Войти
A Жидкокристаллический дисплей на тонкопленочных транзисторах (TFT LCD ) представляет собой вариант жидкокристаллического дисплея (LCD), в котором используется технология тонкопленочного транзистора (TFT) для улучшения качества изображения, например адресуемости и контрастности. ЖК-экран TFT - это ЖК-дисплей с активной матрицей , в отличие от ЖК-дисплея с пассивной матрицей или простых ЖК-дисплеев с прямым управлением с несколькими сегментами.
ЖК-дисплеи TFT используются в бытовой технике, включая телевизоры, компьютерные мониторы, мобильные телефоны, портативные устройства, видеоигры систем, персональных цифровых помощников, навигационных систем, проекторов и автомобилей приборных панелей.
В феврале 1957 г. Джон Уоллмарк из RCA подал патент на тонкопленочный полевой МОП-транзистор. Пол К. Веймер, также из RCA, реализовал идеи Уоллмарка и разработал тонкопленочный транзистор (TFT) в 1962 году. полевого МОП-транзистора, отличного от стандартного объемного МОП-транзистора. Он был изготовлен из тонких пленок селенида кадмия и селенида кадмия. Идея основанного на TFT жидкокристаллического дисплея (LCD) была изобретена Бернардом Лехнером из RCA Laboratories в 1968 году. В 1971 году Лехнер, Ф. Дж. Марлоу, Э. О. Нестер и Дж. Талс продемонстрировали матричный дисплей 2 на 18, управляемый гибридной схемой с использованием режима динамического рассеяния ЖК-дисплеев. В 1973 г. Т. Питер Броуди, JA Asars и GD Dixon из Westinghouse Research Laboratories разработали TFT CdSe (селенид кадмия ), который они использовали для демонстрации первого CdSe жидкокристаллический дисплей на тонкопленочных транзисторах (TFT LCD). Броуди и Фанг-Чен Луо продемонстрировали первый плоский жидкокристаллический дисплей с активной матрицей (AM LCD) с использованием CdSe TFT в 1974 году, а затем Броуди ввел термин «активная матрица» в 1975 году. По состоянию на 2013 год, во всех современных устройствах с высоким разрешением и высококачественных электронных визуальных дисплеях используются дисплеи с активной матрицей TFT.
Схема пиксель layout Жидкокристаллические дисплеи, используемые в калькуляторах и других устройствах с такими же простыми дисплеями, имеют элементы изображения с прямым приводом, и поэтому напряжение может быть легко приложено только к одному сегменту этих типов дисплеев, не мешая другим сегментам. Это было бы непрактично для большого дисплея, потому что он имел бы большое количество (цветных) элементов изображения (пикселей ), и, таким образом, потребовались бы миллионы соединений, как верхних, так и снизу для каждого из трех цветов (красного, зеленого и синего) каждого пикселя. Чтобы избежать этой проблемы, пиксели адресуются в строках и столбцах, уменьшая количество подключений с миллионов до тысяч. Провода столбца и строки подключаются к переключателям транзистора , по одному на каждый пиксель. Характеристика одностороннего прохождения тока транзистора предотвращает разрядку заряда, применяемого к каждому пикселю, между обновлениями изображения на дисплее. Каждый пиксель представляет собой небольшой конденсатор со слоем изолирующего жидкого кристалла, зажатым между прозрачными проводящими слоями ITO.
Процесс разводки схемы TFT-LCD очень похож на процесс изготовления полупроводниковых изделий. Однако вместо того, чтобы изготавливать транзисторы из кремния, который формируется в пластину кристаллического кремния, они изготавливаются из тонкой пленки аморфного кремния ., нанесенный на стеклянную панель . Слой кремния для TFT-LCD обычно наносится с использованием процесса PECVD. Транзисторы занимают лишь небольшую часть площади каждого пикселя, а остальная часть кремниевой пленки стравливается, чтобы свет мог легко проходить через нее.
