¿Qué es TFT-LCD? ¿Puedes presentarlo en detalle?
LCD TFT (transistor de película delgada) o LCD con transistor de efecto de campo de película delgada es un tipo de pantalla de cristal líquido de matriz activa (AM-LCD).
- TFT=Thin-FilmTransistor= Transistor de película delgada
- LCD=Display de cristal líquido= Pantalla de cristal líquido
- TFT-LCD (Transistor de película delgada-líquido Crystal)
- Las ventajas de las pantallas LCD son el bajo consumo de energía, el bajo voltaje de funcionamiento, la alta resolución, la ausencia de radiación, la pantalla en sí es liviana y delgada, fácil de transportar y tiene una larga vida útil. Debido a estas ventajas, es muy utilizado en muchos campos, como por ejemplo: TV, monitores, portátiles, etc.: TV, monitores, portátiles, teléfonos móviles, navegación por satélite, PDA, etc.
Las pantallas planas LCD, especialmente las TFT-LCD, son actualmente los únicos dispositivos de visualización que pueden alcanzar y superar a los CRT en términos de rendimiento integral, como brillo, contraste, consumo de energía, vida útil, volumen y peso. Su excelente desempeño, características de producción en masa, alto grado de automatización, bajos costos de materias primas y amplio espacio de desarrollo, se convertirá rápidamente en un producto principal en el nuevo siglo y en un punto culminante del crecimiento económico global en el siglo XXI. Es un punto brillante en el crecimiento económico global en el siglo XXI.
Características principales
A diferencia de la tecnología TN, las pantallas TFT utilizan un método de iluminación de "transmisión inversa": la trayectoria supuesta de la fuente de luz no es de arriba a abajo como los cristales líquidos TN. , pero de arriba a abajo. El método específico consiste en instalar un tubo de luz especial en la parte posterior del cristal líquido y la fuente de luz se transmite hacia arriba a través del polarizador inferior. Dado que los electrodos de las capas superior e inferior se cambian a electrodos de tubo de efecto de campo y electrodos de paso directo respectivamente, cuando se energizan los electrodos de tubo de efecto de campo, las propiedades de las moléculas de cristal líquido cambiarán, de modo que la visualización se puede lograr mediante protección contra la luz. y transmisión de luz, y el tiempo de respuesta también mejorará enormemente, aproximadamente 80 milisegundos. Debido a que tiene mayor contraste, colores más ricos y una frecuencia de actualización de pantalla más rápida que el TN-LCD, el TFT se conoce comúnmente como "color verdadero".
La característica principal del TFT-LCD es que cada píxel tiene un dispositivo de conmutación de semiconductores. Dado que cada píxel se puede controlar directamente mediante pulsos puntuales. Por tanto, cada nodo es relativamente independiente y puede controlarse continuamente. Este método de diseño no sólo mejora la velocidad de respuesta de la pantalla, sino que también permite un control preciso de la escala de grises de la pantalla, razón por la cual los colores TFT son más realistas que DSTN.
Aplicaciones
Actualmente, la gran mayoría de fabricantes de portátiles utilizan pantallas TFT-LCD en sus productos. Al principio, las pantallas TFT-LCD se utilizaban principalmente en la fabricación de ordenadores portátiles. Aunque TFT tenía grandes ventajas sobre DSTN en ese momento, por razones técnicas, TFT-LCD todavía estaba muy por detrás de las pantallas CRT tradicionales en términos de tiempo de respuesta, brillo y ángulo de visión. Junto con el rendimiento extremadamente bajo y el alto precio, el TFT-LCD de escritorio se ha vuelto fuera de su alcance.
Sin embargo, con el desarrollo continuo de la tecnología y la mejora continua de la tasa de rendimiento, junto con la aparición de algunas tecnologías nuevas, TFT-LCD ha logrado grandes avances en el tiempo de respuesta, el contraste, el brillo y el ángulo de visión. .progresó y redujo la brecha con los monitores CRT tradicionales. Hoy en día, el tiempo de respuesta de la mayoría de los monitores LCD convencionales ha mejorado a menos de 50 ms, allanando el camino para que los LCD se conviertan en algo común.
Las principales ventajas de TFT-LCD
Con la madurez de la tecnología TFT, las pantallas planas LCD en color se han desarrollado rápidamente. En menos de 10 años, TFT-LCD ha crecido rápidamente. Una pantalla convencional, esto es inseparable de sus ventajas.
