IPS 또는 TFT 중 어떤 화면 유형을 선택해야 합니까? IPS 또는 TFT 디스플레이가 더 좋습니까? TFT 디스플레이: 설명, 작동 원리

화면은 스마트폰의 가장 중요한 구성 요소 중 하나입니다. 전면 전체를 거의 차지하므로 사용자가 좋아해야 합니다. 사람마다 취향이 다릅니다. LCD 화면의 자연스러운 색상을 좋아하는 사람도 있고, AMOLED 화면의 독하고 밝은 색상을 좋아하는 사람도 있습니다. 그들 사이의 차이점과 그것이 어디에서 왔는지 알아 봅시다.

LCD 화면의 픽셀은 액정으로 구성되며 각 픽셀에는 빨간색, 녹색, 파란색의 세 가지 하위 픽셀이 있습니다. 액정 자체는 빛을 내지 않기 때문에 발광 기판이 필요합니다. AMOLED 화면은 LED를 사용하며 이름에서 알 수 있듯이 추가 백라이트가 필요하지 않습니다. AMOLED의 검정색은 거의 완벽합니다. 픽셀이 빛나지 않고 백라이트도 없습니다. LCD 화면의 경우 검은색이 회색이나 보라색으로 변할 수 있으며 작은 제조 결함으로 인해 백라이트가 고르지 않게 됩니다. 값싼 장치의 경우 가장자리를 따라 흰색 빛나는 줄무늬가 나타날 수 있습니다.

LCD와 AMOLED의 가장 중요한 차이점은 표시되는 색상이 다릅니다. AMOLED 화면은 전체 sRGB 색상 스펙트럼 이상을 포괄하므로 일부 색상이 부자연스럽게 과포화됩니다.

스펙트로그램으로 보면 다음과 같습니다.

검은색 가장자리가 있는 삼각형은 sRGB 색 영역이고, 흰색 가장자리가 있는 삼각형은 Samsung Galaxy S4의 AMOLED 화면 범위입니다. Galaxy S4에는 파란색과 녹색의 양이 부자연스러울 정도로 많다는 것을 알 수 있습니다. 점은 색상 변화가 얼마나 균일하게 발생하는지 보여줍니다. 이상적으로는 점 사이의 거리가 동일해야 합니다.

고품질 LCD 화면은 sRGB 영역에 거의 완벽하게 맞습니다. 사실, 최근 일부 LCD 화면 제조업체는 채도를 AMOLED 표준에 더 가깝게 만들려고 노력해 왔으며 그 결과 색상이 부자연스러울 뿐만 아니라 음영 전환도 고르지 않게 되었습니다. LG G2 스펙트로그램은 녹색이 과포화되고 고르지 않은 모습입니다.

그리고 이것은 약간 더 자연스러운 색상을 지닌 HTC One입니다.

최근 AMOLED 화면을 탑재한 스마트폰 제조업체는 자연스러움을 위해 노력하고 있습니다. Nokia와 Samsung의 최근 주력 제품에는 이제 화면의 원하는 색온도와 정확한 채도를 지정할 수 있는 설정이 있습니다.

고품질 화면의 시야각은 이상적인 180도에 가깝지만 더 큰 각도에서는 색상이 여전히 왜곡됩니다. LCD에서는 색상이 더욱 옅어지고 AMOLED에서는 빨간색, 녹색 또는 파란색으로 반짝입니다. 일부 AMOLED 화면은 하위 픽셀 수가 줄어든 PenTile 구조를 사용합니다. 예를 들어 Galaxy S4에는 5개의 하위 픽셀 x 2픽셀이 있습니다. 대부분의 경우 이러한 화면의 픽셀은 육안으로 볼 수 있지만 동일한 해상도의 LCD 화면에서는 보이지 않습니다.

AMOLED 화면에는 백라이트가 필요하지 않기 때문에 에너지 소비는 픽셀의 밝기에 따라 달라집니다. 어두운 화면에서는 에너지 소비가 감소하고 밝은 화면에서는 에너지 소비가 증가합니다. LCD 화면은 누가 어떤 색상을 표시하는지에 관계없이 거의 선형적으로 에너지를 소비합니다. AMOLED의 다양한 색상의 픽셀은 서로 다른 양의 전력을 소비합니다. 파란색 픽셀은 가장 많은 전력을 필요로 하므로 더 빨리 소모되어 이미지가 흐려지고 부자연스러워집니다.

어떤 화면이 더 나은지는 주로 제조업체에 따라 다릅니다. 고품질 FullHD LCD 화면은 확실히 낮은 해상도와 PenTile 구조를 갖춘 AMOLED 매트릭스보다 성능이 뛰어납니다. 현대 플래그십의 화면에 대해 이야기하면 선택은 사용자의 취향, 선호하는 것에만 달려 있습니다. 창백하지만 자연스러운 색상, 밝고 과포화되지만 실제 검정색이거나 전혀 차이가 없습니다.

모니터나 노트북을 구입할 때 조언의 일부로 IPS와 TN 매트릭스의 차이점을 설명합니다. 이제 모든 현대에 대해 이야기할 시간입니다. 디스플레이 생산 기술우리가 만나고 그것에 대해 아이디어를 가질 수 있다는 것 행렬의 종류우리 세대의 장치에서. LED, EDGE LED, Direct LED와 혼동하지 마십시오. 이는 화면 백라이트 유형이며 디스플레이 기술간접적으로 관련되어 있습니다.

아마 누구나 예전에 사용했던 음극선관이 달린 모니터를 기억하실 겁니다. 사실, 여전히 CRT 기술의 사용자와 팬이 있습니다. 현재 화면의 대각선 크기가 증가하고 디스플레이 제조 기술이 변경되었으며 약어 TN, TN-Film, IPS, Amoled 등으로 표시되는 매트릭스 특성에 점점 더 많은 종류가 있습니다.

이 기사의 정보는 모니터, 스마트폰, 태블릿 및 기타 다양한 유형의 장비를 선택하는 데 도움이 될 것입니다. 또한 디스플레이 제작 기술은 물론 매트릭스의 종류와 특징도 조명합니다.

