«жк-мониторы: внутренняя организация, технологии, перспективы» (стр. 2 из 4)

3.2. Способы подсветки матриц.

В настоящее время, технология подсветки матриц при помощи флюорисцентных ламп уступает место светодиодной посветке.

Преимущества светодиодов:

● Более широкий спектр излучения, и, как следствие, увеличение цветового охвата;

● Почти идеальный белый цвет;

● Более просты в управлении;

К недостатками светодиодной подсветки можно отнести трудность реализации данной технологии, а следовательно, ее дороговизну. Однако, разрабатываются технологии, позволяющие снизить число светодоидов без потери яркости изображения и засветов, что уменьшает энергопотребление матриц почти в 2 раза.

3. Технические характеристики ЖК-монитора.

Ниже перечислены важные параметры ЖК-монитора, позволяющие оценить его пригодность для тех или иных целей.

● Разрешение – горизонтальный и вертикальный размеры, выраженные в пикселах. В отличие от ЭЛТ-мониторов, ЖК имеют одно, «родное», физическое разрешение, остальные достигаются интерполяцией.

● Размер точки – расстояние между центрами соседних пикселов. Непосредственно связан с физическим разрешением.

● Соотношение сторон экрана(формат) – отношение ширины к высоте, например: 4:3, 16:9, 16:10, 5:4.

● Видимая диагональ – размер самой панели, измеренный по диагонали. Площадь дисплеев зависит также от формата: монитор с форматом 4:3 имеет большую площадь, чем с форматом 16:10 при одинаковой диагонали.

● Контрастность – отношение яркостей самой светлой и самой тёмной точек. В некоторых мониторах используется адаптивный уровень подсветки, приведенная для них цифра контрастности не относится к контрасту изображения. Для мнимого повышения этого показателя используют матрицы с глянцевым (Glare) покрытием, а также динамическую контрастность. Это означает, что электроника, анализируя изображение, либо повышает, либо снижает яркость подсветки.

● Яркость – количество света, излучаемое дисплеем, обычно измеряется в канделах на квадратный метр.

● Время отклика – время, которое пиксел ЖК-монитора затрачивает, чтобы перейти от активного (белого) в бездействующий (чёрный) и обратно к активному (белому). Этот процесс измеряется в миллисекундах. В большинстве активных TN матриц время отклика не превышает 10 мс, минимальное значение этой величины — 2 мс. Но для человеческого глаза, в силу инертности сетчатки, эффект от снижения времени отклика ниже планки в 10 мс практически не заметен. Поэтому дальнейшее уменьшение данного показателя не имеет смысла.

● Угол обзора – угол, при котором падение контраста достигает заданного, для разных типов матриц и разными производителями считается по-разному, и часто сравнению не подлежит. Как один из вариантов, за угол обзора берется угол, при отклонении на который контрастность изображения уменьшается в 10 раз. В современных мониторах угол обзора составляет около 160 градусов (по 80 в каждую сторону относительно нормали, проведенной к центру экрана).

● Тип матрицы – технология, по которой изготовлен ЖК-дисплей (подробно рассмотрены ниже).

● Частота кадровой развертки — частота обновления экрана. Среднее значение для современных мониторов — 60 Гц. Такой частоты вполне достаточно, ибо в ЖК-мониторах, в отличие от ЭЛТ, как правило, изображение не мерцает. Здесь стоит сделать оговорку, потому как существует технология Black Frame Insertion, разработанная компанией BenQ, которая гасит последовательно одну из 16 ламп подсветки, тем самым создавая эффект ЭЛТ. Данная технология позволяет снизить эффект инертности изображения, но за счет гашения одной из ламп уменьшается яркость изображения, что в принципе при современных показателях яркости не критично. При использовании BFI мерцание может быть заметным при просмотре однотонного изображение. Также в технических характеристиках часто указывают диапазон частот до 75 Гц. Но даже при установленной частоте в 75 Гц, монитор все равно продолжает работать на 60, а лишние кадры электроника просто отбрасывает.

● Входы:

 VGA (Video Graphics Array) — стандарт мониторов и видеоадаптеров. Выпущен IBM в 1987 году для компьютеров PS/2 Model 50 и более старших. VGA являлся последним стандартом, которому следовало большинство производителей видеоадаптеров. 15-пиновый вход, предназначенный для передачи аналогового сигнала.

 DVI (Digital Visual Interface, цифровой видеоинтерфейс) — разъём, предназначенный для передачи видеоизображения на цифровые устройства отображения, такие как жидкокристаллические мониторы и проекторы.

