Pārskatiet LCD televizoru tehnoloģiju un attīstību

Šķidrie kristāli ir īpašs organisks savienojums. Tam ir ne tikai šķidruma plūstamība, bet tā molekulārais izkārtojums ir līdzīgs kristālam. Tam piemīt kristāla optiskās īpašības, piemēram, divkārša lūšana, tāpēc to sauc par šķidro kristālu. Salīdzinot ar parastajiem televizoriem, LCD televizoriem ir vieglākas, plānākas, augstas izšķirtspējas, zema enerģijas patēriņa, zema starojuma, veselības un vides aizsardzības priekšrocības. LCD televizori ir ienākuši vienkāršu cilvēku mājās un kļuvuši par dominējošajiem produktiem krāsu televizoru tirgū.

2. Ievads LCD TV principā

LCD televizors galvenokārt sastāv no divām daļām - pamata shēmas un LCD moduļa.

1. Šķidro kristālu displeja moduļa pamatstruktūra ir parādīta 1. attēlā. To galvenokārt veido trīs daļas: TFT šķidro kristālu displejs, fona apgaismojums un savienojuma ķēde.

1. attēls Šķidro kristālu displeja moduļa struktūra

Šķidro kristālu displeju ekrānos galvenokārt ietilpst polarizatori, stikla pamatnes, ITO caurspīdīgie elektrodi, orientācijas slāņi, filtri, šķidro kristālu slāņi, plānslāņa tranzistori (TFT) un citas detaļas. Parasti TFT matrica tiek izgatavota uz šķidro kristālu displeja apakšējā stikla pamatnes, bet krāsu filtrs - uz augšējā stikla pamatnes. TFT atrodas skenēšanas elektroda un signāla elektroda krustojumā, tā aizplūde un avots ir attiecīgi savienoti ar signāla elektrodu un pikseļu elektrodu, vārti ir savienoti ar skenēšanas elektrodu, bet caurspīdīgā elektrodu vienība ir pievienota signālam. elektrods uz apakšējās plāksnes un augšējā pamatnes krāsu filtrs Caurspīdīgās elektrodu vienības zem loksnes atbilst viens pret vienu, veidojot apakšpikseli. Šķidro kristālu displejā ir trīs apakšpikseļi: sarkans, zaļš un zils, kas ir vienmērīgi sakārtoti noteiktā struktūrā un secībā, un trīs blakus esošie apakšpikseļi veido pilnu pikseļu. Saskaņā ar Ķīnas nacionālajiem standartiem televizora ekrānam vajadzētu būt vairāk nekā 300 000 pikseļu.

Fona apgaismojuma avots galvenokārt ietver prizmas lapu, atstarotāju, gaismas virzošo plāksni un difuzora plāksni. Galvenā funkcija ir darboties kā šķidro kristālu displeja gaismas avots.

Savienojuma ķēde galvenokārt ietver anizotropu vadošu plēvi, vadītāja IC, vadības IC, elastīgu shēmas plati, iespiedshēmas plati utt. Galvenā funkcija ir nodrošināt LCD ekrāna rindu un kolonnu piedziņas signālus, lai LCD ekrāns varētu apstrādāt fona apgaismojumu Dabiskais apgaismojums attēla parādīšanai.

2. LCD televizora displeja princips

LCD televizora darbības principa blokshēma ir parādīta 2. attēlā. Kad LCD televizors darbojas, no uztvērēja antenas izvēlieties noteiktu kanālu signālu un pēc IF pastiprināšanas un video noteikšanas sadaliet to divos kanālos: viens kanāls ievada audio pastiprināšanas un apstrādes ķēde, lai stumtu skaļruni, lai izvadītu audio; Sarkanie (R), zaļie (G) un zilie (B) trīs primārie krāsu signāli tiek nosūtīti uz krāsu signālu paraugu ņemšanas ķēdi, un horizontālie un vertikālie sinhronizācijas signāli tiek nosūtīti uz sinhronizācijas ķēdi. Ģenerētais vertikālais sinhronizācijas signāls un horizontālais sinhronizācijas signāls tiek nosūtīti uz krāsu signāla paraugu ņemšanas ķēdi, un krāsu attēls tiek parādīts šķidro kristālu displejā.

