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TFT LCD 구조
TFT LCD 구조 또는 일반적인 LCD에 대한 자세한 설명은 다음을 참조하십시오. TFT LCD 기본 지식 or LCD 소개.
XNUMXD덴탈의 TFT LCD 또는 박막 트랜지스터 액정 디스플레이, 컴퓨터 모니터 및 기타 일반적인 장치 화면에 자주 사용되는 디스플레이 기술의 대중적인 형태입니다. 이 디스플레이 모듈, 또는 더 구체적으로 LCD 모듈, 는 XNUMX개의 핵심 레이어로 구성됩니다. 소자 뒷면에 가장 가까운 가장 깊은 층은 표면에서 가장 먼 것부터 가장 가까운 것 순으로 나열되며, 첫 번째 편광판, 유리 기판, 픽셀 전극 및 TFT로 구성됩니다. 가장 표면의 층은 유리 기판, 편광판 및 (일부 매트릭스에서) 전극을 가지고 있기 때문에 이 층과 유사합니다. 그러나 이러한 구성 요소의 순서는 다른 레이어와 비교하여 반전되며(편광판이 표면에 가장 가깝습니다) 이 레이어에는 RGB 컬러 필터가 있습니다. 이 두 층 사이에 액정 분자 층이 존재하며 TFT LCD 표면으로 전하와 에너지를 전달합니다. 결정 분자는 LCD 화면의 보기 속성을 변경하기 위해 다양한 방식으로 정렬될 수 있습니다.
능동 매트릭스 LCD 장치인 TFT LCD의 개별 픽셀은 각각 자체 TFT와 그 아래에 전극이 있는 빨간색, 녹색 및 파란색 하위 픽셀로 구성됩니다. 이 하위 픽셀은 개별적으로 능동적으로 제어되므로 이름이 active-matrix입니다. 그러면 더 부드럽고 빠른 응답 시간이 가능합니다. 활성 매트릭스는 또한 종횡비가 증가할 때 색상, 재생 빈도 및 해상도의 품질을 계속 유지하는 더 큰 디스플레이 모드를 허용합니다.
TFT LCD 디스플레이를 구성하는 픽셀 내에서 전극은 그들 사이의 회로를 전도하는 역할을 합니다. 두 개의 유리 기판의 양쪽 내부에 적층된 경우 전극은 TFT와 함께 액정층 내에 전기적 경로를 생성합니다. 기판 사이의 전기 경로의 영향을 변경하는 장치의 표면 및 후면 외에 다른 전극 배치도 있습니다(이 기사의 뒷부분에서 설명함). 이 경로는 전기장을 통해 결정에 영향을 미치며, 이는 TFT의 전력 소비를 최소화하고 효율적으로 만드는 TFT 개념 중 하나입니다.
전기장이 액정 분자와 상호 작용할 때 분자는 다양한 방식으로 정렬되어 빛이 액정 분자를 통과하는 방식을 변경합니다. 백라이트 장치(가장 뒷편 편광판 뒤에 있음)가 표면에 닿도록 합니다. LCD 화면은 스스로를 밝힐 수 없기 때문에 TFT LCD 콤플렉스가 조작하는 조명을 제공하려면 백라이트가 필요합니다. 액정은 빛을 다양한 각도로 편광시키며, 결과적으로 표면 편광판은 다른 수준의 빛을 통과시켜 픽셀의 색상과 밝기를 제어합니다.
TN(Twisted Nematic)형 TFT LCD
결정 분자를 정렬하는 다양한 방법이 있지만 TN(트위스트 네마틱)을 사용하는 것은 LCD 기술에서 가장 오래되고 가장 일반적이며 가장 저렴한 옵션 중 하나입니다. 그것은 액정을 조작하기 위해 표면 기판 층에 하나와 후면 기판 층에 다른 하나로 구성된 전극 사이의 전기장을 사용합니다.
