TFT LCD (Thin Film Transistor Liquid Crystal Display) - скорочена назва рідкокристалічного індикатора на тонкоплівкових транзисторах. Перетин TFT-панелі показано на рис.1.
Рис.1 Перетин TFT-панелі
Введення в структуру РКІ. Поляризатори.
Верхній поляризатор може поляризувати розсіяне світло від випадкової поляризації в заданому напрямку поляризації. До додатка електричного поля до електродів рідкі кристали вирівняні в скручену структуру. Світло в цьому випадку змінюється відповідно до скрученої структурою рідких кристалів. Нижній поляризатор зорієнтований перпендикулярно верхньому поляризатора. Коли світло досягає нижнього поляризатора, обидва поляризатора виявляються вирівняними один з одним. Світло може безперешкодно проходити через них, як показано на рис.2.
Рис.2 Скручена структура рідких кристалів
Скляна підкладка, підкладка TFT і підкладка колірного фільтра
За допомогою високоточних фотолітографічних технологій на скляну підкладку наноситься візерунок для послідовного покрокового переносу зображень безлічі електродів РКІ (рис.3). Скло TFT має стільки транзисторів, скільки пікселів містить дисплей, а генерацію кольору забезпечує скло колірного фільтра, що має фільтр кольору. Рух рідких кристалів викликається різницею потенціалів між електродами, що знаходяться на склі TFT і склі колірного фільтра, і саме цей рух рідких кристалів призводить до генерації кольору і воно ж визначає яскравість РК.
Рис.3 Скляні підкладки TFT і колірного фільтра
Рідкі кристали - майже прозорі субстанції, що проявляють одночасно властивості кристала і рідини. Дві скляні пластини, герметизовані епоксидною смолою і мають щілину в лівому кутку, дозволяють ввести рідкі кристали (в вакуумі) до остаточної герметизації скляних пластин. Різниця потенціалів визначає орієнтацію рідких кристалів. Відмінності в орієнтації рідких кристалів призводять до відмінностей в коефіцієнті пропускання (або відображення) і одержуваних квітам в разі, коли використовуються поляризатори і колірний фільтр. Рідкі кристали - це субстанції, що демонструють різні фази (тверде тіло, рідкий кристал або рідина) при різних температурах (рис.4).
Рис.4 Різні фази рідкокристалічного речовини
Плівка наноситься на дві скляні пластинки (верхню і нижню) і має ряд паралельних канавок, що забезпечують вирівнювання молекул рідких кристалів у відповідному напрямку (ріc.5 має ряд паралельних канавок, що забезпечують вирівнювання молекул рідких кристалів у відповідному напрямку).
Рис.5 Вирівнювання молекул рідких кристалів
Вступ до управління рідкими кристалами
Розвиток рідких кристалів
Рис.6 Реакція РК речовини на додаток зовнішнього поля
Як працюють рідкі кристали
При подачі напруги до двох електродів РКІ молекули рідких кристалів «розкручуються» тим сильніше, чим вище прикладений потенціал (рис.6). Чутливість до електричної напруги - одна з основних особливостей рідких кристалів. На рис.7 показаний нормальний «білий» режим роботи РКІ. Світло може проходити через шари рідких кристалів, поки до них не докладено ніякої різниці потенціалів, і молекули рідких кристалів будуть змінювати орієнтацію світловий площині відповідно до їх власними кутами. Однак при додатку напруги рідкокристалічні молекули будуть «розкручувати» і «випрямляти» світло, що прямує до верхнього поляризаційні фільтри. Тому світ не зможе пройти крізь активну область РКІ, і ця область буде темніше навколишніх зон.
Рис.7 Проходження світла через РКІ
Метод управління рідкими кристалами
На рис.8 показано схема управління рідкими кристалами. В межах одного обраного періоду часу перемикач замикається і на рідкі кристали подається вхідна напруга, що призводить до зміни орієнтації рідкокристалічних молекул. Коли перемикач вимикаються, певний заряд зберігається в Clc, при цьому величина напруги на Clc буде з часом знижуватися. Для розширення можливостей зберігання заряду можна розглянути додавання паралельно Clс запам'ятовує конденсатора Cst.
Рис.8 Схема управління рідкими кристалами
Фактично управління рідкими кристалами повинно проводитися змінною напругою. Для активації РКІ напруга подається тільки при включеному перемикачі, після чого перемикач негайно відключається. У деяких випадках напруга на рідких кристалах буде падати через наявність витоків. Для запобігання такій ситуації ми можемо використовувати один паралельний конденсатор для компенсації напруги витоку. При збільшенні ємності Cst форма напруги на ньому наближається до меандр (рис.9).
Рис.9 Компенсуючі дію запам'ятовує конденсатора
Як працює рідкокристалічний індикатор на TFT
TFT виконує роль перемикача. Висновок затвора TFT підключений до лінії сканування, висновок витоку підключений до лінії даних, а висновок стоку з'єднаний з Clc і Cst. Коли затвор активізований (обраний на лінії сканування), канал TFT відкривається і дані про зображення будуть записані в Clc і Cst. Коли затвор знято, канал TFT закритий (рис.10).
Рис.10 Схема роботи осередку TFT-РКІ
Основа структури TFT-РКІ
Основа структури TFT-РКІ містить рідкі кристали, два поляризатора і скляні пластини: верхня підкладка колірного фільтра та нижня підкладка масиву TFT. Рідкокристалічний речовина впорскується між цими двома скляними пластинами (рис.11).
Рис.11 Структура TFT-РКІ
Регулювання потоку світла
Керуючи величиною вхідної напруги, що подається на рідкі кристали, можна змінювати розташування молекул, їх орієнтацію і напрям, що призведе до відповідної зміни обсягу світлового потоку, що проходить через рідкі кристали (рис.12).
Рис.12 Регулювання світлового потоку
При проходженні світлового потоку через колірний фільтр, інтегрований в верхнє кольорове скло, формується кожен окремий піксель зображення шляхом змішування базових колірних елементів RGB (R-червоний, G-зелений і B-блакитний). Якщо червоний, зелений і блакитний елементи пікселя обрані в рівній пропорції, буде сформований білий світ. Шляхом регулювання співвідношення цих трьох елементів отримують необхідну кількість різноманітних квітів.
Рис.13 Формування кольору