Apa itu LCD TFT dan apa artinya? Apa yang harus diperhatikan saat menggunakan lampu latar LED pada LCD?

Pada perangkat layar panel datar (FED) saat ini, perangkat layar LCD menempati posisi utama, dan sebagian besar perangkat LCD yang ada bersifat transmisif. Untuk perangkat LCD transmisif ini, lampu latar adalah bagian tak terpisahkan darinya.

Dalam lampu latar LCD, meskipun lampu fluoresen katoda dingin (CCFL) saat ini mendominasi, LED memiliki keunggulan gamut warna yang lebar, titik putih yang dapat disesuaikan, tingkat peredupan yang tinggi, dan masa pakai yang lama, sehingga baru-baru ini dikembangkan sebagai jenis Sumber Lampu latar LCD baru, juga telah digunakan di beberapa monitor LCD desktop dan TV LCD.

Lampu latar LED untuk LCD (selanjutnya disebut sebagai lampu latar LED) adalah jenis teknologi lampu latar baru dengan banyak jenis, tetapi belum banyak digunakan pada perangkat LCD karena masih ada masalah teknis atau biaya yang harus diselesaikan. Untuk beberapa sumber lampu latar LED yang lebih praktis, artikel ini akan memperkenalkannya di paragraf berikut.

Meningkatkan efisiensi cahaya, sehingga meningkatkan rasio cahaya keluaran layar terhadap cahaya keluaran sumber cahaya merupakan cara penting untuk meningkatkan lampu latar LCD. Lampu latar LCD pencahayaan statis adalah salah satunya. Prinsip utamanya adalah bahwa setiap sub-piksel LCD hanya diterangi oleh elemen warna yang sesuai (Gambar 1), sehingga menghilangkan kebutuhan akan filter warna dan meningkatkan efisiensi cahaya. .

Dalam LCD dengan lampu latar pencahayaan statis, susunan lensa mikro dipasang di bawah lapisan piksel, dan setiap piksel sesuai dengan lensa mikro. Sistem pencahayaan sumber cahaya latar yang digunakan di sini adalah tiga warna utama yang melihat langsung ke sumber cahaya latar, dan sumber cahaya setiap warna dicitrakan pada sub-piksel yang sesuai, dan sumur diproyeksikan pada layar tampilan melalui lensa proyeksi.

Untuk mendapatkan kecerahan yang cukup pada layar tampilan dan meningkatkan keseragaman tampilan: Pada perangkat LCD ini, elemen pembiasan cahaya dan pelat pemandu cahaya berbentuk baji reflektor internal total (TIR) ​​digunakan, dan pelat pemandu cahaya memiliki lapisan refraksi yang sesuai.

Lampu latar pencahayaan statis biasanya menggunakan tiga CCFL, merah, hijau dan biru. LCD backlight statis yang dikembangkan baru-baru ini menggunakan LED sebagai sumber lampu latarnya.

Dalam perangkat LCD dengan lampu latar statis, output sudut distribusi cahaya oleh pipa lampu baji TIR adalah 70°-90°. Penggunaan jenis lampu latar ini menghilangkan hilangnya cahaya yang disebabkan oleh filter warna (filter warna dihilangkan), dan transmitansi perangkat mencapai tiga kali lipat dari LCD tradisional. Pada saat yang sama, lampu latar ini dapat menyederhanakan struktur perangkat dan mengurangi konsumsi daya.

Untuk lebih mengurangi hilangnya cahaya dari sumber cahaya dan meningkatkan sudut distribusi cahaya untuk menghilangkan pencemaran lingkungan yang disebabkan oleh penggunaan merkuri, penggantian CCFL dengan LED sebagai sumber lampu latar perangkat telah menjadi tren pengembangan statis pencahayaan lampu latar LCD. Saat ini, lampu latar pencahayaan statis LED telah berhasil digunakan pada perangkat LCD dengan resolusi XGA diagonal 33cm. Karena konsumsi daya perangkat ini sangat berkurang, sangat cocok untuk aplikasi dengan kecerahan tinggi.

Menggunakan LED merah, hijau dan biru sebagai sumber lampu latar LCD dapat mencapai kualitas warna yang sangat baik, mengurangi konsumsi daya, dan menghindari pencemaran lingkungan yang disebabkan oleh penggunaan merkuri. Hal ini diperlukan untuk mengontrol suhu warna cahaya putih untuk mencapai umur yang cukup panjang.

