Konstruksi LCD
Setiap piksel LCD terdiri dari bagian -bagian berikut: lapisan molekul kristal cair yang ditangguhkan di antara dua elektroda transparan (indium timah oksida), dan dua filter polarisasi dengan arah polarisasi tegak lurus satu sama lain di luar. Jika tidak ada kristal cair di antara elektroda, arah polarisasi cahaya yang melewati salah satu filter polarisasi akan sepenuhnya tegak lurus terhadap filter polarisasi kedua, sehingga sepenuhnya diblokir. Namun, jika arah polarisasi cahaya yang melewati satu filter polarisasi diputar oleh kristal cair, ia dapat melewati filter polarisasi lainnya. Rotasi arah polarisasi cahaya oleh kristal cair dapat dikontrol oleh medan elektrostatik, sehingga mencapai kontrol cahaya.
Molekul kristal cair sangat rentan terhadap pengaruh medan listrik eksternal dan menghasilkan muatan yang diinduksi. Ketika sejumlah kecil muatan ditambahkan ke elektroda transparan dari masing-masing piksel atau sub-piksel untuk menghasilkan medan elektrostatik, molekul kristal cair akan diinduksi oleh medan elektrostatik ini untuk menginduksi muatan yang diinduksi dan menghasilkan torsi elektrostatik, yang mengubah pada Susunan rotasi asli dari molekul kristal cair, sehingga mengubah amplitudo rotasi cahaya yang melewati. Ubah sudut tertentu sehingga dapat melewati filter polarisasi.
Sebelum muatan ditambahkan ke elektroda transparan, susunan molekul kristal cair ditentukan oleh susunan permukaan elektroda, dan permukaan kimia elektroda dapat digunakan sebagai biji kristal. Pada kristal cair TN yang paling umum, elektroda atas dan bawah kristal cair disusun secara vertikal. Molekul kristal cair disusun dalam spiral, dan arah polarisasi cahaya yang melewati filter polarisasi berputar setelah melewati chip cair, sehingga dapat melewati polarizer lain. Dalam proses ini, sebagian kecil cahaya diblokir oleh polarizer dan terlihat abu -abu dari luar. Setelah muatan ditambahkan ke elektroda transparan, molekul kristal cair akan diatur hampir sepenuhnya sejalan di sepanjang arah medan listrik, sehingga arah polarisasi cahaya yang melewati filter polarisasi tidak berputar, sehingga cahaya benar -benar diblokir. Pada saat ini, piksel terlihat hitam. Dengan mengendalikan tegangan, tingkat distorsi susunan molekul kristal cair dapat dikontrol untuk mencapai abu -abu yang berbeda.
Beberapa LCD menjadi hitam ketika mereka terpapar arus bergantian, yang menghancurkan efek spiral dari kristal cair. Ketika arus dimatikan, LCD menjadi lebih cerah atau transparan. Jenis LCD ini umumnya ditemukan di laptop dan LCD murah. Jenis LCD lain yang biasa digunakan pada LCD definisi tinggi atau TV LCD besar adalah bahwa ketika daya dimatikan, LCD buram.
Untuk menghemat daya, LCD menggunakan metode multiplexing. Dalam mode multiplexing, elektroda di satu ujung terhubung dalam kelompok, setiap kelompok elektroda terhubung ke catu daya, dan elektroda di ujung lainnya juga terhubung dalam kelompok, masing -masing kelompok terhubung ke ujung lain dari daya memasok. Desain pengelompokan memastikan bahwa setiap piksel dikendalikan oleh catu daya independen. Perangkat elektronik atau perangkat lunak yang menggerakkan perangkat elektronik mengontrol tampilan piksel dengan mengendalikan urutan catu daya on/off.
Indikator untuk pengujian LCD mencakup aspek -aspek penting berikut: ukuran tampilan, waktu respons (laju sinkronisasi), tipe array (aktif dan pasif), sudut pandang, warna yang didukung, kecerahan dan kontras, resolusi dan rasio aspek layar, dan antarmuka input (seperti itu sebagai antarmuka visual dan array tampilan video).
Sejarah Singkat
Pada tahun 1888, ahli kimia Austria Friedrich Reinizer menemukan kristal cair dan sifat fisik khususnya.
LCD operasional pertama didasarkan pada mode hamburan dinamis (DSM), yang dikembangkan oleh tim yang dipimpin oleh George Hellmann di RCA. Hellmann mendirikan Optech, yang mengembangkan serangkaian LCD berdasarkan teknologi ini.
Pada bulan Desember 1970, efek medan nematik yang bengkok dari kristal cair dipatenkan di Swiss oleh Sint dan Helfrich di Laboratorium Pusat Hoffmann-le Roque. Namun, tahun sebelumnya, pada tahun 1969, James Ferguson telah menemukan efek lapangan nematik yang bengkok dari kristal cair di Universitas Negeri Kent di Ohio, AS, dan mendaftarkan paten yang sama di Amerika Serikat pada Februari 1971. Pada tahun 1971, perusahaannya (Ilixco ) menghasilkan LCD pertama berdasarkan properti ini, yang segera menggantikan LCD tipe DSM inferior. Baru pada tahun 1985 penemuan ini menjadi layak secara komersial. Pada tahun 1973, perusahaan tajam Jepang pertama kali menggunakannya untuk membuat tampilan digital untuk kalkulator elektronik. Pada tahun 2010 -an, LCD telah menjadi perangkat tampilan utama untuk semua komputer.