액정 디스플레이에 대한 몇 마디

LCD(액정 디스플레이)전압이 가해지면 위치가 바뀌는 액정으로 만든 디스플레이입니다. 이러한 디스플레이에 가까이 가서 자세히 살펴보면 작은 점, 즉 픽셀(액정)로 구성되어 있음을 알 수 있습니다. 차례로 각 픽셀은 빨간색, 파란색 및 녹색 하위 픽셀로 구성됩니다. 전압을 가하면 서브픽셀이 일정한 순서로 배열되어 빛을 투과시켜 특정 색상의 픽셀을 형성하게 됩니다. 이러한 많은 픽셀은 모니터나 기타 장치의 화면에 이미지를 형성합니다.

최초로 양산형 모니터 탑재 행렬 TN- 가장 단순한 디자인을 가지고 있지만 최고 품질의 매트릭스 유형이라고 할 수는 없습니다. 이러한 유형의 매트릭스 중에는 매우 고품질의 표본이 있습니다. 이 기술은 전압이 없을 때 서브픽셀이 스스로 빛을 전송하여 화면에 흰색 점을 형성한다는 사실을 기반으로 합니다. 서브픽셀에 전압을 가하면 서브픽셀이 일정한 순서로 배열되어 특정 색상의 픽셀을 형성합니다.

TN 매트릭스의 단점

• 전압이 없을 때 표준 픽셀 색상은 흰색이기 때문에 이러한 유형의 매트릭스는 최상의 연색성을 갖지 않습니다. 색상은 더 흐릿하고 바랜 것처럼 보이며 검정색은 더 어두운 회색으로 보입니다.
• TN 매트릭스의 또 다른 주요 단점은 시야각이 작다는 것입니다. 부분적으로 그들은 화면에 적용된 추가 레이어를 사용하여 TN 기술을 TN+Film으로 개선함으로써 이 문제에 대처하려고 했습니다. 시야각은 더 커졌지만 여전히 이상적인 수준과는 거리가 멀었습니다.

현재는 TN+필름 매트릭스가 TN을 완전히 대체하고 있습니다.

TN 매트릭스의 장점

• 빠른 응답 시간
• 상대적으로 저렴한 비용.

결론적으로 사무용이나 인터넷 서핑용으로 저렴한 모니터가 필요한 경우 TN+Film 매트릭스를 갖춘 모니터가 가장 적합하다고 말할 수 있습니다.

IPS 매트릭스 기술과 TN의 주요 차이점- 전압이 없을 때 서브픽셀의 수직 배열로 흑점을 형성합니다. 즉, 차분한 상태에서는 화면이 검은색으로 유지됩니다.

IPS 매트릭스의 장점

• TN 매트릭스 화면에 비해 더 나은 색상 재현: 화면에 밝고 풍부한 색상이 표시되며 검은색은 그대로 검은색으로 유지됩니다. 따라서 전압이 인가되면 픽셀의 색상이 변하게 됩니다. 이 기능을 고려하면 IPS 화면이 있는 스마트폰 및 태블릿 소유자는 데스크탑에서 어두운 색상 구성표와 배경 화면을 사용하는 것이 좋습니다. 그러면 스마트폰의 배터리 수명이 조금 더 오래 지속됩니다.
• 큰 시야각. 대부분의 화면에서는 178°입니다. 모니터, 특히 모바일 장치(스마트폰 및 태블릿)의 경우 이 기능은 사용자가 가젯을 선택할 때 중요합니다.

IPS 매트릭스의 단점

• 화면 응답 시간이 길다. 이는 게임이나 영화와 같은 동적 사진의 표시에 영향을 미칩니다. 최신 IPS 패널에서는 응답 시간이 더 좋습니다.
• TN에 비해 비용이 더 높습니다.

요약하자면, IPS 매트릭스가 탑재된 휴대폰과 태블릿을 선택하는 것이 더 낫습니다. 그러면 사용자는 장치 사용으로 인해 큰 미적 즐거움을 얻게 될 것입니다. 모니터의 매트릭스는 그다지 중요하지 않으며 현대적인 매트릭스입니다.

AMOLED 화면

최신 스마트폰 모델에는 AMOLED 디스플레이가 탑재되어 있습니다. 매트릭스를 생성하는 이 기술은 전압이 가해지면 빛나고 색상을 표시하는 활성 LED를 기반으로 합니다.

고려해 보자 Amoled 매트릭스의 특징:

• 연색성. 이러한 화면의 채도와 대비는 필요한 것보다 높습니다. 색상이 너무 밝게 표시되어 일부 사용자는 스마트폰을 장시간 사용하면 눈의 피로를 느낄 수도 있습니다. 그러나 검정색은 IPS 매트릭스보다 더 검게 표시됩니다.
• 디스플레이 소비전력. IPS와 마찬가지로 검정색을 표시하는 데는 특정 색상을 표시하는 것보다 전력이 덜 필요하고 흰색은 훨씬 더 적게 필요합니다. 그러나 AMOLED 화면에서 흑백을 표시할 때의 전력 소비 차이는 훨씬 더 큽니다. 흰색을 표시하려면 검정색을 표시하는 것보다 몇 배 더 많은 에너지가 필요합니다.
• "그림 기억". 정지된 이미지를 오랫동안 표시하면 화면에 자국이 남을 수 있으며 이는 표시되는 정보의 품질에 영향을 미칩니다.

또한 가격이 상당히 높기 때문에 AMOLED 화면은 현재 스마트폰에만 사용됩니다. 이 기술을 기반으로 제작된 모니터는 터무니없이 비쌉니다.

VA(수직 정렬)- Fujitsu가 개발한 이 기술은 TN과 IPS 매트릭스의 절충안으로 간주될 수 있습니다. VA 매트릭스에서 꺼진 상태의 결정은 스크린 평면에 수직으로 위치합니다. 따라서 검은색은 최대한 순수하고 깊은 색상이 확보되지만, 보는 방향을 기준으로 매트릭스를 회전시키면 결정이 균일하게 보이지 않게 된다. 문제를 해결하기 위해 다중 도메인 구조가 사용됩니다. 기술 다중 도메인 수직 정렬(MVA)결정의 회전 방향을 결정하는 플레이트에 돌출부를 제공합니다. 두 하위 도메인이 반대 방향으로 회전하면 측면에서 볼 때 그 중 하나는 더 어둡고 다른 하나는 더 밝아지므로 사람의 눈에는 편차가 상쇄됩니다. 삼성이 개발한 PVA 다이에는 돌출부가 없으며, 꺼졌을 때 크리스탈은 엄격하게 수직입니다. 인접한 하위 도메인의 결정이 반대 방향으로 회전하기 위해 하위 전극은 상위 전극에 비해 이동됩니다.

