صفحه نمایش TFT LCD در تبلت

صفحه نمایش TFT LCD کریستال مایع توسط گیاه شناس اتریشی فردریک راینیزر در سال 1888 کشف شد. “کریستال مایع” نه جامد است و نه مایع (به عنوان مثال آب صابون).

صفحه نمایش TFT LCD در تبلت. در اواسط دهه 1960، دانشمندان نشان دادند که کریستال های مایع هنگامی که توسط یک بار الکتریکی خارجی تحریک می شوند، می توانند خواص نور عبوری از کریستال ها را تغییر دهند.

نمونه های اولیه (اواخر دهه 1960) برای تولید انبوه بسیار ناپایدار بودند. اما همه اینها زمانی تغییر کرد که یک محقق بریتانیایی یک ماده کریستال مایع پایدار (بی فنیل) را پیشنهاد کرد.

تلویزیون های LCD رنگی و مانیتورهای LCD امروزی ساختاری شبیه ساندویچ دارند (شکل زیر را ببینید).

TFT LCD (نمایشگر کریستال مایع ترانزیستور فیلم نازک) ساختاری شبیه ساندویچ دارد که کریستال مایع بین دو صفحه شیشه ای پر شده است.

شیشه TFT به اندازه تعداد پیکسل های نمایش داده شده TFT دارد. در حالی که شیشه فیلتر رنگی دارای فیلتر رنگی است که رنگ تولید می کند. کریستال‌های مایع با توجه به اختلاف ولتاژ بین شیشه فیلتر رنگی و شیشه TFT حرکت می‌کنند. مقدار نور تامین شده توسط Back Light با میزان حرکت کریستال‌های مایع به گونه ای تعیین می‌شود که رنگ ایجاد کند.

TFT LCD – جنبه‌های الکترونیکی تلویزیون های LCD و مانیتورهای LCD

جنبه های الکترونیکی AMLCDs

متداول ترین نمایشگرهای کریستال مایع (LCD) که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرند به عناصر تصویر یا پیکسل‌هایی متکی هستند که توسط سلول‌های کریستال مایع (LC) تشکیل شده‌اند. که جهت قطبش نور عبوری از آنها را در پاسخ به ولتاژ الکتریکی تغییر می‌دهند.

با تغییر جهت قطبش، نور کم و بیش قادر به عبور از یک لایه پلاریزه روی صفحه نمایش است. ولتاژ را تغییر دهید و مقدار نور تغییر می‌کند.

دو راه برای تولید تصویر کریستال مایع با چنین سلول‌هایی وجود دارد: روش رانندگی قطعه و روش رانندگی ماتریس.

روش رانندگی بخش، کاراکترها و تصاویر را با سلول‌هایی که توسط الکترودهای طرح دار تعریف شده اند، نمایش می‌دهد.

روش عملکرد ماتریسی کاراکترها و تصاویر را در مجموعه‌ای از نقطه‌ها نمایش می‌دهد.

روش درایو سگمنت برای نمایشگرهای ساده، مانند آنهایی که در ماشین حساب‌ها وجود دارد، استفاده می شود، در حالی که روش درایو ماتریس نقطه‌ای برای نمایشگرهای با وضوح بالا، مانند رایانه های قابل حمل و مانیتورهای TFT استفاده می‌شود.

دو نوع روش درایو برای نمایشگرهای ماتریسی استفاده می‌شود. در روش درایو استاتیک یا مستقیم، هر پیکسل به صورت جداگانه به یک درایور متصل می‌شود. این یک روش رانندگی ساده است، اما با افزایش تعداد پیکسل‌ها، سیم کشی بسیار پیچیده می‌شود. یک روش جایگزین، روش درایو مالتی پلکس است که در آن پیکسل‌ها در قالب ماتریسی مرتب شده و سیم‌کشی می‌شوند.

برای هدایت پیکسل‌های یک LCD ماتریس نقطه ای، می توان یک ولتاژ در تقاطع الکترودهای سیگنال عمودی خاص و الکترودهای اسکن افقی خاص اعمال کرد. این روش شامل رانندگی همزمان چندین پیکسل با تقسیم زمان در یک درایو پالس است. بنابراین، به آن روش درایو چندگانه یا دینامیک نیز می‌گویند.