 HDMI (High-Definition Multimedia Interface) — мультимедийный интерфейс высокой чёткости, позволяет передавать цифровые видеоданные высокого разрешения и многоканальные цифровые аудио-сигналы с защитой от копирования (HDCP).

4. Актуальные технологии изготовления ЖК-матриц.

Основные технологии изготовления ЖК дисплеев:

● TN+film.

● IPS.

● MVA.

Различаются эти технологии геометрией поверхностей, полимера, управляющей пластины и фронтального электрода. Большое значение имеют чистота и тип полимера со свойствами жидких кристаллов, примененный в конкретных разработках.

4.1. TN+film (Twisted Nematic + film).

Самый распространенный тип цифровых панелей основан на технологии, сокращенно называемой TN TFT или TN+Film TFT (Twisted Nematic + Film), в основе которой лежит традиционная технология скрученных кристаллов. Термин Film обозначает дополнительное наружное пленочное покрытие, позволяющее увеличить угол обзора.

В основе технологии TN+Film лежит использование так называемых активных матриц. В этом случае действует принцип один электрод - одна ячейка, однако каждый пиксель экрана обслуживает еще и дополнительный усилительный элемент, который, во-первых, значительно снижает время, в течение которого происходит смена напряжения на электроде и, во-вторых, компенсирует взаимное влияние соседних ячеек друг на друга. Итого мы имеем, при разрешении 1024x768 786432 точек, а это означает более двух с половиной миллионов независимых ячеек. Благодаря "прикрепленному" к каждой ячейке транзистору, матрица "помнит" состояние всех элементов экрана, и сбрасывает его только в момент получения команды на обновление. В результате повышаются практически все параметры экранной картинки - четкость, яркость и скорость перерисовки элементов изображения, увеличивается угол обзора.

Недостатки:

● Черный цвет, особенно в старых моделях таких дисплеев, не всегда достаточно глубокий.

● При перегорании транзистора, он более не может прикладывать напряжение к своим трем субпикселям. Это важно, поскольку нулевое напряжение на нем означает яркую точку на экране. По этой причине "мертвые" ЖК-пиксели очень яркие и заметные.

К достоинствам технологии можно отнести самое маленькое время отклика среди современных матриц.

4.2. IPS (In-Plane Switching).

Одной из первых ЖК-технологий, призванных сгладить недостатки TN+film, стала технология Super-TFT или IPS (In-Plane Switching - приблизительно это можно перевести как "плоскостное переключение"), разработанная японскими компаниями Hitachi и NEC. IPS представляет собой своеобразный компромисс, когда за счет снижения одних характеристик цифровых панелей оказалось возможным улучшить другие: расширить угол обзора до примерно 170 градусов (что, практически, соотносимо с аналогичными показателями ЭЛТ-мониторов) за счет более точного механизма управления ориентацией жидких кристаллов, что и явилось ее главным достижением. Такой важный параметр, как контрастность, остался на уровне TN TFT, а время отклика даже немного увеличилось.

Суть технологии Super-TFT в том, что разнополярные электроды располагаются не в разных плоскостях, а в одной. При отсутствии электрического поля молекулы жидких кристаллов выстроены вертикально и не влияют на угол поляризации проходящего через них света. Поскольку углы поляризации фильтров перпендикулярны, то свет, идущий через выключенный транзистор, полностью поглощается вторым фильтром. Создаваемое электродами поле поворачивает молекулы жидких кристаллов на 90 градусов относительно позиции покоя, меняя тем самым поляризацию светового потока, который пройдет второй поляризующий фильтр без помех.

Преимущества технологии IPS:

● Четкий черный цвет;

● большой угол обзора (достигает170 градусов);

● "битые" пиксели теперь выглядят черными, а потому они и достаточно малозаметны.

Недостатки:

● Электроды располагаются на одной плоскости, по паре на цветовой элемент, и закрывают собой часть проходящего света. В результате страдает контрастность, которую приходится компенсировать более мощной подсветкой.

● Создание электрического поля в подобной системе требует больших затрат энергии и занимает больше времени, из-за чего растет время отклика.

Дальнейшее совершенствование технологии IPS породило целое семейство технологий: S-IPS (Super IPS), SFT (Super Fine TFT), A-SFT (Advanced SFT), SA-SFT (Super A-SFT).

На настоящий момент матрицы, изготовленные по технологии IPS единственные из ЖК-мониторов, всегда передающие полную глубину цвета RGB — 24 бита, по 8 бит на канал). TN-матрицы почти всегда имеют 6-бит, как и часть MVA.