מהו מסך ה-LCD

צג גביש נוזלי, או LCD (תצוגת קריסטל נוזלי), הוא מכשיר תצוגה שטוח ודק במיוחד המורכב ממספר מסוים של פיקסלים צבעוניים או שחור-לבן הממוקמים מול מקור אור או משטח מחזיר אור. מסכי LCD הם צריכת חשמל נמוכה ולכן הם מועדפים על ידי מהנדסים לשימוש במכשירים אלקטרוניים המופעלים על ידי סוללה. העיקרון העיקרי שלו הוא לעורר את מולקולות הגביש הנוזלי ליצור נקודות, קווים ופנים כדי להתאים את המנורה האחורית.

למרות שעיקרון רכישת המוצר והתצוגה שונה, המטרה הנפוצה של תצוגת גבישים נוזליים (LCD) ותצוגה מסורתית (CRT) היא להשיג אפקט תצוגה מעולה. כעת אנו משווים תצוגת CRT ו-TFT גבישים נוזליים.

מבנה ונפח מוצר: התצוגה המסורתית מסוג CRT חייבת לפלוט קרן אלקטרונים למסך דרך אקדח האלקטרונים, כך שהצינור של צינור התמונה לא צריך להיות קצר מדי, יש להגדיל את עוצמת הקול כאשר המסך מוגדל, וה-TFT הוא שונה על ידי הלוח האלקטרוני במסך התצוגה. המצב המולקולרי, כדי להשיג את מטרת התצוגה, גם אם המסך מוגדל, הוא רק צריך להגדיל את השטח האופקי, אבל הנפח לא גדל מאוד, והוא הרבה יותר קל מתצוגת ה-CRT וה-TFT משמש רק לצריכת חשמל. בלוח ובמנהל ה-IC צריכת החשמל קטנה.

קרינה והפרעות אלקטרומגנטיות: צגים קונבנציונליים מייצרים מקורות קרינה באמצעות אקדח אלקטרונים כדי לפלוט אלומת אלקטרונים על המסך. למרות שישנן כמה טכנולוגיות מתקדמות שיכולות למזער קרינה, הן עדיין לא נמחקו לחלוטין. מסכי TFT LCD לא צריכים לדאוג בקשר לזה. באשר להפרעות של גלים אלקטרומגנטיים, בצג הגביש הנוזלי TFT יש רק כמות קטנה של גלים אלקטרומגנטיים ממעגל ההנעה. כל עוד המעטפת החיצונית אטומה היטב, הגלים האלקטרומגנטיים אינם דולפים, ולצג ה-CRT חייב להיות חור פיזור חום על הגוף לצורך פיזור חום, כך שבוודאי נוצרת הפרעות אלקטרומגנטיות.

שטוחות המסך והרזולוציה: מסכי TFT LCD משתמשים בפלטות זכוכית שטוחות בלבד מלכתחילה, כך שהשטוחות הרבה יותר טובה מרוב מסכי ה-CRT. כמובן, יש כעת צג צבעוני שטוח CRT טהור. מבחינת רזולוציה, TFT הוא הרבה פחות מתצוגת CRT, למרות שבתיאוריה הוא יכול לספק רזולוציה גבוהה יותר, אבל זה לא המקרה.

אפקט תצוגה: תצוגת ה-CRT המסורתית משמשת כדי להכות את הזרחן דרך אקדח האלקטרונים, כך שהבהירות טובה בהרבה מזו של תצוגת הגביש הנוזלי. ה-CRT טוב יותר מה-TFT בזווית הצפייה. במהירות השתקפות התצוגה, ה-CRT שונה מה-TFT. מְעַטִים.

