ทบทวนเทคโนโลยีและการพัฒนาของแอลซีดีทีวี

ผลึกเหลวเป็นสารประกอบอินทรีย์พิเศษ มันไม่เพียง แต่มีความลื่นไหลของของเหลว แต่การจัดเรียงโมเลกุลของมันคล้ายกับคริสตัล มันมีคุณสมบัติทางแสงของผลึกเช่น birefringence ดังนั้นจึงเรียกว่าผลึกเหลว เมื่อเทียบกับทีวีธรรมดาทีวี LCD มีข้อดีของน้ําหนักเบาทินเนอร์ความละเอียดสูงการใช้พลังงานต่ํารังสีต่ําสุขภาพและการปกป้องสิ่งแวดล้อม ทีวีจอแอลซีดีได้เข้าไปในบ้านของคนธรรมดาและกลายเป็นผลิตภัณฑ์ที่โดดเด่นในตลาดทีวีสี

2.ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับหลักการของแอลซีดีทีวี

ทีวีจอแอลซีดีส่วนใหญ่ประกอบด้วยสองส่วนวงจรพื้นฐานและโมดูล LCD

1.โครงสร้างพื้นฐานของผลึกเหลวแสดงโมดูลจะแสดงในรูปที่1ของ ส่วนใหญ่ประกอบด้วยสามส่วน: จอแสดงผลคริสตัลเหลว TFT, ไฟแบ็คไลท์และวงจรการเชื่อมต่อ

รูปที่ 1 โครงสร้างของโมดูลแสดงผลึกเหลว

หน้าจอแสดงผลคริสตัลเหลวส่วนใหญ่รวมถึงโพลาไรเซอร์, พื้นผิวแก้ว, ขั้วไฟฟ้าโปร่งใส ITO, ชั้นปฐมนิเทศ, ตัวกรอง, ชั้นคริสตัลเหลว, ทรานซิสเตอร์ฟิล์มบาง (TFT) และส่วนอื่น ๆ โดยทั่วไปเมทริกซ์ TFT จะทําบนพื้นผิวกระจกล่างของจอแสดงผลคริสตัลเหลวและตัวกรองสีจะทําบนพื้นผิวกระจกด้านบน TFT ตั้งอยู่ที่จุดตัดของอิเล็กโทรดสแกนและอิเล็กโทรดสัญญาณท่อระบายน้ําและแหล่งกําเนิดของมันเชื่อมต่อกับขั้วไฟฟ้าสัญญาณและขั้วไฟฟ้าพิกเซลประตูเชื่อมต่อกับอิเล็กโทรดสแกนและหน่วยอิเล็กโทรดโปร่งใสที่เชื่อมต่อกับขั้วไฟฟ้าสัญญาณบนแผ่นด้านล่างและตัวกรองสีพื้นผิวด้านบนหน่วยอิเล็กโทรดโปร่งใสภายใต้แผ่นสอดคล้องกับหนึ่งต่อหนึ่งเพื่อสร้างพิกเซลย่อย จอแสดงผลคริสตัลเหลวมีพิกเซลย่อยสามพิกเซล ได้แก่ สีแดง สีเขียว และสีน้ําเงิน ซึ่งจัดเรียงอย่างมีเส้นคู่กันในโครงสร้างและลําดับบางอย่าง และพิกเซลย่อยที่อยู่ติดกันสามพิกเซลเป็นพิกเซลที่สมบูรณ์ ตามมาตรฐานแห่งชาติจีนหน้าจอทีวีควรมีมากกว่า 300,000 พิกเซล

แหล่งกําเนิดแสงไฟส่วนใหญ่ประกอบด้วยแผ่นปริซึมแผ่นสะท้อนแสงแผ่นคู่มือแสงและแผ่นกระจายแสง หน้าที่หลักคือทําหน้าที่เป็นแหล่งกําเนิดแสงของจอแสดงผลคริสตัลเหลว

วงจรการเชื่อมต่อส่วนใหญ่รวมถึงฟิล์มนําไฟฟ้า anisotropic, IC ไดรเวอร์, ควบคุม IC, แผงวงจรที่มีความยืดหยุ่น, แผงวงจรพิมพ์ ฯลฯ ฟังก์ชั่นหลักคือการให้สัญญาณไดรฟ์แถวและคอลัมน์สําหรับหน้าจอ LCD เพื่อให้หน้าจอ LCD สามารถประมวลผลแสงย้อนแสงธรรมชาติเพื่อแสดงภาพ

