Was ist ein TFT-LCD (Thin Film Transistor Liquid Crystal Display)?

TFT-LCDs (Thin-Film Transistor Liquid Crystal Displays) sind eine der gebräuchlichsten Arten von Flüssigkristalldisplays, die die Dünnschichttransistortechnologie verwenden, um die Bildqualität zu verbessern. Obwohl TFT-LCD allgemein als LCD bezeichnet wird, handelt es sich um ein Aktivmatrix-LCD, das in Fernsehern, Flachbildschirmen und Projektoren zu finden ist.

Einfach ausgedrückt besteht ein TFT-LCD-Bildschirm aus zwei Teilen eines Glassubstrats, das zwischen einer Schicht aus Flüssigkristallen eingebettet ist, wobei die obere Schicht des Glassubstrats Farbfilter (ColorFilter) und die untere Schicht einen Transistor enthält, der in die obere eingebettet ist. Wenn der durch den Transistor fließende Strom Änderungen im elektrischen Feld verursacht, wodurch die Flüssigkristallmoleküle abgelenkt werden, ändert sich die Polarisation des Lichts und die Helligkeit des Pixelzustands (Pixel) wird bestimmt. Darüber hinaus wird die obere Schicht aus Glas und Farbfiltern durch die Paste gebildet, was zur Bildung jedes Pixels (Pixels) führt, das rote, blaue und grüne Farben enthält, und diese Pixel emittieren rote, blaue und grüne Farben, die das Bild des Hautbildschirms bilden.

Die Abkürzung für Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display (TFT-LCD) ist Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display (TFT-LCD). Die TFT-LCD-Technologie (Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display) ist eine geschickte Kombination aus Mikroelektronik und Flüssigkristallanzeigetechnologie. Einkristall auf der mikroelektronischen Feinverarbeitungstechnologie, transplantiert auf eine große Glasfläche auf der Dünnschichttransistor (TFT)-Array-Verarbeitung, und dann das Array-Substrat und ein weiteres Stück Substrat mit einer Farbfilterfolie, die Verwendung der ausgereiften Flüssigkristallanzeige-Technologie (LCD), die Bildung einer Flüssigkristallbox und schließlich eine Flüssigkristallanzeige d

1. Funktionsprinzip

TFT-LCD (Thin Film Transistor Liquid Crystal Display, Film Transistor Liquid Crystal Display) ist eine Art von Flüssigkristallanzeige, die die Bildqualität durch den Einsatz der Dünnschichttransistortechnologie verbessert. Obwohl TFT-LCD zusammenfassend als LCD bezeichnet wird, handelt es sich um ein Aktivmatrix-LCD, das in Fernsehern, Flachbildschirmen und Projektoren verwendet wird.

Einfach ausgedrückt kann die TFT-LCD-Haut als zwei Stücke Glassubstrat betrachtet werden, die in der Mitte einer Flüssigkristallschicht eingebettet sind, wobei die obere Schicht des Glassubstrats Farbfilter (Farbfilter) aufweist und die untere Glasschicht einen Transistor aufweist, der in die obere eingebettet ist. Wenn der elektrische Strom durch den Transistor fließt, ändert sich das elektrische Feld, wodurch die Flüssigkristallmoleküle abgelenkt werden, die Polarisation des Lichts ändern und dann mit dem Polarisator die Helligkeit des Pixels (Pixel) bestimmen. Darüber hinaus ist die obere Glasschicht mit Farbfiltern laminiert, was dazu führt, dass jedes Pixel rote, blaue und grüne Farben enthält, und diese Pixel geben rote, blaue und grüne Farben aus, um das Bild auf der Haut zu bilden.

