Tecnología de producción de LCD
El nombre en inglés es Liquid Crystal, abreviado como LCD. Su principio fundamental es utilizar corriente para excitar moléculas de cristal líquido para producir puntos, líneas y superficies, que luego se combinan con una luz de fondo para formar una imagen.
Características de los monitores LCD:
1. Cuerpo delgado, ahorro de espacio: En comparación con los voluminosos monitores CRT, los monitores LCD solo requieren un tercio del espacio que los primeros.
2. Ahorro de energía, sin altas temperaturas: Es un producto de bajo consumo que no genera calor en absoluto, mientras que los monitores CRT inevitablemente generarán altas temperaturas debido a la tecnología de imágenes.
3. Sin radiación, bueno para la salud: los monitores LCD están completamente libres de radiación, lo cual es una buena noticia para las personas que trabajan frente a la computadora todo el día.
4. La imagen es suave y no daña los ojos: a diferencia de la tecnología CRT, la imagen LCD no parpadea, lo que puede reducir el daño del monitor a los ojos y hacer que los ojos sean menos propensos a fatigarse. .
La pantalla LCD es ecológica y respetuosa con el medio ambiente, y su consumo de energía es mucho menor que el de los CRT tradicionales. La contaminación acústica que poco a poco ha ido atrayendo la atención de la gente no tiene nada que ver, porque sus propias características de funcionamiento lo determinan; que no producirá ruido (no considerado aquí) A los usuarios les gusta tocar rítmicamente el monitor para hacer ruido cuando usan la computadora (otra ventaja de los monitores LCD es que generan relativamente poco calor y no se sienten calientes cuando se usan durante mucho tiempo); , que no tiene comparación con los monitores anteriores. Antiguamente los monitores eran muy preciados, sobre todo en verano, y los aparatos de aire acondicionado y ventiladores eléctricos de casa tenían que servirles y enfriarlos. El uso de pantallas de cristal líquido prácticamente reduce la temperatura de la atmósfera y también ayuda a evitar que aumente la temperatura de la atmósfera. Al mismo tiempo, se reducen la radiación y la contaminación ambiental. Por supuesto, la protección del medio ambiente no hará perder el indicador de radiación. Aunque no se puede decir que la pantalla LCD no tenga radiación alguna, en comparación con la CRT, la radiación de la pantalla LCD es insignificante.
La era actual es en realidad una era analógica, y la era futura será una era digital basada en las tendencias de desarrollo actuales. El funcionamiento inteligente de la pantalla, el control digital y la pantalla digital son necesarios para las pantallas futuras. Con la llegada de la era digital, la tecnología digital reemplazará por completo a la tecnología analógica, y los monitores LCD pronto reemplazarán por completo a los monitores CRT analógicos actuales.
Pero, por otro lado, la interfaz digital de LCD no es popular ahora y todavía está lejos del campo de aplicación. En teoría, la pantalla LCD es un dispositivo puramente digital y la conexión con la computadora host también debe utilizar una interfaz digital. Las ventajas de utilizar interfaces digitales son evidentes. En primer lugar, puede reducir la pérdida de señal y la interferencia durante el proceso de conversión de analógico a digital; en segundo lugar, no es necesario ajustar la frecuencia y el vector del reloj;
Sin embargo, las interfaces de la mayoría de monitores LCD actualmente en el mercado son interfaces analógicas. Existen problemas como que la señal de transmisión es susceptible a interferencias, la necesidad de agregar un circuito de conversión de analógico a digital en el. pantalla y la imposibilidad de actualizar a una interfaz digital. Además, para evitar el parpadeo de los píxeles, la frecuencia del reloj y el vector deben ser exactamente iguales a los de la señal analógica.
Además, la interfaz digital de LCD aún no ha formado un estándar unificado y no hay muchas tarjetas gráficas con salida digital en el mercado. Esto dificulta aprovechar al máximo las ventajas clave de la pantalla LCD.
Esta pregunta puede no ser fácil de entender. Pongamos un ejemplo para ilustrar. Cualquiera que haya utilizado un monitor LCD sabe que los monitores LCD son propensos a manchar la imagen.
