Прегледайте технологията и развитието на LCD телевизорите

Течният кристал е специално органично съединение. Той не само има течливост на течността, но молекулното му разположение е подобно на кристала. Той има оптичните свойства на кристала, като двулъчепречупване, затова се нарича течен кристал. В сравнение с обикновените телевизори, LCD телевизорите имат предимствата на по -леки, по -тънки, с висока разделителна способност, ниска консумация на енергия, ниска радиация, опазване на здравето и околната среда. LCD телевизорите навлязоха в домовете на обикновените хора и се превърнаха в доминиращи продукти на пазара на цветни телевизори.

2. Въведение в принципа на LCD телевизора

LCD телевизорът включва главно две части, основната схема и LCD модула.

1. Основната структура на модула за дисплей с течни кристали е показана на фигура 1. Той се състои главно от три части: TFT дисплей с течни кристали, подсветка и схема за свързване.

Фигура 1 Структурата на дисплейния модул с течни кристали

Екраните с течни кристали включват главно поляризатори, стъклени основи, прозрачни електроди ITO, ориентационни слоеве, филтри, течнокристални слоеве, тънкослойни транзистори (TFT) и други части. Обикновено TFT матрица се прави върху долната стъклена подложка на дисплей с течни кристали, а върху горната стъклена подложка се прави цветен филтър. TFT се намира в пресечната точка на сканиращия електрод и сигналния електрод, неговият източник и източник са съответно свързани със сигналния електрод и пикселния електрод, портата е свързана със сканиращия електрод, а прозрачният електроден блок е свързан към сигнала електрод на долната плоча и цветен филтър на горния субстрат Прозрачните електродни единици под листа съответстват един към един, за да образуват подпиксел. Има три подпиксела на дисплея с течни кристали: червен, зелен и син, които са равномерно подредени в определена структура и ред, а три съседни подпиксела представляват пълен пиксел. Според китайските национални стандарти, телевизионният екран трябва да има повече от 300 000 пиксела.

Източникът на фоново осветление включва главно призматичен лист, отражател, светловодна плоча и дифузьорна плоча. Основната функция е да действа като източник на светлина на дисплея с течни кристали.

Схемата за свързване включва предимно анизотропно проводимо фолио, IC драйвер, управляваща IC, гъвкава платка, печатна платка и т.н. Естествена светлина за показване на изображението.

2. Принципът на показване на LCD телевизора

Принципната схема на работа на LCD телевизора е показана както на фиг. 2. Когато LCD телевизорът работи, изберете сигнал от определен канал от антената на тунера и го разделете на два канала след IF усилване и откриване на видео: един канал влиза в аудиото схема за усилване и обработка, за да натиснете високоговорителя за извеждане на аудиото; Червените (R), зеления (G) и синият (B) три първични цветни сигнала се изпращат към веригата за вземане на проби от цветови сигнал, а хоризонталните и вертикалните сигнали за синхронизация се изпращат към синхронизиращата верига. Генерираният сигнал за вертикална синхронизация и сигнал за хоризонтална синхронизация се изпращат към веригата за вземане на проби от цветен сигнал, а цветното изображение се показва на дисплея с течни кристали.

Фигура 2 Електрическа схема на LCD телевизор

3. Нови разработки в ключовите технологии на LCD телевизорите

За да подобрят качеството на изображението на LCD телевизорите, хората са положили големи усилия в ключовите технически области на LCD телевизорите и постепенно са узрели.

1. Яркост

За да се подобри яркостта на LCD телевизорите, настоящите LCD телевизори обикновено използват LCD екрани с яркост 450-500cd/m2, а някои продукти дори използват LCD екрани с 600cd/m2. Подсветката също се е развила от оригиналния CCFL до днес' LED има по -ниска консумация на енергия и по -висока яркост.

