À l'heure actuelle, nous regardons les cristaux liquides affiche (LCD) partout cependant, ils ne se sont pas développés immédiatement. Il a fallu beaucoup de temps pour se développer du développement du cristal liquide à un grand nombre d'applications LCD. En 1888, les premiers cristaux liquides ont été inventés par Friedrich Reinitzer (botaniste autrichien). Lorsqu'il a dissous un matériau comme un benzoate de cholestérol, il a observé qu'il se transformait initialement en un fluide trouble et s'éclaircissait à mesure que sa température augmentait. Une fois refroidi, le fluide est devenu bleu avant de finalement cristalliser. Ainsi, le premier écran à cristaux liquides expérimental a été développé par la RCA Corporation en 1968. Après cela, les fabricants de LCD ont progressivement conçu des différences et des développements ingénieux sur la technologie en prenant ce dispositif d'affichage dans une gamme incroyable. Alors finalement, les développements de l'écran LCD ont été augmentés.

Qu'est-ce qu'un écran LCD (écran à cristaux liquides)?

Un écran à cristaux liquides ou LCD tire sa définition de son nom lui-même. C'est une combinaison de deux états de la matière, le solide et le liquide. L'écran LCD utilise un cristal liquide pour produire une image visible. Les écrans à cristaux liquides sont des écrans d'affichage à technologie ultra-minces qui sont généralement utilisés dans les écrans d'ordinateurs portables, les téléviseurs, les téléphones portables et les jeux vidéo portables. Les technologies LCD permettent aux écrans d’être beaucoup plus minces qu’un Tube à rayons cathodiques (CRT).

L'affichage à cristaux liquides est composé de plusieurs couches qui comprennent deux panneaux polarisés filtres et électrodes. La technologie LCD est utilisée pour afficher l'image dans un ordinateur portable ou d'autres appareils électroniques comme les mini-ordinateurs. La lumière est projetée par une lentille sur une couche de cristal liquide. Cette combinaison de lumière colorée avec l'image en niveaux de gris du cristal (formée lorsque le courant électrique circule à travers le cristal) forme l'image colorée. Cette image est ensuite affichée à l'écran.

Un écran LCD

Un LCD est soit constitué d'une grille d'affichage à matrice active, soit d'une grille d'affichage passive. La plupart des smartphones dotés de la technologie LCD utilisent un écran à matrice active, mais certains des anciens écrans utilisent toujours les conceptions de grille d’affichage passive. La plupart des appareils électroniques dépendent principalement de la technologie d'affichage à cristaux liquides pour leur affichage. Le liquide a l'avantage unique d'avoir une faible consommation d'énergie que le LED ou tube à rayons cathodiques.

L'écran d'affichage à cristaux liquides fonctionne sur le principe du blocage de la lumière plutôt que de l'émission de lumière. Les écrans LCD nécessitent un rétroéclairage car ils n'émettent pas de lumière. Nous utilisons toujours des appareils constitués d’écrans LCD qui remplacent l’utilisation du tube cathodique. Le tube à rayons cathodiques consomme plus d'énergie que les écrans LCD et est également plus lourd et plus gros.

Comment les écrans LCD sont-ils construits?

Faits simples à prendre en compte lors de la fabrication d'un écran LCD:

La structure de base de l'écran LCD doit être contrôlée en modifiant le courant appliqué.
Nous devons utiliser la lumière polarisée.
Le cristal liquide doit pouvoir contrôler les deux opérations à transmettre ou peut également changer la lumière polarisée.

Construction LCD

Comme mentionné ci-dessus, nous devons prendre deux pièces de filtre en verre polarisé dans la fabrication du cristal liquide. Le verre qui n'a pas de film polarisé à sa surface doit être frotté avec un polymère spécial qui créera des rainures microscopiques sur la surface du filtre en verre polarisé. Les rainures doivent être dans le même sens que le film polarisé.

Il faut maintenant ajouter un revêtement de cristal pneumatique en phase liquide sur l'un des filtres polarisants du verre polarisé. Le canal microscopique amène la première molécule de couche à s'aligner sur l'orientation du filtre. Lorsque l'angle droit apparaît au niveau du premier morceau de couche, nous devons ajouter un deuxième morceau de verre avec le film polarisé. Le premier filtre sera naturellement polarisé lorsque la lumière le frappe au stade de départ.

Ainsi, la lumière traverse chaque couche et est guidée vers la suivante à l'aide d'une molécule. La molécule a tendance à changer son plan de vibration de la lumière pour correspondre à son angle. Lorsque la lumière atteint l'extrémité la plus éloignée de la substance à cristaux liquides, elle vibre au même angle que celui de la couche finale de la molécule vibre. La lumière ne peut entrer dans l'appareil que si la deuxième couche du verre polarisé correspond à la couche finale de la molécule.

