Was sind Aktivmatrix-LCD und TFT-LCD?

In Anbetracht der Display-Technologie, LCD kann als Passiv-Matrix-LCD und Aktiv-Matrix-LCD klassifiziert werden, TFT-LCD ist Dünnfilm-Transistoren aktive Anzeige.

I.LCD-Display-Technologie: Passive Matrix vs. Aktive Matrix

Flüssigkristalle (LCs) sind ein Materiezustand, dessen Eigenschaften zwischen denen herkömmlicher Flüssigkeiten und denen fester Kristalle liegen, wobei die Moleküle, aus denen sie bestehen, dazu neigen, sich relativ zueinander auszurichten. Flüssigkristallanzeigen (LCD) nutzen die einzigartigen Eigenschaften von nematischen LC, die optisch aktiv sind und sich an einem angelegten Feld ausrichten.

Der Schwerpunkt der Moleküle in der nematischen Phase ist nicht geordnet, so dass die Moleküle frei fließen können und ihre Schwerpunktpositionen wie in einer Flüssigkeit zufällig verteilt sind, aber die Direktoren der Moleküle sind spontan mit ihren langen Achsen ungefähr parallel ausgerichtet.

Es gibt zwei Möglichkeiten, die Funktionsweise von LC im elektrischen Feld zu steuern, entweder mit einer passiven Matrix oder einem aktiven Matrixgitter. Daher lassen sich LCD in Passiv-Matrix-LCD (PMLCD) und Aktiv-Matrix-LCD (AMLCD) einteilen.

passiv-Matrix-LCD (PMLCD)

Passiv-Matrix-Displays sind die erste kommerziell genutzte LCD-Technologie, die mit einem einfachen Gitter aus Zeilen- und Spaltenelektroden auf der oberen und unteren Platte zur Ansteuerung der Pixel konzipiert ist.

Das Funktionsprinzip der passiven Anzeige besteht darin, das Eingangssignal zu verwenden, um die Elektroden jeder Reihe nacheinander anzusteuern. Wenn also eine Reihe ausgewählt wird, werden die Elektroden der Spalte ausgelöst, um die Pixel an der Schnittstelle zwischen der Reihe und der Spalte einzuschalten.

Nachteilig

Diese Methode ist relativ einfach. Sie hat jedoch folgende Nachteile

● Nebensprechen

Wenn aufgrund der Multiplexstruktur ein großer Strom durch ein Segment fließt, wird ein benachbartes Segment beeinflusst, was zu Geisterbildern führt.

● Schlechtes Kontrastverhältnis

Dadurch wird der zulässige Spannungsbereich eingeschränkt und das Kontrastverhältnis verringert sich

● Zeilenbegrenzung und geringe Reaktion

Während die Zeilen und Spalten hinzugefügt werden, sinkt der Strom und die Zelle schaltet sich langsam ein und aus

Normalerweise ist die Anzahl der Zeilen auf etwa 320 begrenzt.

aktivmatrix-LCD (AMLCD) / TFT-LCD

AM-Displays beseitigen diese Multiplexing-Beschränkungen, indem sie ein Schaltelement und einen Speicherkondensator in jedem Pixel des Displays nutzen

Diese Schalter werden in der Regel durch Transistoren realisiert, die unter Verwendung eines stromführenden Dünnfilms (in der Regel ein Film aus Silizium-Si) hergestellt werden und daher als Dünnfilmtransistoren (TFTs) bezeichnet werden

Active Matrix LCD ist auch als TFT LCD bekannt.

Ein Farbdisplay mit einer Auflösung von 1024×768 umfasst 1024x3x768=2.359.296 Subpixel

Ähnlich wie beim Passivmatrix-LCD sind auch beim Aktivmatrix-LCD die oberen und unteren Schichten vertikal und horizontal mit transparenten Elektroden aus Indium-Zinn-Oxid (ITO) angeordnet.

Der Unterschied besteht darin, dass jeder Einheit ein kleiner Transistor hinzugefügt wird, der das Ein- und Ausschalten der einzelnen Pixel steuert

Der Transistor steuert das Ein- und Ausschalten jedes Pixels. Er ermöglicht es, dass die Spaltenspannungen nur an die Zeile angelegt werden, die gerade adressiert wird, während der Speicherkondensator die Pixelinformationen für das gesamte Bild aufrechterhält, auch wenn das Adressierungssignal entfernt wird

Auf diese Weise ist ein hoher Kontrast möglich, und es kann eine schnelle LC-Mischung verwendet werden, da das Pixel nicht mehr auf die durchschnittliche Spannung über eine ganze Bildperiode reagieren muss, wie bei PMLCDs. Aus demselben Grund wird auch das Phänomen des Übersprechens minimiert.

-Revolution der LCD-Technologie

▶ Passive LCD, von TN, STN, DSTN zu FSTN

Frühe Passivmatrix-Bildschirme basierten auf verdrillten nematischen (TN) Designs. Die Polarisierungsrichtungen der oberen und unteren Polarisierungsplatten liegen bei 90°, so dass der Flüssigkristall in der Mitte um 90° verdreht ist

Die daraus resultierenden LCD-Panels haben einen geringen Kontrast und langsame Reaktionszeiten. Diese Methode eignet sich gut für Displays mit wenigen Informationen, aber nicht für Computerbildschirme.

