Mis on TFT LCD

 MisKas TFT LCD on keskmine? 

TFT LCD on lühendÕhukese kilega transistor vedelkristallkuva, mis on ehitatud õhukeste kilede kihistamisega klaassubstraadile, sellest ka nimi. Seda tehnikat kasutatakse tavaliselt mikroprotsessorite loomiseks. LCD-s olev TFT kontrollib ekraanil üksikuid piksleid, määrates elektrivälja taseme kolmes vedelkristallkondensaatoris (üks iga punase, rohelise ja sinise alampiksli kohta) pikslis, et kontrollida kristallmaterjali polarisatsiooni. Kristalli polarisatsiooni kogus määrab valguse koguse, mis jõuab taustvalgustusest värvifiltrisse. Selle võime tõttu iga pikslit otse ja kiiresti juhtida nimetatakse TFT-d ka aktiivmaatriksi LCD-tehnoloogiaks.

TFT LCD-monitor on lameekraani tüüp, mis töötab kas arvutimonitorina või teleri ekraanina. TFT LCD on lühend õhukese kiletransistori vedelkristallekraanist. Enamasti lühendavad tootjad selliste kuvarite terminit LCD-le, kukutades TFT nimest, kuna see lühend viitab lihtsalt LCD-monitori tüübile ja TFT on lihtsalt kõige populaarsem tüüp.

Õhuke kiletransistor koosneb õhukesest pooljuhtmaterjalist, mis kantakse klaassubstraadile. Igal pikslil on oma transistor koos vedelkristallmaterjaliga. Vedelkristallmaterjalil on nii vedeliku omadused, kuna see on võimeline kiiresti muutuma, kui ka kristalli, kuna see on võimeline jääma paigutatud asendisse. Transistor rakendab pikslile pinget, määrates selle värvi ja intensiivsuse. Piksel on pildielemendi jaoks lühike ja väikesed pikslid segunevad kokku, et luua pilt ekraanil.

TFT LCD monitori teine nimi on aktiivmaatriks LCD. Kuigi TFT ei ole ainus aktiivmaatrikstehnoloogia, on see ülekaalukalt kõige levinum tüüp, mistõttu mõned inimesed kasutavad neid kahte terminit vaheldumisi. TFT on siiski vaid väike osa aktiivmaatriksist LCD-st. Termin aktiivmaatriks viitab monitori võimele juhtida üksikuid piksleid ja neid kiiresti vahetada.

Aktimaatriksi LCD-d erinevad passiivse maatriksi LCD-dest mitmel viisil. Neil on kõrge värskendussagedus, kõrge kontrastsus ja kõrged reageerimisajad, vähemalt võrreldes passiivse maatriksi ekraanidega. Passiivse maatriksi LCD-d leidub tavaliselt kalkulaatoriekraanil või digitaalsel käekellal, kus ekraan sisaldab piiratud arvu segmente ja ei vaja täisvärvi. Aktiivmaatriksi ekraanid on tavaliselt kõrglahutusega täisvärvilised LCD-d ja sisaldavad neid, mida leidub arvutiekraanidel, mobiiltelefonides ja telerites.

TFT LCD monitorist võib leida mõnda erinevat tüüpi õhukese kile transistori tehnoloogiat. Kõige tavalisemat arvutiekraanide ja telerite puhul nimetatakse keerdunud nemaatilist (TN) ekraani, millel on kiire reageerimisaeg. TN-ekraanid ei paista siiski silma ekraani vaatenurga ja värvide reprodutseerimise valdkondades. Teine levinud monitoritehnoloogia on IPS, mis on lühike lennukisiseseks vahetamiseks. IPS-ekraan pakub suurepärast värvi ja häid vaatenurki, kuid selle värskendussagedus on aeglane.

 LCD vedelkristall

Vedelkristallid on peaaegu läbipaistvad ained ja neil on samal ajal kristallide ja vedelike omadused. Kaks klaasplaati, mis on suletud epoksüvaiguga ja vasakus nurgas oleva soonega, võimaldavad vedelate kristallide sissetoomist (vaakumis) enne klaasplaatide lõplikku tihendamist. Võimalik erinevus määrab vedelkristalli orientatsiooni. Polarisaatorite ja värvifiltrite kasutamisel põhjustab vedelkristalli orientatsiooni erinevus ülekande (või peegelduse) ja sellest tuleneva värvi erinevust. Vedelkristallid on ained, mis esinevad erinevatel temperatuuridel erinevates faasides (tahke, vedel kristall või vedelik).

