LCD TFT

TFT LCD (inglise keeles Thin film transistor liquid crystal display) on vedelkristallkuvari põhitüüp, milles pildielemente tüüritakse kiletransistoride (TFT) vahendusel. Enamasti kasutatakse polükristallilise räni alusel valmistatud väljatransistore. LCD-pildielementide läbipaistvuse juhtimise niisugust skeemi nimetatakse aktiivmaatriksiks. Maatriksi iga pildielement ehk piksel koosneb tegelikult kolmest alampikslist, millest väljuva valguse muudavad värviliseks nende ees paiknevad punased, rohelised ja sinised värvifiltrid (RGB). Pikslid on ekraanile paigutatud rastrina ehk maatriksina, mis koosneb ridadest ja veergusest. Igal real ja veerul on oma juhe, mille kaudu saabuvad tüürsignaalid. Rea ja veeru juhtmete abil leitakse üles üliväiksed kiletransistorid (TFT), mis paiknevad vahetult selle piksli (vedelkristalli) taga, mille läbipaistvust on vaja muuta. Konkreetse piksli poole pöördumisel lülitatakse sisse sobiv rida ja ühtlasi saadetakse signaal vajalikule veerule. Kuna kõik teised veerud on välja lülitatud, siis jõuab signaal ainult õige pikslini. Kiletransistorid ise töötavad piltlikult öeldes uksehoidjatena, kes hoiavad ust vastavalt saadud käsule vähem või rohkem lahti, kusjuures usteks on vedelkristallid. Vastavalt rakenduvale pingele muudab vedelkristall oma molekulaarset struktuuri. Selle tulemusena lasevad vedelkristallid vastavalt tüürpingele kas vähem või rohkem valgust läbi. Valguse saavad pikslid ekraani taga olevatest valgusallikatest (tänapäeval leedlampidest). Kiletransistori ülesanne pole aga mitte ainult piksli tüürpinge sisselülitamine, vaid ka selle pinge püsivana hoidmine ühe pildiperioodi vältel (nt teleri 100 Hz värskendussageduse korral 0,01 sekundi kestel). Tüürpingele vastavat elektrilaengut hoiab alal kiletransistoriga seotud mahtuvus. Niisiis ülalnimetatud uksehoidjad hoiavad ukse ühtlaselt avatuna kogu kaadriperioodi jooksul (ilma transistori abita hakkaks uks kohe tüürimpulsi saabumise järel sulguma). Aktiivmaatriksi kasutuselevõtt kuvarites 1990. aastatel tegi võimalikuks suure pikslite arvuga LCD-värviekraanide valmistamise. Samasugust TFT-aktiivmaatriksit kasutatakse ka OLED-ekraanides, ainult selle erinevusega, et valgusdioodid vajavad tüürpinge asemel tüürvoolu. Varasem passiivne (transistorideta) adresseerimisskeem lubas valmistada ainult väikseid, mõnerealisi ekraane (pikslite arvu suurendamisel väheneb ekraani heledus, sest mida rohkem piksleid, seda vähem jääb iga piksli aktiveerimiseks aega). 1 – klaasplaadid 2 ja 3 – horisontaal- ja vertikaalpolarisaatorid 4 – RGB-värvifilter 5 ja 6 – horisontaalsed ja vertikaalsed signaalijuhtmed 7 – polümeerikiht 8 – vedelkristallid 9 – kiletransistorid 10 – eesmised elektroodid 11 – tagumised elektroodid Kuna TFT LCD-ekraane tootvaid firmasid on palju ja ajapikku tehakse tehnoloogias parandusi, siis on ka erinevaid TFT LCD tehnoloogiaid: Twisted nematic (TN) In-Plane Switching (IPS) Advanced fringe field switching (AFFS) Multi-domain vertical alignment (MVA) Patterned vertical alignment (PVA) Advanced super view (ASV) Plane Line Switching (PLS) 1888. aastal avastas Austria botaanik Fredreich Rheinizer vedelkristalli. 1904. aastal avaldas Otto Lehmann oma töö "Flüssige Kristalle" (vedelkristallid). 1927. aastal töötas Vsevolod Fréedericksz välja elektriliselt lülitatava valgusklapi ja nimetas selle Fréederickszi siirdeks (Fréedericksz transition), mis on väga oluline etapp kogu LCD-tehnoloogia juures. 1960ndate keskel näitasid teadlased, et kui vedelkristalle stimuleerida välise elektrilaenguga, muudab vedelkristall oma struktuuri nii, et laseb valgust erinevalt läbi, ehk teiste sõnadega, vedeliku läbipaistvus muutub. 1964. aastal valmistas George Heilmeier esimese töötava LCD-ekraani. 1972. aastal valmistas Westinghouse Pittsburghis Pennsylvanias esimese aktiivmaatriksiga LCD. Alates 1992. aastast Hitachi insenerid töötasid välja mitmed praktilised detailid IPS-tehnoloogia jaoks, et siduda kiletransistoride reastused maatriksina ja ka selleks, et vältida soovimatuid juhuslikke sidestusi pikslite vahel. Hitachi samuti avardas ekraani vaatenurka, optimeerides elektroodide kuju (Super IPS). 2007. aasta lõpus ületas LCD-telerite müük ülemaailmselt esimest korda kineskooptelerite müügi. Vedelkristallkuvar Teler "Monitorid". Vaadatud 8. detsembril 2012.[alaline kõdulink] Jeff Tyson (17. juuli 2000). "How LCDs Work" (inglise). Vaadatud 8. detsembril 2012. Urmas Tamm. "Arvutiriistvara I 14. loeng" (PDF). Vaadatud 8. detsembril 2012.[alaline kõdulink] Hermann Eiden (24. juuni 1999). "How TFTs Work" (inglise). Vaadatud 7. detsembril 2012. "History of TFT LCD" (inglise). Vaadatud 8. detsembril 2012. "Meet the 2009 National Inventors Hall of Fame Inductees" (inglise). Vaadatud 9. detsembril 2012. Mary Bellis. "Liquid Crystal Display – LCD" (inglise). Vaadatud 9. detsembril 2012.[alaline kõdulink] "Bibliographic data: US5598285 (A) ― 1997-01-28" (inglise). Originaali arhiivikoopia seisuga 8. märts 2021. Vaadatud 9. detsembril 2012. Darren Murph (19. veebruar 2008). "Worldwide LCD TV shipments surpass CRTs for first time ever" (inglise). Originaali arhiivikoopia seisuga 2. detsember 2014. Vaadatud 8. detsembril 2012.