一, Optické vlastnosti materiálov z tekutých kryštálov STN: fyzikálny základ viac-farebného displeja
Tekutý kryštál STN (Super Twisted Nematic) výrazne zvyšuje strmosť krivky elektro-optického efektu zvýšením uhla molekulárneho skrútenia z 90 stupňov typu TN na 180 stupňov -270 stupňov . Táto štrukturálna zmena mu dáva tieto kľúčové vlastnosti:
Efekt dvojlomu: Dopadajúce svetlo sa rozkladá na bežné svetlo (o-svetlo) a mimoriadne svetlo (e-svetlo) a dva lúče svetla vytvárajú rozdiel optickej dráhy vo vrstve tekutých kryštálov. Pri prechode cez analyzátor dochádza k interferencii, ktorá vytvára špecifickú farbu.
Ovládanie uhla pred naklonením: Molekuly musia udržiavať uhol predklonenia 3 až 8 stupňov na rozhraní orientačnej vrstvy, aby sa zabezpečila stabilná interferenčná farba v beznapäťovom stave.
Rovnomernosť hrúbky škatule: Odchýlka hrúbky škatule by sa mala kontrolovať v rozmedzí 0,05 μm, aby sa predišlo nerovnomernej hrúbke spôsobujúcej škvrnitú farbu pozadia.
Tieto vlastnosti spôsobujú, že tekuté kryštály STN majú žltozelené alebo modrosivé pozadie, keď nie je pripojené žiadne napätie, čo poskytuje fyzický základ pre viacfarebný displej. Je však potrebné poznamenať, že vlastná farba čistých tekutých kryštálov STN obmedzí rozsah farebného vyjadrenia a kompenzáciu je potrebné vykonať technickými prostriedkami.
2, Cesta implementácie viacfarebného displeja: Technologický vývoj od pseudofarebnej k plnofarebnej
1. Základné zobrazenie kódu segmentu: monochromatické a dve-farebné schémy
Tradičné LCD kódy segmentu STN využívajú technológiu sieťotlače na tlač čiernych, červených a iných vrstiev atramentu na sklenené substráty alebo polarizačné fólie, čím sa dosahuje základné viacfarebné zobrazenie. Napríklad:
Pozitívny displej: čierne pozadie + biele/žlté písmo (TN/STN žltozelený film)
Negatívny displej: biele pozadie + čierne písmo (dosiahnuté odrazeným svetlom)
Dvojfarebná kombinácia: červený atrament tlačí hodnoty srdcového tepu, čierny tlačí iné znaky
Typy farieb tejto schémy sú obmedzené výberom atramentu, zvyčajne podporuje iba 2 až 5 farieb, a keď nie je zapnutý, na atramente sú viditeľné chyby.
2. Technológia pseudofarebného displeja: prelom v kvantifikácii odtieňov sivej a farieb
Zlepšením hnacieho obvodu a materiálov z tekutých kryštálov môže LCD kód segmentu STN dosiahnuť nasledujúce pseudo farebné schémy:
4-úrovňový displej v odtieňoch sivej: Úpravou šírky napäťového impulzu a ovládaním uhla vychýlenia molekúl tekutých kryštálov možno dosiahnuť zmeny jasu a tmavosti. Napríklad v lekárskych monitoroch sa na vyjadrenie rozsahu hodnôt srdcovej frekvencie používajú rôzne hodnoty odtieňov šedej.
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), vysokorýchlostné{1}}dynamické obrázky môžu zaznamenať duchov.
Displej s 256 farbami/4096 farbami: Vo vstavaných ovládačoch, ako je S3C2440A, 8-bit/pixel (R3G3B2) alebo 12 bit/pixel (R4G4B4) sa údaje mapujú na viacfarebný displej pomocou algoritmu jitter (Dithering) a tabuľky vyhľadávania farieb (LUT). Ale skutočná sýtosť farieb je relatívne nízka, patrí do kategórie falošných farieb.
