-نظرة عامة على شاشة TFT-LCD
TFT (ThinFilm Transistor) LCD ، أو شاشة LCD الترانزستور ذات تأثير المجال الرقيق ، هي واحدة من شاشات الكريستال السائل من نوع المصفوفة النشطة (AM-LCD). ﹒ TFT=ترانزستور بغشاء رقيق=ترانزستور بغشاء رقيق
. LCD=Liquid-CrystalDisplay=شاشة الكريستال السائل
﹒ ولدت TFT-LCD (شاشة عرض بلورية سائلة ترانزستور رقيقة الرقيقة) ، وهي عبارة عن شاشة عرض بلورية سائلة ترانزستور رقيقة الرقيقة ، في عام 1960. بعد التحسين المستمر ، تم استخدامها رسميًا في أجهزة الكمبيوتر المحمولة التجارية في عام 1991. مع النضج التدريجي لتكنولوجيا المعالجة ، تحل TFT-LCD الحالية محل منتجات CRT في مجالات التطبيق المختلفة ، لتصبح الاتجاه السائد لتكنولوجيا العرض.
· مزايا شاشات LCD هي استهلاك منخفض للطاقة ، جهد تشغيل منخفض ، دقة عالية ، لا إشعاع ، الشاشة نفسها رقيقة نسبيًا ، سهلة الحمل ، عمر خدمة طويل ، إلخ. بسبب هذه المزايا ، تم استخدامها على نطاق واسع في العديد الحقول ، مثل: أجهزة التلفزيون ، والشاشات ، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ، والهواتف المحمولة ، وأجهزة المساعد الرقمي الشخصي للملاحة عبر الأقمار الصناعية ، وما إلى ذلك.
شاشات الكريستال السائل المسطحة ، وخاصة شاشات TFT-LCD ، هي حاليًا أجهزة العرض الوحيدة التي تلحق تمامًا وتتجاوز CRT من حيث السطوع والتباين واستهلاك الطاقة والعمر والحجم والوزن. لديها أداء ممتاز وخصائص الإنتاج الضخم جيدة. مع درجة عالية من الأتمتة وتكلفة منخفضة للمواد الخام ومساحة تطوير واسعة ، ستصبح سريعًا منتجًا رئيسيًا في القرن الجديد ونقطة مضيئة للنمو الاقتصادي العالمي في القرن الحادي والعشرين.
الميزة الأساسية
تختلف عن تقنية TN ، تتبنى شاشة TFT شكل&"خلفي من خلال &" ؛ طريقة الإضاءة - مسار مصدر الضوء التخيلي ليس من الأعلى إلى الأسفل مثل البلور السائل TN ، ولكن من الأسفل إلى الأعلى. هذه الطريقة هي تثبيت أنبوب ضوء خاص على الجزء الخلفي من البلورة السائلة ، وسوف يخترق مصدر الضوء لأعلى من خلال المستقطب السفلي عند التعرض للإشعاع. نظرًا لأنه يتم تغيير الأقطاب الكهربائية العلوية والسفلية إلى أقطاب FET والأقطاب الكهربائية الشائعة ، عند تشغيل أقطاب FET ، سيتغير أداء جزيئات الكريستال السائل أيضًا. يمكن تحقيق الغرض من العرض من خلال التدريع الضوئي ونقل الضوء ، ويزيد وقت الاستجابة بشكل كبير إلى حوالي 80 مللي ثانية. نظرًا لأنه يحتوي على نسبة تباين أعلى وألوان أكثر ثراءً من TN-LCD ، فإن تردد تحديث الشاشة يكون أسرع أيضًا ، لذلك يُعرف TFT عمومًا باسم&مثل ؛ اللون الحقيقي&مثل ؛.
الميزة الرئيسية لشاشة TFT-LCD هي تكوين جهاز تبديل أشباه الموصلات لكل بكسل. لأنه يمكن التحكم في كل بكسل بشكل مباشر بواسطة نبضات نقطية. لذلك ، كل عقدة مستقلة نسبيًا ويمكن التحكم فيها بشكل مستمر. لا تعمل طريقة التصميم هذه على تحسين سرعة استجابة شاشة العرض فحسب ، بل يمكنها أيضًا التحكم بدقة في مستوى الرمادي للعرض. هذا هو السبب في أن ألوان TFT أكثر واقعية من DSTN.
