Granska tekniken och utvecklingen av LCD -TV
Aug 09, 2021
Flytande kristaller är en speciell organisk förening. Det har inte bara flytande vätska, utan dess molekylära arrangemang liknar kristall. Den har kristallens optiska egenskaper, till exempel dubbelbrytning, så det kallas flytande kristall. Jämfört med vanliga TV -apparater har LCD -TV: n fördelarna med lättare, tunnare, hög upplösning, låg energiförbrukning, låg strålning, hälsa och miljöskydd. LCD -TV har kommit in i vanliga människors hem och blivit de dominerande produkterna på färg -TV -marknaden.
2. Introduktion till principen för LCD -TV
LCD -TV: n består huvudsakligen av två delar, grundkretsen och LCD -modulen.
1. Grundkonstruktionen för flytande kristallskärmsmodulen visas i figur 1. Den består huvudsakligen av tre delar: en TFT flytande kristallskärm, en bakgrundsbelysning och en anslutningskrets.
Figur 1 Strukturen för flytande kristallskärmsmodulen
Flytande kristallskärmar inkluderar främst polarisatorer, glasunderlag, ITO -transparenta elektroder, orienteringsskikt, filter, flytande kristallskikt, tunnfilmstransistorer (TFT) och andra delar. I allmänhet tillverkas en TFT -matris på det nedre glasunderlaget på en flytande kristallskärm, och ett färgfilter görs på det övre glasunderlaget. TFT är belägen vid skärningspunkten mellan avsökningselektroden och signalelektroden, dess dränering och källa är anslutna till signalelektroden och pixelelektroden, porten är ansluten till avsökningselektroden och den transparenta elektrodenheten ansluten till signalen elektrod på bottenplattan och det övre substratfärgfiltret De transparenta elektrodenheterna under arket motsvarar en-till-en för att bilda en delpixel. Det finns tre delpixlar på LCD-skärmen: rött, grönt och blått, som är jämnt arrangerade i en viss struktur och ordning, och tre intilliggande delpixlar utgör en komplett pixel. Enligt kinesiska nationella standarder bör en TV -skärm ha mer än 300 000 pixlar.
Bakgrundsbelysningskällan innehåller huvudsakligen ett prismaark, en reflektor, en ljusstyrplatta och en diffusorplatta. Huvudfunktionen är att fungera som ljuskällan för LCD -skärmen.
Anslutningskretsen innehåller huvudsakligen anisotrop ledande film, förar -IC, styr -IC, flexibelt kretskort, kretskort, etc. Huvudfunktionen är att tillhandahålla rad- och kolumndrivsignaler för LCD -skärmen, så att LCD -skärmen kan bearbeta bakgrundsbelysningen Naturligt ljus för att visa bilden.
2. Displayprincipen för LCD -TV
Funktionsprincipens blockdiagram för LCD -TV visas som i fig. 2. När LCD -TV: n fungerar, välj en viss kanalsignal från tunerantennen och dela den i två kanaler efter IF -förstärkning och videodetektering: en kanal går in i ljudet förstärknings- och bearbetningskrets för att driva högtalaren för att mata ut ljudet; De röda (R), gröna (G) och blå (B) tre primära färgsignalerna skickas till färgsignalsamplingskretsen och de horisontella och vertikala synkroniseringssignalerna sänds till synkroniseringskretsen. Den genererade vertikala synkroniseringssignalen och den horisontella synkroniseringssignalen skickas till färgsignalsamplingskretsen, och färgbilden visas på LCD -skärmen.
Figur 2 Kretsblockdiagram över LCD -TV
3. Ny utveckling inom nyckelteknologi för LCD -TV
För att förbättra bildkvaliteten på LCD -TV har människor gjort stora ansträngningar inom de viktigaste tekniska områdena för LCD -TV, och de har gradvis mognat.
1. Ljusstyrka
För att förbättra LCD-TV: ns ljusstyrka använder nuvarande LCD-TV: n i allmänhet LCD-skärmar med en ljusstyrka på 450-500 cd/m2, och vissa produkter använder till och med LCD-skärmar med 600 cd/m2. Bakgrundsbelysningen har också utvecklats från den ursprungliga CCFL till dagens' s LED har lägre strömförbrukning och högre ljusstyrka.
