液晶ディスプレイ、または LCD (液晶ディスプレイ) は、光源または反射面の前に配置された特定の数のカラーまたは白黒のピクセルで構成される、フラットな超薄型ディスプレイ デバイスです。 LCD モニタは消費電力が低いため、バッテリ駆動の電子機器での使用にエンジニアに好まれています。その主な原理は、液晶分子を刺激してバックランプに合わせて点、線、面を生成することです。
製品の購入と表示の原理は異なりますが、液晶ディスプレイ (LCD) と従来のディスプレイ (CRT) の共通の目的は、優れた表示効果を達成することです。ここでCRTとTFT液晶ディスプレイを比較してみます。
構造と製品体積: 従来の CRT タイプのディスプレイは、電子銃を通して画面に電子ビームを放出する必要があるため、受像管の管長は短すぎてはならず、画面を拡大する場合は体積を大きくする必要があり、TFT は表示画面上の電子ボードによって変更されます。分子状態は、表示の目的を達成するために、画面を拡大しても水平方向の面積を増やすだけで済みますが、体積は大きく増加せず、CRTディスプレイやTFTディスプレイに比べてはるかに軽いです。電力消費のみに使用されます。基板およびドライバICの消費電力は小さいです。
放射線と電磁干渉: 従来のディスプレイは、電子銃を使用して電子ビームをスクリーン上に放射することによって放射線源を生成します。放射線を最小限に抑えることができる先進技術はいくつかありますが、まだ完全には根絶できていません。 TFT 液晶ディスプレイではこの点を心配する必要はありません。電磁波の影響については、TFT液晶ディスプレイの駆動回路からの電磁波の影響は微量です。外装が密閉されていれば電磁波が漏れることはありませんが、ブラウン管ディスプレイは放熱のために本体に放熱穴を設ける必要があるため、必ず電磁波障害が発生します。
画面の平面性と解像度: TFT LCD は最初から純粋に平らなガラス板を使用しているため、平面性はほとんどの CRT モニターよりも優れています。もちろん、現在では純粋なフラット CRT カラー ディスプレイが登場しています。解像度の点では、TFT は CRT ディスプレイよりもはるかに低いですが、理論的にはより高い解像度を提供できますが、実際はそうではありません。
表示効果: 従来の CRT ディスプレイは電子銃を通して蛍光体を照射するために使用されるため、輝度は液晶ディスプレイよりもはるかに優れています。 CRTはTFTよりも視野角が優れています。 CRTとTFTでは表示の反射速度が異なります。少し。
液晶ディスプレイの原理 (1) 液晶の物理的性質 液晶の物理的性質は、電気を流すと伝導が変化し、配列が規則正しくなり、光を通しやすくなります。通電しないと配列が乱れ、光が遮断されます。液晶を門のように遮断したり、光を透過させたりします。技術的に言えば、LCD パネルには基板と呼ばれる 2 つの非常に細かいナトリウムフリーのガラス素材が含まれており、その間に液晶層が挟まれています。光線が液晶層を通過する際、液晶自体が不規則な形で立ったりねじれたりして、光線を遮断したり、スムーズに通過させたりする。ほとんどの液晶は、長い棒状の分子から構成される有機複合体です。自然状態では、これらの棒状分子の長軸は実質的に平行である。良く加工された溝面に液晶を流し込み、液晶分子を溝に沿って配列するため、溝が非常に平行であれば分子も完全に平行になります。 (B) モノクロ液晶ディスプレイの原理 LCD 技術は、微細な溝のある 2 つの平面に液晶を充填することです。 2 つの平面の溝は互いに直交しています (90 度で交差しています)。つまり、一方の平面の分子が南北方向に配列すると、もう一方の平面の分子は東西方向に配列し、その 2 つの平面の間にある分子は { の状態に追い込まれます。 {8}}度のねじれ。光は分子の配列方向に進むため、液晶を通過する際にも光は90度ねじれます。しかし、液晶に電圧が印加されると、分子は垂直に整列し、光はねじれることなく外に向けられるようになります。
