LCD-Displays sind überall in unserem Leben zu sehen, wie beispielsweise TV-Bildschirme zu Hause, Steuerungsschalter-Displays, Computerbildschirme, LCD-Werbetafeln am Straßenrand, die wir beim Spazierengehen sehen, Schilder in Einkaufszentren usw. Doch wie ist die Struktur und das Funktionsprinzip von TFT-LCD-Displays?
Definition von TFT-LCD
TFT (Thin Film Transistor) LCD bezieht sich auf Dünnschichttransistor (Farbaktivmatrix). TFT ist eine Technologie für LCDs..
Im Technologiebereich gibt es verschiedene Technologien, TFT und TN, die große Unterschiede aufweisen. Der Betrachtungswinkel von TFT ist breiter, während der von TN enger ist. In Bezug auf die Farben sind die Farben von TFT lebendiger und reichhaltiger, da die Anzeige von TFT eine “Durchleuchtung” durch LED-Licht verwendet, bei der eine spezielle Lichtröhre auf der Rückseite des LCDs angebracht ist. Wenn die FET-Elektroden eingeschaltet werden, verändern sich die Moleküle des LCDs, und der Anzeigezweck wird durch Abschattung und Lichtdurchlass erreicht, was die Reaktionszeit des TFT-LCDs verbessert.
Im Vergleich zu TFT und TN weist TFT einen höheren Kontrast auf, die Farben sind reichhaltiger und die Bildaktualisierungsfrequenz ist schneller, weshalb TFT auch als ‘Echtfarbe“ bezeichnet wird. Gleichzeitig ist für jedes Pixel ein Halbleiterschaltelement konfiguriert, sodass jedes Pixel direkt durch einen Einzelpunktimpuls gesteuert werden kann. Daher ist jeder Knoten relativ unabhängig und kann kontinuierlich gesteuert werden. Dies ist einer der Gründe, warum TFT deutlichere Vorteile gegenüber TN aufweist.
Es besteht kein Zweifel, dass die Produkte von Notebook-/PC-Monitorherstellern TFT-LCDs verwenden. Derzeit wird TFT-LCD mit der Verbesserung des intelligenten Lebens auch auf viele Produkte angewendet. Intelligente Haushaltsprodukte wie Kühlschränke, Kaffeemaschinen, Dunstabzugshauben, Öfen, Reiskocher usw. sowie Hauszentralsteuerungen, Temperatur- und Feuchtigkeitsregler, intelligente Lautsprecher usw. Im Automobilbereich: Geschwindigkeitsanzeigen, intelligente Frontantriebsdisplays, Werbebildschirme im Fahrzeuginnenraum usw. Verschiedene Industriedisplays im Industriebereich, große Industriemaschinen, Computer usw. TFT-LCD-Produkte haben ein sehr breites Anwendungsspektrum in Industrie, Medizin, Automobilbau und im täglichen Leben.
Darüber hinaus hat sich mit der kontinuierlichen technologischen Entwicklung die Ausbeute stetig verbessert, und das Aufkommen neuer Technologien hat zu einer erheblichen Verbesserung der Reaktionszeit, des Kontrasts, der Helligkeit und des Betrachtungswinkels von TFT-LCDs geführt. Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie steigt auch die Nachfrage nach großen Touchscreens, was einen enormen Fortschritt in der menschlichen Interaktion darstellt und auch die kontinuierliche Erweiterung der Anwendungsbereiche von TFT-LCDs zeigt.
Struktur von TFT-Flüssigkristallanzeigen
Das übliche a-Si TFT besteht hauptsächlich aus einem Glassubstrat, einer Gate-Elektrode, einer Gate-Isolierschicht, einer Halbleiteraktivschicht a-Si, einer ohmschen Kontaktschicht n+a-Si, einer Source-Drain-Elektrode und einer Schutzschicht, wobei für die Gate-Isolierschicht und die Schutzschicht im Allgemeinen SiN verwendet wird.
Die Struktur von a-Si TFT kann in vier typische Strukturen unterteilt werden: Source-, Drain- und Gate-Elektroden befinden sich auf derselben Seite der Halbleiteraktivschicht a-Si als planare Struktur, und Source-, Drain- und Gate-Elektroden befinden sich auf der Oberseite der a-Si-Schicht. Dies wird als positive Gate-Ebenenstruktur bezeichnet, und Source-, Drain- und Gate-Elektroden befinden sich auf der Unterseite der a-Si-Schicht, was als invertierte Gate-Ebenenstruktur bezeichnet wird; Source-, Drain-Elektroden und Gate-Elektroden befinden sich auf beiden Seiten der a-Si-Schicht. Auf der Oberseite der a-Si-Schicht werden die Source- und Drain-Elektroden auf der Unterseite der a-Si-Schicht als positive Gate-versetzte Struktur oder Top-Gate-Struktur bezeichnet, das Gate befindet sich auf der Unterseite der a-Si-Schicht, und die Source- und Drain-Elektroden befinden sich auf der Oberseite der a-Si-Schicht. Dies wird als invertierte Gate-versetzte Struktur oder Bottom-Gate-Struktur bezeichnet.
Aus Sicht des Herstellungsprozesses können die drei Schichten (oder zwei Schichten) SiN, a-Si und n+a-Si in der versetzten Struktur kontinuierlich abgeschieden werden, was für den Pipeline-Betrieb geeignet ist und Kreuzkontamination reduzieren kann. Heutzutage hat die versetzte Struktur den Mainstream gebildet, da sie nicht nur einen kontinuierlichen Betrieb für a-Si, SiN und n+a-Si ermöglicht, sondern das invertierte Gate auch als Lichtabschirmungsschicht dienen kann (ohne zusätzliche Lichtabschirmungsschicht), was sehr gut für a-Si TFT geeignet ist. Dies ist wichtig, da a-Si lichtempfindlich ist und sobald Licht eindringt und den Leckstrom erhöht, die Bildqualität beeinträchtigt wird.
Funktionsprinzip von TFT-LCD
Aus dem Schnittstrukturdiagramm von TFT-LCD ist ersichtlich, dass das LCD aus zwei Glassubstraten besteht, die den Flüssigkristall einschließen und einen Parallelplattenkondensator bilden. Der Kondensator und der eingebaute Speicherkondensator werden über den in das untere Glassubstrat eingebetteten TFT aufgeladen, um die für jedes Bild erforderliche Spannung bis zur nächsten Bildaktualisierung aufrechtzuerhalten. Das TFT-LCD selbst emittiert kein Licht, daher ist eine Hintergrundbeleuchtung erforderlich, und ein Hintergrundbeleuchtungs- panel muss dem LCD hinzugefügt werden, um eine Lichtquelle mit hoher Helligkeit und gleichmäßiger Helligkeitsverteilung bereitzustellen. Das LCD schaltet tatsächlich das Licht von der dahinter liegenden Lichtquelle ein, um seine Farben darzustellen, aber die meisten Hintergrundbeleuchtungen, die wir sehen können, sind weiße LED-Lichtquellen.
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