Baru-baru ini, sumber cahaya latar LCD tipe umpan balik menggunakan LED merah, hijau, dan biru sebagai sumber cahaya dan sensor warna serta pengontrol umpan balik telah dikembangkan. Dengan jenis lampu latar ini, stabilitas warna dan stabilitas kecerahan berkelanjutan dari"0,02 telah tercapai, dan titik putih dan kecerahan perangkat juga dapat dikontrol secara sewenang-wenang olehnya.

Sistem lampu latar LED umpan balik terdiri dari empat modul fungsional utama, yaitu sensor dengan filter warna, pengontrol umpan balik, driver LED modulasi lebar pulsa (PWM), dan sumber cahaya LED merah, hijau, dan biru lux-eonTM. elemen larik.

LED yang digunakan dalam sumber cahaya LED di sini adalah tabung lampu biru indium gallium nitride (InGaN) tipe luxeon dan tabung lampu hijau, dan tabung lampu merah aluminium indium gallium phosphide (AllnGaP), yang semuanya berdaya tinggi dan berefisiensi tinggi. . Gambar 5 adalah kinerja garis spektral emisi dari sumber lampu latar LED ini, dan Gambar 6 adalah kinerja masa pakai tipikal saat suhu 85°C. Jenis lampu latar ini memiliki resistansi dinamis yang sangat rendah dan digerakkan oleh arus konstan PWM, dan output cahaya dari sumber cahaya sebanding dengan lebar pulsa PWM. Sumber cahaya ini memiliki keunggulan gamut warna yang lebar, kromatisitas yang dapat disesuaikan, dan perlindungan lingkungan.

Sensor yang digunakan di sini terdiri dari tiga fotodioda dengan lapisan filter warna yang dipasang dalam satu elemen dan papan sirkuit tercetak dengan amplifikasi impedansi timbal balik. Lapisan filter warna sensor memiliki nilai perkiraan CIE193lXyzCMFs. Dengan sensor ini, tegangan keluaran untuk mengukur daya pancaran dapat diperoleh. Sebelum mengumpankan tegangan yang diperoleh ke pengontrol, tegangan dirata-ratakan oleh sistem.

Driver ini merupakan power supply switching yang dapat menaikkan dan menurunkan tegangan input. Ini terdiri dari penguat tegangan-arus switching dan sirkuit yang diperlukan, yang dapat mempraproses PWM frekuensi tinggi 600Hz yang digunakan dalam sistem LCD. Agar tidak menyebabkan interferensi elektromagnetik yang berlebihan, kehilangan daya dan meningkatkan biaya, tidak ada loop umpan balik pada drive ini.

Kontroler umpan balik terdiri dari tiga bagian, yaitu pengontrol warna, pengontrol duty factor, dan pengontrol intensitas cahaya. Pengontrol warna memiliki larik terintegrasi yang sensitif untuk mengkompensasi kesalahan keluaran dari sensor, sehingga menjaga kromatisitas keluaran tetap konstan. Inti dari pengontrol intensitas cahaya adalah matriks sensitif, yang memiliki fungsi mengubah output sensor ke faktor tugas arus LED, dan menjaga hubungan antara kecerahan dan suhu output dan kromatisitas konstan setiap saat. Ini bisa diukur dari Get in.

Menggunakan lampu latar LED tipe umpan balik, perangkat LED dapat mencapai penyimpangan warna"0.003A△u'v" dalam kisaran suhu 25℃～70℃, dan dapat memperoleh stabilitas warna yang dapat diterima: saat memproses sinyal umpan balik optik Pada saat ini, tidak diperlukan daya pra-pemrosesan yang besar. Selain itu, seperti disebutkan di atas, ini memiliki manfaat gamut warna dan perlindungan lingkungan.

