Mis on LCD-ekraan: ehitus ja selle töö

Proovige Meie Instrumenti Probleemide Kõrvaldamiseks





Praegu näeme välja vedelkristall kuvab (LCD-d) kõikjal, kuid need ei arenenud kohe. Vedelkristallide väljatöötamisest suure hulga LCD-rakendusteni kulus nii palju aega. Aastal 1888 leiutas esimesed vedelkristallid Friedrich Reinitzer (Austria botaanik). Kui ta lahustas sellise materjali nagu kolesterüülbensoaat, täheldas ta, et see muutub esialgu häguseks vedelikuks ja selle temperatuuri tõustes puhastub. Kui see on jahutatud, muutus vedelik enne viimast kristalliseerumist siniseks. Esimese eksperimentaalse vedelkristallekraani töötas välja RCA Corporation 1968. aastal. Pärast seda on vedelkristallekraani tootjad järk-järgult kavandanud tehnoloogia leidlikke erinevusi ja arenguid, viies selle kuvaseadme uskumatult ulatuslikku vahemikku. Lõpuks on LCD-ekraanil arengut suurendatud.

Mis on LCD (vedelkristallkuvar)?

Vedelkristallekraan või vedelkristallekraan võtab oma määratluse oma nimest. See on kahe aine, tahke ja vedeliku, kombinatsioon. LCD kasutab nähtava pildi saamiseks vedelkristalle. Vedelkristallekraanid on üliõhukesed tehnoloogiaekraanid, mida tavaliselt kasutatakse sülearvuti ekraanidel, telerites, mobiiltelefonides ja kaasaskantavates videomängudes. LCD tehnoloogia võimaldab kuvaritel olla a-ga võrreldes palju õhem katoodkiiretoru (CRT) tehnoloogia.




Vedelkristallekraan koosneb mitmest kihist, mis sisaldavad kahte polariseeritud paneeli filtrid ja elektroodid. LCD-tehnoloogiat kasutatakse pildi kuvamiseks sülearvutis või mõnes muus elektroonikaseadmes, näiteks miniarvutites. Valgus projitseeritakse läätselt vedelkristallkihile. See värvilise valguse ja kristalli halltoonilise kujutise kombinatsioon (moodustub elektrivoolu kaudu kristalli voolamisel) moodustab värvilise pildi. Seejärel kuvatakse see pilt ekraanil.

LCD

LCD



LCD koosneb kas aktiivse maatriksi kuvamise võrgustikust või passiivsest kuvaruudustikust. Enamik LCD-tehnoloogiaga nutitelefonidest kasutab aktiivset maatriksekraani, kuid mõned vanemad ekraanid kasutavad siiski passiivse ekraanivõrgu kujundust. Enamik elektroonikaseadmeid sõltub nende kuvamiseks peamiselt vedelkristallekraanide tehnoloogiast. Vedelikul on ainulaadne eelis, et sellel on madal energiatarve kui vedelikul LED või katoodkiiretoru.

Vedelkristallekraan töötab pigem valguse blokeerimise kui valguse kiirgamise põhimõttel. LCD-ekraanid vajavad taustvalgust, kuna need ei eralda neid. Kasutame alati seadmeid, mis koosnevad LCD-ekraanidest ja asendavad katoodkiiretoru kasutamist. Katoodkiiretoru tõmbab LCD-dega võrreldes rohkem energiat ning on ka raskem ja suurem.

Kuidas LCD-d on ehitatud?

Lihtsad faktid, mida tuleks vedelkristallekraani valmistamisel arvesse võtta:


  1. LCD põhistruktuuri tuleks kontrollida rakendatava voolu muutmisega.
  2. Peame kasutama polariseeritud valgust.
  3. Vedelkristall peaks olema võimeline kontrollima mõlemat edastamise toimingut või muutma ka polariseeritud valgust.
LCD ehitus

LCD ehitus

Nagu eespool mainitud, peame vedelkristalli valmistamiseks võtma kaks polariseeritud klaasitükki. Klaas, mille pinnal pole polariseeritud kile, tuleb hõõruda spetsiaalse polümeeriga, mis tekitab polariseeritud klaasfiltri pinnale mikroskoopilised sooned. Sooned peavad olema polariseeritud kilega samas suunas.