Comment fonctionnent les écrans LCD?

Le principe derrière les écrans LCD est que lorsqu'un courant électrique est appliqué à la molécule de cristal liquide, la molécule a tendance à se détordre. Cela provoque l'angle de la lumière qui traverse la molécule du verre polarisé et provoque également un changement de l'angle du filtre polarisant supérieur. En conséquence, un peu de lumière est autorisée à passer le verre polarisé à travers une zone particulière de l'écran LCD.

Ainsi, cette zone particulière deviendra sombre par rapport aux autres. L'écran LCD fonctionne sur le principe du blocage de la lumière. Lors de la construction des écrans LCD, un miroir réfléchi est disposé à l'arrière. Un plan d'électrode est en oxyde d'indium-étain qui est maintenu sur le dessus et un verre polarisé avec un film polarisant est également ajouté sur le fond du dispositif. La région complète de l'écran LCD doit être entourée par une électrode commune et au-dessus d'elle doit être la matière de cristal liquide.

Vient ensuite le deuxième morceau de verre avec une électrode en forme de rectangle en bas et, en haut, un autre film polarisant. Il faut considérer que les deux pièces sont maintenues à angle droit. Lorsqu'il n'y a pas de courant, la lumière passe à travers l'avant de l'écran LCD, elle sera réfléchie par le miroir et rebondie. Lorsque l'électrode est connectée à une batterie, le courant provenant de celle-ci provoquera la torsion des cristaux liquides entre l'électrode de plan commun et l'électrode en forme de rectangle. Ainsi, la lumière ne peut pas passer. Cette zone rectangulaire particulière apparaît vide.

Comment l'écran LCD utilise les cristaux liquides et la lumière polarisée?

Un moniteur TV LCD utilise le concept de lunettes de soleil pour faire fonctionner ses pixels colorés. Sur le revers de l'écran LCD, il y a une énorme lumière brillante qui brille en direction de l'observateur. Sur la face avant de l'écran, il comprend les millions de pixels, où chaque pixel peut être composé de régions plus petites appelées sous-pixels. Ceux-ci sont colorés avec différentes couleurs comme le vert, le bleu et le rouge. Chaque pixel de l'affichage comprend un filtre en verre polarisant à l'arrière et la face avant comprend à 90 degrés, de sorte que le pixel semble sombre normalement.

Un petit cristal liquide nématique torsadé est là parmi les deux filtres qui contrôlent électroniquement. Une fois éteint, il fait passer la lumière à 90 degrés, laissant efficacement la lumière passer à travers les deux filtres polarisants de sorte que le pixel semble brillant. Une fois activé, il ne fait pas tourner la lumière car elle est bloquée par le polariseur et le pixel semble sombre. Chaque pixel peut être contrôlé via un transistor séparé en activant et désactivant plusieurs fois par seconde.

Comment choisir un écran LCD?

En général, chaque consommateur n'a pas beaucoup d'informations sur les différents types d'écrans LCD disponibles sur le marché. Donc, avant de sélectionner un écran LCD, ils collectent toutes les données telles que les caractéristiques, le prix, l'entreprise, la qualité, les spécifications, le service, les avis clients, etc. La vérité est que les promoteurs ont tendance à tirer parti de la vérité que la plupart des clients conduisent extrêmement recherche avant d'acheter un produit.

Dans un écran LCD, le flou de mouvement peut être un effet du temps nécessaire à une image pour basculer et s'afficher à l'écran. Cependant, ces deux incidents changent beaucoup sur un panneau LCD individuel malgré la technologie LCD primaire. La sélection d'un écran LCD basé sur la technologie sous-jacente doit être davantage axée sur le prix par rapport à la différence préférée, les angles de vision et la reproduction des couleurs que le flou estimé sinon d'autres qualités de jeu. Le taux de rafraîchissement le plus élevé, ainsi que le temps de réponse, doivent être prévus dans toutes les spécifications du panneau. Une autre technologie de jeu comme le stroboscope activera / désactivera rapidement le rétroéclairage pour réduire la résolution.

Différents types d'écran LCD

Les différents types d'écrans LCD sont décrits ci-dessous.

Affichage nématique torsadé

La production d'écrans LCD TN (Twisted Nematic) peut être effectuée le plus fréquemment et utilise différents types d'écrans dans toutes les industries. Ces écrans sont les plus fréquemment utilisés par les joueurs car ils sont bon marché et ont un temps de réponse rapide par rapport aux autres écrans. Le principal inconvénient de ces écrans est qu'ils ont une qualité médiocre ainsi que des rapports de contraste partiels, des angles de vision et une reproduction des couleurs. Mais, ces appareils sont suffisants pour les opérations quotidiennes.

