معرفی TFT-LCD

-نمای کلی TFT-LCD

TFT (ThinFilm Transistor) LCD یا ترانزیستور ال سی دی اثر میدان نازک، یکی از نمایشگرهای کریستال مایع ماتریس فعال (AM-LCD) است. ﹒ TFT=ترانزیستور لایه نازک=ترانزیستور لایه نازک

. LCD=Liquid-CrystalDisplay=نمایشگر کریستال مایع

﹒ TFT-LCD (نمایشگر کریستال مایع ترانزیستور فیلم نازک)، یک صفحه نمایش کریستال مایع ترانزیستوری نازک، در سال 1960 متولد شد. پس از بهبود مستمر، در سال 1991 به طور رسمی در رایانه های نوت بوک تجاری استفاده شد. با بلوغ تدریجی فناوری فرآیند، TFT-LCD فعلی به تدریج جایگزین محصولات CRT در زمینه های مختلف کاربردی می شود و به جریان اصلی فناوری نمایش تبدیل می شود.

·مزایای صفحه نمایش LCD مصرف برق کم، ولتاژ کاری کم، وضوح بالا، بدون تشعشع، خود صفحه نمایش نسبتا نازک، حمل آسان، عمر طولانی و غیره است. زمینه هایی مانند: تلویزیون، مانیتور، لپ تاپ، تلفن همراه، PDA های ناوبری ماهواره ای و غیره.

نمایشگرهای صفحه تخت کریستال مایع، به خصوص TFT-LCD، در حال حاضر تنها دستگاه های نمایشگر هستند که از نظر روشنایی، کنتراست، مصرف انرژی، طول عمر، حجم و وزن، به طور کامل با CRT ها مطابقت دارند و از آنها فراتر می روند. عملکرد عالی و ویژگی های تولید انبوه خوب دارد. با درجه بالایی از اتوماسیون، هزینه کم مواد خام و فضای توسعه گسترده، به سرعت به یک محصول اصلی در قرن جدید و نقطه روشنی برای رشد اقتصاد جهانی در قرن بیست و یکم تبدیل خواهد شد.

ویژگی اصلی

متفاوت از فناوری TN، صفحه نمایش TFT از یک"back-through" روش روشنایی - مسیر منبع نور خیالی مانند کریستال مایع TN از بالا به پایین نیست، بلکه از پایین به بالا است. این روش به این صورت است که یک لوله نور مخصوص در پشت کریستال مایع نصب می شود و منبع نور هنگام تابش از طریق پلاریزه کننده پایینی به سمت بالا نفوذ می کند. از آنجایی که الکترودهای بین لایه بالایی و پایینی به الکترودهای FET و الکترودهای رایج تغییر می کنند، وقتی الکترودهای FET روشن می شوند، عملکرد مولکول های کریستال مایع نیز تغییر می کند. هدف از نمایش را می توان از طریق محافظ نور و انتقال نور به دست آورد و زمان پاسخ به میزان زیادی به حدود 80 میلی ثانیه افزایش می یابد. از آنجایی که نسبت کنتراست بالاتر و رنگ‌های غنی‌تری نسبت به TN-LCD دارد، فرکانس به‌روزرسانی صفحه نیز سریع‌تر است، بنابراین TFT معمولاً به عنوان"رنگ واقعی" شناخته می‌شود.

ویژگی اصلی TFT-LCD پیکربندی یک دستگاه سوئیچینگ نیمه هادی برای هر پیکسل است. زیرا هر پیکسل را می توان مستقیماً توسط پالس های نقطه ای کنترل کرد. بنابراین، هر گره نسبتاً مستقل است و می تواند به طور مداوم کنترل شود. این روش طراحی نه تنها سرعت پاسخ صفحه نمایش را بهبود می بخشد، بلکه می تواند سطح خاکستری نمایشگر را نیز به دقت کنترل کند. به همین دلیل است که رنگ های TFT واقعی تر از DSTN هستند.

کاربرد

در حال حاضر اکثر تولیدکنندگان کامپیوترهای نوت بوک از TFT-LCD در محصولات خود استفاده می کنند. TFT-LCD های اولیه عمدتاً در ساخت رایانه های نوت بوک استفاده می شدند. اگرچه TFT در آن زمان مزایای زیادی نسبت به DSTN داشت، اما به دلایل فنی، TFT-LCD هنوز با نمایشگرهای CRT سنتی در زمان پاسخ، روشنایی و زاویه دید فاصله زیادی داشت. علاوه بر این، بازده بسیار پایین به قیمت بالای آن منجر شده است و TFT-LCD رومیزی را به خیره کننده ای دست نیافتنی تبدیل کرده است.

