Kas yra TFT LCD ir kokia jo reikšmė? Ką reikia stebėti naudojant LED apšvietimą LCD?

Dabartiniuose plokščiojo skydelio ekrano (FED) įrenginiuose LCD ekrano įrenginiai užima pagrindinę padėtį, o dauguma esamų LCD įrenginių yra transmisiniai. Šiems užkrečiamiesiems LCD įrenginiams apšvietimas yra būtina jų dalis.

LCD apšvietimuose, nors šiuo metu dominuoja šalto katodinės fluorescencinės lempos (CCFL), LED turi plačios spalvų gamos, reguliuojamo balto taško, didelio pritemdymo greičio ir ilgo tarnavimo laiko privalumus, todėl jie neseniai buvo sukurti kaip naujo tipo LCD apšvietimas Šaltinis, gerai buvo naudojamas kai kuriuose staliniuose LCD monitoriuose ir LCD televizoriuose.

LCD LED apšvietimas (toliau – LED apšvietimas) yra naujo tipo foninio apšvietimo technologija su daugeliu tipų, tačiau ji nebuvo plačiai naudojama LCD įrenginiuose, nes vis dar yra techninių ar išlaidų problemų, kurias reikia išspręsti. Kai kuriems praktiškesniems LED foninio apšvietimo šaltiniams šis straipsnis juos pristatys šiose dalyse.

Šviesos efektyvumo didinimas, taip padidinant ekrano išvesties šviesos ir šviesos šaltinio išėjimo šviesos santykį, yra svarbus būdas pagerinti LCD apšvietimą. Statinis apšvietimas LCD apšvietimas yra vienas iš jų. Pagrindinis principas yra tas, kad kiekvienas LCD sub-pikselis yra apšviestas tik atitinkamu spalvos elementu (1 paveikslas), taip pašalinant spalvų filtrų poreikį ir didinant šviesos efektyvumą. .

LCD su statiniu apšvietimo apšvietimu po pikselių sluoksniu įrengiamas mikrolenų masyvas, o kiekvienas pikselis atitinka mikroleną. Čia naudojama foninio apšvietimo apšvietimo sistema yra trys pagrindinės spalvos, žiūrinčios tiesiai į foninio apšvietimo šaltinį, o kiekvienos spalvos šviesos šaltinis pavaizduotas atitinkamame sub-pikselyje, o šulinys projektuojamas ekrane per projekcinį objektyvą.

Siekiant gauti pakankamą ryškumą ekrane ir pagerinti ekrano vienodumą: Šiame LCD įrenginyje naudojamas šviesos refrakcijos elementas ir bendra vidinė atšvaito (TIR) pleišto formos šviesos kreipiamoji plokštė, o šviesos kreipiamoji plokštė turi tinkamą refrakcijos sluoksnį.

Statinis apšvietimo apšvietimas paprastai naudoja tris CCFLs, raudona, žalia ir mėlyna. Neseniai sukurtas statinis apšvietimas LCD naudoja LED kaip savo foninio apšvietimo šaltinį.

LCD įrenginyje su statiniu apšvietimu TIR pleišto šviesos vamzdžio šviesos pasiskirstymo kampo išvestis yra 70°-90°. Naudojant tokio tipo apšvietimą pašalinami spalvų filtro sukelti šviesos nuostoliai (spalvų filtras praleidžiamas), o prietaiso pralaidumas siekia tris kartus daugiau nei tradicinio LCD. Tuo pačiu metu šis apšvietimas gali supaprastinti prietaiso struktūrą ir sumažinti energijos suvartojimą.

Siekiant dar labiau sumažinti šviesos šaltinio šviesos praradimą ir pagerinti šviesos pasiskirstymo kampą, kad būtų pašalinta aplinkos tarša, kurią sukelia gyvsidabrio naudojimas, CCFL pakeitimas LED, kaip prietaiso foninio apšvietimo šaltiniu, tapo statinio apšvietimo LCD foninio apšvietimo vystymosi tendencija. Šiuo metu LED statiniai apšvietimo apšvietimas sėkmingai naudojami LCD įrenginiuose su 33 cm įstrižainės XGA skiriamąja geba. Kadangi šio prietaiso energijos suvartojimas yra labai sumažintas, jis labai tinka didelio ryškumo programoms.

Naudojant raudonos, žalios ir mėlynos šviesos diodai kaip LCD apšvietimas šaltiniai gali pasiekti puikią spalvų kokybę, sumažinti energijos suvartojimą, ir išvengti aplinkos taršos, kurią sukelia gyvsidabrio naudojimas. Būtina kontroliuoti baltos šviesos spalvos temperatūrą, kad būtų pasiektas pakankamai ilgas tarnavimo laikas.

