Comment les affichages LCD fonctionnent: un guide complet

How LCD Displays Work: A Comprehensive Guide


Les écrans LCD ont changé la façon dont nous utilisons des appareils comme les téléphones et les téléviseurs. Ils travaillent en utilisant l'ingénierie intelligente et les matériaux spéciaux. En 2023, le marché mondial des écrans LCD TFT valait 179,9 milliards de dollars. Il devrait augmenter de 3,98% chaque année jusqu'en 2033. Cette croissance montre que les écrans LCD sont toujours importants, même avec la sortie de nouvelles technologies. Des améliorations comme les mises à jour d'écran plus rapides et les mini-LED les rendent populaires dans les voitures et les gadgets.

Principaux à retenir

Écrans LCD Utilisez des cristaux et des lumières liquides pour montrer les images. Ils ne font pas leur propre lumière.

Color LCDS Utilisez des points rouges, verts et bleus pour montrer des images lumineuses. Celles-ci sont parfaites pour les téléphones et les tablettes.

Les LCD en noir et blanc économisent de l'énergie et fonctionnent bien au soleil. Ils sont parfaits pour les calculatrices et les outils médicaux.

Le conducteur LCD décide comment chaque point montre la couleur et la lumière. Il envoie des signaux pour clarifier les photos.

Les rétro-éclairages sont importants pour voir l'écran. Les écrans plus brillants sont plus faciles à voir au soleil.

Les parties centrales de l'écran LCD

Pour comprendre les écrans LCD, vous devez connaître leurs pièces principales. Chaque pièce a un travail pour aider à créer les images sur votre écran. Décomposons-les.

Verre LCD: un contrôleur léger

Le verre LCD contrôle la quantité de lumière passe pour former des images. Il ne fait pas sa propre lumière mais utilise un rétro-éclairage pour briller. Le verre a des couches de polariseurs et de cristaux liquides. Ces couches fonctionnent ensemble pour bloquer ou laisser la lumière en fonction des signaux électriques. C'est ainsi que l'écran devient visible pour vous.

Les fabricants testent le verre LCD pour s'assurer qu'il fonctionne bien. Voici quelques exemples:

Type de test

Ce qu'il vérifie

Test de température de stockage

Vérifie s'il peut gérer chaud ou froid lorsqu'il est éteint.

Test de température de fonctionnement

Teste comment il fonctionne sous tension dans des gammes de températures normales.

Test de cyclisme de température

Mesure comment il gère les changements de température soudains.

Tests de vibration

Teste comment il réagit aux tremblements dans différentes directions.

Test de résistance à l'humidité

Vérifie si cela fonctionne dans des conditions chaudes et humides.

Test de chute d'emballage

S'assure que le produit et la boîte restent intacts après avoir été abandonné.

Tests ESD

Tests s'il peut gérer des chocs électriques soudains.

Ces tests s'assurent que le verre LCD peut gérer des conditions difficiles.

Cristaux et pixels liquides

Les cristaux liquides sont le matériau clé des écrans LCD. Ils coulent comme un liquide mais ont des molécules qui alignent comme un solide. Cela leur permet de contrôler la lumière lorsque l'électricité est appliquée.

Chaque pixel d'un écran LCD a des cristaux liquides. Un pixel est la plus petite partie d'un écran qui montre la lumière ou la couleur. Dans les écrans de couleur, chaque pixel a trois sous-pixels: rouge, vert et bleu. En changeant la lumière dans ces sous-pixels, l'écran fait les couleurs que vous voyez.

Tension et contrôle de la lumière

L'électricité est importante pour le fonctionnement de l'écran LCD. Lorsque vous utilisez votre appareil, les signaux électriques vont aux cristaux liquides. Ces signaux modifient la façon dont les cristaux s'alignent, qui contrôle la lumière.

Par exemple, lorsqu'aucune électricité n'est envoyée, les cristaux bloquent la lumière, rendant le pixel sombre. Lorsque l'électricité est envoyée, les cristaux laissent passer la lumière, ce qui rend le pixel brillant. Ce contrôle de la lumière et de l'obscurité crée les images et les mots sur votre écran.