با این حال، با پیشرفت مداوم فناوری، بهبود مستمر نرخ بازده و ظهور برخی فناوری‌های جدید، TFT-LCD‌ها در زمان پاسخ‌گویی، کنتراست، روشنایی و زوایای دید پیشرفت زیادی کرده‌اند و آن‌ها را به حالت سنتی نزدیک‌تر کرده‌اند. شکاف مانیتورهای CRT. امروزه زمان پاسخگویی اکثر مانیتورهای LCD معمولی به زیر 50 میلی‌ثانیه ارتقا یافته است که راه را برای تبدیل شدن LCD به جریان اصلی هموار کرده است.

-مزایای اصلی TFT-LCD

با بلوغ فناوری TFT، نمایشگرهای صفحه تخت LCD رنگی به سرعت توسعه یافته اند. در کمتر از 10 سال، TFT-LCD به سرعت به یک صفحه نمایش اصلی تبدیل شده است که از مزایای آن جدا نیست. ویژگی های اصلی عبارتند از:

(1) ویژگی های استفاده خوب: کاربرد ولتاژ پایین، ولتاژ پایین رانندگی و بهبود ایمنی و قابلیت اطمینان استفاده جامد. پانل تخت، سبک و نازک، صرفه جویی در مقدار زیادی از مواد خام و استفاده از فضا؛ مصرف برق کم، مصرف برق آن در حدود یک دهم صفحه نمایش CRT بازتابنده TFT-LCD و حتی تنها حدود یک درصد از CRT است که باعث صرفه جویی در مصرف انرژی می شود. محصولات TFT-LCD همچنین دارای مشخصات، مدل ها و اندازه های سری، انواع مختلف، آسان برای استفاده، انعطاف پذیر، تعمیر و نگهداری و تجدید می باشند. ، ارتقاء آسان، عمر طولانی و بسیاری ویژگی های دیگر. محدوده صفحه نمایش، دامنه کاربرد همه مانیتورها از 1 اینچ تا 40 اینچ و صفحات نمایش بزرگ را پوشش می دهد. این یک ترمینال نمایشگر در اندازه کامل است. کیفیت صفحه نمایش از ساده ترین گرافیک کاراکترهای تک رنگ تا وضوح بالا و وفاداری رنگ بالا متغیر است. نمایشگرهای ویدئویی با مشخصات و مدل های مختلف با روشنایی بالا، کنتراست بالا و سرعت پاسخگویی بالا. روش های نمایش شامل نمای مستقیم، طرح ریزی، دید از طریق و بازتابی است.

(2) ویژگی های حفاظت از محیط زیست خوب: بدون تشعشع، بدون سوسو، بدون آسیب به سلامت کاربر' به‌ویژه، ظهور کتاب‌های الکترونیکی TFT-LCD، بشر را وارد عصر دفتر بدون کاغذ و چاپ بدون کاغذ می‌کند و انقلابی را در راه یادگیری، گسترش و یادآوری تمدن بشر به راه می‌اندازد.

(3) دامنه کاربرد گسترده است و می توان آن را به طور معمول در محدوده دما از -20C تا ~50C استفاده کرد. دمای کار در دمای پایین TFT-LCD پس از تقویت دما می تواند به منفی 8 درجه سانتیگراد برسد. می توان از آن به عنوان نمایشگر ترمینال موبایل، نمایشگر ترمینال رومیزی و تلویزیون نمایش بزرگ استفاده کرد. این یک ترمینال نمایش ویدئویی در اندازه کامل با عملکرد عالی است.

(4) درجه اتوماسیون فناوری تولید بالا است و ویژگی های تولید صنعتی در مقیاس بزرگ خوب است. فناوری صنعت TFT-LCD بالغ است و نرخ بازده تولید انبوه به بیش از 90٪ رسیده است.

(5) TFT-LCD ادغام و ارتقاء آسان است. این ترکیبی عالی از فناوری مدار مجتمع نیمه هادی در مقیاس بزرگ و فناوری منبع نور است و پتانسیل زیادی برای توسعه مداوم دارد. در حال حاضر، TFT-LCD های سیلیکونی آمورف، پلی کریستالی و تک کریستالی وجود دارد. در آینده، TFT از مواد دیگر، از جمله بسترهای شیشه ای و بسترهای پلاستیکی وجود خواهد داشت.

