ما هي TFT-LCD (شاشة الكريستال السائل الترانزستور ذات الأغشية الرقيقة)؟

تعد

شاشات TFT-LCD (شاشات الكريستال السائل ذات الترانزستور الرقيق) واحدة من أكثر أنواع شاشات الكريستال السائل شيوعا التي تستخدم تقنية ترانزستور الأغشية الرقيقة لتحسين جودة الصورة. على الرغم من أن TFT-LCD يشار إليها عادة باسم LCD ، إلا أنها عبارة عن شاشة LCD مصفوفة نشطة موجودة في أجهزة التلفزيون وشاشات العرض المسطحة وأجهزة العرض.

ببساطة ، شاشة TFT-LCD عبارة عن قطعتين من الركيزة الزجاجية محصورة بين طبقة من البلورات السائلة ، مع احتواء الطبقة العليا من الركيزة الزجاجية على مرشحات ملونة (ColorFilter) والطبقة السفلية تحتوي على ترانزستور مدمج في الجزء العلوي. عندما يتسبب التيار المتدفق عبر الترانزستور في حدوث تغيرات في المجال الكهربائي ، مما يتسبب في انحراف جزيئات البلورة السائلة ، يتغير استقطاب الضوء ويتم تحديد سطوع حالة البكسل (Pixel). علاوة على ذلك ، يتم تشكيل الطبقة العليا من الزجاج والمرشحات الملونة بواسطة العجينة ، مما يؤدي إلى تكوين كل بكسل (بكسل) يحتوي على ألوان حمراء وزرقاء وخضراء ، وتنبعث منها هذه البكسل ألوان حمراء وزرقاء وخضراء ، والتي تشكل صورة شاشة الجلد.

اختصار شاشة الترانزستور السائلة ذات الأغشية الرقيقة (TFT-LCD) هو شاشة الكريستال السائل الترانزستور ذات الأغشية الرقيقة (TFT-LCD). تقنية TFT-LCD (شاشة عرض الكريستال السائل ذات الترانزستور الرقيق) هي مزيج ماهر من الإلكترونيات الدقيقة وتقنية عرض الكريستال السائل. بلورة واحدة على تقنية المعالجة الدقيقة الإلكترونية الدقيقة ، يتم زرعها في مساحة كبيرة من الزجاج على معالجة صفيف ترانزستور الأغشية الرقيقة (TFT) ، ثم ركيزة المصفوفة وقطعة أخرى من الركيزة مع فيلم مرشح ملون ، واستخدام تقنية عرض الكريستال السائل الناضجة (LCD) ، وتشكيل صندوق بلوري سائل ، وأخيرا شكلت شاشة الكريستال السائل د

1. مبدأ

التشغيل

TFT-LCD (شاشة عرض الكريستال السائل الترانزستور الرقيقة ، شاشة الكريستال السائل الترانزستور الفيلم) هو نوع من شاشات الكريستال السائل التي تعمل على تحسين جودة الصورة من خلال استخدام تقنية ترانزستور الأغشية الرقيقة. على الرغم من أن TFT-LCD يشار إليها مجتمعة باسم LCD ، إلا أنها عبارة عن شاشة LCD مصفوفة نشطة ، والتي تستخدم في أجهزة التلفزيون وشاشات العرض المسطحة وأجهزة العرض.

ببساطة ، يمكن اعتبار جلد TFT-LCD قطعتين من الركيزة الزجاجية محصورة في منتصف طبقة من الكريستال السائل ، والطبقة العليا من الركيزة الزجاجية بها مرشحات ملونة (مرشح الألوان) ، والطبقة السفلية من الزجاج بها ترانزستور مضمن في الجزء العلوي. عندما يمر التيار الكهربائي عبر الترانزستور ، يتغير المجال الكهربائي ، مما يتسبب في انحراف جزيئات البلورة السائلة ، وتغيير استقطاب الضوء ، ثم استخدام المستقطب لتحديد سطوع البكسل (بكسل). بالإضافة إلى ذلك ، فإن الطبقة الزجاجية العليا مغلفة بمرشحات ألوان ، مما ينتج عنه يحتوي كل بكسل على ألوان حمراء وزرقاء وخضراء ، وتنبعث من هذه البكسل ألوان حمراء وزرقاء وخضراء لتشكيل الصورة على الجلد.

