Технологии ЖК мониторов

В настоящее время на рынке ЖК мониторов представлено достаточно много моделей, основанных на различных технологиях изготовления ЖК матриц. К тому же эти технологии постоянно развиваются и дополняются. Рассмотрим только основные из них, являющиеся базовыми для современных разработок.

TN+Film

Самая первая технология, по которой делаются активные ЖК-мониторы. Она отработана до тонкостей, поэтому себестоимость матриц получается наиболее низкой. Аббревиатура TN+Film расшифровывается как Twisted Nematic + Film. В обычном состоянии, при отсутствии управляющего напряжения, жидкие кристаллы в TN+Film находятся в скрученной фазе и субпиксель ярко горит. Чем больше приложенное к ячейке напряжение – тем больше распрямляются молекулы жидких кристаллов. При максимальном управляющем напряжении субпиксель будет затемнён до предела. У этой технологии есть несколько недостатков. Во-первых, каждый пиксель никогда не будет до конца темным и черный цвет получится неидеальным. Во-вторых, при сбое управления хоть одним субпикселем, на экране образуется светящаяся неприятная точка, а в-третьих, угол обзора, несмотря на специальную плёнку-покрытие, редко превышает 140-150 градусов.

Технологии ЖК мониторов - student2.ru

Рис. 6.10. Технология TN.

IPS

In-Plane Switching – это технология, разработанная Hitachi и NEC в 1989 году. Отличительная особенность состоит в том, что оба управляющих полупрозрачных электрода расположены в одной плоскости – только на нижней стороне ЖК-ячейки. Жидкие кристаллы располагаются иначе, чем в случае с TN+Film: в расслабленном состоянии они не пропускают свет. Чем больше управляющее напряжение – тем больше кристаллы закручивают поляризацию светового пучка. Кроме этого, IPS-матрицы имеют больший, чем у TN+Film, угол обзора. Но есть у этой технологии и значительный недостаток - большое время отклика субпикселей - до 50 мс.

Технологии ЖК мониторов - student2.ru

Рис. 6.11. Технология IPS.

MVA

Запатентованная Fujitsu технология называется Multi-Domain Vertical Alignment. Молекулы жидких кристаллов ориентированы в вертикальном направлении (Vertical Alignment) и при отсутствии управляющего напряжения не меняют поляризации светового потока. В связи с особенностями конструкции (длинные, вертикально ориентированные цепочки кристаллов), при изменении угла обзора может сильно меняться светоотдача субпикселя (а следовательно – цвет результирующего пикселя). Поэтому каждый субпиксель разделён на несколько зон (Multi-Domain), каждая из которых оптимизирована для наилучшей светоотдачи в своём секторе обзора. Таким оригинальным образом была решена проблема сильно ограниченных углов обзора в исходной технологии VA.

MVA-матрицы обладают всеми плюсами технологии IPS (глубокий чёрный цвет фона, тёмный цвет битых пикселей, широкие углы обзора), но при этом имеют лучшую скорость реакции. Но существуют и недостатки – такая панель быстрее меняет резкие цветовые переходы, и гораздо медленнее – плавные. Существует особая разновидность данной технологии - PVA (Patterned Vertical Alignment) от Samsung.

Предшественницей технологии MVA была однодоменная технология VA, также разработанная в Fujitsu в 1996 году. Основным ее недостатком являлся маленький угол обзора. Посмотрите на приведенную ниже схему – на ней справа специально изображен не полностью открытый пиксел. Если смотреть на него сверху – все будет как и положено, кристаллы будут расположены относительно глаза под углом 45 градусов, а потому пиксел будет иметь серый цвет; однако, если посмотреть справа, Вы увидите те же самые кристаллы под прямым углом, что соответствует белому цвету, а если посмотреть слева – Вы будете смотреть вдоль кристаллов, что соответствует цвету уже черному.. Таким образом, VA-матрицы имели не просто маленькие углы обзора – конкретные эффекты от увеличения угла обзора еще зависили и от того, в какую сторону пользователь отклоняется от центра экрана.

Технологии ЖК мониторов - student2.ru

Рис. 6.12. Технология VA.

Решение этой проблемы было найдено в разбиении каждого пиксела на домены, срабатывающие синхронно. Кристаллы в доменах ориентированы по-разному, а потому, с какой бы стороны пользователь ни посмотрел на экран, если кристаллы одного домена будут развернуты так, что будут пропускать свет, то кристаллы соседнего домена окажутся под углом к ним и свет задержат (разумеется, кроме того случая, когда надо отобразить белый цвет – тогда все кристаллы располагаются почти параллельно плоскости матрицы). Как и у IPS-матриц, в выключенном состоянии пиксел не пропускает свет, а потому битые пикселы на MVA-матрицах выглядят черными точками.

Технологии ЖК мониторов - student2.ru
Технологии ЖК мониторов - student2.ru Технологии ЖК мониторов - student2.ru

Рис. 6.13. Технология MVA.

TFT мониторы

Понятие TFT имеет отношение не к технологии изготовления матрицы из жидких кристаллов, а к способу выбора элементов этой матрицы при формировании изображения. Очевидно, что выбор элемента матрицы осуществляется за счет управляющих сигналов по линиям рядов и колонок (более подробное описание в данном случае излишне). Если управляющие элементы (ключи) находятся на начале линий, формирующих ряды и колонки, говорят о пассивной матрице. Большие размеры матриц вызывают разные условия срабатывания узлов, в зависимости от их удаленности от управляющего устройство. В мониторах с пассивной матрицей это вызывает ухудшение качества изображения (яркость, контрастность и т.д.) и увеличение времени отклика.

TFT, или Thin-film transistor, это технология, применяющаяся в создании другого типа жидкокристаллических матриц, ЖК-экранов. Thin-film transistor в переводе с английского – это тонкопленочный транзистор. Такими тонкопленочными транзисторами управляется TFT-матрица, которую еще называют активной. По сравнению с пассивной ЖК-матрицей, активная матрица обладает гораздо большим быстродействием дисплея, более высоким уровнем четкости и контрастности изображения, а также большим углом видимости. Элементом управления для каждого пиксела становится транзистор, или диодная структура (в этом случае иногда говорят о технологии TFD), работающие в качестве управляющего ключа (см. рис. 6.14).

Технологии ЖК мониторов - student2.ru

Рис. 6.14. Технология TFT.

Благодаря этом увеличивается контраст изображения, его четкость, повышается быстродействие монитора. TFT-дисплеи впервые появились в 1972 году. На сегодняшний день технология TFT используется практически всеми производителями плоских мониторов и телевизионных экранов. К недостаткам таких дисплеев относится то, что из-за сложных технологий они стоят дороже и потребляют больше энергии. Из-за большого количества пикселей среди них чаще встречаются битые, то есть неработающие пиксели.

Наши рекомендации