Tehnologii cu unghi larg de vizualizare TFT LCD

Structura TFT LCD

Pentru o explicație mai detaliată a structurii LCD TFT sau a ecranelor LCD în general, vă rugăm să consultațiCunoștințe de bază TFT LCDsauIntroducere în LCD-uri.

TheLCD TFT sau ecran subțire cu cristale lichide cu tranzistor, este o formă populară de tehnologie de afișare folosită adesea pe monitoarele computerelor și pe alte ecrane obișnuite ale dispozitivelor. Acest modul de afișare, sau mai precisModul LCD, este compus din trei straturi cheie. Stratul cel mai adânc, cel mai aproape de spatele dispozitivului este compus din, enumerate de la cel mai îndepărtat la cel mai aproape de suprafață, primul polarizator, un substrat de sticlă, electrozi pixeli și TFT. Stratul de cea mai mare suprafață este similar cu acest strat, deoarece are și un substrat de sticlă, un polarizator și (în unele matrice) electrozi; cu toate acestea, ordinea acestor componente este inversată în comparație cu celălalt strat (polarizatorul este cel mai apropiat de suprafață), iar în acest strat există un filtru de culoare RGB. Între aceste două straturi, există un strat de molecule de cristal lichid care transportă sarcini și energie către suprafața LCD-ului TFT. Moleculele de cristal pot fi aliniate într-o varietate de moduri pentru a modifica proprietățile de vizualizare ale ecranului LCD.

Ca dispozitiv LCD cu matrice activă, pixelii individuali ai LCD-ului TFT constau din sub-pixeli roșii, verzi și albaștri, fiecare având propriul TFT și electrozi sub ei. Acești sub-pixeli sunt controlați individual și activ, de unde și numele de matrice activă; acest lucru permite apoi un timp de răspuns mai fluid și rapid. Matricea activă permite, de asemenea, moduri de afișare mai mari care continuă să mențină calitatea culorii, rata de reîmprospătare și rezoluția atunci când raportul de aspect este crescut.

În cadrul pixelilor care compun afișajul LCD TFT, electrozii joacă un rol în conducerea circuitului dintre ei. Dacă sunt stratificați pe ambele părți interioare ale celor două substraturi de sticlă, electrozii, împreună cu TFT, creează o cale electrică în stratul de cristale lichide. Există și alte poziții de electrozi în afară de suprafața și spatele dispozitivului care schimbă efectul căii electrice dintre substraturi (care va fi discutat mai târziu în acest articol). Această cale are un efect asupra cristalelor prin câmpul său electric, care este unul dintre conceptele TFT responsabile pentru consumul redus de energie al TFT-urilor, făcându-le atât de eficiente și atrăgătoare.

Când câmpul electric interacționează cu moleculele de cristal lichid, moleculele se pot alinia într-o varietate de moduri, schimbând modul în care trece lumina de lalumina de fundala dispozitivului (găsit în spatele polarizatorului din spate) la suprafață. Deoarece ecranele LCD nu se pot ilumina singure, este necesară o lumină de fundal pentru a oferi iluminare pe care complexul LCD TFT o manipulează apoi. Cristalele lichide polarizează lumina în grade diferite și, în consecință, polarizatorul de suprafață trece prin ea diferite niveluri de lumină, controlând astfel culoarea și luminozitatea pixelului.

LCD TFT de tip TN (Twisted Nematic).

Deși există o varietate de modalități de a alinia moleculele de cristal, utilizarea unei nematice răsucite (TN) pentru a face acest lucru este una dintre cele mai vechi, mai comune și mai ieftine opțiuni pentru tehnologia LCD. Utilizează câmpul electric dintre electrozi organizați cu unul pe stratul de substrat de suprafață și celălalt pe stratul de substrat din spate pentru a manipula cristalele lichide.

Când niciun câmp electric nu afectează structura cristalelor, există o răsucire de 90 de grade în aliniere. Această răsucire permite luminii să se miște prin strat, polarizând lumina pe măsură ce trece pentru a trece apoi prin polarizatorul de suprafață.

