Жидкокристаллический дисплей – пассивный плоский монитор — интерфейс системы человек – электронный прибор.
Синонимы - ЖК монитор, TFT монитор, LCD TV, плоский индикатор, плоский дисплей, LCD TFT и пр.
LCD TFT (англ.
LCD - liquid crystal display - жидкокристаллический дисплей) (англ.
TFT - thin film transistor — тонкоплёночный транзистор) – одно из названий жидкокристаллического дисплея, в котором используется активная матрица, управляемая тонкоплёночными транзисторамии. Усилитель TFT для каждого субпиксела применяется для повышения быстродействия, контрастности и чёткости изображения дисплея.
Назначение ЖК монитора
Жидкокристаллический монитор предназначен для графического
отображения полноцветной (24бит) информации с компьютера, ТV приемника,
фотоаппарата и пр.
Простые приборы (электронные часы, мобильные телефоны, плееры,
электронные термометры и пр.) могут иметь монохромный тип дисплеев
(одноцветный или 2-5 цветный).
Технические характеристики ЖК монитора
Для ЖК мониторов, как и у других индикаторов, важны параметры (пример – Philips LCD-TV 37-3321):
-
Яркость (500 cd/kw m, где cd/kw m – кандела лат.
свеча на квадратный метр).
-
Размер плоского экрана (толщина 11см, экран 107,3х61,5см, диагональ 37
=94см, формат16:9, разрешение 1366х768).
-
Цена (2007г.) – 777€≈27.000руб.
У ЖК мониторов нет мерцания, дефектов сведения, помех от магнитных
полей. У ЖК мониторов идеальны фокусировка, геометрия изображения и
фиксированное разрешение. Энергопотребление ЖК мониторов в 2-4 раза
меньше, чем у ЭЛТ
и плазменных экранов сравнимых размеров (пример – диагональ 81см,
Samsung LCD-TV LE-32 S 62 B - 152Вт). Энергопотребление ЖК мониторов на
95% определяется мощностью неоновых ламп подсветки или светодиодной
матрицы подсветки (англ.
backlight - задний свет) пассивного ЖК экрана.
Принципы функционирования и устройства ЖК монитора
рис 1
Устройство TFT-панели
Главной частью ЖК монитора является управляемый электрическим полем поляризационный светофильтр на основе жидких кристаллов.
Управляемый электрическим полем поляризационный светофильтр
формируется нанесением желеобразной массы жидких кристаллов толщиной
примерно 0,01мм между двух поверхностей особой формы.
Электрическое поле, приложенное к ЖК, ориентирует кристаллы в одном
направлении, в результате чего кристаллы поворачивают плоскость
поляризации. Чем большее поле приложено, тем больше угол поворота
плоскости поляризации, что и управляет величиной яркости света,
пропущенного поляризационным фильтром.
Принципы устройства и функционирования ЖК монитора, рис 1, рис 2.
Рис 1. Жидкокристаллические поляризационные светофильтры с электронным управлением.
а)
Жидкокристаллическая матрица с разделителями (8); 2,3 - поляризаторы - белого света (горизонтальный) и RGB цветов (вертикальный); 4 - RGB светофильтры;
б) схема управления светофильтрами.
10 - фронтальный электрод - прозрачное напыление по всей поверхности полимера 7;
управляющая пластина (где: 5,6 - горизонтальные и вертикальные управляющие шины; 9 - тонкоплёночные транзисторы; 11 - задние электроды поворота жидких кристаллов);
в) детали жесткости экрана.
1п, 1 - стеклянные пластины; 7 - слои прочного полимера.
Стеклянная пластина, 1п, на внешней стороне экрана имеет матово -
черный цвет – дымчатое стекло - одинаково ослабляющее все цвета в
видимом диапазоне спектра. Используется дымчатое стекло для уменьшения
влияния постороннего света на изображение и для воспроизведения
глубокого черного цвета на экране. Известно, что сумма RGB цветов
создает грязно – серый цвет, а не черный. Дымчатое стекло используется
также в плазменных, ЭЛТ и светодиодных мониторах.
рис 2 Схема работы LCD TFT на примере 2 ячеек.
Рис 2.
Управляющая пластина: нижняя ячейка - горит "желтым"
("красный"+"зелёный") цветом, 11. По горизонтальным шинам, 5,
происходит выбор строки (подача +20 В на затворы управляющих
КМОП-транзисторов, 9), по вертикальным шинам, 6, происходит выбор цвета ячейки, +V1, +V2. Верхняя ячейка погашена, -5V.
ЖК монитор дозирует в растре экрана яркость внешнего источника белого света и поэтому называется пассивным монитором.
Активные, излучающие мониторы – плазменные, ЭЛТ, светодиодные.
Наиболее перспективным представляется производство мониторов на базе светодиодов. Полимерные, OLED (англ.
OLED - Organic Light Emitting Display - дисплей на органических светодиодах) – лучшие.
Технологии
Жидкокристаллические мониторы были разработаны в 1963 году в исследовательском центре Давида Сарнова (David Sarnoff) компании RCA, Принстон, штат Нью-Джерси.
Основные технологии при изготовлении ЖК дисплеев: TN+film, IPS и
MVA. Различаются эти технологии геометрией поверхностей, рис1, полимера
7, управляющей пластины и фронтального электрода 10.
Большое значение имеют чистота и тип полимера со свойствами жидких кристаллов, примененный в конкретных разработках.
