Tehnologije TFT LCD s širokim vidnim kotom

Struktura TFT LCD

Za podrobnejšo razlago strukture TFT LCD ali LCD na splošno glejteTFT LCD Osnovno znanjeozUvod v LCD.

TheTFT LCD ali tankoslojni tranzistorski zaslon s tekočimi kristali, je priljubljena oblika zaslonske tehnologije, ki se pogosto uporablja v računalniških monitorjih in drugih običajnih zaslonih naprav. Ta zaslonski modul ali natančnejeLCD modul, je sestavljen iz treh ključnih plasti. Najgloblja plast, ki je najbližja zadnji strani naprave, je sestavljena iz prvega polarizatorja, steklene podlage, elektrod slikovnih pik in TFT-jev, navedenih od najbolj oddaljene do najbližje površini. Najpovršinska plast je podobna tej plasti, saj ima tudi stekleno podlago, polarizator in (v nekaterih matrikah) elektrode; vendar je vrstni red teh komponent obrnjen v primerjavi z drugo plastjo (polarizator je najbližje površini) in v tej plasti je barvni filter RGB. Med tema dvema slojema obstaja plast molekul tekočega kristala, ki prenaša naboje in energijo proti površini TFT LCD. Kristalne molekule je mogoče poravnati na različne načine, da se spremenijo lastnosti gledanja zaslona LCD.

Kot naprava LCD z aktivno matriko so posamezne slikovne pike zaslona TFT LCD sestavljene iz rdečih, zelenih in modrih podslikovnih pik, vsaka s svojim TFT in elektrodami pod njimi. Te podslikovne pike se nadzorujejo posamezno in aktivno, od tod tudi ime aktivna matrika; to nato omogoča bolj tekoč in hiter odzivni čas. Aktivna matrika omogoča tudi večje načine prikaza, ki še naprej ohranjajo kakovost barv, hitrost osveževanja in ločljivost, ko se poveča razmerje stranic.

Znotraj slikovnih pik, ki sestavljajo zaslon TFT LCD, imajo elektrode vlogo pri vodenju vezja med njimi. Če so elektrode nameščene na obeh notranjih straneh dveh steklenih podlag, skupaj s TFT ustvarijo električno pot znotraj plasti tekočih kristalov. Obstajajo tudi druge postavitve elektrod poleg površine in zadnje strani naprave, ki spreminjajo učinek električne poti med substrati (o čemer bomo razpravljali kasneje v tem članku). Ta pot vpliva na kristale prek svojega električnega polja, kar je eden od konceptov TFT, ki je odgovoren za nizko, minimalno porabo energije TFT-jev, zaradi česar so tako učinkoviti in privlačni.

Ko električno polje medsebojno deluje z molekulami tekočih kristalov, se lahko molekule poravnajo na različne načine in spremenijo, kako svetloba prehaja skoziosvetlitev ozadjanaprave (najdete jo za zadnjim polarizatorjem) na površino. Ker zasloni LCD ne morejo osvetliti sami, je potrebna osvetlitev ozadja, ki zagotavlja osvetlitev, ki jo nato upravlja kompleks TFT LCD. Tekoči kristali polarizirajo svetlobo do različnih stopenj in posledično površinski polarizator prepušča različne nivoje svetlobe skozi njo in tako nadzoruje barvo in svetlost piksla.

TFT LCD tipa TN (Twisted Nematic).

Čeprav obstaja več načinov za poravnavo kristalnih molekul, je uporaba zvitega nematika (TN) za to ena najstarejših, najpogostejših in najcenejših možnosti za tehnologijo LCD. Za manipulacijo s tekočimi kristali uporablja električno polje med elektrodama, organiziranima tako, da je ena na površinski plasti substrata in druga na zadnji plasti substrata.

Ko nobeno električno polje ne vpliva na strukturo kristalov, pride do zasuka v poravnavi za 90 stopinj. Ta zasuk omogoča, da se svetloba premika skozi plast, polarizira svetlobo, ko prehaja, da gre nato skozi površinski polarizator.

Če uporabimo električno polje, se lahko zasuk v kristalni strukturi molekul odvije in jih poravna. Ko se to zgodi, svetloba ni polarizirana in ne more preiti skozi površinski polarizator, pri čemer se prikaže črna slikovna pika. Prav tako je mogoče ustvariti vmesno slikovno piko popolnoma osvetljeno ali popolnoma neprozorno; če je svetloba delno polarizirana (električno polje ne izravna popolnoma kristalne poravnave), se iz LED-osvetlitev ozadja skozi polarizator oddaja srednja raven svetilnosti.

Čeprav je to ena najcenejših možnosti za zaslonsko tehnologijo, ima svoje težave. TN TFT LCD nima najboljših odzivnih časov v primerjavi z drugimi vrstami in ne zagotavlja tako širokega vidnega kota kot drugi TFT LCD z uporabo različnih metod poravnave. Vidni kot je smer, v kateri lahko gledamo na zaslon, preden prikazane slike ni mogoče pravilno videti glede na svetlobo in barvo. Zasloni TN se večinoma spopadajo z navpičnimi koti gledanja, vendar imajo tudi nekoliko omejene vodoravne kote. Ta omejitev vidnega kota LCD-jev TN se imenuje težava inverzije sivine.

Obstaja več načinov za rešitev težave z inverzijo sivine.

Na splošno, ko kot gledanja ni idealen, se kakovost slike kot celote zmanjša. Stvari, kot sta kontrastno razmerje (razmerje svetilnosti med najsvetlejšo belo in najtemnejšo črno) in berljivost zaslona se zaradi te težave ne ohranijo.

