一, Оптични свойства на течнокристалните STN материали: физическата основа на много{0}}цветния дисплей
Течният кристал STN (Super Twisted Nematic) значително подобрява стръмността на кривата на електро-оптичния ефект чрез увеличаване на ъгъла на молекулярно усукване от 90 градуса за тип TN до 180 градуса -270 градуса. Тази структурна промяна му придава следните ключови характеристики:
Ефект на двойно пречупване: Падащата светлина се разлага на обикновена светлина (o-light) и извънредна светлина (e-light), а двата лъча светлина създават оптична разлика в пътя в течнокристалния слой. При преминаване през анализатора възникват смущения, образуващи специфичен цвят.
Контрол на ъгъла преди накланяне: Молекулите трябва да поддържат ъгъл преди накланяне от 3 градуса -8 градуса на интерфейса на слоя за ориентация, за да осигурят стабилен цвят на смущения в състояние без напрежение.
Равномерност на дебелината на кутията: Отклонението на дебелината на кутията трябва да се контролира в рамките на 0,05 μm, за да се избегне неравномерната дебелина, причиняваща петнист цвят на фона.
Тези характеристики карат STN течните кристали да представят жълто-зелен или синьо-сив фон, когато не е приложено напрежение, осигурявайки физическа основа за много{0}}цветен дисплей. Все пак трябва да се отбележи, че присъщият цвят на чистите течни кристали STN ще ограничи обхвата на изразяване на цвета и трябва да се направи компенсация чрез технически средства.
2, Пътят на внедряване на многоцветен дисплей: Технологична еволюция от псевдо цвят към пълен цвят
1. Основен сегментен кодов дисплей: монохромен и дву-цветни схеми
Традиционните LCD дисплеи със сегментен код STN използват технология за ситопечат за отпечатване на черни, червени и други слоеве мастило върху стъклени субстрати или поляризиращи филми, постигайки основен много{0}}цветен дисплей. Например:
Положителен дисплей: черен фон + бял/жълт шрифт (TN/STN жълто-зелен филм)
Негативен дисплей: бял фон+черен шрифт (постигнато чрез отразена светлина)
Двуцветна комбинация: червено мастило отпечатва стойности на сърдечната честота, черно отпечатва други знаци
Цветовите типове на тази схема са ограничени от избора на мастило, обикновено поддържат само 2-5 цвята и има видими дефекти в мастилото, когато не е включено.
2. Псевдоцветна дисплейна технология: пробив в количественото определяне на сивата скала и цвета
Чрез подобряване на задвижващата верига и материалите с течни кристали STN сегментният LCD може да постигне следните псевдоцветни схеми:
Дисплей с 4 нива на сивото: Чрез регулиране на ширината на импулса на напрежението и контролиране на ъгъла на отклонение на молекулите на течния кристал могат да се постигнат промени в яркостта и тъмнината. Например в медицинските монитори се използват различни стойности на сивата скала за представяне на диапазона от стойности на сърдечната честота.
16 level grayscale display: using frame rate control (FRC) technology, enhancing the sense of hierarchy through grayscale mixing on the timeline. However, due to the response speed of STN (usually>100 ms), при високо-скоростните динамични изображения може да има призраци.
256 цветен/4096 цветен дисплей: Във вградени контролери като S3C2440A, 8-бита/пиксел (R3G3B2) или 12 бита/пиксел (R4G4B4) данните се нанасят на многоцветен дисплей чрез алгоритъм за трептене (Dithering) и таблица за търсене на цветове (LUT). Но действителната наситеност на цвета е относително ниска, принадлежаща към категорията на фалшивите цветове.
3. Решение за пълноцветен дисплей: Пробив в CSTN технологията
Color STN (CSTN) разделя всеки пиксел на три подпиксела от червено, зелено и синьо чрез наслагване на RGB цветни филтри и комбинира възможността за контрол на STN в сивата скала за постигане на 65536 цветен дисплей. Ключовите технически точки включват:
Субпикселна подредба: Приемане на лента или зигзагообразна подредба за оптимизиране на ефектите на смесване на цветовете.
Увеличаване на канала на задвижване: Чрез използване на задвижване с активна матрица (AM-STN) кръстосаният ефект на пасивната матрица се преодолява, като се поддържа по-висока разделителна способност (като 640 × 400).
Приложение на компенсационен филм: Технологията FSTN (Film+STN) елиминира присъщия фонов цвят на STN чрез добавяне на компенсационен филм, подобрява черно-белия контраст и осигурява по-чист фон за цветен дисплей.
3, Технически затруднения и решения: цената на много-цветния дисплей
1. Ограничение на скоростта на реакция
Увеличаването на ъгъла на усукване на течния кристал STN води до удължено време за реакция (типична стойност от 200-300 ms), което може да причини призрачни изображения при показване на динамично изображение. Решението включва:
Материали с течни кристали с бърза реакция: Разработете формули с течни кристали с високо двойно пречупване и нисък вискозитет, намалявайки времето за реакция до 50 ms.
Технология Overdrive: ускорява процеса на молекулярно отклонение чрез прилагане на напрежение преди накланяне.
2. Перспективна зависимост
Обхватът на ъгъла на гледане на STN (обикновено ± 40 градуса) е по-малък от този на TFT-LCD (± 70 градуса) и може да възникне промяна на цвета, когато се гледа под наклон. Посока на подобрение:
Технология за вертикално подравняване на много домейни (MVA): Чрез подготовка на микроструктури в слоя за ориентация може да се постигне показване на домейн с множество изгледи.
Филм за оптична компенсация: Добавяне на филм за компенсиране на фазовата разлика за разширяване на обхвата на зрителния ъгъл.
3. Противоречие между себестойност и доходност
Производствената линия STN изисква прецизен контрол на параметри като дебелина на кутията и ъгъл на предварително накланяне, което води до по-нисък добив от типа TN. Пълно{1}}цветният CSTN модул изисква подреждането на цветни филтри и компенсационни филми, което води до 30% -50% увеличение на разходите в сравнение с монохромния STN. Стратегия за реакция на индустрията:
Модулен дизайн: Интегриране на IC на драйвера, модул за задно осветяване и LCD панел за намаляване на системните разходи.
Оптимизиране на процеса: Възприемане на технология за мастиленоструен печат, за да замени традиционния процес на фотолитография и да подобри ефективността на производството на цветни филтри.
4, Типичен сценарий на приложение: Реализация на стойност на много-цветен дисплей
Индустриални инструменти: В операционния панел на машинни инструменти с ЦПУ информацията за алармата се показва в червено, нормалното работно състояние се показва в зелено, а състоянието на готовност се показва в жълто.
Медицинско оборудване: В ултразвуковото диагностично оборудване B-ултразвуковите изображения се показват в 16 нива на сивото, със сини граници, подчертаващи операционната зона.
Контрол на домакински уреди: На интелигентния панел на хладилника се използват различни цветове за разграничаване между режимите на охлаждане, консервиране и бързо замразяване.
Автомобилно арматурно табло: При дигиталната трансформация на традиционните механични инструменти се използва цветно кодиран LCD вместо LED индикаторни светлини, за да се постигнат по-богати указания за състоянието.