Neseniai buvo sukurtas grįžtamojo ryšio tipo LCD foninio apšvietimo šaltinis, naudojantis raudonus, žalius ir mėlynus šviesos diodus kaip šviesos šaltinį ir spalvų jutiklį bei grįžtamojo ryšio valdiklį. Su tokiu apšvietimu buvo pasiektas "0.02" spalvų stabilumas ir nuolatinis ryškumo stabilumas, o jo baltą tašką ir ryškumą taip pat galima savavališkai valdyti.

Grįžtamojo ryšio LED foninio apšvietimo sistemą sudaro keturi pagrindiniai funkciniai moduliai, kurie yra jutiklis su spalvų filtru, grįžtamojo ryšio valdiklis, impulso pločio moduliavimo (PWM) LED tvarkyklė ir raudonos, žalios ir mėlynos spalvos lux-eonTM LED šviesos šaltinio masyvo elementas.

LED šviesos diodai, naudojami LED šviesos šaltinyje, čia yra luxeon tipo indium gallium nitride (InGaN) mėlynos šviesos vamzdžiai ir žalios šviesos vamzdžiai bei aliuminio indžio galio fosfido (AllnGaP) raudonos šviesos vamzdžiai, kurie visi yra didelės galios ir didelio efektyvumo. 5 paveiksle pavaizduotas šių LED foninio apšvietimo šaltinių išmetamųjų teršalų spektrinės linijos veikimas, o 6 paveiksle pavaizduotas tipinis veikimo laikas, kai temperatūra yra 85 °C. Toks apšvietimas turi labai mažą dinaminį pasipriešinimą ir jį lemia PWM pastovi srovė, o šviesos šaltinio šviesos išvestis yra proporcinga PWM impulso pločiui. Šis šviesos šaltinis turi plačios spalvų gamos, reguliuojamo chromatiškumo ir aplinkos apsaugos privalumus.

Čia naudojamą jutiklį sudaro trys fotodiodai su spalvų filtro sluoksniu, sumontuotu viename elemente, ir spausdintinė plokštė su abipusiu kliūčių stiprinimu. Jutiklio spalvų filtro sluoksnio apytikslė vertė yra CIE193lXyzCMFs. Su šiuo jutikliu galima gauti išėjimo įtampą spinduliavimo galiai matuoti. Prieš tiekiant įsigytą įtampą į valdiklį, sistema vidutiniškai nustato įtampą.

Ši tvarkyklė yra perjungimo maitinimo šaltinis, kuris gali pakelti ir sumažinti įėjimo įtampą. Jį sudaro perjungimo įtampos srovės stiprintuvas ir būtinos grandinės, kurios gali iš anksto apdoroti LCD sistemose naudojamą 600 Hz aukšto dažnio PWM. Kad nesukeltų pernelyg didelių elektromagnetinių trukdžių, galios praradimo ir padidintų išlaidas, šiame diske nėra grįžtamojo ryšio ciklo.

Grįžtamojo ryšio valdiklį sudaro trys dalys: spalvų valdiklis, darbo faktoriaus valdiklis ir šviesos intensyvumo valdiklis. Spalvų valdiklis turi jautrų integruotą masyvą, skirtą kompensuoti jutiklio išėjimo paklaidą, taip išlaikant išvesties chromatiškumo konstantą. Šviesos intensyvumo valdiklio šerdis yra jautri matrica, kuri turi funkciją konvertuoti jutiklio išvestį į LED srovės veikimo koeficientą ir visada išlaiko ryšį tarp išėjimo ryškumo ir temperatūros bei chromatiškumo konstantos. Tai galima išmatuoti iš Gauti.

Naudojant grįžtamojo ryšio tipo LED apšvietimą, LED įrenginys gali pasiekti "0.003A△u'v" spalvų dreifą 25 ° C ~ 70 ° C temperatūroje ir gali gauti priimtiną spalvų stabilumą: apdorojant optinio grįžtamojo ryšio signalą Šiuo metu nereikia didelės išankstinio apdorojimo galios. Be to, kaip minėta pirmiau, tai turi spalvų gamos ir aplinkos apsaugos naudą.

Jei LCD foninio apšvietimo sistemoje naudojami didelio ryškumo raudoni, žali ir mėlyni šviesos diodai, spalvų maišymo įtaisas reikalingas spalvoms maišyti, kol šviesos šaltinio šviesa pasiekia LCD skydelį. Tradiciniame LCD apšvietime spalvų maišymas atliekamas šviesos vadove, kuris ištraukia struktūrą (baltą dangą arba mikrolenus), nepriklausomą nuo optinės ašies. Norint apšviesti visą ekrano plotą, būtina naudoti dvi šviesos kreipiamąsias plokšteles, kurios padarys foninio apšvietimo šaltinį sunkų ir storą, taip pat bus sunku suderinti šviesos kreipiamosios plokštės ryškumo ir chromatiškumo trūkumus.