El tiempo de respuesta es un indicador especial de los monitores LCD. El tiempo de respuesta de un monitor LCD se refiere a la rapidez con la que cada píxel del monitor responde a una señal de entrada. Si el tiempo de respuesta es corto, no se producirá cola de imagen al mostrar imágenes en movimiento. Esto es muy importante al jugar y mirar imágenes en movimiento rápido. Un tiempo de respuesta suficientemente rápido puede garantizar la continuidad de la imagen. El tiempo de respuesta de los monitores LCD comunes actualmente en el mercado ha logrado un gran avance en comparación con el anterior, generalmente alrededor de 40 ms. Sin embargo, con el desarrollo de la tecnología, la brecha entre LCD y CRT se ha ido reduciendo gradualmente. Una nueva pantalla LCD de alto brillo de Meige Technology ha acortado el tiempo de respuesta a 20 ms. Sin embargo, los productos de Meige son buenos y el precio también es bueno. El precio es varios cientos de yuanes más alto que el de las pantallas LCD normales. Sin embargo, incluso el Meg de 20 ms no tiene comparación con casi ningún CRT disponible actualmente.
Por lo tanto, si te gusta jugar juegos en 3D y ver películas intensas, los monitores LCD pueden frenarte debido a sus lentos tiempos de respuesta.
Desde el punto de vista de la apariencia, el monitor LCD es liviano y ultradelgado. En comparación con los monitores esféricos tradicionales, su grosor y volumen son sólo la mitad que los de los monitores CRT (por ejemplo, el FP581 de Acer tiene incluso menos de 1/5 del grosor de los monitores CRT normales), lo que reduce considerablemente el espacio ocupado.
Hong Kong y Tokio tienen las tasas de penetración de LCD más altas del mundo. El año pasado, los envíos de monitores LCD de Hong Kong representaron el 70% del total de envíos de monitores. No es difícil descubrir que la mayoría de estos lugares son prósperos y están superpoblados, con altos niveles de vida y muchos edificios de oficinas y financieros. En estos lugares, cada centímetro de tierra es escaso. El precio del terreno por el espacio ahorrado por el monitor es mucho mayor que la diferencia de precio entre LCD y CRT. En la actualidad, las zonas prósperas de algunas ciudades importantes de China continental también se están desarrollando en esta dirección.
Esta pregunta en realidad trata sobre el uso que usted hace del monitor. Como todos sabemos, dado que las moléculas de cristal líquido no pueden emitir luz por sí mismas, las pantallas LCD deben depender de fuentes de luz externas para ayudar a emitir luz. En general, 140 lúmenes por metro cuadrado son suficientes. Todavía existe una brecha entre los estándares de parámetros de algunos fabricantes y los estándares reales. Cabe señalar aquí que en el pasado, algunos monitores LCD de tamaño pequeño se usaban principalmente en computadoras portátiles. El brillo y el contraste no eran muy buenos con dos ajustes de lámpara. El brillo de los monitores LCD de escritorio convencionales generalmente puede alcanzar entre 250 y 400 lúmenes, acercándose gradualmente al nivel de los CRT.
Para la mayoría de las personas, si junta CRT y LCD, puede notar fácilmente la diferencia de brillo, contraste y saturación de color entre LCD y CRT normal, pero en el uso general, esta pequeña diferencia no afectará tu trabajo.
Pero para los artistas profesionales y otros trabajos que requieren colores precisos, la pantalla LCD no puede cumplir plenamente con sus requisitos laborales.
Los cristales líquidos se clasifican según su estructura.
Las pantallas de cristal líquido comunes se dividen en cuatro tipos según sus estructuras físicas:
(1) nemática torcida;
(2) tipo nemática súper torcida ( STN-Super TN);
(3)DSTN-Doble escaneo trenzado sin patrón;
(4)TFT-Transistor de película delgada.
1. El tipo TN utiliza la tecnología de visualización más básica en monitores LCD, y otros tipos de monitores LCD también se mejoran sobre la base del tipo TN. Y su principio de funcionamiento es más simple que el de otras tecnologías. Consulte la imagen a continuación. En la figura se muestra un diagrama estructural simple de una pantalla de cristal líquido TN, que incluye polarizadores verticales y horizontales, películas de alineación con líneas finas y ranuras, materiales de cristal líquido y sustratos de vidrio conductor.
