждаят от максимални потенциални стандарти за възпроизвеждане на изображение и цвят.

Панел за вертикално подравняване

Панелите за вертикално подравняване (VA) падат навсякъде в центъра сред технологията за превключване на Twisted Nematic и в равнината. Тези панели имат най-добрите ъгли на видимост, както и възпроизвеждане на цветовете с по-висококачествени функции в сравнение с дисплеите тип TN. Тези панели имат ниско време за реакция. Но те са много по-разумни и подходящи за ежедневна употреба.

Структурата на този панел генерира по-дълбоки черни цветове, както и по-добри цветове в сравнение с усукания нематичен дисплей. И няколко кристални изравнения могат да позволят по-добри ъгли на гледане в сравнение с дисплеите тип TN. Тези дисплеи пристигат с компромис, защото са скъпи в сравнение с други дисплеи. Освен това те имат бавно време за реакция и ниска честота на опресняване.

Разширено превключване на полето на ресни (AFFS)

AFFS LCD дисплеите предлагат най-доброто представяне и широка гама от цветопредаване в сравнение с IPS дисплеите. Приложенията на AFFS са много напреднали, защото могат да намалят изкривяването на цветовете, без да правят компромис с широкия ъгъл на гледане. Обикновено този дисплей се използва в силно напреднала, както и в професионална обстановка, като в жизнеспособните самолетни пилоти.

Пасивни и активни матрични дисплеи

Течнокристалните дисплеи с пасивна матрица работят с обикновена решетка, така че зарядът може да бъде подаден към определен пиксел на LCD дисплея. Решетката може да бъде проектирана с тих процес и започва от две основи, които са известни като стъклени слоеве. Единият стъклен слой дава колони, докато другият дава редове, които са проектирани с помощта на прозрачен проводящ материал като индий-калай-оксид.

В този дисплей редовете в противен случай колоните са свързани с интегрални схеми, за да контролират всеки път, когато таксата се предава по посока на определен ред или колона. Материалът на течния кристал се поставя между двата стъклени слоя, където от външната страна на основата може да се добави поляризиращ филм. IC предава заряд по точната колона на единичен субстрат и земята може да се включи към точния ред на другия, така че да може да се активира пиксел.

Пасивно-матричната система има големи недостатъци, особено времето за реакция е бавен и неточен контрол на напрежението. Времето за реакция на дисплея се отнася главно до способността на дисплея да опреснява показаното изображение. При този тип дисплей най-простият начин за проверка на бавното време за реакция е бързото преместване на показалеца на мишката от едната страна на дисплея към другата.

LCD с активна матрица зависи главно от TFT (тънкослойни транзистори). Тези транзистори са малки превключващи транзистори, както и кондензатори, които са поставени в матрица върху стъклена подложка. Когато се активира правилният ред, зарядът може да бъде предаден по точната колона, така че да може да бъде адресиран конкретен пиксел, тъй като всички допълнителни редове, които пресича колоната, са изключени, просто кондензаторът до определения пиксел получава заряд .

Кондензаторът задържа захранването до следващия цикъл на опресняване и ако внимателно управляваме сумата на напрежението, дадено на кристал, тогава можем да се развием, за да пропуснем малко светлина. Понастоящем повечето панели предлагат яркост с 256 нива за всеки пиксел.

Как работят цветните пиксели в LCD?

На задната страна на телевизора е свързана ярка светлина, докато от предната страна има много цветни квадратчета, които ще бъдат включени / изключени. Тук ще обсъдим как всеки цветен пиксел се включва / изключва:

Как се изключиха пикселите на LCD

  • В LCD, светлината се движи от задната страна към предната страна
  • Хоризонтален поляризиращ филтър пред светлината ще блокира всички светлинни сигнали, освен тези, които хоризонтално вибрират. Пикселът на дисплея може да бъде изключен от транзистор, като позволява потока на ток през неговите течни кристали, което кара кристалите да се сортират и запасите от светлина през тях няма да се променят.
  • Светлинните сигнали излизат от течните кристали, за да вибрират хоризонтално.
  • Вертикален поляризационен филтър пред течните кристали ще блокира всички светлинни сигнали, освен тези, които вертикално вибрират. Светлината, която вибрира хоризонтално, ще се движи през течните кристали, така че те не могат да попаднат по време на вертикалния филтър.
  • При това положение светлината не може да достигне LCD екрана, тъй като пикселът е слаб.