Color TFT LCDS vs LCDS monochromes

Choisir entreColor TFT LCDS etLCD monochromes dépend de vos besoins. Chaque type a des fonctionnalités et des utilisations spéciales.

Structure de pixels et sous-pixels en couleur TFT

Color TFT LCDS Utilisez une conception de pixels intelligents pour montrer des images lumineuses. Chaque pixel a trois sous-pixels: rouge, vert et bleu (RVB). Ces sous-pixels mélangent la lumière pour créer des millions de couleurs. Un minuscule interrupteur, appelé transistor, contrôle chaque sous-pixel. Une fois le sous-pixel chargé, une petite unité de stockage contient la charge. Cela maintient l'image stable jusqu'à ce que l'écran se rafraîchisse.

Voici un simple aperçu de la configuration des pixels dansColor TFT LCDS:

Aspect

Description

Structure de pixels

Les pixels ont trois sous-pixels: rouge, vert et bleu (RVB).

Profondeur de couleur

La profondeur de couleur 24 bits montre 16,7 millions de couleurs.

Taux de rafraîchissement

Généralement 60 Hz pour les changements d'image lisses.

Temps de réponse

Les transistors contrôlent les sous-pixels pour réduire le flou de mouvement.

Cette conception aideColor TFT LCDS Affichez des images claires et détaillées.

Avantages des LCD TFT couleur

Color TFT LCDS ont de nombreux avantages pour les appareils modernes. Ils montrent des couleurs vives et des détails pointus, améliorant à quoi ressemblent les choses. Les résolutions élevées facilitent même de minuscules détails. Les angles de vision larges, souvent supérieurs à 160 °, gardent l'image claire de différentes positions. La nouvelle technologie comme TDDI combine les fonctions de contact et d'affichage en une seule puce. Cela rend les appareils plus fiables et moins chers à produire.

Voici quelques caractéristiques clés deColor TFT LCDS:

Métrique

Description

Résolution

La haute résolution rend les images nettes et détaillées.

Affichage des angles

Au moins 160 ° pour les vues claires sous n'importe quel angle.

Rapport de contraste

Montre la différence entre les zones vives et sombres.

Luminosité

Aide à la visibilité dans un éclairage différent.

Rafraîchir les taux

Les taux plus rapides réduisent le flou et améliorent la clarté du mouvement.

Ces fonctionnalités fontColor TFT LCDS Idéal pour les téléphones, comprimés et écrans de voiture.

Applications des LCD monochromes

LCD monochromes sont les meilleurs pour les utilisations simples, durables et de faible puissance. Ils utilisent des cristaux liquides pour contrôler la lumière, créant des images claires. Cela les rend parfaits pour les outils médicaux où les détails comptent. Par exemple, les médecins les utilisent pour vérifier les rayons X car ils présentent un excellent contraste.

Utilisations courantes pourLCD monochromes inclure:

Des outils médicaux comme les moniteurs de glucose et les systèmes de rayons X.

Machines industrielles nécessitant des écrans difficiles et durables.

Des gadgets de tous les jours comme les calculatrices et les lecteurs électroniques.

LCD monochromes battreColor TFT LCDS à certains égards. Ils utilisent moins de puissance, faisant durer des batteries plus longtemps. Ils sont plus faciles à voir au soleil, ce qui est idéal pour une utilisation en plein air.

Voici une comparaison des facteurs clés entreLCD monochromes etColor TFT LCDS:

Facteur

LCD monochrome

Couleur tft

Rapport de contraste

1:15 (très bon)

1: 800 (varie)

Angle de vision

6 heures standard

170 ° + (IPS)

Lisibilité à la lumière du soleil

Mieux (pas de décoloration des couleurs)

A besoin d'une grande luminosité

Utilisation de l'énergie (typique)

150mw

800mw

Impact sur la durée de vie de la batterie

Plus de 30 jours (moniteur de glucose)

5-7 jours (même batterie)

Prix ​​unitaire

15−50

50−300+

Complexité du conducteur

Simple

Besoin de contrôleur TFT

Coût de la durée de vie

Plus bas (100k + heures)

Plus haut (50k-80k heures)

LCD monochromes sont un choix supérieur lorsque la durabilité et l'efficacité sont essentielles.

