TFT LCD 란 무엇입니까?
A TFT LCD , 또는 박막 트랜지스터 액정 디스플레이는 오늘날 가장 빠르게 성장하는 디스플레이 기술 형태 중 하나입니다. 박막 트랜지스터(TFT)는 제품의 효율성, 소형화 및 비용을 향상시키기 위해 디스플레이 기술에 사용되는 반도체 소자의 일종입니다. TFT LCD는 반도체 특성과 관련하여 능동 매트릭스 디스플레이로 픽셀을 수동적으로가 아니라 개별적으로 및 능동적으로 제어하여 이 반도체 장치의 이점을 더욱 강화합니다.
TFT 기술에 대한 추가 정보는 다음에서 찾을 수 있습니다.
평판 기술, 특히 액정 디스플레이(LCD)와 결합된 이후, TFT 디스플레이가 성장했습니다. 컴퓨터 모니터 및 스마트폰과 같은 디스플레이 화면 및 LCD 모니터에 널리 사용됩니다. 이러한 발전과 함께 CRT라고도 알려진 음극선관은 디스플레이 분야에서 더 가볍고 부피가 적은 LCD가 인수되면서 과거로 떨어지기 시작했습니다. 현대의 고해상도 및 고품질 디스플레이는 주로 LCD 내에서 TFT 기술을 사용합니다.
TFT LCD의 구조
TFT LCD는 XNUMX개의 핵심 레이어로 구성됩니다. 두 개의 샌드위치 레이어는 유리 기판으로 구성되어 있지만 하나는 TFT를 포함하고 다른 하나는 RGB 또는 빨강 녹색 파랑 컬러 필터를 포함합니다. 유리층 사이의 층은 액정층이다.
그림 1 : TFT LCD 디스플레이에 사용되는 다양한 레이어와 구성 요소의 시각적 다이어그램.
XNUMXD덴탈의 TFT 유리기판층 장치 회로 기판의 가장 깊은 층 또는 맨 뒤에 있는 층입니다. 비결정질 구조를 가진 실리콘의 일종인 비정질 실리콘으로 만들어졌습니다. 이 실리콘은 실제 유리 기판에 증착됩니다. 이 레이어의 TFT는 각 하위 픽셀에 개별적으로 쌍을 이룹니다(참조 TFT 픽셀의 아키텍처 아래) 장치의 다른 기판 층에서 각각의 하위 픽셀에 적용되는 전압의 양을 제어합니다. 이 층은 또한 기판과 액정층 사이에 픽셀 전극을 가지고 있습니다. 전극은 어떤 것(이 경우 픽셀)으로 또는 외부로 전기를 전달하는 전도체입니다.
표면 수준에는 다른 유리 기판이 있습니다. 이 유리 기판 바로 아래에는 실제 픽셀과 하위 픽셀이 있어 RGB 컬러 필터를 형성합니다. 앞서 언급한 층의 전극에 대응하기 위해, 이 표면 층은 두 층 사이를 이동하는 회로를 차단하는 액정에 더 가까운 쪽에 반대(또는 공통) 전극을 가지고 있습니다. 이 두 기판 층에서 전극은 투명도를 허용하고 우수한 전도성을 갖기 때문에 가장 흔히 인듐 주석 산화물(ITO)로 만들어집니다.
유리 기판의 바깥쪽(표면에 가장 가깝거나 뒷면에 가장 가까운)에는 편광판이라고 하는 필터 층이 있습니다. 이러한 필터는 특정 방식으로 편광된 경우 특정 광선만 통과할 수 있도록 합니다. 즉, 빛의 기하학적 파동이 필터에 적합합니다. 편광이 제대로 되지 않으면 빛이 편광판을 통과하지 못하여 LCD 화면이 불투명해집니다.
두 기판 층 사이에는 액정이 있습니다. 함께, 액정 분자는 움직임 측면에서 액체처럼 행동할 수 있지만 결정 구조를 유지합니다. 이 층에서 사용할 수 있는 다양한 화학식이 있습니다. 일반적으로 액정은 특정 방식으로 분자를 배치하도록 정렬되어 광파의 편광을 통해 빛을 통과시키는 특정 동작을 유도합니다. 이를 위해서는 자기장 또는 전기장을 사용해야 합니다. 그러나 디스플레이의 경우 자기장을 사용하기 위해서는 디스플레이 자체에 너무 강한 자기장이 발생하므로 매우 낮은 전력을 사용하고 전류가 필요하지 않은 전기장이 사용됩니다.
