TFT LCD Tehnologije širokog ugla gledanja

TFT LCD struktura

Za detaljnije objašnjenje TFT LCD strukture ili LCD-a općenito, pogledajteTFT LCD osnovno znanjeiliUvod u LCD.

TheTFT LCD, ili tankoslojni tranzistorski displej sa tečnim kristalima, je popularan oblik tehnologije prikaza koji se često koristi u kompjuterskim monitorima i drugim uobičajenim ekranima uređaja. Ovaj modul za prikaz, ili preciznijeLCD modul, sastoji se od tri ključna sloja. Najdublji sloj, najbliži poleđini uređaja, sastoji se od, poređanog od najdalje do najbliže površini, prvog polarizatora, staklene podloge, pikselnih elektroda i TFT-a. Najveći površinski sloj je sličan ovom sloju, jer takođe ima staklenu podlogu, polarizator i (u nekim matricama) elektrode; međutim, redoslijed ovih komponenti je preokrenut u odnosu na drugi sloj (polarizator je najbliži površini), a u ovom sloju postoji RGB filter boja. Između ova dva sloja postoji sloj molekula tečnih kristala koji nosi naboje i energiju prema površini TFT LCD-a. Molekuli kristala se mogu poravnati na različite načine kako bi se promijenila svojstva gledanja na LCD ekranu.

Kao LCD uređaj sa aktivnom matricom, pojedinačni pikseli TFT LCD-a sastoje se od crvenih, zelenih i plavih podpiksela, svaki sa svojim TFT-om i elektrodama ispod njih. Ovi podpikseli se kontrolišu pojedinačno i aktivno, otuda i naziv aktivna matrica; ovo onda omogućava glatko i brže vreme odziva. Aktivna matrica također omogućava veće modove prikaza koji nastavljaju da održavaju kvalitet boje, brzinu osvježavanja i rezoluciju kada se poveća omjer širine i visine slike.

Unutar piksela koji čine TFT LCD ekran, elektrode igraju ulogu u provođenju kola između njih. Ako su slojevito postavljeni na obje unutrašnje strane dvije staklene podloge, elektrode, zajedno s TFT-om, stvaraju električni put unutar sloja tekućih kristala. Osim na površini i poleđini uređaja, postoje i drugi položaji elektroda koji mijenjaju učinak električnog puta između supstrata (o čemu će biti riječi kasnije u ovom članku). Ovaj put utiče na kristale kroz njihovo električno polje, što je jedan od TFT koncepata koji je odgovoran za nisku, minimiziranu potrošnju energije TFT-a, što ih čini tako efikasnim i privlačnim.

Kada električno polje stupi u interakciju s molekulama tečnog kristala, molekuli se mogu poravnati na različite načine, mijenjajući način na koji svjetlost prolazi krozpozadinsko osvetljenjeuređaja (nalazi se iza zadnjeg polarizatora) na površinu. Pošto LCD ekrani ne mogu sami da osvetle, potrebno je pozadinsko osvetljenje da obezbedi osvetljenje kojim TFT LCD kompleks zatim manipuliše. Tečni kristali polariziraju svjetlost u različitim stepenima, pa prema tome, površinski polarizator propušta različite nivoe svjetlosti kroz njega, kontrolirajući tako boju i svjetlinu piksela.

TN (Twisted Nematic) TFT LCD

Iako postoje različiti načini za poravnavanje kristalnih molekula, korištenje uvrnutog nematika (TN) za to je jedna od najstarijih, najčešćih i najjeftinijih opcija za LCD tehnologiju. Koristi električno polje između elektroda organiziranih s jednom na površinskom sloju supstrata, a drugom na stražnjem sloju supstrata za manipulaciju tekućim kristalima.

Kada nikakvo električno polje ne utiče na strukturu kristala, dolazi do zaokreta od 90 stepeni u poravnanju. Ovaj zaokret omogućava svjetlosti da se kreće kroz sloj, polarizujući svjetlost dok prolazi da bi zatim prošla kroz površinski polarizator.

