LCD 건설
LCD의 각 픽셀은 다음 부분으로 구성됩니다. 두 개의 투명 전극 (인듐 주석 산화물) 사이에 매달린 액정 분자 층과 외부에서 서로 수직 인 편광 방향을 갖는 2 개의 편광 필터. 전극 사이에 액정이없는 경우, 편광 필터 중 하나를 통과하는 광의 편광 방향은 제 2 편광 필터에 완전히 수직이므로 완전히 차단된다. 그러나, 하나의 편광 필터를 통과하는 빛의 편광 방향이 액정에 의해 회전되면, 다른 편광 필터를 통과 할 수있다. 액정에 의한 빛의 분극 방향의 회전은 정전기 필드에 의해 제어 될 수있어 빛의 제어를 달성 할 수있다.
액정 분자는 외부 전기장의 영향에 매우 취약하고 유도 된 전하를 생성합니다. 정전기 필드를 생성하기 위해 각 픽셀 또는 서브 픽셀의 투명 전극에 소량의 전하가 추가되면, 액정의 분자는이 정전기 필드에 의해 유도되어 유도 된 전하를 유도하고 정전기 토크를 생성하여 액정 분자의 원래 회전 배열은 통과하는 빛의 회전 진폭을 변화시킨다. 편광 필터를 통과 할 수 있도록 특정 각도를 변경하십시오.
전하가 투명 전극에 첨가되기 전에, 액정 분자의 배열은 전극 표면의 배열에 의해 결정되며, 전극의 화학 표면은 결정 시드로서 사용될 수있다. 가장 흔한 TN 액정에서, 액정의 상부 및 하부 전극은 수직으로 배열된다. 액정 분자는 나선형으로 배열되며, 편광 필터를 통과하는 빛의 편광 방향은 액체 칩을 통과 한 후 회전하여 다른 편광기를 통과 할 수 있습니다. 이 과정에서 빛의 작은 부분은 편광판에 의해 차단되어 외부에서 회색으로 보입니다. 전하가 투명 전극에 추가 된 후, 액정 분자는 전기장의 방향을 따라 거의 평행하게 배열되므로 편광 필터를 통과하는 빛의 편광 방향은 회전하지 않으므로 빛이 완전히 이루어집니다. 막힌. 현재 픽셀은 검은 색으로 보입니다. 전압을 제어함으로써, 액정 분자의 배열의 왜곡 정도를 제어하여 상이한 그레이 스케일을 달성 할 수있다.
일부 LCD는 교대 전류에 노출 될 때 검은 색으로 변해 액정의 나선 효과가 파괴됩니다. 전류가 꺼지면 LCD가 더 밝거나 투명 해집니다. 이 유형의 LCD는 일반적으로 랩톱과 저렴한 LCD에서 발견됩니다. 고화질 LCD 또는 대형 LCD TV에서 일반적으로 사용되는 또 다른 유형의 LCD는 전원이 꺼지면 LCD가 불투명하다는 것입니다.
전원을 절약하기 위해 LCD는 멀티플렉싱 방법을 사용합니다. 멀티플렉싱 모드에서 한쪽 끝의 전극은 그룹으로 연결되고, 각 전극 그룹은 전원 공급 장치에 연결되고, 다른 쪽 끝의 전극은 또한 그룹으로 연결되고, 각 그룹은 전원의 다른 쪽 끝에 연결됩니다. 공급. 그룹화 설계는 각 픽셀이 독립 전원 공급 장치에 의해 제어되도록합니다. 전자 장치 또는 전자 장치를 구동하는 소프트웨어는 전원 공급 장치의 온/오프 시퀀스를 제어하여 픽셀의 디스플레이를 제어합니다.
LCD를 테스트하기위한 지표에는 디스플레이 크기, 응답 시간 (동기화 속도), 배열 유형 (활성 및 수동),보기 각도, 지원하는 색상, 밝기 및 대비, 해상도 및 화면 종횡비, 입력 인터페이스 ( 시각적 인터페이스 및 비디오 디스플레이 배열).