응답 시간을 줄이기 위해 프리미엄 MVA 및 S-PVA 매트릭스는 일반적으로 오버드라이브라고 하는 매트릭스의 개별 섹션에 대해 동적 전압 증가 시스템을 사용합니다. PMVA 및 SPVA 매트릭스의 연색성은 IPS와 거의 비슷하고 응답 시간은 TN보다 약간 떨어지며 시야각은 최대한 넓고 검정색이 가장 좋으며 밝기와 대비가 최고입니다. 현존하는 모든 기술 중에서. 그러나 수직에서 보는 방향이 5~10도 정도만 벗어나도 중간톤의 왜곡이 눈에 띌 수 있습니다. 대부분의 사람들은 이 사실을 간과할 수 있지만 전문 사진가들은 이에 대한 VA 기술을 계속해서 싫어합니다.

MVA 및 PVA 매트릭스는 대비와 시야각이 우수하지만 응답 시간 상황은 더 나쁩니다. 픽셀의 최종 상태와 초기 상태 간의 차이가 감소함에 따라 응답 시간이 더 커집니다. 이러한 모니터의 초기 모델은 동적 게임에 거의 적합하지 않았지만 이제는 TN 매트릭스에 가까운 결과를 보여줍니다. 물론 연색성 *VA 매트릭스는 IPS 매트릭스보다 열등하지만 여전히 높은 수준을 유지합니다. 그러나 높은 명암비로 인해 이 모니터는 텍스트 및 사진 작업, 그래픽 그리기 작업 및 홈 모니터로 사용하기에 탁월한 선택입니다.

결론적으로, 선택은 언제나 당신의 몫이라고 말씀드릴 수 있습니다.

LCD 디스플레이기반을 둔 마이크로컨트롤러 HD44780그것은 가장 자주 사용된전자공학에서. 커피머신, 시계, 복사기, 프린터, 라우터 등에서 찾아볼 수 있습니다. 이 디스플레이는 다음에도 사용됩니다. Arduino용 LCD 쉴드.

LCD 디스플레이을 나타냅니다 기준 치수, 마이크로 컨트롤러로 구성 HD44780히타치가 직접 개발한 LCD 디스플레이. 마이크로컨트롤러 명령을 받아들인다그리고 요점관련 있는 기호~에 LCD표시하다.

존재한다 거대한수량 품종이 LCD 모듈의 경우 다음과 같습니다. 1,2, 4 –ex 소문자다른 문자 수~에 선, 와 함께 백라이트또는 없이, 다른 색상백라이트 등 이 모든 것을 하나로 묶는 것은 마이크로 컨트롤러의 존재입니다. HD44780, 누구의 명령이 우리를 허용하는지 아는 것 괜찮아요프로젝트에서 둘 중 하나를 사용하십시오 가감.

머리말

을 위한 일하다디스플레이 기반 HD44780만들어진 수많은 도서관어때? 어셈블러곧 시, 또한 아두이노존재한다 그것은도서관 " 액정».

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이게 뭐야 - LCD? 간단하고 명확하게 말하면 LCD 화면입니다. 이러한 유형의 장비가 장착된 간단한 장치는 흑백 이미지 또는 2~5가지 색상으로 작업할 수 있습니다. 현재 설명된 화면은 그래픽이나 텍스트 정보를 표시하는 데 사용됩니다. 컴퓨터, 노트북, TV, 휴대폰, 카메라, 태블릿에 설치됩니다. 현재 대부분의 전자 장치는 이러한 화면에서만 작동합니다. 이러한 기술의 인기 있는 종류 중 하나는 능동형 매트릭스 액정 디스플레이입니다.

이야기

액정은 1888년에 처음 발견되었습니다. 이것은 오스트리아의 Reinitzer에 의해 수행되었습니다. 1927년 러시아 물리학자 프레데릭스(Fredericks)는 그의 이름을 딴 전이를 발견했습니다. 현재는 액정 디스플레이 제작에 널리 사용됩니다. 1970년에 RCA는 이러한 유형의 스크린을 최초로 출시했습니다. 시계, 계산기 및 기타 장치에 즉시 사용되었습니다.

조금 후에 흑백 이미지로 작동하는 매트릭스 디스플레이가 만들어졌습니다. 컬러 LCD 화면은 1987년에 등장했습니다. 제작자는 Sharp 회사입니다. 이 장치의 대각선은 3인치였습니다. 이러한 유형의 LCD 화면에 대한 리뷰는 긍정적이었습니다.

장치

LCD 화면을 고려할 때 기술의 디자인을 언급할 필요가 있습니다.

이 장치는 LCD 매트릭스와 백라이트 자체를 직접 제공하는 광원으로 구성됩니다. 금속 프레임으로 둘러싸인 플라스틱 케이스가 있습니다. 강성을 부여하는 것이 필요합니다. 와이어인 콘택트 하니스(Contact Harness)도 사용된다.

LCD 픽셀은 두 개의 투명 전극으로 구성됩니다. 분자층이 그 사이에 위치하며 두 개의 편광 필터도 있습니다. 그들의 평면은 수직입니다. 한 가지 점에 주목해야 합니다. 위의 필터 사이에 액정이 존재하지 않으면 그 중 하나를 통과하는 빛이 두 번째 필터에 의해 즉시 차단된다는 사실에 있습니다.

액정과 접촉하는 전극 표면은 특수 쉘로 덮여 있습니다. 이로 인해 분자는 한 방향으로 움직입니다. 위에서 언급했듯이 주로 수직으로 위치합니다. 장력이 없으면 모든 분자는 나사 구조를 갖습니다. 이로 인해 빛은 굴절되어 손실 없이 두 번째 필터를 통과하게 됩니다. 이제 누구나 이것이 물리학적 관점에서 본 LCD라는 것을 이해해야 합니다.

장점

전자빔 장치와 비교하면 여기서 승리합니다. 크기와 무게가 작습니다. LCD 장치는 깜박이지 않고 포커싱에 문제가 없으며 빔의 수렴에도 문제가 없으며 자기장으로 인한 간섭이 없으며 그림의 기하학적 구조와 선명도에 문제가 없습니다. 브래킷에 LCD 디스플레이를 벽에 장착할 수 있습니다. 매우 쉽습니다. 이 경우 사진의 품질이 떨어지지 않습니다.

