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TFT显示屏(TN型)

TFT(薄膜晶体管)是支持全彩显示的主动矩阵式液晶显示屏。这种显示屏的特点是亮度高,色彩鲜艳,而且支持快速动画、复杂的图形以及各种自定义字体的显示。TFT是一种能够提供丰富客户接口的完美的显示产品,通常被用在消费类的电子产品上,比如DVD播放机或者手持设备,它也非常适合各种工业类的应用。

TFT显示屏内含非常微小的开关晶体管和电容器件,这些微小的开关晶体管控制着显示屏内的每一个像素,并且只需要很小的能耗就可以控制着液晶的旋转方向。这将允许更快地控制每一个红色、绿色、蓝色基点,从而产生清晰的、快速移动的彩色图形。

TFT内的晶体管在基板玻璃上呈矩阵式排列,显示屏上的每个像素点将保持关闭状态直到寻址命令要求改变晶体管的状态。跟传统的无源矩阵显示不同,为了激活特定的像素点,相应的行将先被打开,然后更改的指令将被下放到合适的列,在那里,只有每个特定像素里的电容器收到打开的指令直到下一次刷新周期。本质上讲,每一个晶体管充当着一个主动式开关,通过加入一个主动式开关,可以限制扫描线的数量并且消除交差效应的问题。

TN型TFT显示屏的主要问题在于可视角度较小,特别是在垂直方向上,如果你从下往上看,会很清楚地看到图片将变的非常暗,即使很轻微的移动,对比度和色调的变化也会被很明显地观察到,这可能是现在主流的TN型显示屏的主要缺点。近些年来,有一些TN型显示屏的可视角度比其它的产品要更好些,但是它们仍然与别的显示技术有着不小的差距。

 

MVA-多象限垂直配向法
 

MVA(多象限垂直配向法)显示技术能提供更宽广的视角,更好的黑色深度,更快的响应时间和更好的色彩表现。MVA显示屏内每一个像素包含了三个子像素(红、绿和蓝),每个子像素被更进一步地分为2个或更多的子像素,由于脊状偏光片的原因,液晶在这些区域内随机排列。当一个指令被施加到晶体管,液晶将发生翻转。随着这些液晶被随机放置,它将允许背光通过在所有不同的方向保持预想的色彩饱和度,并且提供150度的可视角度。

怎样工作:

1. 光线从背光源中产生(通常是LED)。光线生成接近白色的频谱

2. 驱动IC将通过逻辑控制来决定像素点的打开或关闭

  » 未激活的LCD像素点将阻止光线通过

  » 激活的LCD像素点将随着光线的方向打开并让光线通过

3. 顶部增加圆偏振片用于增加对比度

4. 颜色通过彩色滤光片显示到所有的子像素上(红,绿,蓝)

IPS-横向电场效应显示技术

IPS TFT显示屏的开发是为了改善普通TN型显示屏可视角度差、色彩表现力不够的问题。液晶分子的移动是平行于玻璃基板的,而不是垂直的。这种改变可以减少光线在像素矩阵中的散射,并且提供了更宽的视角和更好的色彩表现力。由于它更宽的视角和更准确的颜色表现力(几乎没有色差),IPS显示屏被广泛地用于针对专业图形处理的高端监视器。

IPS这个名字的由来是因为液晶分子在IPS玻璃里面和玻璃基板是平行的,而且一直平行于玻璃基板(如果不考虑电极的干扰)。当电压被施加到玻璃上,盒内的液晶分子全部作90度旋转。顺便提一下,IPS玻璃会在激活状态下让光线通过,而在被动状态下阻止光线通过(即是在没有加压的情况下),所以,如果有一个薄膜晶体管坏掉,那么相应的像素点就是一直保持黑色状态,这一点跟普通TN玻璃是不一样的。