2. attēls LCD televizora shēmas blokshēma

3. Jauni sasniegumi LCD televizoru galvenajās tehnoloģijās

Lai uzlabotu LCD televizoru attēla kvalitāti, cilvēki ir ieguldījuši lielas pūles LCD televizoru galvenajās tehniskajās jomās, un tie pakāpeniski ir nobrieduši.

1. Spilgtums

Lai uzlabotu LCD televizoru spilgtumu, pašreizējie LCD televizori parasti izmanto LCD ekrānus ar spilgtumu 450–500 cd/m2, un dažos produktos tiek izmantoti pat LCD ekrāni ar 600 cd/m2. Fona apgaismojums ir attīstījies arī no sākotnējā CCFL līdz mūsdienām' s LED ir mazāks enerģijas patēriņš un lielāks spilgtums.

2. Izšķirtspēja

Šķidro kristālu parādīšanās sākumā tā izšķirtspēja bija daudz zemāka par attēla caurules (CRT) izšķirtspēju, bet pēc nepārtrauktiem centieniem tā tagad ir pārsniegusi CRT līmeni. TFT izšķirtspēja ir izstrādāta no 320 × 200 pikseļiem, 640 × 480 pikseļiem, 1024 × 768 pikseļiem, 1920 × 1080 pikseļiem (parasti pazīstama kā 2K), 3840 × 2160 pikseļiem (parasti pazīstama kā 4K) līdz pašreizējai 7680 × 4320 pikseļu (parasti pazīstams kā 8K) līmenis. Pašlaik LCD televizoru izšķirtspēja parasti ir 2K un 4K. Tehniskie veidi, kā uzlabot LCD izšķirtspēju, galvenokārt ietver zemas pretestības materiālu izmantošanu TFT kopņu līniju izgatavošanai un zemas temperatūras P-Si izmantošanu TFT izgatavošanai.

Zema pretestības materiālu izmantošana TFT kopņu izgatavošanai: Ņemot vērā Al izcilās īpašības, pašlaik alumīnijs ir vairāk pētīts un izmantots TFT kopņu izgatavošanas materiālos. Tā koncentrējas uz to problēmu risināšanu, kas saistītas ar alumīnija vieglu pauguru veidošanos, ķīmisko koroziju un oksidēšanos. Ir ierosinājusi sakausējuma metodi (piemēram, Al-Cu, Al-Si, AI-Si-Cu, Al-Ta, Al-Nd un ​​Al-Ti u.c.) un sviestmaižu metodi (piemēram, Mo/A1/Mo, Cr- /A1/Cr, TiN/AI/Ti). Sakausējuma metode ir samērā vienkārša, taču tai ir augsta pretestība; starpslāņu metodē riN/A1/Ti starpslāni var sausā veidā kodināt, kas ir izdevīgi, veidojot vārtu līnijas slīpumu un ir ideāls materiāls ar zemu pretestību.

3. Kontrasts

Lai uzlabotu šķidro kristālu displeju kontrastu, ir veikti vairāki pasākumi. Piemēram, melnas oderes izmantošana bez gaismas noplūdes, augsta spilgtuma fona apgaismojuma izmantošana un polarizatora darbības uzlabošana.

