Mikä on TFT LCD ja mikä on sen merkitys? Mitä on huomioitava käytettäessä LED-taustavaloa LCD-näytöllä?

Nykyisissä litteän näytön (FED) laitteissa LCD-näyttölaitteet ovat valtavirran sijaintia, ja suurin osa olemassa olevista LCD-laitteista on läpäiseviä. Näille läpäiseville LCD-laitteille taustavalo on välttämätön osa niitä.

LCD-taustavaloissa, vaikka kylmäkatodiset loistelamput (CCFL) hallitsevat tällä hetkellä, ledeillä on edut laajalla väriskaalalla, säädettävällä valkoisella pisteellä, korkealla himmenemisnopeudella ja pitkällä käyttöiällä, joten ne on hiljattain kehitetty uudentyyppisiksi LCD-taustavalon lähteiksi, hyvin on käytetty joissakin työpöydän LCD-näytöissä ja LCD-televisioissa.

LCD: n LED-taustavalo (jäljempänä LED-taustavalo) on uudentyyppinen taustavalotekniikka, joka on monen tyyppinen, mutta sitä ei ole käytetty laajasti LCD-laitteissa, koska teknisiä tai kustannuskysymyksiä on vielä ratkaistava. Joitakin käytännöllisempiä LED-taustavalolähteitä varten tämä artikkeli esittelee ne seuraavissa kappaleissa.

Valotehokkuuden parantaminen ja siten näytön lähtövalon ja valonlähteen valon suhteen lisääminen on tärkeä tapa parantaa LCD-taustavaloa. Staattinen valaistus LCD-taustavalo on yksi niistä. Tärkein periaate on, että nestekidenäytön kukin alipikseli valaistaan ​​vain vastaavalla värielementillä (kuva 1), jolloin värisuodattimien tarve ja valotehokkuus paranevat. .

Staattisen valaistuksen taustavalolla varustetussa LCD-näytössä mikrolinssiryhmä on asennettu pikselikerroksen alle, ja jokainen pikseli vastaa mikrolinssejä. Tässä käytettävä taustavalon valaistusjärjestelmä on kolme pääväriä, jotka katsotaan suoraan taustavalon lähteeseen, ja kunkin värin valonlähde kuvataan vastaavalle alipikselille ja kaivo projisoidaan näyttöruudulle projektiolinssin läpi.

Riittävän kirkkauden saavuttamiseksi näyttöruudussa ja näytön tasaisuuden parantamiseksi: Tässä LCD-laitteessa käytetään valon taitekerrointa ja TIR-kiilamaista valonohjainta ja valonohjauslevyssä on sopiva taittokerros.

Staattinen valaistuksen taustavalo käyttää yleensä kolmea CCFL-valoa, punaista, vihreää ja sinistä. Äskettäin kehitetty staattinen taustavalo-LCD käyttää taustavalon lähteenä LED-valoja.

Staattisella taustavalolla varustetussa LCD-laitteessa TIR-kiilavaloputken antama valonjakokulma on 70 ° -90 °. Tällaisen taustavalon käyttö eliminoi värisuodattimen aiheuttaman valohäviön (värisuodatin jätetään pois), ja laitteen läpäisykyky saavuttaa kolme kertaa perinteisen nestekidenäytön läpäisykyvyn. Samalla tämä taustavalo voi yksinkertaistaa laitteen rakennetta ja vähentää virrankulutusta.

Valolähteen valohäviön vähentämiseksi edelleen ja valon jakautumiskulman parantamiseksi elohopean käytön aiheuttaman ympäristön pilaantumisen poistamiseksi CCFL: n korvaamisesta LEDillä laitteen taustavalolähteenä on tullut staattisen kehityksen suuntaus LCD-taustavalo. Tällä hetkellä staattisia LED-taustavaloja on käytetty menestyksekkäästi LCD-laitteissa, joiden lävistäjä on 33 cm: n XGA-tarkkuus. Koska tämän laitteen virrankulutus on huomattavasti pienempi, se soveltuu erittäin hyvin kirkkaisiin sovelluksiin.

Punaisten, vihreiden ja sinisten LEDien käyttäminen LCD-taustavalolähteinä voi saavuttaa erinomaisen värilaadun, vähentää virrankulutusta ja välttää elohopean käytön aiheuttaman ympäristön pilaantumisen. On välttämätöntä säätää valkoisen valon värilämpötilaa riittävän pitkän käyttöiän saavuttamiseksi.

