Čo je TFT LCD a aký má význam? Čo je potrebné dodržiavať pri používaní LED podsvietenia na LCD displeji?

V súčasných zariadeniach s plochým panelovým displejom (FED) zaberajú lcd displeje bežnú pozíciu a väčšina existujúcich LCD zariadení je prenosná. Pre tieto prenosné LCD zariadenia je podsvietenie neodmysliteľnou súčasťou týchto zariadení.

V LCD podsvietení, aj keď v súčasnosti dominujú žiarivky so studenou katódou (CCFL), majú LED diódy výhody širokého farebného gamulu, nastaviteľného bieleho bodu, vysokej rýchlosti stmienia a dlhej životnosti, takže boli nedávno vyvinuté ako nový typ zdroja LCD podsvietenia, dobre boli použité na niektorých stolných LCD monitoroch a LCD televízoroch.

LED podsvietenie pre LCD (ďalej len "LED podsvietenie") je nový typ technológie podsvietenia s mnohými typmi, ale v LCD zariadeniach sa veľmi nepoužíva, pretože stále existujú technické alebo nákladové problémy, ktoré je potrebné vyriešiť. Pre niektoré praktickejšie zdroje LED podsvietenia ich tento článok predstaví v nasledujúcich odsekoch.

Zlepšenie svetelnej účinnosti, čím sa zvýši pomer výstupného svetla obrazovky k výstupu svetelného zdroja, je dôležitým spôsobom, ako zlepšiť podsvietenie LCD. Statické osvetlenie LCD podsvietenie je jedným z nich. Hlavným princípom je, že každý subpixl LCD je osvetlený iba zodpovedajúcim farebným prvkom (obrázok 1), čím sa eliminuje potreba farebných filtrov a zlepšuje sa svetelná účinnosť. .

V LCD displeji so statickým podsvietením osvetlenia je pod vrstvou pixelov nainštalované pole microlens a každý pixel zodpovedá mikrolenom. Tu používaný systém osvetlenia zdroja podsvietenia sú tri základné farby pri pohľade priamo na zdroj podsvietenia a svetelný zdroj každej farby je zobrazený na príslušnom subpixete a studeň sa premieta na obrazovke displeja cez projekčný objektív.

Na dosiahnutie dostatočného jasu na displeji a zlepšenie jednotnosti displeja: V tomto LCD zariadení sa používa lom svetla a celková vnútorná vodiaca doska reflektora (TIR) v tvare klinu a svetelná vodiaca doska má vhodnú lomovú vrstvu.

Podsvietenie statického osvetlenia zvyčajne používa tri CCFL, červené, zelené a modré. Nedávno vyvinutý statický podsvietenie LCD používa LED diódy ako zdroj podsvietenia.

V LCD zariadení so statickým podsvietením je uhol rozloženia svetla pomocou klinovej svetelnej trubice TIR 70°-90°. Použitie tohto druhu podsvietenia eliminuje stratu svetla spôsobenú farebným filtrom (farebný filter je vynechaný) a priepustnosť zariadenia dosahuje trojnásobok priepustnosť tradičného LCD. Toto podsvietenie môže zároveň zjednodušiť štruktúru zariadenia a znížiť spotrebu energie.

S cieľom ďalej znižovať svetelnú stratu svetelného zdroja a zlepšiť uhol rozloženia svetla s cieľom eliminovať znečistenie životného prostredia spôsobené používaním ortuti sa nahradenie CCFL za LED ako zdroj podsvietenia zariadenia stalo vývojovým trendom statického osvetlenia LCD podsvietenia. V súčasnosti sa led statické osvetlenie podsvietenie úspešne používa v LCD zariadeniach s uhlopriečkou 33 cm XGA. Keďže spotreba energie tohto zariadenia je výrazne znížená, je veľmi vhodná pre aplikácie s vysokým jasom.

Použitie červených, zelených a modrých LED diód ako zdrojov podsvietenia LCD môže dosiahnuť vynikajúcu kvalitu farieb, znížiť spotrebu energie a zabrániť znečisteniu životného prostredia spôsobenému používaním ortuti. Na dosiahnutie dostatočne dlhej životnosti je potrebné kontrolovať teplotu farieb bieleho svetla.