LCD は偏光フィルター (スライス) と光自体に依存します。自然光はあらゆる方向にランダムに散乱します。偏光フィルターは実際には、徐々に細くなっていく一連の平行線です。これらの線は、これらの線に平行でない光をすべてブロックするネットを形成します。偏光フィルターのラインは最初のフィルターに対して正確に垂直であるため、偏光された光を完全にブロックできます。 2 つのフィルターの線が完全に平行である場合、または 2 番目の偏光フィルターと一致するように光自体がねじれている場合にのみ、光は透過します。
LCD は 2 つの相互に直交する偏光フィルターで構成されているため、通常の状況では、透過しようとする光はすべてブロックされる必要があります。ただし、2 つのフィルターにはねじれ液晶が充填されているため、光は最初のフィルターを通過した後、液晶分子によって 90 度ねじれ、最後に 2 番目のフィルターを通過します。一方、液晶に電圧を印加すると、分子が再配列されて完全に平行になり、光はねじれなくなり、2番目のフィルターによって遮断されるだけになります。つまり、電力をかけて光を遮断し、電力を使わずに光を発します。
ただし、LCD 内の液晶の配置を変更して、電源が入っているときに光が放射され、電源が入っていないときに光が遮断されるようにすることは可能です。ただし、コンピュータの画面はほぼ常にオンになっているため、最も省電力の目的を達成できるのは「電源オン時の遮光」方式のみです。
液晶ディスプレイの構造から見ると、ノート型コンピュータであってもデスクトップ型であっても、LCD 表示画面はさまざまな部品で構成される層状構造になっています。 LCD は、液晶 (LC) 材料を含む 5 μm の均一な間隔で分離された厚さ約 1 mm の 2 枚のガラス板で構成されています。液晶材料自体は発光しないため、表示画面の両側に光源としてライトパイプが設けられ、その背面にバックライト板（または光均一化板）と反射膜が形成されます。液晶ディスプレイではバックライト板が蛍光体で構成されています。光を放射することができ、その主な機能は均一な背景光源を提供することです。バックライトから発せられた光は、第一の偏光フィルタ層を通過した後、数千の結晶滴を含む液晶層に入射する。液晶層中の結晶滴はすべて小さなセル構造に含まれており、1つ以上のセルが画面上の1つの画素を構成します。ガラス板と液晶材料の間には透明電極があり、電極は行と列に分割され、行と列の交差点で電圧を変化させることで液晶の旋光状態を変化させ、液晶がマテリアルは小さなライトバルブのように機能します。液晶材料の周りには制御回路部分と駆動回路部分がある。 LCD の電極が電界を生成すると、液晶分子が歪み、そこを通過した光が規則的に屈折し、フィルター層の 2 層目で濾過されて画面に表示されます。 (III) カラー LCD ディスプレイの動作原理 ラップトップまたはデスクトップ LCD ディスプレイが使用する必要があるより複雑なカラー ディスプレイの場合、カラー ディスプレイ用に特別に設計されたカラー フィルター層も必要です。一般に、カラー LCD パネルでは、各ピクセルは 3 つの液晶セルで構成され、各セルの前に赤、緑、または青のフィルターが付いています。このようにして、さまざまなセルからの光によってさまざまな色を画面上に表示できます。
LCD は、CRT のサイズが大きい、消費電力、ちらつきといった欠点を克服していますが、コストが高い、視野角が広い、カラー表示が不十分であるなどの問題ももたらします。 CRT ディスプレイはさまざまな解像度を選択でき、画面要件に合わせて調整できますが、LCD 画面には固定数の液晶セルしか含まれておらず、全画面上で 1 つの解像度 (セルごとに 1 ピクセル) でしか表示できません。
