По какой технологии изготавливаются плоские мониторы

Технологии создания дисплеев: виды матриц и их особенности

Ранее на сайте MediaPure.RU была опубликована статья, рассказывающая об отличиях IPS и TN матриц в рамках советов при покупке монитора или ноутбука. Пришло время поговорить о всех современных технологиях производства дисплеев, с которыми мы можем столкнуться и иметь представление о видах матриц в устройствах нашего поколения. Не путайте с LED, EDGE LED, Direct LED — это типы подсветки экранов и к технологии создания дисплеев имеют косвенное отношение.

Наверное, каждый может вспомнить свой монитор с электронно-лучевой трубкой, которым пользовался ранее. Правда и до сих пор встречаются пользователи и поклонники ЭЛТ технологии. В настоящее время экраны увеличились в диагонали, поменялись технологии изготовления дисплеев, стало все больше разновидностей в характеристиках матриц, обозначающихся аббревиатурами TN, TN-Film, IPS, Amoled и т.д.

Информация в данной статье поможет выбрать себе монитор, смартфон, планшет и другую различного рода технику. Помимо этого, позволит осветить технологии создания дисплеев, а также типы и особенности их матриц.

Пару слов о жидкокристаллических дисплеях

LCD (Liquid Crystal Display — жидкокристаллический дисплей) — это дисплей, изготовленный на основе жидких кристаллов, которые меняют свое расположение при подаче на них напряжения.

Если вы близко подойдете к такому дисплею и внимательно присмотритесь к нему, то заметите, что он состоит из маленьких точек – пикселей (жидких кристаллов). В свою очередь каждый пиксель состоит из красного, синего и зеленого субпикселей.

При подаче напряжения субпиксели выстраиваются в определенном порядке и пропускают через себя свет, таким образом формируя пиксель определенного цвета. Множество таких пикселей формируют изображение на экране монитора или другого устройства.

TN и TN+Film матрицы

Первые мониторы массового производства оснащались матрицами TN — обладающими самой простой конструкцией, но которые нельзя назвать самым качественным типом матрицы. Хотя и среди данного типа матриц имеются весьма качественные экземпляры. Данная технология основана на том, что при отсутствии напряжения субпиксели пропускают через себя свет, формируя на экране белую точку. При подаче напряжения на субпиксели, они выстраиваются в определенном порядке, образуя собой пиксель заданного цвета.

Недостатки TN матрицы

• По той причине, что стандартный цвет пикселя, при отсутствии напряжения, белый, данный тип матриц обладает не самой лучшей цветопередачей. Цвета отображаются более тускло и блекло, а черный цвет выглядит скорее темно-серым.
• Еще одним главным недостатком TN матрицы являются малые углы обзора. Частично с данной проблемой попытались справиться улучшением технологии TN до TN+Film, с помощью дополнительного слоя, нанесенного на экран. Углы обзора стали больше, но все равно оставались далеки от идеала.

В настоящий момент TN+Film матрицы полностью заменили TN.

Достоинства TN матрицы

• малое время отклика
• относительно недорогая себестоимость.

Делая выводы, можно утверждать, что при необходимости в недорогом мониторе для офисной работы или серфинга в интернете, мониторы с TN+Film матрицами подойдут наилучшим образом.

IPS матрицы

Главное отличие технологии IPS матриц от TN — перпендикулярное расположение субпикселей при отсутствии напряжения, которые образуют черную точку. То есть, в состоянии спокойствия экран остается черным.

Преимущества IPS матриц

• лучшая цветопередача относительно экранов с TN матрицами: вы имеете яркие и сочные цвета на экране, а черный цвет остается действительно черным. Соответственно, при подаче напряжения пиксели меняют свой цвет. Учитывая эту особенность, владельцам смартфонов и планшетов с IPS-экранами можно посоветовать использовать темные цветовые схемы и обои на рабочем столе, тогда смартфон от аккумулятора будет работать немного дольше.
• большие углы обзора. В большинстве экранов они составляют 178°. Для мониторов, а особенно для мобильных устройств (смартфонов и планшетов) эта особенность является важной при выборе пользователем гаджета.

Недостатки IPS матриц

• большое время отклика экрана. Это влияет на отображение в динамических картинках, таких как игры и фильмы. В современных IPS панелях с временем отклика дела обстоят получше.
• большая стоимость по сравнению с TN.

Подводя итоги, телефоны и планшеты лучше выбирать с IPS-матрицами, и тогда от использования устройства пользователь будет получать огромное эстетическое удовольствие.

Матрица для монитора не является столь критичной, современные IPS-мониторы лучше всего подойдут для обработки фото.

AMOLED-экраны

Последние модели смартфонов оснащают AMOLED-дисплеями. Данная технология создания матриц основана на активных светодиодах, которые начинают светиться и отображать цвет при подаче на них напряжения.

Давайте рассмотрим особенности Amoled матрицы:

• Цветопередача. Насыщенность и контрастность таких экранов выше требуемого. Цвета отображаются настолько ярко, что у некоторых пользователей могут уставать глаза при продолжительной работе со своим смартфоном. Зато черный цвет отображается еще более черным, чем даже в IPS-матрицах.
• Энергопотребление дисплея. Так же как и в IPS, отображение черного цвета требует меньше энергии, чем отображение определенного цвета, и тем более белого. Но разница в энергопотреблении между отображением черного и белого цвета в AMOLED-экранах намного больше. Для отображения белого цвета необходимо в несколько раз больше энергии, чем для отображения черного.
• «Память картинки». При продолжительном выводе статического изображения могут оставаться следы на экране, а это в свою очередь сказывается на качестве отображения информации.

