Що таке TFT LCD і в чому його значення? Що потрібно спостерігати при використанні світлодіодного підсвічування на LCD?

У поточних пристроях з плоским дисплеєм (FED) пристрої РК-дисплея займають основне положення, і більшість існуючих РК-пристроїв є трансмісійними. Для цих трансмісивних LCD пристроїв підсвічування є невід'ємною їх частиною.

У LCD підсвічування, хоча холодні катодні люмінесцентні лампи (CCFL) в даний час домінують, світлодіоди мають переваги широкої колірної гами, регульованої білої точки, високої швидкості затемнення і тривалого життя, тому вони нещодавно були розроблені як новий тип LCD підсвічування Джерело, добре використовується в деяких настільних РК-моніторах і LCD телевізорах.

Світлодіодне підсвічування для LCD (далі - світлодіодне підсвічування) - це новий тип технології підсвічування з багатьма типами, але він не широко використовується в LCD пристроях, оскільки ще є технічні або питання витрат, які необхідно вирішити. Для деяких більш практичних світлодіодних джерел підсвічування, ця стаття представить їх у наступних пунктах.

Підвищення ефективності світла, тим самим збільшуючи співвідношення вихідного світла екрану до вихідного світла джерела світла є важливим способом поліпшення РК-підсвічування. Статичне освітлення LCD підсвічування є одним з них. Головний принцип полягає в тому, що кожен під-піксель РК підсвічується тільки відповідним колірним елементом (рисунок 1), тим самим усуваючи необхідність колірних фільтрів і підвищуючи ефективність освітлення. .

У РК-дисплеї зі статичним підсвічуванням під піксельний шар встановлюється масив мікроленів, і кожен піксель відповідає мікролену. Система освітлення джерела підсвічування, яка використовується тут, - це три основні кольори, що дивляться безпосередньо на джерело підсвічування, а джерело світла кожного кольору зображено на відповідному під-пікселі, а свердловина проектується на екран дисплея через проекційний об'єктив.

Для отримання достатньої яскравості на екрані дисплея і поліпшення однорідності дисплея: У цьому РК-пристрої використовується світло-заломлення і загальний внутрішній відбивач (МДП) клиноподібна світлонаправна пластина, а направляюча пластина світла має відповідний шар заломлення.

Статичне освітлення підсвічування зазвичай використовує три CCFLs, червоний, зелений і синій. Нещодавно розроблений статичний РК-дисплей підсвічування використовує світлодіоди як джерело підсвічування.

У РК-пристрої зі статичним підсвічуванням вихід кута розподілу світла клинової світлої труби TIR становить 70°-90°. Використання такого роду підсвічування виключає втрату світла, викликану колірним фільтром (колірний фільтр опущений), а передавач пристрою досягає втричі більшого, ніж у традиційного LCD. При цьому таке підсвічування може спростити структуру пристрою і знизити енергоспоживання.

З метою подальшого зниження втрати світла джерела світла і поліпшення кута розподілу світла для усунення забруднення навколишнього середовища, викликаного використанням ртуті, заміна CCFL на світлодіод в якості джерела підсвічування пристрою стала тенденцією розвитку статичного освітлення LCD підсвічування. В даний час світлодіодні статичні підсвічування були успішно використані в LCD пристроях з роздільною здатністю XGA діагоналлю 33 см. Оскільки енергоспоживання цього пристрою значно знижується, він дуже підходить для застосувань високої яскравості.

Використання червоних, зелених і синіх світлодіодів як джерел підсвічування LCD може досягти відмінної якості кольору, зменшити енергоспоживання і уникнути забруднення навколишнього середовища, викликаного використанням ртуті. Необхідно контролювати колірну температуру білого світла для досягнення досить довгого життя.

Нещодавно було розроблено підсвічування типу зворотного зв'язку з використанням червоних, зелених та синіх світлодіодів як джерела світла та датчика кольору та контролера зворотного зв'язку. При такому виді підсвічування досягнута стійкість кольору і стабільність безперервної яскравості «0,02», а точкою білого і яскравістю пристрою також можна керувати довільно.

Система світлодіодного підсвічування зворотного зв'язку складається з чотирьох основних функціональних модулів, які є датчиком з кольоровим фільтром, контролером зворотного зв'язку, модуляцією ширини імпульсу (PWM) світлодіодним драйвером, а також червоним, зеленим і синім елементом масиву світлодіодного світла lux-eonTM.

