Какие показатели ЖК-мониторов улучшила технология тонкопленочных транзисторов tft

Обновлено: 21.11.2024

TFT-LCD был изобретен в 1960 году и успешно запущен в серийное производство в качестве панели для ноутбука в 1991 году после постоянного совершенствования, таким образом, войдя в поколение TFT-LCD.

Проще говоря, основная структура панели TFT-LCD представляет собой слой жидких кристаллов, зажатый между двумя стеклянными подложками. Передняя панель TFT-дисплея покрыта цветным фильтром, а задняя панель TFT-дисплея покрыта тонкопленочным транзистором (TFT). Когда на транзистор подается напряжение, жидкий кристалл поворачивается, и свет проходит через жидкий кристалл, создавая пиксель на передней панели. Модуль подсветки отвечает за обеспечение источника света после панели TFT-Array. Цветовые фильтры придают каждому пигменту определенный цвет. Комбинация каждого пикселя разных цветов дает вам изображение передней части панели.

Элемент пикселя TFT:

Панель TFT состоит из миллионов TFT-устройств и областей ITO (в TI Oxide, прозрачный проводящий металл), расположенных как матрица, а так называемый массив относится к области миллионов аккуратно расположенных TFT-устройств, которые область отображения панели. На рисунке ниже показана структура пикселя TFT.

Независимо от того, как изменится конструкция TFT-дисплея или насколько упростится производственный процесс, его структура должна иметь TFT-устройство и контрольную жидкокристаллическую область (если источником света является жидкокристаллический дисплей проникающего типа, управляющая жидкокристаллическая область ITO; но для ЖК-дисплеев с отражателем используется металл с высокой степенью отражения, например Al).

Устройство TFT представляет собой переключатель, функция которого заключается в контроле количества электронов, поступающих в область ITO. Когда количество электронов, втекающих в область ITO, достигает желаемого значения, устройство TFT отключается. В это время все электроны удерживаются в области ITO.

На рисунке выше показаны изменения времени, указанные в каждой точке пикселя. G1 постоянно выбирается для включения драйвером IC от T1 до TN, так что управляемая источником IC заряжает пиксели TFT на G1 в порядке D1, D2 и Dn. Когда TN +1, IC, управляемая gATE, снова выбирается G2, а IC, управляемая источником, выбирается последовательно из D1.

Рисунок выше может выражать несколько вещей:

Чем более вертикальный угол, под которым стоит ЖИДКИЙ кристалл, тем больше света не будет направляться ЖИДКИМ кристаллом. Различные углы стояния жидких кристаллов будут направлять разное количество света. Из вышеприведенных примеров видно, что чем больше угол, под которым стоит жидкий кристалл, тем слабее свет, через который можно проникнуть. (Направление верхнего и нижнего поляризатора будет определять интенсивность проникновения, поэтому, если вы понимаете, что угол наклона жидкого кристалла будет определять интенсивность света).

Ненаправленный свет поглощается верхним поляризатором. Естественный свет поляризован в любом направлении. Функция поляризатора состоит в том, чтобы отфильтровывать большую часть света, колеблющегося в разных направлениях, и пропускать свет только в определенном направлении.

Какая связь между размером стеклянной подложки и генерацией?

Многие люди не понимают различий между поколениями растений TFT-LCD, но принцип довольно прост. Основное различие между поколениями растений заключается в размерах стеклянных подложек, которые представляют собой изделия, вырезанные из больших стеклянных подложек. На новых предприятиях используются более крупные стеклянные подложки, которые можно резать для повышения производительности и снижения затрат или для производства панелей большего размера (например, панелей ЖК-телевизоров с TFT-дисплеем).

Индустрия TFT-LCD впервые возникла в Японии в 1990-х годах, когда в стране был разработан и внедрен технологический процесс. Стеклянная подложка первого поколения имеет размер примерно 30 х 40 см, что соответствует размеру полноразмерного журнала, и может быть превращена в 15-дюймовую панель. К тому времени, когда Acer Technology (которая позже была объединена с Unioptronics и стала называться AU Optronics) вошла в отрасль в 1996 году, технология достигла завода поколения A 3.5 (G3.5) со стеклянной подложкой размером около 60 X 72 см. Au Optronics превратился в фабричный процесс шестого поколения (G6), где стеклянная подложка G6 имеет размеры 150 X 185 см, размер двуспальной кровати. Одна стеклянная подложка G6 может резать 30 15-дюймовых панелей, по сравнению с G3.5, который может резать 4 панели, и G1, который может резать только одну 15-дюймовую панель, производственные мощности завода шестого поколения увеличены, а относительная стоимость уменьшен. Кроме того, стеклянная подложка G6 большого размера может быть разрезана на панели большого размера, из которых можно изготовить восемь 32-дюймовых ЖК-панелей для телевизоров, что увеличивает разнообразие областей применения панелей. Поэтому все мировые производители ЖК-дисплеев TFT вкладывают средства в новое поколение технологий производства растений.

Введение в процесс производства TFT-LCD

Что такое TFT LCD?