Le rôle du pilote LCD

LeLe conducteur LCD fonctionne comme le cerveau de l'écran. Il s'assure que chaque pixel obtient le bon signal pour afficher des images claires. Il modifie les données d'entrée en signaux électriques pour contrôler les cristaux liquides. Sans cela, l'écran ne montrerait pas les images correctement.

Comment les signaux atteignent les pixels

Le pilote envoie des signaux aux pixels pour définir la luminosité et la couleur. Il utilise des algorithmes intelligents pour fonctionner rapidement et avec précision. Par exemple, l'algorithme DL-CMA envoie des signaux en seulement 0,418 seconde. C'est plus rapide que d'autres comme Mimo et Elm.

Algorithme

Temps de test (s)

SJS

0.588

ORME

0.623

Mima

0.682

DL-CMA

0.418

Certains systèmes utilisent la compensation de canaux pour résoudre les problèmes de signal. Cela maintient les images claires, même lorsque les choses se déplacent. Ces améliorations aident les écrans LCD à montrer des visuels nets dans les paramètres occupés.

Bar chart comparing test time in seconds for different signal transmission algorithms


MONOCHROME Vs Couleurs TFT

Les conducteurs monochromes sont plus simples et utilisent moins de puissance. Ils contrôlent moins de pixels que les pilotes TFT couleur. Les conducteurs de Color TFT gèrent des millions de sous-pixels, chacun avec son propre transistor. Cela permet des couleurs vives et des détails élevés mais utilise plus d'énergie. Les nouveaux conducteurs utilisent désormais l'IA pour améliorer la couleur et économiser l'énergie. Cela les faitIdéal pour les téléphones et les outils médicaux.

Technologie de puce sur le verre dans les LCD

La technologie Chip-on-Glass (COG) place le pilote sur le verre LCD lui-même. Cette conception supprime des pièces supplémentaires, économise de l'espace et la rendant plus forte. Le COG envoie également des signaux mieux, en gardant les performances stables au fil du temps. Les critiques montrent sa fiabilité, l'écran LCD FSC atteignant une efficacité de luminance de 5,13 cd / w. C'est bien mieux que les conceptions plus anciennes.

Modèle LCD

Luminance (CD / M2)

Puissance (w / m2)

Efficacité de luminance (LE) (CD / W)

Sharp 60 "LCD TV

450

230

1.95

LCD FSC

1,050

204

5.13

COG est désormais un choix supérieur pour les petits appareils à économie d'énergie.

Rétro-éclairage et visibilité dans les écrans LCD


Bar chart comparing test time in seconds for different signal transmission algorithms


Le rétro-éclairage aideLes écrans LCD s'allument Vous pouvez donc les voir. Sans cela, l'écran reste sombre car les cristaux liquides ne font pas de lumière. Le rétro-éclairage brille à travers l'écran, ce qui rend les images et le texte effacer à l'intérieur ou à l'extérieur.

Pourquoi le rétro-éclairage est important pour la visibilité

Le rétro-éclairage affecte la façon dont vous pouvez voir un écran LCD. Des appareils comme les téléphones, les moniteurs médicaux et les écrans d'usine ont besoin d'un rétro-éclairage pour des vues claires. Luminosité, mesurée dansnits oucandela par mètre carré (CD / m²), Modifications basées sur l'appareil. Par exemple, les appareils à domicile ont besoin de 200 à 400 nits, tandis que les écrans militaires peuvent avoir besoin de 1500 nits pour la visibilité du soleil.

Paramètre

Dispositifs d'appareil à domicile

Dispositifs industriels

Dispositifs militaires et marins

Dispositifs médicaux

Luminosité (NITS)

200–400

400–800

800–1500

500–1000

Luminance (CD / M²)

200–400

400–800

800–1500

500–1000

Lorsque vous choisissez un LCD, pensez auluminosité dont vous avez besoin.Une luminosité plus élevée fonctionne mieux dans des endroits brillants comme le plein air ou les pièces ensoleillées.