약력
1888 년 오스트리아 화학자 Friedrich Reinizer는 액정과 특별한 물리적 특성을 발견했습니다.
최초의 운영 LCD는 RCA의 George Hellmann이 이끄는 팀이 개발 한 DSM (Dynamic Scattering Mode)을 기반으로했습니다. Hellmann 은이 기술을 기반으로 다양한 LCD를 개발 한 Optech를 설립했습니다.
1970 년 12 월, 액정의 꼬인 네마 틱 필드 효과는 센트럴 실험실 호프만 레 로크 (Hoffmann-Le Roque)의 Sint and Helfrich에 의해 스위스에서 특허를 받았습니다. 그러나 1969 년, 제임스 퍼거슨 (James Ferguson)은 미국 오하이오 오하이오 주 켄트 주립 대학에서 액정의 뒤틀린 네마 틱 필드 효과를 발견하고 1971 년 2 월 미국에 동일한 특허를 등록했습니다. 1971 년 그의 회사 (ILIXCO )은이 속성을 기반으로 첫 번째 LCD를 생산하여 곧 열등한 DSM 유형 LCD를 대체했습니다. 1985 년이 되어서야이 발견이 상업적으로 실행 가능해졌습니다. 1973 년 일본의 Sharp Corporation은 처음으로 전자 계산기를위한 디지털 디스플레이를 만들기 위해 처음 사용했습니다. 2010 년대에 LCD는 모든 컴퓨터의 주요 디스플레이 장치가되었습니다.
표시 원리
전압이 없으면 조명은 액정 분자 사이의 간격을 따라 움직이고 90도 회전하므로 빛이 통과 될 수 있습니다. 그러나 전압이 첨가 된 후, 조명은 액정 분자 사이의 간격을 따라 똑바로 움직이므로 필터에 의해 빛이 차단됩니다.
액정은 흐름 특성을 가진 물질이므로 액정 분자를 움직이게하려면 매우 작은 외부 힘 만 필요합니다. 가장 흔한 천연 액정을 예로 들어, 액정 분자는 전기장의 작용을 쉽게 돌릴 수 있습니다. 액정의 광학 축은 분자 축과 상당히 일치하기 때문에 광학 효과를 생성 할 수 있습니다. 액정에 적용된 전기장이 제거되어 사라지면, 액정은 자체 탄성 및 점도를 사용하며, 전기장이 적용되기 전에 액정 분자는 원래 상태로 빠르게 돌아갑니다.
변형 및 반사 디스플레이
LCD는 광원이 배치되는 위치에 따라 전이성이거나 반사 될 수 있습니다.
변형 LCD는 화면 뒤의 광원에 의해 조명되며 화면의 다른 쪽 (앞쪽)에서 볼 수 있습니다. 이 유형의 LCD는 컴퓨터 모니터, PDA 및 휴대폰과 같은 높은 밝기가 필요한 응용 분야에서 사용됩니다. LCD를 조명하는 데 사용되는 조명은 종종 LCD 자체보다 더 많은 전력을 소비합니다.
전자 시계 및 계산기에서 일반적으로 발견되는 반사 LCD는 (때로는) LCD 뒤의 확산 반사 표면에서 외부 조명을 반사시켜 화면을 비 춥니 다. 이 유형의 LCD는 조명이 액정을 두 번 통과하기 때문에 대비 비율이 높기 때문에 두 번 절단됩니다. 조명 장치를 사용하지 않으면 전력 소비가 크게 줄어들어 배터리 구동 장치는 더 오래 지속됩니다. 작은 반사 LCD는 광전력이 거의 없어서 광전지가 전원을 공급하기에 충분하지 않기 때문에 종종 주머니 계산기에 사용됩니다.
