Ce este TFT LCD și care este semnificația sa? Ce trebuie observat atunci când se utilizează iluminarea de fundal cu LED-uri pe LCD?

În dispozitivele actuale cu ecran plat (FED), dispozitivele de afișare LCD ocupă poziția principală, iar majoritatea dispozitivelor LCD existente sunt transmisive. Pentru aceste dispozitive LCD transmisive, lumina de fundal este o parte indispensabilă a acestora.

În lumina de fundal LCD, deși lămpile fluorescente cu catod rece (CCFL) domină în prezent, LED-urile au avantajele gamei largi de culori, punct alb reglabil, rată ridicată de diminuare și durată lungă de viață, astfel încât acestea au fost dezvoltate recent ca un nou tip de sursă de iluminare lcd, bine a fost folosit în unele monitoare LCD desktop și televizoare LCD.

Iluminarea de fundal cu LED-uri pentru LCD (denumită în continuare iluminare de fundal cu LED-uri) este un nou tip de tehnologie de iluminare de fundal cu multe tipuri, dar nu a fost utilizată pe scară largă în dispozitivele LCD, deoarece există încă probleme tehnice sau de cost care trebuie rezolvate. Pentru unele surse mai practice de iluminare cu LED-uri, acest articol le va introduce în următoarele paragrafe.

Îmbunătățirea eficienței luminii, crescând astfel raportul dintre lumina de ieșire a ecranului și lumina de ieșire a sursei de lumină este o modalitate importantă de îmbunătățire a iluminării de fundal LCD. Iluminarea statică LCD iluminare de fundal este una dintre ele. Principiul principal este că fiecare sub-pixel al LCD-ului este iluminat numai prin elementul său de culoare corespunzător (Figura 1), eliminând astfel nevoia de filtre de culoare și îmbunătățind eficiența luminii. .

Într-un LCD cu iluminare statică, sub stratul pixelului este instalată o matrice de microlens, iar fiecare pixel corespunde unui microlens. Sistemul de iluminare a sursei de iluminare de fundal utilizat aici este cele trei culori primare care se uită direct la sursa de iluminare de fundal, iar sursa de lumină a fiecărei culori este ilustrată pe sub-pixelul corespunzător, iar fântâna este proiectată pe ecranul ecranului printr-un obiectiv de proiecție.

Pentru a obține o luminozitate suficientă pe ecranul ecranului și pentru a îmbunătăți uniformitatea afișajului: În acest dispozitiv LCD, se utilizează un element de refracție luminoasă și o placă totală de ghidare a luminii în formă de pană (TIR), iar placa de ghidare a luminii are un strat de refracție adecvat.

Lumina de fundal statică utilizează, de obicei, trei CCFLs, roșu, verde și albastru. Lcd-ul static de iluminare de fundal recent dezvoltat folosește LED-uri ca sursă de iluminare de fundal.

Într-un dispozitiv LCD cu iluminare statică, unghiul de distribuție a luminii de către țeava de lumină cu pană TIR este de 70°-90°. Utilizarea acestui tip de iluminare de fundal elimină pierderea de lumină cauzată de filtrul de culoare (filtrul de culoare este omis), iar transmisia dispozitivului ajunge de trei ori mai mare decât cea a LCD-ului tradițional. În același timp, această iluminare de fundal poate simplifica structura dispozitivului și poate reduce consumul de energie.

Pentru a reduce și mai mult pierderea de lumină a sursei de lumină și pentru a îmbunătăți unghiul de distribuție a luminii pentru a elimina poluarea mediului cauzată de utilizarea mercurului, înlocuirea CCFL cu LED-uri ca sursă de iluminare de fundal a dispozitivului a devenit tendința de dezvoltare a iluminatului static LCD. În prezent, iluminatul static cu LED-uri a fost utilizat cu succes în dispozitive LCD cu o rezoluție XGA cu diagonală de 33 cm. Deoarece consumul de energie al acestui dispozitiv este mult redus, este foarte potrivit pentru aplicații cu luminozitate ridicată.

Utilizarea LED-urilor roșii, verzi și albastre ca surse de iluminare de fundal LCD poate obține o calitate excelentă a culorii, poate reduce consumul de energie și poate evita poluarea mediului cauzată de utilizarea mercurului. Este necesar să se controleze temperatura de culoare a luminii albe pentru a obține o viață suficient de lungă.