Світлодіоди, що використовуються в світлодіодному джерелі світла, - це нітрид синього світла типу люксеон (InGaN) і трубки зеленого світла, а також фосфід алюмінієвого індую галію (AllnGaP) червоні світлові трубки, всі з яких є високоефективними і високоефективними. Рисунок 5 - це продуктивність спектральних ліній викидів цих джерел світлодіодного підсвічування, а рисунок 6 - це типова тривалість життя, коли температура становить 85 ° C. Цей вид підсвічування має дуже низький динамічний опір і пригнічений постійним струмом PWM, а світловий відвід джерела світла пропорційний ширині імпульсу PWM. Це джерело світла має переваги широкої колірної гами, регульованої хроматичності та захисту навколишнього середовища.

Використовуваний тут датчик складається з трьох фотодіодів з шаром кольорового фільтра, встановленим в одному елементі, і друкованої плати з взаємним посиленням імподи. Шар колірного фільтра датчика має приблизне значення CIE193lXyzCMFs. За допомогою цього датчика можна отримати вихідну напругу для вимірювання променистої потужності. Перед подачою придбаної напруги контролеру напруга усереднюється системою.

Цей драйвер є комутаційним блоком живлення, який може піднімати і знижувати вхідну напругу. Він складається з комутаційного підсилювача напруги-струму і необхідних ланцюгів, які можуть попередньо обробити 600 Гц високої частоти PWM, що використовується в LCD системах. Щоб не викликати надмірних електромагнітних перешкод, втрати потужності і збільшення витрат, на цьому накопичувачі немає петлі зворотного зв'язку.

Контролер зворотного зв'язку складається з трьох частин, а саме контролера кольору, контролера коефіцієнта чергування та регулятора інтенсивності світла. Колірний контролер має чутливий інтегрований масив для компенсації вихідної помилки з датчика, тим самим зберігаючи константу вихідної хроматичності. Ядром регулятора інтенсивності світла є чутлива матриця, яка має функцію перетворення вихідного датчика в коефіцієнт обов'язку струму світлодіода, і зберігає зв'язок між яскравістю виходу і температурою і постійною хроматичністю в усі часи. Це можна виміряти з Get in.

Використовуючи світлодіодне підсвічування типу зворотного зв'язку, світлодіодний пристрій може досягти кольорового дрейфу «0,003A△u'v» в діапазоні температур 25 ° C ~ 70 ° C, і може отримати прийнятну стійкість кольору: при обробці оптичного сигналу зворотного зв'язку В даний час немає необхідності в великій потужності попередньої обробки. Крім того, як говорилося вище, це має переваги колірної гами і захисту навколишнього середовища.

Якщо в системі підсвічування РК-підсвічування використовуються світлодіоди високої яскравості червоного, зеленого та синього кольорів, для змішування кольорів до досягнення світла з джерела світла на РК-панелі потрібен пристрій змішування кольорів. У традиційному РК-підсвічуванні змішування кольорів виконується в світлому направляючому, яке витягує структуру (біле покриття або мікроліни) незалежно від оптичної осі. Для того щоб висвітлити всю область дисплея, необхідно використовувати дві легкі напрямні пластини, які зроблять джерело підсвічування важким і товстим, а також допускають недоліки яскравості і хроматичності світлонаправляючої пластини, з якими складно зрівнятися.

З метою подолання перерахованих вище недоліків Нідерланди нещодавно розробили нове світлодіодне підсвічування, яке поєднує в собі окрему світлонаправну пластину змішаного кольору з традиційною світлофорної направляючою пластиною.

Підсвічування складається з світлодіодного джерела світла (1), першого еліптичного дзеркала (2), направляючої пластини світла змішаного кольору (3), другого еліптичного дзеркала (4), світловідбиваючої плівки (5), основної світлонаправної пластини (6), калібрувальної та поляризаційної контрольної плівки (7), рамки (8) та теплоі тону (9). Ці частини представлені вищевказаними числами на рисунках 7 і 8.

Під час роботи світло, що випромінюється світлодіодним світловим джерелом (1), відбивається першим еліпсом (2) на 90° і з'єдуване з направляючою пластиною світла змішаного кольору (3). Світло змішується у відповідне біле світло за допомогою світлонаправної пластини змішаного кольору, а потім з'єкується в другий еліпс (4) на 90° °Відбивається на основній напрямній світла (6). Основна світлова напрямна пластина має візерунок екранних пікселів, який оптимізований для розподілу світла світлодіодного джерела світла. Світло від другого еліптичного дзеркала спрямоване в бік РК-панелі через основну направляючу пластину світла.

З метою подальшого поліпшення колірної однорідності на світлій вхідній стороні основної світлодіодної пластини також обладнаний мікропризм, який функціонує для збільшення кутового розподілу світла, тим самим покращуючи змішування світлих кольорів.

Алюмінієва плівка високої відбивності виконана на еліптичній дзеркальній поверхні, а лінії високої відбивності використовуються для підвищення відбивності. Еліптичне дзеркало робить оптичну вісь, що випромінюється світлодіодом, обертається на 90° відносно світлонаправляючої площини, тим самим роблячи структуру джерела підсвічування більш компактною.

