อ่าน 2 นาที
การจำแนกประเภท LCD
มี การแบ่งประเภท โหมดอิเล็กโทรออปติกของ จอแสดงผลคริสตัลเหลว (LCD) หลายประเภท
การจำแนกประเภท LCD
มีการแบ่งประเภทโหมดอิเล็กโทรออปติกของจอแสดงผลคริสตัลเหลว (LCD) หลายประเภท
หลักการทำงานของจอ LCD โดยสรุป
หลักการทำงานของจอ LCD แบบ TN, VA และ IPS สามารถสรุปได้ดังนี้:
- โครงสร้าง LC ที่จัดเรียงอย่างดีจะถูกทำให้เสียรูปทรงโดยสนามไฟฟ้าที่ กระทำ
- การเปลี่ยนแปลงรูปร่างนี้จะเปลี่ยนทิศทางของแกนแสงของ ผลึกเหลวในบริเวณนั้น เมื่อเทียบกับทิศทางการแพร่กระจายของแสงผ่านชั้นผลึกเหลว
- การเปลี่ยนแปลงทิศทางนี้จะเปลี่ยน สถานะ โพลาไรเซชันของแสงที่แพร่ผ่านชั้น LC
- การเปลี่ยนแปลงสถานะโพลาไรเซชันนี้จะถูกแปลงเป็นการเปลี่ยนแปลงความเข้มโดย การดูดกลืน แบบไดโครอิก ซึ่งโดยปกติจะใช้ ตัวกรองโพลาไรซ์ แบบไดโคร อิกภายนอก
การเปิดใช้งาน
ผลึกเหลวสามารถเรียงตัวได้ทั้งด้วยสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า แต่ความแรงของสนามแม่เหล็กที่ต้องการนั้นสูงเกินไปจนไม่สามารถนำมาใช้ในงานแสดงผลได้
ปรากฏการณ์ทางแสงและไฟฟ้าอย่างหนึ่งที่ใช้กับผลึกเหลว (LC) จำเป็นต้องมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเซลล์ผลึกเหลว ส่วนปรากฏการณ์ทางแสงและไฟฟ้าอื่นๆ ที่ใช้กันอยู่ทั่วไปนั้น ต้องการเพียงสนามไฟฟ้า (โดยไม่ต้องมีกระแสไฟฟ้า) เพื่อจัดเรียงผลึกเหลวให้เข้าที่เท่านั้น
| ปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าเชิงแสงในผลึกเหลว ผลึกเหลวสามารถเรียงตัวกันได้ด้วยสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก | |
| ผลกระทบของสนามไฟฟ้า | ผลกระทบทางไฟฟ้าไฮโดรไดนามิก |
|---|---|
| สนามไฟฟ้าจะจัดเรียงผลึกเหลวให้เข้าที่ ไม่จำเป็นต้องใช้กระแสไฟฟ้า (ใช้พลังงานต่ำมากในการทำงาน) | การก่อตัวของโดเมนและการกระเจิงที่เกิดขึ้นในปัจจุบันจำเป็นต้องใช้กระแสไฟฟ้าในการกระตุ้น |
| เอฟเฟกต์สนามเนมาติกบิด | โหมดการกระเจิงแบบไดนามิก (DMS) |
ข้อมูลภาพสามารถสร้างขึ้นได้จากกระบวนการต่างๆ ดังนี้
| |
ผลกระทบจากการดูดซึม
สถานะการโพลาไรซ์ของแสงที่เดินทางผ่านชั้น LC นั้นมนุษย์ไม่สามารถรับรู้ได้โดยตรง จึงต้องแปลงเป็นความเข้ม (เช่น ความสว่าง) เพื่อให้สามารถมองเห็นได้ ซึ่งทำได้โดยการดูดซับด้วยสีย้อมไดโครอิกและตัวกรองโพลาไรซ์ไดโครอิก
| ผลกระทบจากการดูดซึม | |