Также из-за своей довольно высокой стоимости AMOLED-экраны пока используются только в смартфонах. Мониторы, построенные на такой технологии, стоят неоправданно дорого.

VA матрицы (PVA и MVA)

VA (Vertical Alignment) — данную технологию, разработанную Fujitsu, можно рассматривать как компромисс между TN и IPS матрицами. В матрицах VA кристаллы в выключенном состоянии расположены перпендикулярно плоскости экрана.

Соответственно черный цвет обеспечивается максимально чистый и глубокий, но при повороте матрицы относительно направления взгляда, кристаллы будут видны не одинаково. Для решения проблемы применяется мультидоменная структура.

Технология Multi-Domain Vertical Alignment (MVA) предусматривает выступы на обкладках, которые определяют направление поворота кристаллов. Если два поддомена поворачивается в противоположных направлениях, то при взгляде сбоку один из них будет темнее, а другой светлее, таким образом для человеческого глаза отклонения взаимно компенсируются.

В матрицах PVA, разработанных Samsung нет выступов, и в выключенном состоянии кристаллы строго вертикальны. Для того, чтобы кристаллы соседних субдоменов поворачивались в противоположных направлениях, нижние электроды сдвинуты относительно верхних.

Для уменьшения времени отклика в матрицах Premium MVA и S-PVA применяется система динамического повышения напряжения для отдельных участков матрицы, которую обычно называют Overdrive.

Цветопередача матриц PMVA и SPVA почти так же хороша как и у IPS, время отклика немного уступает TN, углы обзора максимально широкие, черный цвет наилучший, яркость и контраст максимально возможные среди всех существующих технологий.

Однако даже при небольшом отклонении направления взгляда от перпендикуляра, даже на 5–10 градусов можно заметить искажения в полутонах. Для большинства это останется незамеченным, но профессиональные фотографы продолжают за это недолюбливать технологии VA.

Ранние модели таких мониторов были почти непригодны для динамичных игр, а сейчас они показывают результаты близкие к TN матрицам. Цветопередача *VA матриц, конечно, уступает IPS-матрицам, но остается на высоком уровне.

Тем не менее, благодаря высокой контрастности, эти мониторы будут отличным выбором для работы с текстом и фотографией, с чертежной графикой, а также в качестве домашних мониторов.

В заключении могу сказать, что выбор всегда за вами…

• ТЭГИ
• дисплеи
• матрицы
• мониторы

Источник: https://MediaPure.ru/matchast/texnologii-sozdaniya-displeev-vidy-matric-i-ix-osobennosti/

Технология жидкокристаллических мониторов (LCD)

Оригинал: HWExtreme
Перевод: Дмитрий Чеканов, Сергей Мильчаков

Первый рабочий жидкокристаллический дисплей был создан Фергесоном (Fergason) в 1970 году. До этого жидкокристаллические устройства потребляли слишком много энергии, срок их службы был ограничен, а контраст изображения был удручающим. На суд общественности новый ЖК-дисплей был представлен в 1971 году и тогда он получил горячее одобрение.

Жидкие кристаллы (Liquid Crystal) — это органические вещества, способные под напряжением изменять величину пропускаемого света. Жидкокристаллический монитор представляет собой две стеклянных или пластиковых пластины, между которыми находится суспензия. Кристаллы в этой суспензии расположены параллельно по отношению друг к другу, тем самым они позволяют свету проникать через панель. При подаче электрического тока расположение кристаллов изменяется, и они начинают препятствовать прохождению света.

ЖК технология получила широкое распространение в компьютерах и в проекционном оборудовании.

Отметим, что первые жидкие кристаллы отличались своей нестабильностью и были мало пригодными к массовому производству. Реальное развитие ЖК технологии началось с изобретением английскими учеными стабильного жидкого кристалла — бифенила (Biphenyl). Жидкокристаллические дисплеи первого поколения можно наблюдать в калькуляторах, электронных играх и в часах.

Насладимся плоским экраном

Современные ЖК мониторы также называют плоскими панелями, активными матрицами двойного сканирования, тонкопленочными транзисторами.

Идея ЖК мониторов витала в воздухе более 30 лет, но проводившиеся исследования не приводили к приемлемому результату, поэтому ЖК мониторы не завоевали репутации устройств, обеспечивающих хорошее качество изображения.

Сейчас они становятся популярными — всем нравится их изящный вид, тонкий стан, компактность, экономичность (15-30 ватт), кроме того, считается, что только обеспеченные и серьезные люди могут позволить себе такую роскошь.

Первые матричные технологии, так называемые пассивные матрицы, вполне неплохо работали с текстовой информацией, но при резкой смене картинки на экране оставались так называемые «призраки». Поэтому такого рода устройства не подходили для просмотра видеофильмов и игр. Сегодня на пассивных матрицах работает большинство черно-белых портативных компьютеров, пейджеры и мобильные телефоны.

Так как ЖК технология адресует каждый пиксель отдельно, четкость получаемого текста выше в сравнении с ЭЛТ-монитором. Отметим, что на ЭЛТ-мониторах при плохом сведении лучей пиксели, из которых состоит изображение, размываются.

Существует два вида ЖК мониторов: DSTN (dual-scan twisted nematic — кристаллические экраны с двойным сканированием) и TFT (thin film transistor — на тонкопленочных транзисторах), также их называют соответственно пассивными и активными матрицами. Такие мониторы состоят из следующих слоев: поляризующего фильтра, стеклянного слоя, электрода, слоя управления, жидких кристаллов, ещё одного слоя управления, электрода, слоя стекла и поляризующего фильтра.

