一, Optične lastnosti materialov s tekočimi kristali STN: fizična osnova več-barvnega zaslona
Tekoči kristal STN (Super Twisted Nematic) bistveno izboljša strmino krivulje elektro-optičnega učinka s povečanjem kota zasuka molekule z 90 stopinj tipa TN na 180 stopinj -270 stopinj. Ta strukturna sprememba mu daje naslednje ključne značilnosti:
Učinek dvojnega loma: vpadna svetloba se razgradi na navadno svetlobo (o-light) in izjemno svetlobo (e-light), oba žarka svetlobe pa ustvarita optično razliko poti v plasti tekočega kristala. Pri prehodu skozi analizator pride do motenj, ki tvorijo določeno barvo.
Nadzor kota pred nagibom: Molekule morajo vzdrževati kot pred nagibom 3 stopinje -8 stopinj na vmesniku orientacijske plasti, da zagotovijo stabilno interferenčno barvo v stanju brez napetosti.
Enakomernost debeline škatle: Odstopanje debeline škatle je treba nadzorovati znotraj 0,05 μm, da se izognete neenakomerni debelini, ki povzroča lisasto barvo ozadja.
Zaradi teh lastnosti imajo tekoči kristali STN rumeno zeleno ali modro sivo ozadje, ko ni napetosti, kar zagotavlja fizično osnovo za več{0}}barvni zaslon. Vendar je treba opozoriti, da bo inherentna barva čistih tekočih kristalov STN omejila obseg barvnega izražanja, zato je treba kompenzacijo izvesti s tehničnimi sredstvi.
2, Implementacijska pot večbarvnega zaslona: tehnološki razvoj od psevdobarve do polne barve
1. Osnovni prikaz segmentne kode: enobarvna in dvo-barvna shema
Tradicionalni LCD-ji s segmentno kodo STN uporabljajo tehnologijo sitotiska za tiskanje črnih, rdečih in drugih plasti črnila na steklene podlage ali polarizacijske filme, s čimer dosežejo osnovni več{0}}barvni prikaz. Na primer:
Pozitiven prikaz: črno ozadje + bela/rumena pisava (TN/STN rumeno zelen film)
Negativni prikaz: belo ozadje + črna pisava (doseženo z odbito svetlobo)
Dve barvni kombinaciji: rdeče črnilo natisne vrednosti srčnega utripa, črno natisne druge znake
Barvne vrste te sheme so omejene z izbiro črnila, običajno podpira le 2–5 barv, in ko črnilo ni vklopljeno, so vidne napake.
2. Tehnologija psevdo barvnega zaslona: preboj pri kvantificiranju sivin in barv
Z izboljšanjem pogonskega vezja in materialov s tekočimi kristali lahko STN segmentni kodni LCD doseže naslednje psevdo barvne sheme:
4-nivojski sivinski zaslon: s prilagajanjem širine napetostnega impulza in nadzorom odklonskega kota molekul tekočih kristalov je mogoče doseči spremembe svetlosti in temnosti. Na primer, v medicinskih monitorjih se različne vrednosti sivine uporabljajo za predstavitev obsega vrednosti srčnega utripa.
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), lahko-hitro dinamične slike doživijo podvojene slike.
256 barvni/4096 barvni zaslon: V vdelanih krmilnikih, kot je S3C2440A, so podatki 8-bit/piksel (R3G3B2) ali 12 bit/piksel (R4G4B4) preslikani v večbarvni zaslon prek algoritma tresenja (Dithering) in barvne iskalne tabele (LUT). Toda dejanska barvna nasičenost je relativno nizka in spada v kategorijo lažnih barv.
3. Rešitev barvnega zaslona: preboj v tehnologiji CSTN
Barvni STN (CSTN) razdeli vsako slikovno piko na tri podpiksle rdeče, zelene in modre s prekrivanjem barvnih filtrov RGB in združuje zmožnost nadzora sivine STN za doseganje 65536 barvnega prikaza. Tehnične ključne točke vključujejo:
Razporeditev podpikselov: Sprejetje palične ali cikcakaste razporeditve za optimizacijo učinkov mešanja barv.
Povečanje pogonskega kanala: z uporabo aktivnega matričnega pogona (AM-STN) se odpravi navzkrižni učinek pasivne matrike, ki podpira višjo ločljivost (na primer 640 × 400).
Uporaba kompenzacijskega filma: Tehnologija FSTN (Film+STN) odstrani inherentno barvo ozadja STN z dodajanjem kompenzacijskega filma, izboljša črno-beli kontrast in zagotavlja čistejše ozadje za barvni prikaz.
3, Tehnična ozka grla in rešitve: stroški več-barvnega zaslona
1. Omejitev hitrosti odziva
Povečanje kota zasuka tekočega kristala STN vodi do podaljšanega odzivnega časa (tipična vrednost 200–300 ms), kar lahko povzroči bleščanje pri dinamičnem prikazu slike. Rešitev vključuje:
Materiali s tekočimi kristali s hitrim odzivom: Razvijte formule tekočih kristalov z visoko dvolomnostjo in nizko viskoznostjo, s čimer zmanjšate odzivni čas na 50 ms.
Tehnologija Overdrive: pospeši proces molekularnega odklona z uporabo napetosti pred nagibom.
2. Perspektivna odvisnost
Razpon kota gledanja pri STN (običajno ± 40 stopinj) je manjši kot pri TFT-LCD (± 70 stopinj) in pri gledanju poševno lahko pride do barvnega premika. Smer izboljšave:
Tehnologija večdomenske navpične poravnave (MVA): S pripravo mikrostruktur v orientacijskem sloju je mogoče doseči prikaz domene več pogledov.
Film za optično kompenzacijo: dodajanje filma za kompenzacijo fazne razlike za razširitev obsega kota gledanja.
3. Protislovje med stroški in donosom
Proizvodna linija STN zahteva natančno kontrolo parametrov, kot sta debelina škatle in kot pred nagibom, kar ima za posledico nižji izkoristek kot tip TN. Polno{1}}barvni modul CSTN zahteva zlaganje barvnih filtrov in kompenzacijskih filmov, kar povzroči 30–50-odstotno povečanje stroškov v primerjavi z enobarvnim STN. Strategija odziva industrije:
Modularna zasnova: Integracija gonilnika IC, enote za osvetlitev ozadja in LCD plošče za zmanjšanje stroškov sistema.
Optimizacija procesa: Sprejem tehnologije brizgalnega tiskanja za zamenjavo tradicionalnega postopka fotolitografije in izboljšanje učinkovitosti proizvodnje barvnih filtrov.
4, Tipičen scenarij uporabe: Realizacija vrednosti več-barvnega zaslona
Industrijski instrumenti: Na operacijski plošči obdelovalnih strojev CNC so informacije o alarmu prikazane rdeče, normalno stanje delovanja je prikazano zeleno, stanje pripravljenosti pa rumeno.
Medicinska oprema: pri ultrazvočni diagnostični opremi so B-ultrazvočne slike prikazane v 16-stopenjskih sivinah, z modrimi obrobami, ki poudarjajo območje delovanja.
Nadzor gospodinjskih aparatov: Na plošči pametnega hladilnika se uporabljajo različne barve za razlikovanje med načini hlajenja, konzerviranja in hitrega zamrzovanja.
Avtomobilska armaturna plošča: Pri digitalni preobrazbi tradicionalnih mehanskih instrumentov se namesto LED indikatorskih lučk uporablja barvno kodiran LCD za doseganje bogatejših pozivov za stanje.