Nedávno bol vyvinutý zdroj spätnej väzby LCD podsvietenia s použitím červených, zelených a modrých LED diód ako zdroja svetla a farebného snímača a ovládača spätnej väzby. S týmto druhom podsvietenia bola dosiahnutá stabilita farieb a nepretržitá stabilita jasu "0,02 a biely bod a jas zariadenia môžu byť tiež ovládané svojvoľne ním.

Systém spätnej väzby LED podsvietenia sa skladá zo štyroch hlavných funkčných modulov, ktorými sú snímač s farebným filtrom, spätnoväzbový ovládač, ovládač LED modulácie šírky impulzov (PWM) a červený, zelený a modrý lux-eonTM LED svetelný zdrojový prvok.

LED diódy používané v svetelnom zdroji LED sú luxeon-typ indium gallium nitrid (InGaN) modré svetelné trubice a trubice zeleného svetla, a hliníkový indium gallium fosfid (AllnGaP) červené svetelné trubice, z ktorých všetky sú vysokovýkonné a vysoko účinné. Obrázok 5 je výkon emisnej spektrálnej čiary týchto zdrojov LED podsvietenia a obrázok 6 je typickým celoživotným výkonom, keď je teplota 85 °C. Tento druh podsvietenia má veľmi nízky dynamický odpor a je poháňaný konštantným prúdom PWM a svetelný výkon svetelného zdroja je úmerný šírke impulzu PWM. Tento svetelný zdroj má výhody širokého farebného gamutu, nastaviteľnej chromatiky a ochrany životného prostredia.

Tu použitý snímač sa skladá z troch fotodiód s vrstvou farebného filtra namontovanou v jednom prvku a dosky plošných spojov so vzájomným zosilnením impedancie. Vrstva farebného filtra snímača má približnú hodnotu CIE193lXyzCMFs. Pomocou tohto snímača je možné získať výstupné napätie na meranie žiarivého výkonu. Pred pridením získaného napätia do regulátora sa napätie priemeruje systémom.

Tento ovládač je spínací zdroj, ktorý môže zvýšiť a znížiť vstupné napätie. Skladá sa zo spínacieho zosilňovača napäťového prúdu a potrebných obvodov, ktoré dokážu predspracovať 600Hz vysokofrekvenčný PWM používaný v LCD systémoch. Aby nedošlo k nadmernému elektromagnetickému rušeniu, strate energie a zvýšeniu nákladov, na tomto disku nie je slučka spätnej väzby.

Regulátor spätnej väzby sa skladá z troch častí, a to ovládača farieb, regulátora faktora povinnosti a regulátora intenzity svetla. Regulátor farieb má citlivé integrované pole na kompenzáciu výstupnej chyby zo snímača, čím udržuje výstupnú chromatmatickú konštantu. Jadrom regulátora intenzity svetla je citlivá matrica, ktorá má funkciu konverzie výstupu snímača na pracovný faktor prúdu LED a udržuje vzťah medzi výstupným jasom a teplotou a chromatomatickou konštantou za všetkých okolností. To možno merať z Get in.

Pomocou spätnoväzbového led podsvietenia môže LED zariadenie dosiahnuť farebný posun "0,003A△u'v" v teplotných rozsahoch 25 °C ~ 70 °C a môže dosiahnuť prijateľnú stabilitu farieb: pri spracovaní signálu optickej spätnej väzby V súčasnosti nie je potrebné veľké napájanie pred spracovaním. Okrem toho, ako je uvedené vyššie, to má výhody farebného gamuta a ochrany životného prostredia.

Ak sa v systéme podsvietenia LCD používajú červené, zelené a modré LED diódy s vysokým jasom, na zmiešanie farieb pred tým, ako svetlo zo svetelného zdroja dosiahne panel LCD, je potrebné zariadenie na miešanie farieb. V tradičnom LCD podsvietení sa miešanie farieb vykonáva vo svetelnom vodidlo, ktoré extrahuje štruktúru (biely povlak alebo mikroleny) nezávisle od optickej osi. Aby bolo možné osvetliť celú plochu displeja, je potrebné použiť dve svetelné vodiace dosky, ktoré spôsobia, že zdroj podsvietenia bude ťažký a hrubý a bude tiež produkovať nevýhody jasu a chromatického vodiacich dosiek svetla je ťažké zladovať.

