Što je TFT LCD i koje je njegovo značenje? Na što se mora obratiti pozornost kada se koristi LED pozadinsko osvjetljenje na LCD-u?

U trenutnim uređajima s ravnim zaslonom (FED), LCD zasloni zauzimaju glavni položaj, a većina postojećih LCD uređaja je propusna. Za ove transmisivne LCD uređaje pozadinsko osvjetljenje je neizostavan njihov dio.

U LCD pozadinskim osvjetljenjima, iako trenutno dominiraju fluorescentne svjetiljke s hladnom katodom (CCFL), LED diode imaju prednosti širokog opsega boja, podesive bijele točke, velike brzine zatamnjenja i dugog vijeka trajanja, pa su nedavno razvijene kao nova vrsta LCD pozadinskog osvjetljenja, dobro se koristio u nekim stolnim LCD monitorima i LCD televizorima.

LED pozadinsko osvjetljenje za LCD (u daljnjem tekstu LED pozadinsko osvjetljenje) nova je vrsta tehnologije pozadinskog osvjetljenja s mnogim vrstama, ali nije široko korištena u LCD uređajima jer još uvijek postoje tehnička pitanja ili troškovi koje treba riješiti. Za neke praktičnije izvore LED pozadinskog osvjetljenja, ovaj će ih članak predstaviti u sljedećim odlomcima.

Poboljšanje svjetlosne učinkovitosti, a time povećanje odnosa izlazne svjetlosti zaslona i izlazne svjetlosti izvora svjetlosti važan je način za poboljšanje pozadinskog osvjetljenja LCD-a. LCD pozadinsko osvjetljenje sa statičkim osvjetljenjem jedno je od njih. Glavno je načelo da svaki podpiksel LCD-a osvjetljava samo odgovarajući element boje (slika 1), čime se eliminira potreba za filtrima u boji i poboljšava svjetlosna učinkovitost. .

U LCD-u sa pozadinskim osvjetljenjem sa statičkim osvjetljenjem, niz mikroleća instaliran je ispod sloja piksela, a svaki piksel odgovara mikroleći. Ovdje se koristi sustav osvjetljenja izvora pozadinskog osvjetljenja, a to su tri osnovne boje koje gledaju izravno na izvor pozadinskog osvjetljenja, a izvor svjetlosti svake boje slika se na odgovarajućem podpikselu, a zdenac se projicira na zaslon kroz projekcijsku leću.

Da bi se dobila dovoljna svjetlina na zaslonu zaslona i poboljšala ujednačenost zaslona: U ovom LCD uređaju koriste se element za lom svjetlosti i klinasti svjetlosni vodič u obliku klina s ukupnim unutarnjim reflektorom (TIR), a ploča svjetlosnog vodiča ima prikladan lomni sloj.

Statičko osvjetljenje obično koristi tri CCFL-a, crvenu, zelenu i plavu. Nedavno razvijeni statički LCD s pozadinskim osvjetljenjem koristi LED kao izvor pozadinskog osvjetljenja.

U LCD uređaju sa statičkim pozadinskim osvjetljenjem, kut raspodjele svjetlosti koji daje TIR klinasta svjetlosna cijev iznosi 70 ° -90 °. Korištenje ove vrste pozadinskog osvjetljenja eliminira gubitak svjetlosti uzrokovan filtrom u boji (filtar u boji je izostavljen), a propusnost uređaja doseže tri puta veću propusnost od tradicionalnog LCD-a. Istodobno, ovo pozadinsko osvjetljenje može pojednostaviti strukturu uređaja i smanjiti potrošnju energije.

Kako bi se dodatno smanjio gubitak svjetlosti izvora svjetlosti i poboljšao kut raspodjele svjetlosti kako bi se uklonilo onečišćenje okoliša uzrokovano uporabom žive, zamjena CCFL-a LED-om kao izvorom pozadinskog osvjetljenja uređaja postala je trend razvoja statičke struje osvjetljenje LCD pozadinskog osvjetljenja. Trenutno se LED pozadinsko osvjetljenje sa statičkim osvjetljenjem uspješno koristi u LCD uređajima s XGA razlučivosti dijagonale 33 cm. Budući da se potrošnja energije ovog uređaja znatno smanjuje, vrlo je pogodan za aplikacije s velikom svjetlinom.