تطبيق
في الوقت الحاضر ، تستخدم معظم الشركات المصنعة لأجهزة الكمبيوتر المحمولة TFT-LCD في منتجاتها. تم استخدام شاشات TFT-LCD المبكرة بشكل أساسي في تصنيع أجهزة الكمبيوتر المحمولة. على الرغم من أن TFT كانت تتمتع بمزايا كبيرة مقارنة بـ DSTN في ذلك الوقت ، نظرًا لأسباب فنية ، إلا أن شاشة TFT-LCD لا تزال تعاني من فجوة كبيرة مع شاشات CRT التقليدية في وقت الاستجابة والسطوع وزاوية المشاهدة. بالإضافة إلى ذلك ، أدى العائد المنخفض للغاية إلى ارتفاع سعره ، مما يجعل شاشة سطح المكتب TFT-LCD مذهلة لا يمكن تحقيقها.
ومع ذلك ، مع التطور المستمر للتكنولوجيا والتحسين المستمر لمعدل العائد وظهور بعض التقنيات الجديدة ، حققت شاشات TFT-LCD تقدمًا كبيرًا في زمن الاستجابة والتباين والسطوع وزوايا المشاهدة ، مما جعلها أقرب إلى التقليدية فجوة شاشات CRT. في الوقت الحاضر ، تم تحسين وقت استجابة معظم شاشات LCD السائدة إلى أقل من 50 مللي ثانية ، مما مهد الطريق لشاشات الكريستال السائل لتصبح سائدة.
- المزايا الرئيسية لشاشة TFT-LCD
مع نضج تقنية TFT ، تطورت شاشات العرض المسطحة LCD الملونة بسرعة. في أقل من 10 سنوات ، نمت شاشة TFT-LCD بسرعة إلى شاشة عرض رئيسية ، والتي لا يمكن فصلها عن مزاياها. الميزات الرئيسية هي:
(1) خصائص الاستخدام الجيد: تطبيق الجهد المنخفض ، جهد القيادة المنخفض ، وتحسين السلامة والموثوقية للاستخدام الصلب ؛ لوحة مسطحة ، خفيفة ورقيقة ، توفر الكثير من المواد الخام واستخدام المساحة ؛ استهلاك منخفض للطاقة ، استهلاكها للطاقة هو حوالي عُشر استهلاك شاشة TFT-LCD العاكسة ، وحتى حوالي واحد بالمائة فقط من CRT ، مما يوفر الكثير من الطاقة ؛ تتميز منتجات TFT-LCD أيضًا بمواصفات ونماذج وأحجام متسلسلة ومجموعة متنوعة من الأصناف وسهلة الاستخدام ومرنة وصيانتها وتجديدها. ، سهل الترقية ، عمر خدمة طويل والعديد من الميزات الأخرى. يغطي نطاق العرض نطاق التطبيقات لجميع الشاشات التي تتراوح من 1 بوصة إلى 40 بوصة وطائرات العرض الكبيرة. إنها محطة عرض بالحجم الكامل ؛ تتراوح جودة العرض من أبسط رسومات ذات أحرف أحادية اللون إلى دقة عالية ودقة ألوان عالية. عروض فيديو بمواصفات ونماذج مختلفة ذات سطوع عالٍ وتباين عالٍ وسرعة استجابة عالية ؛ تتضمن طرق العرض العرض المباشر ، والإسقاط ، والشفافية ، والانعكاس.
(2) خصائص حماية البيئة الجيدة: لا إشعاع ، لا وميض ، لا ضرر لصحة المستخدم &. على وجه الخصوص ، فإن ظهور الكتب الإلكترونية TFT-LCD سيجلب البشرية إلى عصر المكاتب الخالية من الورق والطباعة غير الورقية ، مما يؤدي إلى ثورة في الطريقة التي يتعلم بها الجنس البشري الحضارة وينتشرها ويتذكرها.
(3) نطاق التطبيق واسع ، ويمكن استخدامه بشكل طبيعي في نطاق درجة الحرارة من -20 درجة مئوية إلى -50 درجة مئوية. درجة حرارة التشغيل المنخفضة لشاشة TFT-LCD بعد تقوية درجة الحرارة يمكن أن تصل إلى 8 درجات مئوية تحت الصفر. يمكن استخدامه كشاشة عرض طرفية متنقلة ، وشاشة عرض طرفية لسطح المكتب ، وجهاز عرض تلفزيون بشاشة كبيرة. إنها محطة عرض فيديو بالحجم الكامل مع أداء ممتاز.
(4) درجة أتمتة تكنولوجيا التصنيع عالية ، وخصائص الإنتاج الصناعي على نطاق واسع جيدة. إن تقنية صناعة TFT-LCD ناضجة ، وقد وصل معدل الإنتاج الضخم إلى أكثر من 90٪.