LCD 모니터가 소비하는 양은 전적으로 이미지 설정, 장치 자체 모델 및 신호 공급 특성에 따라 다릅니다. 따라서 이 수치는 동일한 빔 장치 및 플라즈마 스크린의 소비량과 일치하거나 훨씬 낮을 수 있습니다. 현재 LCD 모니터의 에너지 소비는 백라이트를 제공하는 설치된 램프의 전력에 따라 결정되는 것으로 알려져 있습니다.

소형 LCD 디스플레이에 대해서도 언급할 필요가 있다. 그게 뭐죠, 어떻게 다른가요? 이러한 장치에는 대부분 백라이트가 없습니다. 이 화면은 계산기와 시계에 사용됩니다. 이러한 장치는 전력 소비가 완전히 낮으므로 최대 몇 년 동안 자율적으로 작동할 수 있습니다.

결함

그러나 이러한 장치에는 단점도 있습니다. 불행하게도 많은 단점은 제거하기 어렵습니다.

전자빔 기술과 비교할 때 LCD 디스플레이의 선명한 이미지는 표준 해상도에서만 얻을 수 있습니다. 다른 그림의 특성을 잘 나타내려면 보간법을 사용해야 합니다.

LCD 모니터는 평균적인 대비와 낮은 블랙 심도를 가지고 있습니다. 첫 번째 표시기를 높이려면 밝기를 높여야 하지만 항상 편안한 보기를 제공하지는 않습니다. 이 문제는 Sony의 LCD 장치에서 두드러집니다.

LCD 디스플레이의 프레임 속도는 플라즈마 스크린이나 음극선 스크린에 비해 훨씬 느립니다. 현재 오버드라이브 기술이 개발됐지만 속도 문제는 해결되지 않는다.

시야각에도 약간의 뉘앙스가 있습니다. 그들은 대비에 전적으로 의존합니다. 전자빔 기술에는 이러한 문제가 없습니다. LCD 모니터는 기계적 손상으로부터 보호되지 않습니다. 매트릭스는 유리로 덮여 있지 않으므로 세게 누르면 크리스탈이 변형될 수 있습니다.

백라이트

LCD가 무엇인지 설명하면 이 특성에 대해서도 이야기해야 합니다. 크리스탈 자체는 빛나지 않습니다. 그러므로 이미지가 눈에 보이려면 광원이 필요합니다. 외부일 수도 있고 내부일 수도 있습니다.

첫 번째는 태양 광선이어야합니다. 두 번째 옵션에서는 인공 소스가 사용됩니다.

일반적으로 조명이 내장된 램프는 모든 액정 층 뒤에 설치되므로 이를 통해 볼 수 있습니다. 시계에 사용되는 측면 조명도 있습니다. LCD TV에서는(위의 답변이 무엇인지) 이러한 유형의 디자인은 사용되지 않습니다.

주변 조명의 경우 일반적으로 시계와 휴대폰의 흑백 디스플레이는 이러한 광원이 있을 때 작동합니다. 픽셀 레이어 뒤에는 특수 무광택 반사 표면이 있습니다. 램프의 햇빛이나 방사선을 반사할 수 있습니다. 덕분에 제조업체가 측면 조명을 구축하므로 어둠 속에서도 이러한 장치를 사용할 수 있습니다.

추가 정보

외부 소스와 추가 내장 램프를 결합한 디스플레이가 있습니다. 이전에는 흑백 LCD 화면을 갖춘 일부 시계에는 특수 소형 백열등을 사용했습니다. 그러나 너무 많은 에너지를 소비한다는 사실 때문에 이 솔루션은 수익성이 없습니다. 이러한 장치는 많은 양의 열을 발생시키기 때문에 더 이상 텔레비전에 사용되지 않습니다. 이로 인해 액정이 파괴되어 타버리게 됩니다.

2010년 초에 LCD TV가 널리 보급되었습니다(위에서 설명한 내용). 이 TV에는 각 픽셀이 독립적으로 발광하는 LED인 실제 LED 화면과 혼동해서는 안되는 디스플레이가 있습니다.

이제 액정 모니터를 포함한 평면 패널 모니터 기술이 가장 유망합니다. 현재 LCD 모니터는 전세계 매출의 약 10%만을 차지하고 있지만 가장 빠르게 성장하는 시장 부문입니다(연간 65%).