Dacă se aplică un câmp electric, răsucirea structurii cristaline a moleculelor poate fi derulată, îndreptându-le. Când se întâmplă acest lucru, lumina nu este polarizată și nu poate trece prin polarizatorul de suprafață, afișând un pixel negru. De asemenea, este posibil să se creeze un intercalare dintre pixelul complet iluminat sau complet opac; dacă lumina este parțial polarizată (câmpul electric nu îndreaptă complet alinierea cristalului), atunci un nivel de luminanță medie de lumină este emis de luminile LED prin polarizator.

Deși aceasta este una dintre cele mai ieftine opțiuni pentru tehnologia de afișare, are propriile sale probleme. TN TFT LCD nu are timpi de răspuns de top în comparație cu alte tipuri și nu oferă un unghi de vizualizare la fel de larg ca și alte LCD-uri TFT care utilizează diferite metode de aliniere. Un unghi de vizualizare este direcția în care un ecran poate fi privit înainte ca imaginea afișată să nu poată fi văzută corect în termeni de lumină și culoare. Ecranele TN se luptă în cea mai mare parte cu unghiurile de vizualizare verticale, dar au și unghiuri orizontale oarecum limitate. Această limită a unghiului de vizualizare a ecranelor LCD TN se numește problema inversării scalei de gri.

Există mai multe moduri de a rezolva problema inversării scalei de gri.

În general, atunci când unghiul de vizualizare nu este ideal, calitatea imaginii în ansamblu scade. Lucruri precum raportul de contrast (raportul de luminanță dintre cel mai strălucitor alb și cel mai închis negru) și lizibilitatea ecranului nu sunt păstrate din cauza acestei probleme.

Printre metodele de aliniere a cristalelor lichide, TN este doar o opțiune pentru tehnologia LCD. Există diverse alte modalități comune de a alinia cristalele pentru un unghi larg de vizualizare, cum ar fi alinierea verticală cu mai multe domenii sau comutarea în plan. În plus, din cauza abundenței dispozitivelor TN, a fost introdus și ceva numit O-film pentru a se asocia cu ecranele TN, astfel încât utilizatorii să nu fie nevoiți să cumpere dispozitive complet noi.

LCD TFT MVA (Multi-domain Vertical Alignment).

Mai simplu spus, această metodă împarte celula de sub fiecare pixel în mai multe domenii. Odată cu diviziunea, moleculele din aceeași celulă pot fi orientate diferit și, pe măsură ce utilizatorii își schimbă vederea asupra afișajului, există diferite aliniamente direcționale ale cristalului care permit păstrarea proprietăților afișajului peste aceste unghiuri, cum ar fi luminozitatea ridicată și contrastul ridicat. . Acest lucru rezolvă problema a ceea ce este cunoscut sub numele de aliniere verticală mono-domeniu.

Deși în mare parte similar cu TN, MVA are o caracteristică notabilă în celula sa pe care celulele TN nu o au: proeminențe de sticlă. Între electrozii de tip sandwich, proeminențele de sticlă unghiulare reorientează lumina care călătorește în interiorul stratului, astfel încât la ieșirea din polarizatorul de suprafață, aceasta se deplasează într-o multitudine de direcții pentru a satisface nevoia unui unghi larg de vizualizare.

În evoluțiile recente ale LCD-ului MVA TFT, raportul de contrast, luminozitatea și timpii de răspuns au crescut toate în calitate. Raportul de contrast, fiind de 300:1 când a fost dezvoltat pentru prima dată în 1997, a fost îmbunătățit la 1000:1. În mod similar, timpul de răspuns, caracterizat prin creșterea (negru spre alb) și decădere (alb către negru), a atins momente care sunt cele mai rapide pe care ochiul uman le poate procesa, demonstrând caracterul adecvat al afișajelor bazate pe MVA pentru imaginile în mișcare.

LCD TFT IPS (Comutare în panou).

