一, Optické vlastnosti materiálů s tekutými krystaly STN: fyzikální základ více-barevného displeje
Tekutý krystal STN (Super Twisted Nematic) výrazně zvyšuje strmost křivky elektro-optického efektu zvýšením úhlu molekulárního zkroucení z 90 stupňů typu TN na 180 stupňů -270 stupňů. Tato strukturální změna mu dává následující klíčové vlastnosti:
Efekt dvojlomu: Dopadající světlo se rozloží na běžné světlo (o-světlo) a mimořádné světlo (e-světlo) a dva paprsky světla vytvářejí rozdíl optických drah ve vrstvě tekutých krystalů. Při průchodu analyzátorem dochází k interferenci, která vytváří specifickou barvu.
Ovládání úhlu předklonu: Molekuly musí na rozhraní orientační vrstvy udržovat úhel předklonu 3 stupně -8 stupňů, aby byla zajištěna stabilní interferenční barva ve stavu bez napětí.
Rovnoměrnost tloušťky krabice: Odchylka tloušťky krabice by měla být kontrolována v rozmezí 0,05 μm, aby se zabránilo nerovnoměrné tloušťce způsobující skvrnitou barvu pozadí.
Tyto vlastnosti způsobují, že tekuté krystaly STN mají žlutozelené nebo modrošedé pozadí, když není připojeno žádné napětí, což poskytuje fyzický základ pro více{0}}barevný displej. Je však třeba poznamenat, že vlastní barva čistých tekutých krystalů STN omezí rozsah barevného vyjádření a kompenzaci je třeba provést technickými prostředky.
2, Cesta implementace vícebarevného displeje: Technologický vývoj od pseudobarevného k plnému barevnému
1. Základní zobrazení kódu segmentu: monochromatické a dvě-barevná schémata
Tradiční LCD segmenty s kódem STN využívají technologii sítotisku k tisku černých, červených a dalších vrstev inkoustu na skleněné substráty nebo polarizační fólie, čímž se dosahuje základního více{0}}barevného zobrazení. Například:
Pozitivní displej: černé pozadí + bílé/žluté písmo (TN/STN žlutozelený film)
Negativní displej: bílé pozadí + černé písmo (dosažené odraženým světlem)
Dvě barevné kombinace: červený inkoust vytiskne hodnoty srdečního tepu, černý vytiskne jiné znaky
Typy barev tohoto schématu jsou omezeny výběrem inkoustu, obvykle podporují pouze 2–5 barev a inkoust má viditelné vady, když není zapnutý.
2. Technologie pseudobarevného zobrazení: průlom v kvantifikaci stupňů šedi a barev
Vylepšením řídicích obvodů a materiálů z tekutých krystalů může LCD kód segmentu STN dosáhnout následujících pseudobarevných schémat:
4úrovňový displej ve stupních šedi: Úpravou šířky napěťového pulzu a ovládáním úhlu vychýlení molekul tekutých krystalů lze dosáhnout změn jasu a tmavosti. Například u lékařských monitorů se k reprezentaci rozsahu hodnot srdeční frekvence používají různé hodnoty ve stupních šedi.
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), vysokorychlostní{1}}dynamické obrázky mohou zaznamenat duchy.
Displej s 256 barvami/4096 barvami: Ve vestavěných řadičích, jako je S3C2440A, 8-bit/pixel (R3G3B2) nebo 12 bit/pixel (R4G4B4) jsou data mapována na vícebarevný displej pomocí algoritmu jitter (Dithering) a vyhledávací tabulky barev (LUT). Ale skutečná sytost barev je relativně nízká, patří do kategorie falešných barev.
3. Plně barevné řešení displeje: Průlom v technologii CSTN
Color STN (CSTN) rozděluje každý pixel na tři dílčí pixely červené, zelené a modré překrytím barevných filtrů RGB a kombinuje schopnost STN ovládat stupně šedi pro dosažení 65536 barev zobrazení. Mezi technické klíčové body patří:
Uspořádání subpixelů: Přijetí pruhového nebo klikatého uspořádání pro optimalizaci efektů míchání barev.
Zvýšení kanálu jednotky: Použitím jednotky s aktivní maticí (AM-STN) je překonán křížový efekt pasivní matice a podporuje vyšší rozlišení (např. 640 × 400).
Aplikace kompenzační fólie: Technologie FSTN (Film+STN) eliminuje vlastní barvu pozadí STN přidáním kompenzační fólie, zlepšuje kontrast černé a bílé a poskytuje čistší pozadí pro barevné zobrazení.
3, Technická úzká místa a řešení: cena více-barevného displeje
1. Omezení rychlosti reakce
Zvýšení úhlu natočení tekutých krystalů STN vede k prodloužení doby odezvy (typická hodnota 200-300 ms), což může způsobit zdvojení obrazu v dynamickém zobrazení. Řešení zahrnuje:
Materiály s tekutými krystaly s rychlou odezvou: Vyvíjejte vzorce tekutých krystalů s vysokým dvojlomem a nízkou viskozitou, zkracují dobu odezvy na 50 ms.
Technologie Overdrive: urychluje proces molekulárního vychylování aplikací napětí před nakloněním.
2. Perspektivní závislost
Rozsah pozorovacích úhlů STN (obvykle ± 40 stupňů) je menší než u TFT-LCD (± 70 stupňů) a při šikmém pohledu může docházet k posunu barev. Směr vylepšení:
Technologie Multi Domain Vertical Alignment (MVA): Připravením mikrostruktur v orientační vrstvě lze dosáhnout více zobrazení domény.
Optická kompenzační fólie: Přidání fólie pro kompenzaci fázového rozdílu pro rozšíření rozsahu pozorovacího úhlu.
3. Rozpor mezi náklady a výnosem
Výrobní linka STN vyžaduje přesnou kontrolu parametrů, jako je tloušťka skříně a úhel předklonu, což má za následek nižší výnos než typ TN. Plně-barevný modul CSTN vyžaduje stohování barevných filtrů a kompenzačních fólií, což vede ke zvýšení nákladů o 30 % až 50 % ve srovnání s monochromatickým STN. Strategie reakce odvětví:
Modulární design: Integrace IC ovladače, jednotky podsvícení a LCD panelu pro snížení systémových nákladů.
Optimalizace procesu: Přijetí technologie inkoustového tisku, která nahrazuje tradiční proces fotolitografie a zlepšuje efektivitu výroby barevných filtrů.
4, Typický scénář aplikace: Hodnotová realizace více-barevného displeje
Průmyslové přístroje: Na ovládacím panelu CNC obráběcích strojů jsou informace o alarmu zobrazeny červeně, normální provozní stav je zobrazen zeleně a pohotovostní stav je zobrazen žlutě.
Lékařské vybavení: V ultrazvukovém diagnostickém zařízení se B-ultrazvukové snímky zobrazují v 16 stupních šedi s modrými okraji zvýrazňujícími operační oblast.
Ovládání domácích spotřebičů: Na panelu chytré chladničky se používají různé barvy k rozlišení mezi režimy chlazení, konzervace a rychlého zmrazení.
Automobilový přístrojový panel: Při digitální transformaci tradičních mechanických přístrojů se místo LED kontrolek používá barevně kódovaný LCD, aby bylo dosaženo bohatších informací o stavu.