Korištenje crvenih, zelenih i plavih LED kao izvora pozadinskog osvjetljenja LCD-a može postići izvrsnu kvalitetu boja, smanjiti potrošnju energije i izbjeći onečišćenje okoliša uzrokovano uporabom žive. Potrebno je kontrolirati temperaturu boje bijelog svjetla kako bi se postigao dovoljno dug život.

Nedavno je razvijen LCD izvor pozadinskog osvjetljenja tipa povratne sprege koji koristi crvene, zelene i plave LED diode kao izvor svjetlosti te senzor u boji i kontroler povratne sprege. Ovom vrstom pozadinskog osvjetljenja postignuta je stabilnost boje i kontinuirana stabilnost svjetline&od 0,02, a bijelom točkom i svjetlinom uređaja također se mogu proizvoljno kontrolirati.

Sustav LED pozadinskog osvjetljenja s povratnim informacijama sastoji se od četiri glavna funkcionalna modula, a to su senzor s filtrom u boji, kontroler povratne sprege, LED upravljački modul modulacije širine impulsa (PWM) i crveni, zeleni i plavi lux-eonTM LED izvor svjetla element niza.

LED diode koje se ovdje koriste u LED izvoru svjetlosti su lukseonske cijevi od indijskog galijevog nitrida (InGaN) i cijevi od zelenog svjetla te aluminijske cijevi od crvenog svjetla od indijskog galijevog fosfida (AllnGaP), koje su sve snage i visoke učinkovitosti . Slika 5 je izvedba emisijske spektralne linije ovih izvora pozadinskog osvjetljenja LED-a, a slika 6 je tipična izvedba za životnu dob kada je temperatura 85 ° C. Ova vrsta pozadinskog osvjetljenja ima vrlo mali dinamički otpor i pokreće ga PWM konstantna struja, a izlaz svjetlosti izvora svjetlosti proporcionalan je širini impulsa PWM-a. Ovaj izvor svjetlosti ima prednosti širokog spektra boja, prilagodljive kromatičnosti i zaštite okoliša.

Ovdje korišteni senzor sastoji se od tri fotodiode s slojem filtra u boji montiranim u jedan element i tiskanom pločom s međusobnim pojačavanjem impedancije. Sloj filtra u boji senzora ima približnu vrijednost CIE193lXyzCMFs. Ovim senzorom može se dobiti izlazni napon za mjerenje snage zračenja. Prije napajanja stečenog napona na regulator, sustav prosječuje napon.

Ovaj je pokretački sklopni izvor napajanja koji može podizati i spuštati ulazni napon. Sastoji se od preklopnog pojačavača naponske struje i potrebnih krugova, koji mogu unaprijed obraditi 600Hz visokofrekventni PWM koji se koristi u LCD sustavima. Na ovom pogonu nema povratne petlje kako ne bi došlo do pretjeranih elektromagnetskih smetnji, gubitka snage i povećanja troškova.

Upravljač povratnim informacijama sastoji se od tri dijela, i to upravljača bojama, regulatora radnog faktora i regulatora intenziteta svjetlosti. Kontroler boja ima osjetljivi integrirani niz za kompenzaciju izlazne pogreške senzora, čime održava izlaznu kromatičnost konstantnom. Jezgra regulatora intenziteta svjetlosti je osjetljiva matrica koja ima funkciju pretvaranja izlaza senzora u faktor trenutne LED diode i održava konstantnom povezanost između izlazne svjetline i temperature i kromatičnosti. To se može izmjeriti prema Uđi.

Korištenjem LED pozadinskog osvjetljenja tipa povratne sprege, LED uređaj može postići pomak u boji od GG; 0,003A △ u' v" u temperaturnom rasponu od 25 ℃ ～ 70 ℃ i može postići prihvatljivu stabilnost boje: pri obradi optičkog povratnog signala Trenutno nema potrebe za velikom snagom prethodne obrade. Osim toga, kao što je gore spomenuto, ovo ima prednosti opsega boja i zaštite okoliša.

Ako se u sustavu pozadinskog osvjetljenja LCD koriste crvene, zelene i plave LED diode velike svjetline, potreban je uređaj za miješanje boja za miješanje boja prije nego što svjetlost iz izvora svjetlosti dopre do LCD zaslona. U tradicionalnom pozadinskom osvjetljenju LCD-a, miješanje boja vrši se u svjetlosnom vodiču koji izdvaja strukturu (bijeli premaz ili mikroleće) neovisno o optičkoj osi. Da bi se osvijetlilo cijelo područje prikaza, potrebno je upotrijebiti dvije pločice svjetlosnih vodilica, koje će izvor pozadinskog osvjetljenja učiniti teškim i debelim, a također će stvoriti nedostatke svjetline i kromatičnosti ploče svjetlosnih vodiča, koje je teško usporediti.