2. Upplösning
I början av flytande kristallens framkomst var dess upplösning långt sämre än ett bildrör (CRT), men efter kontinuerliga ansträngningar har den nu överskridit CRT -nivån. Upplösningen för TFT har utvecklats från 320 × 200 pixlar, 640 × 480 pixlar, 1024 × 768 pixlar, 1920 × 1080 pixlar (allmänt känd som 2K), 3840 × 2160 pixlar (allmänt känd som 4K) till nuvarande 7680 × 4320 pixlar (allmänt känd som 8K) nivå. För närvarande är upplösningen för LCD -TV i allmänhet 2K och 4K. De tekniska sätten att förbättra upplösningen på LCD-skärmar inkluderar främst användning av lågmotståndsmaterial för att göra TFT-busslinjer och användning av lågtemperatur P-Si för att göra TFT-enheter.
Användning av lågmotståndsmaterial för att göra TFT-bussar: Med tanke på Al: s utmärkta egenskaper är aluminium för närvarande mer undersökt och används i material för tillverkning av TFT-bussar. Den fokuserar på att lösa problemen med aluminiums enkla bildning av backar, kemisk korrosion och oxidation. Har föreslagit legeringsmetod (som Al-Cu, Al-Si, AI-Si-Cu, Al-Ta, Al-Nd och Al-Ti, etc.) och sandwichmetod (som Mo/A1/Mo, Cr- /A1/Cr, TiN/AI/Ti). Legeringsmetoden är relativt enkel i process, men har hög motståndskraft; i mellanlagermetoden kan RiN/A1/Ti mellanlagret torretsas, vilket är fördelaktigt för att bilda grindlinjens lutning och är ett idealiskt lågmotståndsmaterial.
3. Kontrast
För att förbättra kontrasten mellan flytande kristallskärmar har en rad åtgärder vidtagits. Till exempel användningen av ett svart foder utan ljusläckage, användning av en bakgrundsbelysning med hög ljusstyrka och förbättringen av polarisatorns prestanda.
4. Förbättra visningssvarhastigheten
För att förbättra LCD-TV-skärmarnas svarsvarhastighet används överexcitationsteknik. Enligt principen för flytande kristallskärm spelar flytande kristallskärmen en roll som ljusmodulering. När ljuset från bakgrundsbelysningen passerar genom flytande kristallskärmen kan flytande kristallmolekylerna justera ljusflödet genom flytande kristallskärmen under modulering av det externa elektriska fältet. Det tar dock en viss tid att slå på eller stänga av den applicerade spänningen. Om reaktionshastigheten för flytande kristallmolekylerna inte kan hålla jämna steg med bildhastigheten som skickas till LCD -skärmen verkar det som" tailing" kommer att inträffa. För att lösa detta problem används överexciteringsteknik, som visas i figur 3. Denna teknik förbättrar LCD-skärmens svarshastighet genom att applicera en högre spänning än vanligt när skärmen ändras. Med hjälp av excitationsteknik har den nuvarande LCD-TV uppnått en höghastighetsresponshastighet på 4 ms.
Figur 3 Användning av över-excitationsteknik för att förbättra svarshastigheten
5. Ta bort efterbilden
Strukturen för LCD och CRT är annorlunda. Efter att CRT visar bilden för ett ögonblick är den i blankningsläge innan nästa skärm visas. LCD -TV: n fortsätter dock att visas innan den aktuella bilden växlas till nästa bild. På grund av mänskliga ögons uthållighet kommer efterbilden att orsakas. Det kan ses att för LCD -TV -apparater, helt enkelt att förlita sig på att förbättra svarshastigheten inte kan eliminera efterbilden. För detta ändamål antog Hitachi först svart insättningsteknik, som övervinner fenomenet ihållande syn genom att infoga svarta bilder när varje bildram byts, vilket minskar efterbilden av LCD -TV -apparater kraftigt.