트랜스플 래 플렉스 LCD는 변형 또는 반사로 사용될 수 있습니다. 외부 조명이 많으면 LCD는 반사 유형으로 작동하며 외부 조명이 적을 때는 전이 유형으로 작동 할 수 있습니다.
컬러 디스플레이
LCD 기술은 또한 전압의 크기에 따라 밝기를 변화시킵니다. 각 LCD 하위 요소로 표시되는 색상은 색상 스크리닝 프로그램에 따라 다릅니다. 액정 자체는 색상이 없기 때문에 컬러 필터는 하위 요소 대신 다양한 색상을 생성하는 데 사용됩니다. 하위 요소는 통과하는 빛의 강도를 제어함으로써 회색 스케일을 조정할 수 있습니다. 몇 가지 활성 매트릭스 디스플레이만이 아날로그 신호 제어를 사용하고 대부분의 디지털 신호 제어 기술을 사용합니다. 대부분의 디지털 제어 LCD는 8 비트 컨트롤러를 사용하여 256 레벨의 회색 스케일을 생산할 수 있습니다. 각 하위 요소는 256 레벨을 보여줄 수 있으므로 2563 개의 색상을 얻을 수 있으며 각 요소는 16,777,216 개의 색상을 표시 할 수 있습니다. 인간의 눈은 밝기를 선형 적으로 느끼지 않고 인간의 눈이 낮은 밝기 변화에 더 민감하기 때문에이 24- 비트 색도는 이상적인 요구 사항을 완전히 충족시킬 수 없습니다. 엔지니어는 펄스 전압 조절을 사용하여 색상 변경을보다 균일하게 보이게합니다.
컬러 LCD에서 각 픽셀은 3 개의 단위 또는 서브 픽셀로 나뉘고 추가 필터는 각각 빨간색, 녹색 및 파란색으로 표시됩니다. 3 개의 하위 픽셀은 독립적으로 제어 될 수 있으며, 해당 픽셀에 대해 수천 또는 수백만 개의 색상이 생길 수 있습니다. 오래된 CRT는 동일한 방법을 사용하여 색상을 표시합니다. 필요에 따라 색상 구성 요소는 다른 픽셀 형상에 따라 배열됩니다.
활성 및 수동 어레이
액정은 전자 시계와 포켓 컴퓨터에서 일반적으로 발견되는 소수의 세그먼트로 구성되며 각각 단일 전극 접촉이 있습니다. 외부 전용 회로는 각 제어 장치에 전하를 제공하며, 이는 더 많은 디스플레이 장치 (예 : 액정 디스플레이)로 번거 롭을 수 있습니다. PDA 또는 오래된 노트북 스크린과 같은 작은 흑백 디스플레이에 대한 수동 어레이 액정 디스플레이는 Super Twisted Nematic (STN) 또는 DSTN (Double-Layer Super Twisted Nematic) 기술을 사용합니다 (DSTN은 STN의 색 편차 문제를 수정합니다).
디스플레이의 각 행 또는 열에는 독립 회로가 있으며 각 픽셀의 위치는 행 및 열로 지정됩니다. 이 유형의 디스플레이는 "Passive Array"라고합니다. 각 픽셀은 업데이트하기 전에 자체 상태를 기억해야하기 때문입니다. 현재 각 픽셀에는 안정적인 전하 공급이 없습니다. 픽셀 수가 증가함에 따라 상대적 행 및 열의 수가 증가 하고이 디스플레이 방법을 사용하기가 더 어려워집니다. 수동 어레이로 만든 LCD는 응답 시간이 매우 느리고 대비가 낮습니다.