작동 원리

LCD 모니터 화면(액정 디스플레이)은 액체 상태의 물질(시아노페닐)로 만들어졌지만 동시에 결정체 고유의 특성도 일부 가지고 있습니다. 실제로 이들은 분자 방향의 순서와 관련된 특성(특히 광학적 특성)의 이방성을 갖는 액체입니다.
이상하게도 액정은 CRT보다 거의 10년 더 오래되었습니다. 이 물질에 대한 첫 번째 설명은 1888년에 이루어졌습니다. 그러나 오랫동안 실제로 사용하는 방법을 아는 사람은 아무도 없었습니다. 물리학자와 화학자를 제외한 한 사람은 흥미롭지 않았습니다. 따라서 액정 재료는 1888년 오스트리아 과학자 F. Renitzer에 의해 발견되었지만 1930년에야 영국 Marconi 회사의 연구원들이 산업용으로 특허를 받았습니다. 그러나 당시의 기술 기반은 아직 너무 미약했기 때문에 이보다 더 진전되지는 못했습니다. 최초의 실질적인 돌파구는 RCA(Radio Corporation of America)의 과학자 Fergason과 Williams에 의해 이루어졌습니다. 그 중 한 명은 선택적 반사 효과를 사용하여 액정 기반 열 센서를 만들었고, 다른 한 명은 네마틱 결정에 대한 전기장이 미치는 영향을 연구했습니다. 그리고 1966년 말에 RCA Corporation은 디지털 시계인 프로토타입 LCD 모니터를 시연했습니다. Sharp Corporation은 LCD 기술 개발에 중요한 역할을 했습니다. 여전히 기술 리더 중 하나입니다. 이 회사는 1964년 세계 최초의 계산기 CS10A를 생산했습니다. 1975년 10월, TN LCD 기술을 사용하여 최초의 컴팩트 디지털 시계가 생산되었습니다. 70년대 후반에는 8세그먼트 액정 디스플레이에서 각 지점을 어드레싱하는 매트릭스 생산으로 전환이 시작되었습니다. 그래서 1976년에 Sharp는 160x120 픽셀 해상도의 LCD 매트릭스를 기반으로 대각선 5.5인치 화면을 갖춘 흑백 TV를 출시했습니다.
LCD의 작동은 광속의 편광 현상에 기초합니다. 소위 폴라로이드 결정은 전자기 유도 벡터가 폴라로이드의 광학 평면에 평행한 평면에 있는 빛의 구성 요소만 투과할 수 있는 것으로 알려져 있습니다. 나머지 광 출력 동안 폴라로이드는 불투명합니다. 따라서 폴라로이드는 빛을 "분리"하는데, 이 효과를 빛의 편광이라고 합니다. 긴 분자가 정전기장과 전자기장에 민감하고 빛을 편광시킬 수 있는 액체 물질을 연구하면서 편광을 제어하는 ​​것이 가능해졌습니다. 이러한 비정질 물질은 전기 광학 특성에서 결정질 물질과 유사하고 용기 모양을 취하는 능력으로 인해 액정이라고 불렸습니다.
이 발견을 바탕으로 추가 연구를 통해 전기 전압을 높이는 것과 결정 분자의 방향을 변경하는 것 사이의 연관성을 발견하여 이미지 생성이 가능해졌습니다. 액정은 처음에는 계산기용 디스플레이와 전자시계에 사용되었고, 이후 노트북 컴퓨터용 모니터에도 사용되기 시작했습니다. 오늘날 이 분야의 발전으로 인해 데스크톱 컴퓨터용 LCD 디스플레이가 점차 보편화되고 있습니다.

LCD 모니터 화면은 정보를 표시하기 위해 조작할 수 있는 작은 세그먼트(픽셀이라고 함)의 배열입니다. LCD 모니터에는 여러 개의 레이어가 있는데, 기판 또는 기판이라고 불리는 무나트륨의 매우 순수한 유리 재료로 만들어진 두 개의 패널이 핵심 역할을 하며, 실제로 패널 사이에 얇은 액정 층이 포함되어 있습니다. 쌀. 2.1]. 패널에는 결정을 특정 방향으로 안내하는 홈이 있습니다. 홈은 각 패널에서는 평행하지만 두 패널 사이에서는 수직이 되도록 배치됩니다. 세로 홈은 유리 표면에 투명 플라스틱의 얇은 필름을 배치한 후 특수 가공하여 얻습니다. 홈과 접촉하여 액정의 분자는 모든 셀에서 동일하게 배향됩니다. 다양한 종류의 액정(네마틱스) 중 하나의 분자는 전압이 없을 때 광파의 전기장(및 자기장) 벡터를 빔 전파 축에 수직인 평면에서 특정 각도만큼 회전시킵니다. 유리 표면에 홈을 적용하면 모든 셀에 대해 동일한 편광 평면 회전 각도를 보장할 수 있습니다. 두 패널은 서로 매우 가까이 위치해 있습니다. 액정 패널은 광원에 의해 조명됩니다(위치에 따라 액정 패널은 빛을 반사하거나 투과하여 작동합니다).

광선의 편광면은 하나의 패널을 통과할 때 90° 회전합니다[참조. 쌀. 2.2].
전기장이 나타나면 액정 분자가 부분적으로 전기장을 따라 수직으로 정렬되고, 빛의 편광면 회전 각도가 90도에서 달라지며, 빛은 방해받지 않고 액정을 통과합니다. 쌀. 2.3].
광선의 편광면 회전은 눈에 보이지 않으므로 유리 패널에 편광 필터인 두 개의 층을 더 추가해야 했습니다. 이 필터는 편광 축이 주어진 것과 일치하는 광선의 구성 요소만 투과시킵니다. 따라서 편광판을 통과할 때 광선은 편광판과 편광판 축 사이의 각도에 따라 약해집니다. 전압이 없으면 첫 번째 편광판은 해당 편광 벡터의 빛만 투과하므로 셀은 투명합니다. 액정 덕분에 빛의 편광 벡터가 회전하고, 빔이 두 번째 편광판을 통과할 때쯤에는 이미 회전되어 있어 문제 없이 두 번째 편광판을 통과하게 됩니다. 그림 2.4a].

전기장이 존재하는 경우, 편광 벡터의 회전은 더 작은 각도에서 발생하므로, 제2 편광판은 방사선에 부분적으로만 투명해집니다. 전위차가 있어서 액정의 편광면 회전이 전혀 발생하지 않는 경우 광선은 두 번째 편광판에 의해 완전히 흡수되고 뒤에서 조명을 받으면 화면이 검은 색으로 나타납니다. 전면 (백라이트 광선이 화면에 완전히 흡수됨) [참조. 그림 2.4b]. 화면(셀)의 별도 위치에 서로 다른 전기장을 생성하는 많은 수의 전극을 배치하면 이러한 전극의 전위를 적절하게 제어하여 문자 및 기타 이미지 요소를 화면에 표시할 수 있습니다. 전극은 투명한 플라스틱에 배치되며 어떤 모양이든 가능합니다. 기술 혁신을 통해 크기를 작은 점 크기로 제한할 수 있게 되었으며, 이에 따라 동일한 화면 영역에 더 많은 수의 전극을 배치할 수 있어 LCD 모니터의 해상도가 향상되고 복잡한 이미지도 표시할 수 있습니다. 컬러로. 컬러 이미지를 표시하려면 빛이 LCD 디스플레이 뒷면에서 나오도록 모니터를 백라이트로 켜야 합니다. 이는 주변 환경이 밝지 않은 경우에도 좋은 화질로 영상을 볼 수 있도록 하기 위해 필요합니다. 색상은 백색 광원의 방출에서 세 가지 주요 구성 요소를 분리하는 세 가지 필터를 사용하여 생성됩니다. 화면의 각 점이나 픽셀에 대한 세 가지 기본 색상을 조합하면 모든 색상을 재현하는 것이 가능합니다.
실제로 색상의 경우 여러 가지 가능성이 있습니다. 여러 개의 필터를 차례로 만들 수 있고(전송된 방사선의 작은 부분으로 이어짐), 액정 셀의 특성을 활용할 수 있습니다. 강도가 변하면 방사선의 편광면 회전 각도가 파장이 다른 빛의 구성 요소에 따라 다르게 변합니다. 이 기능은 주어진 파장의 방사선을 반사(또는 흡수)하는 데 사용될 수 있습니다(문제는 전압을 정확하고 빠르게 변경해야 한다는 것입니다). 사용되는 메커니즘은 특정 제조업체에 따라 다릅니다. 첫 번째 방법이 더 간단하고 두 번째 방법이 더 효과적입니다.
최초의 LCD 디스플레이는 약 8인치로 매우 작았지만 현재는 노트북에 사용하기 위한 15인치 크기에 도달했으며 데스크톱 컴퓨터용으로 20인치 이상의 LCD 모니터가 생산되고 있습니다. 크기가 증가하면 해상도가 증가하여 새로운 특수 기술의 도움으로 해결되는 새로운 문제가 발생합니다. 이 모든 내용은 아래에서 설명하겠습니다. 첫 번째 과제 중 하나는 고해상도에서 디스플레이 품질을 정의하는 표준이 필요하다는 것이었습니다. 목표를 향한 첫 번째 단계는 STN 기술을 사용하여 결정의 빛 편광 평면의 회전 각도를 90°에서 270°로 늘리는 것이었습니다.