העיקרון של תצוגת גביש נוזלי (1) מאפיינים פיזיקליים של גביש נוזלי המאפיינים הפיזיקליים של גביש נוזלי הם: כאשר מוליך חשמל, ההולכה משתנה, הסידור נעשה מסודר, והאור קל לעבור; כאשר אינו מופעל, הסידור אינו מסודר, והאור נחסם. תנו ל-LCD לחסום כמו שער או תנו לאור לחדור. מבחינה טכנית, לוח ה-LCD מכיל שני חומרי זכוכית עדינים למדי נטולי נתרן הנקראים Substrates עם שכבה של גביש נוזלי ביניהם. כאשר אלומת האור עוברת דרך שכבת הגביש הנוזלי, הגביש הנוזלי עצמו יעמוד או יתפתל בצורה לא סדירה, ובכך יחסום או יאפשר לקרן האור לעבור בצורה חלקה. רוב הגבישים הנוזליים הם קומפלקסים אורגניים המורכבים ממולקולות ארוכות בצורת מוט. במצב הטבעי, הצירים הארוכים של מולקולות בצורת מוט אלה מקבילים במידה רבה. את הגביש הנוזלי יוצקים למישור מחורר מעובד היטב, ומולקולות הגביש הנוזלי מסודרות לאורך החריץ, כך שאם החריצים מאוד מקבילים, גם המולקולות מקבילות לחלוטין. (ב) העיקרון של טכנולוגיית LCD עם גביש נוזלי מונוכרום הוא למלא את הגביש הנוזלי לשני מישורים עם חריצים עדינים. החריצים בשני המישורים מאונכים זה לזה (מצטלבים ב-90 מעלות). כלומר, אם המולקולות במישור אחד מסודרות בכיוון צפון-דרום, המולקולות במישור השני מסודרות בכיוון מזרח-מערב, והמולקולות הממוקמות בין שני המישורים נאלצות למצב של { {8}}טווית מעלות. מכיוון שהאור מתפשט בכיוון שבו מסודרות המולקולות, האור מתפתל גם ב-90 מעלות כשהוא עובר דרך הגביש הנוזלי. אבל כאשר מתח מופעל על הגביש הנוזלי, המולקולות מיושרות אנכית כך שניתן לכוון את האור החוצה ללא כל פיתול.

ה-LCD תלוי בפילטר המקטב (פרוסה) ובאור עצמו. האור הטבעי מפוזר באופן אקראי לכל הכיוונים. מסנן מקטב הוא למעשה סדרה של קווים מקבילים דקים יותר ויותר. קווים אלו יוצרים רשת החוסמת כל אור שאינו מקביל לקווים אלו. הקו של המסנן המקטב מאונך בדיוק לראשון, כך שהוא יכול לחסום לחלוטין את האור שעבר קיטוב. רק כאשר הקווים של שני המסננים מקבילים לחלוטין, או שהאור עצמו סובב כדי להתאים לפילטר המקטב השני, האור חודר.

ה-LCD מורכב משני מסנני קיטוב מאונכים זה לזה, כך שבנסיבות רגילות יש לחסום את כל האור שמנסה לחדור. אולם, מכיוון ששני המסננים מלאים בגבישים נוזליים מעוותים, לאחר שהאור עובר דרך המסנן הראשון, הוא מתפתל על ידי מולקולות הגביש הנוזלי ב-90 מעלות, ולבסוף עובר דרך המסנן השני. מצד שני, אם מופעל מתח על הגביש הנוזלי, המולקולות מסודרות מחדש ומקבילות לחלוטין, כך שהאור כבר לא מעוות, אז הוא פשוט נחסם על ידי המסנן השני. בקיצור, כוח מופעל כדי לחסום אור, ואור נפלט ללא חשמל.

עם זאת, ניתן לשנות את סידור הגבישים הנוזליים ב-LCD כך שהאור נפלט כאשר הוא מופעל, ויחסום כאשר הוא אינו מופעל. עם זאת, מכיוון שמסך המחשב דולק כמעט תמיד, רק ערכת "חסימת האור בהפעלה" יכולה להשיג את המטרות החיסכון ביותר בחשמל.