Prinsip tampilan
Tanpa tegangan, cahaya akan bergerak di sepanjang celah antara molekul kristal cair dan belokan 90 derajat, sehingga cahaya dapat melewati. Tetapi setelah tegangan ditambahkan, cahaya bergerak lurus di sepanjang celah antara molekul kristal cair, sehingga cahaya terhalang oleh filter.
Kristal cair adalah bahan dengan karakteristik aliran, jadi hanya gaya eksternal yang sangat kecil yang diperlukan untuk membuat molekul kristal cair bergerak. Mengambil kristal cair nematik yang paling umum sebagai contoh, molekul kristal cair dapat dengan mudah berubah dengan aksi medan listrik. Karena sumbu optik kristal cair cukup konsisten dengan sumbu molekulnya, ia dapat menghasilkan efek optik. Ketika medan listrik diterapkan pada kristal cair dihilangkan dan menghilang, kristal cair akan menggunakan elastisitas dan viskositasnya sendiri, dan molekul kristal cair akan dengan cepat kembali ke keadaan asli sebelum medan listrik diterapkan.
Tampilan transmisif dan reflektif
LCD dapat berupa transmisif atau reflektif, tergantung di mana sumber cahaya ditempatkan.
LCD transmisif diterangi oleh sumber cahaya di belakang layar, dan dilihat dari sisi lain (di depan) layar. Jenis LCD ini digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan kecerahan tinggi, seperti monitor komputer, PDA, dan ponsel. Pencahayaan yang digunakan untuk menerangi LCD sering kali mengkonsumsi lebih banyak daya daripada LCD itu sendiri.
LCD reflektif, umumnya ditemukan dalam jam elektronik dan kalkulator, (kadang -kadang) menerangi layar dengan memantulkan cahaya eksternal dari permukaan reflektif difus di belakang LCD. Jenis LCD ini memiliki rasio kontras yang lebih tinggi karena cahaya melewati kristal cair dua kali, sehingga dipotong dua kali. Tidak menggunakan perangkat pencahayaan secara signifikan mengurangi konsumsi daya, sehingga perangkat bertenaga baterai bertahan lebih lama. Karena LCD reflektif kecil mengkonsumsi daya yang begitu sedikit sehingga seorang fotosel sudah cukup untuk menyalakannya, mereka sering digunakan dalam kalkulator saku.
LCD transflektif dapat digunakan sebagai transmisif atau reflektif. Ketika ada banyak cahaya eksternal, LCD beroperasi sebagai tipe reflektif, dan ketika ada lebih sedikit cahaya eksternal, ia dapat beroperasi sebagai tipe transmisif.
Tampilan Warna
Teknologi LCD juga mengubah kecerahan berdasarkan ukuran tegangan. Warna yang ditampilkan oleh setiap sub-elemen LCD tergantung pada program penyaringan warna. Karena kristal cair itu sendiri tidak memiliki warna, filter warna digunakan untuk menghasilkan berbagai warna, bukan sub-elemen. Sub-elemen hanya dapat menyesuaikan skala abu-abu dengan mengendalikan intensitas cahaya yang lewat. Hanya beberapa tampilan matriks aktif menggunakan kontrol sinyal analog, dan sebagian besar menggunakan teknologi kontrol sinyal digital. Sebagian besar LCD yang dikendalikan secara digital menggunakan pengontrol delapan-bit, yang dapat menghasilkan 256 tingkat skala abu-abu. Setiap sub-elemen dapat menunjukkan 256 level, sehingga Anda bisa mendapatkan 2563 warna, dan setiap elemen dapat menunjukkan 16.777.216 warna. Karena mata manusia tidak merasakan kecerahan secara linier, dan mata manusia lebih sensitif terhadap perubahan kecerahan rendah, 24- bit ini tidak sepenuhnya memenuhi persyaratan yang ideal. Insinyur menggunakan regulasi tegangan pulsa untuk membuat perubahan warna terlihat lebih seragam.
Dalam LCD warna, setiap piksel dibagi menjadi tiga unit, atau sub-piksel, dan filter tambahan masing-masing ditandai merah, hijau dan biru. Tiga sub-piksel dapat dikontrol secara mandiri, menghasilkan ribuan atau bahkan jutaan warna untuk piksel yang sesuai. CRT lama menggunakan metode yang sama untuk menampilkan warna. Tergantung pada kebutuhan, komponen warna disusun sesuai dengan geometri piksel yang berbeda.