Поликристаллический кремний иногда используется в дисплеях, требующих более высоких характеристик TFT. Примеры включают небольшие дисплеи с высоким разрешением, например, в проекторах или видоискателях. TFT на основе аморфного кремния являются наиболее распространенными из-за их более низкой стоимости производства, тогда как TFT из поликристаллического кремния более дорогостоящие и гораздо более трудные в производстве.
TN-дисплей под микроскопом, с видимыми внизу транзисторами скрученный нематический дисплей - один из старейших и зачастую самых дешевых видов ЖК-дисплеев. Дисплеи TN выигрывают от быстрого времени отклика пикселей и меньшего смазывания, чем другие технологии ЖК-дисплеев, но страдают от плохой цветопередачи и ограниченных углов обзора, особенно в вертикальном направлении. Цвета будут смещаться, потенциально вплоть до полного инвертирования, если смотреть под углом, не перпендикулярным дисплею. Современные высококачественные потребительские товары разработали методы для преодоления недостатков технологии, такие как технологии RTC (компенсация времени отклика / перегрузка). Современные TN-дисплеи могут выглядеть значительно лучше, чем старые TN-дисплеи десятилетий назад, но в целом TN имеет худшие углы обзора и плохую цветопередачу по сравнению с другими технологиями.
Панели TN могут отображать цвета, используя только шесть бит на канал RGB, или 18 бит всего, и не могут отображать 16,7 миллиона цветовых оттенков (24-бит truecolor ), которые доступны с использованием 24-битного цвета. Вместо этого на этих панелях отображается интерполированный 24-битный цвет с использованием метода дизеринга, который объединяет соседние пиксели для имитации желаемого оттенка. Они также могут использовать форму временного сглаживания, называемую Управление частотой кадров (FRC), которое циклически переключает между разными оттенками с каждым новым кадром для имитации промежуточного оттенка. Такие 18-битные панели с дизерингом иногда рекламируются как имеющие «16,2 миллиона цветов». Эти методы имитации цвета заметны для многих людей и весьма утомительны для некоторых. FRC обычно наиболее заметен в более темных тонах, в то время как дизеринг делает отдельные пиксели ЖК-дисплея видимыми. В целом цветопередача и линейность на TN-панелях оставляет желать лучшего. Недостатки в цветовой гамме дисплея (часто обозначаемой как процент от цветовой гаммы NTSC 1953 ) также связаны с технологией задней подсветки. Для старых дисплеев не редкость диапазон от 10% до 26% цветовой гаммы NTSC, тогда как другие типы дисплеев, в которых используются более сложные CCFL или светодиодные люминофорные составы или светодиодная подсветка RGB, могут выходить за пределы 100. % цветовой гаммы NTSC, разница вполне заметна человеческому глазу.
коэффициент пропускания пикселя ЖК-панели обычно не изменяется линейно с приложенным напряжением, а стандарт sRGB для компьютерных мониторов требует определенной нелинейной зависимости количество излучаемого света как функция от значения RGB.
Переключение в плоскости было разработано Hitachi Ltd. в 1996 году для улучшения плохого угла обзора и плохой цветопередачи Панели TN в то время. Его название происходит от основного отличия от панелей TN, что молекулы кристаллов движутся параллельно плоскости панели, а не перпендикулярно ей. Это изменение снижает количество светорассеяния в матрице, что придает IPS характерные широкие углы обзора и хорошую цветопередачу.
Первоначальные итерации технологии IPS характеризовались медленным временем отклика и низким коэффициентом контрастности, но более поздние версии внесли заметные улучшения в эти недостатки. Благодаря широкому углу обзора и точной цветопередаче (почти без отклонения цвета вне угла) IPS широко используется в высококачественных мониторах, предназначенных для профессиональных художников-графиков, хотя с недавним падением цены он стал заметен в массовом производстве. рынок тоже. Технология IPS была продана Panasonic компанией Hitachi.