전기장이 결정의 구조에 영향을 미치지 않을 때 정렬에 90도 비틀림이 있습니다. 이 비틀림은 빛이 레이어를 통해 이동할 수 있게 하여 통과할 때 빛을 편광시킨 다음 표면 편광판을 통과하게 합니다.
전기장이 가해지면 분자 결정 구조의 비틀림이 풀려 곧게 펴질 수 있습니다. 이 경우 빛이 편광되지 않고 표면 편광판을 통과할 수 없어 검은색 픽셀이 표시됩니다. 완전히 켜져 있거나 완전히 불투명한 픽셀 사이에 생성하는 것도 가능합니다. 빛이 부분적으로 편광되면(전기장이 결정 정렬을 완전히 직선화하지 않음), 중간 휘도 수준의 빛이 편광판을 통해 LED 백라이트에서 방출됩니다.
이것은 디스플레이 기술을 위한 가장 저렴한 옵션 중 하나이지만 고유한 문제가 있습니다. TN TFT LCD는 다른 유형에 비해 응답 시간이 빠르지 않으며 다른 정렬 방법을 사용하는 다른 TFT LCD만큼 넓은 시야각을 제공하지 않습니다. 시야각은 화면을 바라볼 수 있는 방향으로 표시되는 영상이 빛과 색상 면에서 제대로 보이지 않을 때까지입니다. TN 디스플레이는 대부분 수직 시야각에 어려움을 겪지만 수평 각도도 다소 제한됩니다. 이 TN LCD의 시야각 제한을 그레이 스케일 반전 문제라고 합니다.
그레이 스케일 반전 문제를 해결하는 방법에는 여러 가지가 있습니다.
일반적으로 시야각이 이상적이지 않으면 전체적으로 화질이 떨어집니다. 이 문제로 인해 명암비(가장 밝은 흰색과 가장 어두운 검은색 사이의 휘도 비율) 및 화면 가독성과 같은 항목이 유지되지 않습니다.
액정 정렬 방법 중 TN은 LCD 기술의 유일한 옵션입니다. 다중 영역 수직 정렬 또는 평면 내 스위칭과 같이 넓은 시야각을 위해 결정을 정렬하는 다양한 다른 일반적인 방법이 있습니다. 또한 TN 장치가 풍부하기 때문에 사용자가 완전히 새로운 장치를 구입할 필요가 없도록 TN 화면과 페어링하기 위해 O-film이라는 것이 도입되었습니다.
MVA(Multi-domain Vertical Alignment) TFT LCD
간단히 말해서, 이 방법은 각 픽셀 아래의 셀을 여러 도메인으로 나눕니다. 분할을 통해 동일한 셀의 분자가 다르게 배향될 수 있으므로 사용자가 디스플레이 보기를 이동함에 따라 고휘도 및 고대비와 같은 이러한 각도에서 디스플레이 특성을 보존할 수 있는 다른 결정 방향 정렬이 있습니다. . 이것은 모노 도메인 수직 정렬로 알려진 문제를 해결합니다.
대부분 TN과 유사하지만 MVA에는 TN 셀에 없는 한 가지 주목할만한 기능이 있습니다. 바로 유리 돌출부입니다. 샌드위치 전극 사이에서 각도 유리 돌출부가 층 내에서 이동하는 빛의 방향을 변경하여 표면 편광자를 나갈 때 넓은 시야각에 대한 요구를 충족시키기 위해 다양한 방향으로 이동합니다.
최근 MVA TFT LCD의 발전으로 명암비, 밝기, 응답 시간 모두 품질이 향상되었습니다. 300년 개발 당시 1:1997이었던 명암비는 1000:1로 개선됐다. 마찬가지로 상승(검은색에서 흰색) 및 감쇠(흰색에서 검은색) 시간으로 특징지어지는 응답 시간은 인간의 눈이 처리할 수 있는 가장 빠른 시간에 도달하여 동영상에 MVA 기반 디스플레이의 적합성을 보여줍니다.