Sus características principales son:
(1) Buenas características de uso: bajo voltaje de aplicación, bajo voltaje de conducción, uso de curado seguro y confiable, el panel es plano y delgado, lo que ahorra una gran cantidad de materias primas y espacio de uso; bajo consumo de energía, su consumo de energía es aproximadamente una décima parte del de una pantalla CRT, y el TFT-LCD reflectante es incluso solo alrededor del uno por ciento del de un CRT, lo que ahorra mucha energía. Los productos TFT-LCD también tienen especificaciones y modelos, Lo mismo que las pantallas planas LCD en color, que es inseparable de él. Los productos LCD también tienen muchas características, como especificaciones y tamaños serializados, amplia variedad, uso fácil y flexible, mantenimiento sencillo, actualizaciones y mejoras, y una larga vida útil. La gama de pantallas cubre la visualización y proyección de todas las aplicaciones en grandes superficies planas desde 1 pulgada hasta 40 pulgadas. Es un terminal de pantalla de tamaño completo, la calidad de la pantalla varía desde los gráficos de caracteres monocromáticos más simples hasta alta resolución, alta fidelidad de color y; Altas pantallas de vídeo de diversas especificaciones y modelos con brillo, alto contraste y alta velocidad de respuesta. Los métodos de visualización incluyen directo, proyección, transparente y reflectante;
(2) Buenas características de protección ambiental: sin radiación, sin parpadeo, sin daños a la salud del usuario. En particular, la aparición de libros electrónicos TFT-LCD llevará a la humanidad a la era de la oficina y la impresión sin papel, desencadenando una revolución en la forma en que la humanidad aprende, difunde y registra la civilización.
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(3) Tiene una amplia gama de aplicaciones y se puede utilizar normalmente en el rango de temperatura de -20°C a 50°C. TFT-LCD ha sido reforzado con temperatura. La temperatura de trabajo a baja temperatura puede alcanzar menos 80 ℃. Se puede utilizar como pantalla de terminal móvil, pantalla de terminal de escritorio o televisor de proyección de pantalla grande. Es un terminal de visualización de video de tamaño completo con excelente rendimiento.
(4) La tecnología de fabricación tiene un alto grado de automatización y se caracteriza por una producción industrial a gran escala. La tecnología industrial TFT-LCD está madura y la tasa de rendimiento de la producción a gran escala supera el 90%. .
(5) TFT-LCD es fácil de integrar y actualizar. Es una combinación perfecta de tecnología de circuito integrado de semiconductores a gran escala y tecnología de fuente de luz, y tiene un enorme potencial para un desarrollo continuo. Actualmente existen TFT-LCD de silicio amorfo, silicio policristalino y silicio monocristalino, y en el futuro habrá TFT de otros materiales, tanto con sustrato de vidrio como de plástico.
Estado de la investigación de la tecnología TFT-LCD
Resolución: La resolución de TFT-LCD ha cambiado en los últimos años de CGA (320*2 00), VGA (640*4 80) , SVGA (1280*1024) compuesto.
XGA (1024*768). SXGA (1280 * 1024) al UXGA actual (1600 * 1200), QXGA (2560 * 2048).
Relación de contraste: el estadounidense P.P. Muhoray y otros introdujeron la tecnología de pantalla de cristal líquido basada en guías de ondas y utilizaron esta tecnología para lograr una alta relación de contraste de 174:1, y ahora la relación de contraste de TFT-LCD puede alcanzar hasta a 500:1.
Ángulo de visión: dado que el material de cristal líquido es anisotrópico, la orientación de su disposición molecular y la uniformidad de reordenamiento obtenida bajo la acción de un campo eléctrico afectan la ampliación del ángulo de visión del dispositivo de cristal líquido. lo que resulta en un pequeño ángulo de visión del dispositivo de cristal líquido. Desventajas: se ha propuesto una variedad de tecnologías de ángulo de visión amplio, como el modo de conmutación de plano, el modo de microunidad simétrica, el modo de dominio vertical, etc. El ángulo de visión puede alcanzar los 170 grados.
Velocidad de respuesta: cuando la velocidad de fotogramas es 60, el período de fotograma es de aproximadamente 16 ms y el tiempo de respuesta de un dispositivo TFT-LCD normal que utiliza una pantalla de cristal líquido tipo TN puede ser inferior a 20 ms. Recientemente, se ha introducido un método de conmutación en el plano que utiliza estabilización de polímero continuo elástico, que puede acortar el tiempo de respuesta a 10 ms. El uso de bandas de compensación óptica puede acortar el tiempo de respuesta a 2 ~ 3 ms. El tiempo de respuesta actual de un televisor LCD en color. es de 8 ms, que se desarrolla utilizando esta tecnología.
Vida útil: Debido al desarrollo de la tecnología de fabricación, la vida útil del TFT-LCD puede alcanzar más de 30.000 horas.
Han aparecido las pantallas grandes y reflectantes: se ha desarrollado con éxito TFT-LCTV de 38 pulgadas, poniendo fin a la era del empalme LC de pantallas grandes, y también se han comenzado a comercializar monitores en color TFT-LCD reflectantes.
Debido al desarrollo de la tecnología de producción TFT, la mejora del rendimiento del material de cristal líquido, la adopción de la tecnología de amplio ángulo de visión, la aceleración de la velocidad de respuesta y el aumento de la tasa de rendimiento, el rendimiento de visualización de TFT- LCD no es menos que el de CRT.