2.2 Principio de visualización. STN es similar a TN. La diferencia es que las moléculas de cristal líquido con efecto de campo nemático retorcido TN giran la luz incidente 90 grados, mientras que el efecto de campo nemático súper retorcido STN gira la luz incidente entre 180 y 270 grados.
3.DSTN gira la pantalla de cristal líquido nemático mediante un doble escaneo para lograr el propósito de la pantalla. DSTN se desarrolla a partir de una pantalla nemática súper torcida (STN). Dado que DSTN utiliza tecnología de escaneo dual, el efecto de visualización mejora enormemente en comparación con STN.
4. TFT LCD es relativamente complejo y se compone principalmente de tubos fluorescentes, placas guía de luz, polarizadores, filtros, sustratos de vidrio, películas de alineación, materiales de cristal líquido, transistores delgados, etc. En primer lugar, la pantalla LCD debe utilizar primero una luz de fondo, es decir, un tubo fluorescente proyecta una fuente de luz. La fuente de luz pasará a través de un polarizador y luego a través de la pantalla LCD. En este momento, la disposición de las moléculas del cristal líquido cambiará el ángulo en el que la luz pasa a través del cristal líquido, y luego la luz debe pasar a través de la película de filtro de color frontal y otro polarizador. Por tanto, sólo necesitamos cambiar el voltaje aplicado al cristal líquido para controlar la intensidad y el color de la luz final, cambiando así las combinaciones de colores de diferentes tonos en el panel LCD. Es el panel LCD convencional actual.
Principio de visualización
(1) Propiedades físicas del cristal líquido
Las propiedades físicas del cristal líquido son: conduce la electricidad cuando se energiza y la disposición se vuelve ordenada , permitiendo el paso de la luz; cuando no hay electricidad, la disposición es caótica y bloquea el paso de la luz. Deje que el cristal líquido bloquee o deje pasar la luz como una puerta. Técnicamente hablando, un panel LCD consta de dos piezas bastante delicadas de material de vidrio libre de sodio llamado sustrato, con una capa de cristal líquido intercalada entre ellas. Cuando un haz de luz pasa a través de esta capa de cristal líquido, el propio cristal líquido se colocará en filas o se girará de manera irregular, bloqueando o permitiendo así que el haz de luz pase suavemente. La mayoría de los cristales líquidos son compuestos orgánicos, compuestos de moléculas largas en forma de varilla. En su estado natural, los ejes largos de estas moléculas en forma de varillas son aproximadamente paralelos. Vierta el cristal líquido en un plano de ranura mecanizado y las moléculas de cristal líquido se alinearán a lo largo de las ranuras, de modo que si esas ranuras son perfectamente paralelas, entonces las moléculas también lo serán perfectamente.
(2) El principio del cristal líquido monocromático.
La tecnología LCD consiste en verter cristal líquido entre dos superficies planas con finas ranuras.
Las ranuras en estos dos planos son perpendiculares entre sí (se cruzan a 90 grados). Es decir, si las moléculas de un plano están dispuestas en dirección norte-sur y las moléculas de otro plano están dispuestas en dirección este-oeste, las moléculas entre los dos planos se ven obligadas a realizar un giro de 90 grados. Debido a que la luz viaja en la dirección de la disposición de las moléculas, también se gira 90 grados al pasar a través del cristal líquido. Sin embargo, cuando se aplica voltaje al cristal líquido, las moléculas se reorganizan verticalmente de modo que la luz se emite directamente sin ninguna torsión.
El LCD se basa en filtros (películas) polarizadores y en la propia luz. La luz natural se dispersa aleatoriamente en todas direcciones. Un filtro polarizador es en realidad una serie de líneas paralelas cada vez más delgadas. Estas líneas forman una red que bloquea toda la luz que no sea paralela a estas líneas. La línea del filtro polarizador es exactamente perpendicular a la primera, por lo que bloquea completamente la luz polarizada. Sólo cuando las líneas de los dos filtros son perfectamente paralelas, o la propia luz ha sido torcida para que coincida con el segundo filtro polarizador, la luz puede pasar.