LED-LITS ET FILMS DU BLUBACTION

Les LED éclairées par bord sont courantes pour le rétro-éclairage LCD. Ils utilisent des LED sur les bords de l'écran pour étaler la lumière avec un diffuseur et des films de stimulation de luminosité (Befs). Ces films rendent la lumière plus forte et plus concentrée. Films d'amélioration à double luminosité (DBEFS) Améliorez encore plus la luminosité que les BEF réguliers.

Type de technologie / film

Description

Affichages à bord de bord

Utilisez un diffuseur et des films de luminosité croisés (xbefs) pour guider la lumière.

Film d'amélioration de la luminosité (BEF)

Stimule la force de la lumière et rétrécit l'angle de vision.

Double film d'amélioration de la luminosité (DBEF)

Offre une luminosité plus élevée que les BEF standard.

Plaque de guidage légère (LGP)

Se propage uniformément la lumière sur l'écran.

Ces technologies économisent de l'énergie en concentrant mieux la lumière. Cela signifie que moins de puissance est nécessaire pour la même luminosité. Les LED et les BEF-éclairés à bord sont parfaits pour les appareils où la durée de vie de la batterie est importante.

Même l'éclairage à travers l'écran

Même le rétro-éclairage rend l'écran lisse sans taches vives ou sombres. Ceci est crucial pour les tâches comme l'imagerie médicale, où la lumière inégale peut provoquer des erreurs. Les fabricants testent les écrans pour la cohérence de la lumière. Par exemple, le modèle CG247X a une variation moyenne de 5,1%, tandis que le modèle U2415B a une variation plus élevée de 8,1%.

Modèle d'affichage

Variation de luminance moyenne

Variation de luminance élevée

CG247X

5.1%

3.5%

U2415B

8.1%

8.5%

Choisissez des écrans avec une faible variation de luminance pour un éclairage uniforme. Ceci est particulièrement important pour les utilisations professionnelles ou industrielles.

Fonctionnalités supplémentaires et options personnalisées pour les écrans LCD

Écrans tactiles: résistif vs capacitif

Les écrans tactiles sont courants dans les écrans LCD d'aujourd'hui, mais ils fonctionnent différemment. Les deux principaux types - résistants et capacitifs - ont des forces uniques.

Les écrans résistifs ont besoin d'une pression pour détecter le toucher. Ils travaillent avec des gants, des stylus ou dans des conditions humides. Les écrans capacitifs ressentent l'électricité dans votre peau. Ils sont très sensibles et permettent des gestes comme le balayage ou le pincement. Mais ils ne fonctionnent pas bien dans des endroits humides ou avec des gants.

Voici une comparaison simple:

Fonctionnalité

Écran capacitif

Écran résistif

Toucher la sensibilité

Très sensible; permet des gestes.

A besoin de pression; Pas de gestes.

Fonctionne dans des endroits humides

Non; luttes dans des conditions humides.

Oui; fonctionne bien.

Coût

Plus cher.

Option moins chère.

Pensez à l'endroit où vous utiliserez l'écran avant de choisir. Les écrans capacitifs sont parfaits pour les téléphones et les comprimés. Les écrans résistifs sont meilleurs pour les usines ou les outils médicaux.

Colzels et couches de protection

Les lunettes et les couches de protection aident les écrans LCD durer plus longtemps et fonctionnent mieux. Les films de protection, comme les adhésifs optiquement clairs (OCAS), améliorent l'apparence de l'écran en réduisant les réflexions. Ils rendent également les couleurs plus nettes et plus faciles à voir dans une lumière vive.

Les avantages des films de protection comprennent:

Gardez la qualité d'écran élevée en réduisant la réflexion de la lumière.

Restez fort avec le temps sans devenir blanc.

Bloquer la saleté en scellant les lacunes entre les couches d'écran.

Bezels apporte à l'écran un support supplémentaire. Ils le protègent contre les dommages causés par les gouttes ou les conditions météorologiques. Les OCA permettent également des lunettes plus minces, donnant plus d'espace d'écran sans perdre de force.