Nüüd peame ühele polariseeritud klaasi polariseerivale filtrile lisama pneumaatiliste vedelfaasiliste kristallide katte. Mikroskoopiline kanal paneb esimese kihi molekuli joonduma filtri orientatsiooniga. Kui esimese kihi tükis ilmub õige nurk, peaksime polariseeritud kilega lisama teise klaasitüki. Esimene filter on loomulikult polariseeritud, kui valgus seda algstaadiumis tabab.

Nii liigub valgus läbi iga kihi ja juhitakse molekuli abil järgmisele. Molekul kipub oma valguse vibratsioonitaset muutma oma nurga järgi. Kui valgus jõuab vedelkristalli aine kaugemasse otsa, vibreerib see sama nurga all kui molekuli viimase kihi oma. Valgusel on lubatud seadmesse siseneda ainult siis, kui polariseeritud klaasi teine ​​kiht sobib molekuli viimase kihiga.

Kuidas LCD-d töötavad?

LCD-de taga on põhimõte, et kui vedelkristallmolekulile rakendatakse elektrivoolu, kipub molekul lahti keerama. See põhjustab polariseeritud klaasi molekuli läbiva valgusnurga ja ülemise polariseeriva filtri nurga muutuse. Selle tulemusel lastakse polariseeritud klaasist läbi vedelkristallekraani teatud ala pisut valgust läbi viia.

Seega muutub see konkreetne ala teistega võrreldes pimedaks. LCD töötab valguse blokeerimise põhimõttel. Vedelkristallekraanide ehitamise ajal asetatakse tagaküljele peegeldunud peegel. Elektrooditasand on valmistatud indium-tinaoksiidist, mida hoitakse peal ja seadme põhjale on lisatud ka polariseeritud kilega polariseeritud klaas. LCD-ekraan peab olema ümbritsetud ühise elektroodiga ja selle kohal peaks olema vedelkristall.

Järgmisena tuleb teine ​​klaasitükk, mille põhjas on ristküliku kujul olev elektrood ja peal veel üks polariseeriv kile. Tuleb arvestada, et mõlemat tükki hoitakse täisnurga all. Kui voolu pole, läbib valgus vedelkristallekraani esiosast, peegel peegeldab seda ja põrkab tagasi. Kuna elektrood on ühendatud patareiga, põhjustab sellest väljuv vool vedelkristallid ühise tasapinna elektroodi ja ristkülikukujulise elektroodi vahel keerdumise. Seega on valguse läbipääs blokeeritud. See konkreetne ristkülikukujuline ala näib olevat tühi.

Kuidas LCD kasutab vedelaid kristalle ja polariseeritud valgust?

LCD-telerimonitor kasutab värviliste pikslite käitamiseks päikeseprillide kontseptsiooni. LCD-ekraani tagaküljel on tohutu ere valgus, mis paistab vaatleja suunas. Ekraani esiküljel sisaldab see miljoneid piksleid, kus iga piksel võib koosneda väiksematest alampikslitena tuntud piirkondadest. Neid värvitakse erinevat värvi nagu roheline, sinine ja punane. Iga kuvari piksel sisaldab polariseerivat klaasfiltrit tagaküljel ja esikülge 90 kraadi juures, nii et piksel näeb tavaliselt tume välja.

Elektrooniliselt juhtivate kahe filtri seas on väike keerdunud nematiline vedelkristall. Kui see on välja lülitatud, lülitab see valguse läbi 90 kraadi, võimaldades valgust tõhusalt varustada kahes polariseerivas filtris, nii et piksel näib helge. Kui see on aktiveeritud, ei pööra see valgust, sest see on polarisaatori kaudu blokeeritud ja piksel näib olevat tume. Iga pikslit saab juhtida eraldi transistori kaudu, lülitades mitu korda sekundis sisse ja välja.

