Co to jest wyświetlacz TFT LCD?
A TFT LCD , lub cienkowarstwowy wyświetlacz ciekłokrystaliczny z tranzystorami, jest obecnie jedną z najszybciej rozwijających się form technologii wyświetlania. Tranzystor cienkowarstwowy (TFT) to rodzaj urządzenia półprzewodnikowego stosowanego w technologii wyświetlania w celu zwiększenia wydajności, zwartości i kosztów produktu. W połączeniu z właściwościami półprzewodnikowymi, wyświetlacz TFT LCD jest wyświetlaczem z aktywną matrycą, kontrolującą piksele indywidualnie i aktywnie, a nie pasywnie, co zwiększa korzyści płynące z tego urządzenia półprzewodnikowego.
Więcej informacji o technologii TFT znajdziesz tutaj:
Ponieważ w połączeniu z technologią płaskich paneli, w szczególności wyświetlaczami ciekłokrystalicznymi (LCD), Wyświetlacze TFT urosły bardzo popularna w przypadku ekranów i monitorów LCD, takich jak monitory komputerowe i smartfony. Wraz z tym rozwojem kineskop, znany również jako CRT, zaczął odchodzić w przeszłość, ponieważ w dziedzinie wyświetlaczy pojawił się lżejszy, mniej obszerny wyświetlacz LCD. Współczesne wyświetlacze o wysokiej rozdzielczości i jakości wykorzystują przede wszystkim technologię TFT w wyświetlaczach LCD.
Struktura TFT LCD
TFT LCD jest zbudowany z trzech kluczowych warstw. Dwie warstwy warstwowe składają się z podłoży szklanych, chociaż jedna zawiera TFT, podczas gdy druga ma filtr kolorów RGB lub czerwono-zielono-niebieski. Warstwa pomiędzy warstwami szkła jest warstwą ciekłokrystaliczną.
Ryc. 1: Wizualny schemat różnych warstw i komponentów używanych w wyświetlaczu TFT LCD.
Połączenia Warstwa podłoża ze szkła TFT jest najgłębszą lub najbardziej tylną warstwą płytki drukowanej urządzenia. Wykonany jest z krzemu amorficznego, rodzaju krzemu o strukturze niekrystalicznej. Ten krzem jest następnie osadzany na właściwym podłożu szklanym. TFT w tej warstwie są sparowane indywidualnie z każdym subpikselem (patrz Architektura piksela TFT poniżej) z drugiej warstwy podłoża urządzenia i kontroluj ilość napięcia przyłożonego do ich odpowiednich subpikseli. Ta warstwa ma również elektrody pikselowe między podłożem a warstwą ciekłokrystaliczną. Elektrody to przewodniki, które kierują elektryczność do czegoś lub z czegoś, w tym przypadku pikseli.
Na poziomie powierzchni znajduje się drugie podłoże szklane. Tuż pod tym szklanym podłożem znajdują się rzeczywiste piksele i subpiksele, tworząc filtr kolorów RGB. W celu przeciwdziałania elektrodom wspomnianej wcześniej warstwy, ta warstwa powierzchniowa ma przeciwelektrody (lub wspólne) po stronie bliższej ciekłym kryształom, które zamykają obwód biegnący między dwiema warstwami. W obu tych warstwach podłoża elektrody są najczęściej wykonane z tlenku indowo-cynowego (ITO), ponieważ zapewniają przezroczystość i mają dobre właściwości przewodzące.
Zewnętrzne strony podłoży szklanych (najbliżej powierzchni lub najbliżej tyłu) mają warstwy filtrujące zwane polaryzatorami. Filtry te przepuszczają tylko niektóre wiązki światła, jeśli są spolaryzowane w określony sposób, co oznacza, że fale geometryczne światła są odpowiednie dla filtra. Jeśli nie jest prawidłowo spolaryzowane, światło nie przechodzi przez polaryzator, co tworzy nieprzezroczysty ekran LCD.
Pomiędzy dwiema warstwami podłoża znajdują się ciekłe kryształy. Razem cząsteczki ciekłokrystaliczne mogą zachowywać się jak ciecz pod względem ruchu, ale zachowują swoją strukturę jak kryształ. W tej warstwie dostępnych jest wiele wzorów chemicznych. Zazwyczaj ciekłe kryształy są ustawione w taki sposób, aby pozycjonować cząsteczki w określony sposób, aby wywołać określone zachowania przepuszczania światła przez polaryzację fal świetlnych. Aby to zrobić, należy użyć pola magnetycznego lub elektrycznego; jednak w przypadku wyświetlaczy, aby pole magnetyczne było użyteczne, będzie ono zbyt silne dla samego wyświetlacza, a zatem używane są pola elektryczne o bardzo małej mocy i niewymagające prądu.