LCD 모니터의 장점과 단점

TFT의 장점은 뛰어난 포커싱, 기하학적 왜곡 및 색상 등록 오류가 없다는 것입니다. 게다가 화면이 깜박거리지도 않습니다. 왜? 대답은 간단합니다. 이러한 디스플레이는 화면의 각 선을 왼쪽에서 오른쪽으로 그리는 데 전자빔을 사용하지 않습니다. CRT에서 이 빔이 오른쪽 아래에서 왼쪽 위 모서리로 전송되면 이미지가 잠시 동안 사라집니다(빔 반전). 반대로 TFT 디스플레이의 픽셀은 결코 사라지지 않으며 단순히 빛의 강도를 지속적으로 변경합니다.
표 1.1은 다양한 유형의 디스플레이에 대한 성능 특성의 모든 주요 차이점을 보여줍니다.

표 1.1. CRT와 LCD 모니터의 비교 특성.

전설: ( + ) 위엄, ( ~ )는 허용됩니다. ( - ) 결함

표 1.1에 따르면 LCD 모니터의 추가 개발은 이미지 선명도 및 밝기의 증가, 시야각의 증가 및 화면 두께의 감소와 관련이 있습니다. 예를 들어, 다결정 실리콘을 사용하는 기술을 사용하여 만든 LCD 모니터의 개발은 이미 유망합니다. 특히 제어 칩이 디스플레이의 유리 기판에 직접 배치되기 때문에 매우 얇은 장치를 만드는 것이 가능합니다. 또한, 이 신기술은 상대적으로 작은 화면(10.4인치 화면에서 1024x768 픽셀)에서도 높은 해상도를 제공합니다.

STN, DSTN, TFT, S-TFT

STN은 "Super Twisted Nematic"의 약어입니다. STN 기술은 LCD 디스플레이 내부 크리스탈 방향의 비틀림 각도(비틀림 각도)를 90°에서 270°로 증가시켜 모니터 크기가 커질수록 더 나은 이미지 대비를 제공합니다.
STN 세포는 종종 쌍으로 사용됩니다. 이 설계를 DSTN(Double Super Twisted Nematic)이라고 하며, 하나의 이중층 DSTN 셀이 2개의 STN 셀로 구성되며, 작동 중에 분자가 반대 방향으로 회전합니다. "잠긴" 상태에서 이러한 구조를 통과하는 빛은 대부분의 에너지를 잃습니다. DSTN의 명암비와 해상도는 상당히 높아서 3개의 LCD 셀과 각 픽셀마다 3개의 원색 광학 필터가 있는 컬러 디스플레이를 만드는 것이 가능해졌습니다. 컬러 디스플레이는 반사광으로는 작동할 수 없으므로 백라이트 램프는 필수 속성입니다. 크기를 줄이기 위해 램프는 측면에 있고 반대편에는 거울이 있습니다 [참조. 쌀. 2.5], 중앙에 있는 대부분의 LCD 매트릭스는 가장자리보다 밝기가 더 높습니다(데스크탑 LCD 모니터에는 적용되지 않음).

