Więcej informacji o technologii TFT znajdziesz tutaj:
Struktura TFT LCD
Aby uzyskać bardziej szczegółowe wyjaśnienie struktury TFT LCD lub ogólnie wyświetlaczy LCD, zapoznaj się z Podstawowa wiedza TFT LCD or Wprowadzenie do wyświetlaczy LCD.
Połączenia TFT LCD lub cienkowarstwowy tranzystor ciekłokrystaliczny, jest popularną formą technologii wyświetlania, często używaną w monitorach komputerowych i innych popularnych ekranach urządzeń. Ten moduł wyświetlacza, a dokładniej Moduł LCD, składa się z trzech kluczowych warstw. Najgłębsza warstwa, znajdująca się najbliżej tylnej części urządzenia, składa się z pierwszego polaryzatora, podłoża szklanego, elektrod pikselowych i TFT, wymienionych od najdalszej do najbliższej powierzchni. Warstwa najbardziej powierzchniowa jest podobna do tej warstwy, ponieważ ma również podłoże szklane, polaryzator i (w niektórych matrycach) elektrody; jednak kolejność tych składników jest odwrócona w porównaniu z drugą warstwą (polaryzator jest najbliżej powierzchni), a w tej warstwie znajduje się filtr kolorów RGB. Pomiędzy tymi dwiema warstwami znajduje się warstwa cząsteczek ciekłokrystalicznych, która przenosi ładunki i energię w kierunku powierzchni TFT LCD. Cząsteczki kryształów można ustawiać na różne sposoby, aby zmienić właściwości wyświetlania ekranu LCD.
Jako urządzenie LCD z aktywną matrycą, poszczególne piksele TFT LCD składają się z czerwonych, zielonych i niebieskich subpikseli, z których każdy ma własny wyświetlacz TFT i elektrody pod nimi. Te subpiksele są sterowane indywidualnie i aktywnie, stąd nazwa aktywna-matryca; pozwala to na płynniejszy i szybszy czas reakcji. Aktywna matryca pozwala również na większe tryby wyświetlania, które nadal utrzymują jakość kolorów, częstotliwość odświeżania i rozdzielczość po zwiększeniu współczynnika proporcji.
W pikselach tworzących wyświetlacz TFT LCD elektrody odgrywają rolę w przewodzeniu obwodu między nimi. W przypadku ułożenia warstw na obu wewnętrznych powierzchniach dwóch podłoży szklanych, elektrody wraz z TFT tworzą ścieżkę elektryczną w warstwie ciekłokrystalicznej. Istnieją również inne rozmieszczenia elektrod poza powierzchnią i tyłem urządzenia, które zmieniają efekt ścieżki elektrycznej między podłożami (o czym będzie mowa w dalszej części artykułu). Ta ścieżka ma wpływ na kryształy poprzez pole elektryczne, które jest jedną z koncepcji TFT odpowiedzialnych za niskie, zminimalizowane zużycie energii przez TFT, co czyni je tak wydajnymi i atrakcyjnymi.
Kiedy pole elektryczne wchodzi w interakcję z cząsteczkami ciekłokrystalicznymi, cząsteczki mogą się ustawiać na różne sposoby, zmieniając sposób, w jaki światło przechodzi przez podświetlenie urządzenia (znajdującego się za tylnym polaryzatorem) na powierzchnię. Ponieważ ekrany LCD nie mogą się same oświetlać, potrzebne jest podświetlenie, aby zapewnić oświetlenie, które następnie manipuluje kompleks TFT LCD. Ciekłe kryształy polaryzują światło w różnym stopniu, a co za tym idzie, polaryzator powierzchniowy przepuszcza przez nie różne poziomy światła, kontrolując w ten sposób kolor i jasność piksela.
TN (Twisted Nematic) Typ TFT LCD
Chociaż istnieje wiele sposobów na wyrównanie cząsteczek kryształu, użycie w tym celu skręconego nematyka (TN) jest jedną z najstarszych, najczęstszych i najtańszych opcji technologii LCD. Wykorzystuje pole elektryczne między elektrodami zorganizowanymi z jedną na warstwie podłoża powierzchniowego, a drugą na tylnej warstwie podłoża do manipulowania ciekłymi kryształami.