В первых компьютерах использовались восьмидюймовые (по диагонали) пассивные черно-белые матрицы. С переходом на технологию активных матриц, размер экрана вырос. Практически все современные ЖК мониторы используют панели на тонкопленочных транзисторах, обеспечивающих яркое, четкое изображение значительно большего размера.

Как работает ЖК монитор

Поперечное сечение панели на тонкопленочных транзисторах представляет собой многослойный бутерброд. Крайний слой любой из сторон выполнен из стекла. Между этими слоями расположен тонкопленочный транзистор, панель цветного фильтра, обеспечивающая нужный цвет — красный, синий или зеленый, и слой жидких кристаллов. Вдобавок ко всему существует флуоресцентная подсветка, освещающая экран изнутри.

При нормальных условиях, когда нет электрического заряда, жидкие кристаллы находятся в аморфном состоянии. В этом состоянии жидкие кристаллы пропускают свет. Количеством света, проходящего через жидкие кристаллы, можно управлять с помощью электрических зарядов — при этом изменяется ориентация кристаллов.

TFT экран состоит из целой сетки таких пикселей, где работой каждого цветового участка каждого пикселя управляет отдельный транзистор. Именно здесь стоит поговорить о разрешении. Для нормального обеспечения экранного разрешения 1024х768 (режим SVGA) монитор должен располагать именно таким количеством пикселей.

Почему именно ЖК?

Жидкокристаллические мониторы обладают совершенно иным стилем. В традиционных электроннолучевых мониторах формообразующим фактором был кинескоп. Его размер и форму нельзя было изменять. В ЖК мониторах кинескопа нет, поэтому можно производить мониторы любой формы.

Сравните 15-дюймовый ЭЛТ-монитор весом 15 кг с жидкокристаллической панелью глубиной (вместе с подставкой) менее 15 см и весом 5-6 кг. Преимущества таких мониторов понятны. Они не такие громоздкие, не имеют проблем с фокусировкой, а их четкость облегчает работу на высоких разрешениях экрана, пусть даже его размер не так велик.

Например, даже 17-дюймовый жидкокристаллический монитор прекрасно показывает в разрешении 1280х1024, тогда как даже для 18-дюймовых ЭЛТ-мониторов это предел. К тому же, в отличие от ЭЛТ-мониторов, большинство ЖК — цифровые. Это означает, что графической карте с цифровым выходом не придется производить цифроаналоговые преобразования, какие она производит в случае с ЭЛТ-монитором.

Теперь, когда приняты соответствующие стандарты и все большее количество карт обеспечивается цифровыми выходами, ситуация значительно упростится.

Преимущества ЖК мониторов

• ЖК мониторы более экономичные;
• У них нет электромагнитного излучения в сравнении c ЭЛТ-мониторами;
• Они не мерцают, как ЭЛТ-мониторы;
• Они легкие и не такие объемные;
• У них большая видимая область экрана.

Среди других отличий:

Разрешение: ЭЛТ-мониторы могут работать на нескольких разрешениях в полноэкранном режиме, когда ЖК монитор может работать только с одним разрешением. Меньшие разрешения возможны лишь при использовании части экрана.

Так, например, на мониторе с разрешением 1024х768 при работе в разрешении 640х480 будет задействовано лишь 66% экрана.

Измерение диагонали: размер диагонали видимой области ЖК монитора соответствует размеру его реальной диагонали. В ЭЛТ-мониторах реальная диагональ теряет за рамкой монитора более дюйма.

Сведение лучей: в жидкокристаллических мониторах каждый пиксель включается или выключается отдельно, поэтому не возникает никаких проблем со сведением лучей, в отличие от ЭЛТ-мониторов, где требуется безукоризненная работа электронных пушек.

Сигналы: ЭЛТ-мониторы работают на аналоговых сигналах, а ЖК мониторы используют цифровые сигналы.

Отсутствие мерцания: качество изображения на ЖК мониторах выше, а при работе нагрузка на глаза меньше — сказывается ровная плоскость экрана и отсутствие мерцания.

Как выбирать ЖК монитор?

«Внешность обманчива» — это высказывание применимо ко всему, включая и жидкокристаллические мониторы. Большинство неопытных покупателей делают свой выбор под влиянием внешности монитора. При покупке монитора в первую очередь стоит учитывать следующее.

«Мертвые пиксели» — на плоской панели может не работать несколько пикселей. Распознать их нетрудно — они всегда одного цвета. Они возникают в процессе производства и восстановлению не подлежат. Приемлемым считается, когда в мониторе не более трех таких пикселей. В некоторых случаях, такие пиксели могут раздражать — особенно при просмотре фильмов. Поэтому если для вас критично отсутствие мертвых пикселей, перед покупкой конкретного монитора проверьте его.

Угол просмотра — Если вы когда-либо ранее пользовались ноутбуком, вы, вероятнее всего, знаете, что работать за ЖК монитором лучше всего под определенным углом.

У некоторых мониторов значение этого угла довольно велико, таким образом вы можете видеть изображение на мониторе даже в тех случаях, когда монитор не находится непосредственно перед вами.

Отметим, что некоторые владельцы ноутбуков находят небольшие значения угла полезными — в тех случаях, когда требуется, чтобы ваш сосед не видел, что происходит на экране вашего монитора. Итак, угол в 120 градусов считается неплохим.

Контрастность — сами по себе пиксели не вырабатывают свет, они лишь пропускают свет от подсветки. И темный экран вовсе не означает, что подсветка не работает — просто пиксели блокируют этот свет и не пропускают его сквозь экран. Под контрастностью LCD монитора подразумевается, сколько уровней яркости могут создавать его пикселы. Обычно, контрастность 250:1 считается хорошей.