La pantalla LCD está compuesta por dos filtros polarizadores mutuamente perpendiculares, por lo que, en circunstancias normales, debería bloquear toda la luz que intente penetrar. Sin embargo, dado que el cristal líquido retorcido se llena entre los dos filtros, después de que la luz pasa a través del primer filtro, las moléculas de cristal líquido la retuercen 90 grados y finalmente pasa a través del segundo filtro. Por otro lado, si se aplica voltaje al cristal líquido, las moléculas se reorganizan de modo que queden completamente paralelas, de modo que la luz ya no se distorsiona y simplemente es bloqueada por el segundo filtro. En resumen, el poder bloqueará la luz y la falta de poder dejará que la luz brille.
Sin embargo, la disposición de los cristales líquidos en la pantalla LCD se puede cambiar para que emita luz cuando esté encendida y se bloquee cuando esté apagada. Sin embargo, dado que la pantalla de la computadora casi siempre está encendida, sólo la solución de "encendido y bloqueo de luz" puede lograr el mayor ahorro de energía.
Desde la perspectiva de la estructura de la pantalla LCD, ya sea una computadora portátil o un sistema de escritorio, la pantalla LCD utilizada es una estructura en capas compuesta de diferentes partes. La pantalla LCD consta de dos placas de vidrio con un espesor de aproximadamente 1 mm, espaciadas uniformemente 5 μm entre las placas de vidrio y contiene material de cristal líquido (LC). Debido a que el material de cristal líquido en sí no emite luz, hay luces en ambos lados de la pantalla como fuentes de luz, y hay una placa de retroiluminación (o incluso una placa guía de luz) y una película reflectante en la parte posterior de la pantalla LCD. El panel de retroiluminación está fabricado de material fluorescente y puede emitir luz. Su función principal es proporcionar una fuente de luz de fondo uniforme. La luz emitida por la placa de retroiluminación pasa a través de la primera capa de filtro de polarización y luego ingresa a la capa de cristal líquido que contiene miles de gotas de cristal. Todas las gotas de cristal de la capa de cristal líquido están contenidas en una fina estructura unitaria, y una o más unidades constituyen un píxel en la pantalla. Entre la placa de vidrio y el material de cristal líquido se encuentran electrodos transparentes, que están divididos en filas y columnas. En la intersección de filas y columnas, el estado óptico del cristal líquido cambia cambiando el voltaje. El material del cristal líquido actúa como una pequeña válvula de luz. Rodeando el material de cristal líquido están la parte del circuito de control y la parte del circuito de accionamiento. Cuando los electrodos de la pantalla de cristal líquido generan un campo eléctrico, las moléculas de cristal líquido se retorcerán, lo que hará que la luz que pasa a través de ellas se refracte regularmente y luego se filtre por la segunda capa de filtro antes de mostrarse en la pantalla.
(3) Principio de funcionamiento de la pantalla LCD en color.
Para pantallas en color más complejas que deben usarse en computadoras portátiles o monitores LCD de escritorio, también existe la necesidad de capas de filtro de color utilizadas específicamente para pantallas en color. Normalmente, en un panel LCD en color, cada píxel consta de tres celdas de cristal líquido, cada una con un filtro rojo, verde o azul delante. Esto permite que la luz de diferentes celdas muestre diferentes colores en la pantalla.
La pantalla LCD supera las deficiencias de la CRT, como el volumen, el alto consumo de energía y el parpadeo, pero también trae problemas como el alto costo, un ángulo de visión deficiente y una visualización en color insatisfactoria. Los monitores CRT pueden elegir entre una variedad de resoluciones y pueden ajustarse a los requisitos de la pantalla, pero las pantallas LCD solo contienen un número fijo de celdas de cristal líquido y toda la pantalla solo puede usar una resolución (cada celda es un píxel).
El CRT suele tener tres cañones de electrones y el flujo de electrones emitido debe concentrarse con precisión; de lo contrario, no se puede obtener una imagen clara. Sin embargo, en LCD no hay problema de enfoque porque cada celda de cristal líquido se enciende y apaga individualmente. Por eso la misma imagen se ve tan clara en una pantalla LCD. Los monitores LCD no tienen que preocuparse por la frecuencia de actualización y el parpadeo. La unidad LCD está encendida o apagada, por lo que las imágenes mostradas con una frecuencia de actualización tan baja como 40 ~ 60 Hz no parpadearán más que las imágenes mostradas a 75 Hz. Sin embargo, las celdas LCD de las pantallas LCD son propensas a sufrir defectos.