Kako bi prevladala gore navedene nedostatke, Nizozemska je nedavno razvila novo LED pozadinsko osvjetljenje, koje kombinira zasebnu ploču svjetlosnih vodilica u mješavini boja s tradicionalnom pločom svjetla za pumpanje svjetla.

Pozadinsko osvjetljenje sastoji se od LED izvora svjetlosti ①, prvog eliptičnog zrcala ②, svjetlosne vodilice s mješovitim bojama ③, drugog eliptičnog zrcala ④, reflektirajućeg filma ⑤, glavne ploče vodilja svjetla ⑥, filma za kalibraciju i polarizaciju ⑦, okvira ⑧ i hladnjaka ⑨ . Ti su dijelovi predstavljeni gornjim brojevima na slikama 7 i 8.

Tijekom rada, svjetlost koju emitira LED izvor svjetlosti ① odražava se prvom elipsom ② na 90 ° i spaja se s pločom svjetlosnih vodilica u mješovitim bojama ③. Svjetlost se miješa u odgovarajuću bijelu svjetlost pločom svjetlosnih vodilica miješanih boja, a zatim spaja u drugu elipsu ④ za 90 ° ° Odbija se u glavni svjetlosni vodič ⑥. Glavna pločica svjetlosnog vodiča ima uzorak piksela zaslona, ​​koji je optimiziran za raspodjelu svjetlosti LED izvora svjetlosti. Svjetlost drugog eliptičnog zrcala usmjerena je prema LCD panelu kroz glavnu svjetlosnu ploču.

Kako bi se dodatno poboljšala ujednačenost boje, mikroprizma je također opremljena na ulaznoj strani svjetla glavne ploče svjetlosnog vodiča, koja funkcionira za povećanje kutne raspodjele svjetlosti, poboljšavajući time miješanje svijetlih boja.

Na eliptičnoj površini zrcala izrađen je aluminijski film visoke reflektivnosti, a linije povećane refleksije koriste se za povećanje reflektivnosti. Eliptično zrcalo čini da se optička osovina koju emitira LED okreće za 90 ° u odnosu na svjetlosnu vodilicu, čineći tako strukturu izvora pozadinskog osvjetljenja kompaktnijom.

LED pozadinsko osvjetljenje kombiniranog tipa svjetlosne ploče u ovom članku ima dijagonalu 38 cm, ima 34 LuxeomTM LED diode, razmak cijevi od 9 mm i pogonsku snagu od 45 W. Korištenjem ovog LED pozadinskog osvjetljenja postignuta je maksimalna svjetlina od 4300 cd / m2.

Nova pločica svjetlosnih vodiča u kombinaciji s LED pozadinskim osvjetljenjem ima sljedeće prednosti:

● Mala težina, tanka debljina, čvrsta i izdržljiva;

● Kompatibilno s postojećom tehnologijom pozadinskog osvjetljenja i proizvodnim mehanizmom;

● Može se kombinirati s raznim pločama svjetlosnih vodilica, čak i ravnim zaslonima s gotovim uzorcima piksela i pločicama svjetlosnih vodilica u obliku klina s mikro-lice lećom;

● Primjenjivi zaslon ima velik raspon veličina (25,4 cm-5 lcm), ali korak LED-a i duljina ploče svjetlosnog vodiča mogu ostati nepromijenjeni;

● Izlazni svjetlosni tok svake LED diode može se stalno povećavati, tako da se može postići zadana svjetlina bez povećanja broja LED dioda i smanjenja koraka LED diode;

● Izvedba miješanja boja može se lako poboljšati produljivanjem duljine ploče svjetlosnog vodiča.

LED pozadinsko osvjetljenje je pozadinsko osvjetljenje s rubnim svjetlom. Kao pozadinsko osvjetljenje s rubnim svjetlom, ima sljedeće tri karakteristike:

● Površina koja emitira svjetlost može emitirati 360 ° duž svoje optičke osi;

● Veća površina može se prekriti tanjom lećom;

● Može miješati boje jednostavne strukture.