Ein typischer LCD-Monitor ähnelt dem Anzeigefeld eines Taschenrechners insofern, als die Bildelemente direkt durch Spannung angetrieben werden; die Steuerung einer Einheit hat keinen Einfluss auf die anderen. Wenn die Anzahl der Pixel auf enorme Zahlen ansteigt, z. B. Millionen, wird dieser Ansatz unpraktisch, da jedes Pixel für jede Farbe von Rot, Grün und Blau über individuelle Verbindungsdrähte verfügen muss. Um dieses Dilemma zu vermeiden, ordnen Sie die Pixel in Zeilen und Spalten an, wodurch die Anzahl der Verbindungen auf Tausende reduziert wird. Wenn alle Pixel in einer Spalte von einem positiven Potential und alle Pixel in einer Zeile von einem negativen Potential angetrieben werden, haben die Pixel am Schnittpunkt der Zeilen und Spalten die maximale Spannung und werden in den geschalteten Zustand versetzt. Es gibt jedoch immer noch ein Problem mit dieser Methode, da andere Pixel in derselben Zeile oder Spalte nur teilweise mit Strom versorgt werden, aber diese teilweise Umschaltung kann immer noch dazu führen, dass die Pixel abgeblendet werden (im Falle eines LCD-Displays, das nicht auf hell umschaltet). Die Lösung besteht darin, jedem Pixel, das zu ihm gehört, einen Transistorschalter hinzuzufügen, so dass jedes Pixel unabhängig voneinander gesteuert werden kann. Die geringe Ableitstromcharakteristik des Transistors bedeutet, dass die an das Pixel angelegte Spannung nicht willkürlich verloren geht, bevor das Bild aktualisiert wird. Jedes Pixel ist ein kleiner Kondensator mit einer transparenten Indiumzinnoxid (ITO)-Schicht auf der Vorderseite, einer transparenten Schicht auf der Rückseite und einem isolierenden Flüssigkristall.

Diese Schaltungsanordnung ist dem dynamischen Zugriffsspeicher sehr ähnlich, mit dem Unterschied, dass die gesamte Architektur nicht auf einem Siliziumwafer, sondern auf Glas aufgebaut ist. Viele Prozesstechnologien für Siliziumwafer erfordern Temperaturen, die den Schmelzpunkt von Glas überschreiten. Das Siliziumsubstrat für ungewöhnliche Halbleiter verwendet flüssiges Silizium, um sehr große Einkristalle mit den guten Eigenschaften von Transistoren zu züchten. Die Siliziumschicht, die in Dünnschichttransistor-Flüssigkristallanzeigen verwendet wird, ist eine amorphe Siliziumschicht oder eine polykristalline Siliziumschicht, die unter Verwendung von Silizidgas hergestellt wird, und dieses Herstellungsverfahren ist weniger geeignet für die Herstellung hochwertiger Transistoren.

2. TN-Flüssigkristall

TN + Film (Twisted Nematic + Film) ist der gebräuchlichste Typ, hauptsächlich aufgrund des niedrigen Preises und der Produktvielfalt. Bei modernen TN-Panels war die Pixelreaktionszeit schnell genug, um das Problem des Ghosting erheblich zu reduzieren, und selbst in den Spezifikationen war die Reaktionszeit sehr schnell, aber diese traditionelle Reaktionszeit ist ein von der ISO festgelegter Standard, der nur die Umwandlungszeit von Schwarz zu Weiß definiert. Das bedeutet aber nicht, dass es sich um die Umwandlungszeit zwischen Graustufen handelt. Die Übergangszeit zwischen den Graustufen (d. h. der häufigere Übergang bei herkömmlichen LCDs) ist länger als die von ISO definierte Zeit. Die jetzt eingesetzte RTC-OD-Technologie (Response Time Compensation-Overdrive) ermöglicht es Herstellern, die Übergangszeit zwischen verschiedenen Grautönen (G2G) effektiv zu reduzieren, die ISO-definierte Reaktionszeit hat sich jedoch nicht geändert. Die Reaktionszeiten werden jetzt in G2G-Zahlen (Gray To Gray) wie 4 ms und 2 ms ausgedrückt und sind in TN+Film-Produkten üblich geworden. Diese Marktstrategie mit den niedrigeren Kosten von TN-Panels im Vergleich zum VA-Typ hat die Richtung von TN auf dem Verbrauchermarkt dominiert.

TN-Displays leiden unter Blickwinkelbeschränkungen, vor allem in vertikaler Richtung, und die meisten von ihnen sind nicht in der Lage, die 16,7 Millionen Farben (24-Bit-Echtfarben) darzustellen, die von aktuellen Grafikkarten ausgegeben werden. Insbesondere verwendet die dreifarbige RGB-Version 6 Bit als 8 Bit, und sie verwendet eine Verkleinerung, indem benachbarte Pixel kombiniert werden, um eine 24-Bit-Farbe zu approximieren, um die gewünschte Graustufe zu simulieren. FRC (Frame Rate Control) wird ebenfalls verwendet. Bei LCDs variiert die tatsächliche Penetrationsrate eines Pixels in der Regel nicht linear mit der angelegten Spannung. Darüber hinaus wurde B-TN (Best TN) von Samsung Electronics entwickelt. Es verbessert die TN-Farbe und die Reaktionszeit.