Транзистор-ЖК-дисплей — это аббревиатура от тонкопленочного TFT-дисплея.Проще говоря, панели TFT-LCD можно рассматривать как две стеклянные подложки, зажатые между слоем жидкого кристалла. Верхняя стеклянная подложка соединена с цветным фильтром, а в нижнюю часть стекла встроены транзисторы. Когда электрическое поле изменяется через транзистор, молекулы жидких кристаллов отклоняются, чтобы изменить поляризацию света, а поляризационная пленка используется для определения состояния света и тени пикселя. Кроме того, верхнее стекло снабжено цветным фильтром, так что каждый пиксель содержит три цвета: красный, синий и зеленый, составляющие изображение на панели.

Три основных этапа производственного процесса TFT LCD:

Первый массив

– Процесс Array в переднем сегменте аналогичен полупроводниковому процессу, за исключением того, что тонкопленочные транзисторы изготавливаются на стекле, а не на кремниевых пластинах.

Середина ячейки

– Средняя ячейка основана на стеклянной подложке массива переднего сегмента, которая объединена со стеклянной подложкой цветного фильтра, а жидкий кристалл (ЖК) вводится между двумя стеклянными подложками.

Сборка модуля

-Процесс сборки заднего модуля — это производственная операция по сборке стекла после процесса Cell с другими компонентами, такими как пластина подсветки, схема, рама и т. д.

Новейшие разработки технологий

Органический светоизлучающий дисплей

Органический светоизлучающий дисплей, или OLED, — это технология, обладающая следующими превосходными потребительскими характеристиками.

Спонтанный свет
Сверхтонкие характеристики
Высокая яркость
Высокая светоотдача
Высокая контрастность
Время реакции в микросекундах
Сверхширокий угол обзора
Низкое энергопотребление
Можно использовать в широком диапазоне температур.
Гибкая панель
Низкотемпературный поликремний

Принцип люминесценции связан с паровой гальванопокрытием органической пленки между прозрачным анодом и металлическим катодом. Электрон и электрическая дырка вводятся, и энергия преобразуется в видимый свет композитом между органической пленкой. И может сочетаться с различными органическими материалами, излучать разные цвета света, чтобы соответствовать требованиям полноцветного дисплея.

Активный OLED

Дисплей с органическим освещением можно разделить на пассивную матрицу (PMOLED) и активную матрицу (AMOLED) в зависимости от режима вождения. Так называемый OLED-экран с активным управлением (AMOLED) можно представить в виде тонкопленочного транзистора (TFT) в виде конденсатора, который хранит сигналы для обеспечения возможности визуализации света в оттенках серого.

Хотя стоимость производства и технические барьеры для пассивных OLED-дисплеев невелики, они ограничены режимом вождения, а разрешение нельзя улучшить. Таким образом, размер прикладного продукта ограничен размером около 5 дюймов, и продукт будет ограничен рынком с низким разрешением и небольшим размером. Для высокой точности и большого изображения в основном используется активный привод. Так называемый активный диск является емкостным для хранения сигнала, поэтому при прокрутке строки сканирования пиксель может сохранять свою первоначальную яркость. В случае пассивного привода светятся только пиксели, выделенные строкой развертки. Таким образом, в режиме активного привода OLED не нужно доводить до очень высокой яркости, что обеспечивает более высокую производительность и высокое разрешение. OLED в сочетании с технологией TFT может реализовать активное вождение OLED, которое может удовлетворить текущий рынок дисплеев для плавность воспроизведения экрана, а также все более высокие требования к разрешению полностью отображают вышеперечисленные превосходные характеристики OLED.

Технология выращивания TFT на стеклянной подложке может быть изготовлена на основе аморфного кремния (A-SI) и низкотемпературного поликремния (LTPS). Самая большая разница между LTPS TFT и A-SI TFT заключается в разнице между его электрическими свойствами и сложным производственным процессом. LTPS TFT имеет более высокую скорость мобильности несущих, что означает, что TFT может обеспечить больший ток, но его процесс сложен. лучшее конкурентное преимущество в стоимости благодаря простому и продуманному процессу. Au Optronics — единственная компания в мире, которая одновременно успешно объединила OLED с LTPS и A-SI TFT, что сделало ее лидером в области активных OLED-технологий. /p>

Низкотемпературный поликремний

Что такое LTPS?

Поликремний — это материал на основе кремния размером от 0,1 до нескольких микрон, состоящий из множества частиц кремния. В производстве полупроводников поликремний обычно следует обрабатывать химическим осаждением из паровой фазы под низким давлением. Если процесс отжига выше 900°C, этот метод известен как SPC. Осаждение твердой фазы. Однако этот метод не работает в производстве плоских дисплеев, поскольку максимальная температура стекла составляет всего 650°C.Поэтому технология LTPS специально применяется для производства плоских дисплеев.

Существует множество способов изготовления пленок LTPS на стеклянных или пластиковых подложках:

<р>1. Металл частичного действия (MIC):

Позвольте мне предположить, что это относится к методу SPC. Однако, по сравнению с традиционным SPC, этот метод позволяет производить поликремний при низких температурах (около 500~600°C). Это связано с тем, что тонкий слой металла покрывается до образования кристаллизации, а состав металла играет активную роль в уменьшении кристаллизации.

