Trīs TFT LCD displeja režīmi
TFT LCD displeja režīmu galvenokārt nosaka šķidro kristālu molekulu izvietojums, elektriskā lauka darbības virziens un polarizatoru konfigurācija. Pašlaik galvenie displeja režīmi ietver TN (Twisted Nematic), IPS (In-Plane Switching) un VA (Vertical Alignment), kuriem ir būtiskas atšķirības struktūrā, optiskajās īpašībās un lietojuma scenārijos. Sekojoša sistemātiska trīs režīmu analīze no principa līmeņa:
TN (Twisted Nematic) režīms
TN režīms ir agrākā komerciālā šķidro kristālu displeja tehnoloģija. Tās galvenā iezīme ir tāda, ka šķidro kristālu molekulas veido 90 grādu spirālveida savītu struktūru starp diviem stikla substrātu slāņiem, un augšējā un apakšējā substrāta orientācijas slāņa berzes virziens ir ortogonāls. Ja netiek pielietots spriegums, šķidro kristālu molekulas tiek sakārtotas spirālveida izkārtojumā, un polarizētā gaisma tiek pagriezta par 90 grādiem, izmantojot optiskās rotācijas raksturlielumus. Princips parādīts 1. attēlā.
The TN mode is driven by a longitudinal electric field (vertical substrate direction). After voltage is applied, the liquid crystal molecules are arranged vertically, destroying the optical rotation characteristics. The upper and lower polarizers are orthogonal, and light is transmitted when there is no voltage (normal white mode), and light is blocked when the voltage is fully turned on (normal black mode). The TN mode uses positive liquid crystal (Δε>0), zems sliekšņa spriegums (1–2 V), īss reakcijas laiks (1–5 ms), taču tā kontrasts ir zems un gaismas noplūde ir pakļauta tumšajam stāvoklim. Šajā displeja režīmā tiek izmantots TFT bloks, lai kontrolētu katra pikseļa gaismas caurlaidību un necaurredzamību, tādējādi sasniedzot attēla displeja mērķi.
Displeja režīmu, kurā LCD panelis ir spilgts, kad tas nav pieslēgts spriegumam, un displeja režīms ir tumšs pēc tam, kad tas ir pievienots spriegumam, tiek saukts par parasto balto (NW) režīmu. Displeja režīms, kurā LCD panelis ir tumšā stāvoklī bez sprieguma, tiek pielietots un spriegums ir gaišā stāvoklī, tiek saukts par parasto melno (NB) režīmu. Praktiskajos lietojumos papildus gaišajam un tumšajam stāvoklim, kad šķidrajam kristālam tiek pielikts atbilstošs spriegums, tiek parādīts starptonis starp gaišo un tumšo stāvokli, ko parasti sauc par pelēko skalu.
IPS (-plaknes pārslēgšanas) režīmā
IPS displeja režīma princips LCD displejs. In-Paneļa pārslēgšanas režīms ir plaknes-pārveidošanas režīms, kurā tiek izmantoti negatīvi šķidrie kristāli, kurā šķidro kristālu molekulas atrodas plaknē, kas ir paralēla stikla pamatnei. Augšējā un apakšējā polarizatora iestatījumi ir tādi paši kā TN režīmā. Tie var iziet tikai tad, ja gaismas polarizācijas virziens ir novirzīts. Atšķirība ir tāda, ka IPS displeja režīmā horizontālais elektriskais lauks tiek izmantots, lai kontrolētu šķidro kristālu molekulu novirzi.
Augšējā un apakšējā polarizatora polarizācijas asis IPS režīmā ir perpendikulāras viena otrai, tāpēc šķidro kristālu panelis atrodas tumšā stāvoklī, kad netiek pielietots spriegums. Ja elektrodam pievadītais spriegums ir lielāks par sliekšņa spriegumu, šķidro kristālu molekulas griežas elektriskā lauka virzienā uz plaknes, kas ir paralēla substrātam, un atrodas noteiktā leņķī pret augšējā un apakšējā polarizatora polarizācijas asi. Šķidro kristālu divkāršās laušanas efekta dēļ rodas fāzes atšķirība starp parasto gaismu un neparasto gaismu, kas iet caur šķidro kristālu slāni, tāpēc šķidro kristālu panelis ir gaišā stāvoklī.
TFT-LCD IPS displeja režīmā nodrošina labu kontrastu, platu skata leņķi un labu displeja efektu. Kā IPS uzlabota versija, FFS (Fringe Field Switching) ģenerē malu elektriskos laukus, izmantojot mikroelektrodu blokus, padarot molekulas mazāku slīpuma leņķi, lielāku spilgtumu un mazāku enerģijas patēriņu.
VA (Vertical Alignment) režīms
Elektrods VA režīmā atrodas uz augšējā un apakšējā substrāta, un šķidro kristālu molekulas tiek novirzītas vertikālā elektriskā lauka iedarbībā. VA režīmā tiek izmantoti negatīvie šķidrie kristāli. Ja netiek pielietots spriegums, šķidro kristālu norādes vektors tiek sakārtots vertikāli. Šajā gadījumā krītošā lineāri polarizētā gaisma, izejot cauri šķidro kristālu slānim, neizmainās, un polarizācijas stāvoklis paliek nemainīgs. Ja augšējā un apakšējā polarizatora polarizācijas asis ir paralēlas viena otrai, krītošā gaisma iet caur augšējo un apakšējo polarizatoru, un displeja ekrāns ir spilgts. Ja augšējā un apakšējā polarizatora polarizācijas asis ir perpendikulāras viena otrai, krītošā gaisma tiek bloķēta pie izejas polarizatora un displeja ekrāns ir tumšā stāvoklī.
Ja netiek pielietots spriegums, VA režīmā nav divkāršās laušanas, tāpēc VA parastajā melnā režīmā bloķē gaismu visos viļņu garumos un nav atkarīgs no kastes biezuma. Šī funkcija parāda, ka parastā melnā režīma tumšā stāvokļa raksturlielumi ir ļoti labi un kontrasts arī ir ļoti augsts, tāpēc faktiskie VA produkti parasti izvēlas parasto melno režīmu. Ja spriegums, kas tiek pielietots starp augšējo un apakšējo elektrodu, ir lielāks par sliekšņa spriegumu, šķidro kristālu molekulas novirzās no vertikālā izlīdzināšanas stāvokļa horizontālā virzienā. Šķidro kristālu slāņa divkāršās laušanas parādība izraisa fāzes atšķirību, un krītošā gaisma iet caur augšējo un apakšējo polarizatoru, un panelis ir spilgts.
TFT-LCD VA displeja režīmā nodrošina labu melno krāsu atveidojumu, kontrastu, platu skata leņķi utt.
Pateicoties nepārtrauktai tehnoloģiskai inovācijai, trīs displeja režīmi saglabās konkurētspēju attiecīgajās priekšrocību jomās. Nākotnē TN pieturēsies pie tirgus nišas, IPS dominēs augstākās-mobilajās ierīcēs, un VA vadīs liela-izmēra displejus.