| Имя | Псевдоним | Год | Преимущество | Коэффициент пропускания /. контраст | Примечания |
|---|---|---|---|---|---|
| Super TFT | IPS | 1996 | Широкий угол обзора | 100/100. Базовый уровень | Большинство панелей также поддерживают истинный 8-битный цвет на канал. Эти улучшения произошли за счет увеличения времени отклика, первоначально около 50 мс. Панели IPS также были чрезвычайно дорогими. |
| Super-IPS | S-IPS | 1998 | Без сдвига цвета | 100/137 | IPS с тех пор заменен на S-IPS (Super-IPS, Hitachi Ltd. в 1998 г.), который обладает всеми преимуществами технологии IPS с добавлением улучшенной синхронизации пикселей. |
| Advanced Super-IPS | AS-IPS | 2002 | Высокий коэффициент пропускания | 130/250 | AS-IPS, также разработанный Hitachi Ltd. в 2002 году существенно улучшила коэффициент контрастности традиционных панелей S-IPS до такой степени, что они уступают только некоторым S-PVA. |
| IPS-Provectus | IPS -Pro | 2004 | Высокий коэффициент контрастности | 137/313 | Новейшая панель от IPS Alpha Technology с более широкой цветовой гаммой и контрастностью, соответствующей PVA и дисплеи ASV без углового свечения. |
| IPS alpha | IPS-Pro | 2008 | Высокая контрастность | IPS-Pro следующего поколения | |
| IPS alpha next gen | IPS-Pro | 2010 | Высокая контрастность |
| Имя | Псевдоним | Год | Примечания |
|---|---|---|---|
| Горизонтальный IPS | H-IPS | 2007 | Повышает контрастность за счет скручивания плоскости электрода. Также представлена дополнительная поляризационная пленка Advanced True White от NEC, которая делает белый цвет более естественным. Это используется в профессиональных ЖК-экранах / ЖК-экранах для фотографий. |
| Enhanced IPS | E-IPS | 2009 | Более широкая диафрагма для пропускания света, позволяющая использовать маломощные, более дешевые подсветки. Увеличивает угол обзора по диагонали и дополнительно сокращает время отклика до 5 мс. |
| Professional IPS | P-IPS | 2010 | Предлагает 1,07 миллиарда цветов (10-битная глубина цвета). Больше возможных ориентаций на субпиксель (1024 вместо 256) и обеспечивает лучшую истинную глубину цвета. |
| Advanced High Performance IPS | AH-IPS | 2011 | Повышенная точность цветопередачи, увеличенное разрешение и PPI, а также более высокая светопропускная способность для снижения энергопотребления. |
Это ЖК-технология, разработанная на основе IPS корейской Boe-Hydis. До 2003 года известное как переключение периферийного поля (FFS), усовершенствованное переключение периферийного поля - это технология, аналогичная IPS или S-IPS, предлагающая превосходные характеристики и цветовую гамму с высокой яркостью. Сдвиг и отклонение цвета, вызванные утечкой света, корректируются путем оптимизации гаммы белого, что также улучшает воспроизведение белого / серого. AFFS разработан Hydis Technologies Co., Ltd, Корея (официально - Hyundai Electronics, LCD Task Force).
В 2004 году Hydis Technologies Co., Ltd лицензировала свой патент AFFS японской Hitachi Displays. Hitachi использует AFFS для производства высококачественных панелей в своей линейке продуктов. В 2006 году Hydis также передала лицензию на AFFS компании Sanyo Epson Imaging Devices Corporation.
Hydis представила AFFS +, которая улучшила читаемость на открытом воздухе в 2007 году.
Достигнуто быстрое для своего времени отклик пикселей, широкие углы обзора и высокая контрастность за счет яркости и цветопередачи. Современные панели MVA могут предложить широкие углы обзора (уступающие только технологии S-IPS), хорошую глубину черного, хорошую цветопередачу и глубину, а также быстрое время отклика благодаря использованию технологий RTC (Response Time Compensation ).. Когда панели MVA смотрят не перпендикулярно, цвета будут сдвигаться, но намного меньше, чем для панелей TN.