STN 셀은 컬러 디스플레이의 연색성을 향상시키거나 흑백 모니터의 좋은 품질을 보장하기 위해 두 개의 얇은 폴리머 필름 층을 추가하는 TSTN(Triple Super Twisted Nematic) 모드에서도 사용됩니다.
패시브 매트릭스라는 용어는 모니터를 여러 지점으로 나누는 데서 유래합니다. 각 지점은 전극 덕분에 다른 지점과 독립적으로 빔의 편광 평면 방향을 설정할 수 있으므로 결과적으로 각 요소를 개별적으로 설정할 수 있습니다. 이미지를 만들기 위해 조명을 비춥니다. 위에서 설명한 LCD 디스플레이 제작 기술로는 화면 정보의 빠른 변경을 제공할 수 없기 때문에 매트릭스를 패시브라고 합니다. 개별 셀에 제어 전압을 순차적으로 인가하여 투명하게 만들어 한 줄씩 이미지를 형성합니다. 셀의 전기 용량이 상당히 크기 때문에 셀의 전압이 충분히 빠르게 변할 수 없으므로 그림이 천천히 업데이트됩니다. 이러한 형태의 디스플레이는 화면상에서 영상이 매끄럽게 나오지 않고, 흔들리는 현상이 나타나기 때문에 품질적인 면에서 많은 단점이 있습니다. 크리스탈 투명도의 낮은 변화율로 인해 동영상이 올바르게 표시되지 않습니다.
위에서 설명한 몇 가지 문제를 해결하기 위해 동적 영상의 품질을 향상시키기 위해 제어 전극의 수를 늘리는 것이 제안되었습니다. 즉, 전체 매트릭스가 여러 개의 독립적인 하위 매트릭스(Dual Scan DSTN - 두 개의 독립적인 이미지 스캐닝 필드)로 나누어지며, 각 하위 매트릭스에는 더 적은 수의 픽셀이 포함되어 있으므로 이를 교대로 관리하는 데 시간이 덜 걸립니다. 결과적으로 LCD의 관성시간을 줄일 수 있다.
또한 더 비싼 액티브 매트릭스 스크린을 사용하면 이미지의 안정성, 품질, 해상도, 부드러움 및 밝기 측면에서 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다.
능동 매트릭스는 각 스크린 셀에 대해 별도의 증폭 요소를 사용하여 셀 커패시턴스의 영향을 보상하고 투명도를 변경하는 데 걸리는 시간을 크게 줄입니다. 능동 매트릭스는 수동 매트릭스에 비해 많은 장점을 가지고 있습니다. 예를 들어, 최대 45° 이상의 편차(예: 시야각 120°-140°)에서도 이미지 품질 저하 없이 더 나은 밝기와 화면을 볼 수 있는 기능은 다음과 같은 경우에는 불가능합니다. 패시브 매트릭스를 사용하면 화면을 기준으로 정면 위치에서만 고품질 이미지를 볼 수 있습니다. 활성 매트릭스를 갖춘 값비싼 LCD 모니터 모델은 160°의 시야각을 제공합니다. 2.6], 기술이 앞으로도 계속해서 향상될 것이라고 가정할 만한 충분한 이유가 있습니다. 액티브 매트릭스 디스플레이의 응답 시간은 패시브 매트릭스의 경우 300ms인 데 비해 액티브 매트릭스 디스플레이의 응답 시간은 약 50ms이므로 눈에 띄는 흔들림 없이 움직이는 이미지를 표시할 수 있습니다. 또한 액티브 매트릭스 모니터의 대비는 CRT 모니터의 응답 시간보다 높습니다. 개별 화면 요소의 밝기는 영상 업데이트 사이의 전체 시간 간격 동안 변하지 않고 유지되며, 전자 빔이 이 요소를 통과한 직후 CRT 모니터의 인광체 요소에서 방출되는 짧은 빛 펄스를 나타내지 않는다는 점에 유의해야 합니다. . 그렇기 때문에 LCD 모니터의 경우 수직 주사 주파수는 60Hz이면 충분합니다.

액티브 매트릭스 LCD 모니터의 기능은 패시브 매트릭스 디스플레이의 기능과 거의 동일합니다. 차이점은 디스플레이의 액정 셀을 제어하는 ​​전극 매트릭스에 있습니다. 패시브 매트릭스의 경우, 디스플레이가 한 줄씩 업데이트될 때 서로 다른 전극이 주기적 방식으로 전하를 받고, 요소의 커패시턴스가 방전된 결과 결정이 원래 위치로 돌아가면서 이미지가 사라집니다. 원래 구성. 능동 매트릭스의 경우 각 전극에 메모리 트랜지스터가 추가되어 디지털 정보(이진수 값 0 또는 1)를 저장할 수 있으며 결과적으로 다른 신호가 수신될 때까지 이미지가 저장됩니다. 패시브 매트릭스에서 지연된 이미지 감쇠 문제의 일부는 더 많은 액정 레이어를 사용하여 패시브성을 높이고 움직임을 줄임으로써 해결되었지만 이제는 액티브 매트릭스를 사용하여 액정 레이어 수를 줄이는 것이 가능합니다. 메모리 트랜지스터는 빛이 통과할 수 있는 투명한 재료로 만들어져야 합니다. 이는 트랜지스터가 디스플레이 뒷면, 액정이 포함된 유리 패널에 배치될 수 있음을 의미합니다. 이러한 목적을 위해 "박막 트랜지스터"(또는 간단히 TFT)라고 하는 플라스틱 필름이 사용됩니다.
TFT(박막 트랜지스터), 즉 박막 트랜지스터 - 화면의 각 픽셀을 제어하는 ​​제어 요소입니다. 박막 트랜지스터는 실제로 매우 얇으며 두께는 0.1 - 0.01 마이크론입니다.
1972년에 출시된 최초의 TFT 디스플레이는 전자 이동도가 높고 높은 전류 밀도를 지원하는 카드뮴 셀레나이드를 사용했지만 시간이 지남에 따라 비정질 실리콘(a-Si)으로 전환되었으며 고해상도 매트릭스는 다결정 실리콘(p -시).
TFT를 만드는 기술은 매우 복잡하고 사용되는 트랜지스터 수가 매우 많기 때문에 적합한 제품의 허용 가능한 비율을 달성하는 데 어려움이 있습니다. SVGA 모드에서 800x600 픽셀의 해상도와 세 가지 색상으로만 이미지를 표시할 수 있는 모니터에는 1,440,000개의 개별 트랜지스터가 있습니다. 제조업체는 LCD 디스플레이에서 작동하지 않을 수 있는 최대 트랜지스터 수에 대한 표준을 설정합니다. 사실, 각 제조업체마다 작동하지 않는 트랜지스터 수에 대한 자체 의견이 있습니다.
TFT 기반 픽셀은 다음과 같이 설계되었습니다. 세 가지 컬러 필터(빨간색, 녹색, 파란색)가 유리판에 하나씩 통합되어 있습니다. 각 픽셀은 세 가지 색상의 셀 또는 하위 픽셀 요소의 조합입니다. 쌀. 2.7]. 예를 들어, 해상도가 1280x1024인 디스플레이에는 정확히 3840x1024개의 트랜지스터와 하위 픽셀 요소가 있다는 의미입니다. 15.1" TFT 디스플레이(1024x768)의 도트(픽셀) 크기는 약 0.0188인치(또는 0.30mm)이고, 18.1" TFT 디스플레이의 경우 약 0.011인치(또는 0.28mm)입니다.

TFT는 CRT 모니터에 비해 에너지 소비 및 열 방출 감소, 평면 스크린, 움직이는 물체의 흔적이 없는 등 여러 가지 장점을 가지고 있습니다. 최근 개발은 기존 TFT보다 더 높은 품질의 이미지를 제공합니다.