Siekiant pašalinti pirmiau minėtus trūkumus, Nyderlandai neseniai sukūrė naują LED apšvietimą, kuriame sujungiama atskira mišrios spalvos šviesos kreipiamoji plokštė su tradicine šviesos siurbimo šviesos kreipiamąja plokšte.

Apšvietimą sudaro LED šviesos šaltinis (1), pirmasis elipsinis veidrodis (2), mišrios spalvos šviesos kreipiamoji plokštė (3), antrasis elipsinis veidrodis (4), šviesą atspindinti plėvelė (5), pagrindinė šviesos kreipiamoji plokštė (6), kalibravimo ir poliarizacijos valdymo plėvelė (7), rėmas (8) ir šilumos kriauklė (9). Šios dalys vaizduojamos pirmiau minėtais skaičiais 7 ir 8 paveiksluose.

Dirbant LED šviesos šaltinio (1) skleidžiama šviesa atsispindi pirmojoje elipsėje (2) 90° kampu ir sujungtoje su mišrios spalvos šviesos kreipiamąja plokštele (3). Šviesa sumaišoma į atitinkamą baltą šviesą mišrios spalvos šviesos kreipiamąja plokštele, o po to sukabinama į antrąją elipsę (4) 90° °atspindėjo į pagrindinį šviesos kreipinį (6). Pagrindinė šviesos kreipiamoji plokštė turi ekrano pikselių modelį, optimizuotą LED šviesos šaltinio šviesos paskirstymui. Antrojo elipsinio veidrodžio šviesa nukreipiama į LCD skydelį per pagrindinę šviesos kreipiklio plokštę.

Siekiant dar labiau pagerinti spalvų vienodumą, pagrindinės šviesos kreipiamosios plokštės šviesos įėjimo pusėje taip pat yra mikroprizmas, kuris veikia, kad padidintų kampinį šviesos pasiskirstymą, taip pagerindamas šviesių spalvų maišymą.

Ant elipsinio veidrodžio paviršiaus gaminama didelio atspindžio aliuminio plėvelė, o atspindėjimui padidinti naudojamos didelio atspindžio linijos. Dėl elipsinio veidrodžio LED skleidžiama optinė ašis sukasi 90° šviesos kreipiklio plokštumos atžvilgiu, todėl foninio apšvietimo šaltinio struktūra tampa kompaktiškesnė.

Šviesos kreipiamoji plokštė kombinuoto tipo LED apšvietimas šiame straipsnyje turi 38cm įstrižainę, turi 34 LuxeomTM LED, 9 mm vamzdžio pikį ir 45W važiavimo galią. Naudojant šį LED apšvietimą, pasiektas didžiausias 4300cd/m2 ryškumas.

Nauja šviesos kreipiamoji plokštė kartu su LED apšvietimu turi šiuos privalumus:

●Lengvas, plonas storis, tvirtas ir patvarus;

●Suderinamas su esama foninio apšvietimo technologija ir gamybos mechanizmu;

●Jis gali būti derinamas su įvairiomis šviesos kreipiamąsias plokšteles, net plokščius ekranus su surenkamųjų pikselių modeliais ir pleišto formos šviesos kreipiamąsias plokšteles su mikro-veido objektyvo struktūra;

●Taikomas ekranas turi didelį dydžio diapazoną (25,4cm-5lcm), tačiau LED pikis ir šviesos kreipiamojo plokštės ilgis gali likti nepakitę;

●Kiekvieno LED išėjimo šviesos srautas gali būti nuolat didinamas, kad būtų galima pasiekti tam tikrą ryškumą nedidinant šviesos diodų skaičiaus ir nesumažinant LED žingsnio;

●Spalvų maišymo našumą galima lengvai pagerinti pailginant šviesos kreipiamojo plokštės ilgį.

LED apšvietimas yra krašto šviesos apšvietimas. Kaip krašto šviesos apšvietimas, jis turi šias tris charakteristikas:

●Šviesą spinduliuojantis paviršius gali skleisti 360° išilgai savo optinės ašies;

●Didesnis plotas gali būti padengtas plonesniu lęšiu;

●Gali maišyti spalvas su paprasta struktūra.