2.หลักการแสดงผลของแอลซีดีทีวี

แผนภาพบล็อกหลักการทํางานของทีวี LCD จะแสดงเป็นรูปที่ 2 เมื่อทีวี LCD ทํางานให้เลือกสัญญาณช่องสัญญาณบางอย่างจากเสาอากาศจูนเนอร์และแบ่งออกเป็นสองช่องทางหลังจากการขยาย IF และการตรวจจับวิดีโอ: ช่องหนึ่งเข้าสู่การขยายเสียงและวงจรการประมวลผลเพื่อผลักดันลําโพงเพื่อส่งสัญญาณเสียง สีแดง (R), สีเขียว (G) และสีน้ําเงิน (B) สัญญาณสีหลักสามสัญญาณจะถูกส่งไปยังวงจรสุ่มตัวอย่างสัญญาณสีและสัญญาณการซิงโครไนซ์แนวนอนและแนวตั้งจะถูกส่งไปยังวงจรการซิงโครไนซ์ สัญญาณการซิงโครไนซ์แนวตั้งที่สร้างขึ้นและสัญญาณการซิงโครไนซ์แนวนอนจะถูกส่งไปยังวงจรสุ่มตัวอย่างสัญญาณสีและภาพสีจะแสดงบนจอแสดงผลคริสตัลเหลว

รูปที่ 2 แผนภาพบล็อกวงจรของ LCD TV

3.การพัฒนาใหม่ในเทคโนโลยีที่สําคัญของทีวีจอแอลซีดี

เพื่อปรับปรุงคุณภาพของภาพของทีวี LCD ผู้คนได้พยายามอย่างมากในด้านเทคนิคที่สําคัญของทีวี LCD และพวกเขาค่อยๆเติบโต

1.ความสว่าง

เพื่อปรับปรุงความสว่างของทีวี LCD โดยทั่วไปทีวีจอแอลซีดีปัจจุบันจะใช้หน้าจอ LCD ที่มีความสว่าง 450-500cd / m2 และผลิตภัณฑ์บางอย่างใช้หน้าจอ LCD ที่มี 600cd / m2 แสงไฟยังได้รับการพัฒนาจาก CCFL ดั้งเดิมเป็น LED ในปัจจุบันมีการใช้พลังงานลดลงและความสว่างที่สูงขึ้น

2.ความละเอียด

ในตอนต้นของการถือกําเนิดของผลึกเหลวความละเอียดของมันด้อยกว่าหลอดรูปภาพ (CRT) แต่หลังจากความพยายามอย่างต่อเนื่องตอนนี้ได้เกินระดับของ CRT แล้ว ความละเอียดของ TFT ได้รับการพัฒนาจาก 320×200 พิกเซล 640×480 พิกเซล, 1024×768 พิกเซล, 1920×1080 พิกเซล (หรือที่รู้จักกันทั่วไปว่า 2K), 3840×2160 พิกเซล (หรือที่รู้จักกันทั่วไปว่า 4K) ถึง 7680×4320 พิกเซลในปัจจุบัน (หรือที่รู้จักกันทั่วไปว่า 8K) ในปัจจุบันความละเอียดของทีวี LCD โดยทั่วไปคือ 2K และ 4K วิธีทางเทคนิคในการปรับปรุงความละเอียดของแอลซีส่วนใหญ่รวมถึงการใช้วัสดุที่มีความต้านทานต่ําเพื่อสร้างสายรถประจําทาง TFT และการใช้ P-Si อุณหภูมิต่ําเพื่อทํา TFTs