液晶表示回路図 CRTには通常3つの電子銃があり、放出された電子流を正確に集めないと鮮明な画像表示が得られません。ただし、LCD では各液晶セルが個別にスイッチングされるため、フォーカスの問題は発生しません。同じ画像が液晶画面上で非常に鮮明に表示されるのはこのためです。 LCD はリフレッシュ レートやちらつきを気にする必要がありません。液晶セルはオンまたはオフのいずれかであるため、40 ～ 60 Hz の低いリフレッシュ レートで表示される画像は、75 Hz で表示される画像よりもちらつきが少なくなります。ただし、LCD パネルの液晶セルには傷がつきやすい場合があります。 1024 x 768 画面の場合、各ピクセルは 3 つのセルで構成され、それぞれ赤、緑、青の表示を担当するため、合計約 240 万個のセル (1024 x 768 x 3=2359296) になります。 ）が必要です。これらのユニットがすべて無傷であることを保証するのは困難です。おそらく、それらの一部は短絡 (「明るい点」が表示される) または開回路 (「黒い点」が表示) になっている可能性があります。したがって、見た目に傷が見られないような高額な展示品ではありません。
LCD ディスプレイには、CRT テクノロジーでは使用されていないものがいくつか含まれています。スクリーンに供給される光源は、スクリーンに巻き付けられた蛍光管です。場合によっては、画面の特定の部分に異常に明るい線が見つかることがあります。また、下品な縞模様が発生する場合があり、特殊な明るいまたは暗い画像は隣接する表示領域に影響を与えます。また、かなり繊細なパターン（ディザリング画像など）によっては、液晶画面に見苦しい波紋や干渉模様が現れる場合があります。
現在、ノートブックまたはデスクトップ システムで使用されているほぼすべての LCD は、薄膜トランジスタ (TFT) を使用して液晶層のセルを活性化しています。 TFT LCD テクノロジーは、より鮮明で明るい画像を表示できます。初期の LCD は低速、非効率、低コントラストでした。鮮明な文字を表示することはできましたが、画像を高速に表示すると影が発生し、ビデオの表示に影響を与えることがよくありました。したがって、今日のみ使用されています。ハンドヘルド コンピュータ、ポケベル、または携帯電話の白黒ディスプレイ。
技術の急速な発展に伴い、LCD 技術は常に進化しています。近年、大手液晶ディスプレイメーカーは、液晶ディスプレイの技術的ボトルネックを打破し、液晶ディスプレイの工業化をさらに加速し、生産コストを削減するために、液晶ディスプレイの研究開発コストを増加させています。現在、液晶モニターは基本的に普及しており、価格も一般消費者にとって受け入れられるものになっています。 Samsung、Asus、LGなどのハイテクコンテンツを搭載したハイテク液晶モニターの価格も「手が届かない」わけではありません。 LCD 技術の急速な発展により、多くの欠点が大幅に改善されました。 LCD モニターは、人々の日常生活で最も重要な表示デバイスとして CRT に徐々に取って代わり始めています。
LEDディスプレイも液晶ディスプレイの一種です。 LED 液晶技術は、従来の液晶バックライト モジュールを LED に置き換えた高度な液晶ソリューションです。高輝度で、製品の寿命にわたって一貫した輝度と色のパフォーマンスを実現します。より広い色域 (NTSC および EBU 色域を超える) により、より鮮やかな色が得られます。 CCFLの最小輝度とは異なり、LEDの電力制御を簡単に実現できます。したがって、ユーザは、明るい屋外でも暗い部屋でも、表示装置の明るさを最も好ましい状態に調整することが容易である。 CCLF冷陰極蛍光灯をバックライトとして使用するLCDでは、欠かすことのできない主要元素の一つに水銀と呼ばれる水銀が含まれており、この元素が人体に有害であることは間違いありません。そのため、多くの LCD パネル メーカーは水銀を使用しないパネルの製造に多大なエネルギーを投資してきました。たとえば、台湾の有名な IT メーカーである Asus が採用した水銀フリー LED バックライト技術は ROHS 認証に合格しており、MS シリーズ製品は従来の CCFL ディスプレイよりもエネルギー効率が高くなります。 40% 以上水銀を含まないプロセスにより、他の製品よりも無毒で健康的なだけでなく、環境に優しく、エネルギー効率も高くなります。