Prethodno pozadinsko osvjetljenje LCD zaslona s rubnim osvjetljenjem ima sljedeće nedostatke:

● Budući da je pločica svjetlosnog vodiča izrađena od akrila, to će povećati težinu i povećati troškove kada se koristi u velikim LCD televizorima (LCD-TV);

● Suzbijaju i apsorbiraju ultraljubičaste zrake;

● Kada se koristi za prikaz u boji, teško je koristiti crvene, zelene i plave LED diode velike snage u izravnom pozadinskom osvjetljenju.

Kako bi se riješili gore navedeni problemi i poboljšale performanse LED pozadinskog osvjetljenja. Sjedinjene Države surađivale su s Japanom, Nizozemskom i Malezijom kako bi razvile novo pozadinsko osvjetljenje LCD-TV-a s izravnim osvjetljenjem i visokim osvjetljenjem. U ovoj vrsti pozadinskog osvjetljenja ne koristi se ploča svjetlosnog vodiča, već se umjesto toga u šupljinu iza LCD panela postavlja LED niz. Pomoću ove vrste LED pozadinskog osvjetljenja moguće je bolje kontrolirati ujednačenost svjetline i boje uz održavanje dobre svjetlosne učinkovitosti.

Izravno LED osvjetljenje visoke svjetline sastoji se od sljedećih dijelova:

(1) Dva linearna niza sastavljena od 48 LED dioda postavljenih na tiskanu ploču s metalnom jezgrom;

(2) Metalna kutija opremljena gore spomenutim LED nizom presvučena je difuznim reflektirajućim filmom na unutarnjoj površini kutije. Pomicanje nesvijetleće površine LED-a iza filma može smanjiti reapsorpciju svjetlosti i postići visoku svjetlosnu učinkovitost;

(3) Kolektor smješten iznad LED niza, čija je funkcija spriječiti odstupanje LED-a od osovinskog svjetla na putu prema zaslonu. Komutator se može učiniti vrlo malim, poput 6 mm, kako bi se spriječilo da štit utječe na LCD zaslon, jer će taj efekt utjecati na svjetlinu LCD-a. Budući da je veličina komutatora različita, on ima učinak od 6% do 40% na svjetlost koju emitira LED. Istodobno, ako je komutator malen, LED niz se može smjestiti u običnu i sažetu šupljinu. Sve dok je komutator podešen, mogu se dobiti potrebne karakteristike visoke svjetline;

(4) Nanesite difuzni emisijski film na unutarnju površinu gore spomenute metalne kutije, čime se može postići refleksija od 30% do 40%;

(5) Film za pojačavanje svjetline koji se nalazi između LCD-a koristi se za povećanje svjetline zaslona;

(6) Lambertianova reflektirajuća šupljina iza LCD panela ima zrcalnu bočnu stijenku. 80% svjetlosti koju emitira LED niz nalazi se unutar ± 20 ° okomito na optičku os i ubrizgava se u reflektirajuću šupljinu pod azimutom od 360 °. Kada svjetlo učinkovito uđe u rupu za pozadinsko osvjetljenje, njegov slobodni put je maksimaliziran, a kada se usvoji odgovarajući visina LED-a, može se postići dobro miješanje boja u svim smjerovima neposredno iznad LED-niza. Postoji samo oko 5% svjetlosti izravno iznad LED-a prema području zaslona. Kako bi se minimalizirao učinak boje izravno iznad LED diode, komutator se koristi za preusmjeravanje svjetlosti i povratak u LED i Lambertian šupljinu, tako da se prosječni hod ovog dijela svjetlosti povećava, što generira dodatno miješanje boja, smanjenje boje neposredno iznad LED diode Učinak boje.