การใช้วัสดุที่มีความต้านทานต่ําเพื่อสร้างรถบัส TFT: เมื่อพิจารณาถึงลักษณะที่ยอดเยี่ยมของ Al ปัจจุบันอลูมิเนียมได้รับการวิจัยมากขึ้นและใช้ในวัสดุสําหรับทํารถบัส TFT มันมุ่งเน้นไปที่การแก้ปัญหาของอลูมิเนียมการก่อตัวของเนินเขาง่ายการกัดกร่อนทางเคมีและการเกิดออกซิเดชัน ได้เสนอวิธีการโลหะผสม (เช่น Al-Cu, Al-Si, AI-Si-Cu, Al-Ta, Al-Nd และ Al-Ti ฯลฯ ) และวิธีการแซนวิช (เช่น Mo / A1 / Mo, Cr -/ A1 / Cr, TiN / AI / Ti) วิธีการโลหะผสมค่อนข้างง่ายในกระบวนการ แต่มีความต้านทานสูง ในวิธีการ interlayer, riN / A1 / Ti interlayer สามารถแกะสลักแห้งซึ่งเป็นประโยชน์ในรูปแบบความลาดชันของเส้นประตูและเป็นวัสดุต้านทานต่ําในอุดมคติ

3.ความคมชัด

เพื่อปรับปรุงความคมชัดของจอแสดงผลคริสตัลเหลวได้มีการดําเนินมาตรการต่างๆ ตัวอย่างเช่นการใช้ซับสีดําที่ไม่มีการรั่วไหลของแสงการใช้แสงไฟความสว่างสูงและการปรับปรุงประสิทธิภาพของโพลาไรเซอร์

4.ปรับปรุงความเร็วในการตอบสนองการแสดงผล

เพื่อปรับปรุงความเร็วในการตอบสนองการแสดงผลของทีวี LCD ใช้เทคโนโลยีการกระตุ้นมากเกินไป ตามหลักการของจอแสดงผลคริสตัลเหลวจอแสดงผลคริสตัลเหลวมีบทบาทในการปรับแสง เมื่อแสงจากแสงไฟผ่านจอแสดงผลคริสตัลเหลวโมเลกุลผลึกเหลวสามารถปรับฟลักซ์ส่องสว่างผ่านจอแสดงผลคริสตัลเหลวภายใต้การปรับของสนามไฟฟ้าภายนอก อย่างไรก็ตามต้องใช้เวลาในการเปิดหรือปิดแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ หากความเร็วในการตอบสนองของโมเลกุลผลึกเหลวไม่สามารถตามทันความเร็วของภาพที่ส่งไปยังหน้าจอ LCD ดูเหมือนว่า "หาง" จะเกิดขึ้น เพื่อแก้ปัญหานี้ จึงใช้เทคโนโลยีกระตุ้นมากเกินไป ดังรูปที่ 3 เทคโนโลยีนี้ช่วยเพิ่มความเร็วในการตอบสนองของหน้าจอ LCD โดยใช้แรงดันไฟฟ้าสูงกว่าปกติเมื่อหน้าจอเปลี่ยนแปลง ด้วยเทคโนโลยีการกระตุ้นทีวี LCD ปัจจุบันมีความเร็วในการตอบสนองความเร็วสูงถึง 4ms

รูปที่ 3 การใช้เทคโนโลยีกระตุ้นมากเกินไปเพื่อปรับปรุงความเร็วในการตอบสนอง

5.กําจัด afterimage

โครงสร้างของ LCD และ CRT นั้นแตกต่างกัน หลังจากที่ CRT แสดงรูปในทันที อย่างไรก็ตาม แอลซีดีทีวีจะยังคงแสดงต่อไปก่อนที่ภาพปัจจุบันจะถูกสลับไปยังรูปภาพถัดไป เนื่องจากการคงอยู่ของดวงตาของมนุษย์การเกิดขึ้นหลังจากจะเกิดขึ้น จะเห็นได้ว่าสําหรับทีวี LCD เพียงแค่พึ่งพาการปรับปรุงความเร็วในการตอบสนองไม่สามารถกําจัดการเฉลี่ยได้ ด้วยเหตุนี้ ฮิตาชิจึงได้นําเทคโนโลยีการแทรกสีดํามาใช้เป็นครั้งแรก ซึ่งเอาชนะปรากฏการณ์การคงอยู่ของการมองเห็นด้วยการแทรกภาพสีดําเมื่อเปลี่ยนเฟรมภาพแต่ละเฟรม ซึ่งจะช่วยลดการอาฟติเมจของทีวี LCD ได้อย่างมาก

