คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่าภาพที่คมชัดบนสมาร์ทโฟน หน้าจอคอมพิวเตอร์ หรืออุปกรณ์อัจฉริยะของคุณมีชีวิตขึ้นมาได้อย่างไร? คำตอบน่าจะอยู่ในตัวอักษรสี่ตัว:ทีเอฟแอลซีดี- เทคโนโลยีการเปลี่ยนแปลงนี้กำลังปฏิวัติประสบการณ์การมองเห็น แต่มันทำงานอย่างไรกันแน่?

จอแสดงผลคริสตัลเหลว (TFT LCD) ทรานซิสเตอร์แบบฟิล์มบางกลายเป็นดาวเด่นในด้านเทคโนโลยีการแสดงผล หัวใจหลักของมันคือทรานซิสเตอร์ฟิล์มบาง (TFT) ซึ่งเป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ ความกะทัดรัด และความคุ้มค่า การออกแบบแอคทีฟเมทริกซ์ของ TFT LCD ต่างจากจอแสดงผลแบบพาสซีฟเมทริกซ์ ทำให้แต่ละพิกเซลมีการควบคุมทรานซิสเตอร์เฉพาะของตัวเอง

โครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์ของ TFT จะฝากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ไว้บนพื้นผิวแก้วหรือพลาสติก ทำให้เกิดส่วนประกอบที่บางและยืดหยุ่น เหมาะสำหรับจอแสดงผลที่มีความละเอียดสูง สวิตช์ขนาดเล็กเหล่านี้ควบคุมความสว่างของพิกเซลได้อย่างแม่นยำโดยควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้า

การรวม TFT LCD เข้ากับเทคโนโลยีจอแบนทำให้จอแสดงผลหลอดรังสีแคโทด (CRT) มีขนาดใหญ่ลดลง แม้ว่า CRT จะให้สีสันที่สดใส แต่น้ำหนักและการใช้พลังงานก็ไม่สามารถแข่งขันกับรูปลักษณ์ที่เพรียวบางและประสิทธิภาพในการใช้พลังงานของ LCD ได้

จอแสดงผลคริสตัลเหลวใช้ประโยชน์จากโมเลกุลที่มีคุณสมบัติทางแสงที่เป็นเอกลักษณ์ในการควบคุมการส่งผ่านแสง LCD ในยุคแรกๆ ประสบปัญหาเรื่องคอนทราสต์และมุมมองจนกระทั่งเทคโนโลยี TFT มอบโซลูชันผ่านการควบคุมแอ็กทีฟเมทริกซ์

1. ชั้นพื้นผิวกระจก TFT

   ชั้นฐานมีอาร์เรย์ TFT ซิลิคอนอสัณฐานบนกระจก ทรานซิสเตอร์แต่ละตัวจะจับคู่กับพิกเซลย่อย เพื่อควบคุมการใช้แรงดันไฟฟ้าผ่านอิเล็กโทรดพิกเซลที่ทำจากอินเดียมทินออกไซด์ (ITO) โปร่งใส

2. เลเยอร์ฟิลเตอร์สี RGB

   กระจกด้านหน้ามีฟิลเตอร์สีแดง เขียว และน้ำเงินที่สร้างแต่ละพิกเซล อิเล็กโทรดที่เข้าคู่กันจะทำให้วงจรสมบูรณ์ โดยมี ITO รับประกันทั้งความนำไฟฟ้าและการส่งผ่านแสง

3. ชั้นคริสตัลเหลว

   ระหว่างชั้นเหล่านี้ ผลึกเหลว - ที่มีคุณสมบัติไฮบริดผลึกของเหลว - ผลึก - ทำหน้าที่เป็นวาล์วแสง การจัดตำแหน่งซึ่งควบคุมโดยสนามไฟฟ้า จะควบคุมโพลาไรเซชันของแสงเพื่อสร้างภาพ

ในโหมด "สีขาวปกติ" การจัดเรียงแบบ Twisted Nematic (TN) ที่เป็นค่าเริ่มต้นช่วยให้แสงผ่านได้ การใช้แรงดันไฟฟ้าจะปรับคริสตัลใหม่ โดยปิดกั้นแสงเพื่อสร้างสภาวะมืด แรงดันไฟฟ้าที่แปรผันจะทำให้เกิดการไล่ระดับสีเทาผ่านเอฟเฟกต์เนเมติกแบบบิด

แม้ว่าเทคโนโลยี TN จะมอบความคุ้มค่าและเวลาตอบสนองที่รวดเร็ว แต่ความแม่นยำของสีและมุมมองก็ยังตามหลังทางเลือก In-Plane Switching (IPS) IPS จัดแนวคริสตัลให้ขนานกับอิเล็กโทรด ปรับปรุงความเที่ยงตรงของสีและมุมมองด้วยต้นทุนที่สูงขึ้น

เนื่องจาก LCD ไม่ปล่อยแสง แสงแบ็คไลท์ (โดยทั่วไปคือ LED หรือเทคโนโลยี OLED ที่เกิดขึ้นใหม่) จึงให้แสงสว่างที่จำเป็น แสงพื้นหลังสีขาวจะผ่านโพลาไรเซอร์และฟิลเตอร์สีเพื่อสร้างภาพที่มีสีขั้นสุดท้าย

พิกเซลย่อยสามพิกเซลของแต่ละพิกเซลทำหน้าที่เหมือนตัวเก็บประจุขนาดเล็กมาก TFT เป็นทรานซิสเตอร์แบบ Field-Effect ที่ใช้แรงดันเกตเพื่อควบคุมกระแสจากแหล่งกำเนิดไปยังท่อระบายน้ำ ซึ่งควบคุมความสว่างของแต่ละพิกเซลย่อยได้อย่างแม่นยำ RGB triad นี้ผสมผสานกันเพื่อสร้างสเปกตรัมสีที่สมบูรณ์

TFT LCD มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง โดยมีความก้าวหน้าในด้านความละเอียด คอนทราสต์ และประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ในขณะที่เทคโนโลยีมาบรรจบกันด้วยนวัตกรรม OLED และไมโคร LED จะทำให้ได้รับประสบการณ์ภาพที่ดื่มด่ำมากยิ่งขึ้นบนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค ภาพทางการแพทย์ และการใช้งานในอุตสาหกรรม