Na prekonanie uvedených nedostatkov Holandsko nedávno vyvinulo nové LED podsvietenie, ktoré kombinuje samostatnú zmiešanú farebnú vodiaca dosku s tradičnou svetelne čerpajúcimi svetelnými vodiacimi dosiek.

Podsvietenie sa skladá zo zdroja svetla LED (1), prvého eliptického zrkadla (2), zmiešanej farebnej svetelnej vodiaca dosky (3), druhého eliptického zrkadla (4), reflexného filmu (5), hlavnej svetelnej vodiaca dosky (6), kalibračného a polarizačného riadiaceho filmu (7), rámu (8) a chladiča (9). Tieto časti sú reprezentované vyššie uvedenými číslami na obrázkoch 7 a 8.

Pri práci sa svetlo vyžarované svetelným zdrojom LED (1) odrazí prvou elipsou (2) pri uhloch 90° a priložené k vodiaca doske zmiešaného farebného svetla (3). Svetlo sa zmieša do zodpovedajúceho bieleho svetla zmiešanou farebnou vodiaca doskou svetla a potom sa na 90° premietne do druhej elipsy (4) °Odraz do hlavného svetelného vodidlo (6). Hlavná svetelná vodiaca doska má vzor obrazových pixelov, ktorý je optimalizovaný pre rozloženie svetla svetelného zdroja LED. Svetlo z druhého eliptického zrkadla smeruje k LCD panelu cez hlavnú svetelnú vodiaca dosku.

Aby sa ďalej zlepšila jednotnosť farieb, mikroprizmus je tiež vybavený na svetlej vstupnej strane hlavnej svetelnej vodiacej dosky, ktorá funguje na zvýšenie uhlového rozloženia svetla, čím sa zlepšuje miešanie svetlých farieb.

Na povrchu eliptického zrkadla sa vyrába hliníkový film s vysokou odrazivosťou a na zvýšenie odrazivosti sa používajú čiary s vysokou odrazivosťou. Eliptické zrkadlo robí optickú os vyžarujúcu LED o 90° vzhľadom na rovinu svetelného vodidiel, čím sa konštrukcia zdroja podsvietenia zhutní.

Svetelná vodiaca doska kombinovaného typu LED podsvietenie v tomto článku má uhlopriečku 38 cm, má 34 LED diód LuxeomTM, rozstup rúrok 9 mm a hnací výkon 45W. Pomocou tohto LED podsvietenia bol dosiahnutý maximálny jas 4300cd/m2.

Nová svetelná vodiaca doska v kombinácii s LED podsvietením má nasledujúce výhody:

●Ľahká, tenká hrúbka, silná a odolná;

●Kompatibilné s existujúcou technológiou podsvietenia a výrobným mechanizmom;

●Dá sa kombinovať s rôznymi svetelnými vodiacimi doskami, dokonca aj plochými obrazovkami s prefabrikovanými pixelmi a svetelnými vodiacimi doskami v tvare klinu so štruktúrou mikro-tvárového objektívu;

●Použiteľná obrazovka má veľký rozsah veľkostí (25,4 cm - 5lcm), ale rozstup LED a dĺžka svetelnej vodiaca doska môžu zostať nezmenené;

●Tok výstupného svetla každej LED diódy je možné neustále zvyšovať, takže daný jas je možné dosiahnuť bez zvýšenia počtu LED diód a zníženia rozstupu LED diód;

●Výkon miešania farieb sa dá ľahko zlepšiť predlžovaním dĺžky svetelnej vodiaca dosky.

LED podsvietenie je podsvietenie podsvietením na hrane. Ako podsvietenie s podsvietením na hrane má tieto tri charakteristiky:

●Plocha výstupu svetla môže vyžarovať 360° pozdĺž svojej optickej osi;

●Väčšia plocha môže byť pokrytá tenším objektívom;

●Dokáže kombinovať farby s jednoduchou štruktúrou.