Designs personnalisés pour différentes utilisations

Les écrans LCD peuvent être personnalisés pour différents travaux. Par exemple, les appareils domestiques utilisent des écrans LCD car ils coûtent moins cher et ne brûlent pas facilement. Les usines comme eux pour leur longue vie et leur faible coût. Dans les hôpitaux, les écrans LCD spéciaux peuvent égaler ou même battre des OLED pour montrer des images claires et détaillées.

Voici une comparaison des avantages LCD et OLED:

Cas d'utilisation

Avantages LCD

Avantages OLED

Dispositifs à domicile

Faible coût, longue durée de vie, pas de problèmes de brûlage

N / A

Équipement d'usine

Durable et abordable

N / A

Militaire

N / A

Images rapides et claires, angles de visualisation larges

Marin

N / A

Contraste élevé pour une meilleure visibilité

Médical

Les LCD spéciaux rivalisent avec clarté pour plus de clarté

N / A

La personnalisation des écrans LCD les rend utiles et fiables pour de nombreuses industries.

Affichages LCD Montrez à quel point la technologie moderne peut être incroyable. Chaque pièce, comme le verre LCD et le rétroéclairage, fonctionne ensemble pour créer des images claires et fiables. Ces écrans sont conçus pour durer, économiser de l'énergie et bien fonctionner dans de nombreuses industries.

Voici un tableau montrant comment les écrans LCD fonctionnent:

Paramètre

LCD

Rapport de contraste

Généralement entre 1000: 1 et 5000: 1

Gamme de couleurs

Large, mais plus petit que OLED

Angle de vision

Les couleurs s'estompent à des angles tranchants

Temps de réponse

Varie de 1 ms à 5 ms

Durée de vie

Dure plus de 100 000 heures

Risque de brûlure

Pas de risque

Luminosité

Très brillant avec des rétro-éclairages LED

Efficacité énergétique

Économise la puissance avec des écrans brillants ou blancs

Coût

Moins cher que les autres types d'affichage

Les écrans LCD ont changé la façon dont nous utilisons les écrans aujourd'hui. Ils ont remplacé les CRT volumineux par des options plus minces, plus légères et plus d'énergie. Des téléviseurs aux téléphones et systèmes de voitures, les écrans LCD sont désormais une grande partie de notre vie quotidienne.

FAQ

En quoi les écrans LCD sont-ils différents des écrans OLED?

Les LCD utilisent un rétro-éclairage pour éclairer les pixels. Les Oleds font leur propre lumière pour chaque pixel. Les LCD coûtent moins cher et durent plus longtemps. Oleds montrent un meilleur contraste et des noirs plus foncés. Choisissez des écrans LCD pour économiser de l'argent et de la durabilité. Choisissez les OLED pour les visuels de qualité supérieure.

Pourquoi les écrans LCD ont-ils besoin de rétroéclairage?

Les LCD ne peuvent pas faire leur propre lumière. Les rétro-éclairages brillent pour montrer les images. Sans rétro-éclairage, l'écran reste sombre. Ils vous aident à voir l'écran dans tout l'éclairage, même à l'extérieur.

Comment les écrans LCD économisent-ils l'énergie par rapport aux autres écrans?

Les écrans LCD utilisent des rétro-éclairages LED et des films spéciaux pour économiser de l'énergie. Ceux-ci se concentrent mieux, la consommation de puissance de coupe. Les LCD monochromes utilisent encore moins d'énergie, idéal pour les calculatrices et les outils médicaux.

Les écrans LCD peuvent-ils gérer des températures extrêmes?

Oui, les LCD sont testés pour des conditions difficiles. Les tests vérifient s'ils fonctionnent dans la chaleur ou le froid. Des changements de température soudains sont également testés. Cela les rend bons pour un usage extérieur et industriel.

Les écrans LCD peuvent-ils être personnalisés pour différentes industries?

Oui, les écrans LCD peuvent être fabriqués pour des emplois spécifiques. Les couches de protection et les écrans tactiles les rendent plus forts. La luminosité et la résolution peuvent être ajustées. Les écrans LCD médicaux se concentrent sur la clarté, tandis que ceux industriels sont construits pour durer et économiser de l'énergie.

 

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