Recent, a fost dezvoltată o sursă de iluminare LCD de tip feedback care utilizează LED-uri roșii, verzi și albastre ca sursă de lumină și un senzor de culoare și un controler de feedback. Cu acest tip de iluminare de fundal, stabilitatea culorii și stabilitatea continuă a luminozității de "0,02 au fost atinse, iar punctul alb și luminozitatea dispozitivului pot fi, de asemenea, controlate în mod arbitrar de acesta.

Sistemul de iluminare de fundal cu LED-uri de feedback este compus din patru module funcționale principale, care sunt un senzor cu un filtru de culoare, un controler de feedback, un driver LED de modulare a lățimii pulsului (PWM) și un element matrice de surse de lumină LED lux-eonTM roșu, verde și albastru.

LED-urile utilizate în sursa de lumină CU LED-uri de aici sunt tuburi de lumină albastră de tip luxeon indium gallium nitrură (InGaN) și tuburi de lumină verde și tuburi de lumină roșie din indiu indiu (AllnGaP), toate fiind de mare putere și eficiență ridicată. Figura 5 este performanța liniei spectrale de emisie a acestor surse de iluminare de fundal cu LED-uri, iar figura 6 este performanța tipică pe durata de viață atunci când temperatura este de 85 °C. Acest tip de iluminare de fundal are o rezistență dinamică foarte scăzută și este condus de un curent constant PWM, iar ieșirea luminii sursei de lumină este proporțională cu lățimea pulsului PWM. Această sursă de lumină are avantajele gamei largi de culori, cromaticității reglabile și protecției mediului.

Senzorul folosit aici este compus din trei fotodiode cu un strat de filtru de culoare montat într-un singur element și o placă de circuit imprimată cu amplificare reciprocă a impedanței. Stratul filtrului de culoare al senzorului are o valoare aproximativă de CIE193lXyzCMFs. Cu acest senzor, se poate obține tensiunea de ieșire pentru măsurarea puterii radiante. Înainte de alimentarea tensiunii dobândite la controler, tensiunea este medie de către sistem.

Acest driver este o sursă de alimentare de comutare care poate ridica și reduce tensiunea de intrare. Acesta este compus dintr-un amplificator de tensiune de comutare-curent și circuitele necesare, care poate preprocesa PWM de înaltă frecvență 600Hz utilizate în sistemele LCD. Pentru a nu provoca interferențe electromagnetice excesive, pierderi de energie și costuri de creștere, nu există nicio buclă de feedback pe această unitate.

Controlerul de feedback este compus din trei părți, și anume controlerul de culoare, controlerul factorului de serviciu și controlerul de intensitate a luminii. Controlerul de culoare are o matrice integrată sensibilă pentru compensarea erorii de ieșire de la senzor, menținând astfel constanta cromaticității de ieșire. Nucleul controlerului de intensitate a luminii este o matrice sensibilă, care are funcția de a converti ieșirea senzorului la factorul de funcționare a curentului LED și menține relația dintre luminozitatea și temperatura de ieșire și cromatica constantă în orice moment. Acest lucru poate fi măsurat de la Get in.

Folosind iluminarea de fundal led de tip feedback, dispozitivul LED poate obține o derivă de culoare de "0.003A△u'v" în intervalul de temperatură de 25 ° C ~ 70 ° C și poate obține o stabilitate acceptabilă a culorii: atunci când procesează semnalul de feedback optic În acest moment, nu este nevoie de o putere mare de pre-procesare. În plus, după sa menționat mai sus, acest lucru are beneficiile gamei de culori și ale protecției mediului.

Dacă în sistemul LCD de iluminare de fundal sunt utilizate LED-uri de înaltă luminozitate roșu, verde și albastru, este necesar un dispozitiv de amestecare a culorilor pentru a amesteca culorile înainte ca lumina de la sursa de lumină să ajungă la panoul LCD. Într-o iluminare de fundal LCD tradițională, amestecarea culorilor se realizează într-un ghidaj de lumină care extrage structura (acoperire albă sau microlens) independentă de axa optică. Pentru a ilumina întreaga zonă de afișare, este necesar să se utilizeze două plăci de ghidare a luminii, ceea ce va face sursa de iluminare de fundal grea și groasă și va produce, de asemenea, dezavantajele luminozității și cromaticității plăcii de ghidare a luminii este dificil de egalat.