Ankstesnis kraštais apšviesto LCD apšvietimas turi šiuos trūkumus:

●Kadangi šviesos kreipiamoji plokštė yra pagaminta iš akrilo, ji padidins svorį ir padidins kainą, kai naudojama didelio dydžio LCD televizoriuose (LCD televizoriuje);

●Slopinti ir absorbuoti ultravioletinius spindulius;

●Kai naudojamas spalvotam ekranui, tiesioginiame apšvietime sunku naudoti didelės galios raudonus, žalius ir mėlynus šviesos diodus.

Siekiant išspręsti pirmiau minėtas problemas ir pagerinti LED foninio apšvietimo našumą. Jungtinės Valstijos bendradarbiavo su Japonija, Nyderlandais ir Malaizija, kad sukurtų naują didelio ryškumo tiesioginio krašto apšviestą LCD televizoriaus LED apšvietimą. Tokio tipo apšvietime šviesos kreipiklio plokštė nenaudojama, tačiau vietoj to į ERTMĘ už LCD skydelio dedamas LED masyvas. Su tokiu LED apšvietimu galima geriau kontroliuoti ryškumo ir spalvos vienodumą, išlaikant gerą šviesos efektyvumą.

Didelio ryškumo tiesioginį LED apšvietimą sudaro šios dalys:

(1) Dvi linijinės matricos, sudarytos iš 48 šviesos diodų, sumontuotų ant metalinės šerdies spausdintinės plokštės;

(2) Metalinė dėžutė su pirmiau minėta LED matrica yra padengta difuzine atspindžio plėvele ant vidinio dėžutės paviršiaus. Nešviečiančio LED paviršiaus perkėlimas už plėvelės gali sumažinti šviesos reabsorbciją ir pasiekti aukštą šviesos efektyvumą;

(3) Komutatorius, esantis virš LED masyvo, jo funkcija yra neleisti LED nukrypti nuo ašies šviesos kelyje į ekraną. Komutatorius gali būti labai mažas, pvz., 6mm, kad apsauga nepaveiktų LCD ekrano, nes šis poveikis turės įtakos LCD ryškumui. Kadangi komutatoriaus dydis skiriasi, led spinduliuojamos šviesos poveikis yra nuo 6% iki 40%. Tuo pačiu metu, jei komutatorius yra mažas, LED masyvas gali būti dedamas į įprastą ir glaustą ertmę. Kol komutatorius sureguliuojamas, galima gauti reikiamas didelio ryškumo charakteristikas;

(4) Ant minėtos metalinės dėžės vidinio paviršiaus uždenkite išsklaidytą išmetamųjų teršalų plėvelę, kuri gali atspindėti nuo 30 % iki 40 %;

(5) Ryškumo didinimo plėvelė, esanti tarp LCD, naudojama ekrano ryškumui padidinti;

(6) Lambertian atspindinti ertmė už LCD skydelio turi veidrodinę šoninę sieną. 80 % LED matricos skleidžiamos šviesos yra ±20° kampu statmenai optinei ašiai ir švirkščiama į atspindinčiąją ertmę 360° azimute. Kai šviesa efektyviai patenka į foninio apšvietimo angą, jos laisvas kelias yra maksimaliai padidintas, o kai priimamas tinkamas LED žingsnis, geras spalvų maišymas gali būti pasiektas visomis kryptimis tiesiai virš LED masyvo. Yra tik apie 5% šviesos tiesiai virš LED link ekrano srityje. Siekiant sumažinti spalvos poveikį tiesiai virš LED, komutatorius naudojamas nukreipti šviesą ir grįžti į LED ir Lambertian ertmę, kad vidutinis šios šviesos dalies smūgis padidėtų, taip sukuriant papildomą spalvų maišymą, sumažinant spalvą tiesiai virš LED Spalvos efektas.

Didelio ryškumo tiesioginis LED apšvietimas, sukurtas Jungtinių Amerikos Valstijų, Japonijos, Olandijos ir Malaizijos, naudojamas LCD televizoriams su 56 cm įstrižainės ekranu, o jo dydis yra 503 mm×282 mm. Jis turi dvi briaunų šviesos matricas, sudarytas iš 48 šviesos diodų, atstumas tarp dviejų masyvų yra 150 mm, o atstumas tarp šviesos diodų yra 9 mm. Tarp naudojamų šviesos diodų bendras šviesos srautas yra 24 raudoni šviesos diodai yra 1039lm, bendras šviesos srautas 48 žali LED yra 2436lm, o bendras šviesos srautas 24 mėlyni šviesos diodai yra 109lm. Visų šviesos diodų disko srovė yra 350mA. Kai baltos spalvos temperatūra kambario temperatūroje yra 9000K, šviesos efektyvumas yra 33,2lm / W. Kai ryškumo didinimo plėvelė nenaudojama, apšvietimas gali pasiekti aukštą ryškumą virš 5000cd/m2: jei naudojama ryškumo didinimo plėvelė, galima pasiekti 10000cd/m2 ryškumą. Kai šis LED apšvietimas naudojamas LCD televizoriuje, kurio LCD skydelio pralaidumas yra 5%, pastarasis gali būti 500cd/ m2 ryškumas. Tokio tipo foninio apšvietimo ir LCD televizoriaus, priimančio tokio tipo apšvietimą, veikimas parodytas 1 lentelėje.

