Tres modos de visualización de TFT LCD
El modo de visualización de TFT LCD está determinado principalmente por la disposición de las moléculas de cristal líquido, la dirección de acción del campo eléctrico y la configuración de los polarizadores. Actualmente, los modos de visualización principales incluyen TN (Twisted Nematic), IPS (In-Plane Switching) y VA (Vertical Alignment), que tienen diferencias significativas en estructura, características ópticas y escenarios de aplicación. El siguiente análisis sistemático de tres modos desde el nivel principal:
Modo TN (nemático trenzado)
El modo TN es la primera tecnología comercial de pantalla de cristal líquido. Su característica principal es que las moléculas de cristal líquido forman una estructura retorcida helicoidal de 90 grados entre dos capas de sustratos de vidrio, y la dirección de fricción de las capas de orientación del sustrato superior e inferior es ortogonal. Cuando no se aplica voltaje, las moléculas de cristal líquido se disponen en forma de espiral y la luz polarizada gira 90 grados utilizando las características de rotación óptica. El principio se muestra en la Figura 1.
The TN mode is driven by a longitudinal electric field (vertical substrate direction). After voltage is applied, the liquid crystal molecules are arranged vertically, destroying the optical rotation characteristics. The upper and lower polarizers are orthogonal, and light is transmitted when there is no voltage (normal white mode), and light is blocked when the voltage is fully turned on (normal black mode). The TN mode uses positive liquid crystal (Δε>0), voltaje de umbral bajo (1-2 V), tiempo de respuesta corto (1-5 ms), pero su contraste es bajo y la fuga de luz es propensa al estado oscuro. Este modo de visualización utiliza una matriz TFT para controlar la transmisión de luz y la opacidad de cada píxel, logrando así el propósito de visualización de imágenes.
El modo de visualización en el que el panel LCD es brillante cuando no se aplica el voltaje y el modo de visualización se oscurece después de que se aplica el voltaje se denomina modo normalmente blanco (NW). El modo de visualización en el que el panel LCD está en un estado oscuro sin que se aplique voltaje y el voltaje está en un estado brillante se denomina modo Normalmente Negro (NB). En aplicaciones prácticas, además de los estados brillante y oscuro, cuando se aplica un voltaje adecuado al cristal líquido, se muestra el tono intermedio entre los estados brillante y oscuro, que comúnmente se conoce como escala de grises.
Modo IPS (en-cambio de plano)
Principio de la pantalla LCD en modo de visualización IPS. El modo de cambio de panel In- es un modo de conversión en-plano, que utiliza cristales líquidos negativos, en el que las moléculas de cristal líquido existen en un plano paralelo al sustrato de vidrio. Los ajustes de los polarizadores superior e inferior son los mismos que en el modo TN. Sólo pueden pasar si se desvía la dirección de polarización de la luz. La diferencia es que en el modo de visualización IPS, el campo eléctrico horizontal se utiliza para controlar la desviación de las moléculas de cristal líquido.
Los ejes de polarización de los polarizadores superior e inferior en el modo IPS son perpendiculares entre sí, por lo que el panel de cristal líquido está en un estado oscuro cuando no se aplica voltaje. Cuando el voltaje aplicado al electrodo es mayor que el voltaje umbral, las moléculas de cristal líquido giran en la dirección del campo eléctrico en un plano paralelo al sustrato y forman un cierto ángulo con respecto al eje de polarización de los polarizadores superior e inferior. Debido al efecto de birrefringencia del cristal líquido, se produce una diferencia de fase entre la luz ordinaria y la luz inusual que pasa a través de la capa de cristal líquido, por lo que el panel de cristal líquido se encuentra en un estado brillante.
TFT-LCD en modo de visualización IPS tiene las ventajas de un buen contraste, un amplio ángulo de visión y un buen efecto de visualización. Como versión mejorada de IPS, FFS (Fringe Field Switching) genera campos eléctricos de borde a través de conjuntos de microelectrodos, lo que hace que las moléculas tengan menos ángulo de inclinación, mayor brillo y menor consumo de energía.
Modo VA (alineación vertical)
El electrodo en modo VA se encuentra en los sustratos superior e inferior y las moléculas de cristal líquido se desvían bajo la acción de un campo eléctrico vertical. El modo VA utiliza cristal líquido negativo. Cuando no se aplica voltaje, el vector apuntador del cristal líquido se dispone verticalmente. En este caso, la luz incidente linealmente polarizada no sufre birrefringencia al atravesar la capa de cristal líquido y el estado de polarización permanece sin cambios. Si los ejes de polarización de los polarizadores superior e inferior son paralelos entre sí, la luz incidente pasa a través de los polarizadores superior e inferior y la pantalla es brillante. Si los ejes de polarización de los polarizadores superior e inferior son perpendiculares entre sí, la luz incidente se bloquea en el polarizador de salida y la pantalla de visualización está en un estado oscuro.
Cuando no se aplica voltaje, no hay birrefringencia en el modo VA, por lo que el VA en el modo normalmente negro bloquea la luz en todas las longitudes de onda y es independiente del grosor de la caja. Esta característica muestra que las características del estado oscuro del modo negro normal son muy buenas y el contraste también es muy alto, por lo que los productos VA reales generalmente eligen el modo negro normal. Cuando el voltaje aplicado entre los electrodos superior e inferior es mayor que el voltaje umbral, las moléculas de cristal líquido se desvían del estado de alineación vertical a la dirección horizontal. El fenómeno de birrefringencia de la capa de cristal líquido provoca una diferencia de fase, la luz incidente pasa a través de los polarizadores superior e inferior y el panel es brillante.
TFT-LCD en modo de visualización VA tiene las ventajas de una buena reproducción del color negro, contraste, amplio ángulo de visión, etc.
A través de la innovación tecnológica continua, los tres modos de visualización mantendrán la competitividad en sus respectivas áreas de ventaja. En el futuro, TN se mantendrá en el nicho de mercado, IPS dominará los dispositivos móviles de gama alta- y VA liderará las pantallas de gran-tamaño.