Para una pantalla de 1024×768, cada píxel se compone de tres unidades, que son responsables de la visualización de rojo, verde y azul. Por lo tanto, se requieren un total de aproximadamente 2,4 millones de unidades (1024×768×3 = 2359296). Es difícil mantener todas estas unidades intactas. Lo más probable es que algunos de ellos estén en cortocircuito (con "puntos brillantes") o desconectados (con "puntos negros"). Por lo tanto, no es lo suficientemente caro demostrar que el producto no tendrá defectos.
Las pantallas LCD contienen algunas cosas que no se utilizan en la tecnología CRT. La fuente de luz de la pantalla es una lámpara fluorescente catódica envuelta detrás de la pantalla. A veces, notarás una línea inusualmente brillante en cierta parte de la pantalla. También puede haber algunas rayas antiestéticas, donde una imagen clara u oscura en particular afecta áreas de visualización adyacentes. Además, algunos patrones bastante precisos (como imágenes difuminadas) pueden provocar ondulaciones antiestéticas o líneas de interferencia en la pantalla LCD.
Casi todas las pantallas LCD utilizadas en sistemas portátiles o de escritorio ahora utilizan transistores de película delgada (TFT) para activar las células en la capa de cristal líquido. La tecnología TFT LCD puede mostrar imágenes más claras y brillantes. La primera pantalla LCD era un dispositivo emisor de luz pasivo con baja velocidad, baja eficiencia y poco contraste. Aunque puede mostrar caracteres claros, a menudo produce sombras cuando se muestran imágenes rápidamente, lo que afecta el efecto de visualización del video. Por lo tanto, sólo se utiliza para computadoras de mano, buscapersonas o teléfonos móviles que requieren una pantalla en blanco y negro.
Con el rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología, la tecnología LCD también se está desarrollando y progresando. En la actualidad, todos los principales fabricantes de LCD han aumentado sus gastos de investigación y desarrollo de LCD, esforzándose por superar el cuello de botella técnico de LCD, acelerar aún más el proceso de industrialización de LCD, reducir los costos de producción y alcanzar un nivel de precios aceptable para los usuarios.
4) Aplicaciones y nuevas tecnologías de las pantallas de cristal líquido.
(1) Impulsado por píxeles activos TFT.
Para crear una mejor estructura de imagen, la nueva tecnología está impulsada por píxeles activos TFT únicos. Como todos sabemos, en una pantalla LCD extremadamente compleja, además del cristal líquido, los componentes más importantes son la pantalla retroiluminada, que está directamente relacionada con el brillo de la pantalla LCD, y el filtro de color responsable de producir color. Agregar píxeles activos a cada píxel de la pantalla LCD para un control punto a punto hace que la pantalla sea muy diferente de toda la pantalla CRT. Este método de control tendrá una precisión de visualización mucho mayor que el método de control anterior, por lo que la calidad de la imagen es muy pobre cuando se ve en una pantalla CRT, con graves variaciones de color y fluctuaciones. Sin embargo, cuando se ve en una pantalla LCD utilizando nueva tecnología, La calidad de la imagen es muy buena. Sigue siendo bastante agradable a la vista.
(2) Utilice el proceso de fabricación de filtros de color para crear imágenes coloridas.
Antes de formar el cuerpo del filtro de color, los materiales que constituyen el cuerpo del filtro de color se tiñen y luego se rellenan con películas para fabricar el cuerpo del filtro de color. Este proceso requiere un alto nivel de fabricación. Pero en comparación con otras pantallas LCD comunes, las LCD fabricadas de este tipo tienen un rendimiento excelente en términos de resolución, características de color y vida útil. Esto permite que la pantalla LCD produzca imágenes en color en un entorno de alta resolución.