Как се включиха пикселите на LCD

  • Ярката светлина отзад на дисплея свети както преди.
  • Хоризонталният поляризиращ филтър пред светлината ще блокира всички светлинни сигнали, освен тези, които вибрират хоризонтално.
  • Транзисторът активира пиксела, като изключва потока от електричество в течните кристали, така че кристалите да могат да се въртят. Тези кристали обръщат светлинните сигнали на 90 °, докато се движат.
  • Светлинните сигнали, които се вливат в хоризонтално вибриращите течни кристали, ще излизат от тях, за да вибрират вертикално.
  • Вертикалният поляризиращ филтър пред течните кристали ще блокира всички светлинни сигнали освен тези, които вертикално вибрират. Светлината, която вибрира вертикално, ще излиза от течните кристали, които вече може да придобие през вертикалния филтър.
  • След като пикселът се активира, той дава цвят на пиксела.

Разлика между плазма и LCD

И двата дисплея като плазма и LCD са сходни, но работи по различен начин напълно. Всеки пиксел е микроскопична флуоресцентна лампа, която свети през плазмата, докато плазмата е изключително горещ тип газ, при който атомите се издухват отделно, за да образуват електрони (отрицателно заредени) и йони (положително заредени). Тези атоми текат много свободно и генерират блясък на светлина, след като се сринат. Проектирането на плазмен екран може да бъде направено много по-голямо в сравнение с обикновените телевизори с CRO (катодно-лъчева тръба), но те са много скъпи.

Предимства

The предимства на дисплея с течни кристали включват следното.

  • LCD консумира по-малко количество енергия в сравнение с CRT и LED
  • LCD се състоят от няколко микровата за показване в сравнение с някои вата за LED
  • LCD дисплеите са на ниска цена
  • Осигурява отличен контраст
  • LCD са по-тънки и леки в сравнение с електронно-лъчевата тръба и LED

Недостатъци

The недостатъци на дисплея с течни кристали включват следното.

  • Изискват се допълнителни източници на светлина
  • Обхватът на температурата е ограничен за работа
  • Ниска надеждност
  • Скоростта е много ниска
  • LCD се нуждае от променливотоково устройство

Приложения

Приложенията на дисплея с течни кристали включват следното.

Технологията с течни кристали има основни приложения и в областта на науката и инженерството електронни устройства .

  • Термометър с течни кристали
  • Оптично изображение
  • Технологията на дисплея с течни кристали е приложима и при визуализация на радиочестотните вълни във вълновода
  • Използва се в медицинските приложения

Малко LCD дисплеи

Малко LCD базирани дисплеи

По този начин това е всичко за преглед на LCD и структурата на това от задната страна до предната страна може да се направи с помощта на подсветки, лист1, течни кристали, лист2 с цветни филтри и екран. Стандартните течнокристални дисплеи използват подсветки като CRFL (флуоресцентни лампи със студен катод). Тези светлини са последователно подредени отзад на дисплея, за да осигурят надеждно осветление на панела. Така нивото на яркост на всички пиксели в картината ще има еднаква яркост.

Надявам се, че сте познали добре дисплей с течни кристали . Тук оставям задача за вас. Как се свързва LCD с микроконтролера? освен това, всякакви запитвания по тази концепция или електрически и електронен проектОставете отговора си в раздела за коментари по-долу.

Снимки Кредити