Äskettäin on kehitetty takaisinkytkentätyyppinen LCD-taustavalolähde, jossa valonlähteenä käytetään punaisia, vihreitä ja sinisiä LED-valoja, sekä värianturi ja takaisinkytkentäohjain. Tällaisella taustavalolla on saavutettu GG: n 0,02 värin vakaus ja jatkuva kirkkauden vakaus, ja laitteen valkoista pistettä ja kirkkautta voidaan myös hallita mielivaltaisesti sillä.

Palaute-LED-taustavalojärjestelmä koostuu neljästä toiminnallisesta päämoduulista, jotka ovat värisuodattimella varustettu anturi, takaisinkytkentäohjain, PWM-LED-ohjain ja punainen, vihreä ja sininen LED-valonlähde lux-eonTM taulukon elementti.

Tässä LED-valonlähteessä käytetyt LEDit ovat luxeon-tyyppisiä indiumgalliumnitridin (InGaN) sinisiä valoputkia ja vihreitä valoputkia sekä alumiini-indiumgalliumfosfidin (AllnGaP) punaisia ​​valoputkia, jotka kaikki ovat suuritehoisia ja tehokkaita . Kuva 5 on näiden LED-taustavalolähteiden emissiospektrilinjan suorituskyky, ja kuva 6 on tyypillinen elinikäinen suorituskyky, kun lämpötila on 85 ° C. Tällaisella taustavalolla on hyvin pieni dynaaminen vastus, ja sitä ohjaa PWM-vakiovirta, ja valonlähteen valoteho on verrannollinen PWM: n pulssinleveyteen. Tämän valonlähteen etuna on laaja väriskaala, säädettävä värikkyys ja ympäristönsuojelu.

Tässä käytetty anturi koostuu kolmesta valodiodista, joissa on yhteen elementtiin asennettu värisuodatinkerros, ja painetusta piirilevystä, jossa on molemminpuolinen impedanssivahvistus. Anturin värisuodatinkerroksella on likimääräinen arvo CIE193lXyzCMF. Tällä anturilla voidaan saada lähtöjännite säteilytehon mittaamiseksi. Ennen kuin hankittu jännite syötetään ohjaimeen, järjestelmä laskee jännitteen keskiarvoksi.

Tämä ohjain on kytkentävirtalähde, joka voi nostaa ja laskea tulojännitettä. Se koostuu kytkentäjännite-vahvistimesta ja tarvittavista piireistä, jotka voivat esikäsitellä LCD-järjestelmissä käytetyn 600 Hz: n suurtaajuisen PWM: n. Tässä taajuusmuuttajassa ei ole takaisinkytkentäsilmukkaa, jotta se ei aiheuta liiallisia sähkömagneettisia häiriöitä, tehohäviöitä ja lisää kustannuksia.

Takaisinkytkentäohjain koostuu kolmesta osasta, nimittäin väriohjaimesta, käyttökerroinohjaimesta ja valon voimakkuuden säätimestä. Väriohjaimessa on herkkä integroitu taulukko anturin lähtövirheen kompensoimiseksi, jolloin ulostulon kromaattisuus pysyy vakiona. Valovoimakkuuden säätimen ydin on herkkä matriisi, jonka tehtävänä on muuntaa anturin lähtö LED-virtakertoimeksi ja pitää ulostulon kirkkauden ja lämpötilan sekä kromaattisuuden välisen suhteen jatkuvasti vakiona. Tämä voidaan mitata päästä sisään.

Takaisinkytkentätyyppisen LED-taustavalon avulla LED-laite voi saavuttaa väritiheyden&0,003A △ u' v" lämpötila-alueella 25 ～ 70 ℃ ja voi saavuttaa hyväksyttävän värin vakauden: käsiteltäessä optista takaisinkytkentäsignaalia Tällä hetkellä ei tarvita suurta esikäsittelytehoa. Lisäksi, kuten edellä mainittiin, tällä on väriskaalan ja ympäristönsuojelun edut.

Jos nestekidenäytön taustavalojärjestelmässä käytetään erittäin kirkkaita punaisia, vihreitä ja sinisiä LED-valoja, värien sekoittamiseen tarvitaan värisekoituslaite ennen kuin valonlähteen valo saavuttaa LCD-paneelin. Perinteisessä LCD-taustavalossa värisekoitus suoritetaan valo-ohjaimessa, joka poimii rakenteen (valkoinen pinnoite tai mikrolinssit) optisesta akselista riippumatta. Koko näyttöalueen valaisemiseksi on välttämätöntä käyttää kahta kevyttä ohjauslevyä, jotka tekevät taustavalon lähteestä painavan ja paksun ja tuottavat myös valon ohjauslevyn kirkkauden ja kromaattisuuden haittoja.

