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Transistor de película fina

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Existen varios tipos de construcciones TFT.

Este artículo es sobre la tecnología TFT. De pantalla de cristal Thin Film Transistor de-líquido,

Un transistor de película delgada ( TFT ) es un tipo especial de transistor de efecto de campo realizado mediante el depósito de películas delgadas de semiconductores capa activa, así como el dieléctrico de la capa y metálicoscontactos a través de un apoyo sustrato . Un sustrato común es el vidrio , ya que la principal aplicación de los TFTs en pantallas de cristal líquido . Esto difiere de la convencional de transistores en el material semiconductor por lo general es el sustrato, como una oblea de silicio.

|Estructura |

| |

|1 - Placas de vidrio |

|2 / 3 - polarizadores horizontal y vertical  |

|4 - RGB color de la máscara  |

|5 / 6 - las líneas de comandos horizontal y vertical  |

|7 - resistente capa de polímero  |

|8 - Separadores  |

|9 - transistores de película delgada  |

|10 - electrodo frontal  |

|11 - electrodos trasero |

Fabricación

TFT se puede hacer utilizando una amplia variedad de materiales semiconductores. Un material común es el silicio. Las características de una base de silicio TFT dependen de la cristalina del Estado. Es decir, la capa de semiconductor puede ser de silicio amorfo ,  silicio microcristalino ,  o puede ser recocido en polisilicio .

Otros materiales que han sido utilizados como semiconductores en TFTs son semiconductores compuestos como el seleniuro de cadmio  y óxidos metálicos como el óxido de zinc.  TFT también se han hecho con materiales orgánicos (en adelante, una TFT orgánica o OTFT ).

Mediante el uso de semiconductores transparentes y transparente electrodos, tales como óxido de indio y estaño (ITO), algunos dispositivos TFT puede ser completamente transparente debido a que los sustratos convencionales no pueden soportar altas recocido temperaturas, el proceso de deposición tiene que ser cumplidos con arreglo a temperatura relativamente baja. Deposición química de vapor , la deposición física de vapor (por lo general pulverización ) se aplican. Además, la primera solución procesados ​​TFTs transparentes (TTFTs), sobre la base de óxido de zinc se registraron en el año 2003 por investigadores de la Universidad Estatal de Oregón.

El laboratorio Portugués CENIMAT, Universidad Nova de Lisboa , descubrió una forma de producir TFT a temperatura ambiente, después de haber producido el primer completamente transparente TFT a temperatura ambiente. CENIMAT también desarrolló el transistor primer documento, que puede conducir a aplicaciones tales como revistas y páginas de revistas con imágenes en movimiento.

Aplicaciones

La mejor aplicación conocida de transistores de película delgada en pantallas TFT-LCD , una implementación de LCD de tecnología. Los transistores son integrados dentro del propio panel, lo que reduce la interferencia entre píxeles y mejorar la estabilidad de la imagen.

A partir de 2008, muchos televisores LCD en color y los monitores utilizan esta tecnología. De  paneles TFT son muy utilizados en digital de la radiografía de las aplicaciones de radiografía general. Se utiliza en la captura directa e indirecta como base para el receptor de imagen en radiología médica.

El nuevo AMOLED ( Active Matrix Orgánica diodo emisor de luz ) pantallas contienen una capa de TFT.

El aspecto más beneficioso de la tecnología TFT es un transistor para cada pixel en la pantalla. Como cada transistor es pequeño, la cantidad de carga necesaria para el control también es pequeña. Esto permite una muy rápida re-dibujo de la pantalla.

Antes de TFT, LCD de matriz pasiva muestra no podía mantenerse al día con imágenes en movimiento rápido. Un cursor del ratón arrastrado a través de la pantalla, por ejemplo, del punto A al punto B, que desaparecen entre los dos puntos. Un monitor TFT puede seguir el cursor, lo que resulta en una pantalla que se puede utilizar para vídeo, juegos y todo tipo de multimedia.

Televisor LCD

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Un genérico TV LCD con altavoces a cada lado de la pantalla.

Televisores de cristal líquido de pantalla (LCD TV) son aparatos de televisión que usan la tecnología de LCD para visualización y producir imágenes. Televisor LCD más delgado y más ligero que el tubo de rayos catódicos (CRT) de tamaño de pantalla similar, y están disponibles en tamaños mucho más grandes. Cuando los costes de fabricación se redujeron, esta combinación de funciones hizo LCD prácticas para los receptores de televisión.

En 2007, los televisores LCD superaron las ventas de televisores CRT en todo el mundo por primera vez, y sus cifras de ventas en relación con otras tecnologías están acelerando. Televisores LCD son rápidamente desplazando a los únicos competidores importantes en el mercado de la gran pantalla, la pantalla de plasma y televisión de proyección trasera. LCD son, con diferencia, el tipo que más se produce y se vende pantalla de televisión.