3. Super-Twisted Nematic Display

Super-Twisted Nematic Display (STN) ist die Abkürzung für Super-Twisted Nematic Display. Nach der Erfindung des TN-Flüssigkristalls dachten die Menschen natürlich daran, den TN-Flüssigkristall zu matrixieren, um komplexe Grafiken anzuzeigen. Im Gegensatz zur 90-Grad-Drehung von TN-Flüssigkristallen können STN-Flüssigkristalle um 180 Grad bis 270 Grad verdreht werden, und in den frühen 1990er Jahren wurden Farb-STN-Flüssigkristalle eingeführt, die aus drei Flüssigkristalleinheiten in einem Pixel bestehen, die mit einer Schicht von Farbfiltern beschichtet sind, und die Farbe kann durch Steuerung der Helligkeit der Flüssigkristalleinheiten mit jeweils einer Spannung erzeugt werden.

4. VA Liquid Crystal

CPA (Continuous Pinwheel Alignment) wurde von Sharp entwickelt. Hohe Farbwiedergabe, geringe Produktion und teuer.

MVA (Multi-domain Vertical Alignment) wurde 1998 von Fujitsu als Kompromiss zwischen TN und IPS entwickelt. Zu dieser Zeit bot es eine schnelle Pixelreaktion, weite Betrachtungswinkel und einen hohen Kontrast, jedoch auf Kosten der Helligkeit und Farbwiedergabe. Analysten sagten voraus, dass die MVA-Technologie den Mainstream-Markt dominieren würde, aber TN war im Vorteil. Dies ist hauptsächlich auf die höheren Kosten von MVA und die langsamere Pixelreaktion (die bei Helligkeitsänderungen drastisch zunimmt) zurückzuführen.

P-MVA (Premium MVA) wurde von AUO entwickelt, um den Betrachtungswinkel und die Reaktionszeit von MVA zu verbessern.

A-MVA (Advanced MVA) wurde von AUO entwickelt.

S-MVA (Super MVA) wurde von Chi Mei Optoelectronics entwickelt.

PVA (Patterned Vertical Alignment) wurde von Samsung Electronics entwickelt, und obwohl das Unternehmen behauptet, dass es die beste verfügbare Kontrasttechnologie ist, leidet es unter den gleichen Problemen wie MVA.

S-PVA (Super PVA) wurde von Samsung Electronics entwickelt, um den Betrachtungswinkel und die Reaktionszeit von PVA zu verbessern.

C-PVA wurde von Samsung Electronics entwickelt.

5. Horizontale Feldeffekt-Display-Technologie

IPS (In-Plane Switching) wurde 1996 von Hitachi entwickelt, um den schlechten Betrachtungswinkel und die Farbwiedergabe von TN-Panels zu verbessern. Diese Verbesserung hat die Reaktionszeit erhöht, die anfangs 50 ms beträgt, und die Kosten für IPS-Panels sind ebenfalls extrem hoch.

S-IPS (Super IPS) hat die Vorteile der IPS-Technologie, verbessert aber auch die Pixel-Update-Zeit. Die Farbwiedergabe ist näher an CRTs und der Preis niedriger, allerdings ist der Kontrast immer noch sehr schlecht und S-IPS wird derzeit nur in größeren Displays für professionelle Zwecke eingesetzt.

6. Super PLS

Samsung Electronics hat PLS (Plane to Line Switching) entwickelt, das nicht nur einen erstaunlichen Betrachtungswinkel bietet, sondern auch die Helligkeit des Displays um bis zu 10 % verbessern kann. Die Herstellungskosten sind ebenfalls 15 % niedriger als die von IPS und bieten derzeit eine Auflösung von bis zu WXGA (1280 x 800). Auch das MacBook Pro mit Retina-Display, das über eine Auflösung von bis zu 2880 x 1800 Pixeln verfügt, kommt teilweise bei der Produktion dieses Displays durch Samsung zum Einsatz; der verbleibende Teil verwendet IPS. Die Hauptanwendung für dieses Objekt ist in Smartphones und Tablet-PCs. Es ging 2011 in die Massenproduktion.