ממבנה תצוגת הגביש הנוזלי, בין אם זה מחשב נייד או מערכת שולחנית, מסך תצוגת ה-LCD הוא מבנה שכבות המורכב מחלקים שונים. ה-LCD מורכב משתי לוחות זכוכית, בעובי של כ-1 מ"מ, מופרדים על ידי מרווח אחיד של 5 מיקרומטר המכילים חומר גביש נוזלי (LC). מכיוון שחומר הגביש הנוזלי עצמו אינו פולט אור, צינור אור כמקור אור מסופק משני צידי מסך התצוגה, וצלחת תאורה אחורית (או לוחית הומוגנית אור) וסרט רפלקטיבי נוצרים בגב התצוגה. תצוגת גביש נוזלי, וצלחת התאורה האחורית מורכבת מחומר ניאון. ניתן לפלוט אור, שתפקידו העיקרי הוא לספק מקור אור רקע אחיד. האור הנפלט מהתאורה האחורית נכנס לשכבת הגביש הנוזלי המכילה אלפי טיפות גביש לאחר שעבר דרך שכבת המסנן המקטבת הראשונה. טיפות הגביש בשכבת הגביש הנוזלי כולן כלולות במבנה תא קטן, ותא אחד או יותר מהווים פיקסל אחד על המסך. בין לוח הזכוכית לחומר הגביש הנוזלי יש אלקטרודה שקופה, האלקטרודה מחולקת לשורות ועמודות, במפגש השורות והעמודות, על ידי שינוי המתח לשינוי מצב הסיבוב האופטי של הגביש הנוזלי, הגביש הנוזלי. החומר פועל כמו שסתום אור קטן. מסביב לחומר הגביש הנוזלי יש חלק מעגל בקרה וחלק מעגל כונן. כאשר האלקטרודות ב-LCD יוצרות שדה חשמלי, מולקולות הגביש הנוזלי מתעוותות, והאור העובר דרכן נשבר באופן קבוע, ולאחר מכן מסונן דרך השכבה השנייה של שכבת המסנן שתוצג על המסך. (III) עקרון העבודה של תצוגת LCD צבעונית עבור התצוגה הצבעונית המורכבת יותר שבה צריך להשתמש בתצוגת LCD של מחשב נייד או שולחני, היא צריכה גם להיות בעלת שכבת סינון צבעונית שתוכננה במיוחד לתצוגה צבעונית. בדרך כלל, בפאנל LCD צבעוני, כל פיקסל מורכב משלושה תאי גביש נוזלי, שלכל אחד מהם יש מסנן אדום, ירוק או כחול לפני כל תא. כך ניתן להציג צבעים שונים על המסך על ידי אור מתאי שונים.

LCD מתגבר על החסרונות של הגודל הגדול, צריכת החשמל וההבהוב של CRT, אבל הוא גם מביא לבעיות כמו עלות גבוהה, זווית צפייה רחבה ותצוגה צבעונית לא מספקת. תצוגת ה-CRT יכולה לבחור מגוון רזולוציות וניתנת להתאמה לדרישות המסך, אך מסך ה-LCD מכיל רק מספר קבוע של תאי גביש נוזלי וניתן להציג אותו ברזולוציה אחת בלבד על מסך מלא (פיקסל אחד לתא).

דיאגרמת מעגלים של תצוגת גביש נוזלי ל-CRT יש בדרך כלל שלושה רובי אלקטרונים, ויש לאסוף במדויק את זרימת האלקטרונים הנפלטים, אחרת לא תתקבל תצוגת תמונה ברורה. עם זאת, ל-LCD אין בעיית מיקוד מכיוון שכל תא גביש נוזלי משתנה בנפרד. זו הסיבה שאותה תמונה כל כך ברורה על מסך ה-LCD. ל-LCD לא צריך להיות אכפת מקצב הרענון וההבהוב. תא הגביש הנוזלי מופעל או כבוי, כך שהתמונה המוצגת בקצב רענון נמוך של 40 עד 60 הרץ אינה מהבהבת יותר מהתמונה המוצגת ב-75 הרץ. עם זאת, תא הגביש הנוזלי של לוח ה-LCD יכול להיראות פגום בקלות. עבור מסך בגודל 1024 x 768, כל פיקסל מורכב משלושה תאים, שאחראים לתצוגה של אדום, ירוק וכחול, בהתאמה, כך שבסך הכל כ-2.4 מיליון תאים (1024 x 768 x 3=2359296 ) נדרשים. קשה להבטיח שכל היחידות הללו שלמות. סביר להניח שחלק מהם עברו קצר ("מופיעים נקודות בהירות") או מעגלים פתוחים ("נקודות שחורות"). לכן, לא מדובר במוצר תצוגה כל כך גבוה שלא נראה פגום.

תצוגת ה-LCD מכילה כמה דברים שלא נעשה בהם שימוש בטכנולוגיית CRT. מקור האור המספק את המסך הוא צינור הפלורסנט שמתפתל סביבו. לפעמים, תמצאו קווים בהירים בצורה יוצאת דופן בחלק מסוים של המסך. ייתכנו גם כמה פסים מגונים, ותמונה מיוחדת בהירה או כהה תשפיע על אזור התצוגה הסמוך. בנוסף, כמה דפוסים עדינים למדי (כגון תמונות מעורפלות) עלולים להופיע אדוות מכוערות או דפוסי הפרעה על מסך ה-LCD.