<р>2. Кошка-ССЗ:

Метод прямого нанесения полипленки без экстракции паров. Температура осаждения может быть ниже 300°С. Механизмы роста включают реакции каталитического крекинга смесей SiH4-H2.

<р>3. Лазерный отжиг:

Этот метод в настоящее время используется наиболее широко. Эксимерный лазер используется для нагрева и плавления A-SI. Он содержит небольшое количество водорода и перекристаллизуется в полипленку.

Существует множество способов изготовления пленок LTPS на стеклянных или пластиковых подложках:

Мембрана LTPS намного сложнее, чем мембрана a-SI, однако TFT LTPS в 100 раз мобильнее, чем TFT A-SI. А программу CMOS можно выполнять прямо на стеклянной подложке. Вот некоторые из особенностей, которыми p-SI обладает по сравнению с A-SI:

<р>1. Тонкопленочные транзисторы обладают большей мобильностью, поэтому схему управления можно изготовить непосредственно на стеклянной подложке, что снижает стоимость.

<р>2. Транспортное средство для OLED: высокая мобильность означает, что OLED-устройство может обеспечивать большой управляющий ток, поэтому оно больше подходит для активной подложки OLED-дисплея.

<р>3. Компактный модуль: поскольку часть схемы привода может быть выполнена на стеклянной подложке, схема на печатной плате относительно проста, что позволяет сэкономить площадь печатной платы.

Технология MVA не только улучшает вид панели, но и решает большинство проблем инверсии шкалы серого благодаря особому способу расположения жидких кристаллов.

Преимущества использования технологии MVA включают:

Высокая контрастность
Широкий угол обзора
Без инверсии оттенков серого
Высокое разрешение
Быстрый ответ

Полупроникновение и полуотражение

ЖК-экраны имеют заднюю подсветку, чтобы проецировать изображения через цветные фильтры до того, как они отразятся в окнах наших глаз. Этот режим переноса ЖК-экранов с подсветкой, известный как «проникающие» ЖК-экраны, потребляет большую часть энергии через устройства с подсветкой. Чем ярче подсветка, тем ярче она будет отображаться перед экраном, но тем больше энергии она будет потреблять.

В «отражающей» архитектуре ИСПОЛЬЗУЕТСЯ внешний источник света для отображения изображения через отражатель, который экономит электроэнергию, но его труднее увидеть при отсутствии внешнего источника света.

"Полупроникновение и полуотражение" — это компромисс между ними. В устройстве вместо рефлектора ИСПОЛЬЗУЕТСЯ полузеркало, которое может не только пропускать подсветку, но и использовать отражение от внешнего источника света для достижения эффекта экономии электроэнергии, повышения яркости и снижения веса.

В отличие от традиционного производственного процесса, технология COG напрямую предполагает размещение интегральной схемы привода на стеклянной подложке. К преимуществам этой технологии относятся:

Увеличенная плотность упаковки и уменьшенный вес делают панель тоньше и легче.
Сокращение использования материалов, сокращение производственных затрат.
Улучшить разрешение панели

Процесс ODF — это эпохальный метод производства, который требует много времени, имеет низкую производительность и труднодостижим в прошлом. Такие проблемы, как производство больших панелей телевизионных продуктов в ответ на быстрое реагирование небольших панелей Gap или усовершенствованных высококачественных панелей MVA с использованием технологии ODF, могут быть легко решены.

Простое сравнение между традиционными процессами и процессами ODF выглядит следующим образом:

Используя процесс ODF, мы можем получить следующие преимущества:

<р>1. Снижение инвестиций в оборудование:

используя процесс ODF, нам больше не нужен процесс вакуумной закалки, машина для литья под давлением ЖИДКИХ кристаллов, машина для запечатывания и оборудование для очистки панелей после запечатывания.

<р>2. Экономия места и рабочей силы:

В результате сокращения процесса, описанного в пункте 1, была достигнута относительная экономия рабочей силы и пространства.

<р>3. Экономия материала:

Вообще говоря, в процессе ODF эффективность использования ЖИДКИХ кристаллов составляет более 95 %, но по сравнению с 60 % в традиционном процессе он может полностью сэкономить более 35 % стоимости жидкокристаллических материалов. Это также может сэкономить воду, электричество, газ и лосьон при очистке герметика и сопутствующих панелей.

<р>4. Сокращение времени изготовления:

Сэкономленный производственный процесс изначально является самым трудоемким процессом в традиционном производственном процессе.Более того, с тенденцией к большим панелям или высококачественным панелям с малым зазором между ячейками время будет больше. Традиционно процессы Cell занимают не менее трех дней, а процессы ODF — меньше одного дня.

ЖК-мониторы на тонкопленочных транзисторах (TFT-LCD) сейчас популярны в области электроники. Это вариант обычного жидкокристаллического дисплея (ЖК-дисплея), в котором используется технология тонкопленочных транзисторов для улучшения качества изображения, например контрастности и адресуемости. Это форма ЖК-дисплея с активной матрицей, используемого в компьютерных мониторах, мобильных телефонах, телевизорах и т. д.

