Lượt xem: 227 Tác giả: Reshine Display Thời gian xuất bản: 28-09-2023 Nguồn gốc: Địa điểm
Một trong những công nghệ màn hình đang phát triển nhanh nhất hiện nay là màn hình tinh thể lỏng TFT LCD hay còn gọi là màn hình tinh thể lỏng bóng bán dẫn màng mỏng. Một loại thiết bị bán dẫn được gọi là bóng bán dẫn màng mỏng (TFT) được sử dụng trong công nghệ màn hình để tăng hiệu suất, độ nhỏ gọn và giá thành của sản phẩm. TFT LCD là màn hình ma trận hoạt động ngoài ra còn có đặc tính bán dẫn giúp nâng cao ưu điểm của thiết bị bán dẫn này. Nó kiểm soát các pixel riêng lẻ và chủ động thay vì thụ động.
Kể từ khi được sử dụng cùng với công nghệ màn hình phẳng, đặc biệt là màn hình tinh thể lỏng (LCD), Màn hình TFT ngày càng trở nên phổ biến để sử dụng trong màn hình LCD và màn hình hiển thị, bao gồm cả màn hình máy tính và điện thoại thông minh. Với sự tiến bộ này, màn hình LCD nhẹ hơn, ít cồng kềnh hơn bắt đầu thay thế ống tia âm cực, còn được gọi là CRT, là công nghệ hiển thị thống trị. Công nghệ TFT được sử dụng trong màn hình LCD ngày nay chủ yếu được sử dụng để tạo ra màn hình có độ phân giải cao và chất lượng cao.
Ba lớp chính tạo nên cấu trúc của màn hình TFT LCD. Chất nền thủy tinh tạo thành hai lớp kẹp; một trong số chúng có màn hình LCD trong khi cái còn lại có bộ lọc màu RGB hoặc đỏ-lục-xanh. Một lớp tinh thể lỏng nằm ở khoảng trống giữa các lớp kính.
Lớp sâu nhất hoặc tận cùng phía sau trên bảng mạch của thiết bị là lớp nền kính TFT. Silicon vô định hình, một loại silicon có cấu trúc không kết tinh, được sử dụng để chế tạo nó. Chất nền thủy tinh thực tế sau đó được phủ một lớp silicon. Các màn hình LCD trong lớp này được ghép nối riêng lẻ với từng pixel phụ từ lớp nền khác của thiết bị (xem Kiến trúc của pixel màn hình LCD bên dưới) và điều chỉnh điện áp áp dụng cho từng pixel phụ. Trong lớp này, giữa lớp nền và lớp tinh thể lỏng còn có các điện cực pixel. Chất dẫn điện là thành phần cho phép dòng điện chạy vào hoặc ra khỏi vật thể khác, trong trường hợp này là các pixel.
Chất nền thủy tinh khác nằm ở mức bề mặt. Các pixel và pixel phụ thực tế tạo nên bộ lọc màu RGB được đặt ngay bên dưới lớp nền thủy tinh này. Lớp bề mặt này có các điện cực đối diện (hoặc chung) ở phía gần tinh thể lỏng nhất, chặn mạch di chuyển giữa hai lớp để cân bằng các điện cực của lớp nói trên. Vì chúng cho phép có độ trong suốt và có đặc tính dẫn điện tốt nên điện cực oxit thiếc indi (ITO) thường được sử dụng trong cả hai lớp nền này.
Các lớp lọc phân cực có mặt ở mặt ngoài của tấm nền thủy tinh, cho dù chúng ở gần mặt trước hay mặt sau nhất. Chỉ một số chùm ánh sáng nhất định được phân cực theo một cách cụ thể, tức là có sóng hình học tương thích với bộ lọc, mới có thể đi qua các bộ lọc này. Độ phân cực không chính xác sẽ ngăn ánh sáng đi qua bộ phân cực, dẫn đến màn hình LCD mờ.
Tinh thể lỏng nằm giữa hai lớp nền. Cùng với nhau, các phân tử tạo nên tinh thể lỏng có thể di chuyển và hoạt động giống như chất lỏng, nhưng chúng vẫn duy trì cấu trúc tinh thể. Để sử dụng trong lớp này, có sẵn nhiều công thức hóa học khác nhau. Để tạo ra những hành vi nhất định của việc truyền ánh sáng qua sự phân cực của sóng ánh sáng, các tinh thể lỏng thường được sắp xếp để định vị các phân tử theo một cách cụ thể. Phải sử dụng từ trường hoặc điện trường để thực hiện điều này; tuy nhiên, với màn hình, từ trường sẽ không hiệu quả vì nó quá mạnh đối với chính màn hình. Kết quả là người ta sử dụng điện trường, sử dụng rất ít năng lượng và không cần dòng điện.
