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Analyse und Anwendung des LCD-Anzeigeprinzips

11.14.2023

Die meisten von uns verwendeten elektronischen Produkte haben ein gemeinsames Merkmal: Sie verfügen über einen Bildschirm. Als nächstes werde ich das Prinzip des Anzeigebildschirms vorstellen. Es gibt drei Formen von Flüssigkristallmaterialien: fest, flüssig und gasförmig.

Als der australische Botaniker Reinitzer 1888 die Rolle von Cholesterin in Pflanzen untersuchte, experimentierte er mit Cholesterinbenzol und entdeckte zufällig Flüssigkristalle, deren praktische Anwendung jedoch erst in den 1950er Jahren erfolgte. Start. Wie der Name schon sagt, ist Flüssigkristall ein Zwischenzustand zwischen fest und flüssig. Flüssigkristall ist eine organische Verbindung. Innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs weist es nicht nur die Fließfähigkeit, Viskosität, Verformung und andere mechanische Eigenschaften einer Flüssigkeit auf, sondern auch die Wärme (thermischer Effekt), das Licht (optische Anisotropie) und die Elektrizität (elektrooptischer Effekt) von Kristallen. ), Magnetismus (magnetooptischer Effekt) und andere physikalische Eigenschaften. Der Weg des Lichts, der den Flüssigkristall durchdringt, wird durch die Anordnung der Moleküle bestimmt, aus denen er besteht. Es wurde festgestellt, dass das Aufladen des Flüssigkristalls seine molekulare Anordnung verändert, was wiederum zu einer Verzerrung oder Brechung des Lichts führt.

Flüssigkristalle werden entsprechend der unterschiedlichen Molekülstruktur in drei Typen unterteilt: kristalline Partikel, sogenannte smektische Flüssigkristalle, ähnlich feinen Streichhölzern, sogenannte nematische Flüssigkristalle, und cholesterinähnliche Partikel, sogenannte Gallen-cholestische Flüssigkristalle. Die physikalischen Eigenschaften dieser drei Flüssigkristalle sind nicht gleich, und der zweite Typ nematischer Flüssigkristalle wird für Flüssigkristallanzeigen verwendet.

Prinzip des LCD

Nur wenn Sie zunächst seine Struktur und Prinzipien kennen und seine technischen und technologischen Eigenschaften verstehen, können Sie beim Kauf gezielt vorgehen und bei der Anwendung und Wartung wissenschaftlicher und vernünftiger vorgehen. Flüssigkristalle sind organische Verbindungen, die aus langen, stäbchenförmigen Molekülen bestehen. Im natürlichen Zustand sind die Längsachsen dieser stäbchenförmigen Moleküle etwa parallel. Das erste Merkmal von LCDs besteht darin, dass der Flüssigkristall zwischen zwei Ebenen mit feinen Rillen gefüllt sein muss, damit er normal funktioniert. Die Rillen auf diesen beiden Ebenen stehen senkrecht zueinander (schneiden sich im 90-Grad-Winkel). Das heißt, wenn die Moleküle auf einer Ebene in Nord-Süd-Richtung angeordnet sind, sind die Moleküle auf der anderen Ebene in Ost-West-Richtung angeordnet und die Moleküle zwischen den beiden Ebenen sind in Ost-West-Richtung angeordnet . Wurde in einen Zustand einer 90-Grad-Drehung gezwungen. Da sich das Licht entlang der Richtung der Molekülanordnung ausbreitet, wird es beim Durchgang durch den Flüssigkristall auch um 90 Grad gedreht. Wenn jedoch eine Spannung an den Flüssigkristall angelegt wird, ordnen sich die Moleküle vertikal neu an, sodass das Licht ohne Verdrehung nach außen gerichtet werden kann. Das zweite Merkmal von LCD besteht darin, dass es auf Polarisationsfiltern und dem Licht selbst basiert. Natürliches Licht divergiert zufällig in alle Richtungen. Polarisationsfilter sind eigentlich eine Reihe immer dünnerer paralleler Linien. Diese Linien bilden ein Netz, um alles Licht zu blockieren, das nicht parallel zu diesen Linien verläuft. Die Linie des Polarisationsfilters verläuft genau senkrecht zur ersten, sodass sie das polarisierte Licht vollständig blockieren kann. Erst wenn die Linien der beiden Filter völlig parallel sind oder das Licht selbst so verdreht wurde, dass es zum zweiten Polarisationsfilter passt, kann das Licht eindringen. LCD besteht aus zwei zueinander senkrechten Polarisationsfiltern, so dass unter normalen Umständen jegliches Licht, das einzudringen versucht, blockiert werden sollte. Da die beiden Filter jedoch mit verdrehtem Flüssigkristall gefüllt sind, wird das Licht nach dem Durchtritt durch den ersten Filter durch die Flüssigkristallmoleküle um 90 Grad verdreht und gelangt schließlich durch den zweiten Filter. Wenn andererseits eine Spannung an den Flüssigkristall angelegt wird, ordnen sich die Moleküle neu an und sind völlig parallel, sodass das Licht nicht mehr verdreht ist und vom zweiten Filter blockiert wird. Kurz gesagt, das Licht wird blockiert, wenn Strom angelegt wird, und das Licht wird ausgestrahlt, wenn kein Strom angelegt wird. Natürlich kann die Anordnung der Flüssigkristalle im LCD auch so verändert werden, dass das Licht bei angelegtem Strom abgegeben wird, bei fehlendem Strom jedoch blockiert wird. Da der LCD-Bildschirm jedoch fast immer eingeschaltet ist, kann nur die Lösung „Einschalten, um das Licht zu blockieren“ den energiesparendsten Zweck erreichen.