Die Super Twisted Nematic (STN)-Methode wird verbessert, indem die chemische Zusammensetzung des Flüssigkristalls so verändert wird, dass die Flüssigkristallmoleküle mehr als einmal verdreht werden, so dass die Lichtverdrehung 180° bis 270° erreicht, was den Kontrast erheblich verbessern kann

In den frühen 1980er Jahren war die STN-Technologie sehr beliebt. Sie geht jedoch mit einer Farbverschiebung des Lichts einher, insbesondere dort, wo der Bildschirm nicht in der Achse liegt. Deshalb waren die frühen Computerbildschirme immer bläulich und gelblich.

Um das Problem der Farbverschiebung zu lösen, wurden doppelschichtige STN (DSTN) und die weiter verbesserte Technologie Film-kompensierte STN (FSTN) entwickelt, die eine vergleichbare Anzeigequalität bei niedrigen Kosten bieten.

Das Dual-Scan-Konzept für FSTN wurde Anfang der 1990er Jahre vorgeschlagen, um das Geisterphänomen zu lösen und den Kontrast und die Grafikqualität erheblich zu verbessern sowie die Reaktionszeit zu verkürzen. Es wird immer noch häufig in preisgünstigen Computern eingesetzt.

▶ Aktive LCD, der fortschrittliche Flachbildschirm wurde in den späten 90er Jahren zum Mainstream

Im Vergleich zur Passivmatrix ist die Aktivmatrix eine viel fortschrittlichere Technologie für Flachbildschirme

Aber um mit der CRT in den 90er Jahren zu konkurrieren, entsprach die Bildqualität der AMLCDs nicht dem CRT-Standard.

Nachteile waren der eingeschränkte Betrachtungswinkel und Farbumfang, der geringe Schwarzwert, die niedrige Spitzenleuchtdichte und die langsame Reaktionszeit des LC-Materials, die hohen Kosten und die geringe Ausbeute bei der Produktion

In den letzten 30 Jahren wurden diese Probleme weitgehend angegangen und gelöst

seit 2005 hat die Bildqualität von LCDs für Fernsehgeräte die von CRTs übertroffen. Der Meilenstein ist die Einführung von Full High Definition (FHD) LC-Modulen mit 1080 Zeilen auf dem Markt, die einen guten Tageslichtkontrast und eine hohe Auflösung aufweisen.

der Betrachtungswinkel konnte durch den Einsatz neuer LC-Strukturen wie In-Plane Switching (IPS) und Vertically Aligned Nematic (VAN) LCs spektakulär vergrößert werden

● Die Farbskala wurde durch den Einsatz neuer Farbfiltermaterialien und Leuchtdioden (LEDs) in der BLU verbessert

● Ein hoher dynamischer Kontrast (einschließlich eines guten Schwarzwertes) wird durch geeignete Dimmtechniken erreicht

durch die Minimierung der Dicke der LC-Zelle und die Anwendung neuer LC-Rezepte konnte die Reaktionszeit verkürzt werden

da die Kosten eines TFT-LCD-Moduls relativ hoch sind, ist die Senkung der Herstellungskosten für ein LC-Panel eines der wichtigsten Themen. Der effektivste Weg ist die Vergrößerung des Mutterglases oder des Substrats der Rück- und Frontplatte

Bis 2021 wird Gen11 produziert, das die Größe des Glassubstrats von 3000*3320(mm) verarbeiten kann. (In der Branche steht "Gen" für "Generation", womit die Größe des Glassubstrats für ein LC-Panel bezeichnet wird. )

● Mit der Verbesserung des Produktionsprozesses in Bezug auf hohe Ausbeute und Kosteneffizienz hat TFT-LCD jetzt die Führung auf dem Display-Markt übernommen.

-MLCD vs. AMLCD

Obwohl AMLCD (TFT-LCD) die Vorteile der Display-Technologie und der Display-Qualität nutzt, können die Kosten einiger Module mit der ähnlichen Größe von passiven LCDs konkurrieren.

PMLCD besetzt immer noch einige spezifische Märkte, auf denen niedrige Kosten und keine hohe Auflösung erforderlich sind

● Passive Matrix-LCD

Arbeitsprinzip: Die Pixel werden direkt adressiert und müssen ihren Zustand zwischen den Aktualisierungen des Bildschirms beibehalten, ohne dass eine ständige elektrische Ladung erforderlich ist.

Weitere Klassifizierung/Technologieentwicklung: TN, STN, DSTN, FSTN mit doppelter Abtastung.

Kontrastverhältnis: Niedriger

Reaktionszeit: Langsamer

Farbsättigung: Niedriger

Auflösung: Niedriger

Graustufen: Sehr begrenzt

Helligkeit: Niedriger

Stromverbrauch: Niedriger

Kosten: Niedriger

Individuell: Flexibel mit geringeren Kosten

Anwendung: Numerische Anzeigen, einfarbige Textverarbeitungssysteme, hauptsächlich kostengünstige, stromsparende monochrome Anzeigen und grafische Anzeigen.