6.แนะนําy/cฟังก์ชันการแยก

เพื่อลดสัญญาณรบกวนของภาพสีและแสดงภาพทีวีให้สดใสยิ่งขึ้นโดยเฉพาะในผลิตภัณฑ์ขนาดใหญ่ผู้ผลิตแต่ละรายได้เปิดตัวฟังก์ชั่นการแยก Y / C ที่แยกสัญญาณความสว่าง (Y) และสัญญาณสี (C)

7.ปรับปรุงมุมมอง

เมื่อเทียบกับอุปกรณ์แสดงผลที่ส่องสว่างด้วยตนเองปัญหาที่ใหญ่ที่สุดของแอลD คือมุมมอง ในปัจจุบันวิธีที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการแก้ไขปัญหามุมมองคือวิธีการไดรฟ์บนเครื่องบิน (IPS) และวิธีการอาร์เรย์แนวตั้งหลายโดเมน (MVA)

โหมด IPS: ในโหมด IPS มีการใช้อิเล็กโทรดคู่หนึ่งที่ควบคุมการโก่งตัวของโมเลกุลผลึกเหลวบนพื้นผิวด้านล่างและสนามไฟฟ้าด้านข้างที่ใช้ระหว่างขั้วไฟฟ้าคู่หนึ่งจะใช้เพื่อควบคุมสถานะของโมเลกุลผลึกเหลวเพื่อให้แสงถูกปรับเมื่อผ่านชั้นผลึกเหลว วิธีการ IPS เป็นเทคโนโลยีที่มีแนวโน้มมากที่สุดในการปรับปรุงลักษณะมุมมองเพราะสําหรับแต่ละมุมมองสถานะสีดําของมันเป็นบริสุทธิ์และไม่รู้สึกและมุมมองที่กว้างสามารถรับได้ทั้งในแนวนอนและแนวตั้ง อย่างไรก็ตามโหมด IPS แบบดั้งเดิมยังคงมีปัญหาบางอย่าง: ประการแรกยังมีการเปลี่ยนสีเหลืองหรือสีน้ําเงินในทิศทางมุมมองเฉพาะ การเปลี่ยนสีนี้เกิดจากความแตกต่างของดัชนีการหักเหของแสงระหว่างแกนยาวและแกนสั้นของโมเลกุลผลึกเหลว ประการที่สองแรงดันไฟฟ้าในการขับขี่ของโหมด IPS ก็สูงเช่นกัน

วิธี MVA: หลักการคือรูปแบบการกระแทกขนาดเล็กจํานวนมากบนพื้นผิวด้านบนและล่างของจอแสดงผลคริสตัลเหลวเพื่อให้โมเลกุลผลึกเหลวอยู่ในแนวตั้งและทิศทางของโพลาไรเซอร์และเครื่องวิเคราะห์ตั้งฉากกันดังนั้นจอแสดงผลคริสตัลเหลวจึงมืดเมื่อไม่มีสนามไฟฟ้า เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าสนามไฟฟ้าเฉียงจะถูกสร้างขึ้นระหว่างการกระแทกเหล่านี้ทําให้โมเลกุลผลึกเหลวเบี่ยงเบนจากการจัดตําแหน่งในแนวตั้งสร้างโดเมนที่แตกต่างกันในแต่ละพิกเซลส่งผลให้การส่งผ่านแสงเพิ่มขึ้นเพื่อให้แสงที่ผ่านจอแสดงผลคริสตัลเหลวอยู่ภายใต้การปรับของสนามแสดงภาพสี เนื่องจากวิธีการ MVA สามารถปรับปรุงสถานะโดเมนเดียวของจอแสดงผลคริสตัลเหลวแบบดั้งเดิมได้อย่างมีประสิทธิภาพและ anisotropy ที่มากเกินไปของชั้นผลึกเหลวที่เกิดจากสถานะโดเมนเดียวเป็นสาเหตุของมุมมองขนาดเล็กของอุปกรณ์ LCD วิธีการ MVA สามารถปรับปรุงลักษณะมุมมองการแสดงผลของผลึกเหลวได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ฮุนไดคอร์ปอเรชั่นของเกาหลีใต้ได้เสนอการสลับขอบสนามตามโหมด IPS ซึ่งได้ปรับปรุงประสิทธิภาพของจอแสดงผลคริสตัลเหลวอย่างมากและมีมุมมองที่ยอดเยี่ยมและอัตราการใช้แสง ซัมซุงของเกาหลีใต้ได้พัฒนาเทคโนโลยีมุมมองที่ขยายตัวซึ่งรวมสนามไฟฟ้าขอบและการจัดตําแหน่งแนวตั้งซึ่งยังช่วยแก้ปัญหามุมมองมุมของจอแสดงผลคริสตัลเหลว ปัจจุบันมุมมองทีวี LCD ทั้งในแนวตั้งและแนวนอนสามารถเข้าถึงได้มากกว่า 170 ° และอุปสรรคมุมมองของทีวี LCD จะกลายเป็นประวัติศาสตร์

