LCD画面のしくみ

‍

液晶は1888年に誕生しました。オーストリアの植物学者レイニッツによって発見された特殊な混合物質です。この物質は通常の状態では固体と液体の間にあります。それだけでなく、固体と液体の物質の二重の特性も持っているため、と呼ばれています。液晶（液晶）。液晶の組成は、炭素を中心とした化合物である有機化合物です。

1.1LCDディスプレイの開発と特性

1.液晶ディスプレイの開発プロセス

液晶‍は1888年に誕生し、オーストリアの植物学者レイニッツによって発見された特殊な混合物質です。この物質は、通常の状態では固体と液体の間にあります。それだけでなく、固体と液体の二重の特性も備えています。液晶（液晶）。液晶の組成は、炭素を中心とした化合物である有機化合物です。 1963年、米国のRCA CompanyのWilliamは、電界の影響で液晶がたわむことを発見しました。また、液晶に入る光が屈折を引き起こすことも発見しました。ウィリアムが液晶によって光が屈折することを発見してから5年後の1968年、RCAのHeil発振器開発部門は、液晶の特性を使用して画像を表示する世界初の画面を公開しました。ライニッツが液晶物質を発見してからちょうど80年後、「液晶」と「ディスプレイ」という2つの適切な用語が結び付けられ、「液晶ディスプレイ（LCD）」は業界の専門用語になりました。もちろん、1968年にデビューした液晶ディスプレイはまだ不安定であり、日常生活での実用化には程遠いものでした。英国大学のグレイ教授が液晶ディスプレイの製造にビフェニルを使用できることを発見したのは1973年のことであり、液晶ディスプレイの製品は正式に大量生産されて出荷されました。この製品は、日本のSHARP社のEL-8025液晶。それ以来、液晶のさまざまな用途が開かれ、LCD産業の台頭に徐々に貢献してきました。

第二に、LCDディスプレイの特徴

1.さまざまなディスプレイデバイスの特性を比較すると、液晶には次のような利点があります。

（1）低電圧、低消費電力

非常に低い動作電圧、2〜3Vである限り、動作電流はわずか数マイクロアンペアです。つまり、消費電力はわずか10〜6〜10〜5ワット/cm2です。

（2）プレート構造

液晶ディスプレイの基本構造は、2枚の導電性ガラスで、中央に液晶が入った薄いセルがあります。この構造の利点は次のとおりです。表示ウィンドウに最も有益な高い開口率、表示領域の拡大または縮小が容易、自動大量生産に便利、製造コストが低い、デバイスが非常に優れている薄く、わずか数ミリメートルの厚さ。

（3）パッシブ表示タイプ

液晶自体は発光せず、表示目的は、外光を変調すること、すなわち、外光の異なる反射と透過に依存して異なるコントラストを形成し、表示目的を達成することによって達成される。

（4）大量の情報を表示する

液晶ディスプレイでは、ピクセル間の分離対策を行う必要がないため、同じディスプレイウィンドウ領域により多くのピクセルを収容でき、高精細テレビを作成するのに役立ちます。

（5）着色しやすい

一般的に液晶は無色なので、カラーフィルターを使って簡単に色を出すことができます。

（6）長寿命

液晶自体は低電圧、動作電流が小さいため、劣化が少なく長寿命です。

（7）放射線、汚染なし

CRTディスプレイにはX線放射があり、PDPディスプレイには高周波電磁放射がありますが、液晶にはそのような問題はありません。

2.液晶ディスプレイには以下の欠点もあります。

（1）表示画角が小さい

ほとんどの液晶ディスプレイの原理は液晶分子の異方性に依存しているため、異なる方向の入射光では反射率が異なり、視野角はわずか30〜40度です。視野角が大きくなると、コントラスト比が低下します。急速。

（2）応答速度が遅い

ほとんどの液晶ディスプレイは外部電界の作用に依存しており、液晶分子の配列が変化するため、応答速度は材料の粘度に大きく影響されます（通常は100〜200ms）。そのため、動きの速い画像を表示する場合、LCDの品質は一般的に低くなります。

1.2一般的な液晶ディスプレイデバイス

現在の液晶ディスプレイは、ツイストネマティック（TN）、スーパーツイストネマティック（STN）、薄膜トランジスタ（TFT）の3種類に分類できます。

1.ねじれネマティック液晶ディスプレイ（TN-LCD）

TNはDSM型液晶材料にちなんで開発された新しい液晶材料です。TN-LCDの**の特徴は「ツイストネマチック」という名前のとおりです。上層から下層への液晶分子の配向方向は正確に90。3Dらせんの程度。 TN-LCDの登場は、今日のLCD開発の主な方法を確立しましたが、TN-LCDには、白黒以外の色調を提示できないという2つの大きな欠点があり、LCDがますます大きくなり、ますます悪化し、さまざまな新技術が次々と登場しています。

2.スーパーツイストネマチック液晶ディスプレイデバイス（STN-LCD）

STN-LCDの登場は、TN-LCDのコントラスト不良の問題を改善することです。**の違いは、液晶分子のねじれ角とガラス基板のマッチング層のプレチルト角にあります。最上層から最下層への液晶分子の配置方向正確に180度から260度までの3Dスパイラル。ただし、STN-LCDはTN-LCDのコントラストの問題を改善しましたが、その色性能はまだうまく解決できません。STN-LCDの色は、白黒に加えて、オレンジや黄緑色などのわずかな色しかありません。 。色、色の表現はまだフルカラーの要件を満たすことができないので、それはまだ完璧な解決策ではありません。