최근 Hitachi 전문가들은 다층 Super TFT LCD 패널이라는 새로운 기술을 개발하여 LCD 패널의 시야각을 크게 향상시켰습니다. 슈퍼 TFT 기술은 바닥 유리판에 장착된 간단한 금속 전극을 사용하여 분자가 화면 평면과 평행한 평면에 지속적으로 존재하도록 회전시킵니다. 쌀. 2.8]. 기존 LCD 패널의 크리스탈은 끝 부분이 화면 표면을 향하고 있기 때문에 이러한 LCD는 Super TFT 기술이 적용된 Hitachi LCD 패널보다 시야각에 더 많이 의존합니다. 그 결과 디스플레이의 이미지가 밝고 선명하게 유지됩니다. 큰 시야각에서 CRT 화면의 이미지와 비슷한 품질을 달성합니다.

일본 회사 NEC는 최근 자사의 LCD 디스플레이가 이미지 품질 면에서 곧 레이저 프린터 수준에 도달하여 200ppi(mm2당 31도트 또는 0.18mm의 도트 피치에 해당)를 넘어설 것이라고 발표했습니다. NEC에서 보고한 바와 같이 오늘날 많은 제조업체에서 사용하는 TN(twisted nematic) 액정을 사용하면 최대 400dpi의 해상도를 갖춘 디스플레이를 제작할 수 있습니다. 그러나 해상도를 높이는 데 있어 주요 제한 요소는 적절한 필터를 만들어야 한다는 것입니다. 새로운 "컬러 필터 온 TFT" 기술에서는 박막 트랜지스터를 덮는 광 필터가 밑에 있는 유리 기판에 포토리소그래피를 사용하여 형성됩니다. 기존 디스플레이에서는 필터가 두 번째 상단 기판에 적용되는데, 이를 위해서는 두 플레이트를 매우 정밀하게 정렬해야 합니다.

1999년 미국에서 열린 정보디스플레이학회(Society for Information Display) 회의에서 플라스틱 기판에 액정 디스플레이를 만드는 데 성공했다는 여러 보고가 나왔습니다. 삼성전자는 대각선 5.9인치, 두께 0.5mm의 폴리머 기판 위에 흑백 디스플레이 프로토타입을 선보였습니다. 기판 자체의 두께는 약 0.12mm입니다. 디스플레이의 해상도는 480x320픽셀이고 명암비는 4:1입니다. 무게 - 단 10g.

슈투트가르트 대학교 필름 기술 연구소의 엔지니어들은 TFT(박막 트랜지스터)가 아닌 MIM(금속 절연체 금속) 다이오드를 사용했습니다. 이 팀의 최근 성과는 96x128 픽셀의 해상도와 10:1의 명암비를 갖춘 2인치 컬러 디스플레이입니다.

IBM 전문가 팀이 유기 재료를 사용하여 전자책 및 기타 장치용 플렉서블 스크린을 생산할 수 있는 박막 트랜지스터 생산 기술을 개발했습니다. IBM이 개발한 트랜지스터의 구성 요소는 실온에서 플라스틱 기판에 분사됩니다(기존 LCD 디스플레이는 유기 재료를 사용하지 않고 고온에서 제조됩니다). 기존의 실리카 대신 BZT(지르콘산 바륨 티토네이트)를 사용하여 게이트를 만듭니다. 페닐에틸암모늄과 요오드화 주석의 화합물인 펜타센이라는 유기 물질이 반도체로 사용됩니다.

LCD 화면의 해상도를 높이기 위해 Displaytech에서는 대형 LCD 화면의 표면에 이미지를 생성하는 것이 아니라 작은 고해상도 디스플레이에 이미지를 표시한 다음 광학 프로젝션 시스템을 사용하여 필요한 만큼 확대할 것을 제안했습니다. 크기. 동시에 Displaytech는 원래의 FLCD(강유전성 LCD) 기술을 사용했습니다. 이는 1980년에 사용하기 위해 제안된 소위 키랄 스멕틱 액정을 기반으로 합니다. 강유전성 특성을 갖고 편광면 회전에 따라 편광을 반사할 수 있는 재료 층이 제어 신호를 공급하는 CMOS 기판에 증착됩니다. . 반사된 광속이 두 번째 편광판을 통과하면 어둡고 밝은 픽셀의 그림이 나타납니다. FLCD 매트릭스를 기반으로 매트릭스의 조명을 빨간색, 녹색, 파란색으로 빠르게 교번하여 컬러 이미지를 얻습니다. 높은 대비 및 연색성, 넓은 시야각 및 짧은 응답 시간을 갖춘 대형 화면을 생성할 수 있습니다. 1999년, Hewlett-Packard와 DisplayTech의 제휴로 FLCD 기술을 기반으로 한 풀 컬러 마이크로디스플레이 개발이 발표되었습니다. 매트릭스 해상도는 320x240픽셀입니다. 이 장치의 특징은 낮은 전력 소비와 풀 컬러 "라이브" 비디오 재생 기능입니다. 새로운 디스플레이는 디지털 카메라, 캠코더, 휴대용 커뮤니케이터 및 웨어러블 컴퓨터 모니터에 사용하도록 설계되었습니다.

도시바는 다결정 실리콘 LTPS를 활용해 저온 기술을 개발하고 있다. 이 회사 관계자에 따르면, 그들은 a-Si TFT 기술이 지배적인 노트북을 포함하지 않고 모바일 장치 시장을 겨냥한 대로만 새로운 장치를 포지셔닝하고 있습니다. 4인치 VGA 디스플레이는 이미 생산되고 있으며 5.8인치 매트릭스도 생산 중입니다. 전문가들은 화면의 200만 픽셀이 한계에 한참 못 미친다고 생각합니다. 이 기술의 특징 중 하나는 고해상도입니다.

평면 패널 디스플레이 시장을 조사하는 DisplaySearch Corporation의 전문가에 따르면 현재 거의 모든 액정 매트릭스 제조에서 기술이 대체되고 있습니다. TN LCD(Twisted Nematic Liquid Crystal Display), STN(Super TN LCD), 특히 a-Si TFT LCD(비정질 실리콘 박막 트랜지스터 LCD). 향후 5~7년 내에 많은 응용 분야에서 기존 LCD 화면이 다음 장치로 대체되거나 보완될 것입니다.

• 마이크로디스플레이;
• 유기 LEP 재료를 기반으로 한 발광 디스플레이;
• 전계 방출 FED(Field Emisson Display) 기반 디스플레이;
• 저온 다결정 실리콘 LTPS(Low Temp PolySilicon)를 사용한 디스플레이;
• 플라즈마 디스플레이 PDP(Plasma Display Panel).

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