Существует несколько технологий «следующего поколения», основанных на MVA, включая AU Optronics P-MVA и AMVA, а также S-MVA .
Менее дорогие панели PVA часто используют дизеринг и FRC, в то время как все панели из супер-PVA (S-PVA) используют не менее 8 бит на компонент цвета и не используют методы имитации цвета. S-PVA также в значительной степени устраняет свечение сплошных черных под углом и уменьшает выключение -угловой гамма-сдвиг. Некоторые высококачественные ЖК-телевизоры Sony BRAVIA предлагают поддержку 10-битного цвета и цвета xvYCC, например, серия Bravia X4500. S-PVA также предлагает быстрое время отклика с использованием современных технологий RTC.
Advanced super view, также называемый осесимметричным вертикальным выравниванием, был разработан Sharp. Это режим VA, в котором молекулы жидких кристаллов ориентируются перпендикулярно подложкам в выключенном состоянии. Нижний субпиксель имеет непрерывно покрытые электроды, а верхний имеет электрод меньшей площади в центре субпикселя.
Когда поле включено, молекулы жидкого кристалла начинают наклоняться к центру подпикселей из-за электрического поля; в результате образуется непрерывная центровка вертушки (CPA); азимутальный угол непрерывно вращается на 360 градусов, обеспечивая отличный угол обзора. Режим ASV также называется режимом CPA.
Технология, разработанная Samsung, называется Super PLS, которая имеет сходство с панелями IPS и рекламными объявлениями. улучшенные углы обзора и качество изображения, повышенная яркость и более низкие производственные затраты. Технология PLS дебютировала на рынке дисплеев для ПК с выпуском мониторов Samsung S27A850 и S24A850 в сентябре 2011 года.
Патентные электронные системы TFT Store Технология пикселей или ячеек с двумя транзисторами TFT представляет собой технологию отражающего дисплея для использования в приложениях с очень низким энергопотреблением, таких как электронные этикетки на полках (ESL), цифровые часы или измерения. DTP включает добавление затвора вторичного транзистора в единственную ячейку TFT для поддержания отображения пикселя в течение периода 1 с без потери изображения или без ухудшения состояния транзисторов TFT с течением времени. Уменьшая частоту обновления стандартной частоты с 60 Гц до 1 Гц, DTP утверждает, что увеличивает энергоэффективность на несколько порядков.
Из-за очень высокой стоимости строительства заводов TFT, существует несколько основных поставщиков OEM панелей для больших дисплеев. Поставщики стеклянных панелей:
| Поставщики стеклянных ЖК-панелей | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Тип панели | Компания | Примечания | основные производители телевизоров | ||
| IPS-Pro | Panasonic | Исключительно для рынков ЖК-телевизоров и известная как IPS Alpha Technology Ltd. | Panasonic, Hitachi, Toshiba | ||
| H-IPS и P-IPS | LG Display | Они также производят другие типы TFT-панелей, такие как TN, для OEM-рынков, таких как мобильные, мониторные, автомобильные, портативные AV-панели и промышленные панели. | LG, Philips, BenQ | ||
| S-IPS | Hannstar | ||||
| A-MVA | AU Optronics | ||||
| S-MVA | Chi Mei Optoelectronics | ||||
| S-PVA | S-LCD (Samsung / Sony совместное предприятие) | Samsung, Sony | |||
| AFFS | Samsung | Для небольших и средние спецпроекты. | |||
| ASV | Sharp Corporation | ЖК-телевизоры и рынки мобильной связи | Sharp, Sony | ||
| MVA | Sharp Corporation | Исключительно для рынков светодиодных ЖК-телевизоров | Sharp | ||
| HVA | CSOT | HVA и AMOLED | TCL | ||
Внешние потребительские устройства отображения, такие как TFT LCD, имеют один или несколько аналоговых Интерфейс VGA, DVI, HDMI или DisplayPort, причем во многих из них имеется выбор этих интерфейсов. Внутри внешних устройств отображения находится плата контроллера, которая преобразует видеосигнал с использованием сопоставления цветов и масштабирования изображения, обычно с использованием дискретного косинусного преобразования (DCT) по порядку. для преобразования любого видеоисточника, такого как CVBS, VGA, DVI, HDMI и т. д., в цифровой RGB при собственное разрешение панели дисплея. В ноутбуке графический чип будет напрямую генерировать сигнал, подходящий для подключения к встроенному TFT-дисплею. Механизм управления подсветкой обычно находится на той же плате контроллера.