Kuidas valida LCD-d?

Üldiselt pole igal tarbijal palju teavet turul saadaolevate LCD-de kohta. Nii et enne vedelkristallekraani valimist koguvad nad kõik andmed, nagu funktsioonid, hind, ettevõte, kvaliteet, spetsifikatsioonid, teenindus, klientide arvustused jne. Tõsi on see, et reklaamijad kipuvad saama kasu tõest, et enamik kliente käitub äärmiselt minimaalselt uurige enne toote ostmist.

LCD-ekraanil võib liikumise hägusus olla mõju sellele, kui kaua võtab pilt ekraanil vahetamiseks ja kuvamiseks aega. Mõlemad vahejuhtumid muutuvad individuaalse LCD-paneeli vahel vaatamata esmastele LCD-tehnoloogiatele siiski väga palju. LCD-tehnoloogia valimine põhitehnoloogia põhjal peab olema pigem seotud hinna kui eelistatud erinevuse, vaatenurga ja värvide reprodutseerimisega, kui hinnanguliselt hägune, muidu muud mänguomadused. Kõigil paneeli spetsifikatsioonidel tuleb kavandada kõrgeim värskendussagedus ja reageerimisaeg. Teine mängutehnika nagu strobo lülitab eraldusvõime vähendamiseks kiiresti taustvalgustuse sisse / välja.

Erinevat tüüpi LCD

Erinevat tüüpi LCD-d käsitletakse allpool.

Keeratud Nematic Display

TN (Twisted Nematic) LCD-ekraanide tootmist saab teha kõige sagedamini ja kasutada erinevat tüüpi kuvareid kogu tööstusharus. Need kuvarid, mida mängijad kõige sagedamini kasutavad, on odavad ja neil on teiste kuvaritega võrreldes kiire reageerimisaeg. Nende kuvarite peamine puudus on see, et neil on nii madal kvaliteet kui ka osalise kontrastsuse suhe, vaatenurgad ja värvide reprodutseerimine. Kuid nendest seadmetest piisab igapäevasteks toiminguteks.

Need ekraanid võimaldavad nii kiiret reageerimisaega kui ka kiiret värskendussagedust. Nii et need on ainsad mängukuvarid, mis on saadaval 240 hertsiga (Hz). Nende kuvarite kontrastsus ja värvid on kehvad, kuna muidu täpne keeramisvahend pole täpne.

Lennukisisene lülitusekraan

IPS-ekraane peetakse parimaks LCD-ekraaniks, kuna need tagavad hea pildikvaliteedi, suurema vaatenurga, ereda värvitäpsuse ja erinevuse. Neid kuvareid kasutavad enamasti graafilised disainerid ja mõnes muus rakenduses vajavad LCD-d maksimaalset potentsiaalset standardit piltide ja värvide reprodutseerimiseks.

Vertikaalse joondamise paneel

Vertikaalse joondusega (VA) paneelid langevad Twisted Nematicu ja tasapinnaliste lülituspaneelide tehnoloogia keskel suvalisse kohta. Nendel paneelidel on TN-tüüpi kuvaritega võrreldes parimad vaatenurgad ja kvaliteetsete omadustega värviedastus. Nendel paneelidel on madal reageerimisaeg. Kuid need on palju mõistlikumad ja sobivamad igapäevaseks kasutamiseks.

Selle paneeli ülesehitus loob keerdunud nematilise ekraaniga võrreldes nii sügavamaid musti kui ka paremaid värve. Mitmed kristalljoondused võimaldavad paremat vaatenurka kui TN-tüüpi kuvarid. Need kuvarid saabuvad kompromissiga, kuna need on teiste kuvaritega võrreldes kallid. Samuti on neil aeglane reageerimisaeg ja madal värskendussagedus.