IPS可以从所有的视角方向上提供稳定的、精确的颜色表现,而不会出现显示模糊或者灰阶反转,它也可以在很快的响应时间内显示清晰的图像,在触摸屏幕的时候,也不会出现光环效应。IPS显示屏内每一个像素包含了三个子像素(红、绿和蓝),每一个子像素都有一对电极用于控制液晶的翻转,不像普通的TN型TFT那样电极只位于上下两片基板玻璃上,IPS内的电极只位于一张玻璃基板上,当电压被施加到电极上,所有的液晶分子随着基板平行对齐并允许光线通过偏光片和彩色滤光片。实际上,TN型显示屏强制液晶分子垂直于玻璃以至于在更宽的视角上阻挡了光线的通过,而IPS显示屏的液晶分子一直呈直线排线这可以让光线从所有的视角上通过。
 


LTPS-低温多晶硅技术

低温多晶硅(LTPS)是指与传统方法相比(900°C以上),多晶硅在相对较低的温度下(~ 650°C和更低的)进行合成。由于大型玻璃面板在高温下曝光时容易引起形变,所以LTPS技术对于显示行业来讲是非常重要的,更重要的是,LTPS里面多晶硅的使用,在大规模电子设备(比如纯平显示或者图像传感器)生产时有着很大的潜力。

多晶硅是由许多晶体或者高度有序的晶格产物所组成的纯粹的导电体。在1984年,研究显示,非晶硅是形成具有稳定结构和低表面粗糙度的多晶硅的完美的材料。硅膜由低压化学气相沉积(LPCVD)形成,以最大限度地减小其表面粗糙度。首先,非晶硅在560-640°C 时沉积,接着在900-1000°C 时再结晶。从非晶膜开始,而不是直接沉积晶体,是为了产生更好的结构以及更好的光滑度。1988年,研究人员发现,在热处理阶段使用更低的温度,伴随着先进的等离子增强化学气相沉积,能促进产生更高等级的导电性。这些技术成就深深地影响着微电子领域,光电领域以及显示增强行业。

 

以下几点应用非常需要LTPS技术的支持:

1.电路做上玻璃-集成驱动、扫描器以及多路器-以减少使用额外的IC和玻璃连接器

2.更小的显示屏-高开口率-移动应用

3.在高电流负载的情况下(OLED需要电流驱动)比非晶硅有着更好的稳定性

Transflective mode-半反半透式

半反半透式LCD集合了透射式和反射式的一些特征,环境光通过LCD后到达半反射层,绝大多数的光线被反射回去,然而有些光线不会被反射回去而且丢失。相应地,如果环境光比较弱,背光可以被用来提供显示所需的光源,从背光出来的光线通过半反射层后可以照亮LCD显示,然而跟环境光一样,有些光线是无法通过半反射层而丢失的。

半反半透式LCD主要用在需要在复杂光线条件下工作的设备上(从全黑环境到强光环境),在较弱的光线条件下,半反半透式LCD可以提供跟透射式类似的显示效果,而在强光条件下,它们可以提供跟反射式类似的显示效果。然而这毕竟是一种折衷的效果,因为半反半透式LCD会丢失一些光线所以显示反射/透射效率较低。

下图展示的是一个简单的半反半透显示屏效果图,我们可以看到有T和R两个区域,这两个区域内的盒厚是不一样的,T区的盒厚是R区的两倍,即dT= 2*dR ,这是为了在这两个区域内保持相周的反射和透射强度,并且提供相同的颜色表现力,因为在T区,光线只需通过液晶层即可,而在R区,光线需要通过两次。


Reflective film-反射膜
通过在已有透射式TFT产品的基础上,增加一层反射膜,以达到半反半透式的显示效果。
特点:操作简单、适用性强,尺寸、型号覆盖广泛


 

Full viewing angle-全视角
通过增加专用全视角偏光片,使普通TFT产品获得更宽的可视角度。
特点:操作简单、适用性强,尺寸、型号覆盖广泛



Sunlight readability-阳光下可读
1.使用半反半透式的玻璃面板,以达到阳光下可读的效果
2.通过在透射式TFT上使用超高亮背光(通常为1000nits及以上),以达到阳光下可读的效果