固体発光素子を採用しているため、LED バックライトには繊細な部品がなく、環境への適応性が非常に高く、広い温度範囲、低電圧、耐衝撃性を備えています。また、LED光源は輻射がなく、低電磁波、水銀フリーのため緑色光源と言えます。
LED LCD の利点の要約: LED LCD TV には、省電力、環境保護、よりリアルな色という利点があります。 (4) 液晶ディスプレイの応用と新技術 (1) TFT 型アクティブ素子による駆動
より優れた画像構造を作成するために、新技術では独自の TFT 型アクティブ素子を使用して駆動します。ご存知のとおり、非常に複雑な液晶表示画面の最も重要な部品は、液晶のほかに、液晶表示の明るさに直接関係するバックライト画面と、色を生成するカラーフィルターです。ポイントツーポイント制御のために各液晶ピクセルにアクティブ ピクセルが追加されるため、表示画面は CRT ディスプレイ全体と比べて格段に異なります。この制御モードは、以前の制御方法よりも表示精度が向上します。はるかに高いため、CRT ディスプレイ画面では画質が悪く、色のにじみやジッターが非常に強くなりますが、新しい技術を搭載した LCD 画面で見ると、画質は非常に快適です。
(2) カラーフィルター製法による色鮮やかな画像表現
カラーフィルタ本体を成形する前に、本体を構成する材料を染色し、その後フィルムを作製する。このプロセスには非常に高度な製造レベルが必要です。ただし、他の通常の LCD スクリーンと比較して、このタイプの製造された LCD は解像度、色特性、寿命の点で優れた性能を持っています。これにより、LCD は高解像度環境でカラフルな画像を作成できます。
(3) 低反射液晶表示技術
外光が液晶表示画面に非常に大きな干渉を与えることはよく知られています。一部の LCD ディスプレイ画面は、外光が比較的強い場合、表面のガラス板の正常な表示を妨げます。したがって、屋外の明るい公共の場所で使用すると、その性能と視認性が大幅に低下します。現在、液晶ディスプレイは解像度が高くても解像度が高いものが多く、実用には耐えられません。一部の純粋なデータだけでは、実際にはユーザーをガイドする偏った方法になります。新型液晶ディスプレイに採用された「低反射液晶表示画面」技術は、液晶ディスプレイの最外層にARコートを施すものです。この塗装層により、液晶表示画面の光沢性、液晶表示画面自体の透過率、液晶表示画面の解像度、反射防止などが向上します。
(4) 進化した「連続物質境界結晶化」液晶表示モード
一部の液晶製品では、液晶画面全体の画素応答速度が不十分なために、動画を視聴する際に映像の遅延が発生することがあります。ピクセルの反応速度を向上させるために、新技術のLCDは最先端のSi TFT液晶表示モードを採用しており、ピクセルの反応速度は古いLCDスクリーンより600倍速く、その効果は非常に不安定です。高度な「連続物質境界結晶化」技術は、特殊な製法により独自のアモルファス透明イリジウム電極を通常の600倍の速度で移動させることで、液晶画面の画素反応速度を大幅に高速化します。 、画像の表示の遅延を軽減します。
現在、低温ポリシリコン技術と反射型液晶材料の研究は応用段階に入り、LCDの開発も新たな時代を迎えることになります。 LCD モニターが進化し続ける一方で、他のフラット パネル ディスプレイも進化しています。プラズマ ディスプレイ (PDP)、エレクトロルミネッセンス アレイ ディスプレイ (FED)、およびルミネッセンス ポリマー ディスプレイ (LEP) の技術は、将来的にはフラット パネル ディスプレイにおいて Sina の注目を集めるでしょう。潮。その中で、最も注目し、楽観視する価値があるのは、液晶ディスプレイよりもはるかに優れた性能を備えたフィールド指向ディスプレイです。