(5) تتميز شاشة TFT-LCD بسهولة دمجها وترقيتها. إنه مزيج مثالي من تكنولوجيا الدوائر المتكاملة أشباه الموصلات واسعة النطاق وتكنولوجيا مصدر الضوء ، وله إمكانات كبيرة للتطوير المستمر. في الوقت الحاضر ، هناك شاشات TFT-LCDs غير متبلورة ، متعددة الكريستالات وأحادية البلورية من السيليكون. في المستقبل ، سيكون هناك TFTs من مواد أخرى ، بما في ذلك الركائز الزجاجية والركائز البلاستيكية.
حالة البحث عن تقنية TFT-LCD
الدقة: لقد مرت دقة TFT-LCD على CGA (320 * 200) ، VGA (640 * 480) ، SVGA (1280 * 1024) في السنوات الأخيرة. تم تطوير XGA (1024 * 768) .SXGA (1280 * 1024) إلى المستوى الحالي لـ UXGA (1600 * 1200) و QXGA (2560 * 2048).
نسبة التباين: قدم PPMuhoray وآخرون في الولايات المتحدة تقنية LCD القائمة على الدليل الموجي ، واستخدموا هذه التقنية لتحقيق نسبة تباين عالية تبلغ 174: 1 ، بينما يمكن أن تصل نسبة التباين TFT-LCD الحالية إلى 500: 1.
زاوية الرؤية: نظرًا لأن مادة الكريستال السائل متباينة الخواص ، فإن اتجاه ترتيبها الجزيئي وإعادة الترتيب تحت تأثير المجال الكهربائي سيؤثر بشكل موحد على توسيع زاوية عرض جهاز LCD ، مما يتسبب في حدوث أوجه قصور في زاوية عرض جهاز LCD. تم اقتراح مجموعة متنوعة من التوسيع. تقنية زاوية الرؤية ، مثل وضع تبديل المستوى ، ووضع الوحدة الدقيقة المتماثل ، والوضع الرأسي للمجال ، وما إلى ذلك ، يمكن أن تصل زاوية الرؤية إلى 170 درجة.
سرعة الاستجابة: عندما يكون معدل الإطارات 60٪ ، تكون فترة الإطار حوالي 16 مللي ثانية ، ويمكن أن يكون وقت استجابة أجهزة TFT-LCD العادية التي تستخدم TN LCD أقل من 20 مللي ثانية. في الآونة الأخيرة ، تم تقديم طريقة التبديل المستوي باستخدام تثبيت البوليمر المرن المستمر ، والتي يمكن أن تقصر وقت الاستجابة إلى 10 مللي ثانية ، ويمكن أن يؤدي استخدام شريط التعويض البصري إلى تقصير وقت الاستجابة إلى 2 ~ 3 مللي ثانية. في الوقت الحاضر ، تم تطوير وقت الاستجابة البالغ 8 مللي ثانية باستخدام هذه التقنية. تلفزيون ال سي دي ملون.
العمر الافتراضي: نظرًا لتطور تكنولوجيا التصنيع ، يمكن أن يصل العمر الافتراضي لشاشة TFT-LCD إلى أكثر من 30000 ساعة.
ظهرت شاشات كبيرة وأنواع عاكسة: تم تطوير 38 بوصة TFT-LCTV بنجاح ، مما أنهى عصر الربط لشاشات LC الكبيرة ، كما بدأت شاشات TFT-LCD الملونة العاكسة في التسويق.
نظرًا لتطور تقنية تصنيع TFT ، وتحسين أداء مادة الكريستال السائل ، واعتماد تقنية زاوية الرؤية الواسعة ، وتحسين سرعة الاستجابة وزيادة العائد ، فإن أداء شاشة TFT-LCD لا يقل عن أداء CRT .
-TFT نوع هيكل عرض الكريستال السائل
يتكون a-SiTFT المعتاد بشكل أساسي من ركيزة زجاجية ، وإلكترود بوابة ، وطبقة عازلة للبوابة ، وطبقة نشطة لأشباه الموصلات ، وطبقة تلامس أومية Si n + a-Si ، وإلكترود مصدر وصرف ، و فيلم واقية ، من بينها طبقة عازلة للبوابة والغشاء الواقي هي وحدة واحدة استخدم SiN.
يمكن تقسيم هيكل a-SiTFT إلى أربعة هياكل نموذجية: هيكل مستوٍ حيث يوجد أقطاب المصدر والتصريف والبوابة على نفس الجانب من الطبقة النشطة لأشباه الموصلات a-Si ، وأقطاب المصدر والتصريف والبوابة تقع على الجانب العلوي من طبقة a-Si. توجد بنية مستوية البوابة الموجبة ، والمصدر ، والتصريف ، والبوابة الثلاثة على الجانب السفلي من طبقة a-Si ، تسمى هيكل مستوى البوابة المقلوب ؛ - على الجانب العلوي من طبقة Si ، يُطلق على أقطاب المصدر والتصريف على الجانب السفلي من طبقة a-Si هيكل متداخلة موجبة البوابة أو هيكل البوابة العلوية ، وتكون البوابة على الجانب السفلي من a-Si طبقة ، والمصدر وإلكترودات الصرف على الجانب العلوي من طبقة سي. هيكل بوابة مقلوب متداخلة أو هيكل بوابة سفلية.