컴퓨터 모니터 또는 텔레비전과 같은 현재 고해상도 컬러 디스플레이는 활성 어레이입니다. 박막 트랜지스터 액정 디스플레이는 편광기 및 컬러 필터에 추가됩니다. 각 픽셀에는 자체 트랜지스터가있어 단일 픽셀 제어가 가능합니다. 열 선이 켜지면 모든 행 선이 전체 픽셀 행에 연결되고 각 행 선은 올바른 전압으로 구동되며 열선이 꺼지고 다른 행이 켜집니다. 전체 사진 업데이트 작업에서 모든 열선은 시간 순서로 켜집니다. 동일한 크기의 활성 배열 디스플레이는 수동 어레이 디스플레이보다 밝고 선명하게 보이며 응답 시간이 짧습니다.
품질 관리
일부 LCD 패널에는 영구적 인 밝고 어두운 반점을 유발하는 결함이있는 트랜지스터가 포함되어 있습니다. ICS와 달리 LCD 패널은 픽셀이 불량하더라도 정상적으로 표시 될 수 있습니다. 이것은 또한 몇 개의 나쁜 픽셀로 인해 IC 영역보다 훨씬 큰 LCD 패널을 폐기하지 않을 수 있습니다. 패널 제조업체는 잘못된 픽셀을 결정하기위한 표준이 다릅니다.
LCD 패널은 크기가 크기 때문에 IC 보드보다 결함이있을 가능성이 높습니다. 예를 들어, {{{0}} inch svga lcd에는 8 개의 불량 픽셀이 있고 6- 인치 웨이퍼에는 3 개의 결함 만 있습니다. 그러나 137 IC로 분할 될 수있는 웨이퍼의 3 개의 결함은 그리 나쁘지 않지만 LCD 패널을 버리는 것은 0% 출력을 의미합니다. 제조업체 간의 치열한 경쟁으로 인해 품질 관리 표준이 높아졌습니다. LCD에 4 개 이상의 나쁜 픽셀이있는 경우 감지하기가 더 쉽기 때문에 고객은 교체품을 요청할 수 있습니다. LCD 패널에서 불량 픽셀의 위치도 무시할 수 없습니다. 손상된 픽셀이 디스플레이 중심에 있기 때문에 제조업체는 종종 표준을 낮추고 있습니다. 일부 제조업체는 제로 불량 픽셀 보증을 제공합니다.
전력 소비
활성 매트릭스 LCD는 CRT보다 적은 전력을 사용합니다. 실제로, 그들은 PDA에서 랩톱에 이르기까지 휴대용 장치의 표준 디스플레이가되었습니다. 그러나 LCD 기술은 여전히 비효율적입니다. 화면을 흰색으로 바꾸더라도 배경 광원에서 방출되는 빛의 10% 미만이 화면을 통과합니다. 나머지는 흡수됩니다. 따라서 새로운 플라즈마 디스플레이는 이제 같은 영역의 LCD보다 전력이 적습니다.
Palm 및 Compaqipaq와 같은 PDA는 종종 반사 디스플레이를 사용합니다. 이는 주변 광이 디스플레이로 들어가서 편광 된 액정 층을 통과하고 반사 층에 부딪친 다음 이미지를 표시하기 위해 다시 반사한다는 것을 의미합니다. 이 과정에서 빛의 84%가 흡수되는 것으로 추정되므로, 빛의 6 분의 1 만 사용되며, 이는 여전히 개선의 여지가 있지만 가시 비디오에 필요한 대비를 제공하기에 충분합니다. 일원 반사 및 반사 디스플레이는 다양한 조명 조건에서 최소한의 에너지 소비로 LCD 디스플레이를 사용할 수있게합니다.
제로 파워 디스플레이
2000 년에는 대기 모드에서 전기를 사용하지 않는 제로 파워 디스플레이가 개발되었지만이 기술은 현재 대량 생산에 사용할 수 없습니다. 프랑스 회사 인 Nemoptic은 2003 년 7 월 대만에서 대량 생산 된 또 다른 제로 파워 박막 LCD 기술을 개발했습니다.이 기술은 전자 책 및 휴대용 컴퓨터와 같은 저전력 모바일 장치를 대상으로합니다. 제로 파워 LCD도 전자 용지와 경쟁합니다.