2. Резолюция

В началото на появата на течен кристал, неговата разделителна способност беше далеч по -ниска от тази на картина тръба (CRT), но след непрекъснати усилия, сега надхвърли нивото на CRT. Разделителната способност на TFT е разработена от 320 × 200 пиксела, 640 × 480 пиксела, 1024 × 768 пиксела, 1920 × 1080 пиксела (широко известни като 2K), 3840 × 2160 пиксела (известни като 4K) до сегашните 7680 × 4320 пиксели (известни като 8K) Ниво. Понастоящем разделителната способност на LCD телевизорите обикновено е 2K и 4K. Техническите начини за подобряване на разделителната способност на LCD дисплеите включват предимно използването на материали с ниска устойчивост за направата на TFT шинни линии и използването на нискотемпературни P-Si за производство на TFT.

Използване на материали с ниска устойчивост за производство на TFT автобуси: Като се имат предвид отличните характеристики на Al, в момента алуминият е по-изследван и използван в материалите за производство на TFT автобуси. Той се фокусира върху решаването на проблемите с лесното образуване на хълмове на алуминия, химическата корозия и окисляването. Предлага метод на сплав (като Al-Cu, Al-Si, AI-Si-Cu, Al-Ta, Al-Nd и Al-Ti и др.) И сандвич метод (като Mo/A1/Mo, Cr- /A1/Cr, TiN/AI/Ti). Методът на сплавта е сравнително прост в процеса, но има висока устойчивост; при междинния метод, междинният слой riN/A1/Ti може да бъде гравиран на сухо, което е от полза за формиране на наклона на линията на портата и е идеален материал с ниско съпротивление.

3. Контраст

За да се подобри контрастът на дисплеите с течни кристали, са предприети редица мерки. Например използването на черна подложка без изтичане на светлина, използването на подсветка с висока яркост и подобряване на работата на поляризатора.

4. Подобрете скоростта на реакция на дисплея

За да се подобри скоростта на реакция на дисплея на LCD телевизорите, се използва технология на свръхвъзбуждане. Според принципа на дисплея с течни кристали, дисплеят с течни кристали играе роля на модулация на светлината. Когато светлината от подсветката преминава през дисплея с течни кристали, молекулите на течните кристали могат да регулират светлинния поток през дисплея с течни кристали под модулация на външното електрическо поле. Необходимо е обаче известно време за включване или изключване на приложеното напрежение. Ако скоростта на реакция на молекулите на течните кристали не може да е в крак със скоростта на изображението, изпратено до LCD екрана, изглежда, че&"опашка &"; ще се случи. За да се реши този проблем, се използва технология на свръхвъзбуждане, както е показано на фигура 3. Тази технология подобрява скоростта на реакция на LCD екрана чрез прилагане на по-високо напрежение от обикновено при смяна на екрана. Използвайки технология за възбуждане, настоящият LCD телевизор е постигнал скорост на реакция от 4 мс.

Фигура 3 Използване на технология за свръхвъзбуждане за подобряване на скоростта на реакция

5. Премахнете остатъчното изображение

Структурата на LCD и CRT е различна. След като CRT покаже изображението за миг, то е в празно състояние, преди да се покаже следващият екран. Въпреки това, LCD телевизорът продължава да се показва, преди текущата картина да премине към следващата картина. Поради упоритостта на човешките очи ще бъде причинен остатъчният образ. Може да се види, че за LCD телевизорите просто разчитането на подобряване на скоростта на реакция не може да премахне остатъчното изображение. За тази цел Hitachi за първи път възприе технологията за вмъкване на черен цвят, която преодолява явлението трайност на зрението чрез вмъкване на черни изображения при превключване на всеки кадър, като по този начин значително намалява остатъчното изображение на LCD телевизорите.

6. Въведете функция Y/C разделяне

За да се намали шумът в цветното изображение и да се покажат по-ярко телевизионните изображения, особено в продукти с голям размер, всеки производител е въвел функция за разделяне Y/C, която разделя сигнала за яркост (Y) и цветния сигнал (C).