4. Uzlabojiet displeja reakcijas ātrumu

Lai uzlabotu LCD televizoru displeja reakcijas ātrumu, tiek izmantota pārmērīgas ierosmes tehnoloģija. Saskaņā ar šķidro kristālu displeja principu šķidro kristālu displejam ir gaismas modulācijas loma. Kad apgaismojums no fona apgaismojuma iet caur šķidro kristālu displeju, šķidro kristālu molekulas var pielāgot gaismas plūsmu caur šķidro kristālu displeju ārējā elektriskā lauka modulācijas laikā. Tomēr pielietotā sprieguma ieslēgšana vai izslēgšana prasa zināmu laiku. Ja šķidro kristālu molekulu reakcijas ātrums nevar sekot līdzi uz LCD ekrānu nosūtītā attēla ātrumam, šķiet, ka&"astes &"; notiks. Lai atrisinātu šo problēmu, tiek izmantota pārmērīga ierosmes tehnoloģija, kā parādīts 3. attēlā. Šī tehnoloģija uzlabo LCD ekrāna reakcijas ātrumu, mainot ekrānu, pielietojot augstāku spriegumu nekā parasti. Izmantojot ierosmes tehnoloģiju, pašreizējais LCD televizors ir sasniedzis ātrgaitas reakcijas ātrumu 4 ms.

3. attēls. Pārmērīgas ierosmes tehnoloģijas izmantošana reakcijas ātruma uzlabošanai

5. Novērst pēcattēlu

LCD un CRT struktūra ir atšķirīga. Kad CRT uz brīdi parāda attēlu, pirms nākamā ekrāna parādīšanas tas ir tukšs. Tomēr LCD televizors turpina rādīt, pirms pašreizējais attēls tiek pārslēgts uz nākamo attēlu. Sakarā ar cilvēka acu noturību, tiks radīts pēcattēls. Var redzēt, ka LCD televizoriem vienkārši paļaušanās uz reakcijas ātruma uzlabošanu nevar novērst pēcattēlu. Šim nolūkam Hitachi vispirms pieņēma melnās ievietošanas tehnoloģiju, kas pārvar redzes noturības fenomenu, ievietojot melnus attēlus, kad tiek pārslēgts katrs attēla rāmis, tādējādi ievērojami samazinot LCD televizoru pēcattēlu.

6. Ieviest Y/C atdalīšanas funkciju

Lai samazinātu krāsu attēla troksni un spilgtāk parādītu TV attēlus, īpaši liela izmēra izstrādājumos, katrs ražotājs ir ieviesis Y/C atdalīšanas funkciju, kas atdala spilgtuma signālu (Y) un krāsu signālu (C).

7. Uzlabot perspektīvu

Salīdzinot ar pašgaismīgām displeja ierīcēm, lielākā LCD problēma ir skata leņķi. Pašlaik efektīvāki veidi, kā atrisināt skata leņķa problēmu, ir plaknes piedziņas metode (IPS) un daudzdomēnu vertikālā masīva metode (MVA).

IPS režīms: IPS režīmā elektrodu pāris, kas kontrolē šķidro kristālu molekulu novirzi, tiek izgatavots uz apakšējās pamatnes, un sānu elektriskais lauks, kas tiek pielietots starp elektrodu pāri, tiek izmantots, lai kontrolētu šķidro kristālu molekulu stāvokli, lai gaisma tiktu modulēta, kad tā iet caur šķidro kristālu slāni. IPS metode ir visdaudzsološākā tehnoloģija skata leņķa īpašību uzlabošanai, jo katram skata leņķim tā melnais stāvoklis ir tīrākais un nejutīgākais, un plašu skata leņķi var iegūt gan horizontālā, gan vertikālā virzienā. Tomēr tradicionālajam IPS režīmam joprojām ir dažas problēmas: pirmkārt, noteiktā skata leņķa virzienā joprojām ir dzeltena vai zila nobīde. Šo krāsu nobīdi izraisa šķidro kristālu molekulu garās un īsās ass refrakcijas indeksa atšķirība. Otrkārt, arī IPS režīma braukšanas spriegums ir augsts.