Med metodami poravnave tekočih kristalov je TN le ena možnost za tehnologijo LCD. Obstajajo različni drugi običajni načini za poravnavo kristalov za širok kot gledanja, kot je večdomenska navpična poravnava ali preklapljanje v ravnini. Poleg tega je bil zaradi obilice naprav TN uveden tudi nekaj, kar se imenuje O-film za združevanje z zasloni TN, tako da uporabnikom ni treba kupovati popolnoma novih naprav.

MVA (večdomenska navpična poravnava) TFT LCD

Preprosto povedano, ta metoda razdeli celico pod vsako slikovno piko na več domen. Z delitvijo so lahko molekule v isti celici različno usmerjene in tako, ko uporabniki spreminjajo svoje poglede na zaslon, obstajajo različne kristalne usmeritve, ki omogočajo ohranitev lastnosti zaslona pod temi koti, kot sta visoka svetlost in visok kontrast . To rešuje problem tako imenovane navpične poravnave z eno domeno.

Čeprav je večinoma podoben TN, ima MVA v svoji celici eno opazno lastnost, ki je celice TN nimajo: steklene izbokline. Kotne steklene izbokline med elektrodami v obliki sendviča preusmerjajo svetlobo, ki potuje znotraj plasti, tako da ob izhodu iz površinskega polarizatorja potuje v več smereh, da zadovolji potrebo po širokem kotu gledanja.

Pri nedavnem razvoju MVA TFT LCD so kontrastno razmerje, svetlost in odzivni časi povečali kakovost. Kontrastno razmerje, ki je bilo 300:1, ko je bilo prvič razvito leta 1997, je bilo izboljšano na 1000:1. Podobno je odzivni čas, za katerega je značilen čas naraščanja (od črne do bele) in upadanja (od bele do črne), dosegel čase, ki so najhitrejši, kar jih lahko obdela človeško oko, kar dokazuje primernost zaslonov, ki temeljijo na MVA, za gibljive slike.

IPS (In-Panel Switching) TFT LCD

Druga rešitev za težavo z inverzijo sivine, ki jo povzroča TN, jeIPS LCD. Kar zadeva prednosti IPS, je precej podoben MVA. Toda strukturno IPS namesto površinske in hrbtne elektrode postavi obe elektrodi na zadnjo podlago. To nato prisili molekule, da, ko je električno polje vključeno, zamenjajo orientacijo, znano kot preklapljanje ravnine, in se poravnajo vzporedno s substrati in ne pravokotno, kot v napravah TN. V tem primeru je potrebna svetlejša osvetlitev ozadja, saj bo svetloba potrebovala več moči, da ustvari enako svetlost zaslona, ​​kot bi jo TN morda zmogel z manj svetlobe iz vira.

S to vrsto poravnave so bili koti gledanja ohranjeni v veliko širših smereh v primerjavi s TN. V zadnjem času so zasloni IPS izboljšali lastnosti, kot je odzivni čas, zaradi česar so zasloni IPS bolj zaželeni za potrošnike. Vendar bo ta vrsta TFT LCD običajno stala več kot naprave TN.

TN proti O-Film proti MVA proti IPS TFT LCD

Čeprav ima TN TFT LCD najmanjšo ceno, je to z razlogom. O-filmi, MVA in IPS TFT LCD imajo višje stroške zaradi svojih bolj zapletenih tehnologij, ki izboljšajo vidni kot, da ohranijo ločljivost in splošno kakovost zaslona.

Posebej O-film je edinstven, saj lahko namesto spreminjanja tehnologije poravnave tekočih kristalov in za razmeroma nizke stroške zamenja površinski polarizator naprave TN s posebnim filmom za razširitev kota gledanja. Ker je v kombinaciji s TN, lahko le nekoliko izboljša vidni kot.

IPS ima največ možnosti za izboljšanje kota gledanja, saj dosega višje možne kote kot vse druge možnosti. Pri IPS pa je poraba energije večja kot pri običajni napravi TN zaradi potrebe po svetlejši osvetlitvi ozadja v tej napravi.

MVA je po kotu blizu, le malo manj, IPS TFT LCD. Kar pa ima, je veliko hitrejši odzivni čas, kot je bilo že omenjeno.

Vse te tehnologije so izvedljive možnosti glede na potrošnikove želje in cenovni razred. Zasloni LCD MVA in IPS TFT so običajno bolj praktični za potrošniške izdelke, kot so LCD monitorji in telefonski zasloni, medtem ko lahko LCD zasloni TN in O-film preidejo v industrijsko uporabo. Kljub temu se z rastjo IPS in MVA LCD njihove uporabe širijo.

AFFS (Advanced Fringe Field Switching) TFT LCD

AFFS je po konceptu podoben IPS; oba poravnata kristalne molekule vzporedno s substratom, kar izboljša vidne kote. Vendar je AFFS naprednejši in lahko bolje optimizira porabo energije. Predvsem ima AFFS visoko prepustnost, kar pomeni, da se manj svetlobne energije absorbira v plasti tekočih kristalov in več se prenaša proti površini. Zasloni IPS TFT LCD imajo običajno nižjo prepustnost, zato je potrebna svetlejša osvetlitev ozadja. Ta razlika v prepustnosti je zakoreninjena v kompaktnem, maksimiziranem aktivnem prostoru celice AFFS pod vsako slikovno piko.

Od leta 2004 je Hydis, ki je razvil AFFS, izdal licenco za AFFS japonskemu podjetju Hitachi Displays, kjer ljudje razvijajo zapletene LCD plošče AFFS. Hydis je izboljšal lastnosti zaslona, ​​kot je berljivost zaslona na prostem, zaradi česar je še bolj privlačen za uporabo za svojo glavno aplikacijo: zaslone mobilnih telefonov.

Če želite izvedeti več o zaslonih TFT ali LCD, obiščite našspletna stran!