Жидкокристаллический дисплей

Жидкий кристалл — это форма материи, обладающая свойствами между жидкостью и твердым телом. Материал может течь как жидкость, а его молекулы могут ориентироваться, образуя кристалл. ЖК-дисплей представляет собой плоский дисплей, состоящий из жидких кристаллов со свойством модуляции света. В отличие от ЭЛТ-мониторов, ЖК-мониторы не излучают свет напрямую. ЖК-дисплей имеет множество пикселей, заполненных жидкими кристаллами, расположенными перед источником света, называемым подсветкой. Он дает изображения либо в цвете, либо в монохроме. Пиксели на ЖК-дисплее адресуются в строках и столбцах, которые подключены к транзисторным переключателям, по одному на каждый пиксель. Каждый пиксель работает как небольшой конденсатор со слоем жидкого кристалла, заключенным между двумя прозрачными проводящими слоями.

Как работает TFT?

TFT-мониторы обеспечивают четкий текст, улучшенное время отклика и яркие цвета. Транзисторы в TFT изготовлены из тонкой пленки аморфного кремния, нанесенной на стеклянную панель с помощью процесса PECVD. В каждом пикселе транзистор занимает лишь небольшую площадь, а оставшаяся часть пропускает свет. Каждый транзистор в TFT очень мал, поэтому заряд, необходимый для его работы, очень мал. В результате перерисовка изображения происходит очень быстро, и изображение обновляется много раз в секунду. В типичном TFT-мониторе будет около 1,3 миллиона пикселей и 1,3 миллиона крошечных транзисторов. Транзисторы очень чувствительны, поэтому иногда они могут выйти из строя, что приведет к появлению «битых пикселей», создающих крошечные цветные точки на сплошном фоне. Битый пиксель означает пиксель TFT, в котором не работает транзистор. В высокопроизводительных TFT для изготовления транзисторов используется поликристаллический кремний.

TFT — структура LCD

Конструктивно TFT состоит из двух стеклянных подложек, между которыми расположен слой жидкого кристалла. Передняя стеклянная подложка имеет цветной фильтр, а задняя стеклянная подложка имеет транзисторы, расположенные рядами и столбцами. В задней части задней стеклянной подложки находится источник света, называемый блоком подсветки. Когда к жидкокристаллическому слою прикладывается напряжение, молекулы изгибаются и пропускают свет, создавая пиксель. Цветной фильтр на передней стеклянной подложке придает цвет каждому пикселю и формирует изображение.

Формирование изображения в TFT

Дисплей TFT-LCD управляется электрическими сигналами. LCD расположен между двумя проводящими слоями электродов ITO. Применяя переменное напряжение, молекулы жидких кристаллов могут ориентироваться в разных направлениях. Направление выравнивания жидких кристаллов создает на изображении светлые и темные области. Это формирование изображения в градациях серого при формировании цветного изображения; подложка цветного фильтра придает изображению другой цвет. Пиксель цвета или шкала серого зависит от уровня напряжения, подаваемого драйвером данных.

Задняя стеклянная подложка состоит примерно из 1,3 миллиона переключающих транзисторов, и формирование пикселя зависит от включения/выключения этих транзисторов. Переключение контролирует поток электронов в зону электрода ITO. Поток электронов включает или выключает каждый пиксель. Выравнивание происходит за счет вращения молекул ЖК в соответствии с зарядом, приложенным к каждому пикселю. Когда миллионы пикселей заряжаются по-разному, в этой области создаются миллионы LC-углов.

TFT Display представляет собой жидкокристаллический дисплей на основе тонкопленочных транзисторов. Жидкий кристалл TFT оснащен полупроводниковым переключателем для каждого пикселя, и каждый пиксель может напрямую управляться точечными импульсами. Таким образом, каждый узел относительно независим и может постоянно контролироваться, что не только повышает скорость отклика экрана дисплея, но также позволяет точно контролировать градацию цвета, поэтому цвет жидкокристаллического TFT более правдив.

Учебное пособие по сенсорному ЖК-экрану Arduino TFT

Каталог

I TFT VS. ЖК-дисплей

Почему в жесткой конкуренции среди многих плоских дисплеев (FPD) дисплей TFT может выделиться и стать основным дисплеем нового поколения? Это ни в коем случае не случайно, а в результате неизбежного развития человеческих технологий и способа мышления.

Использование жидких кристаллов позволило избежать сложной проблемы излучения света, а светоизлучающее устройство отображения разделено на две части с использованием превосходных характеристик жидкого кристалла в качестве светового клапана, а именно источника света и управления источник света .

В качестве источника света были достигнуты блестящие результаты с точки зрения светоотдачи, полноцветности и срока службы, и они все еще улучшаются.