Predchádzajúce podsvietenie displeja LCD osvetleného okrajmi má nasledujúce nevýhody:

●Keďže svetelná vodiaca doska je vyrobená z akrylu, zvýši hmotnosť a zvýši náklady pri použití vo veľkých LCD televízoroch (LCD-TV);

●Potlačte a absorbujte ultrafialové lúče;

●Pri použití na farebný displej je ťažké použiť vysokovýkonné červené, zelené a modré LED diódy v priamom podsvietení.

Za účelom vyriešenia vyššie uvedených problémov a zlepšenia výkonu LED podsvietenia. Spojené štáty spolupracujú s Japonskom, Holandskom a Malajziou na vývoji nového priameho podsvietenia LCD-TV s vysokým jasom. V tomto druhu podsvietenia sa nepoužíva svetelná vodiaca doska, ale namiesto toho sa do dutiny za LCD panelom umiestni LED pole. S týmto druhom LED podsvietenia je možné lepšie ovládať jednotnosť jasu a farieb pri zachovaní dobrej svetelnej účinnosti.

Podsvietenie LED s vysokým jasom sa skladá z týchto častí:

(1) Dve lineárne sústavy zložené zo 48 LED diód namontovaných na kovovej základnej doske plošných spojov;

(2) Kovová skrinka vybavená vyššie uvedenou LED sústavou je potiahnutá difúznou reflexnú fóliou na vnútornom povrchu škatule. Pohyb nesvieteného povrchu LED za filmom môže znížiť reabsorpciu svetla a dosiahnuť vysokú svetelnú účinnosť;

(3) Komutátor umiestnený nad led sústavou, jeho funkciou je zabrániť tomu, aby sa LED dióda odchýlil od osového svetla na ceste smerom k obrazovke. Komutátor môže byť veľmi malý, napríklad 6 mm, aby sa zabránilo ovplyvneniu LCD obrazovky tienením, pretože tento efekt ovplyvní jas LCD displeja. Keďže veľkosť komutátora je odlišná, má účinok 6% až 40% na svetlo vyžarované z LED. Zároveň, ak je komutátor malý, LED pole môže byť umiestnené v obyčajnej a stručnej dutine. Pokiaľ je komutátor nastavený, je možné získať požadované charakteristiky vysokého jasu;

(4) Na vnútorný povrch vyššie uvedenej kovovej krabice natrite difúznu emisnú fóliu, ktorá môže dosiahnuť odrazivosť 30 % až 40 %;

(5) Film na zlepšenie jasu umiestnený medzi LCD sa používa na zvýšenie jasu obrazovky;

(6) Lambertovská reflexná dutina za LCD panelom má zrkadlovú bočnú stenu. 80% svetla vyžarovaného LED sústavou je v rozsahu ±20° kolmo na optickú os a vstrekuje sa do odrazovej dutiny pri azimute 360°. Keď svetlo efektívne vstúpi do otvoru podsvietenia, jeho voľná cesta je maximalizovaná a po prijatí vhodného rozstupu LED je možné dosiahnuť dobré miešanie farieb vo všetkých smeroch bezprostredne nad LED poľom. Priamo nad LED diódou smerom k oblasti obrazovky je len asi 5% svetla. Aby sa minimalizoval účinok farby priamo nad LED, dochádzač sa používa na presmerovanie svetla a návrat do DUTINY LED a Lambertian, takže priemerný ťah tejto časti svetla sa zvyšuje, čím sa vytvára ďalšie miešanie farieb, čím sa znižuje farba priamo nad LED Farebný efekt.

Priame LED podsvietenie s vysokým jasom vyvinuté Spojenými štátmi, Japonskom, Holandskom a Malajziou sa používa pre LCD televízory s uhlopriečkou 56 cm a jeho veľkosť je 503 mm×282 mm. Má dve okrajové svetelné polia zložené zo 48 LED diód, vzdialenosť medzi týmito dvoma poľami je 150 mm a vzdialenosť medzi LED diódami je 9 mm. Medzi použitými LED diódami je celkový svetelný tok 24 červených LED diód 1039lm, celkový svetelný tok 48 zelených LED diód je 2436lm a celkový svetelný tok 24 modrých LED diód je 109lm. Hnaný prúd všetkých LED diód je 350mA. Keď je teplota bielej farby pri izbovej teplote 9000 K, svetelná účinnosť je 33,2lm/W. Ak sa film na vylepšenie jasu nepoužíva, podsvietenie môže dosiahnuť vysoký jas nad 5000cd/m2: ak sa použije film na vylepšenie jasu, môže sa dosiahnuť jas 10000cd/m2. Ak sa toto LED podsvietenie používa na LCD televízore s priepustnosťou LCD panela 5%, môže mať jas 500cd/m2. Výkon tohto druhu podsvietenia a LCD-TV, ktoré prijímajú tento druh podsvietenia, sú uvedené v tabuľke 1.

