Kiến thức cơ bản về màn hình LCD

1. Màn hình tinh thể lỏng ( LCD )

Hiện nay, các sản phẩm thông tin khoa học công nghệ đang phát triển theo hướng nhẹ, mỏng, ngắn và nhỏ, và các sản phẩm hiển thị có lịch sử lâu đời trong các thiết bị ngoại vi máy tính tất nhiên cũng không ngoại lệ. Với tiền đề dễ mang theo và mang theo, các phương pháp hiển thị truyền thống như màn hình ống hình ảnh CRT và bảng hiển thị LED đều phải chịu các yếu tố như kích thước quá mức hoặc tiêu thụ điện năng cao, không thể đáp ứng được nhu cầu thực tế của người dùng. Sự phát triển của công nghệ màn hình tinh thể lỏng chỉ phù hợp với xu hướng hiện tại của các sản phẩm thông tin. Cho dù đó là màn hình góc vuông, tiêu thụ điện năng thấp, kích thước nhỏ hay bức xạ bằng không, người dùng đều có thể tận hưởng môi trường hình ảnh tốt nhất.

2. Sự ra đời của tinh thể lỏng

Để truy tìm nguồn gốc của màn hình tinh thể lỏng, chúng ta phải bắt đầu từ sự ra đời của "tinh thể lỏng". Năm 1888, một nhà thực vật học người Áo, Frederick. Friedrich Reinitzer đã phát hiện ra một chất đặc biệt. Ông đã chiết xuất một hợp chất gọi là spirotoluate từ thực vật, và trong khi thực hiện các thí nghiệm gia nhiệt cho hợp chất này, ông đã vô tình phát hiện ra rằng hợp chất này có hai điểm nóng chảy ở các nhiệt độ khác nhau. Trạng thái của nó nằm giữa chất lỏng và chất rắn mà chúng ta thường biết, và nó có phần giống với dung dịch keo của nước xà phòng, nhưng nó có cả tính chất lỏng và tinh thể trong một phạm vi nhiệt độ nhất định. Trạng thái này sau đó được đặt tên là "Liquid Crystal", có nghĩa là vật liệu tinh thể lỏng. Tuy nhiên, mặc dù tinh thể lỏng đã được phát hiện sớm nhất là vào năm 1888, nhưng phải 80 năm sau, nó mới thực sự thiết thực đối với các nguồn cung cấp xung quanh sự sống.

Năm 1968, tại Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Shanov của Tập đoàn RCA (phát minh ra radio và truyền hình) tại Hoa Kỳ, các kỹ sư đã phát hiện ra rằng các phân tử tinh thể lỏng sẽ bị ảnh hưởng bởi điện áp, thay đổi sự sắp xếp phân tử của chúng và làm lệch hướng ánh sáng đi vào. Hiện tượng. Sử dụng nguyên lý này, RCA đã phát minh ra màn hình đầu tiên trên thế giới sử dụng màn hình tinh thể lỏng. Kể từ đó, công nghệ màn hình tinh thể lỏng đã được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm điện tử nói chung, chẳng hạn như máy tính, đồng hồ điện tử, màn hình điện thoại di động, các thiết bị được sử dụng trong bệnh viện (vì cân nhắc đến việc đo bức xạ) hoặc màn hình trên máy ảnh kỹ thuật số.

Điều thú vị là việc phát hiện ra tinh thể lỏng diễn ra sớm hơn so với ống chân không hoặc ống tia âm cực, nhưng thế giới không biết nhiều về hiện tượng này. Mãi đến năm 1962, cuốn sách đầu tiên mới được xuất bản bởi nhà hóa học Joe Castellano (Joe Castellano) đã xuất bản sách để mô tả. Giống như ống hình, mặc dù hai công nghệ này được phát minh bởi công ty RCA ở Hoa Kỳ, chúng đã được các công ty Sony và Sharp ở Nhật Bản tiếp tục phát triển.