LCD también tienen una variedad de desventajas. Otras tecnologías de abordar estos puntos débiles, incluidos orgánicos diodos emisores de luz (OLED), FED y SED , pero a partir de 2011 ninguno de estos han entrado en producción generalizada.

Descripción.- Conceptos básicos de LCD

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LCD de televisión en su casa junto con PlayStation y algunos otros equipos

Televisores LCD produce una imagen de color negro y de forma selectiva filtrar una luz blanca. La luz es generalmente proporcionado por una serie de lámparas fluorescentes de cátodo frío (CCFL) en la parte posterior de la pantalla, aunque algunas pantallas de utilizar blanco o de color LED en su lugar. Millones de cada uno de persianas LCD, dispuestas en una cuadrícula, se abren y cierran para permitir que una cantidad medida de la luz blanca a través. Cada obturador está emparejado con un filtro de color para quitar todos menos el rojo, verde o azul (RGB) parte de la luz de la fuente de color blanco original. Cada par de obturación de filtro forma una sola sub-pixel . El sub-píxeles son tan pequeñas que cuando la pantalla se ve incluso desde una distancia corta, los colores individuales se mezclan para producir una sola mancha de color, un pixel . El tono del color se controla cambiando la intensidad relativa de la luz que pasa a través de la sub-píxeles.

Los cristales líquidos abarcan una amplia gama de forma de barra polímeros que forman naturalmente en capas finas, en comparación con la alineación más al azar de una normal de líquido. Algunos de ellos, el cristal líquido nemático , también muestran un efecto de alineación entre las capas. La dirección particular de la alineación de un cristal líquido nemático se puede establecer mediante la colocación en contacto con una capa de alineación o director, que es esencialmente un material con surcos microscópicos en él. 

Persianas LCD consiste en una pila de tres elementos principales. En la parte inferior y superior de la persiana se polarizador placas en ángulo recto. Normalmente, la luz no puede viajar a través de un par de polarizadores dispuestos de esta manera, y la pantalla sería negro. Los polarizadores también llevar a los directores para crear la estructura retorcida alineados con los polarizadores de ambos lados. A medida que la luz sale del polarizador trasero, que, naturalmente, seguir toque el cristal líquido, que sale al frente de la de cristal líquido que gira pasado por el ángulo correcto, que le permite pasar a través del polarizador frontal. LCD son normalmente transparente.

Para activar el obturador apagado, se aplica un voltaje a través de ella de principio a fin. Las moléculas en forma de barra se alinean con el campo eléctrico en lugar de los directores, la destrucción de la estructura torcida. La luz ya no cambia la polarización a medida que fluye a través del cristal líquido, y ya no puede pasar por el polarizador frontal. Mediante el control de la tensión aplicada a través del cristal, la cantidad de giro restante puede ser seleccionado. Esto permite la transparencia del obturador para ser controlado. Para mejorar el tiempo de conmutación, las células se colocan bajo presión, lo que aumenta la fuerza de ellos mismos volver a alinear con los directores cuando el campo está apagado.

Varias otras variaciones y modificaciones se han utilizado con el fin de mejorar el rendimiento en ciertas aplicaciones. In-Plane Switching muestra (IPS y S-IPS) ofrecen ángulos de visión más amplio y una mejor reproducción del color, pero son más difíciles de construir y tener un poco más lento el tiempo de respuesta. Muestra IPS se utilizan principalmente para monitores de ordenador . La alineación vertical (VA, S-PVA y MVA) ofrecen una mayor relación de contraste y tiempos de respuesta, pero sufren de cambio de color cuando se ve desde el lado. En general, todas estas muestras de trabajo de una manera similar por el control de la polarización de la fuente de luz.

Direccionamiento de sub-píxeles

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La construcción de una pantalla

Un conjunto de obturador típico consiste en un sandwich de varias capas depositadas en dos hojas de vidrio fino que forman la parte delantera y trasera de la pantalla. Para los tamaños de pantalla más pequeña (menos de 30 pulgadas), las hojas de vidrio puede ser sustituido por plástico.

La hoja de atrás comienza con una película polarizante, la hoja de vidrio, los componentes de la matriz de electrodos activos y hacer frente, y luego el director. La hoja frontal es similar, pero carece de los componentes de la matriz activa, en sustitución de aquellos con los filtros de color patrón. El uso de un proceso de construcción de varios pasos, las dos hojas se pueden producir en la misma línea de montaje. El cristal líquido se coloca entre las dos hojas en una hoja de plástico con dibujos que divide el líquido en persianas individuales y mantiene las hojas a una distancia precisa entre sí.