כיום, כמעט כל מסכי ה-LCD המשמשים במערכות מחשב נייד או שולחני משתמשים בטרנזיסטורי סרט דק (TFT) כדי להפעיל תאים בשכבת הגביש הנוזלי. טכנולוגיית TFT LCD יכולה להציג תמונות חדות ובהירות יותר. מסכי LCD המוקדמים היו מהירים, לא יעילים ובעלי ניגודיות נמוכה. למרות שהם היו מסוגלים להציג טקסט ברור, הם הפיקו לעתים קרובות צללים בעת הצגת תמונות במהירות, והשפיעו על הצגת הווידאו. לכן משתמשים בו רק היום. תצוגה בשחור-לבן של מחשב כף יד, ביפר או טלפון נייד.

עם ההתפתחות המהירה של הטכנולוגיה, טכנולוגיית LCD מתפתחת כל הזמן. בשנים האחרונות, יצרניות גדולות של תצוגות LCD הגדילו את עלויות המחקר והפיתוח שלהן עבור LCD, בשאיפה לפרוץ את צוואר הבקבוק הטכני של LCD, להאיץ עוד יותר את התיעוש של צגי LCD ולהפחית את עלויות הייצור. כיום, מסכי LCD זכו בעיקר לפופולריות, והמחיר מקובל על צרכנים רגילים. אפילו המחירים של מסכי LCD הייטק עם תכולת טכנולוגיה גבוהה כמו סמסונג, אסוס ו-LG אינם "בלתי ניתנים להשגה". ההתפתחות המהירה של טכנולוגיית ה-LCD עשתה התקדמות רבה בחסרונות רבים. מסכי LCD החלו בהדרגה להחליף את ה-CRT כמכשיר התצוגה החשוב ביותר בחיי היומיום של אנשים.

תצוגת LED היא גם מעין תצוגת גביש נוזלי. טכנולוגיית LED גביש נוזלי היא פתרון גביש נוזלי מתקדם, המחליף את מודול התאורה האחורית הגביש הנוזלי המסורתי ב-LED. בהירות גבוהה וביצועי בהירות וצבע עקביים לאורך חיי המוצר. סולם צבעים רחב יותר (מעל סולם צבעים NTSC ו-EBU) לצבעים חיים יותר. קל להשיג בקרת כוח LED, בניגוד לבהירות המינימלית של CCFL. לכן, קל למשתמש להתאים את בהירות מכשיר התצוגה למצב הנעים ביותר, בין אם בחדר חיצוני בהיר ובין אם בחדר שחור. ב-LCD עם מנורות פלורסנט קתודה קרה CCLF כתאורה אחורית, אחד המרכיבים העיקריים שאי אפשר לפספס הוא כספית, הידועה ככספית, ואין ספק שאלמנט זה מזיק לבני אדם. לכן, יצרני פאנל LCD רבים השקיעו אנרגיה רבה בייצור פאנלים ללא כספית. לדוגמה, טכנולוגיית תאורה אחורית LED נטולת כספית שאומצה על ידי יצרנית ה-IT המפורסמת של Asus בטייוואן עברה אישור ROHS, מה שהופך את מוצרי סדרת MS לחסכוניים יותר באנרגיה מאשר תצוגות CCFL מסורתיות. יותר מ-40%, התהליך נטול הכספית לא רק הופך אותו ללא רעיל ובריא יותר אלא גם ידידותי לסביבה וחסכוני באנרגיה ממוצרים אחרים.

מכיוון שהמכשיר פולט האור במצב מוצק מאומץ, לתאורת ה-LED האחורית אין רכיבים עדינים, וההתאמה לסביבה חזקה מאוד, כך שללד יש טווח טמפרטורות רחב, מתח נמוך ועמידות בפני פגיעות. יתרה מכך, למקור האור LED אין כל קרינה, וניתן לומר שקרינה אלקטרומגנטית נמוכה וללא כספית היא מקור אור ירוק.

לסכם את היתרונות של LED LCD: לטלוויזיית LED LCD יש את היתרונות של חיסכון בחשמל, הגנה על הסביבה וצבע מציאותי יותר. (4) יישום וטכנולוגיה חדשה של תצוגת גביש נוזלי (1) נהיגה עם אלמנט פעיל מסוג TFT

על מנת ליצור מבנה תמונה טוב יותר, הטכנולוגיה החדשה משתמשת ברכיב Active ייחודי מסוג TFT לנהיגה. כפי שכולנו יודעים, המרכיב החשוב ביותר במסך תצוגת גביש נוזלי מסובך במיוחד, מלבד גביש נוזלי, הוא מסך תאורה אחורית הקשור ישירות לבהירות של תצוגת הגביש הנוזלי ומסנן צבעוני האחראי על יצירת צבע. פיקסלים פעילים מתווספים לכל פיקסל גביש נוזלי לשליטה מנקודה לנקודה, מה שהופך את מסך התצוגה לבעל עולם של הבדל בהשוואה לתצוגת ה-CRT הכוללת. מצב בקרה זה מדויק יותר משיטת הבקרה הקודמת בדיוק התצוגה. הוא הרבה יותר גבוה, כך שאיכות התמונה ירודה, דימום הצבע והרעידות חזקים מאוד במסך תצוגת ה-CRT, אך איכות התמונה די נעימה כאשר צופים במסך ה-LCD בטכנולוגיה החדשה.