Яркость — насколько ярким может быть ЖК монитор? По правде сказать, яркость жидкокристаллического дисплея может быть выше яркости электронно-лучевой трубки. Но, как правило, яркость ЖК монитора не превышает 225 кандел на квадратный метр — это сопоставимо с яркостью телевизора.

Размер экрана — как и у ЭЛТ-мониторов, размер ЖК мониторов определяются диагональю. Однако заметим, что у ЖК мониторов нет черной рамочки, какая имеется у ЭЛТ-мониторов. Поэтому экран в 15,1 дюйма на самом деле показывает 15,1 дюйма (обычно это соответствует разрешению 1024х768). ЖК монитор размером 17,1 дюйма будет работать в разрешении 1280х1024.

Дополнительные материалы:

LCD, PDP, LEP мониторы
LCD мониторы по версии 2002 года

Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Источник: https://3dnews.ru/165030

Технологии изготовления дисплеев

Существуют всего две массовые технологии изготовления дисплеев для телефонов: экраны на основе LCD, то есть жидких кристаллов, и на основе OLED — органических люминесцентных технологий.

Дисплеи на жидких кристаллах пока наиболее распространены, но развитие и внедрение более современной технологии OLED идет неимоверно быстрыми темпами! Еще есть технология E-ink — такие дисплеи теоретически могут быть использованы в мобильных телефонах и прочей «мелкой» технике, однако расходы на их производство пока что довольно велики, да и недостатки имеются.

Жидкие кристаллы LCD

Устройства с жидкокристаллическими экранами — LCD (liquid cristal display) — сегодня можно увидеть повсюду: компьютерные дисплеи (плоские панели), телевизоры, карманные компьютеры. И, разумеется, мобильники. Практически все продающиеся сегодня телефоны оснащены ЖК-экранами: монохромными (янтарными, серо-зелеными) или цветными.

Что это за кристаллы? Они, как и твердые кристаллические вещества, например, соль, обладают строго определенной структурой — кристаллической решеткой — и прозрачны для света.

Но, в отличие от обычных кристаллов, жидкие могут изменять структуру под внешним воздействием (электрического тока или температуры), закручиваться, становясь при этом непрозрачными. Темные элементы на экране — это участки ЖК-покрытия, на которые подан ток.

Жидкие кристаллы открыл австрийский ботаник Рейницер еще в 1888 году. И лишь в 1963 году ученые обнаружили, что в нормальном состоянии такие кристаллы пропускают свет, но могут менять свою структуру и отражать или поглощать свет под воздействием электротока. Это открытие через 10 лет позволило создать первый ЖК-экран, который появился на рынке в 1973 году в калькуляторах Sharp.

С тех пор ученые создали еще несколько технологий отображения информации, в основе которых лежит использование жидких кристаллов.

Заметим только, что практически все сегодняшние LCD-дисплеи можно разделить на те, где кристаллы отражают/поглощают внешний свет, и те, где кристаллы преобразуют (поляризуют) свет, который идет от встроенного в телефон источника.

Последние сейчас используются повсеместно, т. к. они способны обеспечить в общем-то приемлемое качество изображения да и диапазон отображаемых оттенков цвета у них не столь уж мал.

Вам наверняка приходилось встречаться с аббревиатурой STN (super twisted nematic — структура со сверхбольшим искажением), в таких дисплеях кристаллы способны «закручиваться» особенно сильно, что обеспечивает черно-белой или цветной картинке на экране повышенную контрастность. В STN степень «закручивания» очень велика — до 140 процентов! Такие экраны стоят во многих современных телефонах.

В ЖК-дисплеях для управления может использоваться активная или пассивная матрица. Пассивная матрица образована наложением слоев горизонтальных и вертикальных контактных полос. Если подать ток на вертикальную и горизонтальную полоску, задавая координаты, как в игре «Морской бой», то там, где эти полоски скрещиваются, кристаллы изменят структуру, и в соответствующем месте экрана можно будет видеть точку.

В зависимости от силы тока кристаллы поворачиваются (искажаются) в большей или меньшей степени, пропуская, соответственно, больше или меньше света. В цветных дисплеях они еще и поляризуют свет. При поляризации из белого света электролюминесцентной лампы задней подсветки в нужных пропорциях «вырезаются» те или иные цветные составляющие, что в итоге и определяет цвет точки экрана.

Кстати, именно эффект поляризации света приводит к тому, что на поверхности компакт-диска можно наблюдать радужные разводы. Отметим, что одним из основных недостатков таких экранов является их низкое быстродействие — для статичных картинок это значения не имеет, но картинки динамические, например, анимированные заставки или игрушки, на таких дисплеях смотрятся неказисто.

Пример пассивной матрицы — экран, установленный в аппаратах Nokia 7210/6610.

Активные матрицы

Активные матрицы — это другой способ управления жидкими кристаллами. Активные матрицы обозначают аббревиатурой TFT (Thin Film Transistors) или AM (Active Matrix). Под поверхностью экрана на их основе — слой мельчайших транзисторов, полупроводников, каждый из которых управляет одной точкой экрана.

В цветном дисплее телефона их количество может достигать нескольких десятков (а то и сотен) тысяч.

Такой способ управления позволяет ускорить работу дисплея в несколько раз, хотя для воспроизведения видеоролика и этот способ не слишком эффективен, изображение может быть слегка «размытым», поскольку сами кристаллы не будут успевать поворачи-ваться с нужной быстротой.

