TFT-LCD - ohutkalvotransistorinen nestekidenäyttö: määritelmä ja toiminta
TFT-LCD (ohutkalvotransistorinen LCD): kirkas, energiaa säästävä ja ohut näyttötekniikka televisioihin ja monitoreihin — toiminta, ominaisuudet ja käytännön sovellukset.
Ohutkalvotransistorinen nestekidenäyttö (TFT-LCD) on tekniikka, jota käytetään nestekidenäytöissä ja televisiossa. TFT-tekniikassa jokaisella pikselillä on oma ohutkalvotransistori, mikä mahdollistaa nopean ja yksilöllisen ohjauksen. Tämä aktiivinen matriisi tuottaa kirkkaan, yksityiskohtaisen kuvan ja kuluttaa yleensä vähemmän sähköä kuin vanhemmat, passiivisesti osoitetut nestekidenäytöt. TFT-panelit ovat rakenteeltaan erittäin ohuita ja keveitä, mikä vähentää laitepaketin tilantarvetta, mutta tekee lasista ja rakenteesta herkemmän mekaanisille vaurioille. Laajakuvanäytöt (kuvasuhde 16:9) ovat nykyään yleisimpiä televisioissa ja tietokonenäytöissä, kun taas aiemmin vakiomuoto (4:3) oli yleinen.
Rakenne ja toiminta
TFT-LCD koostuu useista ohuista kerroksista: kaksi lasilevyä (tai muovia nykyisissä joustavissa paneeleissa), ohutkalvotransistorikerros, nestekidemateriaali, värisuodinkalvo (RGB), polarisaattorit ja taustavalon lähde. Taustavalo (aikaisemmin CCFL, nykyään pääosin LED) valaisee paneelin. Ohutkalvotransistorit kytkevät jokaisen pikselin ja sen kolmiväriset subpixelit (punainen, vihreä, sininen), jolloin kunkin subpixelin läpäisyaste muutetaan jännitteellä. Nestekiteet kääntyvät tai asettuvat eri kulmiin jännitteen mukaan, jolloin valon läpäisy polarisaattoreiden läpi muuttuu ja muodostaa kuvan.
Sisäinen tekniikka – aktiivi- vs. passiivi-matriisi
TFT on aktiivi-matriisitekniikka: jokaisella pikselillä on oma transistorinsa ja kondensaattori, mikä parantaa vasteaikaa ja kontrastia verrattuna passiivisiin järjestelmiin. Tämä mahdollistaa korkeammat resoluutiot ja nopeammat päivitysnopeudet, joten TFT-LCD soveltuu hyvin tietokoneille, pelikonsolille ja teräväpiirtotelevisioille.
Versiot ja paneelityypit
- TN (Twisted Nematic) – edullinen, nopea vasteaika mutta heikommat katselukulmat ja väritoisto.
- IPS (In-Plane Switching) – laajat katselukulmat ja parempi värintoisto; käytössä monissa älypuhelimissa, tableteissa ja ammattimonitoreissa.
- VA (Vertical Alignment) – korkea kontrasti ja syvät mustat sävyt, välimuoto TN:n ja IPS:n välillä.
Edut ja rajoitukset
- Edut: hyvä kuvanlaatu, korkea resoluutio, energiatehokkuus verrattuna vanhempiin tekniikoihin, ohut rakenne ja kevyt paino.
- Rajoitukset: rajoitetut katselukulmat ja värieroja erityisesti TN-paneeleissa, mustan taso ei aina yhtä syvä kuin emissiivisissä paneeleissa (esim. OLED), mahdolliset kuolleet pikselit ja herkkä lasirakenne. Taustavalo voi aiheuttaa epätasaista kirkkauden jakautumaa.
Sovellukset
TFT-LCD -tekniikkaa käytetään laajasti älypuhelimissa, tableteissa, kannettavissa tietokoneissa, pöytänäytöissä, televisioissa, autoteollisuuden mittaritauluissa sekä teollisuuden ja lääketieteen näyttöratkaisuissa. LED-taustavalaistus on tehnyt näytöistä entistä ohkaisempia ja energiatehokkaampia.
Vertailu muihin näyttötekniikoihin
Verrattuna emissiivisiin tekniikoihin kuten OLED, TFT-LCD tarvitsee taustavalon, mikä vaikuttaa mustan tasoon ja kontrastiin. OLED paneelit tarjoavat usein paremman kontrastin ja syvemmät mustat, kun taas TFT-LCD:t ovat usein edullisempia ja niiden kirkkaus voi olla korkeampi suorasäteilyisessä ympäristössä. Valinta riippuu käyttötarkoituksesta: profesionalle värityölle ja laajille katselukulmille usein IPS-LCD, kun taas elokuvien katseluun ja kontrastia korostaviin käyttötarkoituksiin OLED voi olla parempi.
Ylläpito ja ympäristöasiat
TFT-näyttöjä tulee käsitellä varoen, sillä lasilevyt ja ohuet kerrokset voivat haljeta tai vaurioitua. Näytön puhdistuksessa suositellaan pehmeää liinaa ja mietoa puhdistusainetta ilman liiallista painetta. Elektroniikan kierrätys on tärkeää, sillä paneelit ja taustavalot sisältävät materiaaleja, jotka tulee käsitellä asianmukaisesti.
Yhteenvetona: TFT-LCD on monipuolinen ja laajasti käytetty näyttötekniikka, jonka eri paneelityypit tarjoavat erilaisia etuja riippuen tarpeesta — nopeasta vasteajasta, laajasta katselukulmastä tai korkeasta kontrastista.