تشبه شاشة LCD النموذجية لوحة عرض الآلة الحاسبة من حيث أن عناصر الصورة مدفوعة مباشرة بالجهد ؛ لا يؤثر التحكم في وحدة واحدة على الوحدات الأخرى. عندما يزداد عدد وحدات البكسل إلى أعداد هائلة ، مثل الملايين ، يصبح هذا النهج غير عملي ، لأن كل بكسل يجب أن يحتوي على أسلاك توصيل فردية لكل لون من اللون الأحمر والأخضر والأزرق. لتجنب هذا المأزق ، قم بترتيب وحدات البكسل في صفوف وأعمدة ، مما يقلل من عدد الاتصالات إلى الآلاف. إذا كانت جميع وحدات البكسل في العمود مدفوعة بجهد موجب وكانت جميع وحدات البكسل في صف مدفوعة بجهد سالب ، فإن وحدات البكسل عند تقاطع الصفوف والأعمدة سيكون لها أقصى جهد وسيتم تبديلها. ومع ذلك ، لا تزال هناك مشكلة في هذه الطريقة حيث يتم تنشيط وحدات البكسل الأخرى في نفس الصف أو العمود جزئيا فقط ، ولكن لا يزال من الممكن أن يتسبب هذا التبديل الجزئي في تعتيم وحدات البكسل (في حالة شاشة LCD التي لا تتحول إلى ساطعة). الحل هو إضافة مفتاح ترانزستور إلى كل بكسل ينتمي إليه بحيث يمكن التحكم في كل بكسل بشكل مستقل. تعني خاصية تيار التسرب المنخفض للترانزستور أن الجهد المطبق على البكسل لا يضيع بشكل تعسفي قبل تحديث الصورة. كل بكسل عبارة عن مكثف صغير بطبقة شفافة من أكسيد قصدير الإنديوم (ITO) في المقدمة ، وطبقة شفافة في الخلف ، وبلورة سائلة عازلة.

يشبه ترتيب الدائرة هذا إلى حد بعيد ذاكرة الوصول الديناميكية ، باستثناء أنه بدلا من أن يتم بناؤها على رقاقة السيليكون ، فإن الهندسة المعمارية بأكملها مبنية على الزجاج. تتطلب العديد من تقنيات معالجة رقاقة السيليكون درجات حرارة تتجاوز درجة انصهار الزجاج. تستخدم ركيزة السيليكون لأشباه الموصلات غير العادية السيليكون السائل لزراعة بلورات مفردة كبيرة جدا مع الصفات الجيدة للترانزستورات. طبقة السيليكون المستخدمة في شاشات الكريستال السائل الترانزستور الرقيقة عبارة عن طبقة سيليكون غير متبلورة أو طبقة سيليكون متعددة الكريستالات تم إنشاؤها باستخدام غاز المبيد ، وطريقة التصنيع هذه أقل ملاءمة لصنع ترانزستورات عالية الجودة.

2. TN الكريستال

السائل

TN + فيلم (فيلم Twisted Nematic +) هو النوع الأكثر شيوعا ، ويرجع ذلك أساسا إلى السعر المنخفض وتنوع المنتجات. في اللوحات الحديثة من نوع TN ، كان وقت استجابة البكسل سريعا بما يكفي لتقليل مشكلة الظلال بشكل كبير ، وحتى في مواصفات وقت الاستجابة كان سريعا جدا ، ولكن وقت الاستجابة التقليدي هذا هو معيار حدده ISO ، والذي يحدد فقط وقت التحويل من الأسود إلى الأبيض بالكامل ، لكن هذا لا يعني أنه وقت التحويل بين المستويات الرمادية. وقت الانتقال بين المستويات الرمادية (وهو الانتقال الأكثر تكرارا لشاشات LCD المعتادة) أطول من ذلك المحدد بواسطة ISO. تسمح تقنية RTC-OD (تعويض وقت الاستجابة - زيادة السرعة) المستخدمة الآن للمصنعين بتقليل وقت الانتقال بشكل فعال بين الألوان الرمادية المختلفة (G2G) ، ومع ذلك ، لم يتغير وقت الاستجابة المحدد من قبل ISO. يتم التعبير عن أوقات الاستجابة الآن بأرقام G2G (رمادي إلى رمادي) ، مثل 4 مللي ثانية و 2 مللي ثانية ، وأصبحت شائعة في منتجات TN + Film. تهيمن استراتيجية السوق هذه ، مع انخفاض تكلفة لوحات TN مقارنة بنوع VA ، على اتجاه TN في السوق الاستهلاكية.

تعاني شاشات من نوع TN من قيود زاوية المشاهدة ، خاصة في الاتجاه الرأسي ، ومعظمها غير قادر على عرض 16.7 مليون لون (ألوان حقيقية 24 بت) الناتجة بواسطة بطاقات الرسومات الحالية. على وجه الخصوص ، يستخدم RGB ثلاثي الألوان 6 بت مثل 8 بت ، ويستخدم تصغير الحجم من خلال الجمع بين وحدات البكسل المجاورة لتقريب لون 24 بت لمحاكاة التدرج الرمادي المطلوب. يتم أيضا استخدام FRC (التحكم في معدل الإطارات). بالنسبة لشاشات LCD ، لا يختلف معدل الاختراق الفعلي للبكسل بشكل عام خطيا مع الجهد المطبق. بالإضافة إلى ذلك ، تم تطوير B-TN (Best TN) بواسطة Samsung Electronics. يحسن لون TN ووقت الاستجابة.