Estructura de TFT LCD
El TFT a-Si habitual se compone principalmente de sustrato de vidrio, electrodo de compuerta, capa aislante de compuerta, semiconductor, capa activa a-Si,
Está compuesto por una capa activa a-Si, una capa de contacto óhmico n a-Si, electrodos de fuente y drenaje y una película protectora. La capa aislante de la puerta y la película protectora generalmente usan SiN.
La estructura TFT a-Si se puede dividir en cuatro estructuras típicas: una estructura plana de silicio amorfo en la que la fuente, el drenaje y la compuerta están ubicados en el mismo lado de la capa activa del semiconductor, en la que la fuente, drenaje y La estructura en la que los electrodos de compuerta están ubicados en el lado superior de la capa de silicio amorfo se llama estructura plana de compuerta positiva, y la estructura en la que los electrodos de fuente, drenaje y compuerta están ubicados en la parte inferior El lado de la capa de silicio amorfo se denomina estructura plana de puerta invertida; los electrodos de fuente, drenaje y puerta están ubicados en el lado inferior de la capa de silicio amorfo. Una estructura escalonada en la que el drenaje y la puerta están ubicados en ambos lados. la capa de a-Si, en la que la compuerta está ubicada en el lado superior de la capa de a-Si, y la fuente y el drenaje están ubicados en el lado inferior de la capa de a-Si, se denomina estructura de compuerta superior. El electrodo de compuerta está ubicado en el lado inferior de la capa de a-Si, y los electrodos de fuente y drenaje están ubicados en el lado superior de la capa de a-Si. Una estructura escalonada de compuerta invertida o una estructura de compuerta inferior. Estructura escalonada de puerta invertida o estructura de puerta inferior.
Desde el punto de vista del proceso de fabricación, la estructura escalonada de tres capas (o dos capas) de SiN, a-Si y n a-Si se puede depositar de forma continua, lo que es adecuado para operaciones de línea de montaje y puede reducir la contaminación cruzada. Ahora, la estructura escalonada se ha vuelto común. No solo es adecuada para a-Si, SiN.n a-Si, y puede operarse de manera continua, sino que la puerta inversora también se puede usar como una capa de protección ligera (no es necesario configurarla). (poner otra capa protectora de luz). Este es un TFT de Si es muy importante porque el Si es sensible a la luz, una vez que la luz ingresa, la corriente de fuga aumentará, lo que provocará una disminución en la calidad de la imagen.
El principio de TFT LCD
Como se puede ver en el diagrama estructural transversal de TFT-LCD (arriba), la pantalla LCD se compone de dos capas de sustratos de vidrio que intercalan el cristal líquido para formar un condensador de placas paralelas, este condensador y un condensador de almacenamiento incorporado se cargan a través de un TFT incrustado en el sustrato de vidrio subyacente para mantener el voltaje requerido para cada imagen hasta que se actualice la siguiente imagen. Los colores del cristal líquido son todos transparentes. El cristal líquido debe estar revestido con un panel de luz de fondo blanco para mostrar la pantalla colorida. Para que el panel de luz de fondo blanco refleje la luz, es necesario agregar lámparas de luz blanca a su alrededor. Por ello, los TFT-LCD incorporan tubos de luz como CCFL o LED en la parte inferior.
TFT-LCD requiere retroiluminación porque el panel LCD en sí no emite luz, por lo que se requiere retroiluminación. La pantalla LCD debe agregar un panel de retroiluminación para proporcionar una fuente de luz con alto brillo y distribución uniforme del brillo. La pantalla LCD en realidad enciende la luz de la fuente de luz en su superficie posterior para expresar su color. La pantalla LCD en realidad enciende la luz de la fuente de luz en su superficie posterior para expresar su color. Actualmente, las fuentes de retroiluminación habituales son CCFL o LED.
Principio de funcionamiento TFT-LCD
El componente TFT es equivalente a un interruptor eléctrico. La línea de escaneo (puerta) controla la apertura y el cierre del interruptor y la línea de datos (fuente). ) proporciona un brillo diferente para la pantalla LCD según el voltaje de escala de grises requerido. Cuando se aplica un alto voltaje a la línea de escaneo (puerta), el elemento TFT se abre y el voltaje gris puede ingresar al electrodo de píxel (drenaje) desde la línea de datos (fuente) y aplicarse a la capa de cristal líquido a través del píxel transparente. electrodo, cambiando así el cristal líquido El ángulo del soporte para mostrar la escala de grises esperada.
Toda el área de visualización de un panel TFT-LCD es una matriz de píxeles controlada por millones de elementos TFT individuales.
Como se muestra en la siguiente figura, cuando la línea de escaneo enciende la tercera fila de píxeles, la línea de datos escribirá el voltaje en escala de grises requerido por la tercera fila de píxeles y luego apagará la tercera fila para que se mantenga en voltaje. estado, y al mismo tiempo enciende la cuarta fila de la línea de escaneo, escribe el voltaje gris requerido para los píxeles en la cuarta fila. Una vez completada la escritura, cierra la cuarta fila, abre los píxeles de la quinta fila y escribe. el voltaje gris requerido para los píxeles en cada fila del panel fila por fila.
Breve descripción del proceso TFT-LCD.