Edellä mainittujen puutteiden korjaamiseksi Alankomaat on äskettäin kehittänyt uuden LED-taustavalon, joka yhdistää erillisen sekavärisen valonohjauslevyn perinteiseen valoa pumppaavan valonohjauslevyyn.

Taustavalo koostuu LED-valonlähteestä ①, ensimmäisestä elliptisestä peilistä ②, sekavärivalon ohjauslevystä ③, toisesta elliptisestä peilistä ④, heijastavasta kalvosta ⑤, päävalon ohjauslevystä ⑥, kalibroinnin ja polarisaation säätökalvosta ⑦, kehyksestä heat ja jäähdytyselementistä ⑨ . Nämä osat on esitetty yllä olevilla numeroilla kuvioissa 7 ja 8.

Työskennellessään LED-valonlähteen em lähettämä valo heijastuu ensimmäisestä ellipsistä ② 90 °: ssa ja kytketään sekaväriseen valonohjauslevyyn ③. Valo sekoitetaan vastaavaan valkoiseen valoon sekavärivalon ohjauslevyllä ja kytketään sitten toiseen ellipsiin ④ 90 °: n ajan. Heijastuu päävalonohjaimeen ⑥. Valon pääohjauslevyssä on kuvapisteiden kuvio, joka on optimoitu LED-valonlähteen valonjakautumiseen. Toisen elliptisen peilin valo suuntautuu LCD-paneelia kohti päävalon ohjauslevyn läpi.

Värin yhtenäisyyden parantamiseksi entisestään päävalon ohjauslevyn valoaukon puolelle on myös asennettu mikroprisma, joka toimii lisäämällä valon kulmajakautumista parantamalla siten vaalean värin sekoittumista.

Elliptiselle peilipinnalle tehdään korkean heijastavuuden omaava alumiinikalvo ja heijastavuuden lisäämiseksi käytetään korkean heijastavuuden viivoja. Elliptinen peili saa ledin lähettämän optisen akselin kiertymään 90 ° valon ohjaustasoon nähden, mikä tekee taustavalolähteen rakenteesta kompaktimman.

Tämän artikkelin yhdistetyn tyyppisen LED-taustavalon halkaisija on 38 cm, sen lävistäjä on 34 LuxeomTM-LEDiä, putken nousu 9 mm ja käyttöteho 45 W. Tällä LED-taustavalolla saavutetaan huippukirkkaus 4300 cd / m2.

Uudella valonohjauslevyllä yhdistettynä LED-taustavaloon on seuraavat edut:

● Kevyt, ohut paksuus, vahva ja kestävä;

● Yhteensopiva nykyisen taustavalotekniikan ja valmistusmekanismin kanssa;

● Se voidaan yhdistää erilaisiin valonohjauslevyihin, jopa litteisiin näyttöihin, joissa on valmiit pikselikuviot, ja kiilanmuotoisiin valonohjauslevyihin, joissa on mikropintalinssirakenne;

● Käytettävissä olevalla näytöllä on suuri kokoalue (25,4 cm - 5 lcm), mutta LEDin sävelkorkeus ja valon ohjauslevyn pituus voivat pysyä muuttumattomina.

● Kunkin LEDin lähtövalovirtausta voidaan lisätä tasaisesti, jotta tietty kirkkaus voidaan saavuttaa lisäämättä LEDien määrää ja vähentämättä LED-äänenkorkeutta;

● Värien sekoitustehoa voidaan parantaa helposti pidentämällä valon ohjauslevyn pituutta.

LED-taustavalo on reunavalon taustavalo. Reunavalon taustavalona sillä on seuraavat kolme ominaisuutta:

● Valoa lähettävä pinta voi lähettää 360 ° optista akselia pitkin;

● Suurempi alue voidaan peittää ohuemmalla linssillä;

● Voi sekoittaa värejä yksinkertaisella rakenteella.

Reunavalaistun LCD-näytön edellisellä taustavalolla on seuraavat haitat:

● Koska kevyt ohjauslevy on valmistettu akryylistä, se lisää painoa ja lisää kustannuksia, kun sitä käytetään suurikokoisissa LCD-televisioissa (LCD-TV);

● Vaimentaa ja absorboi ultraviolettisäteitä;

● Värinäyttöä käytettäessä on vaikeaa käyttää suuritehoisia punaisia, vihreitä ja sinisiä LEDejä suorassa taustavalossa.