Jika LED merah, hijau, dan biru dengan kecerahan tinggi digunakan dalam sistem lampu latar LCD, diperlukan perangkat pencampur warna untuk mencampur warna sebelum cahaya dari sumber cahaya mencapai panel LCD. Dalam lampu latar LCD tradisional, pencampuran warna dilakukan dalam panduan cahaya yang mengekstraksi struktur (lapisan putih atau lensa mikro) yang tidak bergantung pada sumbu optik. Untuk menerangi seluruh area tampilan, perlu menggunakan dua pelat pemandu cahaya, yang akan membuat sumber cahaya latar menjadi berat dan tebal, dan juga akan menghasilkan kerugian dari kecerahan dan kromatisitas pelat pemandu cahaya yang sulit dicocokkan.

Untuk mengatasi kekurangan di atas, Belanda baru-baru ini mengembangkan lampu latar LED baru, yang menggabungkan pelat pemandu cahaya warna campuran yang terpisah dengan pelat pemandu lampu pemompaan cahaya tradisional.

Lampu latar terdiri dari sumber cahaya LED , cermin elips pertama , pelat pemandu cahaya warna campuran , cermin elips kedua , film reflektif , pelat pemandu cahaya utama , film kontrol kalibrasi dan polarisasi , bingkai dan pendingin . Bagian-bagian ini diwakili oleh angka-angka di atas pada Gambar 7 dan 8.

Saat bekerja, cahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya LED dipantulkan oleh elips pertama pada 90° dan digabungkan ke pelat pemandu cahaya warna campuran . Cahaya dicampur ke dalam cahaya putih yang sesuai oleh pelat pemandu cahaya warna campuran, dan kemudian digabungkan ke dalam elips kedua untuk 90° °Dipantulkan ke pemandu cahaya utama . Pelat pemandu cahaya utama memiliki pola piksel layar, yang dioptimalkan untuk distribusi cahaya sumber cahaya LED. Cahaya dari cermin elips kedua diarahkan ke panel LCD melalui pelat pemandu cahaya utama.

Untuk lebih meningkatkan keseragaman warna, mikroprisma juga dilengkapi pada sisi masuk cahaya pelat pemandu cahaya utama, yang berfungsi untuk meningkatkan distribusi sudut cahaya, sehingga meningkatkan pencampuran warna cahaya.

Sebuah film aluminium reflektifitas tinggi dibuat pada permukaan cermin elips, dan garis reflektifitas tinggi digunakan untuk meningkatkan reflektifitas. Cermin elips membuat sumbu optik yang dipancarkan oleh LED berputar 90° terhadap bidang pemandu cahaya, sehingga membuat struktur sumber cahaya latar lebih ringkas.

Lampu latar LED tipe gabungan pelat pemandu cahaya dalam artikel ini memiliki diagonal 38cm, memiliki 34 LED LuxeomTM, jarak tabung 9mm, dan daya penggerak 45W. Dengan menggunakan lampu latar LED ini, kecerahan puncak 4300cd/m2 telah dicapai.

Pelat pemandu cahaya baru yang dikombinasikan dengan lampu latar LED memiliki keuntungan sebagai berikut:

●Ringan, ketebalan tipis, kuat dan tahan lama;

●Kompatibel dengan teknologi lampu latar dan mekanisme manufaktur yang ada;

●Dapat dikombinasikan dengan berbagai pelat pemandu cahaya, bahkan layar datar dengan pola piksel prefabrikasi dan pelat pemandu cahaya berbentuk baji dengan struktur lensa wajah mikro;

●Layar yang berlaku memiliki rentang ukuran yang besar (25,4cm-5lcm), tetapi pitch LED dan panjang pelat pemandu cahaya dapat tetap tidak berubah;

●Fluks cahaya keluaran setiap LED dapat terus ditingkatkan, sehingga kecerahan tertentu dapat dicapai tanpa menambah jumlah LED dan mengurangi pitch LED;

●Kinerja pencampuran warna dapat dengan mudah ditingkatkan dengan memperpanjang panjang pelat pemandu cahaya.

Lampu latar LED adalah lampu latar tepi-cahaya. Sebagai lampu latar tepi-cahaya, ia memiliki tiga karakteristik berikut:

●Permukaan pemancar cahaya dapat memancarkan 360° sepanjang sumbu optiknya;

●Area yang lebih besar dapat ditutupi dengan lensa yang lebih tipis;

●Dapat mencampur warna dengan struktur sederhana.