Przed przyłożeniem pola elektrycznego do kryształów między elektrodami, kryształy są ustawione w układzie skręconym o 90 stopni, co pozwala na przejście odpowiednio spolaryzowanego kryształowo światła przez polaryzator powierzchniowy w trybie „normalnej bieli” wyświetlacza. Ten stan jest spowodowany przez elektrody, które są celowo pokryte materiałem, który orientuje strukturę za pomocą tego specyficznego skrętu.
Jednak po przyłożeniu pola elektrycznego skręcenie zostaje przerwane, gdy kryształy się wyprostują, co jest znane jako ponowne wyrównanie. Przechodzące światło może nadal przechodzić przez tylny polaryzator, ale ponieważ warstwa kryształu nie polaryzuje światła przechodzącego przez polaryzator powierzchniowy, światło nie jest przekazywane na powierzchnię, co powoduje nieprzezroczysty wyświetlacz. Jeśli napięcie zostanie zmniejszone, tylko niektóre kryształy ponownie się wyrównają, pozwalając na przejście częściowej ilości światła i tworząc różne odcienie szarości (poziomy światła). Ten efekt nazywa się efektem skręconego nematycznego.
Ryc. 2: Po lewej stronie znajduje się skręcona warstwa ciekłokrystaliczna, w której spolaryzowane światło przechodzi swobodnie; po prawej stronie znajduje się po naładowaniu pola elektrycznego do warstwy, całkowicie zmieniając orientację molekuł, tak aby światło nie było spolaryzowane i nie mogło przejść przez polaryzator powierzchniowy.
Połączenia skręcony efekt nematyczny jest jedną z najtańszych opcji technologii LCD, a także pozwala na szybki czas reakcji pikseli. Jednak nadal istnieją pewne ograniczenia; jakość odwzorowania kolorów może nie być świetna, a kąty widzenia lub kierunek patrzenia na ekran są bardziej ograniczone.
Rozwiązaniem tych ograniczeń było przełączanie w płaszczyźnie (IPS) ciekłych kryształów. Zamiast wyrównywania kryształów prostopadle do elektrod, IPS wyrównuje je w sposób równoległy. Światło jest wtedy bardziej opływowe w matrycy. Pojawiły się początkowe problemy, takie jak długi czas reakcji, ale ostatnio problemy te zostały w większości rozwiązane, dzięki czemu korzyści z lepszych kątów widzenia i reprodukcji kolorów są większe niż wady. Jest to jednak technologia droższa niż skręcone urządzenia nematyczne.
Ryc. 3:Górny rząd charakteryzuje charakter wyrównania przy wykorzystaniu IPS oraz jakość kątów widzenia. Dolny rząd pokazuje, w jaki sposób skręcony nematyk jest używany do wyrównania kryształów i jak wpływa na to kąt widzenia.
Światło przechodzące przez urządzenie pochodzi z podświetlenia, które może świecić światłem z tyłu lub z boku wyświetlacza. Ponieważ wyświetlacz LCD nie wytwarza własnego światła, musi używać podświetlenia w Moduł LCD. To źródło światła najczęściej występuje w postaci diod elektroluminescencyjnych, lepiej znanych jako diody LED. Ostatnio organiczne diody LED (OLED) również weszły do użytku. Zazwyczaj białe, to światło, jeśli jest prawidłowo spolaryzowane, przejdzie przez filtr kolorów RGB warstwy podłoża powierzchniowego, wyświetlając kolor sygnalizowany przez urządzenie TFT.
TFT LCD Jazdy
Jeśli odniesiesz się do pierwszego akapitu w części „Ewolucja TFT” w ostatnim artykule, „Historia wyświetlaczy tranzystorowych cienkowarstwowych”, będzie podstawowe wyjaśnienie tranzystora polowego (FET). TFT jest formą FET, a więc jest również zgodny z zasadą napędzania FET. Zasadniczo, jeśli napięcie jest przyłożone do bramki TFT, prąd sygnału może być kontrolowany lub zmieniany. Ten prąd, zwany napięciem zasilającym, na panelu LCD opartym na TFT przepływa następnie ze źródła do drenu i przesyła sygnał do jego subpiksela, umożliwiając przechodzenie światła.
Architektura piksela TFT
W LCD każdy piksel można scharakteryzować za pomocą trzech subpikseli. Te trzy subpiksele tworzą koloryzację RGB całego piksela. Te subpiksele działają jak kondensatory lub elektryczne jednostki magazynujące w urządzeniu, każdy z własnymi niezależnymi warstwami strukturalnymi i funkcjonalnymi, jak opisano wcześniej. Dzięki trzem subpikselom na piksel można mieszać prawie każdy rodzaj kolorów ze światła przechodzącego przez filtry i polaryzator z różną jasnością w oparciu o wyrównanie ciekłokrystaliczne.