С момента изобретения ЖК-дисплея подсветка постоянно улучшалась: от монохромной к цветной, от толстой к тонкой, от боковых люминесцентных ламп к плоским люминесцентным лампам. Последние достижения в области люминесцентных источников света обеспечат новые источники подсветки для ЖК-дисплеев. С развитием технологии источников света появятся новые и лучшие источники света, которые будут применяться в ЖК-дисплеях.

Остальное — управление источником света. Технология и процесс изготовления крупномасштабных полупроводниковых интегральных схем трансплантируются для разработки производственного процесса тонкопленочных транзисторов (TFT), который реализует управление матричной адресацией жидкокристаллического светового клапана и взаимодействие светового клапана и контроллера жидкости. кристаллический дисплей, реализующий преимущества жидкокристаллического дисплея.

II Принцип работы TFT-дисплея

TFT — это аббревиатура от «Thin Film Transistor», обычно относится к тонкопленочным жидкокристаллическим дисплеям, но на самом деле означает, что тонкопленочные транзисторы (матрица) могут «активно» управлять каждым независимым пикселем на экране, что происхождение так называемой активной матрицы TFT.

Как же именно создается изображение? Основной принцип очень прост: экран TFT-дисплея состоит из множества пикселей, которые могут излучать свет любого цвета, и цель может быть достигнута путем управления каждым пикселем для отображения соответствующего цвета.

В TFT-дисплее обычно используется технология подсветки. Для точного управления цветом и яркостью каждого пикселя необходимо после каждого пикселя установить переключатель типа шторки. Когда «затвор» открыт, свет может проходить сквозь него. И наоборот, свет не может пройти. Конечно, технически это не так просто. LCD использует характеристики жидких кристаллов (становятся жидкими при нагревании и кристаллизуются в твердое состояние при охлаждении). Как правило, жидкие кристаллы имеют три формы:

● Смектический жидкий кристалл, похожий на глину

● Нематический жидкий кристалл, похожий на тонкую спичку

● Холестатический жидкий кристалл, похожий на холестерин

Рис. 1. Расположение молекул в нематической, смектической и холестерической фазах жидкого кристалла

В жидкокристаллическом дисплее используются нити, и при изменении внешней среды его молекулярная структура также будет меняться. Таким образом, он будет иметь разные физические свойства — пропускать свет или блокировать свет, как и жалюзи.

Всем известны три основных цвета, поэтому для каждого пикселя на экране дисплея требуется три аналогичных основных компонента, описанных выше, для управления тремя цветами: красным, зеленым и синим соответственно.

Наиболее часто используемым является TFT-дисплей с витым нематическим покрытием. На следующем рисунке показан принцип работы этого типа TFT-дисплея.

На верхнем и нижнем слоях есть канавки. Канавки на верхнем слое расположены продольно, а канавки на нижнем слое расположены горизонтально. Когда на жидкий кристалл в его естественном состоянии не подается напряжение, свет, излучаемый светоизлучающим слоем скрученного нематического TFT-дисплея, будет скручиваться на 90 градусов после прохождения через промежуточный слой, так что он может пройти через нижний слой. плавно.

Когда между двумя слоями подается напряжение, создается электрическое поле. В это время жидкие кристаллы выровнены по вертикали, поэтому свет не будет искривляться — в результате свет не может пройти через нижний слой.

III Пиксельная архитектура TFT

Цветовые фильтры делятся на красные, зеленые и синие в соответствии с их цветами. Они располагаются на стеклянной подложке, образуя группу точек с шагом, соответствующим пикселю. Каждый монохроматический фильтр называется субпикселем. Другими словами, если TFT-дисплей поддерживает максимальное разрешение 1280 × 1024, то требуется не менее 1280 × 3 × 1024 субпикселей и транзисторов.

Для 15-дюймового TFT-дисплея (1024 × 768) пиксель равен примерно 0,0188 дюйма (эквивалентно 0,30 мм), а для 18,1-дюймового TFT-дисплея (1280 × 1024) — 0,011 дюйма (эквивалентно 0,28 мм).

Как мы все знаем, пиксели имеют решающее значение для отображения. Чем меньше каждый пиксель, тем больше максимальное разрешение, которое может достичь дисплей. Однако из-за ограничения физических характеристик транзисторов размер каждого пикселя TFT на данном этапе составляет в основном 0,0117 дюйма (0,297 мм), поэтому для 15-дюймового дисплея максимальное разрешение составляет всего 1280 × 1024. .

IV Основные характеристики

ЖК-дисплей TFT характеризуется хорошей яркостью, высокой контрастностью, сильной многослойностью и яркими цветами, но также имеет недостатки, связанные с высоким энергопотреблением и высокой стоимостью. Технология отображения TFT ускорила разработку цветного сотового телефона. Многие из новых поколений мобильных телефонов с цветным экраном поддерживают 65536 цветных TFT-дисплеев, а некоторые даже поддерживают 160 000 цветных дисплеев. Поэтому преимущества высокой контрастности и насыщенных цветов TFT становятся очень важными.

1. Технические характеристики

Технология TFT была разработана в 1990-х годах. Компания использует новые материалы и новые процессы для производства крупных полупроводниковых интегральных схем, которые являются основой жидкокристаллических (ЖК), неорганических и органических тонкопленочных электролюминесцентных и OEL-дисплеев с плоскими панелями.