8.ปรับปรุงอัตราการเปิด

เพื่อระงับการเปลี่ยนสีของวิธีการ IPS อิเล็กโทรดซิกแซกหรือโครงสร้างอิเล็กโทรดพิกเซลโค้งถูกนํามาใช้เพื่อแบ่งแต่ละพิกเซลออกเป็นสองภูมิภาค เมื่อใช้สนามไฟฟ้าในสองพื้นที่นี้โมเลกุลผลึกเหลวจะถูกบิดในทิศทางตรงกันข้ามเพื่อให้แต่ละพิกเซลสามารถชดเชยการเปลี่ยนสีที่เกิดจากความแตกต่างของดัชนีการหักเหของแสงระหว่างแกนยาวและแกนสั้นของโมเลกุลผลึกเหลวได้อย่างอิสระ ปรับปรุงคุณภาพการแสดงผล อย่างไรก็ตาม โครงสร้างพิกเซลนี้จะลดอัตราส่วนรูรับแสงของพิกเซลเมื่อเทียบกับโครงสร้างอิเล็กโทรดเชิงเส้น ดังแสดงในรูปที่ 4(a) เนื่องจากอิเล็กโทรดพิกเซลนี้โค้งตามเส้นบัสเชิงเส้นรูปร่างของอิเล็กโทรดทั่วไปที่อยู่ระหว่างสายบัสต้นทางและอิเล็กโทรดพิกเซลจึงควรเปลี่ยนรูปเป็นรูปร่างที่แสดงในรูปเพื่อให้พื้นที่ของมันมีขนาดใหญ่ขึ้น อันเป็นผลมาจากการขยายตัวพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพ (ช่องว่างระหว่างอิเล็กโทรดพิกเซลและอิเล็กโทรดทั่วไป) ของพื้นที่แสดงผลได้กลายเป็นแคบส่งผลให้อัตราส่วนรูรับแสงของจอแสดงผลผลึกเหลวโหมด IPS ลดลง เพื่อแก้ปัญหานี้พานาโซนิคได้ออกแบบโครงสร้างพิกเซล "ซิกแซก" ใหม่ดังแสดงในรูปที่ 4 (b) ไม่เพียง แต่อิเล็กโทรดพิกเซลเท่านั้นที่มีโครงสร้าง "ซิกแซก" แต่ยังมีอิเล็กโทรดทั่วไปและบัสต้นทางเป็น "ซิกแซก" . นอกจากนี้เมทริกซ์สีดําที่ทําบนพื้นผิวตัวกรองสียังเป็นซิกแซกที่มีรูปร่างเหมือนขั้วไฟฟ้าพิกเซล ด้วยโครงสร้างพิกเซลใหม่นี้ช่องว่างระหว่างอิเล็กโทรดพิกเซลและอิเล็กโทรดทั่วไปจะถูกขยายในแนวนอนและอัตราส่วนรูรับแสงจะดีขึ้นซึ่งเป็นประมาณ 1.25 เท่าของโครงสร้างพิกเซลแบบดั้งเดิม

9.ฟิลด์- ตามลําดับสีแยกวิธีการแสดง( สนาม- ตามลําดับc01- หรือ, คือrgbเวลาแยกจอแสดงผล)