Світлона напрямна пластина комбінованого типу світлодіодне підсвічування в цій статті має діагональ 38 см, має світлодіоди LuxeomTM 34, трубчастий крок 9 мм і потужність водіння 45W. За допомогою цього світлодіодного підсвічування досягнуто пікової яскравості 4300cd/m2.

Нова світлодіодна напрямна пластина в поєднанні зі світлодіодним підсвічуванням має наступні переваги:

●Легка вага, тонка товщина, міцна і довговічна;

●Сумісний з існуючою технологією підсвічування та виробничим механізмом;

●Його можна комбінувати з різними світловими направляючими пластинами, навіть плоскими екранами з збірними піксельними візерунками і клиноподібними світлонаправлячими пластинами з мікролицею об'єктива;

●Відповідний екран має великий діапазон розмірів (25,4 см-5lcm), але крок світлодіода і довжина світлонаправляючої пластини можуть залишатися незмінними;

●Потік вихідного світла кожного світлодіода може бути неухильно збільшений, так що задана яскравість може бути досягнута без збільшення кількості світлодіодів і зменшення світлодіодного кроку;

●Продуктивність змішування кольорів можна легко покращити, подовживши довжину світлонаправної пластини.

Світлодіодне підсвічування - це підсвічування на краю світла. В якості підсвічування на краю світла він має наступні три характеристики:

●Світловипромінюва поверхня може випромінювати 360° уздовж своєї оптичної осі;

●Більша площа може бути покрита тоншою лінзою;

●Можна змішувати кольори з простою структурою.

Попереднє підсвічування для РК-дисплея з краєм має наступні недоліки:

●Оскільки легка напрямна пластина виготовлена з акрилу, це збільшить вагу і збільшить вартість при використанні у великоосвітних LCD телевізорах (LCD-телевізор);

●Пригнічувати і поглинати ультрафіолетові промені;

●При використанні для кольорового дисплея важко використовувати високоенердні червоні, зелені та сині світлодіоди в прямому підсвічування.

Для того, щоб вирішити перераховані вище проблеми і поліпшити продуктивність світлодіодного підсвічування. Сполучені Штати співпрацювали з Японією, Нідерландами та Малайзією для розробки нового світлодіодного підсвічування з високою яскравістю. У цьому виді підсвічування світлова напрямна пластина не використовується, але замість неї в порожнину за РК-панеллю поміщається світлодіодний масив. При такому виді світлодіодного підсвічування можна краще контролювати однорідність яскравості і кольору, зберігаючи при цьому хорошу ефективність освітлення.

Пряме світлодіодне підсвічування високої яскравості складається з наступних частин:

(1) Два лінійних масиви, що складаються з 48 світлодіодів, встановлених на друкованій платі з металевого ядра;

(2) Металева коробка, оснащена вищезгаданим світлодіодним масивом, покрита дифузою плівкою відбиття на внутрішній поверхні коробки. Переміщення не світиться поверхні світлодіода за плівкою може знизити реабсорбцію світла і досягти високої ефективності освітлення;

(3) Комутатор, розташований над світлодіодним масивом, його функція полягає в тому, щоб запобігти відхилянню світлодіода від осі світла на шляху до екрану. Комутатор можна зробити дуже малим, наприклад, 6 мм, щоб екранування не впливав на РК-екран, оскільки цей ефект вплине на яскравість РК-дисплея. Так як розміри комутатора різні, він має ефект від 6% до 40% на світло, що випромінюється зі світлодіода. При цьому, якщо комутатор зроблений невеликим, світлодіодний масив можна помістити в звичайну і лаконічну порожнину. До тих пір, поки комутатор налаштований, можна отримати необхідні характеристики високої яскравості;

(4) Покрити дифузну емісійну плівку на внутрішній поверхні вищезгаданого металевого ящика, яка може досягти відбивності від 30% до 40%;

(5) Плівка підвищення яскравості, розташована між LCD, використовується для збільшення яскравості екрану;

(6) Ламбертанська світловідбиваюча порожнина за РК-панеллю має дзеркальну бічну стінку. 80% світла, що випромінюється світлодіодним масивом, знаходиться в межах ±20° перпендикулярно оптичній осі і вводиться в відбиваючу порожнину при азимуті 360°. Коли світло ефективно потрапляє в отвір підсвічування, його вільний шлях максимізується, і коли прийнятий відповідний світлодіодний крок, хороше змішування кольорів може бути досягнуто в усіх напрямках безпосередньо над світлодіодним масивом. Існує тільки близько 5% світла безпосередньо над світлодіодом до області екрану. Для того, щоб мінімізувати ефект кольору безпосередньо над світлодіодом, комутатор використовується для перенаправлення світла і повернення до світлодіода і ламбертівської порожнини, так що середній хід цієї частини світла збільшується, тим самим створюючи додаткове змішування кольорів, зменшуючи колір безпосередньо над світлодіодом Колірний ефект.