Ako se primeni električno polje, zavoj u kristalnoj strukturi molekula može se odmotati, ispravljajući ih. Kada se to dogodi, svjetlost nije polarizirana i ne može proći kroz površinski polarizator, prikazujući crni piksel. Također je moguće kreirati između potpuno osvijetljenog ili potpuno neprozirnog piksela; ako je svjetlost djelomično polarizirana (električno polje ne ispravlja u potpunosti poravnanje kristala), tada se srednji nivo svjetline emituje iz LED pozadinskog osvjetljenja kroz polarizator.

Iako je ovo jedna od najjeftinijih opcija za tehnologiju displeja, ona ima svoje probleme. TN TFT LCD nema najbolje vreme odziva u poređenju sa drugim tipovima i ne obezbeđuje tako širok ugao gledanja kao drugi TFT LCD ekrani koji koriste različite metode poravnanja. Ugao gledanja je pravac u kojem se ekran može gledati prije nego što se prikazana slika ne može pravilno vidjeti u smislu svjetla i boje. TN ekrani se uglavnom bore sa vertikalnim uglovima gledanja, ali imaju i donekle ograničene horizontalne uglove. Ovo ograničenje ugla gledanja TN LCD-a naziva se problem inverzije sive skale.

Postoji nekoliko načina da se riješi problem inverzije sive skale.

Generalno, kada ugao gledanja nije idealan, kvaliteta slike u celini se smanjuje. Stvari kao što su omjer kontrasta (omjer svjetline između najsvjetlije bijele i najtamnije crne) i čitljivost ekrana nisu sačuvani zbog ovog problema.

Među metodama poravnanja tečnih kristala, TN je samo jedna opcija za LCD tehnologiju. Postoje razni drugi uobičajeni načini za poravnavanje kristala za široki kut gledanja, kao što je vertikalno poravnanje s više domena ili prebacivanje u ravnini. Osim toga, zbog obilja TN uređaja, uvedeno je i nešto što se zove O-film za uparivanje sa TN ekranima tako da korisnici ne moraju kupovati potpuno nove uređaje.

MVA (Multi-domain Vertical Alignment) TFT LCD

Jednostavno rečeno, ova metoda dijeli ćeliju ispod svakog piksela na više domena. Sa podjelom, molekuli u istoj ćeliji mogu biti različito orijentirani, pa kako korisnici mijenjaju pogled na ekran, postoje različita poravnanja kristalnog smjera koja omogućavaju očuvanje svojstava prikaza nad ovim uglovima, kao što su visoka svjetlina i visoki kontrast . Ovo rješava problem onoga što je poznato kao vertikalno poravnanje mono-domena.

Iako je uglavnom sličan TN-u, MVA ima jednu značajnu osobinu u svojoj ćeliji koju TN ćelije nemaju: staklene izbočine. Između elektroda u sendviču, uglovi staklenih izbočina preusmjeravaju svjetlost koja putuje unutar sloja tako da pri izlasku iz površinskog polarizatora putuje u mnoštvu smjerova kako bi zadovoljila potrebu za širokim kutom gledanja.

U nedavnim razvojima MVA TFT LCD-a, omjer kontrasta, svjetlina i vrijeme odziva su se povećali u kvalitetu. Odnos kontrasta, koji je bio 300:1 kada je prvi put razvijen 1997. godine, poboljšan je na 1000:1. Slično tome, vrijeme odziva, koje karakterizira vrijeme porasta (crno prema bijelom) i opadanju (bijelo prema crnom), dostiglo je vrijeme koje je najbrže koje ljudsko oko može obraditi, što pokazuje prikladnost ekrana zasnovanih na MVA za pokretne slike.