3. شاشة العرض النيماتيكية فائقة الالتواء

شاشة النيماتيك فائقة الالتواء (STN) هي اختصار لشاشة النيماتيك فائقة الملتوية. بعد اختراع الكريستال السائل TN ، فكر الناس بشكل طبيعي في تصفية الكريستال السائل TN لعرض رسومات معقدة.

على عكس الالتواء بزاوية 90 درجة للبلورات السائلة TN ، يمكن لف بلورات STN السائلة من 180 درجة إلى 270 درجة ، وفي أوائل التسعينيات ، تم إدخال بلورات سوائلة STN ملونة ، والتي تتكون من ثلاث وحدات بلورية سائلة في بكسل ، مطلية بطبقة من مرشحات الألوان ، ويمكن إنتاج اللون عن طريق التحكم في سطوع وحدات الكريستال السائل بجهد على التوالي.

4. تم تطوير VA Liquid Crystal

CPA (محاذاة دولاب الهواء المستمرة) بواسطة Sharp. استنساخ ألوان عالية ، إنتاج منخفض ، ومكلف.

تم تطوير MVA (المحاذاة الرأسية متعددة المجالات) بواسطة Fujitsu في عام 1998 كحل وسط بين TN و IPS. في ذلك الوقت ، قدمت استجابة بكسل سريعة وزوايا عرض واسعة وتباينا عاليا ، ولكن على حساب السطوع واستنساخ الألوان. توقع المحللون أن تهيمن تقنية MVA على السوق السائدة ، لكن TN كانت تتمتع بالميزة. ويرجع ذلك بشكل أساسي إلى ارتفاع تكلفة MVA واستجابة البكسل البطيئة (التي تزداد بشكل كبير عندما يتغير السطوع).

تم تطوير P-MVA (Premium MVA) بواسطة AUO لتحسين زاوية الرؤية ووقت استجابة MVA.

A-MVA (Advanced MVA) تم تطويره بواسطة AUO.

S-MVA (SUPER MVA) تم تطويره بواسطة Chi Mei Optoelectronics.

تم تطوير PVA (المحاذاة الرأسية المزخرفة) بواسطة Samsung Electronics ، وعلى الرغم من أن الشركة تدعي أنها أفضل تقنية تباين متاحة ، إلا أنها تعاني من نفس مشاكل MVA.

تم تطوير S-PVA (Super PVA) بواسطة Samsung Electronics لتحسين زاوية الرؤية ووقت استجابة PVA.

تم تطوير C-PVA بواسطة Samsung Electronics.

5. تقنية

عرض تأثير المجال الأفقي

تم تطوير IPS (التبديل داخل الطائرة) بواسطة شركة هيتاشي في عام 1996 لتحسين زاوية الرؤية السيئة واستنساخ الألوان للوحات من نوع TN. أدى هذا التحسين إلى زيادة وقت الاستجابة ، والذي يبلغ في البداية 50 مللي ثانية ، كما أن تكلفة اللوحات من نوع IPS باهظة الثمن.

يتميز

S-IPS (Super IPS) بمزايا تقنية IPS ولكنه يحسن أيضا وقت تحديث البكسل. إعادة إنتاج الألوان أقرب إلى CRTs والسعر أقل ، ومع ذلك ، لا يزال التباين ضعيفا للغاية ويستخدم S-IPS حاليا فقط في الشاشات الأكبر للأغراض المهنية.

6. طورت Super PLS

Samsung Electronics PLS (Plane to Line Switching) ، والتي ، بالإضافة إلى وجود زاوية عرض مذهلة ، يمكنها تحسين سطوع الشاشة بنسبة تصل إلى 10٪. تكاليف التصنيع الخاصة بها أقل بنسبة 15٪ من تكاليف IPS ، وتقدم حاليا دقة تصل إلى WXGA (1280 × 800). يستخدم جهاز MacBook Pro المزود بشاشة Retina ، والذي تبلغ دقته 2880 × 1800 ، جزئيا أيضا في إنتاج Samsung لهذه الشاشة ؛ الجزء المتبقي يستخدم IPS. التطبيق الأساسي لهذا الكائن هو في الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر اللوحية. دخلت حيز الإنتاج الضخم في عام 2011.