¿Cuáles son los principales componentes y estructura de la pantalla LCD?
El mercado de LCD ha estado en pleno apogeo desde principios de 2001. Primero, Samsung lanzó una pantalla LCD grande de 24 pulgadas, luego Philips lanzó una LCD optimizada y luego EMC lanzó 6 monitores LCD a la vez, lo que desató un torbellino de LCD en el mercado de los monitores. En general, debido a las ventajas técnicas inherentes, los monitores LCD se están calentando silenciosamente y probablemente reemplazarán a los monitores CRT. Entonces, ¿cuáles son las ventajas técnicas de las pantallas LCD? Echemos un vistazo.
Ventajas técnicas de los monitores LCD
Los monitores CRT tradicionales, más pequeños y livianos, necesitan usar tecnología CRT para construir un CRT de vacío para imágenes y luego equiparlo con un cañón de electrones en el extremo. Por lo general, la longitud es superior a 30 cm, por lo que toda la pantalla es ciertamente más grande. Las pantallas LCD utilizan materiales de cristal líquido y luego utilizan la tecnología de imagen correspondiente para lograr los fines de visualización. No es necesario instalar un tubo de imagen dentro del monitor y el tamaño es ciertamente pequeño.
Debido a las limitaciones de la tecnología de visualización, el tamaño de la marca de los monitores CRT tradicionales con áreas de visualización más grandes es más pequeño que el área de visualización de las pantallas fluorescentes. Generalmente, un monitor CRT de 15 pulgadas tiene un tamaño marcado de 15 pulgadas, pero el rango de visión real puede ser solo de aproximadamente 14,1 pulgadas, mientras que un monitor de 17 pulgadas puede tener solo 17 pulgadas. Sin embargo, debido a los diferentes principios de imagen de la pantalla LCD, las dimensiones marcadas se refieren al área de visualización real. Por ejemplo, el área de visualización de la pantalla LCD de 15 pulgadas de Samsung es exactamente de 15 pulgadas, lo que equivale al área de visualización de un monitor CRT de 17 pulgadas. Si los precios de los dos son similares, ciertamente es más rentable comprar una pantalla LCD.
Los monitores CRT sin radiación y sin parpadeos se obtienen mediante tubos de rayos catódicos. Los haces de electrones que contienen producen una gran cantidad de electricidad estática y radiación, cuanto más rápido corre el haz de electrones, mayor. La radiación y cuanto mayor sea el tiempo puede causar daños en los ojos y la piel, provocando problemas como miopía y alergias cutáneas. La pantalla LCD está hecha de material de cristal líquido y no requiere el uso de haces de electrones cuando funciona, por lo que no hay problemas de electricidad estática ni radiación que afecten la visión. Además, una imagen de un monitor CRT se forma mediante escaneo. Sólo cuando la frecuencia de escaneo alcanza un cierto valor, no se producirá parpadeo. Sin embargo, un monitor LCD no requiere un proceso de escaneo y forma una imagen casi simultáneamente. La frecuencia de actualización es muy baja, no parpadeará.
Bajo consumo de energía y gran capacidad antiinterferencias. Además del circuito y el tubo de imagen, la pantalla CRT también consume la energía de la pantalla, mientras que la pantalla LCD consume principalmente el consumo de energía de la luz de fondo y. circuito, y el consumo de energía de la pantalla se puede ignorar. Además, dado que los monitores LCD no utilizan tubos de imagen ni cañones de electrones para obtener imágenes como los monitores CRT, no necesitan considerar el alto efecto de radiación causado por el aumento del haz de electrones emitido por el cañón de electrones. En cambio, solo obtienen brillo a través del. retroiluminación emitida por lámparas fluorescentes catódicas, por lo que su capacidad antiinterferencias es mejor. Incluso en entornos con luz concentrada, obtendrá buenos efectos de visualización.
Los monitores CRT tradicionales utilizan principalmente pantallas analógicas y la salida de señal mostrada adopta una salida analógica. Durante el proceso de transmisión, la imagen puede perderse, lo que resulta en una disminución en la calidad de la imagen, mientras que la transmisión de señal de los monitores LCD. Adopta el modo digital, la señal digital sale directamente de la tarjeta gráfica sin causar pérdida de señal. Sin embargo, la mayoría de los monitores LCD todavía utilizan actualmente interfaces VGA para visualización analógica, y sólo unos pocos fabricantes, como Acer, EMC y Samsung, han configurado interfaces de señal de vídeo digital.