TFT — это пленки, сформированные на неотдельных пластинах, таких как стеклянная или пластиковая подложка (конечно, они могут быть и на пластине) посредством процессов напыления, химического осаждения, что необходимо для изготовления схем. Благодаря обработке пленки производятся крупногабаритные полупроводниковые интегральные схемы (LSIC).

Рисунок 2. Операции распыления

(1) Большая площадь

Линия по производству TFT-дисплеев первого поколения со стеклянной подложкой большой площади (300 мм × 400 мм) была запущена в начале 1990-х годов. К первой половине 2000 года площадь стеклянной подложки была увеличена до 680 мм × 880 мм, а также будет введена в эксплуатацию стеклянная подложка размером 950 мм × 1200 мм. В принципе, ограничений по площади нет.

(2) Высокая степень интеграции

1,3-дюймовый TFT-чип, используемый для проецирования на жидких кристаллах, имеет разрешение XGA, содержащее миллионы пикселей. Толщина пленки 16,1-дюймовой матрицы TFT SXGA (1280 × 1024) из аморфного кремния составляет всего 50 нм с использованием технологий TAB ON GLASS и SYSTEM ON GLASS. Интеграция его ИС, требования к оборудованию и технологиям снабжения, а также техническая сложность превосходят традиционную БИС.

(3) Мощная функция

TFT впервые был использован в качестве схемы расположения матрицы для улучшения характеристик светового клапана жидких кристаллов. Для дисплеев с высоким разрешением за счет регулировки напряжения в диапазоне 0–6 В (обычно от 0,2 до 4 В) он может точно управлять объектом, что позволяет ЖК-дисплеям создавать высококачественные дисплеи с высоким разрешением.

TFT-дисплей — это первый в истории человечества плоский дисплей, качество отображения которого превосходит ЭЛТ. И люди начинают интегрировать микросхему драйвера в стеклянную подложку, поэтому функция всего TFT будет более мощной, что не имеет себе равных в традиционных крупных полупроводниковых интегральных схемах.

(4) Низкая стоимость

Стеклянные и пластиковые подложки принципиально решают проблему стоимости крупных полупроводниковых интегральных схем, открывая широкие возможности для применения крупномасштабных полупроводниковых интегральных схем.

(5) Гибкий процесс

Помимо напыления, CVD (химического осаждения из паровой фазы), MCVD (молекулярно-химического осаждения из паровой фазы) и других традиционных процессов формирования пленки, также начала применяться технология лазерного отжига. Эта технология может производить аморфные пленки, поликристаллические пленки и монокристаллические пленки. Кроме того, он может производить не только кремниевые пленки, но и полупроводниковые пленки из других групп, таких как II-VI и III-V.

(6) Широкий спектр областей применения

Жидкокристаллические плоские дисплеи, основанные на технологии TFT, являются основой информационного общества. Эта технология также может быть применена к быстрорастущим плоскопанельным дисплеям на тонкопленочных транзисторах с органической электролюминесценцией (TFT-OLED).

2. Другие основные функции

(1) Хорошие рабочие характеристики:

● Низковольтное применение, низкое управляющее напряжение, повышенная безопасность и надежность при твердом использовании;

● Плоская панель, легкая и тонкая, экономит много сырья и занимаемого места.

● Низкое энергопотребление, около одной десятой от ЭЛТ-дисплея, а отражающий TFT-дисплей составляет всего около одного процента от ЭЛТ, что позволяет экономить много энергии;

● У продуктов с TFT-дисплеями также есть спецификации, модели и размеры, представленные в сериях, с множеством разновидностей. Они удобны и гибки в использовании, просты в обслуживании и обновлении.

● Ассортимент дисплеев охватывает диапазон приложений всех дисплеев от 1 до 40 дюймов и больших проекционных плоскостей, что является полноразмерным терминалом отображения;

● Качество отображения варьируется от простейшей монохромной символьной графики до различных спецификаций и моделей видеодисплеев с высоким разрешением, высокой точностью цветопередачи, высокой яркостью, высокой контрастностью и высокой скоростью отклика;

● Способы отображения включают прямой вид, проекцию, сквозной и отражающий тип.

(2) Хорошая защита окружающей среды Отсутствие излучения, отсутствие мерцания, отсутствие вреда для здоровья пользователей. Особенно появление электронных книг с TFT-дисплеем приведет человечество к эпохе безбумажного офиса и безбумажной печати, что вызовет революцию в человеческом обучении, передаче и записи цивилизации.

(3) Диапазон применения широк, и его можно использовать в диапазоне температур от -20 ℃ до +50 ℃. Низкотемпературная рабочая температура TFT-дисплея после повышения температуры может достигать минус 80 ℃. Его можно использовать в качестве дисплея мобильного терминала, дисплея настольного терминала и проекционного телевизора с большим экраном, который представляет собой полноразмерный терминал видеодисплея с превосходной производительностью.