● Aktiv-Matrix-LCD

Arbeitsprinzip: An jedem Pixel ist ein Schalter angebracht, der die Pixelauswahlfunktion entkoppelt. Der Dünnfilmtransistor ist die Haupttechnologie der AMLCD-Untergruppe.

Weitere Klassifizierung/Technologieentwicklung: Im Hinblick auf den Betrachtungswinkel: TN, IPS, VAN; nach dem für die Herstellung verwendeten Material: amorphes Silizium (a-Si), polykristallines Niedertemperatur-Silizium (LTPS), kontinuierliches Siliziumkorn (CGS), Indium-Gallium-Zink-Oxid (IGZO), Hochtemperatur-Polysilizium (HTPS).

Kontrastverhältnis: Höher

Reaktionszeit: Schneller

Farbsättigung: Echte Farbe

Auflösung: Kann eine viel höhere Auflösung erreichen, bis zu 8K Auflösung jetzt.

Graustufen: Geeignet für hohe

Helligkeit: Höher

Stromverbrauch: Höher

Kosten: Höher

Kundenspezifisch: Höhere NRE-Kosten für LCD-Panel, aber flexibler durch mehrere Optionen: Größe, Auflösung, BL, Oberflächenbehandlung usw.

Anwendung: Mobiltelefone, Computerbildschirme, Monitore, Fernsehen und gängige Farbdisplays.

II. Hauptmerkmale von TFT-LCD in der Industrie

Mit den Vorteilen der Aktivmatrix-Display-Technologie und der technologischen Entwicklung der damit verbundenen Materialien, Komponenten und der Produktion in den letzten Jahren, hat die TFT-LCD die Märkte angezogen, diese Technologie zu übernehmen.

● Flexibel in der Größe

Theoretisch kann die Größe keine Grenzen haben

Auf dem Markt, die häufigste Größe in Anwendungen, decken weniger als 1 Zoll für Wearables, und größer als 50 Zoll für Fernsehen.

● Hohe Integration

Mit der Revolution der IC-Industrie kann TFT-LCD eine hohe Auflösung bei geringerer Dicke und Größe bieten.

Ein 1,3-Zoll-TFT kann beispielsweise eine XGA-Auflösung (1024 x 768) mit Millionen von Pixeln haben, während der TFT-Film für 16,1-Zoll mit einer SXGA-Auflösung (1280×1024) nur 50 nm groß ist.

● Hohe Anzeigeleistung

Bei TFT-LCD wird jedes Pixel der Flüssigkristallanzeige unabhängig von einem dahinter integrierten Dünnschichttransistor gesteuert.

Auf diese Weise kann die Anzeige schnell reagieren und eine hohe Farbgenauigkeit aufweisen, um einen hohen Kontrast, eine hohe Helligkeit und echte Farben zu bieten.

● Kosteneffizienz

Aus industrieller Sicht löst die Verwendung von Glas- und Kunststoffsubstraten grundsätzlich das Kostenproblem bei großen integrierten Halbleiterschaltungen.

Und mit der Optimierung der Produktion und Technologie in den letzten 30 Jahren hat sich die Ausbeute verbessert, durchschnittlich über 90%, viel besser als OLED von etwa 80%.

● Stromverbrauch und Lebenserwartung

Im Vergleich zu CRT-Displays verbraucht ein TFT-LCD nur etwa ein Zehntel des Stroms eines CRT-Displays, das reflektierende TFT-LCD sogar nur etwa ein Hundertstel davon.

Der Stromverbrauch von TFT-Displays wird hauptsächlich durch die Hintergrundbeleuchtung verursacht, die etwa 90 % ausmacht. Die Verringerung des Stromverbrauchs der Hintergrundbeleuchtung steht im Mittelpunkt der künftigen Entwicklung von TFT-Flüssigkristallbildschirmen, ebenso wie die Verbesserung ihrer Lebensdauer.

Denn die Hintergrundbeleuchtung ist auch der Schlüsselfaktor, der die Lebensdauer eines LCD bestimmt. Wenn die Hintergrundbeleuchtung dunkel wird, während sie ihre maximale Lebensdauer erreicht, wird der LCD-Bildschirm verschleißen. Schon vorher lässt die Qualität der Anzeige nach

Im Vergleich zu OLED hat TFT-LCD jedoch eine längere Lebensdauer von mehr als 30.000 Stunden.

III. Anwendung von TFT-LCD

TFT-LCD ist eine Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine, jede Branche hat immer noch ihre eigenen Anforderungen an ihr Terminal, um in einer bestimmten Szene zu arbeiten

In Anbetracht der Anforderungen in Bezug auf Größe und Funktionen für verschiedene Branchen haben wir unsere Erfahrungen und unser Verständnis des Anwendungssegments auf der Website mitgeteilt.

Wenn Sie TFT-LCD und Grafik-LCD in Ihrem Terminal verwenden möchten, können Sie uns gerne kontaktieren. Wir liefern kleine und mittlere Größen und können eine maßgeschneiderte Lösung für Ihre Anwendung anbieten.