Интерфейс низкого уровня STN, DSTN или панели TFT-дисплея используют несимметричный TTL 5 В сигнал для старых дисплеев или TTL 3,3 В для немного новых дисплеев, который передает пиксельную синхронизацию, горизонтальную синхронизацию, вертикальную синхронизацию, цифровой красный, цифровой зеленый, цифровой синий в параллели. Некоторые модели (например, AT070TN92) также имеют включение входа / дисплея, сигналы направления горизонтального и вертикального сканирования.
Новые и большие (>15 дюймов) TFT-дисплеи часто используют сигнализацию LVDS, которая передает то же содержимое, что и параллельный интерфейс (Hsync, Vsync, RGB), но передает управление и RGB битов в ряд линий последовательной передачи , синхронизированных с тактовым сигналом, скорость которого равна скорости пикселей. LVDS передает семь бит за такт на строку данных, при этом шесть битов являются данными и один бит используется чтобы сигнализировать, нужно ли инвертировать другие шесть битов для поддержания баланса постоянного тока. Недорогие TFT-дисплеи часто имеют три линии данных и поэтому напрямую поддерживают только 18 бит на пиксель. У высококлассных дисплеев четыре или пять линии данных для поддержки 24 бит на пиксель (truecolor ) или 30 бит на пиксель (HDR ) соответственно. Производители панелей постепенно заменяют LVDS на Internal DisplayPort и Embedded DisplayPort, которые позволяют уменьшить в шесть раз количества дифференциальных пар.
Подсветка обычно регулируется путем изменения нескольких вольт постоянного тока или генерации сигнал PWM, или регулировка потенциометра , или просто фиксированная. Это, в свою очередь, управляет высоковольтным (1,3 кВ) инвертором постоянного / переменного тока или матрицей светодиодов. Метод управления яркостью светодиода состоит в том, чтобы подавать на них импульсы с помощью ШИМ, который может быть источником гармонического мерцания.
Пустая панель дисплея будет принимать только цифровой видеосигнал с разрешением, определяемым пиксельной матрицей панели, разработанной на производство. Некоторые экранные панели игнорируют биты LSB цветовой информации для представления согласованного интерфейса (8 бит ->6 бит / цвет x3).
С аналоговыми сигналами, такими как VGA, контроллер дисплея также необходимо выполнить высокоскоростное аналого-цифровое преобразование . С цифровыми входными сигналами, такими как DVI или HDMI, необходимо простое переупорядочение битов перед их подачей в устройство масштабирования, если входное разрешение не соответствует разрешению панели дисплея.
Жидкие кристаллы постоянно подвергаются испытаниям на токсичность и экотоксичность на предмет потенциальной опасности. В результате:
Данные утверждения применимы к Merck KGaA, а также к ее конкурентам JNC Corporation (ранее Chisso Corporation) и DIC (ранее Dainippon Ink Chemicals). Все три производителя согласились не выпускать на рынок какие-либо остро токсичные или мутагенные жидкие кристаллы. Они занимают более 90 процентов мирового рынка жидких кристаллов. Оставшаяся рыночная доля жидких кристаллов, производимых в основном в Китае, состоит из более старых, незапатентованных веществ трех ведущих мировых производителей, которые уже прошли испытания на токсичность. В результате их также можно считать нетоксичными.
Полный отчет доступен в сети Merck KGaA.
CCFL подсветка, используемая во многих ЖК-мониторах, содержит ртуть, который токсичен.
 | На Викискладе есть материалы, связанные с ЖК-дисплеями TFT. |