| การดูดกลืนแสงภายใน(สีย้อมไดโครอิกที่ละลายใน LC) จอ LCD แบบแขก-เจ้าบ้าน | ตัวกรองโพลาไรซ์ไดโครอิกภายนอก |
|---|---|
| การกำหนดค่าที่ไม่บิดด้วยสีย้อมไดโครอิก[ 1 ] | การหักเหของแสงที่ควบคุมด้วยไฟฟ้า (ECB) |
| โครงสร้างบิดเบี้ยวที่มีสีย้อมไดโครอิก | เนมาติกบิดสนามเอฟเฟกต์ [ 2 ] TN |
| ปรากฏการณ์เนมาติกบิดเกลียวขั้นสูง (STN)คือการบิดเกลียวรวมมากกว่า 90° SBE (ผลไบเรฟริงเจนซ์แบบบิดเกลียวพิเศษ) [ 3 ] DSTN: ผล STN สองชั้น FSTN: ผลเนมาติกแบบบิดเกลียวพิเศษชดเชยด้วยฟอยล์ (ฟอยล์ = แผ่นหน่วง) | |
| เอฟเฟกต์การสลับระนาบ IPS [ 4 ]เอฟเฟกต์การสลับสนามขอบ FFS | |
| เอฟเฟกต์ที่จัดเรียงในแนวตั้ง VA [ 5 ]การจัดเรียงในแนวตั้งหลายโดเมน MVA [ 6 ]การจัดเรียงในแนวตั้งแบบมีรูปแบบ PVA [ 7 ] | |
| PI-cell [ 8 ] (หรือเรียกอีกอย่างว่า OCB-cell) OCB: โหมดโค้งที่ชดเชยด้วยแสง | |
| การเปลี่ยนเฟสคอเลสเตอริก-เนมาติกด้วยสีย้อมไดโครอิก[ 9 ] | |
ผลึกเหลวที่กระจายตัวในพอลิเมอร์
ผลึกเหลวที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำสามารถผสมกับพอลิเมอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง จากนั้นเกิดการแยกเฟสเพื่อสร้างเมทริกซ์ที่มีลักษณะคล้ายฟองน้ำซึ่งเต็มไปด้วยหยดผลึกเหลว สนามไฟฟ้าภายนอกสามารถจัดเรียงผลึกเหลวให้มีดัชนีหักเหตรงกับเมทริกซ์พอลิเมอร์ ทำให้เซลล์นั้นเปลี่ยนจากสถานะขุ่น (กระเจิงแสง) ไปเป็นสถานะโปร่งใส เมื่อละลายสีย้อมไดโครอิกในผลึกเหลว สนามไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนสถานะของผลึกเหลวแบบพอลิเมอร์ (PDLC) จากสถานะดูดกลืนแสงไปเป็นสถานะค่อนข้างโปร่งใส
เมื่อปริมาณของพอลิเมอร์มีน้อยเมื่อเทียบกับปริมาณของของเหลวผลึก (LC) จะไม่มีการแยกตัวของส่วนประกอบทั้งสอง แต่พอลิเมอร์จะก่อตัวเป็นโครงข่ายคล้ายเส้นใยที่ไม่สมมาตรภายในของเหลวผลึก ซึ่งช่วยรักษาเสถียรภาพของสถานะที่เกิดขึ้น ในลักษณะนี้ คุณสมบัติทางกายภาพบางอย่าง (เช่น ความยืดหยุ่น ความหนืด และด้วยเหตุนี้จึงสามารถควบคุมแรงดันไฟฟ้าเกณฑ์และเวลาตอบสนองได้)
| ผลึกเหลวที่กระจายตัวในพอลิเมอร์ (PDLCs) | |
|---|---|
|
|
| |
จอ LCD แบบไบสเตเบิล