3. Kiến thức cơ bản về LCD

Màn hình tinh thể lỏng là màn hình thụ động, không thể phát sáng và chỉ có thể sử dụng ánh sáng của môi trường xung quanh. Nó cần rất ít năng lượng để hiển thị các mẫu hoặc ký tự. Chính vì mức tiêu thụ điện năng thấp và thu nhỏ mà LCD đã trở thành phương pháp hiển thị tốt hơn. Vật liệu tinh thể lỏng được sử dụng trong màn hình tinh thể lỏng là một chất hữu cơ có cả tính chất lỏng và rắn. Cấu trúc giống như thanh của nó thường được sắp xếp song song trong ô tinh thể lỏng, nhưng hướng sắp xếp của nó có thể thay đổi dưới tác động của trường điện.

Đối với TN-LCD dương, khi không có điện áp nào được áp dụng cho các điện cực, LCD ở trạng thái "TẮT" và ánh sáng có thể đi qua LCD để ở trạng thái trắng; khi có điện áp được áp dụng cho các điện cực, LCD ở trạng thái "BẬT" và hướng của trục dài của các phân tử tinh thể lỏng ở trạng thái "TẮT". Được căn chỉnh theo hướng của trường điện, ánh sáng không thể đi qua LCD và ở trạng thái đen. Bằng cách áp dụng điện áp có chọn lọc cho các điện cực, có thể hiển thị các mẫu khác nhau.

Đối với STN-LCD, góc xoắn của tinh thể lỏng lớn hơn, do đó tỷ lệ tương phản tốt hơn và góc nhìn rộng hơn. STN-LCD được hiển thị dựa trên nguyên lý lưỡng chiết. Màu chính của nó thường là vàng lục, và phông chữ là màu xanh lam, trở thành chế độ vàng lục. Khi sử dụng bộ phân cực màu tím, màu cơ bản sẽ biến màu xám thành khuôn xám. Khi sử dụng bộ phân cực có màng bù, màu cơ bản sẽ trở nên gần với màu trắng. Lúc này, STN trở thành chế độ đen trắng, đó là FSTN. Bộ phân cực của ba chế độ trên được xoay 90°, trở thành chế độ màu xanh lam và hiệu ứng sẽ tốt hơn.

4. Các loại màn hình LCD

Màn hình tinh thể lỏng, thường được gọi là LCD (Liquid Crystal Display) trong tiếng Anh, là một loại màn hình phẳng. Theo phương pháp điều khiển, nó có thể được chia thành ổ đĩa tĩnh (Static), ổ đĩa ma trận đơn giản (Simple Matrix) và ổ đĩa ma trận chủ động (Active Matrix) ba. Trong số đó, loại ma trận thụ động có thể được chia thành nematic xoắn (Twisted Nematic; TN), nematic siêu xoắn (Super Twisted Nematic; STN) và các màn hình tinh thể lỏng được điều khiển bằng ma trận thụ động khác; và loại ma trận chủ động có thể được chia thành loại bóng bán dẫn màng mỏng (Thin Film Transistor; TFT) và loại diode hai đầu cuối (Metal/Insulator/Metal; MIM) theo hai cách.

Màn hình tinh thể lỏng loại TN, STN và TFT có sự khác biệt về góc nhìn, màu sắc, độ tương phản và chất lượng hiển thị hoạt hình do sự khác biệt trong nguyên lý xoắn của các phân tử tinh thể lỏng. Về phạm vi và mức độ ứng dụng của công nghệ màn hình tinh thể lỏng hiện nay, công nghệ điều khiển ma trận chủ động chủ yếu dựa trên loại bóng bán dẫn màng mỏng (TFT), được sử dụng chủ yếu trong máy tính xách tay, sản phẩm hoạt hình và xử lý hình ảnh. Công nghệ điều khiển ma trận thuần túy hiện nay chủ yếu là tinh thể lỏng xoắn nematic (TN) và siêu xoắn nematic (STN), và các ứng dụng hiện tại chủ yếu là máy xử lý văn bản và các sản phẩm tiêu dùng. Trong đó, vốn đầu tư và yêu cầu kỹ thuật đối với màn hình tinh thể lỏng TFT tương đối cao, trong khi yêu cầu kỹ thuật và vốn đầu tư đối với TN và STN tương đối thấp.