Пряме світлодіодне підсвічування високої яскравості, розроблене СПОЛУЧЕНИМИ Штатами, Японією, Голландією та Малайзією, використовується для LCD-телевізорів з діагоналлю 56 см, а його розмір становить 503 мм×282 мм. Він має два масиви крайів світла, що складаються з 48 світлодіодів, відстань між двома масивами становить 150 мм, а відстань між світлодіодами - 9 мм. Серед використовуваних світлодіодів загальний світил 24 червоних світлодіодів становить 1039lm, загальний світний потік 48 зелених світлодіодів становить 2436lm, а загальний світний потік 24 синіх світлодіодів становить 109lm. Струм приводу всіх світлодіодів становить 350мА. Коли температура кольору білої точки при кімнатній температурі становить 9000K, ефективність світла становить 33,2 лм / Вт. Якщо плівка підвищення яскравості не використовується, підсвічування може досягти високої яскравості вище 5000cd/m2: якщо використовується плівка підвищення яскравості, можна досягти яскравості 10000cd/m2. При використанні цього світлодіодного підсвічування в LCD-телевізорі з передавачам РК-панелі 5%, остання може мати яскравість 500cd/m2. Продуктивність такого роду підсвічування і LCD-телевізор прийняття такого роду підсвічування показані в таблиці 1.

Стрімкий розвиток ринку LCD-ТБ значно стимулював дослідження і розвиток LCD підсвічування. Оскільки світлодіодне підсвічування для LCD має переваги життя, колірної гами, швидкості модуляції та інших характеристик і захисту навколишнього середовища, воно стало популярним новим поколінням LCD підсвічування, яке в даний час активно розвивається. Напрямком розвитку світлодіодного підсвічування є зниження енергоспоживання і вартості, більш висока інтенсивність світла, тривалий термін служби, яскравіше, тонше і легше. З розвитком мікромеханіки, мікроелектроніки та матеріальної технології з'явиться більше нових світлодіодних підсвічування для LCD у вищезгаданому напрямку розвитку.

TFT (тонкоплівчний транзистор) LCD, або тонкоплівчний польовий транзисторний РК-дисплей, є одним з активних матричних типів рідкокристалічних дисплеїв (AM-LCD).

Відрізняється від технології TN, TFT-дисплей приймає метод «зворотного» освітлення - уявний шлях джерела світла не зверху вниз, як рідкий кристал TN, а знизу догори. Цей спосіб полягає в установці спеціальної світлової труби на задній частині рідкого кристала, і джерело світла буде проникати вгору через нижній поляризатор при опромінювачі. Оскільки верхні і нижні міжшарні електроди змінюються на електроди ФЕТ і загальні електроди, при включенні електродів ФЕТ також зміниться продуктивність молекул рідкокристалічного. Мета дисплея може бути досягнута за допомогою світлового екранування і передачі світла, а час відгуку значно збільшений приблизно до 80ms. Оскільки він має більш високе співвідношення контрастності та багатші кольори, ніж TN-LCD, частота оновлення екрана також швидша, тому TFT зазвичай відомий як «справжній колір».

У порівнянні з DSTN, головною особливістю TFT-LCD є налаштування напівпровідникових комутаційних пристроїв для кожного пікселя. Тому що кожен піксель може бути безпосередньо керований точкові імпульси. Тому кожен вузол є відносно незалежним і може постійно контролюватися. Такий метод проектування не тільки покращує швидкість реакції екрану дисплея, але і може точно контролювати рівень сірого дисплея, тому колір TFT більш реалістичний, ніж DSTN.

В даний час більшість виробників ноутбуків використовують TFT-LCD у своїй продукції. Ранні TFT-LCD в основному використовувалися при виготовленні ноутбуків. Хоча TFT мала великі переваги перед DSTN у той час, з технічних причин TFT-LCD все ще мав великий розрив з традиційними ЕПТ-дисплеями у часі відгуку, яскравості та кута огляду. Крім того, надзвичайно низька врожайність призвела до його високої ціни, що робить настільний TFT-LCD недосяжним електрошокером.

Однак, з постійним розвитком технологій, постійним підвищенням врожайності та появою деяких нових технологій, TFT-LCD досягли значного прогресу у часі відгуку, контрасті, яскравості та кутах огляду, наблизивши їх до традиційного розриву ЕПТ-моніторів. В даний час час відгуку більшості основних РК-моніторів було покращено до нижче 50ms, що проклопотило шлях для LCD стати мейнстрімом.