Rýchly rozvoj trhu LCD-TV výrazne podnietil výskum a vývoj podsvietenia LCD. Keďže LED podsvietenie pre LCD displej má výhody života, farebného gamuta, rýchlosti modulácie a ďalšieho výkonu a ochrany životného prostredia, stalo sa populárnou novou generáciou PODsvietenia LCD, ktoré sa v súčasnosti intenzívne vyvíja. Smer vývoja LED podsvietenia je nižšia spotreba energie a náklady, vyššia intenzita svetla, dlhšia životnosť, jasnejšia, tenšia a ľahšia. S pokrokom v oblasti mikromechaniky, mikroelektroniky a materiálovej technológie bude viac nových LED podsvietení pre LCD vo vyššie uvedenom smere vývoja.

TFT (Thin Film Transistor) LCD alebo tranzistorový LCD tranzistor s efektom tenkého filmu je jedným z displejov s tekutými kryštálmi aktívneho matrixu (AM-LCD).

Na rozdiel od technológie TN, TFT displej prijíma metódu "back-through" osvetlenia - imaginárna dráha zdroja svetla nie je zhora nadol ako tekutý kryštál TN, ale zdola nahor. Táto metóda je nainštalovať špeciálne svetelné potrubie na zadnej strane tekutého kryštálu, a svetelný zdroj bude preniknúť hore cez dolný polarizátor pri ožiarení. Keďže horné a dolné medzivrstvové elektródy sa menia na FET elektródy a bežné elektródy, keď sú zapnuté elektródy FET, zmení sa aj výkon molekúl tekutých kryštálov. Účel zobrazenia je možné dosiahnuť tienením svetla a prieuzom svetla a doba odozvy sa výrazne predlžuje na približne 80ms. Keďže má vyšší kontrastný pomer a bohatšie farby ako TN-LCD, frekvencia aktualizácie obrazovky je tiež rýchlejšia, takže TFT je všeobecne známy ako "skutočná farba".

V porovnaní s DSTN je hlavnou vlastnosťou TFT-LCD konfigurácia polovodičového spínača pre každý pixel. Pretože každý pixel môže byť priamo ovládaný bodkovými impulzmi. Preto je každý uzol relatívne nezávislý a môže byť nepretržite kontrolovaný. Táto metóda návrhu nielen zlepšuje rýchlosť odozvy obrazovky displeja, ale tiež dokáže presne ovládať úroveň sivej obrazovky, čo je dôvod, prečo je farba TFT realistickejšia ako DSTN.

V súčasnosti väčšina výrobcov notebookov používa TFT-LCD vo svojich výrobkoch. Skoré TFT-LCD boli použité hlavne pri výrobe notebookov. Hoci TFT mal v tom čase veľké výhody oproti DSTN, z technických dôvodov mal TFT-LCD stále veľkú medzeru s tradičnými CRT displejmi v čase odozvy, jasu a pozorovacích uhloch. Okrem toho extrémne nízka výťažnosť viedla k jeho vysokej cene, vďaka čomu je stolový TFT-LCD dosiahnuteľným omračovačom.

S neustálym vývojom technológií, neustálym zlepšovaním výnosovej rýchlosti a vznikom niektorých nových technológií však TFT-LCD urobili veľký pokrok v reakčná doba, kontrast, jas a pozorovacie uhly, čím sa priblížili k tradičnej medzere monitorov CRT. V súčasnosti sa čas odozvy väčšiny bežných LCD monitorov zlepšil pod 50ms, čo vydláždilo cestu pre LCD, aby sa stal hlavným prúdom.