Sparti LCD televizijos rinkos plėtra labai paskatino LCD apšvietimų mokslinius tyrimus ir plėtrą. Kadangi LCD LED apšvietimas turi gyvenimo privalumų, spalvų gamos, moduliavimo greičio ir kitų eksploatacinių savybių bei aplinkos apsaugos, jis tapo populiariu naujos kartos LCD apšvietimu, kuris šiuo metu sparčiai vystosi. LED foninio apšvietimo vystymosi kryptis yra mažesnės energijos sąnaudos ir sąnaudos, didesnis šviesos intensyvumas, ilgesnis tarnavimo laikas, ryškesnis, plonesnis ir lengvesnis. Plėtojant mikromechaniką, mikroelektroniką ir medžiagų technologiją, bus daugiau naujų LED apšvietimų LCD pirmiau minėta vystymosi kryptimi.

TFT (Thin Film Transistor) LCD, arba plonasluoksnis lauko efektas tranzistorius LCD, yra vienas iš aktyviosios matricos tipo skystųjų kristalų ekranai (AM-LCD).

Skirtingai nuo TN technologija, TFT ekranas priima "back-through" apšvietimo metodas įsivaizduojamas šviesos šaltinio kelias yra ne iš viršaus į apačią, kaip TN skystasis kristalas, bet iš apačios į viršų. Šis metodas yra įrengti specialų šviesos vamzdį skystojo kristalo gale, o šviesos šaltinis įsiskverbia į viršų per apatinį poliarizatorių, kai apšvitinamas. Kadangi viršutiniai ir apatiniai tarpsluoksniai elektrodai pakeičiami į FET elektrodus ir įprastus elektrodus, įjungus FET elektrodus, pasikeis ir skystųjų kristalų molekulių veikimas. Ekrano tikslas gali būti pasiektas per šviesos ekranavimą ir šviesos perdavimą, o atsako laikas labai padidinamas iki maždaug 80 m. Kadangi jis turi didesnį kontrasto santykį ir turtingesnes spalvas nei TN-LCD, ekrano atnaujinimo dažnis taip pat yra greitesnis, todėl TFT paprastai žinomas kaip "tikra spalva".

Palyginti su DSTN, pagrindinis TFT-LCD bruožas yra konfigūruoti puslaidininkių perjungimo įrenginį kiekvienam pikseliui. Kadangi kiekvienas pikselis gali būti tiesiogiai valdomas taškiniais impulsais. Todėl kiekvienas mazgas yra palyginti nepriklausomas ir gali būti nuolat kontroliuojamas. Šis dizaino metodas ne tik pagerina ekrano atsako greitį, bet ir gali tiksliai valdyti ekrano pilką lygį, todėl TFT spalva yra realesnė nei DSTN.

Šiuo metu dauguma nešiojamųjų kompiuterių gamintojų savo gaminiuose naudoja TFT-LCD. Ankstyvieji TFT-LCD daugiausia buvo naudojami nešiojamųjų kompiuterių gamyboje. Nors TFT tuo metu turėjo didelių pranašumų prieš DSTN, dėl techninių priežasčių TFT-LCD vis dar turėjo didelį atotrūkį nuo tradicinių CRT ekranų reakcijos metu, ryškumu ir žiūrėjimo kampu. Be to, labai mažas derlius lėmė didelę kainą, todėl darbalaukis TFT-LCD yra nepasiekiamas apsvaiginimas.

Tačiau nuolat tobulėjant technologijoms, nuolat gerėjant derlingumo lygiui ir atsiradus kai kurioms naujoms technologijoms, TFT-LCD padarė didelę pažangą reaguodami į reagavimo laiką, kontrastą, ryškumą ir žiūrėjimo kampus, priartindami juos prie tradicinių CRT monitorių atotrūkio. Šiandien daugumos pagrindinių LCD monitorių atsako laikas buvo pagerintas iki mažiau nei 50 m, o tai nutiesė kelią LCD tapti pagrindiniu.