6. Presentera Y/C separationsfunktion
För att minska färgbildsbrus och visa TV-bilder mer levande, särskilt i stora produkter, har varje tillverkare infört en Y/C-separationsfunktion som separerar luminanssignalen (Y) och färgsignalen (C).
7. Förbättra perspektivet
Jämfört med självlysande bildskärmar är det största problemet med LCD-skärmar betraktningsvinklar. För närvarande är de mer effektiva sätten att lösa betraktningsvinkelproblemet in-plane drive method (IPS) och multi-domain vertical array array (MVA).
IPS -läge: I IPS -läget görs ett par elektroder som styr avböjningen av flytande kristallmolekyler på det nedre substratet, och det laterala elektriska fältet som appliceras mellan elektroderna används för att styra tillståndet för flytande kristallmolekylerna, så att ljuset moduleras när det passerar genom flytande kristallskiktet. IPS -metoden är den mest lovande tekniken för att förbättra betraktningsvinkelegenskaperna, för för varje betraktningsvinkel är dess svarta tillstånd det renaste och okänsliga, och en bred betraktningsvinkel kan erhållas i både horisontella och vertikala riktningar. Det traditionella IPS -läget har dock fortfarande vissa problem: För det första är det fortfarande gult eller blått skift i en specifik betraktningsvinkelriktning. Denna färgförskjutning orsakas av skillnaden i brytningsindex mellan den långa axeln och den korta axeln hos flytande kristallmolekylerna. För det andra är drivspänningen i IPS -läget också hög.
MVA -metod: Principen är att först enhetligt bilda många små stötar på de övre och nedre substraten på flytande kristallskärmen, så att flytande kristallmolekylerna är inriktade vertikalt och polariserarens och analysatorns riktningar är vinkelräta mot varandra, så LCD -skärmen är mörk när det inte finns något elektriskt fält; När en spänning appliceras genereras ett snett elektriskt fält mellan dessa stötar, vilket får vätskekristallmolekylerna att avvika från den vertikala inriktningen och bildar ett antal olika domäner på varje pixel, vilket resulterar i en ökning av ljustransmittans, så att ljuset passerar genom flytande kristallskärmen är föremål för Moduleringen av fältet visar en färgbild. Eftersom MVA -metoden effektivt kan förbättra enkeldomänstillståndet för den traditionella flytande kristallskärmen, och den överdrivna anisotropin i flytande kristallskiktet som orsakas av tillståndet för en enda domän är orsaken till LCD -enhetens lilla betraktningsvinkel, kan MVA -metoden effektivt förbättra betraktningsvinkelegenskaperna hos LCD -skärmen.
Hyundai Corporation i Sydkorea har föreslagit fransfältbyte baserat på IPS-läget, vilket har förbättrat prestandan för flytande kristallskärmar kraftigt och har utmärkta betraktningsvinklar och ljusutnyttjandegrader. Sydkoreas' s Samsung har utvecklat en utökad betraktningsvinkelteknik som kombinerar fransfält med elektriskt fält och vertikal inriktning, vilket också löser betraktningsvinkelproblemet med flytande kristallskärmar. För närvarande kan betraktningsvinkeln för LCD -TV -apparater i både vertikala och horisontella riktningar nå mer än 170 °, och visningsvinkelhinder för LCD -TV -apparater kommer att bli historia.