Usa las funciones de forma más inteligente. Debido a que las pantallas LCD utilizan diferentes materiales y procesos, algunos de sus parámetros generalmente son fijos, lo que requiere un ajuste más inteligente del rendimiento de la pantalla. En este sentido, cada fabricante tiene su propia tecnología madura.
El salto de los materiales aplicados
Una de las razones por las que la pantalla LCD tiene tantas ventajas es que utiliza cristal líquido como principal material de imagen. Los monitores CRT tradicionales utilizan pantallas de cristal extragrueso. Aunque la superficie exterior es tan plana como la pantalla LCD, la superficie interior es algo curvada y parece estar abollada, lo que provoca que la imagen se distorsione ligeramente. El material básico de la pantalla LCD es el cristal líquido, que tiene tanto la fluidez del líquido como la disposición regular de los cristales. Cuando se calienta hasta cierto punto, el cristal líquido se convierte en un líquido transparente y adquiere las características de un cristal cuando se enfría. Debido a que las características del cristal líquido se encuentran entre sólido y líquido, tiene tanto las características ópticas del cristal sólido como las características de flujo del líquido. Las pantallas de cristal líquido utilizan esta característica para lograr imágenes.
Debido a que el cristal líquido tiene propiedades ópticas sólidas y propiedades de flujo de líquido, cuando la luz ingresa al material de cristal líquido, inevitablemente seguirá la disposición de las moléculas del cristal líquido y producirá una desviación natural. La estructura electrónica de las moléculas de cristal líquido tiene una gran capacidad para mover el yugo de electrones. Por lo tanto, cuando las moléculas de cristal líquido se someten a un campo eléctrico externo, pueden cambiar fácilmente su disposición, cambiando así la forma en que se propaga la luz. Los productos LCD de Acer, EMC, Samsung y otros fabricantes utilizan el efecto fotoeléctrico de los cristales líquidos, controlados por voltaje externo, y luego controlan el estado de luz y oscuridad (o contraste óptico visual) a través de las propiedades refractivas de las moléculas de cristal líquido y la capacidad de rotar la luz, logrando así fines de obtención de imágenes.
Principio de imagen de la pantalla de cristal líquido
En la actualidad, la mayoría de las tecnologías de cristal líquido son TN, STN y TFT. Este artículo analiza los principios de imagen de LCD a partir de estas tres tecnologías.
La tecnología TN LCD es la LCD más básica. Otros tipos de LCD se mejoran basándose en TN, por lo que su principio de funcionamiento es más simple que otras tecnologías.
Incluye principalmente polarizadores verticales y horizontales, películas de alineación, materiales de cristal líquido y sustratos de vidrio conductivo. El principio de imagen es colocar el material de cristal líquido entre dos piezas de vidrio conductor transparente, y las moléculas de cristal líquido girarán y se organizarán en secuencia de acuerdo con la dirección de las finas ranuras de la película de alineación. Si no se forma ningún campo eléctrico, la luz entrará suavemente desde el polarizador, girará en la dirección de las moléculas de cristal líquido y luego saldrá por el otro lado. Si se energizan dos piezas de vidrio conductor, se formará un campo eléctrico entre las dos piezas de vidrio, lo que afectará aún más la disposición de las moléculas de cristal líquido entre ellas, retorciendo las varillas moleculares, imposibilitando la penetración de la luz y por lo tanto cubriendo la fuente de luz. El fenómeno de contraste claro-oscuro que se obtiene de este modo se denomina TNFE (efecto de campo nemático retorcido, abreviado TNFE). Casi todas las pantallas de cristal líquido utilizadas en productos electrónicos se fabrican utilizando el principio de efecto de campo nemático trenzado. Sin embargo, debido a que la pantalla LCD TN simple en sí solo tiene dos condiciones: clara y oscura, solo puede formar blanco y negro y no hay forma de cambiar el color.
El principio de visualización del tipo STN es similar al del TN, excepto que las moléculas de cristal líquido del 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 180 ~ 270 grados. Esta diferencia provoca interferencia de luz, consiguiendo cierto grado de cambio de color, dando al STN LCD unos tonos verde claro y naranja. Si se agrega un filtro de color y cualquier píxel de la matriz de visualización monocromática se divide en tres subpíxeles, el filtro de color muestra los tres colores primarios de rojo, verde y azul respectivamente, y luego el color del modo a todo color. se puede mostrar coordinando las proporciones de los tres colores primarios.