Ces écrans permettent des temps de réponse rapides ainsi que des taux de rafraîchissement rapides. Ce sont donc les seuls écrans de jeu disponibles avec 240 hertz (Hz). Ces écrans ont un contraste et une couleur médiocres en raison du dispositif de torsion non précis sinon précis.

Affichage de commutation dans le plan

Les écrans IPS sont considérés comme les meilleurs LCD car ils offrent une bonne qualité d'image, des angles de vision plus élevés, une précision et une différence de couleurs vibrantes. Ces écrans sont principalement utilisés par les graphistes et dans certaines autres applications, les écrans LCD ont besoin des normes potentielles maximales pour la reproduction de l'image et de la couleur.

Panneau d'alignement vertical

Les panneaux d'alignement vertical (VA) tombent n'importe où au centre parmi la technologie de panneau de commutation Twisted Nematic et dans le plan. Ces panneaux ont les meilleurs angles de vision ainsi qu'une reproduction des couleurs avec des fonctionnalités de meilleure qualité par rapport aux écrans de type TN. Ces panneaux ont un temps de réponse faible. Mais, ceux-ci sont beaucoup plus raisonnables et appropriés pour un usage quotidien.

“additionneur de report d'ondulation vs additionneur de report d'anticipation ”

La structure de ce panneau génère des noirs plus profonds ainsi que de meilleures couleurs par rapport à l'affichage nématique torsadé. Et plusieurs alignements de cristal peuvent permettre de meilleurs angles de vision par rapport aux écrans de type TN. Ces écrans arrivent avec un compromis car ils sont chers par rapport aux autres écrans. Et ils ont également des temps de réponse lents et de faibles taux de rafraîchissement.

Commutation avancée du champ périphérique (AFFS)

Les écrans LCD AFFS offrent les meilleures performances et une large gamme de reproduction des couleurs par rapport aux écrans IPS. Les applications de l'AFFS sont très avancées car elles peuvent réduire la distorsion des couleurs sans compromettre le large angle de vision. Habituellement, cet affichage est utilisé dans des environnements très avancés et professionnels, comme dans les cockpits d'avion viables.

Écrans matriciels passifs et actifs

Les écrans LCD de type à matrice passive fonctionnent avec une grille simple afin que la charge puisse être fournie à un pixel spécifique de l'écran LCD. La grille peut être conçue avec un processus silencieux et commence par deux substrats appelés couches de verre. Une couche de verre donne des colonnes tandis que l'autre donne des rangées conçues en utilisant un matériau conducteur transparent comme l'oxyde d'indium-étain.

Dans cet affichage, les lignes sinon les colonnes sont liées à des circuits intégrés pour contrôler chaque fois que la charge est transmise dans le sens d'une ligne ou d'une colonne particulière. Le matériau du cristal liquide est placé entre les deux couches de verre où sur le côté externe du substrat, un film polarisant peut être ajouté. Le CI transmet une charge dans la colonne exacte d'un seul substrat et la terre peut être allumée sur la rangée exacte de l'autre afin qu'un pixel puisse être activé.

Le système à matrice passive présente des inconvénients majeurs, en particulier le temps de réponse est un contrôle de tension lent et imprécis. Le temps de réponse de l'affichage se réfère principalement à la capacité de l'affichage à rafraîchir l'image affichée. Dans ce type d'affichage, le moyen le plus simple de vérifier le temps de réponse lent est de déplacer rapidement le pointeur de la souris d'une face de l'écran à l'autre.

Les LCD de type à matrice active dépendent principalement du TFT (transistors à couche mince). Ces transistors sont de petits transistors de commutation ainsi que des condensateurs qui sont placés dans une matrice sur un substrat en verre. Lorsque la ligne appropriée est activée, une charge peut être transmise dans la colonne exacte afin qu'un pixel spécifique puisse être adressé, car toutes les lignes supplémentaires que la colonne intersecte sont éteintes, simplement le condensateur à côté du pixel désigné reçoit une charge .

Le condensateur maintient l'alimentation jusqu'au cycle de rafraîchissement suivant et si nous gérons prudemment la somme de la tension donnée à un cristal, nous pouvons simplement la détordre pour laisser passer de la lumière. À l'heure actuelle, la plupart des panneaux offrent une luminosité de 256 niveaux pour chaque pixel.

Comment fonctionnent les pixels colorés dans les écrans LCD?