Lampu latar sebelumnya untuk LCD edge-lit memiliki kelemahan sebagai berikut:

●Karena pelat pemandu cahaya terbuat dari akrilik, maka akan menambah berat dan meningkatkan biaya bila digunakan pada TV LCD ukuran besar (TV LCD);

●Menekan dan menyerap sinar ultraviolet;

●Bila digunakan untuk tampilan berwarna, sulit untuk menggunakan LED merah, hijau, dan biru berdaya tinggi dalam cahaya latar langsung.

Untuk mengatasi masalah di atas dan meningkatkan kinerja lampu latar LED. Amerika Serikat telah bekerja sama dengan Jepang, Belanda, dan Malaysia untuk mengembangkan lampu latar LED TV LCD tepi langsung dengan kecerahan tinggi. Dalam jenis lampu latar ini, pelat pemandu cahaya tidak digunakan, tetapi susunan LED ditempatkan di rongga di belakang panel LCD. Dengan jenis lampu latar LED ini, dimungkinkan untuk mengontrol keseragaman kecerahan dan warna dengan lebih baik sambil mempertahankan efisiensi cahaya yang baik.

Lampu latar LED langsung dengan kecerahan tinggi terdiri dari bagian-bagian berikut:

(1) Dua susunan linier terdiri dari 48 LED yang dipasang pada papan sirkuit cetak inti logam;

(2) Kotak logam yang dilengkapi dengan susunan LED yang disebutkan di atas dilapisi dengan film refleksi difus pada permukaan bagian dalam kotak. Memindahkan permukaan LED yang tidak bercahaya di belakang film dapat mengurangi reabsorpsi cahaya dan mencapai efisiensi cahaya yang tinggi;

(3) Komutator terletak di atas larik LED, fungsinya untuk mencegah agar LED tidak menyimpang dari sumbu cahaya pada jalur menuju layar. Komutator dapat dibuat sangat kecil, seperti 6mm, untuk mencegah pelindung mempengaruhi layar LCD, karena efek ini akan mempengaruhi kecerahan LCD. Karena ukuran komutator berbeda, ia memiliki efek 6% hingga 40% pada cahaya yang dipancarkan dari LED. Pada saat yang sama, jika komutator dibuat kecil, susunan LED dapat ditempatkan di rongga biasa dan ringkas. Selama komutator disesuaikan, karakteristik kecerahan tinggi yang diperlukan dapat diperoleh;

(4) Lapisi film emisi difus pada permukaan bagian dalam kotak logam yang disebutkan di atas, yang dapat mencapai reflektifitas 30% hingga 40%;

(5) Film peningkatan kecerahan yang terletak di antara LCD digunakan untuk meningkatkan kecerahan layar;

(6) Rongga reflektif Lambertian di belakang panel LCD memiliki dinding samping cermin. 80% cahaya yang dipancarkan oleh larik LED berada dalam jarak ±20° tegak lurus terhadap sumbu optik dan disuntikkan ke dalam rongga pemantulan pada azimut 360°. Ketika cahaya memasuki lubang lampu latar secara efektif, jalur bebasnya dimaksimalkan, dan ketika nada LED yang sesuai diadopsi, pencampuran warna yang baik dapat dicapai ke segala arah tepat di atas susunan LED. Hanya ada sekitar 5% cahaya langsung di atas LED menuju area layar. Untuk meminimalkan efek warna langsung di atas LED, komutator digunakan untuk mengarahkan cahaya dan kembali ke rongga LED dan Lambertian, sehingga rata-rata goresan bagian cahaya ini meningkat, sehingga menghasilkan pencampuran warna tambahan, mengurangi warna langsung di atas LED Efek warna.

Lampu latar LED langsung dengan kecerahan tinggi yang dikembangkan oleh Amerika Serikat, Jepang, Belanda, dan Malaysia digunakan untuk TV LCD dengan layar diagonal 56cm, dan ukurannya 503mm×282mm. Ini memiliki dua array cahaya tepi yang terdiri dari 48 LED, jarak antara dua array adalah 150mm, dan jarak antara LED adalah 9mm. Di antara LED yang digunakan, fluks cahaya total dari 24 LED merah adalah 1039lm, fluks cahaya total 48 LED hijau adalah 2436lm, dan fluks cahaya total dari 24 LED biru adalah 109lm. Arus penggerak semua LED adalah 350mA. Ketika suhu warna titik putih pada suhu kamar adalah 9000K, efisiensi cahayanya adalah 33.2lm/W. Ketika film peningkatan kecerahan tidak digunakan, lampu latar dapat mencapai kecerahan tinggi di atas 5000cd/m2: jika film peningkatan kecerahan digunakan, kecerahan 10000cd/m2 dapat dicapai. Ketika lampu latar LED ini digunakan di TV LCD dengan transmisi panel LCD 5%, yang terakhir dapat memiliki kecerahan 500cd/m2. Kinerja lampu latar jenis ini dan TV LCD yang mengadopsi lampu latar jenis ini ditunjukkan pada Tabel 1.