TFT-monitori
Päätöslauselma
Näytön pikseleiden lukumäärää kutsutaan resoluutioksi. Sana resoluutio tarkoittaa ongelman ratkaisua. Parempi resoluutio kuvaruudussa kuvaa sitä, kuinka yksityiskohtainen kuva voidaan näyttää. Jokainen pikseli on toinen yksityiskohta näytöllä. Tämä kuvataan tavallisesti kahtena lukuna: (leveys) x (korkeus).
kuin vanhemmat CRT-näytöt.
TFT-näytöt tunnetaan myös nimillä litteänäyttö, litteäpaneeli ja nestekidenäyttö (LCD), mutta nämä tyypit eivät aina ole TFT-näyttöjä.
TFT-näytöt valmistetaan erityisellä kemiallisella tekniikalla, jota kutsutaan kemialliseksi höyrypinnoitukseksi. Tämän erityistekniikan avulla hyvin ohut lasi voidaan päällystää sähköä johtavalla metallilla ja silti se voi olla läpinäkyvää. Kemiallinen höyrystys mahdollistaa ohuimmat tietokoneiden ja televisioiden näytöt.
Renderöinti
Useimmissa näytöissä on satoja tuhansia pikseleitä. Jokainen pikseli on asetettava oikeaan väriin (useimmat näytöt pystyvät näyttämään 16 miljoonaa väriä kussakin pikselissä). Selkeän kuvan saamiseksi näytön on ehkä tehtävä miljoonia laskutoimituksia. Mikä tahansa pikseliryhmä, joka muuttuu samaan väriin, voidaan muuttaa yhdellä laskutoimituksella, jolloin laskutoimitukset vähenevät huomattavasti. Jos näytettävä kuva olisi esimerkiksi pelkkä valkoinen ruutu, näytön prosessori laskisi värin vain kerran ja käyttäisi samaa laskutoimitusta koko näytölle. Yhden pikselin muuttaminen kerrallaan vaatisi paljon enemmän laskutoimituksia. Jos sama kuva näytettäisiin näytöllä monta kertaa, prosessori laskisi kuvan kerran ja toistaisi sen sitten tarvittaessa missä tahansa asennossa ja eri koossa. Prosessori voi tehdä hyvin monimutkaisia laskutoimituksia, mutta loppujen lopuksi se tekee vähemmän työtä. Tätä kutsutaan renderöintitekniikaksi. Renderöintitekniikka nykyaikaisimmissa näytöissä on kuin mosaiikin tekemistä.
Näytössä, jonka resoluutio on 1600 x 1200 pikseliä, on neljä kertaa enemmän pikseleitä kuin 800 x 600 resoluutiossa. Ilman renderöintitekniikkaa 1600 x 1200 -pikselin näyttö tekisi neljä kertaa enemmän työtä kuin 800 x 600 -pikselin näyttö, joten renderöintitekniikka on erittäin hyödyllinen, sillä sen avulla voidaan valmistaa suurempi näyttö samoilla osilla, joita käytetään pienemmän näytön valmistamiseen.
Vastausaika
Vasteaika on aika, joka kuluu prosessorin tietokoneelta tai televisiokanavalta tulevan signaalin vastaanottamisen ja näytön näyttämisen välillä. Nykyisten näyttöjen vasteaika on hyvin lyhyt (hyvin nopea). Vasteaikoja on vaikea havaita, mutta ne voivat vaikuttaa selkeään kuvaan. Matala vasteaika on paras, jotta kuva on selkeä, kun pelaat pelejä ja katsot elokuvia näytöltä. Toimistotyössä ja internetin selaamisessa nopea vasteaika ei ole yhtä tärkeää.
TFT:n vasteaika mitataan keskimääräisenä aikana, joka kuluu pikseleiden vaihtamiseen harmaan sävystä toiseen harmaan sävyyn.
Pikselin vaihtaminen värien välillä vie enemmän aikaa kuin näytön vaihtaminen mustasta valkoiseen. TFT on erittäin nopea vaihtamaan värien välillä, mikä on tärkeämpää elokuvissa ja peleissä.
TFT-näytön ja CRT-näyttöjen vertailu
TFT-näyttöjen myönteiset näkökohdat:
- helppo rakentaa ja kuluttaa vähemmän sähköä
- enemmän pikseleitä (suurempi resoluutio)
- tekee vähemmän säteilyä
- on digitaalinen
- 16:9-formaatti on paljon helpompi tuottaa.
TFT-näyttöjen kielteiset näkökohdat
- näyttö on erittäin herkkä kosketukselle (naarmuuntuu tai rikkoutuu helposti) (ei oikeastaan).
- joissakin TFT-näytöissä näkymä kulmasta (sivulta) on hyvin tumma.
Aikoinaan kuvaputkinäytöillä oli joitakin myönteisiä etuja, jotka eivät enää pidä paikkaansa:
- ostohinta on halpa
- värit ovat erittäin selkeät kaikista kuvakulmista
CRT-näyttöjen kielteiset näkökohdat:
- erittäin suuri ja raskas
- käyttää enemmän sähköä
- tehdä paljon lämpöä
- ovat herkkiä sähköjohdoille. Jos sähköjohdot ovat liian lähellä, värit eivät välttämättä toimi oikein.
CRT-televisio
TN-paneelit
TN on lyhenne sanoista Twisted Nematic. Tämä on uudenlainen TFT-tekniikka. Ne tarjoavat korkeampia resoluutioita (enemmän pikseleitä). TN-paneelien vasteaika on lyhyempi (ne reagoivat nopeammin).
Jatkokehitys
Tämän artikkelin kirjoittamisen jälkeen LCD-näyttöjen valmistustekniikka on kehittynyt edelleen. Lisätietoa löytyy Wikipedian pääsivulta Tietokonemonitori, jossa voi olla ajantasaisempia ja yksityiskohtaisempia tietoja.
Etsiä