نشأ البلور السائل في عام 1888 وهو خليط خاص من المواد اكتشفه عالم النبات النمساوي لينيتز. هذه المادة بين الصلبة والسائلة في ظل الظروف العادية. ليس ذلك فحسب ، بل تتميز أيضًا بخصائص مزدوجة للمواد الصلبة والسائلة. ، لذلك يطلق عليه الكريستال السائل (الكريستال السائل). المادة المكونة للبلورة السائلة هي مركب عضوي ، مركب يتكون من الكربون كمركز.
1.1 تطوير وخصائص شاشات الكريستال السائل
1. عملية تطوير شاشات الكريستال السائل
نشأ البلور السائل في عام 1888 وهو خليط خاص من المواد اكتشفه عالم النبات النمساوي لينيتز. هذه المادة بين الصلبة والسائلة في ظل الظروف العادية. ليس ذلك فحسب ، بل تتميز أيضًا بخصائص مزدوجة للمواد الصلبة والسائلة. ، لذلك يطلق عليه الكريستال السائل (الكريستال السائل). المادة المكونة للبلورة السائلة هي مركب عضوي ، مركب يتكون من الكربون كمركز. في عام 1963 ، اكتشف ويليام من شركة RCA الأمريكية أن البلورات السائلة تنحرف تحت تأثير مجال كهربائي. اكتشف أيضًا أن الضوء الذي يدخل البلورات السائلة قد يتسبب في الانكسار. في عام 1968 ، بعد خمس سنوات من اكتشاف ويليام أن الضوء ينكسر بواسطة البلورات السائلة ، أصدر قسم تطوير مذبذب هيل RCA&أول شاشة في العالم تستخدم خصائص البلورات السائلة لعرض الصور . لقد مرت 80 عامًا بالضبط على اكتشاف لينيتز لمادة الكريستال السائل المصطلحان المناسبان&مثل ؛ البلور السائل&مثل ؛ و"؛ عرض"؛ تم ربطهما معًا ، و&مثل ؛ شاشة الكريستال السائل (LCD)&مثل ؛ أصبح المصطلح المهني للصناعة. بالطبع ، لا تزال شاشة الكريستال السائل التي ظهرت لأول مرة في عام 1968 غير مستقرة ، ولا يزال هناك طريق طويل لنقطعه من التطبيق العملي للحياة اليومية. لم يكن حتى عام 1973 عندما اكتشف الأستاذ بالجامعة البريطانية السيد جراي أنه يمكن استخدام ثنائي الفينيل في صنع شاشات الكريستال السائل ، ثم تم إنتاج وشحن منتجات شاشات الكريستال السائل رسميًا بكميات كبيرة. قدم هذا المنتج شاشة الكمبيوتر الإلكتروني EL-8025 لشركة SHARP اليابانية&# 39؛ s. منذ ذلك الحين ، تم فتح العديد من تطبيقات الكريستال السائل ، مما ساهم بشكل تدريجي في ظهور صناعة شاشات الكريستال السائل.
الثانية ، خصائص شاشة الكريستال السائل
1. عند مقارنة خصائص أجهزة العرض المختلفة ، تتمتع البلورات السائلة بالمزايا التالية
(1) الجهد المنخفض ، وانخفاض استهلاك الطاقة
جهد تشغيل منخفض جدًا ، طالما 2 ~ 3 فولت ، تيار العمل ليس سوى عدد قليل من ميكرو أمبير ، أي أن استهلاك الطاقة هو فقط 10-6 ~ 10-5 واط / سم 2.
(2) هيكل مسطح
يتكون الهيكل الأساسي لشاشة العرض البلورية السائلة من قطعتين من الزجاج الموصلين مع صندوق رفيع مملوء بالبلور السائل في المنتصف. مزايا هذا الهيكل هي: نسبة فتحة عالية ، وهي الأكثر ملاءمة لنافذة العرض ؛ من الأسهل جعل مساحة العرض أكبر وأصغر ؛ إنه مناسب للإنتاج بالجملة الآلي ، وتكلفة الإنتاج منخفضة ؛ الجهاز رقيق للغاية ، بسماكة بضعة ملليمترات فقط.