Los componentes principales de TFT LCD incluyen lámparas fluorescentes catódicas, placas guía de luz, polarizadores, placas de filtro, sustratos de vidrio, películas de alineación, materiales de cristal líquido, transistores delgados, etc. Este tipo de cristal líquido utiliza primero un tubo fluorescente para proyectar una fuente de luz. La fuente de luz pasará primero a través de un polarizador y luego a través del cristal líquido. 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. Podemos controlar la intensidad y el color de la luz final cambiando el valor del voltaje que estimula el cristal líquido, y luego podemos cambiar los diferentes tonos de combinaciones de colores en el panel LCD. La diferencia entre TN y los dos anteriores es que el electrodo de capa intermedia superior de TN se cambia a un transistor FET y la capa inferior se cambia a un electrodo común **.
Tecnología de accionamiento de moléculas de cristal líquido
Los tres tipos de pantallas LCD también utilizan diferentes modos de accionamiento. Generalmente, los dos primeros adoptan un método de accionamiento matricial simple y el último adopta un método de accionamiento activo.
El método de conducción de matriz simple consta de electrodos verticales y electrodos horizontales. La parte impulsada está controlada por el voltaje horizontal y los electrodos verticales son responsables de impulsar las moléculas de cristal líquido. En los LCD TN y STN se utiliza una capa intermedia hecha de sustrato de vidrio, película ITO, película de alineación, placa polarizadora, etc., que tiene dos capas. Cada capa intermedia contiene electrodos y ranuras formadas en la película de alineación. Las moléculas de cristal líquido están en la capa intermedia superior y en la capa intermedia inferior. Las moléculas de cristal líquido cercanas a la capa intermedia superior están dispuestas en la dirección de la ranura superior, mientras que las moléculas de cristal líquido en la capa intermedia inferior están dispuestas en la dirección de la inferior. ranura. Las ranuras superior e inferior están entrecruzadas, es decir, la disposición de las moléculas de cristal líquido en la capa superior es horizontal, la disposición de las moléculas de cristal líquido en la capa inferior es vertical y la disposición de las moléculas de cristal líquido entre las superiores y las capas inferiores está horizontalmente cerca de la capa superior y verticalmente cerca de la capa inferior. En general, la disposición de las moléculas de cristal líquido parece una hilera retorcida de espirales. Sin embargo, la desventaja de esta tecnología es que la parte de la pantalla no puede ser demasiado grande. Si la parte de la pantalla es demasiado grande, el tiempo de respuesta del electrodo en la parte media puede ser mayor y la velocidad general será más lenta para que la visualización de la pantalla sea consistente. En pocas palabras, parece que la frecuencia de actualización de la pantalla del monitor CRT no es lo suficientemente rápida, por lo que el usuario sentirá que la pantalla parpadea y late cuando se requiere una visualización rápida de animación 3D, pero la velocidad de visualización del monitor no puede mantenerse; hacia arriba, es posible que la visualización se retrase. Por lo tanto, los primeros monitores LCD tenían un tamaño limitado y no eran adecuados para ver películas o jugar juegos en 3D.
El modo de accionamiento de matriz activa corresponde a un conjunto de electrodos para cada píxel, que es un poco como el modo cíclico de DRAM. El voltaje cambia el estado de cada píxel escaneando (o cargándolo durante un período determinado). de tiempo). Este método utiliza electrodos de transistores de silicio fabricados con tecnología de película delgada y utiliza escaneo para seleccionar el encendido y apagado de cualquier punto de visualización. De hecho, utiliza el efecto no lineal de los transistores de película delgada para controlar el efecto no lineal incontrolable del cristal líquido. En el BM-568 de EMC, se dibujan líneas de malla delgadas en el vidrio conductor y los electrodos y los transistores de película delgada se organizan en un interruptor de matriz. Se forma una caja de control en la intersección de cada línea. Aunque la señal de activación escanea rápidamente en cada punto de visualización, solo el punto de visualización seleccionado en la matriz del transistor en el electrodo obtiene suficiente voltaje para impulsar las moléculas de cristal líquido, lo que hace que el eje de las moléculas de cristal líquido se convierta en un estado brillante. Los puntos de visualización están naturalmente en estado oscuro, evitando así el efecto de campo eléctrico de la función de visualización en el cristal líquido.
Las pantallas de cristal líquido TN, STN y TFT tienen diferentes ángulos de visión, colores, contrastes, calidad de visualización de animación, etc. debido a los diferentes principios de torsión de las moléculas de cristal líquido. Entre ellos, la pantalla de cristal líquido TFT tiene una alta inversión de capital y requisitos técnicos y altos requisitos para los fabricantes, mientras que TN y STN tienen requisitos técnicos y de capital relativamente bajos.