Время отклика матрицы SXRD-проектора VPL-VW50 Pearl, сконструированных по технологии (англ.
SXRD - Silicon X-tal Reflective Display
- кремневая отражающая жидкокристаллическая матрица), уменьшено до 5
мс. Компании Sony, Sharp и Philips совместно разработали технологию (англ.
PALC - Plasma Addressed Liquid Crystal
- плазменный жидкий кристалл, к которому обращаются), которая соединила
в себе преимущества LCD (яркость и сочность цветов, контрастность) и
плазменных панелей (большие углы видимости по горизонту, H, и
вертикали, V, высокую скорость обновления). В качестве регулятора
яркости в этих дисплеях используются газоразрядные плазменные ячейки, а
для цветовой фильтрации применяется ЖК-матрица. Технология PALC
позволяет адресовать каждый пиксель дисплея по отдельности, а это
означает непревзойденную управляемость и качество изображения.
TN+film (Twisted Nematic + film)
Часть "film" в названии технологии означает дополнительный слой,
применяемый для увеличения угла обзора (ориентировочно - от 90° до
150°). К сожалению, способа улучшения контрастности и времени отклика
для панелей TN пока не нашли, причём время отклика у данного типа
матриц является на существующий момент одно из лучших, а вот уровень
контрастности нет.
TN + film - самая простая технология.
Матрица TN + film работает следующим образом: если к субпикселам не
прилагается напряжение, жидкие кристаллы (и поляризованный свет,
который они пропускают) поворачиваются друг относительно друга на 90° в
горизонтальной плоскости в пространстве между двумя пластинами. И т.к.
направление поляризации фильтра на второй пластине составляет угол в
90° с направлением поляризации фильтра на первой пластине, свет
проходит через него. Если красные, зеленые и синие субпиксели полностью
освещены, на экране образуется белая точка.
К достоинствам технологии можно отнести самое маленькое время отклика среди современных матриц.
IPS (In-Plane Switching)
Технология In-Plane Switching была разработана компаниями Hitachi и
NEC и предназначалась для избавления от недостатков TN + film. Однако,
хотя с помощью IPS удалось добиться увеличения угла обзора до 170°, а
также высокой контрастности и цветопередачи, время отклика осталось на
низком уровне.
На настоящий момент матрицы, изготовленные по технологии IPS
единственные из ЖК-мониторов передают полную глубину цвета RGB (24
бита, по 8 бит на канал, в отличие от остальных матриц, передающих
только по 6 бит на канал).
Если к матрице IPS не приложено напряжение, молекулы жидких
кристаллов не поворачиваются. Второй фильтр всегда повернут
перпендикулярно первому, и свет через него не проходит. Отображение
черного цвета является идеальным. При выходе из строя транзистора
«битый» пиксель для панели IPS будет не белым, как для матрицы TN, а
черным.
При приложении напряжения молекулы жидких кристаллов поворачиваются
перпендикулярно своему начальному положению и пропускают свет.
IPS в настоящее время вытеснено технологией
S-IPS (Super-IPS, Hitachi 1998 год), которая наследует все преимущества технологии IPS с одновременным уменьшением времени отклика. Но, несмотря на то, что цветность S-IPS панелей приблизилась к обычным мониторам CRT, контрастность все равно остаётся слабым местом. S-IPS активно используется в панелях размером от 20",
LG.Philips и NEC остаются единственными производителем панелей по данной технологии.
-
AS-IPS - технология Advanced Super IPS (Расширенная Супер-IPS), также была разработана корпорацией Hitachi в 2002NEC (например NEC LCD20WGX2) созданных по технологии S-IPS, разработанной консорциумом
LG.Philips.
году. В основном улучшения касались уровня контрастности обычных
панелей S-IPS, приблизив его к контрастности S-PVA панелей. AS-IPS
также используется в качестве названия для мониторов корпорации
-
A-TW-IPS - Advanced True White IPS (Расширенная IPS с Настоящим Белым), разработано
LG.Philips для корпорации NEC.
Представляет собой S-IPS панель с цветовым фильтром TW (True White -
Настоящий белый) для придания белому цвету большей реалистичности и
расширению цветового диапазона. Этот тип панелей используется при
создании профессиональных мониторов для использования в
фотолабораториях и/или издательствах.
MVA (Multi-Domain Vertical Alignment)
Эта технология разработана компанией Fujitsu и теоретически является
оптимальным компромиссом практически во всех областях. Горизонтальные и
вертикальные углы обзора для матриц MVA составляют 160°, время отклика
примерно в 2 раза меньше, чем для матриц IPS, а цвета отображаются
гораздо более точно, чем на старых TN+Film.
MVA стала наследницей технологии VA, представленной в 1996 году
компанией Fujitsu. Жидкие кристаллы матрицы VA при выключенном
напряжении выровнены перпендикулярно по отношению ко второму фильтру,
т.е. не пропускают свет. При приложении напряжения кристаллы
поворачиваются на 90°, и на экране появляется светлая точка.
Достоинствами технологии MVA являются небольшое время реакции,
глубокий черный цвет и отсутствие, как винтовой структуры кристаллов,
так и двойного магнитного поля.
Аналогами MVA являются технологии PVA от Samsung, ASV от Sharp и Super MVA от CMO.
источник: wikipedia.org
|
Портал для СМАРТФОНОВ