Pentru a depăși deficiențele de mai sus, Țările de Jos au dezvoltat recent o nouă iluminare de fundal cu LED-uri, care combină o placă separată de ghidare a luminii în culori mixte cu o placă tradițională de ghidare a luminii de pompare a luminii.

Lumina de fundal este compusă din sursă de lumină LED (1), prima oglindă eliptică (2), placă de ghidare a luminii de culoare mixtă (3), a doua oglindă eliptică (4), film reflectorizant (5), placă principală de ghidare a luminii (6), film de control al calibrării și polarizării (7), cadru (8) și radiator (9). Aceste părți sunt reprezentate de numerele de mai sus din figurile 7 și 8.

La lucru, lumina emisă de sursa de lumină led (1) este reflectată de prima elipsă (2) la 90° și cuplat la placa de ghidare a luminii de culoare mixtă (3). Lumina este amestecată în lumina albă corespunzătoare de placa de ghidare a luminii de culoare mixtă și apoi cuplat în a doua elipsă (4) la 90 ° °Reflectată în ghidajul principal al luminii (6). Placa principală de ghidare a luminii are un model de pixeli ai ecranului, care este optimizat pentru distribuția luminii sursei de lumină LED. Lumina din a doua oglindă eliptică este îndreptată spre panoul LCD prin placa principală de ghidare a luminii.

Pentru a îmbunătăți și mai mult uniformitatea culorilor, un microprism este, de asemenea, echipat pe partea de intrare ușoară a plăcii principale de ghidare a luminii, care funcționează pentru a crește distribuția unghiulară a luminii, îmbunătățind astfel amestecarea culorilor luminoase.

O peliculă de aluminiu cu reflexivitate ridicată este realizată pe suprafața oglinzii eliptice, iar liniile de reflexivitate ridicată sunt utilizate pentru a crește reflexivitatea. Oglinda eliptică face ca axa optică emisă de LED să se rotească la 90° în raport cu planul de ghidare a luminii, făcând astfel structura sursei de iluminare de fundal mai compactă.

Placa de ghidare a luminii combinată cu iluminarea de fundal led de tip în acest articol are o diagonală de 38cm, are 34 LED-uri LuxeomTM, un pas tub de 9mm și o putere de conducere de 45W. Folosind această iluminare de fundal cu LED-uri, s-a atins o luminozitate maximă de 4300cd/m2.

Noua placă de ghidare a luminii combinată cu iluminarea de fundal cu LED are următoarele avantaje:

●Greutate redusă, grosime subțire, puternică și durabilă;

●Compatibil cu tehnologia de iluminare de fundal existentă și mecanismul de fabricație;

●Poate fi combinat cu diverse plăci de ghidare a luminii, chiar și ecrane plate cu modele de pixeli prefabricate și plăci de ghidare a luminii în formă de pană cu structură de lentile micro-față;

●Ecranul aplicabil are o gamă largă de dimensiuni (25,4cm-5lcm), dar pitch-ul LED-ului și lungimea plăcii de ghidare a luminii pot rămâne neschimbate;

●Fluxul de lumină de ieșire al fiecărui LED poate fi crescut constant, astfel încât o anumită luminozitate să poată fi atinsă fără a crește numărul de LED-uri și a reduce pitch-ul LED-ului;

●Performanța de amestecare a culorilor poate fi îmbunătățită cu ușurință prin prelungirea lungimii plăcii de ghidare a luminii.

Iluminarea de fundal cu LED-uri este o lumină de fundal ușoară. Ca iluminare de fundal cu lumină de margine, are următoarele trei caracteristici:

●Suprafața emițătoare de lumină poate emite 360° de-a lungul axei sale optice;

●O suprafață mai mare poate fi acoperită cu o lentilă mai subțire;

●Poate amesteca culorile cu o structură simplă.

Iluminarea de fundal anterioară pentru LCD-ul luminat de margine are următoarele dezavantaje:

●Deoarece placa de ghidare ușoară este fabricată din acrilic, aceasta va crește greutatea și va crește costul atunci când este utilizată în televizoare LCD de dimensiuni mari (LCD-TV);

●Suprimarea și absorbția razelor ultraviolete;

●Când este utilizat pentru afișarea culorilor, este dificil să utilizați LED-uri roșii, verzi și albastre de mare putere în lumina directă a fundalului.