Perkembangan pesat pasar TV LCD telah sangat mendorong penelitian dan pengembangan lampu latar LCD. Karena lampu latar LED untuk LCD memiliki keunggulan masa pakai, gamut warna, tingkat modulasi dan kinerja lainnya serta perlindungan lingkungan, lampu latar LCD generasi baru yang populer saat ini sedang berkembang pesat. Arah pengembangan lampu latar LED adalah konsumsi daya dan biaya yang lebih rendah, intensitas cahaya yang lebih tinggi, masa pakai yang lebih lama, lebih terang, lebih tipis, dan lebih ringan. Dengan kemajuan mikromekanik, mikroelektronika, dan teknologi material, akan ada lebih banyak lampu latar LED baru untuk LCD dalam arah pengembangan di atas.

LCD TFT (Thin Film Transistor), atau LCD transistor efek medan film tipis, adalah salah satu layar kristal cair jenis matriks aktif (AM-LCD).

Berbeda dari teknologi TN, layar TFT mengadopsi"back-through" metode iluminasi-jalur sumber cahaya imajiner bukan dari atas ke bawah seperti kristal cair TN, tetapi dari bawah ke atas. Metode ini adalah dengan memasang pipa cahaya khusus di bagian belakang kristal cair, dan sumber cahaya akan menembus ke atas melalui polarizer bawah ketika disinari. Karena elektroda interlayer atas dan bawah diubah menjadi elektroda FET dan elektroda umum, ketika elektroda FET dihidupkan, kinerja molekul kristal cair juga akan berubah. Tujuan tampilan dapat dicapai melalui pelindung cahaya dan transmisi cahaya, dan waktu respons sangat meningkat hingga sekitar 80 ms. Karena memiliki rasio kontras yang lebih tinggi dan warna yang lebih kaya dari TN-LCD, frekuensi pembaruan layar juga lebih cepat, sehingga TFT umumnya dikenal sebagai"true color".

Dibandingkan dengan DSTN, fitur utama TFT-LCD adalah mengkonfigurasi perangkat switching semikonduktor untuk setiap piksel. Karena setiap piksel dapat langsung dikontrol oleh pulsa titik. Oleh karena itu, setiap node relatif independen dan dapat dikontrol secara terus menerus. Metode desain ini tidak hanya meningkatkan kecepatan respons layar tampilan, tetapi juga dapat mengontrol tingkat keabuan tampilan secara akurat, itulah sebabnya warna TFT lebih realistis daripada DSTN.

Saat ini, sebagian besar produsen komputer notebook menggunakan TFT-LCD dalam produknya. TFT-LCD awal terutama digunakan dalam pembuatan komputer notebook. Meskipun TFT memiliki keunggulan besar dibandingkan DSTN pada waktu itu, karena alasan teknis, TFT-LCD masih memiliki kesenjangan besar dengan tampilan CRT tradisional dalam waktu respons, kecerahan, dan sudut pandang. Selain itu, hasil yang sangat rendah telah menyebabkan harganya yang mahal, membuat desktop TFT-LCD sangat memukau.

Namun, dengan perkembangan teknologi yang terus-menerus, peningkatan tingkat hasil yang terus-menerus, dan munculnya beberapa teknologi baru, TFT-LCD telah membuat kemajuan besar dalam waktu respons, kontras, kecerahan, dan sudut pandang, membawa mereka lebih dekat ke tradisional. Kesenjangan monitor CRT. Saat ini, waktu respons sebagian besar monitor LCD mainstream telah ditingkatkan hingga di bawah 50ms, yang membuka jalan bagi LCD untuk menjadi arus utama.