Gdy żadne pole elektryczne nie wpływa na strukturę kryształów, w ustawieniu występuje skręcenie o 90 stopni. Ten skręcenie pozwala na przepływ światła przez warstwę, polaryzując światło, gdy przechodzi, a następnie przechodzi przez polaryzator powierzchniowy.
Jeśli zostanie przyłożone pole elektryczne, skręcenie w strukturze krystalicznej cząsteczek może zostać rozwinięte, prostując je. Kiedy tak się dzieje, światło nie jest spolaryzowane i nie może przejść przez polaryzator powierzchniowy, wyświetlając czarny piksel. Możliwe jest również utworzenie pomiędzy w pełni oświetlonym lub całkowicie nieprzezroczystym pikselem; jeśli światło jest częściowo spolaryzowane (pole elektryczne nie wyrównuje w pełni ustawienia kryształu), to przez polaryzator emitowany jest średni poziom luminancji światła z podświetleń LED.
Chociaż jest to jedna z najtańszych opcji technologii wyświetlania, ma ona swoje własne problemy. Wyświetlacze TN TFT LCD nie mają najlepszych czasów reakcji w porównaniu z innymi typami i nie zapewniają tak szerokiego kąta widzenia, jak inne wyświetlacze TFT LCD wykorzystujące inne metody wyrównania. Kąt widzenia to kierunek, w którym można patrzeć na ekran, zanim wyświetlany obraz nie będzie prawidłowo widoczny pod względem światła i koloru. Wyświetlacze TN najczęściej borykają się z pionowymi kątami widzenia, ale mają też nieco ograniczone kąty poziome. Ten limit kąta widzenia ekranów LCD TN nazywa się problemem odwrócenia skali szarości.
Istnieje kilka sposobów rozwiązania problemu odwrócenia skali szarości.
Ogólnie rzecz biorąc, gdy kąt widzenia nie jest idealny, jakość obrazu jako całości spada. Z tego powodu takie kwestie jak współczynnik kontrastu (stosunek luminancji między najjaśniejszą bielą a najciemniejszą czernią) oraz czytelność ekranu nie są zachowywane.
Wśród metod wyrównania ciekłokrystalicznego, TN jest tylko jedną z opcji dla technologii LCD. Istnieje wiele innych popularnych sposobów wyrównywania kryształów w celu uzyskania szerokiego kąta widzenia, takich jak wielodomenowe wyrównywanie w pionie lub przełączanie w płaszczyźnie. Ponadto, ze względu na dużą liczbę urządzeń TN, wprowadzono również coś, co nazywa się O-film, aby sparować z ekranami TN, dzięki czemu użytkownicy nie muszą kupować zupełnie nowych urządzeń.
MVA (wielodomenowe wyrównanie w pionie) TFT LCD
Mówiąc najprościej, ta metoda dzieli komórkę pod każdym pikselem na wiele domen. Dzięki podziałowi molekuły w tej samej komórce mogą być inaczej zorientowane, a ponieważ użytkownicy zmieniają swoje widoki na wyświetlacz, istnieją różne wyrównania kierunkowe kryształów, które pozwalają zachować właściwości wyświetlacza pod tymi kątami, takie jak wysoka jasność i wysoki kontrast . Rozwiązuje to problem tzw. wyrównania w pionie w jednej domenie.
Choć w większości podobny do TN, MVA ma w swojej komórce jedną godną uwagi cechę, której nie mają komórki TN: szklane występy. Pomiędzy warstwowymi elektrodami, kątowe występy szklane zmieniają orientację światła przemieszczającego się w warstwie, tak że po wyjściu z polaryzatora powierzchniowego przemieszcza się ono w wielu kierunkach, aby zaspokoić potrzebę szerokiego kąta widzenia.
W ostatnich opracowaniach wyświetlaczy MVA TFT LCD, współczynnik kontrastu, jasność i czasy reakcji uległy poprawie. Współczynnik kontrastu, wynoszący 300:1, gdy po raz pierwszy został opracowany w 1997 roku, został poprawiony do 1000:1. Podobnie czas reakcji, charakteryzujący się czasem narastania (od czerni do bieli) i zanikania (od bieli do czerni) osiągnął czasy, które są najszybsze, jakie ludzkie oczy mogą przetworzyć, co pokazuje, że wyświetlacze oparte na MVA są odpowiednie do ruchomych obrazów.