Täiustatud ääremaade vahetamine (AFFS)

AFFS LCD-d pakuvad parimat jõudlust ja laia valikut värvilahendusi võrreldes IPS-ekraanidega. AFFS-i rakendused on väga arenenud, kuna need võivad vähendada värvimoonutusi, kahjustamata laia vaatenurka. Tavaliselt kasutatakse seda ekraani nii kõrgtasemel kui ka professionaalses keskkonnas nagu elujõulistes lennukikabiinides.

Passiivsed ja aktiivsed maatriksnäidikud

Passiivmaatriksi tüüpi LCD-ekraanid töötavad lihtsa võrguga, nii et laengu saab tarnida LCD-ekraanil olevale pikslile. Võre saab kujundada vaikse protsessiga ja see algab kahest substraadist, mida nimetatakse klaasikihtideks. Üks klaasikiht annab veerud, teine ​​aga read, mis on kavandatud selge juhtiva materjali, näiteks indium-tinaoksiidi, kasutamisega.

Selles kuvas on veerud muidu lingitud IC-dega, et juhtida iga kord, kui laeng edastatakse kindla rea ​​või veeru suunas. Vedelkristallide materjal asetatakse kahe klaasikihi vahele, kusjuures substraadi välisküljele saab lisada polariseeriva kile. IC edastab laengu ühe substraadi täpses veerus ja maa saab sisse lülitada teise täpse reale, nii et pikslit saab aktiveerida.

Passiivmaatriksil on suuri puudusi, eriti reaktsiooniaeg on aeglane ja ebatäpne pinge juhtimine. Ekraani reageerimisaeg viitab peamiselt ekraani võimele kuvatavat pilti värskendada. Seda tüüpi kuvade puhul on aeglase reageerimisaja kontrollimiseks lihtsaim viis hiirekursori kiire nihutamine ekraani ühelt küljelt teisele.

Aktiivmaatriksi tüüpi vedelkristallekraanid sõltuvad peamiselt TFT-st (õhukese kilega transistorid). Need transistorid on nii väikesed kommutatsioonitransistorid kui ka kondensaatorid, mis on paigutatud maatriksisse üle klaasist aluspinna. Kui õige rida on aktiveeritud, saab laengu edastada täpselt veerus, nii et konkreetse piksliga saab tegeleda, kuna kõik veeru ristuvad lisaread on välja lülitatud, lihtsalt määratud piksli kõrval olev kondensaator saab laengu .

Kondensaator hoiab toitu kuni järgmise värskendustsüklini ja kui me kristallile antud pinge summat ettevaatlikult haldame, siis saame lahti keerata, et lihtsalt valgust läbi lasta. Praegu pakub enamik paneele heledust 256 taset iga piksli kohta.

Kuidas värvilised pikslid LCD-ekraanides töötavad?

Teleri tagaküljel on ühendatud ere valgus, samal ajal kui esiküljel on palju värvilisi ruute, mis lülitatakse sisse / välja. Siin arutleme, kuidas iga värviline piksel sisse / välja lülitatakse:

Kuidas LCD pikslid välja lülitati

  • LCD-ekraanil liigub valgus tagaküljelt esiküljele
  • Valguse ees olev horisontaalne polariseeriv filter blokeerib kõik valgussignaalid peale nende, mis horisontaalselt vibreerivad. Transistori abil saab ekraani piksli välja lülitada, võimaldades voolu kogu selle vedelkristallides, mis paneb kristallid sorteeruma ja nende kaudu toimuvad valgusvarud ei muutu.
  • Vedelkristallidest väljuvad valgussignaalid horisontaalseks vibreerimiseks.
  • Vedelkristallide ees olev vertikaalne polariseeriv filter blokeerib kõik valgusignaalid peale nende, mis vertikaalselt vibreerivad. Horisontaalselt vibreeriv valgus liigub läbi vedelkristallide, nii et nad ei pääse vertikaalse filtri ajal.
  • Selles asendis ei pääse valgus LCD-ekraanile, kuna piksel on hämar.