(3) Tecnología de pantalla de cristal líquido de baja reflexión
Como todos sabemos, la luz externa interfiere mucho con la pantalla LCD. Cuando la luz externa es intensa, algunas pantallas LCD interferirán con su visualización normal debido al reflejo de la placa de vidrio en su superficie. Por lo tanto, su rendimiento y observabilidad se reducirán considerablemente cuando se utilice en algunos lugares públicos al aire libre con mucha luz. En la actualidad, incluso si la resolución de muchas pantallas LCD es alta, la tecnología de reflexión no se ha procesado bien, lo que la hace poco práctica para aplicaciones prácticas. Depender simplemente de algunos datos puros es en realidad un comportamiento sesgado para guiar a los usuarios. La tecnología de "pantalla LCD de baja reflexión" utilizada en el nuevo monitor LCD consiste en aplicar tecnología de revestimiento antirreflectante (capa AR) en la capa más externa de la pantalla LCD. A través de este recubrimiento, se mejoran mejor el brillo, la transmisión de luz, la resolución y las propiedades antirreflectantes de la pantalla LCD.
(4) Modo avanzado de visualización de cristal líquido "silicio de cristal continuo".
En algunos productos LCD, al ver películas dinámicas, habrá un retraso en la imagen. Esto se debe a la velocidad de respuesta insuficiente de los píxeles de toda la pantalla LCD. Para mejorar la velocidad de respuesta de los píxeles, la nueva tecnología LCD adopta el modo de visualización de cristal líquido Si TFT más avanzado, que es 600 veces más rápido que la antigua pantalla LCD. El efecto es realmente incomparable. La avanzada tecnología de "silicio cristalino continuo" utiliza un método de fabricación especial para mover el electrodo de silicio transparente amorfo original a una velocidad típica de 600 veces, acelerando así en gran medida la velocidad de respuesta de píxeles de la pantalla LCD y reduciendo el retraso de la imagen.
Ahora, la investigación sobre la tecnología de polisilicio de baja temperatura y los materiales reflectantes de cristal líquido ha entrado en la etapa de aplicación, lo que también llevará el desarrollo de LCD a una nueva era. A medida que los monitores LCD siguieron avanzando, otras pantallas planas también lo hicieron. Las tecnologías de pantalla de plasma (PDP), pantalla de matriz electroluminiscente (FED) y pantalla de polímero emisor de luz (LEP) desencadenarán una nueva ola de pantallas planas en el futuro. Entre ellos, el más notable y prometedor es la pantalla de campo, que tiene un rendimiento mucho mejor que la pantalla LCD... Sin embargo, se puede concluir que la tecnología de pantalla LCD ha entrado en una nueva era y, como otro producto de pantalla, nuevas fuerzas, la mayoría Probablemente reemplace los monitores CRT.
LCD (pantalla de cristal líquido (LCD)) es una pantalla hecha de cristal líquido. El cristal líquido es un compuesto orgánico entre un sólido y un líquido que se convierte en un líquido transparente cuando se calienta y cristaliza cuando se enfría. El sólido turbio bajo la acción del motor, se calienta y se enfría, lo que afecta su transmisión de luz y logra el efecto de alternancia de luz y oscuridad.
Las pantallas de cristal líquido comunes se dividen en TN-LCD,. STN-LCD y DSTN-LCD y TFT-LCD. Entre ellos, TN-LCD, STN-LCD y DSTN-LCD tienen el mismo principio de visualización, pero el ángulo de torsión de las moléculas de cristal líquido es diferente.
TN-LCD: cristal líquido (nemático retorcido) El ángulo de torsión de la molécula es de 90 grados.
STN: (Super TN) donde S significa super, es decir, el ángulo de torsión de la molécula. Las moléculas de cristal líquido aumentan a 180 grados o 270 grados, logrando así mejores efectos de visualización (debido al mayor contraste)
DSTN: (STN de doble capa) su D significa doble capa, por lo que es mejor que STN porque la estructura del panel de visualización de DSTN es más compleja que la de TN y STN, por lo que la calidad de la visualización es mejor.
Tft: (transistor de película delgada) es un nuevo proceso de fabricación de cristal líquido. p>
Las pantallas LCD de cristal líquido se utilizan ampliamente en el control industrial, especialmente en el hombre-máquina de algunas máquinas, paneles de equipos de control, pantallas de instrumentos médicos, etc. Las resoluciones de los monitores LCD que uso a menudo en instrumentación y control industrial son. : 320x240, 640x480, 800x640, 1024x768 y superiores. Los tamaños más utilizados son 3,9", 4,0", 5,0", 5,5", 5,6", 5,7", 6". , e incluso YIS de 50” ahora. Los colores son blanco y negro, color falso, 512 colores, 16 colores, 24 bits, etc.