Edellä mainittujen ongelmien ratkaisemiseksi ja LED-taustavalon suorituskyvyn parantamiseksi. Yhdysvallat on yhteistyössä Japanin, Alankomaiden ja Malesian kanssa kehittänyt uuden erittäin kirkkaan suorareunavalaistun LCD-TV: n LED-taustavalon. Tällaisessa taustavalossa valon ohjauslevyä ei käytetä, vaan LED-ryhmä sijoitetaan sen sijaan onteloon LCD-paneelin takana. Tällaisella LED-taustavalolla on mahdollista hallita paremmin kirkkauden ja värin tasaisuutta säilyttäen samalla hyvä valotehokkuus.

Suuri kirkas LED-taustavalo koostuu seuraavista osista:

(1) Kaksi lineaarista ryhmää, jotka koostuvat 48 LEDistä, jotka on asennettu metallisydämiselle painetulle piirilevylle;

(2) Edellä mainitulla LED-ryhmällä varustettu metallikotelo on päällystetty diffuusioheijastuskalvolla laatikon sisäpinnalla. LED: n ei-valaisevan pinnan siirtäminen kalvon taakse voi vähentää valon takaisinimeytymistä ja saavuttaa korkean valotehokkuuden;

(3) LED-ryhmän yläpuolella oleva kommutaattori, sen tehtävänä on estää LED: ää poikkeamasta akselivalosta polkua kohti näyttöä. Kommutaattori voidaan tehdä hyvin pieneksi, kuten 6 mm, jotta suojaus ei vaikuta nestekidenäyttöön, koska tämä vaikutus vaikuttaa nestekidenäytön kirkkauteen. Koska kommutaattorin koko on erilainen, sillä on 6–40% vaikutus LEDin lähettämään valoon. Samanaikaisesti, jos kommutaattori tehdään pieneksi, LED-ryhmä voidaan sijoittaa tavalliseen ja ytimekkääseen onteloon. Niin kauan kuin kommutaattoria säädetään, voidaan saavuttaa vaaditut korkean kirkkauden ominaisuudet;

(4) Päällystetään diffuusiopäällysteinen kalvo edellä mainitun metallikotelon sisäpinnalle, mikä voi saavuttaa heijastuskyvyn 30-40%;

(5) Nestekidenäyttöjen välissä sijaitsevaa kirkkaudenparannuskalvoa käytetään näytön kirkkauden lisäämiseen;

(6) LCD-paneelin takana olevassa Lambertian-heijastavassa ontelossa on peilattu sivuseinä. 80% LED-ryhmän lähettämästä valosta on ± 20 °: n sisällä optisen akselin suhteen kohtisuorassa ja injektoidaan heijastavaan onteloon 360 °: n atsimuutissa. Kun valo tulee tehokkaasti taustavalon reikään, sen vapaa polku maksimoidaan, ja kun sopiva LED-sävelkorkeus hyväksytään, hyvä värisekoitus voidaan saavuttaa kaikkiin suuntiin välittömästi LED-ryhmän yläpuolella. LED-valon yläpuolella on vain noin 5% valosta näytön aluetta kohti. Suoraan LEDin yläpuolella olevan värin vaikutuksen minimoimiseksi kommutaattoria käytetään ohjaamaan valo uudelleen ja palaamaan LED- ja Lambertian-onteloon siten, että tämän valon osan keskimääräinen isku kasvaa, mikä lisää värisekoitusta, värin pienentäminen suoraan LED: n yläpuolelle Väritehoste.

Yhdysvaltojen, Japanin, Hollannin ja Malesian kehittämää erittäin kirkasta suoraa LED-taustavaloa käytetään LCD-televisioihin, joissa on lävistäjä 56 cm, ja sen koko on 503 mm × 282 mm. Siinä on kaksi reunavalosarjaa, jotka koostuvat 48 LEDistä, kahden ryhmän välinen etäisyys on 150 mm ja LEDien välinen etäisyys 9 mm. Käytetyistä LEDeistä 24 punaisen LEDin kokonaisvalovirta on 1039lm, 48 vihreän LEDin kokonaisvalovirta on 2436lm ja 24 sinisen LEDin kokonaisvalovirta on 109lm. Kaikkien LEDien käyttövirta on 350 mA. Kun valkoisen pisteen värilämpötila huoneen lämpötilassa on 9000 K, valotehokkuus on 33,2 lm / W. Kun kirkkaudenparannuskalvoa ei käytetä, taustavalo voi saavuttaa korkean kirkkauden yli 5000 cd / m2: jos käytetään kirkkaudenparannuskalvoa, kirkkaus voidaan saavuttaa 10000 cd / m2. Kun tätä LED-taustavaloa käytetään LCD-televisiossa, jonka läpäisykyky on 5%, jälkimmäisen kirkkaus voi olla 500 cd / m2. Tämäntyyppisen taustavalon ja tällaisen taustavalon käyttävän LCD-television suorituskyky on esitetty taulukossa 1.