ال سی دی های ماتریس غیرفعال و فعال

دو نوع LCD ماتریس نقطه‌ای وجود دارد.

ماتریس غیرفعال در مقابل راندن ماتریس فعال مانیتورهای LCD.

در LCD های ماتریس غیرفعال (PMLCD) هیچ دستگاه سوئیچینگی وجود ندارد و هر پیکسل برای بیش از یک زمان فریم آدرس دهی می‌شود. ولتاژ مؤثر اعمال شده بر روی LC باید پالس‌های ولتاژ سیگنال را در چندین بار فریم به طور متوسط ​​​​پاسخ دهد، که منجر به زمان پاسخ آهسته بیش از 150 میلی ثانیه و کاهش حداکثر نسبت کنتراست می‌شود.

آدرس دهی یک PMLCD همچنین نوعی تداخل ایجاد می‌کند که تصاویری تار ایجاد می‌کند. زیرا پیکسل‌های انتخاب نشده از طریق یک مسیر سیگنال-ولتاژ ثانویه هدایت می‌شوند. از طرف دیگر، در LCD های ماتریس فعال (AMLCD)، یک دستگاه سوئیچینگ و یک خازن ذخیره سازی در هر نقطه متقاطع الکترودها یکپارچه شده‌اند.

آدرس دهی فعال محدودیت‌های چندگانه را با ترکیب یک عنصر سوئیچینگ فعال حذف می‌کند. برخلاف LCD های ماتریس غیرفعال، AMLCD ها هیچ محدودیت ذاتی در تعداد خطوط اسکن ندارند و مسائل متقابل کمتری را ارائه می دهند. انواع مختلفی از AMLCD وجود دارد. برای دستگاه های سوئیچینگ یکپارچه خود، بیشتر از ترانزیستورهای ساخته شده از لایه های نازک رسوبی استفاده می کنند که به این ترانزیستورهای لایه نازک (TFT) می گویند.

صفحه نمایش TFT LCD در تبلت … رایج ترین لایه نیمه هادی از سیلیکون آمورف (a-Si) ساخته شده است.

TFT های a-Si برای تولید در سطح وسیع با استفاده از بسترهای شیشه‌ای در فرآیندی با دمای پایین (300 تا 400 درجه سانتیگراد) قابل استفاده هستند.

یک فناوری جایگزین TFT، سیلیکون پلی کریستالی – یا پلی سیلیکون یا p-Si-پرهزینه تولید می شود و به خصوص هنگام ساخت نمایشگرهای با مساحت بزرگ ساخت آن دشوار است.

تقریباً تمام ال سی دی های TFT از a-Si ساخته شده اند به دلیل اقتصاد و بلوغ فناوری، اما تحرک الکترون یک p-Si TFT یک یا دو مرتبه بزرگتر از a-Si TFT است.

این باعث می‌شود P-Si TFT کاندیدای مناسبی برای آرایه‌های TFT حاوی درایورهای یکپارچه باشد، که احتمالاً انتخابی جذاب برای نمایشگرهای کوچک و با وضوح بالا مانند نمایشگرها و نمایشگرهای طرح‌نماست.

ساختار تلویزیون های LCD رنگی TFT و مانیتورهای LCD

یک ماژول TFT LCD از یک پنل TFT، واحد مدار رانندگی، سیستم نور پس زمینه و واحد مونتاژ تشکیل شده است.

ساختار یک پنل LCD رنگی TFT:

معمولاً برای نمایش کاراکترها و تصاویر گرافیکی هنگام اتصال به یک سیستم میزبان استفاده می‌شود.

پنل TFT LCD از یک زیرلایه آرایه TFT و یک بستر فیلتر رنگی تشکیل شده است.

ساختار عمودی یک پنل LCD رنگی TFT.

