Cómo funcionan los monitores LCD
El principio de la pantalla de cristal líquido es que el cristal líquido muestra diferentes características de luz bajo la acción de diferentes voltajes. En física, los cristales líquidos se pueden dividir en dos categorías. Uno es pasivo (también llamado pasivo), que no emite luz por sí solo y requiere una fuente de luz externa. Según la posición de la fuente de luz, se puede dividir en tipos reflectantes y transmisivos. Las pantallas LCD pasivas son de bajo costo, pero tienen bajo brillo y contraste y pequeños ángulos de visión efectivos. Las pantallas LCD pasivas en color tienen una baja saturación de color, por lo que los colores no son lo suficientemente brillantes. El otro tiene una fuente de alimentación, principalmente TFT (transistor de película delgada). Cada cristal líquido es en realidad un transistor que puede emitir luz, por lo que estrictamente hablando no es un cristal líquido. Una pantalla LCD consta de muchos cristales líquidos dispuestos en una matriz. En una pantalla LCD monocromática, el cristal líquido es un píxel. En una pantalla LCD en color, cada píxel está compuesto por tres cristales líquidos. En el momento del cuadro, se puede pensar que hay un registro de 8 bits detrás de cada cristal líquido, y el valor del registro determina el brillo de cada una de las tres unidades de cristal líquido. Sin embargo, el valor del registro no controla directamente el brillo de las tres celdas de cristal líquido, sino que se accede a él a través de la "paleta". No resulta práctico dotar a cada píxel de un registro físico. En realidad, sólo se proporciona una fila de registros y estos registros están conectados a cada fila por turno.
El cristal líquido es un líquido en forma y apariencia, pero su estructura molecular cristalina es de forma sólida. Al igual que un metal en un campo magnético, sus moléculas producirán una disposición precisa y ordenada cuando sean afectadas por un campo eléctrico externo; si la disposición de las moléculas se controla adecuadamente, las moléculas de cristal líquido permitirán el paso de la luz; La luz que atraviesa el cristal líquido puede estar compuesta de cristales líquidos. Determinada por la disposición molecular, esta es otra característica de los sólidos. Los cristales líquidos son compuestos orgánicos formados por moléculas largas con forma de varilla. En su estado natural, los ejes largos de estas moléculas en forma de varillas son aproximadamente paralelos. La primera característica de una pantalla de cristal líquido (en adelante denominada LCD) es que el cristal líquido debe llenarse entre dos planos ranurados para que funcione correctamente. Los surcos en estos dos planos son perpendiculares entre sí (se cruzan a 90 grados), es decir, si las moléculas en un plano están dispuestas en dirección norte-sur y las moléculas en el otro plano están dispuestas en dirección este-oeste. , las moléculas ubicadas entre los dos planos se verán obligadas a realizar un giro de 90 grados. Debido a que la luz se propaga en la dirección de la disposición de las moléculas, se gira 90 grados al pasar a través del cristal líquido. Sin embargo, cuando se aplica voltaje al cristal líquido, las moléculas se reorganizan verticalmente de modo que la luz se emite directamente sin ninguna torsión. La segunda característica de la pantalla LCD es su dependencia de filtros polarizadores y de la propia luz. La luz natural diverge aleatoriamente en todas direcciones y un filtro polarizador es esencialmente una serie de líneas paralelas cada vez más delgadas. Estas líneas forman una red que bloquea toda la luz que no es paralela a estas líneas, y las líneas del filtro polarizador son exactamente perpendiculares a la primera línea, por lo que pueden bloquear completamente esa luz polarizada. Sólo cuando las líneas de los dos filtros son perfectamente paralelas, o la propia luz ha sido torcida para que coincida con el segundo filtro polarizador, la luz puede pasar. La pantalla LCD se compone de estos dos filtros polarizadores que son perpendiculares entre sí, por lo que, en circunstancias normales, debería bloquear toda la luz que intente penetrar. Sin embargo, dado que el cristal líquido retorcido se llena entre los dos filtros, después de que la luz pasa a través del primer filtro, las moléculas de cristal líquido la retuercen 90 grados y finalmente pasa a través del segundo filtro. Por otro lado, si se aplica voltaje al cristal líquido, las moléculas se reorganizan de modo que queden completamente paralelas, de modo que la luz ya no se distorsiona y simplemente es bloqueada por el segundo filtro. Tomando como ejemplo la tecnología Synaptics TDDI, el controlador táctil y el controlador de pantalla están integrados en un chip, lo que reduce la cantidad de componentes y simplifica el diseño.