À l'arrière du téléviseur, une lumière vive est connectée tandis que sur la face avant, il y a de nombreux carrés de couleur qui seront allumés / éteints. Ici, nous allons discuter de la façon dont chaque pixel coloré est activé / désactivé:

Comment les pixels de l'écran LCD s'éteignent

Dans l'écran LCD, la lumière se déplace de l'arrière vers l'avant
Un filtre polarisant horizontal en avant de la lumière bloquera tous les signaux lumineux à l'exception de ceux qui vibrent horizontalement. Le pixel de l'écran peut être éteint par un transistor en permettant la circulation du courant dans ses cristaux liquides, ce qui permet aux cristaux de trier et les alimentations lumineuses à travers eux ne changeront pas.
Des signaux lumineux sortent des cristaux liquides pour vibrer horizontalement.
Un filtre polarisant de type vertical en amont des cristaux liquides bloquera tous les signaux lumineux à l'exception de ceux qui vibrent verticalement. La lumière qui vibre horizontalement voyagera à travers les cristaux liquides afin qu'ils ne puissent pas passer pendant le filtre vertical.
Dans cette position, la lumière ne peut pas atteindre l'écran LCD car le pixel est faible.

Comment les pixels de l'écran LCD sont allumés

La lumière vive à l'arrière de l'écran brille comme avant.
Le filtre polarisant horizontal en avant de la lumière bloquera tous les signaux lumineux à l'exception de ceux qui vibrent horizontalement.
Un transistor active le pixel en désactivant le flux d'électricité dans les cristaux liquides afin que les cristaux puissent tourner. Ces cristaux tournent les signaux lumineux de 90 ° lorsqu'ils se déplacent.
Des signaux lumineux qui s'écoulent dans les cristaux liquides vibrants horizontalement en sortiront pour vibrer verticalement.
Le filtre polarisant vertical en amont des cristaux liquides bloquera tous les signaux lumineux à l'exception de ceux qui vibrent verticalement. La lumière qui vibre verticalement sortira des cristaux liquides peuvent maintenant acquérir à travers le filtre vertical.
Une fois le pixel activé, il donne de la couleur au pixel.

Différence entre plasma et LCD

Les écrans comme le plasma et un écran LCD sont similaires, mais cela fonctionne d'une manière totalement différente. Chaque pixel est une lampe fluorescente microscopique qui brille à travers le plasma, tandis que le plasma est un type de gaz extrêmement chaud où les atomes sont soufflés séparément pour produire des électrons (chargés négativement) et des ions (chargés positivement). Ces atomes circulent très librement et génèrent une lueur de lumière une fois qu'ils s'écrasent. La conception de l'écran plasma peut être réalisée de manière très grande par rapport aux téléviseurs CRO (tube cathodique) ordinaires, mais ils sont très coûteux.

Avantages

Le avantages de l'affichage à cristaux liquides inclure les éléments suivants.

L'écran LCD consomme moins d'énergie que le CRT et la LED
Les LCD sont constitués de quelques microwatts pour l'affichage par rapport à certains mill watts pour les LED
Les écrans LCD sont peu coûteux
Fournit un excellent contraste
Les LCD sont plus minces et plus légers que les tubes cathodiques et les LED

Désavantages

Le inconvénients de l'affichage à cristaux liquides inclure les éléments suivants.

Nécessite des sources lumineuses supplémentaires
La plage de température est limitée pour le fonctionnement
Faible fiabilité
La vitesse est très faible
L'écran LCD a besoin d'un lecteur CA

Applications

Les applications de l'affichage à cristaux liquides sont les suivantes.

La technologie des cristaux liquides a des applications majeures dans le domaine de la science et de l'ingénierie ainsi que sur appareils électroniques .

Thermomètre à cristaux liquides
Imagerie optique
La technologie d'affichage à cristaux liquides est également applicable dans la visualisation des ondes de radiofréquence dans le guide d'ondes
Utilisé dans les applications médicales

Peu d'écrans LCD

Peu d

Ainsi, il s'agit d'une vue d'ensemble de l'écran LCD et la structure de celui-ci de l'arrière vers l'avant peut être réalisée en utilisant des rétro-éclairages, une feuille 1, des cristaux liquides, une feuille 2 avec des filtres de couleur et un écran. Les écrans à cristaux liquides standard utilisent des rétroéclairages comme les CRFL (lampes fluorescentes à cathode froide). Ces lumières sont uniformément disposées à l'arrière de l'écran pour fournir un éclairage fiable sur le panneau. Ainsi, le niveau de luminosité de tous les pixels de l'image aura une luminosité égale.

J'espère que vous avez une bonne connaissance de Affichage à cristaux liquides . Ici, je vous laisse une tâche. Comment un LCD est-il interfacé avec un microcontrôleur? de plus, toute question sur ce concept ou projet électrique et électroniqueLaissez votre réponse dans la section commentaire ci-dessous.

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