สำหรับบางแอปพลิเคชัน ความเสถียรสองสถานะของปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าเชิงแสงนั้นมีข้อดีอย่างมาก เนื่องจากปฏิกิริยาทางแสง (ข้อมูลภาพ) ยังคงอยู่แม้หลังจากถอดการกระตุ้นทางไฟฟ้าออกแล้ว ซึ่งช่วยประหยัดพลังงานแบตเตอรี่ ปรากฏการณ์เหล่านี้มีประโยชน์เมื่อข้อมูลภาพที่แสดงเปลี่ยนแปลงเฉพาะในช่วงเวลาที่ยาวนาน (เช่นกระดาษอิเล็กทรอนิกส์ป้ายราคาอิเล็กทรอนิกส์ เป็นต้น)
| จอ LCD แบบไบสเตเบิล | ||
|---|---|---|
| ผลึกเหลวเฟอร์โรอิเล็กทริก | คอเลสเตอรอล LC | ของเหลวผลึกเนมาติก |
| จอ LCD เฟอร์โรอิเล็กทริกแบบสองสถานะ | จอ LCD เปลี่ยนเฟสคอเลสเตอริกแบบสองสถานะ | จอแสดงผลเนมาติกแบบสองสถานะ |
| ||
| ||
การลดความแปรผันตามทิศทางการมองในจอ LCD
ทิศทางการแพร่กระจายของแสงในชั้นผลึกเหลวจะเปลี่ยนไป ส่งผลให้สถานะโพลาไรเซชันของแสงเปลี่ยนแปลงไปด้วย และด้วยเหตุนี้ ความเข้มและการกระจายสเปกตรัมของแสงที่ส่งผ่านจึงเปลี่ยนแปลงไปด้วย เพื่อลดการเปลี่ยนแปลงที่ไม่พึงประสงค์เหล่านี้ให้น้อยที่สุด จึงมีการใช้สองแนวทางในจอแสดงผลผลึกเหลวในปัจจุบัน ได้แก่ แนวทางแบบหลายโดเมน และการประยุกต์ใช้ ชั้น ไบรีฟริงเจนท์ ภายนอก (แผ่นหน่วงแสง)
| การลดความแปรผันตามทิศทางการมองในจอ LCD | |
|---|---|
| แนวทางแบบหลายโดเมน | การชดเชยแผ่นหน่วง (แบบหักเหสองทิศทาง) |
| การหาค่าเฉลี่ยทางสายตาของบริเวณขนาดเล็กที่มีคุณสมบัติทิศทางการมองที่แตกต่างกัน | การแก้ไขผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ในผลึกเหลวโดยใช้ชั้นไบเรฟริงเจนท์ภายนอก (พอลิเมอร์) |
วรรณกรรม
- Pochi Yeh, Claire Gu , ทัศนศาสตร์ของจอแสดงผลคริสตัลเหลว, John Wiley & Sons , 1999
- DK Yang, ST Wu, พื้นฐานของอุปกรณ์ผลึกเหลว, Wiley SID Series in Display Technology, 2006
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การจำแนกประเภท LCD
มี การแบ่งประเภท โหมดอิเล็กโทรออปติกของ จอแสดงผลคริสตัลเหลว (LCD) หลายประเภท
หลักการทำงานของจอ LCD โดยสรุป
หลักการทำงานของ จอ LCD แบบ TN, VA และ IPS สามารถสรุปได้ดังนี้:
การเปิดใช้งาน
ผลึกเหลวสามารถเรียงตัวได้ทั้งด้วยสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า แต่ความแรงของสนามแม่เหล็กที่ต้องการนั้นสูงเกินไปจนไม่สามารถนำมาใช้ในงานแสดงผลได้
ผลกระทบจากการดูดซึม
สถานะการโพลาไรซ์ของแสงที่เดินทางผ่านชั้น LC นั้นมนุษย์ไม่สามารถรับรู้ได้โดยตรง จึงต้องแปลงเป็นความเข้ม (เช่น ความสว่าง) เพื่อให้สามารถมองเห็นได้ ซึ่งทำได้โดยการดูดซับด้วยสีย้อมไดโครอิกและตัวกรองโพลาไรซ์ไดโครอิก