El ClearPad 4291 admite diseños híbridos integrados multipunto, lo que elimina la necesidad de sensores táctiles discretos al aprovechar las capas existentes en las pantallas de cristal líquido (LCD). ClearPad 4191 va un paso más allá y utiliza electrodos que ya están en la pantalla LCD para lograr una arquitectura de sistema más simple. Ambas soluciones permiten pantallas táctiles más delgadas y más brillantes, lo que ayuda a mejorar la estética general de los diseños de teléfonos inteligentes y tabletas. Para una pantalla LCD TN (nemática trenzada) reflectante, la estructura consta de las siguientes capas: filtro polarizador, vidrio, dos juegos de electrodos, cristal líquido, electrodos, vidrio, filtro polarizador y reflector. Los principios de visualización de TN-LCD, STN-LCD y DSTN-LCD son básicamente los mismos. La diferencia es que el ángulo de torsión de las moléculas de cristal líquido es algo diferente. Tomando como ejemplo un TN-LCD típico, se presentan su estructura y principio de funcionamiento.
En un panel de pantalla de cristal líquido TN-LCD con un espesor inferior a 1 cm, generalmente consta de dos grandes sustratos de vidrio con filtros de color y películas de alineación intercalados en el interior y dos polarizadores envueltos en el exterior que determinan el flujo de luz máximo. y generación de color. Los filtros de color son filtros compuestos de tres colores: rojo, verde y azul, y normalmente se fabrican sobre un gran sustrato de vidrio. Cada píxel se compone de unidades (o subpíxeles) de tres colores. Si la resolución de un panel es 1280×1024, entonces en realidad tiene transistores y subpíxeles de 3840×1024. En la esquina superior izquierda de cada subpíxel (rectángulo gris) hay un transistor de película delgada opaco con un filtro de color que produce los tres colores primarios de RGB. Cada capa intermedia contiene electrodos y ranuras formadas en la película de alineación, y las capas intermedias superior e inferior están llenas de múltiples capas de moléculas de cristal líquido (la distancia entre los cristales líquidos es inferior a 5 × 10-6 m). En la misma capa, aunque la posición de las moléculas de cristal líquido es irregular, la orientación del eje largo es paralela al polarizador. Por otro lado, entre diferentes capas, el eje longitudinal de las moléculas de cristal líquido gira continuamente 90 grados a lo largo del plano paralelo del polarizador. Entre ellos, la orientación del eje largo de las dos capas de moléculas de cristal líquido adyacentes a la placa polarizadora es consistente con la dirección de polarización de la placa polarizadora adyacente. Las moléculas de cristal líquido cerca de la capa intermedia superior están alineadas a lo largo de la dirección de la ranura superior, mientras que las moléculas de cristal líquido en la capa intermedia inferior están alineadas a lo largo de la dirección de la ranura inferior. Finalmente, se empaqueta en una caja de cristal líquido y se conecta al controlador IC, al IC de control y a la placa de circuito impreso.
Generalmente, cuando la luz brilla de arriba a abajo, generalmente solo un ángulo de luz puede penetrar hacia abajo. Se introduce en la ranura de la capa intermedia superior a través del polarizador superior y luego penetra a través de la disposición retorcida de. las moléculas de cristal líquido. A través del polarizador inferior se forma un camino de penetración de luz completo. Hay dos placas polarizadoras unidas a la capa intermedia de la pantalla LCD. La disposición y el ángulo de transmisión de luz de las dos placas polarizadoras son los mismos que la disposición de las ranuras de las capas intermedias superior e inferior. Cuando se aplica un cierto voltaje a la capa de cristal líquido, debido a la influencia del voltaje externo, el cristal líquido cambiará su estado inicial y ya no estará dispuesto de manera normal, sino que pasará a un estado vertical. Por lo tanto, la luz que pasa a través del cristal líquido será absorbida por el segundo polarizador y toda la estructura quedará opaca, provocando que aparezca un color negro en la pantalla. Cuando no se aplica voltaje a la capa de cristal líquido, el cristal líquido está en su estado inicial, lo que gira la dirección de la luz incidente en 90 grados, permitiendo que la luz incidente de la luz de fondo pase a través de toda la estructura, lo que da como resultado una apariencia blanca en la pantalla. Para que cada píxel individual del panel produzca el color deseado, se deben utilizar varios tubos de cátodo frío como luz de fondo de la pantalla. La estructura de la pantalla de cristal líquido TFT-LCD es básicamente la misma que la de la pantalla de cristal líquido TN-LCD, excepto que el electrodo de capa intermedia superior de TN-LCD se cambia a transistor FET y la capa intermedia inferior se cambia a * * * en electrodo.
Existen muchas diferencias en los principios de funcionamiento de TFT-LCD y TN-LCD. El principio de imagen de la pantalla de cristal líquido TFT-LCD es la iluminación de "retroceso". Cuando la fuente de luz se ilumina, primero pasa a través del polarizador inferior y transmite la luz con la ayuda de moléculas de cristal líquido. Dado que los electrodos en las capas superior e inferior se cambian a electrodos FET y electrodos de penetración, cuando se encienden los electrodos FET, la disposición de las moléculas de cristal líquido también cambiará y el propósito de la visualización se puede lograr mediante protección de luz y luz. transmisión. Pero la diferencia es que el transistor FET puede mantener el estado potencial debido al efecto capacitivo, y las moléculas de cristal líquido que se han transmitido previamente permanecerán en este estado hasta que se vuelva a energizar el electrodo FET para cambiar su disposición.