Pentru a rezolva problemele de mai sus și pentru a îmbunătăți performanța luminii de fundal cu LED- uri. Statele Unite ale Americii a cooperat cu Japonia, Țările de Jos și Malaezia pentru a dezvolta un nou de înaltă luminozitate direct edge-luminat LCD-TV LED-ul de iluminat. În acest tip de iluminare de fundal, placa de ghidare a luminii nu este utilizată, dar o matrice LED este plasată în cavitatea din spatele panoului LCD. Cu acest tip de iluminare de fundal cu LED-uri, este posibil să se controleze mai bine uniformitatea luminozității și culorii, menținând în același timp o eficiență bună a luminii.

Iluminarea directă cu LED-uri cu luminozitate ridicată este compusă din următoarele părți:

(1) două matrice liniare compuse din 48 de LED-uri montate pe o placă cu circuite imprimate cu miez metalic;

(2) Cutia metalică echipată cu matricea LED menționată mai sus este acoperită cu o peliculă de reflexie difuză pe suprafața interioară a cutiei. Mutarea suprafeței non-luminoase a LED-ului din spatele filmului poate reduce reabsorbția luminii și poate obține o eficiență luminoasă ridicată;

(3) Navetatorul situat deasupra matricei LED, funcția sa este de a împiedica LED-ul să se abată de la lumina axei pe calea spre ecran. Navetatorul poate fi realizat foarte mic, ar fi 6mm, pentru a preveni ecranarea de la afectarea ecranului LCD, deoarece acest efect va afecta luminozitatea LCD. Deoarece dimensiunea navetatorului este diferită, are un efect de 6% până la 40% asupra luminii emise de LED. În același timp, dacă navetatorul este făcut mic, matricea LED poate fi plasată într-o cavitate obișnuită și concisă. Atâta timp cât navetatorul este reglat, se pot obține caracteristicile necesare de luminozitate ridicată;

(4) Acoperiți o peliculă difuză de emisie pe suprafața interioară a cutiei metalice menționate mai sus, care poate obține o reflexivitate de 30% până la 40%;

(5) Filmul de îmbunătățire a luminozității situat între LCD-uri este utilizat pentru a crește luminozitatea ecranului;

(6) Cavitatea reflectorizantă Lambertiană din spatele panoului LCD are un perete lateral oglindit. 80% din lumina emisă de matricea LED se află la o distanță de ±20° perpendiculară pe axa optică și este injectată în cavitatea reflectorizantă la o azimut de 360°. Când lumina intră eficient în orificiul de iluminare de fundal, calea sa liberă este maximizată, iar atunci când se adoptă un pas LED adecvat, se poate obține o amestecare bună a culorilor în toate direcțiile imediat deasupra matricei LED. Există doar aproximativ 5% din lumina direct deasupra LED-ului spre zona ecranului. Pentru a minimiza efectul culorii direct deasupra LED-ului, navetistul este utilizat pentru a redirecționa lumina și a reveni la LED și cavitatea Lambertian, astfel încât cursa medie a acestei părți a luminii crește, generând astfel amestecarea suplimentară a culorilor, reducând culoarea direct deasupra LED-ului Efectul de culoare.

Lumina de fundal led directă cu luminozitate ridicată dezvoltată de Statele Unite, Japonia, Olanda și Malaezia este utilizată pentru televizoare LCD cu un ecran cu diagonală de 56 cm, iar dimensiunea sa este de 503mm×282mm. Are două matrice de lumină de margine compuse din 48 de LED-uri, distanța dintre cele două matrice este de 150 mm, iar distanța dintre LED-uri este de 9 mm. Dintre LED-urile utilizate, fluxul luminos total de 24 de LED-uri roșii este de 1039lm, fluxul luminos total de 48 de LED-uri verzi este de 2436lm, iar fluxul luminos total de 24 de LED-uri albastre este de 109lm. Curentul de unitate al tuturor LED-urilor este de 350mA. Când temperatura de culoare a punctului alb la temperatura camerei este de 9000K, eficiența luminii este de 33,2lm/W. Atunci când filmul de îmbunătățire a luminozității nu este utilizat, iluminarea de fundal poate atinge o luminozitate ridicată de peste 5000cd/m2: dacă se utilizează filmul de îmbunătățire a luminozității, se poate obține luminozitatea de 10000cd/m2. Când această iluminare de fundal cu LED-uri este utilizată într-un televizor LCD cu un panou LCD de transmisie de 5%, acesta din urmă poate avea o luminozitate de 500cd/m2. Performanța acestui tip de iluminare de fundal și LCD-TV care adoptă acest tip de iluminare de fundal sunt prezentate în tabelul 1.