Своим путем идут разработчики Samsung — в прошлом году компания представила ЖК-дисплеи, выполненные по собственной технологии U (Ultra Fine and Bright).

За этой аббревиатурой скрывается экран, обладающий повышенной яркостью и контрастностью, при этом потребляемая мощность снижена по сравнению с традиционными ЖКИ. Вдобавок производство нового дисплея, по заверению разработчиков, обходится дешевле.

Интересно, что удалось пробить барьер в 65 тысяч цветов, начиная с 2003 года в серию идут уже экранчики на 260 тысяч.

Органические дисплеи OLED

Брешь в засилье ЖК-дисплеев пробила новая технология OLED (Organic Light Emitting Diodes) — электролюминесцентные дисплеи на органических светоизлучающих полупроводниках. Главное отличие — не нужны лампы подсветки, в новых дисплеях светятся непосредственно элементы поверхности.

И светятся ярко, в десятки раз ярче, чем экраны на ЖК! При этом они потребляют гораздо меньше электроэнергии, обеспечивают хорошую цветопередачу, высокую контрастность, большой угол обзора (до 180 градусов), могут иметь широкий цветовой охват.

Из недостатков отметим относительно низкое «время жизни» (порядка 5–8 тысяч часов), впрочем, для телефона — более чем достаточно.

«Органикой» оснащают в основном дорогие устройства высшего класса, серийное производство которых еще не так масштабно. Однако ведущие производители дисплеев (Sanyo, Sony, Samsung, Philips и прочие) настолько активно продвигают OLED-технологию на рынок, что совсем скоро такого рода дисплеи начнут вытеснять привычные нам STN.

Как устроены органические OLED экраны?

Что такое обычные светодиоды (неорганические) читателям объяснять не нужно — их можно видеть в различной электронной технике, начиная от телевизоров и магнитофонов и заканчивая телефонами и компьютерами. Гуманитарии обычно называют зеленые или красные светодиоды (например, те, что своим миганием подсказывают, находитесь ли вы в зоне покрытия сотовой сети) «лампочками»: на самом деле, это полупроводниковые устройства, способные под действием тока излучать свет того или иного цвета.

Впервые органические люминесцентные полупроводники (диоды) были созданы в 1987 году японской компанией Kodak. В природе аналогичное по происхождению (но не по способу получения) свечение наблюдается у светлячков и глубоководных рыб. Ученые исследовали процессы их свечения и синтезировали необходимые вещества. На протяжении последних лет технологии производства органических дисплеев активно разрабатывались, совершенствовались, а в 2003 году OLED-дисплеи выплеснулись на массовый рынок.

Изобретатели люминесцентных диодов обнаружили, что если совместить два слоя определенных органических материалов и в какой-либо точке пропустить через них электрический ток, то в этом месте появится свечение. Используя разные материалы и светофильтры, можно получать разные цвета.

Существующие модели, как и в случае с ЖКИ, разделяются по типу управляющей матрицы. Есть OLED с пассивными, а есть и с активными матрицами (TFT). Принцип работы матрицы такой же, но вместо слоя жидких кристаллов используется слой органических полупроводников. TFT OLED — самые быстрые и обеспечивают просто потрясающую картинку. Такой экран не спасует и при солнечном освещении, а видеоролик на нем будет смотреться не хуже, чем на телеэкране.

E-ink дисплеи

Поговаривают, что это еще одна перспективная технология. Уже созданы рабочие черно-белые образцы, но с реализацией цветности есть проблемы. Самый простой дисплей на электронных чернилах состоит из двух слоев: белого (верхнего) и черного (специальные чернила) под белым.

Под действием тока частицы нижнего слоя могут проходить в верхний (и возвращаться обратно), создавая требуемую картинку. Как обычно, ток на слои можно подавать как с помощью пассивной матрицы, так и с помощью активной TFT.

По заверениям компании-разработчика, электронно-чернильные дисплеи теоретически могут иметь очень низкое энергопотребление (точные данные не сообщаются) и сохранять картинку даже при выключенном питании. Звучит заманчиво, но надо посмотреть, как же в итоге это будет выглядеть.

OLED vs LCD

Обратим внимание на достоинства и недостатки дисплеев. ЖК-дисплеи уже на пределе своих возможностей. Сама сущность работы жидких кристаллов определяет невысокую скорость смены кадров на экране и высокую потребляемую мощность, поскольку в некоторых телефонах, кроме задней подсветки экрана, есть еще и фронтальная.

На цветных ЖК-экранах почти всегда тяжело что-то разглядеть при солнечном свете, они весьма хрупкие. Дисплеи с активными матрицами (LCD TFT) более яркие и контрастные, чем аналогичные дисплеи с пассивными матрицами, но активные дисплеи сложнее в производстве и, соответственно, дороже.

Исключением можно признать разве что U-экраны.

Технология органических дисплеев лишена едва ли не всех недостатков, характерных для ЖК-дисплеев, и обеспечивает гораздо лучшие характеристики изображения. Начать хотя бы с того, что можно забыть о необходимости подсвечивать экран спереди или сзади — элементы экрана светятся сами!

Для любителей технических подробностей:

Дисплеи U, способные отображать 65 тысяч цветов, обладают контрастностью 100:1, яркостью 150 кд/кв. м, при этом потребляют не более 3 мВт.
Дисплей OLED, представленный Sony еще в 2002 году, обладал яркостью в 300 кд/кв.

м, а показатель контрастности для OELD может достигать 300:1.

Если сравнивать быстродействие, то от обычного ЖК-дисплея органика отличается тем, что способна реагировать в 100–1000 раз быстрее — это оценят владельцы видеотелефонов 3G и телефонов с видеопроигрывателями.