Sự liên kết của các tinh thể theo kiểu xoắn 90 độ trước khi đặt một điện trường vào các tinh thể giữa các điện cực, cho phép ánh sáng phân cực tinh thể thích hợp đi qua bộ phân cực bề mặt ở chế độ 'trắng bình thường' của màn hình. Các điện cực được phủ một chất đặc biệt làm xoắn cấu trúc theo hướng cụ thể này là nguyên nhân gây ra trạng thái này.
Vòng xoắn hoặc sự sắp xếp lại bị phá vỡ khi có điện trường tác dụng, khiến các tinh thể bị thẳng ra. Mặc dù ánh sáng truyền qua vẫn có thể đi qua bộ phân cực phía sau, nhưng ánh sáng không được truyền tới bề mặt do lớp tinh thể không phân cực được ánh sáng để truyền qua bộ phân cực bề mặt, tạo ra màn hình mờ. Khi điện áp giảm, chỉ một số tinh thể sắp xếp lại, cho một số ánh sáng xuyên qua và tạo ra nhiều tông màu xám (mức độ ánh sáng) khác nhau. Hiệu ứng chủ đề xoắn là tên được đặt cho hiệu ứng này.
Một trong những lựa chọn ít tốn kém nhất cho công nghệ LCD, hiệu ứng nematic xoắn cũng cho phép thời gian phản hồi pixel nhanh chóng. Tuy nhiên, vẫn còn một số hạn chế. Chất lượng tái tạo màu sắc có thể không xuất sắc và có ít góc nhìn hoặc góc xem màn hình hơn.
Thông qua chuyển đổi trong mặt phẳng (IPS) của tinh thể lỏng, những giới hạn này đã được khắc phục. IPS song song việc căn chỉnh tinh thể thay vì căn chỉnh chúng vuông góc với các điện cực. Ma trận sau đó sẽ sắp xếp hợp lý ánh sáng ở mức độ lớn hơn. Các vấn đề ban đầu về thời gian phản hồi chậm hầu hết đã được khắc phục gần đây, do đó, lợi thế về góc nhìn và khả năng tái tạo màu sắc tốt hơn giờ đây đã vượt trội hơn những nhược điểm. Tuy nhiên, so với các thiết bị nematic xoắn, nó là một công nghệ đắt tiền hơn.
Đèn nền của thiết bị, có thể chiếu ánh sáng từ bên cạnh hoặc phía sau màn hình, là nguồn ánh sáng truyền qua nó. LCD phải sử dụng đèn nền trong mô-đun LCD vì nó không thể tạo ra ánh sáng. Điốt phát sáng, còn được gọi là đèn LED, là loại nguồn sáng được sử dụng thường xuyên nhất. Đèn LED hữu cơ (OLED) cũng đã trở nên phổ biến gần đây. Nếu được phân cực đúng cách, ánh sáng này, thường có màu trắng, sẽ đi qua bộ lọc màu RGB của lớp nền bề mặt và hiển thị màu mà thiết bị TFT chỉ định.
Có phần giải thích cơ bản về Transitor hiệu ứng trường (FET) trong đoạn đầu tiên trong phần 'Sự phát triển của màn hình LCD' trong bài viết trước, 'Lịch sử màn hình bóng bán dẫn màng mỏng.' Vì TFT là một loại FET nên nó cũng tuân thủ nguyên tắc hoạt động của FET. Về cơ bản, dòng tín hiệu của màn hình TFT có thể được điều khiển hoặc thay đổi bằng cách cấp điện áp vào cổng. Trên màn hình LCD dựa trên TFT, dòng điện này, được gọi là điện áp điều khiển, sau đó chạy từ nguồn đến cống và gửi tín hiệu đến pixel phụ của nó, cho phép ánh sáng đi qua.
Mỗi pixel trong màn hình LCD có thể được xác định bằng ba pixel phụ của nó. Màu RGB của toàn bộ pixel đó được tạo ra bởi ba pixel phụ này. Các pixel phụ này, mỗi pixel có các lớp cấu trúc và chức năng độc lập riêng như đã đề cập trước đó, đóng vai trò là tụ điện hoặc bộ lưu trữ điện trong thiết bị. Theo sự liên kết tinh thể lỏng, ánh sáng đi qua các bộ lọc và bộ phân cực có thể được trộn thành hầu hết mọi loại màu bằng cách sử dụng ba pixel phụ trên mỗi pixel.