MVA metode: Princips ir vispirms vienmērīgi veidot daudz mazu izciļņu uz šķidro kristālu displeja augšējās un apakšējās pamatnes, lai šķidro kristālu molekulas būtu izlīdzinātas vertikāli, un polarizatora un analizatora virzieni būtu perpendikulāri viens otram, tāpēc šķidro kristālu displejs ir tumšs, ja nav elektriskā lauka; Pieliekot spriegumu, starp šiem izciļņiem tiek radīts slīps elektriskais lauks, izraisot šķidro kristālu molekulu novirzi no vertikālās izlīdzināšanas, veidojot vairākus dažādus domēnus katrā pikselī, kā rezultātā palielinās gaismas caurlaidība. šķērsošana šķidro kristālu displejā ir pakļauta Lauka modulācija parāda krāsainu attēlu. Tā kā MVA metode var efektīvi uzlabot tradicionālā šķidro kristālu displeja viena domēna stāvokli un šķidro kristālu slāņa pārmērīgā anizotropija, ko izraisa viena domēna stāvoklis, ir iemesls LCD ierīces nelielajam skata leņķim, MVA metode var efektīvi uzlabot šķidro kristālu displeja skata leņķa raksturlielumus.

Dienvidkorejas uzņēmums Hyundai Corporation ir ierosinājis pārslēgties uz lauka, pamatojoties uz IPS režīmu, kas ir ievērojami uzlabojis šķidro kristālu displeju veiktspēju, un tam ir lieliski skata leņķi un gaismas izmantošanas rādītāji. Dienvidkorejas [39] Samsung ir izstrādājis paplašinātu skata leņķa tehnoloģiju, kas apvieno bārkstis elektrisko lauku un vertikālo izlīdzināšanu, kas arī atrisina šķidro kristālu displeju skata leņķa problēmu. Pašlaik LCD televizoru skata leņķis gan vertikālā, gan horizontālā virzienā var sasniegt vairāk nekā 170 °, un šķidro kristālu televizoru skata leņķa šķēršļi kļūs par vēsturi.

8. Uzlabojiet atvēršanas ātrumu

Lai apspiestu IPS metodes krāsu nobīdi, tiek pieņemts zigzaga elektrods vai izliekta pikseļu elektrodu struktūra, lai katru pikseli sadalītu divos reģionos. Lietojot elektrisko lauku, šajās divās zonās šķidro kristālu molekulas tiek savītas pretējos virzienos, lai katrs pikselis varētu neatkarīgi kompensēt krāsu nobīdi, ko izraisa refrakcijas indeksa starpība starp šķidruma garo asi un īso asi kristāla molekulas. , Uzlabojiet displeja kvalitāti. Tomēr šī pikseļu struktūra samazina pikseļa apertūras attiecību, salīdzinot ar lineāro elektrodu struktūru, kā parādīts attēlā. 4 (a). Tā kā šis pikseļu elektrods ir izliekts attiecībā pret lineāro avota kopnes līniju, kopējā elektroda forma, kas atrodas starp avota kopnes līniju un pikseļu elektrodu, arī jādformē līdz attēlā parādītajai formai, lai tā laukums būtu arī lielāks . Paplašināšanas rezultātā displeja laukuma efektīvais laukums (atstarpe starp pikseļu elektrodu un kopējo elektrodu) ir kļuvis šaurs, kā rezultātā samazinās IPS režīma šķidro kristālu displeja diafragmas attiecība. Lai atrisinātu šo problēmu, Panasonic izstrādāja jaunu&"Zigzag &"; pikseļu struktūra, kā parādīts 4. (b) attēlā, ne tikai pikseļu elektrods ir&", zigzaga &"; struktūra, bet arī kopējais elektrods un avota kopne ir&"; Zigzaga &". . Turklāt melnā matrica, kas izgatavota uz krāsu filtra pamatnes, ir arī zigzaga formas kā pikseļu elektrods. Izmantojot šo jauno pikseļu struktūru, atstarpe starp pikseļu elektrodu un parasto elektrodu tiek palielināta horizontālā virzienā, un tiek uzlabota diafragmas attiecība, kas ir aptuveni 1,25 reizes lielāka par tradicionālo pikseļu struktūru.