Источник: http://amobile.ru/info/2017-04-24/display-technology-129.htm

Технологии ЖК (LCD) матриц для современных мониторов

Эффект жидкого кристалла был открыт в 1888 году. Жидким кристаллом называют текучее вещество с кристаллической структурой. Жидкие кристаллы обладают уникальными оптическими свойствами, поэтому их используют при изготовлении матриц для жк-мониторов.

Матрица — это основная деталь жк-монитора, которая непосредственно формирует изображение на экране. Качество изображения любого ЖК (LCD) монитора, в первую очередь, зависит от встроенной в него матрицы.

LCD — жидкокристаллический дисплей (ЖК).

Матрицы на основе жидких кристаллов используются не только в компьютерных мониторах, они широко применяются в различных электронных устройствах, таких как: телевизоры , фото-, видео- камеры, ноутбуки, планшеты, сканеры, смартфоны, телефоны, автомобильные навигаторы, электронные книги, плееры, часы, термометры и прочие.

Текстура LCD (ЖК) матрицы

TFT-матрицы

TFT-матрица — матрица на основе тонкоплёночных транзисторов.

В различных электронных устройствах применяются разные типы TFT-матриц. Компьютерные LCD (ЖК) мониторы, в том числе экраны ноутбуков, планшетов и смартфонов, как правило, комплектуются TFT-матрицами следующих типов: TN, VA, MVA, PVA, IPS, PLS. Все они управляется тонкоплёночными транзисторами (TFT) и отличаются друг от друга принципиальными технологическими решениями.

TFT — тонкоплёночный транзистор.

Каждый пиксель на экране управляется тремя транзисторами, соответствующими основным цветам RGB (красному, зеленому и синему). Если включен только один из этих трёх транзисторов образуется субпиксель. Так называемые «битые» пиксели появляются при выходе из строя этих транзисторов. На разных типах TFT-матриц битые пиксели выглядят по-разному, например на TN-матрицах они светятся, образуя белые точки, а на IPS-матрицах — чёрные.

TN и TN + film

TN-TFT — технология выполнения LCD (ЖК) матрицы, когда кристаллы, при отсутствии напряжения, поворачиваются друг к другу под углом 90° в горизонтальной плоскости между двумя пластинами. Кристаллы расположены по спирали, и в итоге при подаче максимального напряжения кристаллы поворачиваются таким образом, что при прохождении света через них образуются черные пиксели. Без напряжения — белые.

Качество цветопередачи матриц TN-TFT — довольно посредственное. На таких матрицах пиксели имеют неоднородное свечение, в результате чего искажаются цвета. Это особенно заметно при изменении угла наблюдения (особенно по вертикали). С другой стороны матрицы TN + film (Twisted Nematic + film), или просто TN — самые быстрые по отклику и дешевые в производстве.

LCD-мониторы, оснащённые TN-матрицами отлично подходят для работы с текстовыми документами, просмотра фильмов и компьютерных игр. Так же, TN-матрицы наиболее часто используются в мобильных и портативных устройствах из-за их малой энергоёмкости.

VA/MVA/PVA

Технология VA (сокр. от vertical alignment — вертикальное выравнивание) была разработана компанией Fujitsu. Жидкие кристаллы матрицы VA при выключенном напряжении выровнены перпендикулярно по отношению ко второму фильтру, то есть не пропускают свет. При приложении напряжения кристаллы поворачиваются на 90°, и на экране появляется светлая точка.

Наследницей технологии VA стала технология MVA (Multi-domain Vertical Alignment), также разработанная компанией Fujitsu как компромисс между TN и IPS технологиями.

Горизонтальные и вертикальные углы обзора для матриц MVA составляют 160° (на современных моделях мониторов до 176—178°), при этом благодаря использованию технологий ускорения (RTC) эти матрицы не сильно отстают от TN+Film по времени отклика.

Достоинствами технологии MVA являются глубокий чёрный цвет (при перпендикулярном взгляде) и отсутствие как винтовой структуры кристаллов, так и двойного магнитного поля. Недостатки MVA в сравнении с S-IPS: пропадание деталей в тенях при перпендикулярном взгляде, зависимость цветового баланса изображения от угла зрения.

Аналогами MVA являются технологии:

• PVA (Patterned Vertical Alignment) от Samsung.
• Super PVA от Sony-Samsung (S-LCD).
• Super MVA от CMO.
• ASV (Advanced Super View), так же называется ASVA (Axially Symmetric Vertical Alignment) от Sharp

Матрицы типа *VA (MVA — Multi-domain Vertical Alignment, PVA — Patterned Vertical Alignment и их разновидности) характеризуются высокой контрастностью и достаточно хорошей цветопередачей.

Матрицы MVA/PVA считаются компромиссом между TN и IPS, как по стоимости, так и по потребительским свойствам.

IPS

Классические матрицы типа IPS (In-Plane Switching) к настоящему времени практически не встречаются в продаже. Их сменили различные модификации IPS-матриц. Все они, по сравнению с другими типами матриц, выдают наилучшую цветопередачу и имеют углы обзора 178° по горизонтали и по вертикали без видимых искажений цветов при уменьшении угла наблюдения. Проще говоря — картинка на таком мониторе не тускнеет если на нее смотреть справа, слева, сверху или снизу.

Технология IPS была разработана компанией Hitachi в 1996 году в первую очередь для устранения этих двух проблем – маленьких углов обзора и низкого качества цветопередачи.