(3) نوع العرض السلبي
الكريستال السائل نفسه لا يصدر ضوءًا ، ويحقق الغرض من العرض من خلال تعديل الضوء الخارجي ، أي اعتمادًا على الانعكاس المختلف للضوء الخارجي ونقله لتشكيل تباينات مختلفة لتحقيق الغرض من العرض.
(4) عرض كمية كبيرة من المعلومات
في شاشة العرض البلورية السائلة ، ليست هناك حاجة لاتخاذ تدابير عزل بين وحدات البكسل ، لذلك يمكن استيعاب المزيد من وحدات البكسل في نفس منطقة نافذة العرض ، مما يساعد على صنع تلفزيون عالي الدقة.
(5) سهل التلوين
بشكل عام ، الكريستال السائل عديم اللون ، لذلك يمكن استخدام مرشح اللون لتحقيق اللون بسهولة.
(6) حياة طويلة
نظرًا للجهد المنخفض وتيار التشغيل المنخفض للكريستال السائل نفسه ، فإنه لا يكاد يتدهور وله عمر طويل.
(7) لا إشعاع ، لا تلوث
يوجد إشعاع بالأشعة السينية في شاشات CRT ، وإشعاع كهرومغناطيسي عالي التردد في شاشات PDP ، لكن البلورات السائلة لا تعاني من مثل هذه المشاكل.
2. شاشات الكريستال السائل لديها أيضا أوجه القصور
(1) زاوية عرض الشاشة صغيرة
نظرًا لأن مبدأ معظم شاشات الكريستال السائل يعتمد على تباين جزيئات الكريستال السائل ، بالنسبة للضوء الساقط من اتجاهات مختلفة ، فإن الانعكاسية مختلفة ، وزاوية الرؤية صغيرة ، فقط 30-40 درجة. عندما تصبح زاوية الرؤية أكبر ، تتدهور نسبة التباين بسرعة.
(2) سرعة استجابة بطيئة
تعتمد شاشات الكريستال السائل في الغالب على التغييرات في ترتيب جزيئات الكريستال السائل تحت تأثير مجال كهربائي خارجي ، وبالتالي فإن سرعة الاستجابة تتأثر بشكل كبير بلزوجة المادة ، بشكل عام من 100 إلى 200 مللي ثانية. لذلك ، فإن جودة البلورات السائلة ليست جيدة بشكل عام عند عرض الصور سريعة الحركة.
1.2 أجهزة العرض البلورية السائلة الشائعة
يمكن تقسيم شاشات العرض الكريستالية السائلة الحالية إلى ثلاثة أنواع: nematic nematic (TN) ، nematic فائقة الملتوية (STN) ، وفيلم ملون (Thin Film Transistors ؛ TFT).
- ، شاشة الكريستال السائل Nematic الملتوية (TN-LCD)
TN هي مادة بلورية سائلة جديدة تم تطويرها بعد مادة الكريستال السائل من نوع DSM. أكبر ميزة لـ TN-LCD هي نفس اسمها&مثل ؛ الملتوية nematic&مثل ؛. اتجاه ترتيب جزيئات الكريستال السائل من الطبقة العلوية إلى الطبقة السفلية هو بالضبط 90 درجة. شكل حلزوني ثلاثي الأبعاد. وضع ظهور TN-LCD الأساس للطريقة الرئيسية لتطوير شاشات الكريستال السائل اليوم ، ولكن نظرًا لأن TN-LCD بها عيبان رئيسيان ، أي أنه لا يمكنها عرض نغمات أخرى غير الأسود والأبيض ، وعندما تصبح شاشة LCD أكبر وأكبر ، سيصبح التباين أكثر وضوحًا. تسبب الوضع المتدهور في ظهور العديد من التقنيات الجديدة واحدة تلو الأخرى.