من وجهة نظر عملية التصنيع ، يمكن ترسيب الطبقات الثلاث (أو طبقتان) من SiN و a-Si و n + a-Si ذات الهيكل المتعرج بشكل مستمر ، وهو مناسب لعمليات خطوط الأنابيب ويمكن تقليل التلوث المتبادل. الآن ، أصبح الهيكل المتعرج هو السائد ، فهو ليس فقط لـ SiN ، SiN. يمكن تشغيل n + a-Si بشكل مستمر ، ويمكن أيضًا استخدام البوابة المقلوبة كطبقة واقية من الضوء (لا يوجد المزيد
قم بإعداد طبقة واقية من الضوء) ، وهو أمر مهم بالنسبة لـ a-SiTFT ، لأن a-Si حساس للضوء. بمجرد أن يتدفق الضوء ويزداد تيار التسرب ، سوف تتدهور جودة الصورة.
مبدأ TFT LCD
من الرسم التخطيطي لبنية المقطع العرضي لشاشة TFT-LCD (أعلاه) ، يمكن ملاحظة أن شاشة LCD تتكون من طبقة زجاجية سفلية مكونة من طبقة بلورية سائلة لتكوين مكثف لوحة متوازية. يتأثر المكثف ومكثف التخزين المدمج بشريحة TFT المدمجة في الركيزة الزجاجية السفلية. اشحن ، حافظ على الجهد المطلوب لكل صورة حتى يتم تحديث الصورة التالية. لون الكريستال السائل شفاف ، ويجب أن تكون شاشة LCD مبطنة بإضاءة خلفية بيضاء للتعبير عن اللون. لجعل الإضاءة الخلفية البيضاء تنعكس ، من الضروري إضافة أضواء بيضاء حولها. لذلك ، يتم دمج المصابيح ، مثل CCFL أو LED ، في الجزء السفلي من شاشة TFT-LCD.
تحتاج شاشة TFT-LCD إلى إضاءة خلفية. نظرًا لأن لوحة LCD نفسها لا تصدر ضوءًا ، فإنها تحتاج إلى إضاءة خلفية. يجب إضافة لوحة الإضاءة الخلفية إلى شاشة الكريستال السائل لتوفير مصدر ضوء عالي السطوع مع توزيع سطوع منتظم. تقوم LCD بالفعل بتشغيل الضوء من مصدر الضوء خلفها للتعبير عن ألوانها. مصدر الإضاءة الخلفية الحالي شائع الاستخدام هو CCFL أو LED.
مبدأ قيادة TFT-LCD
عنصر TFT يعادل مفتاح التحكم إلكترونيًا. يتحكم خط المسح (البوابة) في فتح وإغلاق المفتاح ، ويوفر خط البيانات (المصدر) الجهد الرمادي المطلوب لشاشة LCD لعرض سطوع مختلف. عند تطبيق جهد عالٍ على خط المسح (البوابة) ، يتم تشغيل عنصر TFT ، ويمكن للجهد الرمادي أن يدخل قطب البكسل (استنزاف) من خط البيانات (المصدر) ويتم تطبيقه على طبقة الكريستال السائل من خلال قطب بكسل شفاف. يتم تغيير الزاوية الدائمة للبلورة السائلة لعرض مقياس رمادي محدد مسبقًا.
تتكون منطقة العرض الكاملة للوحة TFT-LCD من مصفوفة من البكسلات يتم التحكم فيها بواسطة ملايين عناصر TFT المستقلة. كما هو موضح في الشكل أدناه ، عندما يتحول خط المسح إلى الصف الثالث من وحدات البكسل ، سيكتب خط البيانات الجهد الرمادي المطلوب بواسطة الصف الثالث من وحدات البكسل ، ثم يغلق الصف الثالث لإبقائه في ضغط الجهد الحالة ، وفي نفس الوقت قم بتشغيل الصف الرابع من خطوط المسح ، واكتب الجهد الرمادي المطلوب بواسطة الصف الرابع من البكسل ، وأغلق الصف الرابع بعد اكتمال الكتابة ، وقم بتشغيل بكسلات الصف الخامس ، و اكتب الفولتية ذات المقياس الرمادي المطلوب لكل صف من وحدات البكسل على اللوحة بالتسلسل.
تتعلق باختصار بعملية تصنيع TFT-LCD