IPS — технология выполнения матрицы жидкокристаллического (на тонкопленочных транзисторах) экрана, когда кристаллы расположены параллельно друг другу вдоль единой плоскости экрана, а не спирально (как у TN). При отсутствии напряжения молекулы жидких кристаллов не поворачиваются.

На практике самое важное отличие IPS-матрицы от TN-TFT-матрицы состоит в повышенном уровне контрастности за счет практически идеального отображения черного цвета. Картинка получается более четкой.

Мониторы и дисплеи, созданные на базе IPS-матриц, гораздо более энергоемкие. Это обусловлено высоким уровнем напряжения, требуемого для поворота массива кристаллов. IPS требуется время, чтобы повернуть весь массив параллельных кристаллов. Таким образом, при выполнении задач, где важна скорость прорисовки, гораздо выгоднее использовать матрицы TN. С другой стороны, в повседневном применении разницу во времени отклика человек не замечает.

Мониторы на IPS-матрицах, как правило, имеют маркировку «PRO» (профессиональный) и стоят немного дороже остальных. Их предпочитают использовать художники и графические дизайнеры. Многие производители мобильных устройств комплектуют свои гаджеты IPS-экранами. К примеру, дисплей Iphone 4 является жидкокристаллическим (LCD), управляется тонкоплёночными транзисторами (TFT), и в нём жидкие кристаллы поворачиваются в плоскости дисплея (IPS).

На базе IPS было разработано несколько технологий с улучшенными характеристиками:

• S-IPS (Super-IPS) — была разработана в 1998 году, как улучшенная технология стандартной IPS. Имеет улучшенную контрастность и меньшее время отклика (используется технология Overdrive), чем у оригинальной матрицы. В настоящее время не выпускается.
• AS-IPS (Advanced Super-IPS) — Была разработана в 2002 году. В сравнении с S-IPS матрицей, улучшена контрастность и прозрачность самой матрицы, что улучшает яркость.
• H-IPS (Horizontal IPS) — Появилась в 2007 году. Достигнута ещё большая контрастность и визуальная более однородная поверхность экрана (оптимизация белого цвета). Также дополнительно появилась технология Advanced True Wide Polarizer на основе поляризационной плёнки NEC, для достижения более широких углов обзора, исключения засветки при взгляде под углом. Используется в профессиональной работе с графикой.
• e-IPS (Enhanced IPS) (разновидность H-IPS) — 2009 год. Имеет более широкую апертуру для увеличения светопроницаемости при полностью открытых пикселях, что позволяет использовать более дешевые в производстве лампы подсветки, с более низким энергопотреблением. Улучшен диагональный угол обзора, время отклика уменьшено до 5 мс. Мониторы на матрицах E-IPS имеют стандартный цветовой охват.
• S-IPS II — схожа по характеристикам с E-IPS. Немного меньше glow (глоу) эффект. По сути не является производной H-IPS, а считается отдельным ответвлением.
• P-IPS (Professional IPS) (разновидность H-IPS) — Разработана в 2010 году. Обеспечивает 1,07 млрд цветов (30-битная глубина цвета). Больше возможных ориентаций для субпикселя (1024 против 256) и лучшая глубина true color-цветопередачи. Мониторы на матрицах P-IPS имеют расширенный цветовой охват.
• AH-IPS (Advanced High Performance IPS) — 2011 год. Улучшена цветопередача, увеличено разрешение и PPI, повышена яркость и понижено энергопотребление.

PLS

PLS-матрица (Plane-to-Line Switching) была разработана компанией Samsung как альтернатива IPS и впервые продемонстрирована в декабре 2010 года. Технология PLS базируется на схожих с IPS принципах построения матриц.

PLS — матрицы имеют более выгодные характеристики в возможности размещать пиксели более плотно, в высокой светопропускаемости и яркости, а также чуть меньшее энергопотребление чем у IPS. Но есть у PLS и значительные минусы.

Самая низкая контрастность среди ЖК матриц и цветовой охват не более sRGB.

Источник: http://v-i-d-e-o.info/article/tehnologii-zhk-lcd-matric-dlya-sovremennyh-monitorov

Технологии ЖК-мониторов

Сегодня каждый пользователь, перед которым встает вопрос выбора жидкокристаллического монитора, осведомлен о трех основных проблемах, им свойственных.

Во-первых, это заметное послесвечение, связанное с большим по сравнению с обычным монитором временем отклика – реакции пикселя на изменение состояния.

Из-за послесвечения возникает эффект размытости быстро движущихся изображений, хорошо заметный в 3D-играх. (Кстати сказать, нечеткость картинки в играх возникает и из-за интерполяции изображения в «неродном» разрешении монитора).

Во-вторых, это невысокая контрастность. Черный цвет на экране ЖК-монитора кажется серым.

В-третьих, это ограниченные углы обзора. Нормальное изображение на ЖК-экране можно наблюдать, только сидя прямо перед ним на расстоянии не менее 50 см. Если отклониться в любую сторону или пододвинуться ближе, картинка начинает бледнеть и выцветать, искажаются цвета и т.п.

Все эти негативные эффекты непосредственно связаны с принципом работы жидкокристаллической панели, лежащей в основе ЖК-монитора. Она состоит из слоя жидких кристаллов, расположенных между двумя прозрачными панелями.

Свет от ламп подсветки, установленных за ЖК-панелью, должен задерживаться или пропускаться жидкими кристаллами в каждой из точек экрана.

Понятно, что технически очень сложно обеспечить полную непрозрачность жидких кристаллов (контрастность!), их мгновенный переход из одного состояние в другое (время отклика!) и сохранение одинаковых оптических свойств вне зависимости от направления взгляда (углы обзора!), так как кристаллы имеют определенную форму и структуру.