Dezvoltarea rapidă a pieței LCD-TV a stimulat foarte mult cercetarea și dezvoltarea luminilor de fundal LCD. Deoarece iluminarea de fundal cu LED-uri pentru LCD are avantajele vieții, gamei de culori, ratei de modulare și altor performanțe și protecție a mediului, a devenit o nouă generație populară de iluminare de fundal LCD, care se dezvoltă în prezent puternic. Direcția de dezvoltare a iluminării de fundal cu LED-uri este un consum și un cost mai mic, o intensitate mai mare a luminii, o durată de viață mai lungă, mai strălucitoare, mai subțire și mai ușoară. Odată cu avansarea micromecanicii, microelectronicii și tehnologiei materialelor, vor exista mai multe lumini de fundal LED noi pentru LCD-uri în direcția de dezvoltare de mai sus.

TFT (Thin Film Tranzistor) LCD, sau film subțire câmp efect LCD, este unul dintre matrice activă de tip lichid de cristal afișează (AM-LCD).

Diferit de tehnologia TN, afișajul TFT adoptă o metodă de iluminare "back-through" - calea imaginară a sursei de lumină nu este de sus în jos ca cristalul lichid TN, ci de jos în sus. Această metodă este de a instala o țeavă de lumină specială pe partea din spate a cristalului lichid, iar sursa de lumină va pătrunde în sus prin polarizatorul inferior atunci când este iradiată. Deoarece electrozii intermediari superiori și inferiori sunt schimbați în electrozi FET și electrozi comuni, atunci când electrozii FET sunt porniți, performanța moleculelor de cristal lichid se va schimba, de asemenea. Scopul afișajului poate fi atins prin ecranarea luminii și transmisia luminii, iar timpul de răspuns este mult crescut la aproximativ 80ms. Deoarece are un raport de contrast mai mare și culori mai bogate decât TN-LCD, frecvența actualizării ecranului este, de asemenea, mai rapidă, astfel încât TFT este cunoscut sub numele de "culoare adevărată".

În comparație cu DSTN, principala caracteristică a TFT-LCD este configurarea unui dispozitiv de comutare semiconductoare pentru fiecare pixel. Deoarece fiecare pixel poate fi controlat direct prin impulsuri punct. Prin urmare, fiecare nod este relativ independent și poate fi controlat continuu. Această metodă de proiectare nu numai că îmbunătățește viteza de răspuns a ecranului de afișare, dar poate controla cu precizie și nivelul gri al afișajului, motiv pentru care culoarea TFT este mai realistă decât DSTN.

În prezent, majoritatea producătorilor de notebook-uri folosesc TFT-LCD în produsele lor. TFT-LCD-urile timpurii au fost utilizate în principal la fabricarea notebook-urilor. Deși TFT a avut mari avantaje față de DSTN la acel moment, din motive tehnice, TFT-LCD avea încă un decalaj mare cu afișajele CRT tradiționale în timpul de răspuns, luminozitate și unghi de vizualizare. În plus, randamentul extrem de scăzut a dus la prețul său ridicat, ceea ce face ca desktopul TFT-LCD să fie un amortizor de neatins.

Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea continuă a tehnologiei, îmbunătățirea continuă a ratei de randament și apariția unor noi tehnologii, TFT-LCD-urile au făcut progrese mari în ceea ce privește timpul de răspuns, contrastul, luminozitatea și unghiurile de vizualizare, aducându-le mai aproape de decalajul tradițional al monitoarelor CRT. În zilele noastre, timpul de răspuns al majorității monitoarelor LCD mainstream a fost îmbunătățit la sub 50ms, ceea ce a deschis calea pentru ca LCD-ul să devină mainstream.