8. Förbättra öppningstakten
För att undertrycka färgskiftet för IPS -metoden antas en sicksackelektrod eller en krökt pixelelektrodstruktur för att dela varje pixel i två regioner. När ett elektriskt fält appliceras, i dessa två områden, vrids flytande kristallmolekylerna i motsatta riktningar, så att varje pixel oberoende kan kompensera för färgskiftningen som orsakas av brytningsindexskillnaden mellan den långa axeln och den korta axeln för vätskan kristallmolekyler. , Förbättra skärmkvaliteten. Denna pixelstruktur minskar emellertid pixelns bländningsförhållande jämfört med den linjära elektrodstrukturen, såsom visas i FIG. 4 (a). Eftersom denna pixelelektrod är krökt i förhållande till den linjära källbusslinjen, bör formen på den gemensamma elektroden som ligger mellan källbusslinjen och pixelelektroden också deformeras till den form som visas i figuren, så att dess yta också är större . Som ett resultat av expansionen har det effektiva området (utrymmet mellan pixelelektroden och den gemensamma elektroden) i displayområdet blivit smalt, vilket resulterar i en minskning av bländarförhållandet för flytande kristallskärmen i IPS -läge. För att lösa detta problem konstruerade Panasonic ett nytt" Zigzag" pixelstruktur, som visas i figur 4 (b), är inte bara pixelelektroden en" Sicksack" struktur, men också den gemensamma elektroden och källbussen är båda" Sicksack" ;. . Dessutom är den svarta matrisen som görs på färgfiltersubstratet också sicksackformad som pixelelektroden. Med denna nya pixelstruktur förstoras utrymmet mellan pixelelektroden och den gemensamma elektroden i horisontell riktning och bländarförhållandet förbättras, vilket är ungefär 1,25 gånger det för den traditionella pixelstrukturen.
9. Fält-sekventiell färgdelad visningsmetod (Field-Sequential C01-eller, nämligen RGB-tidsdelad display)
Fältets sekventiella färgdelningsmetod använder de röda, gröna och blåa bakgrundsbelysningskällorna för att lysa upp LCD -skärmen enligt tidssekvensen, och samtidigt styra ljusflödet genom LCD -skärmen enligt den visade informationen, för att inse tillsatsfärgen blandas i tid och visar färgbilden. Denna teknik har höga krav på responstid, som i allmänhet är 2 till 3 ms. Både teoretiska beräkningar och experiment visar att OCB (Optically Compensated Bend) -läget kan uppnå en svarshastighet på 2 ms, vilket kan uppfylla detta krav. Och eftersom P-Si kan uppnå höghastighetskörning har användningen av lågtemperaturpolysilikondrivna OCB-läge, fält-sekventiella split-display flytande kristallskärmar blivit en av de aktuella forsknings-hotspotsna. Eftersom denna teknik inte kräver färgfilter och antalet pixlar är 1/3 av det för vanliga transmissiva LCD-skärmar är det lättare att uppnå högkapacitets- och storbildsskärmar, vilket representerar utvecklingstrenden för LCD-skärmar. Utvecklingen av LCD -TV -apparater med denna teknik är också målet för nästa forskningsarbete.
För det fjärde, fördelarna med LCD -TV
För närvarande, efter år av utveckling, har LCD -TV -apparater mognat på teknisk nivå och har några oöverträffade fördelar jämfört med CRT -TV och plasma -TV (naturligtvis har plasma -TV också specifika fördelar inom vissa områden).
1. Lätt och bärbar. Vikten och tjockleken på LCD -TV -apparater är mycket mindre än traditionella TV -apparater.
2. Hög upplösning och hög definition. Upplösningen för LCD-TV har nått 7680 × 4320 (allmänt känd som 8K) pixlar, och LCD-TV med 3840 × 2160 (allmänt kända som 4K) pixlar har kommit in i vanliga människors hem och kan bättre stödja digitala HD-tv-program.
3. Nästan ingen skada för användarna. LCD -TV: n är inte lätt att orsaka visuell trötthet, och strålningen är ungefär noll, och hälsoskadorna för användaren är försumbara.
4. Låg strömförbrukning och lång livslängd. Beräknat på 4,5 timmars daglig användning av varje TV, om en 30-tums LCD-TV används för att ersätta en 32-tums CRT-TV, är den årliga elbesparingen för varje TV cirka 71 kWh. Livslängden för LCD -TV är i allmänhet 50 000 timmar, vilket är mycket längre än för vanliga TV -apparater.
5. Grönt och miljöskydd. Jämfört med traditionella TV -apparater är miljöproblemen som orsakas av LCD -TV mycket mindre.
Oavsett om det jämförs med traditionella CRT -TV eller plasma -TV har LCD -TV vissa tekniska fördelar.