زیرلایه آرایه TFT شامل TFT ها، خازن‌های ذخیره سازی، الکترودهای پیکسلی و سیم کشی متصل می‌شود. فیلتر رنگی حاوی ماتریس سیاه و فیلم رزین حاوی سه رنگ اصلی – قرمز، سبز و آبی – رنگ یا رنگدانه است. دو زیرلایه شیشه‌ای با یک درزگیر مونتاژ می‌شوند، شکاف بین آنها توسط اسپیسرها حفظ می‌شود و مواد LC به شکاف بین زیرلایه‌ها تزریق می‌شود.

دو ورقه از فیلم پلاریزه کننده به سطوح بیرونی ساندویچ که توسط زیرلایه های شیشه‌ای تشکیل شده است وصل می‌شود. مجموعه‌ای از پدهای اتصال در هر انتهای دروازه و خطوط باس سیگنال داده برای اتصال تراشه‌های LCD درایور IC (LDI) ساخته شده است.

واحد مدار

برای راندن یک LCD TFT a-Si به یک واحد مدار رانندگی متشکل از مجموعه‌ای از تراشه های IC محرک LCD (LDI) و بردهای مدار چاپی (PCB) نیاز دارد.

مونتاژ مدارهای رانندگی LCD.

یک بلوک دیاگرام که حرکت یک پنل LCD را نشان می‌دهد.

برای کاهش ردپای ماژول LCD، واحد مدار درایو را می توان با استفاده از بسته‌های حامل نوار خم شده (TCP) و یک پانل هدایت نور مخروطی (LGP) در قسمت پشتی ماژول LCD قرار داد.

صفحه نمایش TFT LCD … چگونه پیکسل های ال سی دی TFT کار می کنند

یک پنل TFT LCD حاوی تعداد مشخصی از واحد پیکسل است که اغلب به آنها زیرپیکسل گفته می‌شود.

هر واحد پیکسل دارای یک TFT، یک الکترود پیکسلی (IT0) و یک خازن ذخیره سازی (Cs) است.

به عنوان مثال، یک پنل TFT LCD رنگی SVGA در مجموع دارای 800x3x600 یا 1440000 واحد پیکسل است.

هر واحد پیکسل به یکی از خطوط گذرگاه گیت و یکی از خطوط گذرگاه داده در قالب ماتریس 3 mxn متصل است. ماتریس 2400×600 برای SVGA است.

ساختار یک پنل LCD رنگی TFT.

از آنجایی که هر واحد پیکسل از طریق ماتریس به هم متصل می شود، هر کدام به صورت جداگانه از طریق پدهای پیوند در انتهای سطرها و ستون ها قابل آدرس دهی هستند.

عملکرد LCD TFT به پارامترهای طراحی پیکسل واحد مربوط می شود، یعنی عرض کانال W و طول کانال L TFT، همپوشانی بین الکترودهای TFT، اندازه خازن ذخیره سازی و الکترود پیکسل و فضای بین این عناصر

پارامترهای طراحی مرتبط با ماتریس سیاه، خطوط اتوبوس، و مسیریابی خطوط اتوبوس نیز محدودیت‌های عملکرد بسیار مهمی را بر روی LCD تعیین می‌کنند.

در پیکسل واحد TFT LCD، لایه کریستال مایع روی الکترود پیکسل ITO خازنی را تشکیل می دهد که الکترود ضد آن الکترود معمولی روی بستر فیلتر رنگی است.

ساختار عمودی یک پیکسل واحد و مدار معادل آن

یک خازن ذخیره سازی (Cs) و یک خازن کریستال مایع (CLC) به عنوان بار روی TFT متصل می شوند.

اعمال یک پالس مثبت حدود 20 ولت پیک به پیک به یک الکترود گیت از طریق خط گذرگاه دروازه، TFT را روشن می کند. Clc و Cs شارژ می شوند و سطح ولتاژ روی الکترود پیکسل تا سطح ولتاژ سیگنال (+8 V) اعمال شده به خط گذرگاه داده افزایش می یابد.

هنگامی که ولتاژ گیت از حالت ON به حالت OFF تبدیل می شود، ولتاژ روی الکترود پیکسلی در معرض تغییر سطح DV است که ناشی از یک خازن انگلی بین الکترودهای دروازه و تخلیه است. پس از تغییر سطح، این حالت شارژ می تواند حفظ شود زیرا ولتاژ گیت به 5- ولت می رسد و در این زمان TFT خاموش می شود. عملکرد اصلی Cs حفظ ولتاژ روی الکترود پیکسلی تا اعمال ولتاژ سیگنال بعدی است.