7. Подобрете перспективата

В сравнение със самосветящите се дисплейни устройства, най-големият проблем при LCD дисплеите е ъглите на видимост. Понастоящем по-ефективните начини за решаване на проблема с ъгъла на видимост са методът на задвижване в равнина (IPS) и методът с многодоменен вертикален масив (MVA).

IPS режим: В IPS режим, двойка електроди, които контролират отклонението на молекулите на течни кристали, са направени на долната подложка, а страничното електрическо поле, приложено между двойката електроди, се използва за контрол на състоянието на молекулите на течните кристали, така че светлината да се модулира при преминаване през течнокристалния слой. Методът IPS е най -обещаващата технология за подобряване на характеристиките на ъгъла на видимост, тъй като за всеки ъгъл на видимост неговото черно състояние е най -чистото и нечувствително и може да се получи широк зрителен ъгъл както в хоризонтални, така и във вертикални посоки. Въпреки това, традиционният IPS режим все още има някои проблеми: Първо, все още има изместване в жълто или синьо в определена посока на зрителния ъгъл. Това изместване на цвета се причинява от разликата в показателя на пречупване между дългата ос и късата ос на молекулите на течните кристали. Второ, задвижващото напрежение в режим IPS също е високо.

Метод MVA: Принципът е първоначално равномерно да се образуват множество малки подутини върху горните и долните субстрати на дисплея с течни кристали, така че молекулите на течните кристали да са подравнени вертикално, а посоките на поляризатора и анализатора да са перпендикулярни една на друга, така че дисплеят с течни кристали е тъмен, когато няма електрическо поле; Когато се приложи напрежение, между тези неравности се генерира косо електрическо поле, което кара молекулите на течните кристали да се отклоняват от вертикалното подравняване, образувайки редица различни области на всеки пиксел, което води до увеличаване на пропускливостта на светлината, така че светлината преминаването през дисплея с течни кристали подлежи на Модулация на полето показва цветно изображение. Тъй като методът MVA може ефективно да подобри състоянието на един домейн на традиционния дисплей с течни кристали, а прекомерната анизотропия на слоя течни кристали, причинена от състоянието на един домейн, е причината за малкия ъгъл на видимост на LCD устройството, методът MVA може ефективно подобряват характеристиките на ъгъла на видимост на дисплея с течни кристали.

Hyundai Corporation от Южна Корея предложи превключване на полета на ръба въз основа на IPS режим, което значително подобри работата на дисплеите с течни кристали и има отлични ъгли на видимост и степен на използване на светлината. Южна Корея' s Samsung разработи технология за разширен ъгъл на видимост, която комбинира крайно електрическо поле и вертикално подравняване, което също решава проблема с ъгъла на видимост на дисплеите с течни кристали. Понастоящем ъгълът на видимост на LCD телевизорите във вертикална и хоризонтална посока може да достигне повече от 170 °, а препятствията за ъгъла на видимост на LCD телевизорите ще станат история.