Но от типа технологии зависит качество изображения на экране, а, следовательно, пригодность монитора для тех или иных задач. Цифры, указываемые обычно в паспортах мониторов, очень редко помогают оценить реальное качество изображения, поскольку производители стараются «дотянуть» параметры до общепринятых, манипулируя методиками измерений.

Лишь знание признаков каждой из технологий и умение быстро распознать недостатки могут помочь не ошибиться в выборе.

Twisted Nematics – массовая и недорогая

Не углубляясь в технические тонкости, заметим лишь, что технология Twisted Nematics использует эффект задержки света (точнее, изменения плоскости поляризации) при скручивании цепочки жидких кристаллов.

Эта технология оказалась проще в реализации, чем другие, поэтому производители преуспели в ее отработке и удешевлении. В подавляющем большинстве ЖК-мониторов, а также в ноутбуках, сотовых телефонах, плейерах, цифровых камерах и других устройствах используется именно технология TN.

В последнее время производители ЖК-панелей, помимо улучшения контрастности и углов обзора, активно взялись за уменьшение времени отклика. Что ж, они добились определенных успехов: на рынке существуют модели мониторов с заявленным временем отклика 8 и даже 3 мс.

Однако из-за того, что скорость скручивания кристаллов зависит от приложенного напряжения, заявленное время отклика достижимо только при переходе от черного цвета к белому и обратно. В полутонах, а нормальное изображение состоит в основном из них, время переключения жидких кристаллов намного выше – 15-20 мс. Поэтому матрицы с разными заявленными скоростями далеко не всегда будут отличаться визуально.

Однако в любом случае современный монитор с TN-матрицей будет иметь хорошее время отклика, в отличие от мониторов с другими матрицами.

Впрочем, технология TN так и не позволила справиться с низкой контрастностью, а погоня за скоростью еще больше усугубила проблему углов обзора и ограниченной передачи цветов. Цвета на экране такого монитора часто выглядят неестественными, границы между соседними полутонами могут теряться, светлые или темные оттенки быть неразличимыми. Но мониторы с матрицей TN продолжают доминировать благодаря цене и огромному выбору моделей.

Multi-domain Vertical Alignment – контраст и углы

Эта технология использует другой принцип – отклонение жидких кристаллов при подаче напряжения. Кристаллы в одной ячейке объединены в несколько групп-доменов, сориентированных вертикально, но немного отклоненных в ту или иную сторону. Это обеспечивает непрозрачность панели при взгляде под разными углами. Когда напряжение подается, кристаллы отклоняются, начиная пропускать свет – появляется светящаяся точка. Таков вкратце принцип этой технологии.

Самым важным преимуществом технологии MVA можно считать углы обзора. По этому показателю мониторы на матрицах MVA заметно превосходят мониторы TN-матрицами, это заметно с первого взгляда. Немаловажно, что углы обзора одинаковы для разных направлений взгляда.

Хотя производители продолжают работу, пока по времени отклика эта технология продвинулась недалеко.

Существует вариант технологии MVA – Patterned Vertical Alignment, или PVA. Ее разработчик, компания Samsung, смогла улучшить контрастность, но справиться со временем отклика и у нее пока не получается.

Super In-Plane Switching – цветопередача

Еще одна технология часто встречается в ЖК-мониторах. Основным производителем панелей S-IPS является компания LG.Philips LCD, поставщик панелей для мониторов LG, Philips и некоторых других. Технологию, похожую на S-IPS, использует также NEC в ряде дорогих моделей.

В панелях S-IPS тоже используется поворот кристаллов, но уже в горизонтальной плоскости. Такой подход позволяет избавиться от проблемы плохого обзора и искажения цветов при взгляде сбоку – насыщенность и тон картинки варьируются очень мало вне зависимости от угла обзора. Благодаря этим качествам мониторы S-IPS гораздо лучше справляются с отображением графики и видео, особенно если сравнивать с мониторами на базе TN-матрицы.

Увы, у панелей S-IPS есть ряд недостатков. Во-первых, их время отклика не слишком хорошее, хотя за последнее время производитель, LG.Philips, существенно улучшил эту характеристику, добившись показателя 25 мс (пока только на переходе «черный-белый-черный»).

Этим предопределяется универсальность этой технологии и пригодность ее для профессионального использования в любой области – от работы с цветом до 3D-дизайна.

Выбираем монитор

Итак, для наглядности сведем все плюсы и минусы современных ЖК-технологий в одну таблицу:

Как видите, наиболее универсальной является технология S-IPS, поскольку у нее нет явных пробелов по характеристикам, а отличная (для ЖК, конечно) цветопередача не позволяет однозначно отказаться от нее при работе с цветом.

Технология TN устроит почти всех пользователей, а благодаря массовости и доступной цене она предоставляет наибольший выбор производителей и моделей.

Технология MVA/PVA обеспечивает наибольший комфорт для работы, если не заострять внимания на заметном послесвечении движущихся объектов на экране.

Если вы сомневаетесь в типе матрицы конкретного монитора, а на подробный осмотр нет времени или возможностей, матрицы можно отличить по следующим хорошо заметным признакам:

• TN: потемнение при взгляде снизу и высветление с инверсией белого – при взгляде сверху;
• S-IPS: черный цвет приобретает фиолетовый оттенок при взгляде под углом;
• MVA/PVA: вышеперечисленные особенности не наблюдаются.

По материалам gigamark.com.

Источник: http://HardwareGuide.ru/other/texnologii-zhk-monitorov/