2. جهاز العرض البلوري السائل Nematic Super الملتوي (STN-LCD)
ظهور STN-LCD هو تحسين مشكلة التباين الضعيف لشاشة TN-LCD. يكمن الاختلاف الأكبر في زوايا الالتواء المختلفة لجزيئات الكريستال السائل وزاوية الميل المسبق للطبقة المطابقة على الركيزة الزجاجية ، واتجاه المحاذاة لجزيئات الكريستال السائل من الطبقة العلوية إلى الطبقة السفلية. إنه حلزوني ثلاثي الأبعاد من 180 درجة إلى 260 درجة. ومع ذلك ، على الرغم من أن STN-LCD قد حسنت مشكلة التباين في TN-LCD ، إلا أن أداء الألوان لا يمكن حله بشكل أفضل. بالإضافة إلى اللونين الأسود والأبيض ، فإن ألوان STN-LCD ليست سوى عدد قليل من البرتقالي والأصفر والأخضر. اللون ، لا يزال التعبير عن اللون غير قادر على تلبية متطلبات الألوان الكاملة ، لذلك لا يزال ليس حلاً مثاليًا.
3. جهاز عرض الكريستال السائل من نوع الفيلم الملون (TFT-LCD)
من أجل تحسين متطلبات اللون ، تم اختراع تقنيتين جديدتين ، TSTN (Triple Super Twisted Nematic) و FSTN (Film Super Twisted Nematic). مبدأ الهيكل الأساسي لـ TSTN و FSTN هو نفس مبدأ STN. الفرق هو أن TSTN تضيف فيلمين لتعويض اللون على لوحين من الزجاج ، بينما تضيف FSTN فيلمًا واحدًا لتعويض اللون. يتمتع كل من TSTN و FSTN بمزايا الدقة العالية والألوان الكاملة ، والتي يمكن أن تحسن تمامًا التباين الضعيف لـ TN ومشكلة الألوان في STN. ومع ذلك ، فمن المؤسف أن تواجه TSTN و FSTN مشكلة استجابة أبطأ لجزيئات الكريستال السائل. عند عرض كمية كبيرة من البيانات ، سيؤدي ذلك إلى عيب عدم القدرة على التحميل ، لذا فهو ليس حلاً مثاليًا. لذلك ، لحل هذه المشكلة ، يركز اتجاه R&؛ D التالي لشاشات الكريستال السائل على تحسين طرق القيادة. تم تطوير العديد من أساليب القيادة من أول طريقة قيادة ثابتة ، وطريقة القيادة الديناميكية التالية ، وطريقة القيادة المصفوفة الخالصة إلى طريقة القيادة النشطة. من بينها ، تتميز طريقة القيادة Active Matri بأكبر علاقة مع تطور شاشة العرض البلورية السائلة الحالية. الاسم الصيني لطريقة قيادة Active Matrix هو طريقة قيادة المصفوفة النشطة. طريقة القيادة هذه هي إضافة عنصر نشط إلى تقاطع القطب الكهربائي للبكسل الأصلي. ، أنتج وضع تحكم نقطة جديد تمامًا. يمكن تقسيم طريقة قيادة المصفوفة النشطة إلى طريقتين. الأول هو طريقة MIM (معدن عازل معدني) ، والتي تستخدم طبقة عازلة بين جانبي المعدن كعنصر نشط بسيط ؛ والآخر هو طريقة TFT (ترانزستور الأغشية الرقيقة). تتمثل طريقة TFT في إضافة قطب كهربائي مضاد عند تقاطع الأقطاب الكهربائية حيث يتم ترتيب وحدات البكسل في الأصل ، ووضع طبقة رقيقة من العنصر النشط عند تقاطع الأقطاب الثلاثة. من TN-LCD و STN-LCD إلى TFT-LCD ، أصبحت شاشات الكريستال السائل أفضل وأفضل من حيث التباين والدقة واللون ، وأصبحت المنتجات أكثر شيوعًا. من بين الأنواع الثلاثة لشاشات الكريستال السائل ، تمتلك TFT-LCD أكبر سوق. والسبب هو المبيعات الساخنة لأجهزة الكمبيوتر المحمولة وزيادة مبيعات شاشات TFT-LCD. ليس ذلك فحسب ، بل إن شاشة TFT-LCD تزداد أيضًا. الاتجاه إلى استبدال أنبوب أشعة الكاثود التقليدي (أنبوب أشعة الكاثود ؛ CRT) هو النجم الصاعد على الأرجح ليصبح الشاشة المسيطرة.