LCD-Klassifizierung

LCD kann in passive Technologie und aktive Technologie unterteilt werden. Die repräsentativen Produkte sind DSTN (Double-Layer Supertwist Nematic) und TFT (Dünnschichttransistor). DSTN-Zhi ist der Standard für passive Notebook-Displays, während HPA und CSTN die neuesten Verbesserungen der passiven Technologie sind. HPA wird auch als Hochleistungsadressierung oder schnelles DSTN bezeichnet. Sowohl HPA als auch CSTN bieten einen besseren Kontrast und eine bessere Brillanz

htness als DSTN. Die Reaktionszeit von CSTN ist jetzt auf 100 ms gesunken und bietet einen Betrachtungswinkel von 140 Grad.

DSTN wurde aus Super Twisted Nematic Display (STN) entwickelt. Da DSTN die Dual-Scan-Technologie verwendet, ist der Anzeigeeffekt im Vergleich zu STN erheblich verbessert. Als Laptops zum ersten Mal auf den Markt kamen, wurde hauptsächlich STN verwendet. Die Reaktionszeit von STN ist relativ langsam, im Allgemeinen etwa 300 ms, und Benutzer können ein Nachleuchten (Nachleuchten) spüren. Da DSTN zum gleichzeitigen Scannen in einen oberen und einen unteren Bildschirm unterteilt ist, kann während der Verwendung eine helle Linie in der Mitte des Displays erscheinen.

Das Aktivmatrix-Display wird direkt von Dünnschichttransistoren angesteuert, woraus der Technologiename TFT (Thin Film Transistor) stammt. TFT ist eine Art Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeige, und die Reaktionszeit ist erheblich verbessert und liegt bei 25 ms. Es hat einen höheren Kontrast und sattere Farben. Im Vergleich zu DSTN besteht das Hauptmerkmal von TFT darin, dass jedes Pixel mit einem Halbleiterschaltgerät ausgestattet ist und seine Verarbeitungstechnologie einer hochintegrierten Schaltung ähnelt. Da jedes Pixel direkt durch Punktimpulse gesteuert werden kann, ist jeder Knoten relativ unabhängig und kann kontinuierlich gesteuert werden. Dies verbessert nicht nur die Reaktionszeit, sondern ermöglicht auch eine sehr genaue Graustufensteuerung. Dies liegt daran, dass TFT-Farben realistischer sind als der DSTN-Grund. Derzeit verwenden die meisten Mainstream-Produkte der Notebook-Hersteller TFT-Displays.

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