وضعیت تحقیق فناوری TFT-LCD

رزولوشن: وضوح TFT-LCD در سال های اخیر از CGA (320*200)، VGA (640*480)، SVGA (1280*1024) عبور کرده است. XGA (1024*768).SXGA (1280*1024) به سطح فعلی UXGA (1600*1200) و QXGA (2560*2048) توسعه یافته است.

نسبت کنتراست: PPMuhoray و دیگران در ایالات متحده فناوری LCD مبتنی بر موجبر را معرفی کردند و از این فناوری برای دستیابی به نسبت کنتراست بالای 174:1 استفاده کردند، در حالی که نسبت کنتراست TFT-LCD فعلی می تواند تا 500:1 برسد.

زاویه دید: از آنجایی که ماده کریستال مایع ناهمسانگرد است، جهت آرایش مولکولی آن و بازآرایی آن تحت تأثیر میدان الکتریکی به طور یکنواخت بر افزایش زاویه دید دستگاه LCD تأثیر می گذارد که باعث نقص زاویه دید می شود. دستگاه LCD انواع تعریض پیشنهاد شده است. فناوری زاویه دید، مانند حالت سوئیچینگ هواپیما، حالت میکرو واحد متقارن، حالت عمودی دامنه و غیره، زاویه دید می تواند به 170 درجه برسد.

سرعت پاسخگویی: هنگامی که نرخ فریم 60٪ است، دوره فریم حدود 16 میلی ثانیه است و زمان پاسخگویی دستگاه های معمولی TFT-LCD با استفاده از TN LCD می تواند کمتر از 20 میلی ثانیه باشد. اخیراً یک روش سوئیچ مسطح با استفاده از تثبیت پلیمری پیوسته الاستیک معرفی شده است که می تواند زمان پاسخ را تا 10 میلی ثانیه کوتاه کند و استفاده از نوار جبران نوری می تواند زمان پاسخ را به 2 تا 3 میلی ثانیه کوتاه کند. در حال حاضر زمان پاسخگویی 8 میلی ثانیه با این فناوری توسعه یافته است. تلویزیون LCD رنگی.

طول عمر: با توجه به توسعه فناوری ساخت، طول عمر TFT-LCD می تواند به بیش از 30000 ساعت برسد.

صفحه‌نمایش‌های بزرگ و انواع بازتابنده ظاهر شده‌اند: 38 اینچ TFT-LCTV با موفقیت توسعه یافته است و به دوران اتصال LC‌های صفحه‌نمایش بزرگ پایان می‌دهد و نمایشگرهای رنگی بازتابنده TFT-LCD نیز تجاری‌سازی شده‌اند.

با توجه به توسعه فناوری ساخت TFT، بهبود عملکرد مواد کریستال مایع، پذیرش فناوری زاویه دید گسترده، بهبود سرعت پاسخگویی و افزایش بازده، عملکرد نمایشگر TFT-LCD کمتر از CRT نیست. .

ساختار نمایشگر کریستال مایع از نوع TFT

a-SiTFT معمولی عمدتاً از یک زیرلایه شیشه ای، یک الکترود دروازه، یک لایه عایق دروازه، یک لایه فعال نیمه هادی a-Si لایه تماس اهمی n+a-Si، یک الکترود منبع و تخلیه و یک تشکیل شده است. فیلم محافظ، که در میان آن لایه عایق دروازه و فیلم محافظ یک واحد استفاده از SiN است.

ساختار a-SiTFT را می توان به چهار ساختار معمولی تقسیم کرد: یک ساختار مسطح که در آن الکترودهای منبع، تخلیه و دروازه در همان سمت لایه فعال نیمه هادی a-Si قرار دارند و الکترودهای منبع، تخلیه و دروازه. در سمت بالایی لایه a-Si قرار دارند. ساختار صفحه دروازه مثبت، منبع، زهکش و سه الکترود دروازه در سمت پایین لایه a-Si قرار دارند که ساختار صفحه دروازه معکوس نامیده می شود. -در سمت بالایی لایه Si، الکترودهای منبع و تخلیه در سمت پایین لایه a-Si ساختار پلکانی دروازه مثبت یا ساختار بالای دروازه نامیده می شوند، دروازه در سمت پایین a-Si است. لایه، و منبع و الکترودهای تخلیه در سمت بالایی لایه a-Si قرار دارند. ساختار پلکانی دروازه معکوس یا ساختار دروازه پایین.