LCD-TV-markkinoiden nopea kehitys on stimuloinut suuresti LCD-taustavalojen tutkimusta ja kehittämistä. Koska LCD-näytön LED-taustavalolla on elämän, värivalikoiman, modulointinopeuden sekä muun suorituskyvyn ja ympäristönsuojelun edut, siitä on tullut suosittu uuden sukupolven LCD-taustavalo, joka kehittyy tällä hetkellä voimakkaasti. LED-taustavalon kehityssuunta on pienempi virrankulutus ja kustannukset, suurempi valovoima, pidempi käyttöikä, kirkkaampi, ohuempi ja kevyempi. Mikromekaniikan, mikroelektroniikan ja materiaaliteknologian kehittyessä LCD-näyttöihin tulee enemmän uusia LED-taustavaloja edellä mainittuun kehityssuuntaan.

TFT (ohutkalvotransistori) LCD-näyttö tai ohutkalvokenttätransistori-LCD on yksi aktiivimatriisityyppisistä nestekidenäytöistä (AM-LCD).

TNT-tekniikasta poiketen TFT-näytössä käytetään GG-lainausta; valaistusmenetelmä - kuvitteellinen valonlähteen polku ei ole ylhäältä alas kuten TN-nestekide, vaan alhaalta ylöspäin. Tämä menetelmä on asentaa erityinen valoputki nestekiteen takaosaan, ja valonlähde tunkeutuu ylöspäin alemman polarisaattorin läpi säteilytettäessä. Koska ylemmän ja alemman välikerroksen elektrodit vaihdetaan FET-elektrodeiksi ja tavallisiksi elektrodeiksi, kun FET-elektrodit kytketään päälle, myös nestekidemolekyylien suorituskyky muuttuu. Näytön tarkoitus voidaan saavuttaa valonsuojauksella ja valonläpäisyllä, ja vasteaika kasvaa huomattavasti noin 80 ms: iin. Koska sillä on korkeampi kontrastisuhde ja rikkaammat värit kuin TN-LCD: llä, näytön päivitystaajuus on myös nopeampi, joten TFT tunnetaan yleisesti nimellä" true color".

DSTN: ään verrattuna TFT-LCD: n pääominaisuus on määrittää puolijohdekytkinlaite kullekin pikselille. Koska kutakin pikseliä voidaan ohjata suoraan pistepulsseilla. Siksi kukin solmu on suhteellisen riippumaton ja sitä voidaan jatkuvasti ohjata. Tämä suunnittelumenetelmä ei ainoastaan ​​paranna näyttöruudun vastausnopeutta, vaan voi myös hallita näytön harmaatasoa tarkasti, minkä vuoksi TFT-väri on realistisempi kuin DSTN.

Tällä hetkellä suurin osa kannettavien tietokoneiden valmistajista käyttää tuotteissaan TFT-LCD-näyttöä. Varhaisia ​​TFT-LCD-näyttöjä käytettiin pääasiassa kannettavien tietokoneiden valmistuksessa. Vaikka TFT: llä oli tuolloin suuria etuja DSTN: ään verrattuna, teknisistä syistä TFT-LCD: llä oli silti suuri ero perinteisten CRT-näyttöjen kanssa vasteajassa, kirkkaudessa ja katselukulmassa. Lisäksi erittäin alhainen tuotto on johtanut sen korkeaan hintaan, mikä tekee työpöydän TFT-LCD: stä saavuttamattoman tainnutuksen.

Kuitenkin tekniikan jatkuvan kehityksen, tuottoprosentin jatkuvan parantamisen ja joidenkin uusien tekniikoiden myötä TFT-LCD-näytöt ovat edistyneet huomattavasti vasteajassa, kontrastissa, kirkkaudessa ja katselukulmissa, mikä on tuonut ne lähemmäksi perinteistä CRT-näyttöjen aukko. Nykyään useimpien valtavirran LCD-näyttöjen vasteaika on parantunut alle 50 ms: iin, mikä on tasoittanut tietä LCD: n muuttumiselle valtavirraksi.