Izravno LED osvjetljenje visoke svjetline koje su razvili Sjedinjene Države, Japan, Nizozemska i Malezija koristi se za LCD televizore s dijagonalom zaslona 56 cm, a veličina mu je 503 mm × 282 mm. Ima dva ruba svjetlosna polja sastavljena od 48 LED dioda, udaljenost između dva polja je 150 mm, a udaljenost između LED dioda je 9 mm. Među korištenim LED diodama, ukupni svjetlosni tok od 24 crvene LED diode je 1039 lm, ukupni svjetlosni tok od 48 zelenih LED dioda je 2436 lm, a ukupni svjetlosni tok od 24 plave LED diode iznosi 109 lm. Pogonska struja svih LED dioda je 350mA. Kada je temperatura boje bijele točke na sobnoj temperaturi 9000K, svjetlosna učinkovitost je 33,2 lm / W. Kada se ne koristi film za pojačavanje svjetline, pozadinsko osvjetljenje može postići visoku svjetlinu iznad 5000cd / m2: ako se koristi film za pojačavanje svjetline, može se postići svjetlina od 10000cd / m2. Kada se ovo LED pozadinsko osvjetljenje koristi u LCD-televizoru s propusnošću LCD zaslona od 5%, potonji može imati svjetlinu od 500 cd / m2. Učinak ove vrste pozadinskog osvjetljenja i LCD televizora koji usvajaju ovu vrstu pozadinskog osvjetljenja prikazani su u tablici 1.

Brzi razvoj tržišta LCD televizora uvelike je potaknuo istraživanje i razvoj LCD pozadinskih osvjetljenja. Budući da LED pozadinsko osvjetljenje za LCD ima prednosti života, opseg boja, brzinu modulacije i druge performanse te zaštitu okoliša, postalo je popularna nova generacija LCD pozadinskog osvjetljenja, koje se trenutno snažno razvija. Smjer razvoja LED pozadinskog osvjetljenja je niža potrošnja energije i trošak, veći intenzitet svjetlosti, duži vijek trajanja, svjetliji, tanji i lakši. Napredom mikromehanike, mikroelektronike i tehnologije materijala bit će više novih LED pozadinskih osvjetljenja za LCD-e u gore navedenom smjeru razvoja.

TFT (tankoslojni tranzistor) LCD ili tankoslojni tranzistor s efektom polja jedan je od aktivnih matričnih zaslona s tekućim kristalima (AM-LCD).

Za razliku od TN tehnologije, TFT zaslon prihvaća GG, povratni GG; metoda osvjetljenja - zamišljeni put izvora svjetlosti nije od vrha do dna poput TN tekućeg kristala, već od dna prema gore. Ova metoda je instaliranje posebne svjetlosne cijevi na stražnju stranu tekućeg kristala, a izvor svjetlosti prodire prema gore kroz donji polarizator kad se ozrači. Budući da se gornja i donja međuslojna elektroda mijenjaju u FET elektrode i uobičajene elektrode, kada se uključe FET elektrode, promijenit će se i performanse molekula tekućih kristala. Svrha prikaza može se postići zaštitom svjetlosti i propuštanjem svjetlosti, a vrijeme odziva uvelike se povećava na oko 80 ms. Budući da ima veći omjer kontrasta i bogatije boje od TN-LCD-a, učestalost ažuriranja zaslona je i brža, pa je TFT uobičajeno poznat kao&"istinska boja GG".

U usporedbi s DSTN-om, glavna značajka TFT-LCD-a je konfiguriranje poluvodičkog preklopnog uređaja za svaki piksel. Budući da se svaki piksel može izravno kontrolirati pomoću točkastih impulsa. Stoga je svaki čvor relativno neovisan i može se kontinuirano kontrolirati. Ova metoda dizajna ne samo da poboljšava brzinu odziva zaslona, ​​već također može točno kontrolirati razinu sive boje zaslona, ​​zbog čega je TFT boja realnija od DSTN-a.

Trenutno većina proizvođača prijenosnih računala koristi TFT-LCD u svojim proizvodima. Rani TFT-LCDovi uglavnom su se koristili u proizvodnji prijenosnih računala. Iako je TFT u to vrijeme imao velike prednosti nad DSTN-om, zbog tehničkih razloga, TFT-LCD je i dalje imao veliku prazninu u odnosu na tradicionalne CRT zaslone u vremenu odziva, svjetlini i kutu gledanja. Uz to, izuzetno nizak prinos doveo je do njegove visoke cijene, čineći desktop TFT-LCD nedostižnim omamljujućim uređajem.

Međutim, kontinuiranim razvojem tehnologije, neprekidnim poboljšanjem stope prinosa i pojavom nekih novih tehnologija, TFT-LCD su postigli velik napredak u vremenu odziva, kontrastu, svjetlini i kutovima gledanja, približavajući ih tradicionalnim Jaz CRT monitora. U današnje vrijeme, vrijeme odziva većine mainstream LCD monitora poboljšano je na ispod 50 ms, što je otvorilo put da LCD postane mainstream.