3. Plne farebné riešenie displeja: Prelom v technológii CSTN
Color STN (CSTN) rozdeľuje každý pixel na tri podpixely červenej, zelenej a modrej prekrytím farebných filtrov RGB a kombinuje schopnosť STN ovládať odtiene sivej na dosiahnutie 65536 farieb. Medzi kľúčové technické body patria:
Usporiadanie subpixelov: Prijatie pruhového alebo cikcakového usporiadania na optimalizáciu efektov miešania farieb.
Zvýšenie kanála pohonu: Použitím aktívnej matice (AM-STN) sa prekonáva krížový efekt pasívnej matice, čím sa podporuje vyššie rozlíšenie (napríklad 640 × 400).
Aplikácia kompenzačnej fólie: Technológia FSTN (Film+STN) eliminuje inherentnú farbu pozadia STN pridaním kompenzačnej fólie, zlepšuje kontrast čiernej a bielej a poskytuje čistejšie pozadie pre farebné zobrazenie.
3, Technické prekážky a riešenia: cena viac-farebného displeja
1. Obmedzenie rýchlosti odozvy
Zvýšenie uhla natočenia tekutých kryštálov STN vedie k predĺženiu doby odozvy (typická hodnota 200 – 300 ms), čo môže pri dynamickom zobrazení obrazu spôsobiť „duchov“. Riešenie zahŕňa:
Materiály s tekutými kryštálmi s rýchlou odozvou: Vyviňte zloženie tekutých kryštálov s vysokým dvojlomom a nízkou viskozitou, čím sa skráti čas odozvy na 50 ms.
Technológia Overdrive: urýchľuje proces vychyľovania molekuly aplikáciou napätia pred naklonením.
2. Perspektívna závislosť
Rozsah pozorovacích uhlov STN (zvyčajne ± 40 stupňov) je menší ako rozsah pozorovacích uhlov TFT-LCD (± 70 stupňov) a pri šikmom pohľade môže dôjsť k posunu farieb. Smer zlepšovania:
Technológia Multi Domain Vertical Alignment (MVA): Prípravou mikroštruktúr v orientačnej vrstve je možné dosiahnuť zobrazenie domény s viacerými zobrazeniami.
Optická kompenzačná fólia: Pridanie fólie na kompenzáciu fázového rozdielu na rozšírenie rozsahu pozorovacieho uhla.
3. Rozpor medzi nákladmi a výnosom
Výrobná linka STN vyžaduje presnú kontrolu parametrov, ako je hrúbka skrine a uhol predklonu, čo má za následok nižšiu výťažnosť ako typ TN. Plne-farebný modul CSTN vyžaduje skladanie farebných filtrov a kompenzačných fólií, čo vedie k zvýšeniu nákladov o 30 % až 50 % v porovnaní s monochromatickým STN. Stratégia reakcie odvetvia:
Modulárny dizajn: Integrácia IC ovládača, jednotky podsvietenia a LCD panela na zníženie systémových nákladov.
Optimalizácia procesu: Prijatie technológie atramentovej tlače na nahradenie tradičného procesu fotolitografie a zlepšenie efektívnosti výroby farebných filtrov.
4, Typický scenár aplikácie: Hodnotová realizácia viac-farebného displeja
Priemyselné prístroje: Na ovládacom paneli CNC obrábacích strojov sa alarmové informácie zobrazujú červenou farbou, normálny prevádzkový stav je zobrazený zelenou farbou a pohotovostný stav je zobrazený žltou farbou.
Lekárske vybavenie: V ultrazvukovom diagnostickom zariadení sa B-ultrazvukové snímky zobrazujú v 16-stupňových odtieňoch šedej s modrými okrajmi zvýrazňujúcimi operačnú oblasť.
Ovládanie domácich spotrebičov: Na paneli inteligentnej chladničky sa používajú rôzne farby na rozlíšenie medzi režimami chladenia, konzervácie a rýchleho mrazenia.
Automobilový prístrojový panel: Pri digitálnej transformácii tradičných mechanických prístrojov sa namiesto LED indikátorov používa farebne označený LCD, aby sa dosiahli bohatšie informácie o stave.