3.カラー薄膜液晶ディスプレイデバイス（TFT-LCD）

色の要件を改善するために、TSTN（トリプルスーパーツイステッドネマティック）とFSTN（フィルムスーパーツイステッドネマティック）の2つの新しいテクノロジーが発明されました。 TSTNとFSTNの基本的な構造原理はSTNと同じですが、違いは、TSTNが2枚のガラスに2つの色補正フィルムを追加するのに対し、FSTNは1つの色補正フィルムを追加することです。 TSTNとFSTNには、高解像度とフルカラーの利点があり、TNの低コントラストの問題とSTNの色の問題を完全に改善します。しかし残念ながら、TSTNやFSTNは液晶分子の応答が遅いという問題があり、大量のデータを表示するとロードできないというデメリットがあり、完璧な解決策ではありません。したがって、この問題を解決するために、液晶ディスプレイの次の研究開発の方向性は、駆動方法の改善に焦点を合わせている。初期の静的駆動方式、次の動的駆動方式、純粋なマトリックス駆動方式からアクティブマトリックス駆動方式まで、多くの駆動方式が開発されてきました。その中で、アクティブマトリックス駆動方式は、現在の液晶ディスプレイの開発と最も大きな関係があります。アクティブマトリックス駆動方式の中国名は、アクティブマトリックス駆動方式です。この駆動方式は、交差点にアクティブピクセルを追加することです。もともとピクセルを構成していた電極の数が増え、新しいポイント制御モードになります。アクティブマトリックス駆動方式は、2つの方法に分けることができます。1つはMIM（Metal Insulator Metal）方式で、金属の両側の絶縁層を単純なアクティブエレメントとして使用します。もう1つはTFT（薄膜トランジスタ）です。 ）方法。、TFT法は、ピクセルが最初に配置された電極の交点に対向電極を追加し、3つの電極の交点に薄膜トランジスタアクティブピクセルを配置することです。 TN-LCD、STN-LCDからTFT-LCDに至るまで、液晶ディスプレイはコントラスト、解像度、色の点でますます良くなっており、製品の人気はますます高まっています。この3種類の液晶ディスプレイの中で、TFT-LCDが**の市場を持っています。その理由は、ノートブックコンピュータが好調で、TFT-LCDディスプレイの売上がますます良くなっているためです。それだけでなく、TFT-LCDも成長しています。従来のCathodeRayTube（CRT）スクリーンを置き換えることは、ディスプレイのヘゲモニーで最も注目を集めているスターです。

液晶ディスプレイ（LCD /液晶ディスプレイ）のイメージング原理は、2つの電極間の電界によって駆動される、2枚の導電性ガラスの間に液晶を配置して、ねじれネマティックの電界効果を引き起こすことです。光の透過を制御する液晶分子またはシェーディング機能により、電源のオンとオフの間で明暗の変化が生じ、画像が表示されます。カラーフィルターを追加すると、カラー画像を表示できます。 2枚のガラス基板に配向膜が付いているため、液晶が溝に沿って配向します。ガラス基板の配向膜の溝が90度ずれているため、液晶分子がねじれます。電界をかけない場合ガラス基板に光が入ると、光は偏光子を通過します。液晶が90度ねじれると、液晶パネルは下側の偏光器を通して白く表示されます。ガラス基板が電界を加えると、液晶分子の配列が変化し、光は液晶分子の隙間を通って元の方向を維持し、下部の偏光器によって遮られ、光は吸収されて透過できなくなり、LCDパネルは黒く表示されます。液晶ディスプレイは、この電圧の有無に基づいているため、パネルはディスプレイ効果を実現できます。

TFTは「薄膜トランジスタ」の略で、一般に薄膜トランジスタ液晶ディスプレイを指しますが、実際には薄膜トランジスタ（マトリックス）を指します。これは、画面上の独立した各ピクセルを「アクティブに」制御できます。いわゆるアクティブマトリックスTFT（アクティブマトリックスTFT）の起源。では、画像はどの程度正確に作成されますか？基本的な原理は単純です。表示画面は任意の色の光を放射できる多くのピクセルで構成されており、各ピクセルを制御して対応する色を表示することで目標を達成できます。 TFT LCDでは、バックライト技術が一般的に使用されています。各ピクセルの色と明るさを正確に制御するには、各ピクセルの後にシャッターのようなスイッチを取り付ける必要があります。スイッチを閉じると、光が通過できなくなります。もちろん、技術的な実現は今述べたほど単純ではありません。完成したTFTディスプレイは通常、中間層で構成されます。中間層の各層は、おおよそ偏光子、ガラス基板、カラーフィルター、ITO電極およびその他のコンポーネントです。 。これらの2つの層の間には液晶層があり、偏光子とカラーフィルターによって、通過できる光の量と生成される色の光が決まります。液晶層は2つのガラス基板の間にあります。上部のガラス基板にはFEDトランジスタがあり、下部の層は共通の電極であり、それらが連携して、液晶がどのように整列するかを決定する正確に制御された電界を生成します。私たちは皆、3つの原色を知っているので、ディスプレイ画面の各ピクセルは、赤、緑、青の3色をそれぞれ制御する上記の3つの同様の基本コンポーネントで構成する必要があります。

‍