IPS (przełączanie w panelu) TFT LCD
Innym rozwiązaniem problemu odwrócenia skali szarości spowodowanego przez TN jest IPS LCD. Pod względem korzyści IPS jest raczej podobny do MVA. Ale strukturalnie, zamiast mieć elektrody powierzchniowe i tylne, IPS umieszcza obie elektrody na tylnym podłożu. To z kolei zmusza cząsteczki do zmiany orientacji, znanej jako przełączanie płaszczyzny, gdy pole elektryczne jest włączone, i wyrównania w sposób równoległy do podłoża, a nie prostopadle, jak w urządzeniach TN. W tym przypadku potrzebne jest jaśniejsze podświetlenie, ponieważ światło będzie wymagało większej mocy, aby uzyskać taką samą jasność wyświetlacza, jaką TN może uzyskać przy mniejszej ilości światła ze źródła.
Przy tego typu ustawieniu kąty widzenia zostały zachowane w znacznie szerszych kierunkach w porównaniu do TN. Ostatnio wyświetlacze IPS mają ulepszone właściwości, takie jak czas reakcji, dzięki czemu ekrany IPS są bardziej pożądane przez konsumentów. Jednak ten typ TFT LCD będzie kosztował więcej niż urządzenia TN.
TN vs O-Film vs MVA vs IPS TFT LCD
Chociaż TN TFT LCD ma najniższy koszt, to nie bez powodu. Folie O, MVA i IPS TFT LCD mają wyższe koszty ze względu na bardziej skomplikowane technologie, które poprawiają kąt widzenia, aby zachować rozdzielczość i ogólną jakość wyświetlania.
W szczególności folia O jest wyjątkowa, ponieważ zamiast zmieniać technologię wyrównania ciekłokrystalicznego i za stosunkowo niską cenę, może zamienić polaryzator powierzchniowy urządzenia TN na specjalną folię, aby poszerzyć kąt widzenia. Ponieważ jest połączony z TN, może tylko nieznacznie poprawić kąt widzenia.
IPS ma największy potencjał do poprawy kąta widzenia, osiągając wyższe możliwe kąty niż wszystkie inne opcje. Jednak w przypadku IPS zużycie energii jest wyższe niż w przypadku zwykłego urządzenia TN ze względu na potrzebę jaśniejszego podświetlenia w tym urządzeniu.
MVA jest zbliżone, tylko nieco mniej, do IPS TFT LCD pod kątem. Ma jednak znacznie szybszy czas reakcji, jak wspomniano wcześniej.
Wszystkie te technologie są realnymi opcjami w zależności od pragnień konsumenta i przedziału cenowego. Wyświetlacze MVA i IPS TFT są zwykle bardziej praktyczne w przypadku produktów konsumenckich, takich jak monitory LCD i ekrany telefonów, podczas gdy wyświetlacze LCD TN i O-film mogą przejść do zastosowań przemysłowych. Niemniej jednak, wraz z rozwojem wyświetlaczy LCD IPS i MVA, ich zastosowania się rozszerzają.
AFFS (zaawansowane przełączanie pola fringe) TFT LCD
AFFS jest podobny do koncepcji IPS; oba układają cząsteczki kryształu równolegle do podłoża, poprawiając kąty widzenia. Jednak AFFS jest bardziej zaawansowany i może lepiej zoptymalizować zużycie energii. Przede wszystkim AFFS ma wysoką przepuszczalność, co oznacza, że mniej energii światła jest pochłaniane w warstwie ciekłokrystalicznej, a więcej jest przekazywane w kierunku powierzchni. Wyświetlacze IPS TFT LCD mają zazwyczaj niższą transmitancję, stąd potrzeba jaśniejszego podświetlenia. Ta różnica w transmitancji jest zakorzeniona w kompaktowej, zmaksymalizowanej przestrzeni aktywnych komórek AFFS pod każdym pikselem.
Od 2004 r. Hydis, który opracował AFFS, udzielił licencji na AFFS japońskiej firmie Hitachi Displays, gdzie ludzie opracowują skomplikowane panele AFFS LCD. Hydis poprawił właściwości wyświetlania, takie jak czytelność ekranu na zewnątrz, co czyni go jeszcze bardziej atrakcyjnym w głównym zastosowaniu: wyświetlaczach telefonów komórkowych.
Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o wyświetlaczach TFT lub LCD, odwiedź naszą baza wiedzy!