O altă soluție la problema inversării la scară de gri cauzată de TN esteLCD IPS. În ceea ce privește beneficiile IPS, este destul de similar cu MVA. Dar din punct de vedere structural, în loc să aibă electrozi de suprafață și din spate, IPS plasează ambii electrozi pe substratul din spate. Acest lucru forțează apoi moleculele, atunci când câmpul electric este pornit, să schimbe orientările, cunoscute sub numele de comutare plană, și să se alinieze în mod paralel cu substraturile, mai degrabă decât perpendicular, ca în dispozitivele TN. În acest caz, este necesară o lumină de fundal mai strălucitoare, deoarece lumina va avea nevoie de mai multă putere pentru a produce aceeași luminozitate a afișajului pe care TN o poate face cu mai puțină lumină de la sursă.

Cu acest tip de aliniere, unghiurile de vizualizare au fost păstrate în direcții mult mai largi în comparație cu TN. Recent, afișajele IPS au îmbunătățit calități, cum ar fi timpul de răspuns, pentru a face ecranele IPS mai dorite de consumatori. Cu toate acestea, acest tip de LCD TFT va tinde să coste mai mult decât dispozitivele TN.

TN vs O-Film vs MVA vs IPS TFT LCD

În timp ce LCD-ul TN TFT are cel mai mic cost, acesta este pentru un motiv. Filmele O, MVA și LCD-urile IPS TFT au costuri mai mari datorită tehnologiilor lor mai complexe care îmbunătățesc unghiul de vizualizare pentru a păstra rezoluția și calitatea generală a afișajului.

Filmul O este unic, deoarece, în loc să schimbe tehnologia de aliniere cu cristale lichide și pentru un cost relativ scăzut, poate schimba polarizatorul de suprafață al unui dispozitiv TN cu o peliculă specială pentru a lărgi unghiul de vizualizare. Deoarece este combinat cu TN, poate îmbunătăți doar ușor unghiul de vizualizare.

IPS are cel mai mare potențial pentru un unghi de vizualizare îmbunătățit, atingând unghiuri posibile mai mari decât toate celelalte opțiuni. Cu IPS, totuși, există un consum de energie mai mare decât dispozitivul TN obișnuit, datorită necesității unei iluminări de fundal mai strălucitoare în acest dispozitiv.

MVA este aproape, doar puțin mai puțin, de IPS TFT LCD în unghi. Ceea ce are, totuși, este un timp de răspuns mult mai rapid, așa cum sa menționat mai devreme.

Toate aceste tehnologii sunt opțiuni viabile în funcție de dorințele consumatorului și de gama de prețuri. Ecranele LCD MVA și IPS TFT tind să fie mai practice pentru produsele de consum, cum ar fi monitoarele LCD și ecranele telefoanelor, în timp ce LCD-urile TN și O-film pot trece în aplicații industriale. Cu toate acestea, odată cu creșterea LCD-urilor IPS și MVA, aplicațiile acestora se extind.

LCD TFT AFFS (Comutare avansată a câmpului de franjuri).

Conceptul AFFS este similar cu IPS; ambele aliniază moleculele de cristal într-o manieră paralelă cu substratul, îmbunătățind unghiurile de vizualizare. Cu toate acestea, AFFS este mai avansat și poate optimiza mai bine consumul de energie. Cel mai important, AFFS are o transmisie ridicată, ceea ce înseamnă că mai puțină energie luminoasă este absorbită în stratul de cristale lichide și mai mult este transmisă către suprafață. LCD-urile IPS TFT au de obicei transmisii mai mici, de unde necesitatea unei iluminări de fundal mai strălucitoare. Această diferență de transmisie este înrădăcinată în spațiul celular activ compact și maximizat al AFFS de sub fiecare pixel.

Din 2004, Hydis, care a dezvoltat AFFS, a licențiat AFFS companiei japoneze Hitachi Displays, unde oamenii dezvoltă panouri LCD AFFS complicate. Hydis are proprietăți de afișare îmbunătățite, cum ar fi lizibilitatea ecranului în exterior, făcându-l și mai atrăgător de utilizat pentru aplicația sa principală: afișajele telefoanelor mobile.

Dacă doriți să aflați mai multe despre TFT-uri sau LCD-uri, vă rugăm să vizitațisite-ul web!