8. Подобрете процента на отваряне

За да се потисне изместването на цвета на IPS метода, се използва зигзагообразен електрод или извита структура на пикселен електрод, за да се раздели всеки пиксел на две области. Когато се приложи електрическо поле, в тези две области молекулите на течните кристали се усукват в противоположни посоки, така че всеки пиксел може независимо да компенсира изменението на цвета, причинено от разликата в показателя на пречупване между дългата ос и късата ос на течността кристални молекули. , Подобрете качеството на дисплея. Тази пикселна структура обаче намалява съотношението на блендата на пиксела в сравнение с линейната структура на електрода, както е показано на фиг. 4 (а). Тъй като този пикселен електрод е извит по отношение на линейната шина на източника, формата на общия електрод, разположен между линията на шината на източника и пикселния електрод, също трябва да се деформира до формата, показана на фигурата, така че площта му също да е по -голяма . В резултат на разширяването ефективната площ (пространството между пикселния електрод и общия електрод) на зоната на дисплея се стеснява, което води до намаляване на съотношението на блендата на дисплея с течни кристали в режим IPS. За да реши този проблем, Panasonic проектира нов&quig; Zigzag" пикселна структура, както е показано на фигура 4 (б), не само пикселният електрод е &, зигзаг &, структурата, но също така общият електрод и шината на източника са" Zigzag" ;. . В допълнение, черната матрица, направена върху субстрата на цветния филтър, също има зигзагообразна форма като пикселен електрод. С тази нова пикселна структура пространството между пикселния електрод и общия електрод се увеличава в хоризонтална посока, а съотношението на блендата се подобрява, което е приблизително 1,25 пъти повече от това на традиционната пикселна структура.

9. Метод за разделно показване на цветове с последователно поле (последователно поле C01-или, а именно RGB дисплей с разделяне на времето)

Методът за последователно разделяне на цветовете на полето използва червените, зелените и сините източници на подсветка, за да осветят LCD дисплея според времевата последователност и в същото време да контролират светлинния поток през LCD екрана според показаната информация, за да се осъзнае адитивното смесване на цветовете във времето и показване на цветното изображение. Тази технология има високи изисквания за време за реакция, което обикновено е 2 до 3 ms. Както теоретичните изчисления, така и експериментите показват, че режимът OCB (оптично компенсиран огъване) може да постигне скорост на реакция от 2 ms, което може да отговори на това изискване. И тъй като P-Si може да постигне високоскоростно шофиране, използването на нискотемпературни задвижвани от полисилиций, OCB режим, полево-последователни дисплеи с разделен дисплей с течни кристали се превърна в една от актуалните изследователски горещи точки. Тъй като тази технология не изисква цветни филтри и броят на пикселите е 1/3 от този на обикновените пропускащи LCD дисплеи, е по-лесно да се постигнат дисплеи с голям капацитет и голям екран, което представлява тенденцията за развитие на LCD дисплеите. Разработването на LCD телевизори, използващи тази технология, също е цел на следващата изследователска работа.

Четвърто, предимствата на LCD телевизора

В момента, след години на развитие, LCD телевизорите са узрели на техническо ниво и имат някои несравними предимства пред CRT телевизорите и плазмените телевизори (разбира се, плазмените телевизори също имат специфични предимства в някои области).

1. Лек и преносим. Теглото и дебелината на LCD телевизорите са много по -малки от традиционните телевизори.

2. Висока разделителна способност и висока разделителна способност. Разделителната способност на LCD телевизорите е достигнала 7680 × 4320 (широко известни като 8K) пиксела, а LCD телевизорите с 3840 × 2160 (общоизвестни като 4K) пиксели са влезли в домовете на обикновените хора и могат по-добре да поддържат цифрови телевизионни програми с висока разделителна способност.

3. Почти няма вреда за потребителите. LCD телевизорът не е лесен за причиняване на визуална умора, а радиацията е приблизително нула, а уврежданията за здравето на потребителя са незначителни.

4. Ниска консумация на енергия и дълъг експлоатационен живот. Изчислено въз основа на 4,5 часа ежедневна употреба на всеки телевизор, ако 30-инчов LCD телевизор се използва за замяна на 32-инчов CRT телевизор, годишната икономия на електроенергия на всеки телевизор е около 71 kWh. Срокът на експлоатация на LCD телевизорите обикновено е 50 000 часа, което е много по -дълго от това на обикновените телевизори.

5. Опазване на околната среда и опазване на околната среда. В сравнение с традиционните телевизори екологичните проблеми, причинени от LCD телевизорите, са много по -малки.

Следователно, независимо дали се сравнява с традиционните CRT телевизори или плазмените телевизори, LCD телевизорите имат определени технически предимства.