Array aktif dan pasif
Tampilan kristal cair yang biasa ditemukan di jam tangan elektronik dan komputer saku yang terdiri dari sejumlah kecil segmen, masing -masing dengan satu kontak elektroda. Sirkuit khusus eksternal memberikan muatan untuk setiap unit kontrol, yang dapat rumit dengan lebih banyak unit tampilan (seperti tampilan kristal cair). Tampilan kristal cair array pasif untuk tampilan monokrom kecil, seperti yang ada di PDA atau layar laptop yang lebih tua, menggunakan teknologi nematik (STN) super twisted super-twisted atau teknologi nematic (DSTN) super-layer (DSTN memperbaiki masalah deviasi warna STN).
Setiap baris atau kolom pada layar memiliki sirkuit independen, dan posisi setiap piksel juga ditentukan oleh baris dan kolom. Jenis tampilan ini disebut "array pasif" karena setiap piksel juga harus mengingat keadaannya sendiri sebelum memperbarui. Pada saat ini, setiap piksel tidak memiliki pasokan muatan yang stabil. Dengan meningkatnya jumlah piksel, jumlah relatif baris dan kolom juga akan meningkat, dan metode tampilan ini menjadi lebih sulit digunakan. LCD yang dibuat dengan array pasif ditandai dengan waktu respons yang sangat lambat dan kontras rendah.
Tampilan warna resolusi tinggi saat ini, seperti monitor komputer atau televisi, adalah array aktif. Tampilan kristal cair transistor film tipis ditambahkan ke polarizer dan filter warna. Setiap piksel memiliki transistor sendiri, memungkinkan kontrol piksel tunggal. Ketika garis kolom dihidupkan, semua baris baris terhubung ke seluruh baris piksel, dan setiap baris baris digerakkan dengan tegangan yang benar, garis kolom dimatikan dan baris lainnya dihidupkan. Dalam operasi pembaruan gambar lengkap, semua baris kolom dihidupkan dalam urutan waktu. Tampilan array aktif dengan ukuran yang sama akan tampak lebih cerah dan lebih tajam daripada tampilan array pasif, dan memiliki waktu respons yang singkat.
Kontrol kualitas
Beberapa panel LCD mengandung transistor yang rusak yang menyebabkan bintik -bintik cerah dan gelap permanen. Tidak seperti ICS, panel LCD masih dapat ditampilkan secara normal meskipun ada piksel yang buruk. Ini juga dapat menghindari pembuangan panel LCD yang jauh lebih besar dari area IC karena beberapa piksel yang buruk. Produsen panel memiliki standar yang berbeda untuk menentukan piksel yang buruk.
Panel LCD lebih cenderung memiliki cacat daripada papan IC karena ukurannya yang lebih besar. Misalnya, {{0}}} inci SVGA LCD memiliki 8 piksel buruk, sedangkan wafer 6- inci hanya memiliki 3 cacat. Namun, 3 cacat pada wafer yang dapat dipartisi menjadi 137 ICS tidak terlalu buruk, tetapi membuang panel LCD berarti output 0%. Karena persaingan ketat di antara produsen, standar kontrol kualitas telah dinaikkan. Jika LCD memiliki empat atau lebih piksel yang buruk, lebih mudah untuk dideteksi, sehingga pelanggan dapat meminta penggantian. Lokasi piksel buruk di panel LCD juga tidak dapat diabaikan. Produsen sering menurunkan standar karena piksel yang rusak berada di tengah tampilan. Beberapa produsen memberikan jaminan piksel nol buruk.
Konsumsi daya
LCD matriks aktif menggunakan daya lebih sedikit daripada CRT. Bahkan, mereka telah menjadi tampilan standar untuk perangkat portabel, dari PDA ke laptop. Tetapi teknologi LCD masih terlalu tidak efisien: bahkan jika Anda memutar layar putih, kurang dari 10% dari cahaya yang dipancarkan dari sumber cahaya latar belakang melewati layar; sisanya diserap. Jadi tampilan plasma baru sekarang menggunakan lebih sedikit daya daripada LCD dari area yang sama.
PDA, seperti palem dan compaqipaq, sering menggunakan tampilan reflektif. Ini berarti bahwa cahaya sekitar memasuki layar, melewati lapisan kristal cair terpolarisasi, mengenai lapisan reflektif, dan kemudian memantulkan balik untuk menampilkan gambar. Diperkirakan bahwa 84% dari cahaya diserap dalam proses ini, jadi hanya seperenam cahaya yang digunakan, yang, meskipun masih ada ruang untuk perbaikan, cukup untuk memberikan kontras yang diperlukan untuk video yang terlihat. Refleksi satu arah dan tampilan reflektif memungkinkan untuk menggunakan tampilan LCD dengan konsumsi energi minimal dalam kondisi pencahayaan yang berbeda.
Tampilan Zero-Power
Pada tahun 2000, layar nol-kekuatan dikembangkan yang tidak menggunakan listrik saat dalam mode siaga, tetapi teknologi ini saat ini tidak tersedia untuk produksi massal. Nemoptic, sebuah perusahaan Prancis, mengembangkan teknologi LCD film tipis nol-kekuatan lainnya, yang diproduksi secara massal di Taiwan pada Juli 2003. Teknologi ini ditargetkan pada perangkat seluler berdaya rendah seperti e-book dan komputer portabel. LCD Zero-Power juga bersaing dengan kertas elektronik.