IPS (In-Panel Switching) TFT LCD

Drugo rješenje za problem inverzije sive skale uzrokovane TN-om jeIPS LCD. Što se tiče prednosti IPS-a, on je prilično sličan MVA. Ali strukturno, umjesto da ima površinske i stražnje elektrode, IPS postavlja obje elektrode na stražnju podlogu. Ovo onda prisiljava molekule da, kada je električno polje uključeno, mijenjaju orijentaciju, poznato kao prebacivanje ravnine, i poravnavaju se na paralelan način sa supstratima, a ne okomito kao kod TN uređaja. U ovom slučaju je potrebno svjetlije pozadinsko osvjetljenje, jer će svjetlu trebati više energije da proizvede istu svjetlinu ekrana koju TN može učiniti s manje svjetla iz izvora.

Sa ovom vrstom poravnanja, uglovi gledanja su sačuvani u mnogo širim pravcima u odnosu na TN. Nedavno, IPS ekrani imaju poboljšane kvalitete poput vremena odziva kako bi IPS ekrane učinili poželjnijim potrošačima. Međutim, ova vrsta TFT LCD-a će koštati više od TN uređaja.

TN vs O-Film vs MVA vs IPS TFT LCD

Iako TN TFT LCD ima najmanju cijenu, to je s razlogom. O-filmovi, MVA i IPS TFT LCD-i imaju veće troškove zbog svojih složenijih tehnologija koje poboljšavaju ugao gledanja kako bi zadržali rezoluciju i opći kvalitet prikaza.

O-film je posebno jedinstven jer umjesto da mijenja tehnologiju poravnanja tečnih kristala i za relativno nisku cijenu, može zamijeniti površinski polarizator TN uređaja posebnim filmom kako bi proširio ugao gledanja. Budući da je u kombinaciji sa TN-om, može samo neznatno poboljšati ugao gledanja.

IPS ima najveći potencijal za poboljšani ugao gledanja, dostižući veće moguće uglove od svih ostalih opcija. Sa IPS-om, međutim, postoji veća potrošnja energije od običnog TN uređaja zbog potrebe za svjetlijim pozadinskim osvjetljenjem u ovom uređaju.

MVA je blizu, samo nešto manje, IPS TFT LCD-u po uglom. Međutim, ono što ima je mnogo brže vrijeme odziva, kao što je ranije rečeno.

Sve ove tehnologije su održive opcije ovisno o željama potrošača i rasponu cijena. MVA i IPS TFT LCD-i imaju tendenciju da budu praktičniji za potrošačke proizvode kao što su LCD monitori i ekrani telefona, dok TN i O-film LCD-i mogu preći u industrijske aplikacije. Ipak, s rastom IPS i MVA LCD-a, njihova primjena se širi.

AFFS (Advanced Fringe Field Switching) TFT LCD

AFFS je konceptom sličan IPS-u; oba poravnavaju kristalne molekule na način paralelno sa podlogom, poboljšavajući uglove gledanja. Međutim, AFFS je napredniji i može bolje optimizirati potrošnju energije. Najvažnije je da AFFS ima visoku propusnost, što znači da se manje svjetlosne energije apsorbira unutar sloja tečnog kristala, a više se prenosi prema površini. IPS TFT LCD-i obično imaju niže propusnosti, pa stoga i potreba za svjetlijim pozadinskim osvjetljenjem. Ova razlika u propusnosti je ukorijenjena u kompaktnom, maksimalnom aktivnom ćelijskom prostoru AFFS-a ispod svakog piksela.

Od 2004. Hydis, koji je razvio AFFS, licencirao je AFFS japanskoj kompaniji Hitachi Displays, gdje ljudi razvijaju komplikovane AFFS LCD panele. Hydis je poboljšao svojstva ekrana kao što je čitljivost ekrana na otvorenom, što ga čini još privlačnijim za njegovu glavnu aplikaciju: ekrane mobilnih telefona.

Ako želite saznati više o TFT-ima ili LCD-ima, posjetite našuweb stranica!