(2) שימוש בתהליך ייצור מסנני צבע ליצירת תמונות צבעוניות

לפני שגוף מסנן הצבע לא נעצב, תחילה צובעים את החומר המהווה את הגוף הראשי, ולאחר מכן מייצרים את הסרט. תהליך זה דורש רמה גבוהה מאוד של ייצור. עם זאת, בהשוואה למסכי LCD רגילים אחרים, סוג זה של LCD מיוצר הוא בעל ביצועים מצוינים מבחינת רזולוציה, מאפייני צבע ואורך חיים. זה מאפשר ל-LCD ליצור תמונות צבעוניות בסביבה ברזולוציה גבוהה.

(3) טכנולוגיית תצוגת גביש נוזלי עם השתקפות נמוכה

ידוע שלאור חיצוני יש הפרעה גדולה מאוד למסך תצוגת הגביש הנוזלי. חלק ממסכי ה-LCD מפריעים לתצוגה הרגילה של לוח הזכוכית על פני השטח כאשר האור החיצוני חזק יחסית. לכן, הביצועים והצפיות שלו מופחתים מאוד בשימוש בחוץ במקומות ציבוריים מוארים. נכון להיום, לצגי LCD רבים יש רזולוציה גבוהה גם אם הרזולוציה שלהם גבוהה, מה שלא מעשי ליישומים מעשיים. כמה נתונים טהורים בלבד הם למעשה דרך מוטה להדריך משתמשים. טכנולוגיית "מסך גביש נוזלי בעל השתקפות נמוכה" שאומצה בתצוגת ה-LCD החדשה היא ליישם ציפוי AR על השכבה החיצונית ביותר של תצוגת הגביש הנוזלי. עם שכבת צבע זו, מסך תצוגת הגביש הנוזלי פולט את הברק, השידור של מסך הגביש הנוזלי עצמו, הרזולוציה של מסך הגביש הנוזלי ומניעת השתקפות כולם טובים יותר.

(4) מצב תצוגת גביש נוזלי מתקדם "גביש גבול חומר רציף".

במוצרי LCD מסוימים, העיכוב בתמונה מתרחש בעת צפייה בסרט דינמי, אשר נגרם כתוצאה ממהירות תגובה לא מספקת של פיקסלים של מסך התצוגה הגביש הנוזלי כולו. על מנת לשפר את מהירות התגובה הפיקסלים, ה-LCD בטכנולוגיה החדשה מאמצת את מצב תצוגת הגבישים הנוזליים Si TFT המתקדם ביותר, ויש לו מהירות תגובה פיקסלים מהירה פי 600 ממסך ה-LCD הישן, והאפקט ממש לא עקבי. טכנולוגיית "התגבשות גבול החומר הרציף" המתקדמת משתמשת בשיטת ייצור מיוחדת כדי להזיז את אלקטרודת האירידיום השקופה האמורפית המקורית במהירות של פי 600 מהמהירות הרגילה, ובכך מאיץ מאוד את מהירות התגובה הפיקסלים של מסך הגביש הנוזלי. , כדי להפחית את העיכוב של הופעת התמונה.

כיום, המחקר על טכנולוגיית פוליסיליקון בטמפרטורה נמוכה וחומרי גביש נוזלי רפלקטיביים נכנס לשלב היישום, ויגרום גם להתפתחות ה-LCD להיכנס לעידן חדש. בעוד מסכי LCD ממשיכים להתפתח, צגים שטוחים אחרים נמצאים גם הם בתהליך. הטכנולוגיות של תצוגת פלזמה (PDP), תצוגת מערך אלקטרו-לומינסצנטי (FED) ותצוגת פולימר זוהר (LEP) יציגו את סינא לצגי פאנל שטוחים בעתיד. גֵאוּת וְשֵׁפֶל. ביניהם, הראוי ביותר לתשומת לב ואופטימיות היא התצוגה מוכוונת השטח, בעלת ביצועים טובים בהרבה מצג הקריסטל הנוזלי...