از نقطه نظر فرآیند ساخت، سه لایه (یا دو لایه) SiN، a-Si و n+a-Si با ساختار پلکانی می توانند به طور پیوسته نهشته شوند که برای عملیات خط لوله مناسب است و می تواند کاهش آلودگی متقابل اکنون، ساختار مبهم به جریان اصلی تبدیل شده است، این فقط برای a-Si، SiN نیست. n+a-Si می تواند به طور مداوم کار کند، و دروازه معکوس همچنین می تواند به عنوان یک لایه محافظ نور استفاده شود (بدون اضافی

یک لایه محافظ نور تنظیم کنید)، که برای a-SiTFT مهم است، زیرا a-Si به نور حساس است. هنگامی که نور وارد می شود و جریان نشتی افزایش می یابد، کیفیت تصویر بدتر می شود.

اصل TFT LCD

از نمودار ساختار مقطع TFT-LCD (بالا)، می توان دید که LCD از یک بستر شیشه ای دو لایه تشکیل شده است که کریستال مایع را ساندویچ می کند تا یک خازن صفحه موازی را تشکیل دهد. خازن و خازن ذخیره سازی داخلی تحت تأثیر TFT تعبیه شده در زیر لایه شیشه ای قرار می گیرند. شارژ کنید، ولتاژ مورد نیاز برای هر تصویر را تا زمانی که تصویر بعدی به روز شود حفظ کنید. رنگ کریستال مایع شفاف است و ال سی دی باید با نور پس زمینه سفید پوشانده شود تا رنگارنگی را بیان کند. برای انعکاس نور پس زمینه سفید، لازم است نورهای سفید را به اطراف اضافه کنید. بنابراین، لامپ هایی مانند CCFL یا LED در پایین TFT-LCD ترکیب می شوند.

TFT-LCD به نور پس زمینه نیاز دارد. از آنجایی که خود پنل LCD نور ساطع نمی کند، به نور پس زمینه نیاز دارد. یک صفحه نور پس زمینه باید به صفحه نمایش کریستال مایع اضافه شود تا منبع نور با روشنایی بالا با توزیع روشنایی یکنواخت فراهم شود. LCD در واقع نور منبع نور پشت خود را روشن می کند تا رنگ های خود را بیان کند. منبع نور پس زمینه رایج فعلی CCFL یا LED است.

اصل رانندگی TFT-LCD

یک عنصر TFT معادل یک سوئیچ کنترل شده الکترونیکی است. خط اسکن (دروازه) باز و بسته شدن سوئیچ را کنترل می کند و خط داده (منبع) ولتاژ خاکستری مورد نیاز برای نمایش روشنایی متفاوت LCD را فراهم می کند. هنگامی که یک ولتاژ بالا به خط اسکن (دروازه) اعمال می شود، عنصر TFT روشن می شود و ولتاژ در مقیاس خاکستری می تواند از خط داده (منبع) وارد الکترود پیکسل (درن) شود و به لایه کریستال مایع اعمال شود. از طریق الکترود پیکسل شفاف. زاویه ایستادن کریستال مایع برای نمایش یک مقیاس خاکستری از پیش تعیین شده تغییر می کند.

کل صفحه نمایش پنل TFT-LCD از ماتریسی از پیکسل ها تشکیل شده است که توسط میلیون ها عنصر TFT مستقل کنترل می شود. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، هنگامی که خط اسکن ردیف سوم پیکسل ها را روشن می کند، خط داده ولتاژ خاکستری مورد نیاز ردیف سوم پیکسل ها را می نویسد و سپس ردیف سوم را می بندد تا آن را در ولتاژ نگه دارد. حالت دهید و همزمان ردیف چهارم خطوط اسکن را روشن کنید، ولتاژ خاکستری مورد نیاز ردیف چهارم پیکسل ها را بنویسید، سطر چهارم را بعد از اتمام نوشتن ببندید و پیکسل های ردیف پنجم را روشن کنید. ولتاژهای مورد نیاز مقیاس خاکستری هر ردیف از پیکسل ها را به ترتیب روی پانل بنویسید.

به طور خلاصه به فرآیند تولید TFT-LCD مربوط می شود