El paso crítico en el proceso de fabricación es la deposición de los componentes de la matriz activa. Estos tienen una tasa de fracaso es relativamente elevada, lo que hace que los píxeles en la pantalla "always on". Si hay suficientes roto píxeles, la pantalla tiene que ser desechada. El número de paneles desechados tiene un fuerte efecto en el precio de los aparatos de televisión resultante, y el mayor descenso a la baja en los precios entre 2006 y 2008 se debió principalmente a la mejora de los procesos.

Para producir una televisión completa, el conjunto del obturador se combina con la electrónica de control y luz de fondo. La luz de fondo para pequeños conjuntos pueden ser proporcionados por una sola lámpara con un difusor o el espejo helado de difundir la luz, sino para pantallas más grandes una sola lámpara no es lo suficientemente brillante y la superficie posterior es más bien cubiertos con un número de lámparas por separado. Lograr una iluminación uniforme sobre el frente de una pantalla todo sigue siendo un reto, y puntos brillantes y oscuros no son infrecuentes.

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A 19 " Sony TV LCD

Eficiencia

LCDs son relativamente ineficientes en cuanto al uso de energía por tamaño de la pantalla, porque la gran mayoría de la luz que se está produciendo en la parte posterior de la pantalla se bloquea antes de que llegue al espectador. Para empezar, los filtros polarizador trasero a más de la mitad de la original sin luz polarizada. Examinar la imagen de arriba, se puede ver que una buena parte de la zona de la pantalla está cubierta por la estructura celular alrededor de las persianas, que elimina otra parte. Después de eso, el filtro cada sub-píxel de color elimina la mayor parte de lo que queda para dejar sólo el color deseado. Finalmente, para controlar el color y la luminancia de un pixel en su conjunto, la luz tiene que estar más absortos en las persianas. 3M sugiere que, en promedio, entre 8 y 10% de la luz que se genera en la parte posterior del aparato llega al espectador.

Modernos televisores LCD han tratado de abordar el uso de energía a través de un proceso conocido como "iluminación dinámica" (originalmente introducido por otros motivos, ver más abajo). Este sistema analiza la imagen para encontrar áreas que son más oscuros, y reduce la iluminación en esas zonas. CCFL son cilindros largos que corren a lo largo de la pantalla, por lo que este cambio sólo se puede utilizar para controlar el brillo de la pantalla como un todo, o en bandas horizontales por lo menos todo de ella. Esto hace que la técnica adecuada sólo para determinados tipos de imágenes, como los créditos al final de una película. En 2009, algunos fabricantes de  hizo algunos televisores con HCFL (más eficiente de la energía a CCFL). Establece el uso de LEDs son más distribuida, con cada una de iluminación LED sólo un pequeño número de píxeles, por lo general un 16 por 16 parches. Esto les permite ajustar dinámicamente el brillo de áreas mucho más pequeñas, lo que es adecuado para un conjunto mucho más amplio de las imágenes.

La calidad de imagen

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Un viajero de bolsillo LCD TV

Los primeros televisores LCD fueron ridiculizados ampliamente por su deficiente en términos generales la calidad de imagen, sobre todo el fantasma de imágenes en movimiento rápido, ratio de contraste de los pobres, y los colores de barro. A pesar de las muchas predicciones que otras tecnologías siempre ganaría las pantallas LCD, una inversión masiva en la producción de LCD, la manufactura y procesamiento de imagen electrónica ha abordado muchos de estos problemas. 

El tiempo de respuesta

Por 60 cuadros por segundo, muy común en América del Norte, cada píxel se ilumina durante 17 ms antes de que se tiene que ser re-elaborado (20 ms en Europa). Los primeros monitores LCD había tiempo de respuesta del orden de cientos de milisegundos, lo que hacía inútiles para la televisión. Una combinación de mejoras en la tecnología de materiales desde la década de 1970 mejorado en gran medida esta, al igual que las técnicas de matriz activa. En el año 2000, los paneles LCD con tiempos de respuesta de alrededor de 20 ms son relativamente comunes en los roles de equipo. Esto todavía no era lo suficientemente rápido como para el uso de la televisión.

La relación de contraste

Incluso en un estado totalmente desconectado, los cristales líquidos permite un poco de luz al filtrarse a través de las persianas. Esto limita su relación de contraste de 1600:1 a cerca de los mejores juegos modernos, Los fabricantes suelen citar el "Full On / Off" en lugar de una relación de contraste, que es aproximadamente un 25% mayor para el sistema dado.

gama de colores

Color en un televisor LCD está fabricada mediante el filtrado por una fuente de blanco y luego selectivamente encofrado los tres colores primarios en relación con los demás. La precisión y la calidad de los colores resultantes son por lo tanto depende de la fuente de luz de fondo y su capacidad de producir de manera uniforme la luz blanca. El CCFL utilizado a principios de los televisores LCD no eran muy blancas, y tendían a ser más fuerte en los greens. Moderna iluminación ha mejorado esto, y se pone comúnmente citar a un espacio de color que cubre aproximadamente el 75% de la gama de colores NTSC 1953 . El uso de LEDs blancos como la luz de fondo mejora aún más.