کریستال مایع باید با جریان متناوب هدایت شود تا از هر گونه بدتر شدن کیفیت تصویر ناشی از استرس dc جلوگیری شود.

این معمولاً با روش درایو برگشتی فریم اجرا می شود که در آن ولتاژ اعمال شده به هر پیکسل از فریمی به فریم دیگر متفاوت است. اگر ولتاژ LC بین فریم ها به طور ناهموار تغییر کند، نتیجه یک سوسو زدن 30 هرتز خواهد بود.

(معمولاً یک دوره فریم 1/60 ثانیه است.) روش های درایو دیگری نیز در دسترس هستند که از این مشکل سوسو زدن جلوگیری می کنند.

روش های رانندگی وارونگی قطبی

در یک پانل ماتریس فعال، الکترودهای دروازه و منبع به صورت مشترک استفاده می شوند، اما هر پیکسل واحد به صورت جداگانه با انتخاب دو پد تماس مناسب در انتهای سطرها و ستون ها قابل آدرس دهی است.

صفحه نمایش TFT LCD در تبلت… آدرس دهی فعال یک ماتریس 3×3

با اسکن متوالی خطوط گذرگاه گیت، و با اعمال ولتاژ سیگنال به تمام خطوط گذرگاه منبع در یک توالی مشخص، می‌توانیم تمام پیکسل‌ها را آدرس‌دهی کنیم. یکی از نتایج همه اینها این است که آدرس دهی یک AMLCD خط به خط انجام می شود.

تقریباً همه AMLCD ها برای تولید سطوح خاکستری طراحی شده اند – سطوح روشنایی متوسط ​​بین روشن ترین سفید و سیاه ترین سیاهی که یک پیکسل واحد می تواند ایجاد کند. بسته به LDI ممکن است تعداد مجزای سطوح – مانند 8، 16، 64، یا 256 – یا یک درجه بندی پیوسته از سطوح وجود داشته باشد.

انتقال نوری یک LC حالت TN به طور مداوم به عنوان تابعی از ولتاژ اعمال شده تغییر می کند.

یک LDI آنالوگ قادر به تولید یک سیگنال ولتاژ پیوسته است به طوری که یک محدوده پیوسته از سطوح خاکستری را می توان نمایش داد.

LDI دیجیتال دامنه های ولتاژ گسسته تولید می کند، که اجازه می دهد تعداد گسسته ای از سایه ها نمایش داده شود. تعداد سطوح خاکستری با تعداد بیت های داده تولید شده توسط درایور دیجیتال تعیین می شود.

تولید رنگ

فیلتر رنگی یک تلویزیون LCD TFT از سه رنگ اصلی – قرمز (R)، سبز (G) و آبی (B) – تشکیل شده است که روی بستر فیلتر رنگی گنجانده شده است.

چگونه یک پنل LCD رنگ ها را تولید می کند.

عناصر این فیلتر رنگی یک به یک با پیکسل های واحد روی بستر آرایه TFT ردیف می شوند.

هر پیکسل در یک LCD رنگی به سه زیرپیکسل تقسیم می شود که در آن یک مجموعه از زیرپیکسل های RGB برابر با یک پیکسل است.

(هر زیرپیکسل از چیزی تشکیل شده است که تا به اینجا آن را پیکسل واحد می نامیم.)

از آنجایی که زیرپیکسل ها برای تشخیص مستقل بسیار کوچک هستند، عناصر RGB به صورت ترکیبی از سه رنگ در چشم انسان ظاهر می شوند.

هر رنگی با برخی شرایط می تواند با ترکیب این سه رنگ اصلی تولید شود.

تعداد کل رنگ‌های نمایشگر با استفاده از LDI n بیتی با 23n داده می‌شود، زیرا هر زیرپیکسل می‌تواند 2n سطح انتقال مختلف ایجاد کند.

برای کسب اطلاعات بیشتر با کارشناسان ما در گروه مهرگان آی تی در ارتباط باشید.