วิธีการแบ่งสีตามลําดับของสนามใช้แหล่งกําเนิดแสงพื้นหลังสีแดงสีเขียวและสีน้ําเงินเพื่อเพิ่มความสว่างให้กับ LCD ตามกรอบเวลาและในเวลาเดียวกันก็ควบคุมฟลักซ์ส่องสว่างผ่านหน้าจอ LCD ตามข้อมูลที่แสดงเพื่อให้ตระหนักถึงการผสมสีสารเติมแต่งในเวลาและแสดงภาพสี เทคโนโลยีนี้มีข้อกําหนดสูงสําหรับเวลาตอบสนองซึ่งโดยทั่วไปคือ 2 ถึง 3 ms ทั้งการคํานวณทางทฤษฎีและการทดลองแสดงให้เห็นว่าโหมด OCB (Optically Compensated Bend) สามารถบรรลุความเร็วในการตอบสนอง 2 ms ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการนี้ และเนื่องจาก P-Si สามารถบรรลุการขับขี่ความเร็วสูงการใช้โพลีซิลิคอนที่ขับเคลื่อนด้วยอุณหภูมิต่ําโหมด OCB จอแสดงผลคริสตัลเหลวแบบแยกตามลําดับได้กลายเป็นหนึ่งในฮอตสปอตการวิจัยในปัจจุบัน เนื่องจากเทคโนโลยีนี้ไม่ต้องการตัวกรองสีและจํานวนพิกเซลคือ 1/3 ของ LCD ที่แปลงได้ทั่วไปจึงง่ายกว่าเพื่อให้ได้จอแสดงผลความจุสูงและหน้าจอขนาดใหญ่ซึ่งแสดงถึงแนวโน้มการพัฒนาของ LCD การพัฒนาทีวี LCD โดยใช้เทคโนโลยีนี้ยังเป็นเป้าหมายของงานวิจัยต่อไป

ประการที่สี่ข้อดีของทีวี LCD

ในปัจจุบันหลังจากหลายปีของการพัฒนาทีวี LCD ได้เติบโตในระดับเทคนิคและมีข้อได้เปรียบที่ไม่มีใครเทียบเหนือทีวี CRT และทีวีพลาสม่า (แน่นอนทีวีพลาสม่ายังมีข้อได้เปรียบเฉพาะในบางพื้นที่)

1.น้ําหนักเบาและพกพาของ น้ําหนักและความหนาของทีวีจอแอลซีดีมีขนาดเล็กกว่าทีวีแบบดั้งเดิมมาก

2.ความละเอียดสูงและความละเอียดสูงของ ความละเอียดของทีวี LCD มีถึง 7680×4320 พิกเซล (ที่รู้จักกันทั่วไปว่า 8K) พิกเซลและทีวี LCD ที่มีพิกเซล 3840×2160 (ที่รู้จักกันทั่วไปว่า 4K) ได้เข้าไปในบ้านของคนธรรมดาและสามารถรองรับรายการโทรทัศน์ความละเอียดสูงแบบดิจิตอลได้ดีขึ้น

3.เกือบจะไม่เป็นอันตรายต่อผู้ใช้ของ ทีวี LCD ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะทําให้เกิดความเมื่อยล้าของภาพและรังสีอยู่ที่ประมาณศูนย์และความเสียหายต่อสุขภาพของผู้ใช้นั้นเล็กน้อย

4.การใช้พลังงานต่ําและอายุการใช้งานนานของ คํานวณจากการใช้งาน 4.5 ชั่วโมงต่อวันของทีวีแต่ละเครื่องหากใช้ทีวี LCD ขนาด 30 นิ้วเพื่อแทนที่ทีวี CRT ขนาด 32 นิ้วการประหยัดไฟฟ้าประจําปีของทีวีแต่ละเครื่องประมาณ 71 kWh อายุการใช้งานของทีวี LCD โดยทั่วไปคือ 50,000 ชั่วโมงซึ่งนานกว่าทีวีทั่วไป

5.สีเขียวและการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมของ เมื่อเทียบกับทีวีแบบดั้งเดิมปัญหาสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากทีวี LCD มีขนาดเล็กกว่ามาก

ดังนั้นไม่ว่าจะเปรียบเทียบกับทีวี CRT แบบดั้งเดิมหรือทีวีพลาสม่าทีวี LCD มีข้อได้เปรียบทางเทคนิคบางอย่าง