IPS(In-Panel Switching) TFT LCD
TN으로 인한 회색조 반전 문제에 대한 또 다른 솔루션은 IPS LCD. IPS의 장점은 MVA와 다소 비슷합니다. 그러나 구조적으로 표면과 후면 전극이 있는 대신 IPS는 후면 기판에 두 전극을 모두 배치합니다. 그러면 전기장이 켜져 있을 때 분자가 평면 스위칭으로 알려진 방향을 전환하고 TN 장치에서와 같이 수직이 아닌 기판에 평행하게 정렬됩니다. 이 경우 더 밝은 백라이트가 필요합니다. TN이 소스의 더 적은 빛으로 수행할 수 있는 것과 동일한 디스플레이 밝기를 생성하려면 더 많은 전력이 필요하기 때문입니다.
이러한 유형의 정렬을 통해 TN에 비해 시야각이 훨씬 더 넓은 방향으로 유지되었습니다. 최근 IPS 디스플레이는 IPS 화면을 소비자에게 더 바람직하게 만들기 위해 응답 시간과 같은 품질이 향상되었습니다. 그러나 이러한 유형의 TFT LCD는 TN 장치보다 비용이 더 많이 드는 경향이 있습니다.
TN 대 O-필름 대 MVA 대 IPS TFT LCD
TN TFT LCD가 가장 비용이 적게 드는 데는 이유가 있습니다. O-필름, MVA 및 IPS TFT LCD는 해상도와 일반적인 디스플레이 품질을 유지하기 위해 시야각을 개선하는 더 복잡한 기술로 인해 비용이 더 많이 듭니다.
특히 O-필름은 액정 배향 기술을 변경하는 대신 상대적으로 저렴한 비용으로 TN 소자의 표면 편광판을 특수 필름으로 교체하여 시야각을 넓힐 수 있다는 점에서 독특합니다. TN과 결합하기 때문에 시야각을 약간만 향상시킬 수 있습니다.
IPS는 다른 모든 옵션보다 가능한 더 높은 각도에 도달하여 시야각을 개선할 수 있는 가장 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 그러나 IPS를 사용하면 이 장치에서 더 밝은 백라이트가 필요하기 때문에 일반 TN 장치보다 전력 소비가 더 높습니다.
MVA는 각도에서 IPS TFT LCD에 가깝지만 약간 작습니다. 그러나 앞서 언급한 것처럼 훨씬 빠른 응답 시간이 있습니다.
이러한 모든 기술은 소비자의 욕구와 가격대에 따라 실행 가능한 옵션입니다. MVA 및 IPS TFT LCD는 LCD 모니터 및 전화 화면과 같은 소비자 제품에 더 실용적인 경향이 있는 반면 TN 및 O-필름 LCD는 산업 응용 분야로 넘어갈 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 IPS 및 MVA LCD의 성장과 함께 그 적용 범위가 넓어지고 있습니다.
AFFS(고급 프린지 필드 스위칭) TFT LCD
AFFS는 개념상 IPS와 유사합니다. 둘 다 기판에 평행하게 결정 분자를 정렬하여 시야각을 개선합니다. 그러나 AFFS는 더 발전되어 전력 소비를 더 잘 최적화할 수 있습니다. 특히 AFFS는 투과율이 높아 액정층 내에서 흡수되는 빛 에너지가 적고 표면으로 더 많이 투과됩니다. IPS TFT LCD는 일반적으로 투과율이 낮으므로 더 밝은 백라이트가 필요합니다. 이 투과율 차이는 AFFS의 각 픽셀 아래에 있는 컴팩트하고 최대화된 활성 셀 공간에 뿌리를 두고 있습니다.
AFFS를 개발한 Hydis는 2004년부터 복잡한 AFFS LCD 패널을 개발하고 있는 일본 히타치 디스플레이에 AFFS를 라이선스했습니다. Hydis는 화면의 야외 가독성과 같은 디스플레이 속성을 개선하여 주요 애플리케이션인 휴대폰 디스플레이에 사용하기에 더욱 매력적입니다.
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