Historia

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Un televisor LCD colgado en una pared en el Centro de Comercio Mundial de Taipeidurante muestra en el año 2008.

Los primeros esfuerzos

LCD de matriz pasiva primero se hizo común en la década de 1980 para los distintos roles de ordenador portátil. En el momento en que compitió con las pantallas de plasma en el espacio mismo del mercado. Los LCD tienen tasas de refresco muy lento que borrosa la pantalla, incluso con el desplazamiento de texto, pero su peso ligero y de bajo costo fueron los principales beneficios. Pantallas LCD con reflectante requiere ninguna fuente de luz interna, que las hace particularmente bien adaptado a los ordenadores portátiles.

Alta definición

A través de la introducción de HDTV a mediados de la década de 1990 y en la década de 2000, las pantallas de plasma fueron la principal tecnología de alta definición pantalla. Sin embargo, su alto costo, tanto en fabricación como de venta, significa que las viejas tecnologías, como los CRT mantiene una huella a pesar de sus desventajas. LCD, sin embargo, fue ampliamente considerado como incapaz de escala en el mismo espacio, y se creía que el cambio a la alta definición que empujar desde el mercado por completo.

Esta situación cambió rápidamente. Al contrario de optimismo inicial, las pantallas de plasma que nunca vio la enorme economía de escala que se esperaba, y se mantuvo caro. Mientras tanto, las tecnologías de LCD como Overdrive comenzado a abordar su capacidad para trabajar a velocidades de televisión. Inicialmente producido en tamaños más pequeños, encajar en el espacio de gama baja que el plasma no podía llenar, los LCD comenzaron a experimentar las economías de escala que el plasma no pudo alcanzar. 

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LCD TV para la visualización pública en Hong Kong bus

Los efectos ambientales

Ver también: La basura electrónica

La producción de pantallas LCD utiliza el trifluoruro de nitrógeno (NF 3 ) como un fluido grabado durante la producción de los componentes de capa fina. NF 3 es un potente gas de efecto invernadero , y su extensa vida media puede hacer que sea un factor potencialmente dañinos para el calentamiento global . Un informe publicado en Geophysical Research Letters sugiere que sus efectos eran teóricamente mucho mayor que la más conocida de las fuentes de gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono .Como NF 3 no era de uso generalizado en el momento, no se hizo parte de los Protocolos de Kyoto y se ha considerado "el faltante de gas de efecto invernadero".

Los críticos del informe señalan que se supone que todos los de la NF 3 producido se libera a la atmósfera. En realidad, la gran mayoría de NF 3 se divide en los procesos de limpieza;. Dos estudios anteriores encontraron que sólo el 2% a 3% del gas se escapa la destrucción después de su uso.  Además, el informe no se compara NF 3 " s efectos de lo que lo reemplazó, perfluorocarbono , otro gas de efecto invernadero, de los cuales entre 30% a 70% escapa a la atmósfera en el uso típico.

Competencia a desarrollar: 4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados.

Desarrollo de las actividades:

Ver el video;

El alumno realizara la lectura del presente artículo titulado “Transistor de película fina”, resaltado de textos más destacables, los cuales departirá con sus compañeros de equipo a fin de lograr un conceso para realizar conjuntamente un tríptico informativo de la tecnología LCD en televisores. La cual se deberá producir e intercambiar con sus compañeros de grupo y distribuir a las autoridades del plantel, además lo entregar en archivo adjunto, con autoevaluación por correo electrónico a la dirección, cbtis50.prof.martin@

La fecha límite de entrega será el día 07 de octubre de 2012

La autoevaluación será acorde a lo siguiente:

|Lista de cotejo | Sí |No |

|Agrega una portada con datos de la institución, profesor e integrantes del equipo. | | |

|El tríptico trae una sintesis | | |

|Utiliza la herramienta de “justificar” el texto | | |

|Inserta imágenes o diagramas para ilustrar la información | | |

|Utiliza corrector de “ortografía y gramática” | | |

|Inserta una conclusión general por equipo | | |

|Es original en su diseño y presentación | | |

|Difunde el tríptico a las autoridades del plantel | | |

|Socializan la información con otros equipos del grupo | | |

|Realiza consulta a libros, revistas o la Web para adicionar información | | |

Producto de esta semana Tríptico

Diagrama para el proyecto de la unidad 2

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UNIDAD 2

SEMANA 2

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