Kuidas LCD pikslid sisse lülitati

  • Ere valgus ekraani tagaküljel paistab nagu varem.
  • Valguse ees olev horisontaalne polariseeriv filter blokeerib kõik valgussignaalid, välja arvatud horisontaalselt vibreerivad signaalid.
  • Transistor aktiveerib piksli, lülitades vedelkristallides elektrivoolu välja, et kristallid saaksid pöörelda. Need kristallid muudavad valgusesignaale liikumisel 90 ° võrra.
  • Horisontaalselt vibreerivatesse vedelkristallidesse voolavad valgusignaalid väljuvad neist vertikaalselt vibreerima.
  • Vedelkristallide ees olev vertikaalne polariseeriv filter blokeerib kõik valgusignaalid peale vertikaalselt vibreerivate. Vertikaalselt vibreeriv valgus tuleb vedelkristallidest välja kogu vertikaalses filtris.
  • Kui piksel on aktiveeritud, annab see pikslile värvi.

Erinevus plasma ja LCD vahel

Mõlemad kuvarid nagu plasma ja LCD on sarnased, kuid see töötab täiesti erinevalt. Iga piksel on mikroskoopiline fluorestsentslamp, mis kumab läbi plasma, samas kui plasma on äärmiselt kuum gaasiliik, kus aatomid puhutakse eraldi, et saada elektrone (negatiivselt laetud) ja ioone (positiivselt laetud). Need aatomid voolavad väga vabalt ja tekitavad pärast kokkupõrget valguse. Plasmaekraani saab kujundada tavaliste CRO (katoodkiiretoru) teleritega võrreldes väga palju, kuid need on väga kallid.

Eelised

The vedelkristallkuvari eelised sisaldama järgmist.

  • LCD-d tarbivad vähem energiat kui CRT ja LED
  • Vedelkristallekraanid koosnevad mõnest kuvamiseks mõeldud mikrovattist võrreldes LED-idega
  • LCD-ekraanid on odavad
  • Tagab suurepärase kontrasti
  • LCD-ekraanid on õhemad ja kergemad, kui võrrelda katoodkiiretoru ja LED-ga

Puudused

The vedelkristallkuvari puudused sisaldama järgmist.

  • Nõuda täiendavaid valgusallikaid
  • Temperatuurivahemik on tööks piiratud
  • Madal töökindlus
  • Kiirus on väga väike
  • LCD-d vajavad vahelduvvoolu

Rakendused

Vedelkristallkuvari rakendused hõlmavad järgmist.

Vedelkristalltehnoloogial on suuri rakendusi nii teaduse kui ka tehnika valdkonnas elektroonilised seadmed .

  • Vedelkristalltermomeeter
  • Optiline pildistamine
  • Vedelkristallekraanide tehnoloogia on rakendatav ka lainepikkuses olevate raadiosageduslike lainete visualiseerimisel
  • Kasutatakse meditsiinilistes rakendustes

Vähesed LCD-põhised ekraanid

Vähesed LCD-põhised ekraanid

Seega on see kõik LCD-ekraanide ülevaade ja selle struktuuri tagaküljelt esiküljele saab teha tagantvalgustite, lehe1, vedelkristallide, värvifiltrite ja ekraaniga lehe2 abil. Standardsed vedelkristallekraanid kasutavad taustvalgusid nagu CRFL (külmkatoodiga luminofoorlambid). Need tuled on järjekindlalt paigutatud ekraani tagaküljele, et tagada kogu paneelil usaldusväärne valgustus. Nii et kõigi pildil olevate pikslite heledustaseme heledus on võrdne.

Loodan, et olete saanud head teadmised vedelkristallekraan . Siin jätan teile ülesande. Kuidas on LCD liidetud mikrokontrolleriga? lisaks sellele mis tahes küsimused selle kontseptsiooni või elektri- ja elektroonikaprojekti kohtaJätke oma vastus allpool olevasse kommentaaride jaotisesse.

Foto autorid