(4) Высокая степень автоматизации технологии производства и хорошие характеристики крупномасштабного промышленного производства. Промышленная технология TFT-дисплеев является зрелой, а выход продукции массового производства достиг более 90%.

(5) TFT-дисплей легко интегрируется и обновляется. Это идеальное сочетание технологии крупномасштабных полупроводниковых интегральных схем и технологии источников света, обладающее большим потенциалом для дальнейшего развития. В настоящее время существуют аморфные, поликристаллические и монокристаллические кремниевые TFT-дисплеи. В будущем появятся TFT из других материалов, включая стеклянные и пластиковые подложки.

V Типы TFT-дисплеев

1. ТН

TN+film (витой нематик + пленка) является наиболее распространенным типом, в основном из-за низкой цены и разнообразия продукции. На современных панелях TN время отклика пикселя достаточно мало, чтобы значительно уменьшить остаточное изображение. Даже с точки зрения спецификаций время отклика и без того быстрое, но это традиционное время отклика является стандартом, установленным ISO, который определяет только время преобразования из черного в полностью белый, а не между уровнями серого. Время преобразования между оттенками серого (которое на самом деле является более частым преобразованием обычных жидких кристаллов) занимает больше времени, чем определено ISO.

Используемая в настоящее время технология RTC-OD (Compensation Time Compensation-Overdrive) позволяет производителям эффективно сократить время преобразования между различными уровнями серого (G2G). Однако время отклика, определенное ISO, фактически не изменилось. Время отклика теперь представлено числами G2G (от серого к серому), такими как 4 мс и 2 мс, которые являются обычными для продуктов TN+Film.

Дисплеи типа TN имеют ограничения по углу обзора, особенно в вертикальном направлении, и большинство из них не могут отображать 16,7 миллиона цветов (24-битные истинные цвета), выдаваемые текущей видеокартой. Благодаря специальному методу три цвета RGB используют 6 бит как 8 бит. Он использует метод уменьшения, который объединяет соседние пиксели, чтобы приблизиться к 24-битному цвету, чтобы имитировать желаемую градацию серого. Некоторые люди используют FRC (управление частотой кадров)

Для жидкокристаллических дисплеев фактический коэффициент пропускания пикселя обычно не изменяется линейно в зависимости от приложенного напряжения.

Кроме того, Samsung Electronics разработала технологию B-TN (Best TN), которая улучшает цветопередачу TN и время отклика.

2. СТН

Отображение STN – это сокращение от суперскрученного нематического жидкого кристалла. После того, как был изобретен жидкий кристалл TN, люди, естественно, подумали о матричном матрицировании жидких кристаллов TN для отображения сложной графики. Жидкий кристалл TN поворачивается на 90 градусов, а жидкий кристалл STN поворачивается на 180–270 градусов.

Цветные жидкие кристаллы STN появились в начале 1990-х годов. Один пиксель этого жидкого кристалла состоит из трех ячеек жидкого кристалла, покрытых слоем цветового фильтра, а яркость ячеек жидкого кристалла регулируется напряжением для получения цветов.

3. В.А.

(1) CPA (непрерывное выравнивание вертушки) было разработано компанией SHARP. Высокая цветопередача, низкая производительность и высокая цена.

Рис. 3. ЖК-дисплей Sharp TFT

(2) MVA (многодоменное вертикальное выравнивание) было разработано Fujitsu в 1998 г. в качестве компромисса между TN и IPS.В то время у него был быстрый отклик пикселей, широкий угол обзора и высокая контрастность, но при этом пришлось пожертвовать яркостью и воспроизводимостью цветов.

Аналитики прогнозируют, что технология MVA будет доминировать на всем основном рынке, но у TN есть это преимущество. Основная причина заключается в более высокой стоимости и более медленном отклике пикселей MVA (он значительно возрастет при небольших изменениях яркости).

● P-MVA (Premium MVA) был разработан AUO для улучшения угла обзора и времени отклика MVA.

● A-MVA (Advanced MVA) был разработан AUO.

● S-MVA (Super MVA) был разработан Chimei Electronics.

● PVA (шаблон вертикального выравнивания) был разработан Samsung Electronics. Хотя компания заявила, что у нее лучшая технология сравнения, у нее есть те же проблемы, что и у MVA.

● S-PVA (Super PVA) был разработан Samsung Electronics для улучшения угла обзора и времени отклика PVA.

● C-PVA разработан Samsung Electronics.

4. IPS

Технология IPS (переключение в плоскости) была разработана компанией Hitachi в 1996 году, чтобы изменить плохой угол обзора и воспроизводимость цветов на панелях TN-типа. Такого рода улучшения увеличили время отклика, а начальный уровень составляет 50 мс. Стоимость панели типа IPS также чрезвычайно высока.

S-IPS (Super IPS) не только обладает преимуществами технологии IPS, но и сокращает время обновления пикселей. Цветопередача ближе к ЭЛТ, а цена ниже. Однако контраст все равно очень плохой. В настоящее время S-IPS используется только на больших дисплеях в профессиональных целях.