전극 사이의 결정에 전기장을 가하기 전에 결정의 정렬이 90도 꼬인 패턴으로 되어 디스플레이의 "노멀 화이트" 모드에서 적절하게 결정 편광된 빛이 표면 편광자를 통과할 수 있습니다. 이 상태는 이러한 특정 비틀림으로 구조를 배향하는 재료로 의도적으로 코팅된 전극으로 인해 발생합니다.
그러나 전기장이 가해지면 결정이 곧게 펴지면서 비틀림이 끊어지며, 이를 재정렬이라고 합니다. 통과한 빛은 여전히 후면 편광판을 통과할 수 있지만 결정층이 표면 편광판을 통과하도록 빛을 편광하지 않기 때문에 빛이 표면으로 투과되지 않아 불투명합니다. 전압이 낮아지면 일부 수정만 다시 정렬되어 부분적인 양의 빛이 통과하고 다른 회색 음영(광 수준)이 생성됩니다. 이 효과를 꼬인 네마틱 효과라고 합니다.
그림 2 : 왼쪽에는 편광된 빛이 자유롭게 통과하는 꼬인 액정층이 있습니다. 오른쪽은 전기장이 층으로 충전된 후 분자 방향을 완전히 재정렬하여 빛이 편광되지 않고 표면 편광자를 통과할 수 없도록 합니다.
XNUMXD덴탈의 뒤틀린 네마틱 효과 LCD 기술을 위한 가장 저렴한 옵션 중 하나이며 빠른 픽셀 응답 시간도 가능합니다. 그러나 여전히 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 색상 재현 품질이 좋지 않을 수 있으며 시야각 또는 화면을 보는 방향이 더 제한됩니다.
이러한 한계에 대한 솔루션은 인플레인 스위칭을 통해 제공되었습니다. (IPS) 액정. 결정을 전극에 수직으로 정렬하는 대신 IPS는 전극을 평행하게 정렬합니다. 그러면 매트릭스 내에서 빛이 더 간소화됩니다. 초기에는 응답속도가 느린 등의 문제가 있었지만 최근에는 이러한 문제가 대부분 해소되어 결점보다 시야각 및 색재현성이 우수하다는 장점이 있습니다. 그러나 꼬인 네마틱 장치보다 비용이 많이 드는 기술입니다.
그림 3 :맨 위 줄은 IPS 사용 시 정렬 특성과 시야각 품질을 나타냅니다. 맨 아래 줄은 꼬인 네마틱이 결정을 정렬하는 데 사용되는 방법과 시야각이 결정에 미치는 영향을 표시합니다.
장치를 통과하는 빛은 디스플레이의 후면 또는 측면에서 빛을 비출 수 있는 백라이트에서 제공됩니다. LCD는 자체적으로 빛을 내지 않기 때문에 백라이트를 사용해야 합니다. LCD 모듈. 이 광원은 가장 일반적으로 LED로 더 잘 알려진 발광 다이오드의 형태로 제공됩니다. 최근 유기 LED(OLED)도 사용되었습니다. 일반적으로 흰색인 이 빛은 올바르게 편광된 경우 표면 기판 층의 RGB 컬러 필터를 통과하여 TFT 장치에서 신호를 받은 색상을 표시합니다.
TFT LCD 구동
지난 기사의 "TFT의 진화"의 첫 번째 단락을 다시 참조하면 "박막 트랜지스터 디스플레이의 역사,” FET(전계 효과 트랜지스터)에 대한 기본 설명이 있습니다. TFT는 FET의 한 형태이므로 FET의 구동 원리도 따릅니다. 기본적으로 TFT의 게이트에 전압을 인가하면 신호 전류를 제어하거나 변경할 수 있습니다. TFT 기반 LCD 패널에서 구동 전압이라고 하는 이 전류는 소스에서 드레인으로 흐르고 신호를 하위 픽셀로 전송하여 빛이 통과할 수 있도록 합니다.
TFT 픽셀의 아키텍처
LCD 내에서 각 픽셀은 XNUMX개의 하위 픽셀로 특징지어질 수 있습니다. 이 세 개의 하위 픽셀은 전체 픽셀의 RGB 색상화를 생성합니다. 이러한 하위 픽셀은 앞서 설명한 대로 각각 고유한 구조 및 기능 레이어가 있는 장치 내의 축전기 또는 전기 저장 장치 역할을 합니다. 픽셀당 XNUMX개의 하위 픽셀을 사용하여 필터와 편광판을 통과하는 빛으로부터 액정 배향에 따라 다른 밝기로 거의 모든 종류의 색상을 혼합할 수 있습니다.