 Filmi tasandamine

Kile ladestatakse kahele klaasplaadile (ülemine ja alumine), millel on rida paralleelseid sooni, nii et vedelkristallmolekulid on joondatud sobivas suunas (joonisel 5 on rida paralleelseid sooni, nii et vedelkristallmolekulid on joondatud vastavas suunas)

 LCD arendus

Vedelkristall avastati rohkem kui 100 aastat tagasi. Kuumutamisel võib nende väline olek muutuda tahkest vedelaks kristalliks ja isegi täielikult muutuda vedelaks vormiks, kui temperatuur tõuseb veelgi. Aastate jooksul on inimesed teinud suuri jõupingutusi vedelkristallide parandamiseks ning selle tulemusena on neid laialdaselt kasutatud elektroonilistes kalkulaatorites ja digitaalsetes kellades. Praegu on värvilise vedelkristalli rakendusvahemik laiem: mobiiltelefonid, personaalarvutid ja telerid, millel on madala paksusega omadused, madal energiatarbimine, kõrge eraldusvõime ja heledus. Lisaks eeldatakse lähitulevikus, et lamepaneelide ekraanide kiirest levikust tingitud nõudlusest LCD-paneelide järele kasvab lähitulevikus märkimisväärselt nõudlus LCD-paneelide järele.

 Kuidas LCD töötab?

Kui kahele LCD-elektroodile rakendatakse pinget, seda tugevam on vedelkristallmolekulide "avanemine", seda suurem on rakendatud potentsiaal (joonis 6). Pinge tundlikkus on üks vedelkristallide peamisi omadusi. Joonisel 7 on näidatud LCD tavaline "valge" režiim. Niikaua kui potentsiaalset erinevust ei rakendata, võib valgus läbida vedelkristallkihi ja vedelkristallmolekulid muudavad valgustasandi orientatsiooni vastavalt oma nurgale. Kuid pinge rakendamisel "avanevad" ja "sirgendavad" ülemisele polariseerivale filtrile suunatud valgust. Seetõttu ei saa valgus LCD-i aktiivset ala läbida ja see ala on ümbritsevast piirkonnast tumedam.

 LCD juhtrežiim

Joonisel 8 on näidatud LCD juhtimisahel. Valitud aja jooksul on lüliti suletud ja vedelkristallile rakendatakse sisendpinget, mis põhjustab vedelkristallmolekulide orientatsiooni muutumist. Kui lüliti on suletud, salvestatakse Clc-s teatud laeng ja pinge kogu Clc-s väheneb aja jooksul. Kaaluge ladustamiskondensaatori Cst lisamist paralleelselt Clc-ga, et laiendada laengu salvestusmahtu.

 Energia salvestamise kondensaator

Tegelikult peab vedelkristalli juhtimine toimuma vahelduvpinge abil. LCD aktiveerimiseks rakendatakse pinget ainult siis, kui lüliti on sisse lülitatud, ja seejärel lülitatakse lüliti kohe välja. Mõnel juhul langeb pinge üle vedelkristalli lekke tõttu. Selle vältimiseks saame lekkepinge kompenseerimiseks kasutada paralleelset kondensaatorit. Kui mahtuvus Cst suureneb, on pinge kuju üle selle siksaki lähedal.

 TFT LCD tööpõhimõte

TFT toimib lülitina. TFT värav on ühendatud skaneerimisliiniga, allikas on ühendatud andmeliiniga ja äravool on ühendatud Clc ja Cst-ga. Kui katik on aktiveeritud (valitud skannimisliinil), avatakse TFT-kanal ja pildiandmed kirjutatakse Clc-sse ja Cst-sse. Kui katikut pole valitud, on TFT-kanal suletud

 TFT LCD põhistruktuur

TFT-LCD struktuuri südamik sisaldab vedelkristalli, kahte polarisaatorit ja klaasplaati: ülemist värvikile substraati ja alumist TFT massiivi substraati. Süstige vedelkristallmaterjali kahe klaasplaadi vahele

 Valgusvoo reguleerimine

Vedelkristallile rakendatava sisendpinge suuruse kontrollimisega saab muuta molekulide paigutust, orientatsiooni ja suunda, mis põhjustab valgusvoo mahu vastavalt muutumise läbi vedelkristalli.