9. Lauku secīgas krāsu sadalījuma displeja metode (lauka secīga C01 vai, proti, RGB laika sadalījuma displejs)

Lauku secīgās krāsu dalīšanas metode izmanto sarkanā, zaļā un zilā fona apgaismojuma avotus, lai iedegtu LCD saskaņā ar laika secību un vienlaikus kontrolētu gaismas plūsmu caur LCD ekrānu atbilstoši parādītajai informācijai. piedevu krāsu sajaukšana laikā un parādīt krāsu attēlu. Šai tehnoloģijai ir augstas prasības reakcijas laikam, kas parasti ir 2 līdz 3 ms. Gan teorētiskie aprēķini, gan eksperimenti rāda, ka OCB (optiski kompensēts līkums) režīms var sasniegt 2 ms reakcijas ātrumu, kas var izpildīt šo prasību. Tā kā P-Si var sasniegt ātrgaitas braukšanu, zemas temperatūras polisilīcija piedziņas, OCB režīma, lauka secīgu šķidro kristālu displeju izmantošana ir kļuvusi par vienu no pašreizējiem pētniecības punktiem. Tā kā šai tehnoloģijai nav nepieciešami krāsu filtri un pikseļu skaits ir 1/3 no parastajiem caurlaidīgajiem LCD, ir vieglāk sasniegt lielas ietilpības un liela ekrāna displejus, kas atspoguļo LCD attīstības tendenci. LCD televizoru izstrāde, izmantojot šo tehnoloģiju, ir arī nākamā pētnieciskā darba mērķis.

Ceturtkārt, LCD televizora priekšrocības

Pašlaik pēc vairāku gadu attīstības LCD televizori ir nobrieduši tehniskā līmenī, un tiem ir dažas nepārspējamas priekšrocības salīdzinājumā ar CRT televizoriem un plazmas televizoriem (protams, plazmas televizoriem dažās jomās ir arī īpašas priekšrocības).

1. Viegls un pārnēsājams. LCD televizoru svars un biezums ir daudz mazāks nekā tradicionālajiem televizoriem.

2. Augsta izšķirtspēja un augsta izšķirtspēja. LCD televizoru izšķirtspēja ir sasniegusi 7680 × 4320 (parasti pazīstama kā 8K) pikseļus, un LCD televizori ar 3840 × 2160 (parasti pazīstami kā 4K) pikseļiem ir nonākuši vienkāršu cilvēku mājās un var labāk atbalstīt digitālās augstas izšķirtspējas televīzijas programmas.

3. Gandrīz nekaitē lietotājiem. LCD televizoru nav viegli izraisīt vizuālu nogurumu, un starojums ir aptuveni nulle, un kaitējums lietotājam ir niecīgs.

4. Zems enerģijas patēriņš un ilgs kalpošanas laiks. Aprēķinot, pamatojoties uz katra televizora ikdienas lietošanu 4,5 stundās, ja 30 collu LCD televizoru izmanto 32 collu CRT televizora nomaiņai, katra televizora elektroenerģijas ietaupījums gadā ir aptuveni 71 kWh. LCD televizoru kalpošanas laiks parasti ir 50 000 stundu, kas ir daudz ilgāk nekā parastajiem televizoriem.

5. Zaļā un vides aizsardzība. Salīdzinot ar tradicionālajiem televizoriem, LCD televizoru radītās vides problēmas ir daudz mazākas.

Tāpēc neatkarīgi no tā, vai to salīdzina ar tradicionālajiem CRT televizoriem vai plazmas televizoriem, LCD televizoriem ir noteiktas tehniskas priekšrocības.