LCD 디스플레이는 우리 생활 곳곳에서 볼 수 있습니다. 예를 들어 가정의 TV 화면, 제어 스위치 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 길거리에서 볼 수 있는 옥외 광고용 LCD 스크린, 쇼핑몰의 간판 등이 있습니다. 그렇다면 TFT LCD 디스플레이의 구조와 작동 원리는 무엇일까요?
TFT LCD의 정의
TFT(박막 트랜지스터) LCD는 박막 트랜지스터(컬러 액티브 매트릭스)를 의미합니다. TFT는 LCD를 위한 기술입니다..
기술 분야에는 TFT와 TN 등 다양한 기술이 있으며, 이들 간에는 큰 차이가 있습니다. TFT의 시야각은 더 넓고, TN의 시야각은 더 좁습니다. 색상 측면에서 TFT의 색상은 더 선명하고 풍부한데, 이는 TFT 디스플레이가 LED 광원으로부터의 “백라이트 조명” 방식을 채택하기 때문입니다. 이는 LCD 후면에 특수 광파이프를 설치하는 방식으로, FET 전극이 켜지면 LCD 분자가 변화하여 빛을 차단하거나 투과시키는 방식으로 디스플레이 목적을 달성하며, 이를 통해 TFT LCD의 응답 시간이 개선됩니다.
TFT와 TN을 비교했을 때, TFT의 명암비는 더 높고, 색상은 더 풍부하며, 화면 업데이트 주파수는 더 빠르기 때문에 TFT는 ‘트루 컬러“라고도 불립니다. 동시에 TFT-LCD는 각 픽셀에 반도체 스위칭 소자를 구성하여 각 픽셀을 단일 포인트 펄스로 직접 제어할 수 있게 하므로, 각 노드는 상대적으로 독립적이며 지속적으로 제어가 가능합니다. 이는 TFT가 TN보다 더 뚜렷한 장점을 가지는 이유 중 하나입니다.
의심할 여지없이 노트북/PC 모니터 제조업체의 제품은 TFT-LCD를 사용합니다. 현재 지능형 생활 수준의 향상에 따라 TFT LCD는 다양한 제품에 적용되고 있습니다. 스마트 홈 제품(예: 냉장고, 커피 머신, 주방 후드, 오븐, 밥솥 등), 가정용 중앙 제어기, 온습도 조절기, 스마트 스피커 등, 자동차 분야에서는 자동차 속도 디스플레이, 스마트 전면 디스플레이, 객실 광고 스크린 등, 산업 분야에서는 각종 산업용 디스플레이, 대형 산업 기계, 컴퓨터 등이 있습니다. TFT LCD 제품은 산업, 의료, 자동차 및 일상생활에서 매우 광범위하게 사용됩니다.
또한, 기술의 지속적인 발전에 따라 수율이 계속해서 향상되었고, 새로운 기술의 등장으로 TFT-LCD는 응답 시간, 명암비, 밝기 및 시야각에서 큰 개선을 이루었습니다. 과학 기술의 발전과 함께 대형 터치 스크린에 대한 수요도 증가하고 있으며, 이는 인간-기계 상호작용의 큰 진전이며, TFT LCD의 응용 분야가 지속적으로 확장되고 있음을 보여줍니다.
TFT형 액정 디스플레이 구조
일반적인 a-Si TFT는 주로 유리 기판, 게이트 전극, 게이트 절연층, 반도체 활성층 a-Si, 오믹 접촉층 n+a-Si, 소스-드레인 전극 및 보호막으로 구성되며, 이 중 게이트 절연층과 보호막은 일반적으로 SiN이 사용됩니다.
a-Si TFT의 구조는 네 가지 대표적인 구조로 나눌 수 있습니다: 소스, 드레인 및 게이트 전극이 반도체 활성층 a-Si의 동일한 면에 위치하는 평면 구조, 소스, 드레인 및 게이트 전극이 a-Si 층의 상부에 위치하는 것을 정게이트 평면 구조라고 하며, 소스, 드레인 및 게이트 전극이 a-Si 층의 하부에 위치하는 것을 역게이트 평면 구조라고 합니다; 소스, 드레인 및 게이트 전극이 a-Si 층의 양면에 위치하는 구조로, 게이트가 a-Si 층의 상부에 있고 소스 및 드레인 전극이 a-Si 층의 하부에 있는 것을 정게이트 엇갈림 구조 또는 탑 게이트 구조라고 하며, 게이트가 a-Si 층의 하부에 있고 소스 및 드레인 전극이 a-Si 층의 상부에 있는 것을 역게이트 엇갈림 구조 또는 바텀 게이트 구조라고 합니다.
제조 공정 관점에서 볼 때, 엇갈림 구조의 SiN, a-Si 및 n+a-Si의 세 층(또는 두 층)은 연속적으로 증착될 수 있어 파이프라인 작업에 적합하며 교차 오염을 줄일 수 있습니다. 현재 엇갈림 구조가 주류가 되었으며, 이는 a-Si, SiN, n+a-Si에 대해 연속 작업이 가능할 뿐만 아니라 역게이트가 차광층 역할도 할 수 있어(별도의 차광층이 필요 없음) a-Si TFT에 매우 적합합니다. 이는 a-Si가 빛에 민감하여 빛이 유입되면 누설 전류가 증가하여 화질이 저하될 수 있기 때문에 중요합니다.
TFT LCD의 작동 원리
TFT-LCD의 단면 구조도에서 볼 수 있듯이, LCD는 두 층의 유리 기판이 액정을 사이에 두고 평행판 커패시터를 형성하는 구조로 구성됩니다. 이 커패시터와 내장된 스토리지 커패시터는 하부 유리 기판에 내장된 TFT를 통해 충전되어, 다음 이미지가 업데이트될 때까지 각 이미지에 필요한 전압을 유지합니다. TFT LCD 자체는 자체 발광하지 않으므로 백라이트가 필요하며, LCD에 백라이트 패널을 추가하여 높은 밝기와 균일한 밝기 분포를 가진 광원을 제공해야 합니다. 패널을 LCD에 추가해야 합니다 LCD는 실제로 후면의 광원에서 나오는 빛을 켜서 색상을 표현하지만, 우리가 볼 수 있는 대부분의 백라이트는 흰색 LED 광원입니다.
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