Materiale TFT - Thin-Film Transistor

Thin-Film Transistor

Cristalele lichide au fost descoperite absolut intamplator de botanistul Friedrich Reintzer, in timp ce studia experimental efectele colesterolului asupra plantelor. Aceasta l-a condus la identificarea unei noi stari a materiei, caracteristica substantelor care au atat proprietatile unui lichid, cat si ale unui solid.

Cristalele lichide au intrat pentru prima data in viata noastra prin intermediul ceasurilor electronice, regasindu-se apoi in afisajele aproape tuturor echipamentelor, inclusiv al telefoanelor mobile. Imaginile LCD monocrome par albastre sau gri inchis, pe un fundal alb, spre gri. Ecranele LCD color, utilizate pentru prima data la notebook-uri folosesc doua tehnici, matricea pasiva (varianta mai ieftina) sau matricea activa, mai cunoscuta ca TFT.

Acronimul TFT - LCD vine de la Thin-Film Transistor Liquid Crystal Display, o tehnologie care afiseaza imaginea ajustand cantitatea de lumina permisa. TFT-ul este un circuit format din pelicule de semiconductori, pe un suport foarte subtire de sticla, care controleaza cristalele lichide. Acest circuit joaca un rol esential in controlul fiecarui pixel, unitatea de baza din alcatuirea unei imagini. Filtrul de culoare afiseaza culoarea unei imagini, imbracand pixelul (in rosu, verde si albastru) pe un suport de sticla.

Cea mai mica unitate a unei imagini digitale, pixelul, e format din trei sub-pixeli: rosu, verde si albastru. Numarul de pixeli care incap pe un ecran determina rezolutia unui afisaj TFT-LCD. TFT-ul este compus din linii de date si de acces (gate line, sau semnale on/off).

Tranzistorii TFT existenti in fiecare sub-pixel controleaza diferentele de tensiune dintre electrod si filtrul de culoare, pentru a ajusta invelisul molecular al cristalelor lichide. O astfel de modificare in directia moleculelor cristalelor lichide schimba cantitatea de lumina care penetreaza stratul de cristale lichide. Un display TFT de 17" sau de 19" contine peste 1,31 milioane pixeli, respectiv aproximativ 4 milioane de subpixeli.

Aceasta tehnologie implica riscul ca unii tranzistori sa se defecteze, rezultand puncte moarte, fie permanent intunecate, fie mereu in culorile RGB (rosu, verde, albastru), dar progresele facute de producatori au redus la un procent absolut neglijabil aceste defecte. In cazul ecranelor de foarte mari dimensiuni, e nevoie de foarte multi tranzistori, ceea ce creste probabilistic sansele aparitiei unor pixeli defecti. O parte semnificativa din pretul acestor display-uri record e justificata si de numarul mare de rebuturi eliminate inainte de iesirea din fabrica (ajunge chiar si la 40%).

Prin controlul variatiei tensiunii aplicate, intensitatea fiecarui sub-pixel RGB are o arie de 256 de nuante. Impreuna, acestia produc o paleta de 16,8 milioane de culori.

Monitoarele laptopurilor sunt luminate cu ajutorul unor tuburi fluorescente asezate, de obicei in spatele ecranului. Un panou de culoare alba asigura raspandirea uniforma a luminozitatii. Aceste modele sunt cunoscute ca backlight.

(1)

In forma lor cea mai simpla, acestea au o structura de sandwich. Intre doi electrozi transparenti se afla un strat de o anumita grosime cu o substanta care are proprietatea de cristal lichid, figura 1.

Daca o sursa de lumina este aplicata perpendicular pe acest dispozitiv, lumina va suferi, la trecerea prin cristalul lichid, un efect de obturare, de polarizare sau de culoare, atunci cand se aplica o tensiune electrica, generatoare de camp electric intre cei doi electrozi.

In realizarea dispozitivelor de afisare color LCD, este folosit efectul de obturare a luminii, intr-un mod controlat, urmat de filtrarea acesteia pentru a obtine culorile de baza R-Red, G-Green si B-Blue. Vom explica mai pe larg acest lucru in cele ce urmeaza, cu referire la figura 2. Astfel, daca la iesirea luminii din structura sandwich se aplica filtre de culoare sub forma unor fasii inguste, acestea vor lasa sa treaca cele trei componente de baza, R, G si B. Daca printr-un procedeu oarecare se poate controla intrarea luminii in cristalul lichid, la nivelul unor suprafete mici, se vor obtine pixeli de o anumita culoare. Acest lucru este realizat de panoul cu tranzistoare (TFT Panel).