5 . Супер, пожалуйста

PLS (Plane to Line Switching) разработан Samsung Electronics. В дополнение к удивительному углу обзора, он также может улучшить яркость дисплея на 10%. Стоимость изготовления на 15% меньше, чем у IPS. Текущее разрешение — до WXGA (1280 × 800). MacBook Pro с дисплеем Retina также частично использует этот вид дисплея производства Samsung (разрешение до 2880×1800), а остальные по-прежнему используют IPS-дисплей. Основные объекты будут сосредоточены на небольших TFT-дисплеях на мобильных телефонах и планшетных ПК и были выпущены серийно в 2011 году.

6. ASV

Компания SHARP разработала технологию ASV (Advanced Super-V) для улучшения угла обзора TFT.

7. ФФС

Современная электроника использует технологию FFS (переключение краевого поля). Технология FFS является усовершенствованным расширением технологии широкого угла обзора IPS (In-Plane Switching), которая отличается низким энергопотреблением и высокой яркостью. FFS можно расширить до технологий AFFS+ (Advanced FFS+) и HFFS (Fight FFS с высокой апертурой). AFFS+ имеет визуальную функцию на солнце.

8. ОСВ

OCB (двойное лучепреломление с оптической компенсацией) — это технология Matsushita Electric.

Жидкокристаллический дисплей (тонкопленочный транзистор) Технология TFT

Жидкокристаллические дисплеи на тонкопленочных транзисторах или ЖК-дисплеи TFT представляют собой ЖК-дисплеи с активной матрицей, в отличие от варианта без TFT, который является пассивным. ЖК-дисплеи появились в конце шестидесятых благодаря разработкам RCA. Корпорация Optel представила первое применение ЖК-дисплея в коммерческих / потребительских товарах, таких как калькуляторы и часы. Ограничением этих дисплеев было количество сегментов, которые можно было обработать, что ограничивало разрешение этих дисплеев.

Технология LCD TFT обращается к пикселям так же, как мы обращаемся к электронной таблице, посредством электронных соединений, расположенных в строках и столбцах. Эта методология уменьшает количество подключений к пикселям до управляемого числа, чтобы обрабатывать красные, зеленые и синие элементы.

«Схемы», образующие TFT LCD, сделаны из кремния и размещены на куске стекла. Поскольку цепи крошечные, необходимые для формирования соединений с пикселями, неиспользованный силикон удаляется, чтобы генерируемый свет мог легко проходить через стекло.

Применения безграничны

ЖК-дисплеи стали самыми популярными среди потребительских устройств. По мере развития и развития технологии TFT улучшали ЖК-технологию, а область применения расширялась. Это стало технологией активной матрицы, позволяющей адресовать и электронным образом поддерживать состояние каждого пикселя. Такие разработки, как скрученный нематический режим, суперскрученный нематический режим и другие технологии TFT, помогли вывести эту технологию на уровень, на котором она находится сегодня.Эта постоянно совершенствующаяся технология открыла рынки, на которых эта технология используется, включая сотовые телефоны, GPS, электронные игрушки, медицинские дисплеи, системы розничной торговли, трехмерные среды, и это лишь некоторые из приложений. Возможности продолжают расширяться в коммерческой среде благодаря возможности предоставлять системы управления на заводе, в транспортной среде или в производственной среде с расширенными возможностями мониторинга и управления процессами.

То, что вы видите, становится лучше

Разрешение LCD TFT неуклонно улучшается по мере того, как продолжаются инновации в развитии этой технологии. Разрешение экрана, угол обзора и плотность цвета продолжают улучшаться. Предполагаемое использование дисплея диктует тип дисплея, который разработан для этого использования. Потребительские устройства используют уровень технологии, который является наиболее экономичным и обеспечивает время отклика, при котором удается избежать ореолов и следов. Коммерческие и промышленные пользователи получили новые возможности «погрузиться в электронную реку» для проверки процессов и мониторинга систем. Усовершенствования транзисторного компонента этой технологии привели к быстрому росту потребностей в этой технологии отображения в устройствах с низким энергопотреблением.

Подключение

Для LCD TFT требуется интерфейс определенного типа. Устройства будут содержать такие интерфейсы, как LVDS, TTL и CMOS, и это лишь некоторые из них.

Применение этой технологии расширяется с каждым днем как в потребительском, так и в коммерческом секторе. Вам не нужно заглядывать дальше своего кармана, автомобиля, диспетчерской корабельного двигателя, самолета, металлургического завода и т. д., чтобы увидеть многочисленные и разнообразные варианты использования жидкокристаллических TFT-дисплеев.

Брайан Лукман — президент New Era Electronics. Он проработал на промышленном рынке OEM более 25 лет, обслуживая различные отрасли, завоевав прочную репутацию благодаря своему опыту и глубокому пониманию того, как должным образом обслуживать OEM-клиентов. В 2000 году он основал New Era Electronics, и компания продолжает расти. Он муж и отец и любит исследовать природу.
Creative Commons Attribution: разрешается полностью перепечатывать эту статью с указанием New Era Electronics и кликабельной ссылкой на эту страницу.

Читайте также: