Сделай Сам Свою Работу на 5

Активные простые матрицы (TN и др.)





По этим причинам в компьютерных дисплеях простые пассивные матрицы практически не использовали. Сначала придумали ячейки, использующие технологию STN (Super TN [TN означает Twisted Nematic — от наименования типа жидких кристаллов («закрученные нематические»)]), с помощью которой удалось увеличить угол «закручивания» поляризованного света внутри ЖК-ячейки с 90° до 270°, что позволило обеспечить лучшую контрастность изображения и более плавное управление полутонами. Дальнейшим усовершенствованием стала технология DSTN (Dual-scan Supertwisted Nematic — экран с двойным сканированием (развёрткой) на суперскрученных нематических элементах), где попросту взгромоздили друг на друга две STN-ячейки, молекулы которых при работе поворачиваются в противоположные стороны. Это позволило довести контрастность в проходящем свете до такой величины, что появилась возможность изготовить цветной дисплей, в котором на каждый пиксель приходится три ЖК-ячейки (субпиксела), каждая со своим цветным фильтром.

Кроме контрастности, большой проблемой пассивных матриц было огромное время прорисовки изображения. Система параллельных электродов, по сути, представляет собой конденсатор, да еще и заполненный электролитом (жидкими кристаллами), будто специально для увеличения его емкости. Вместе с неизбежно высоким сопротивлением тончайших прозрачных электродов ячейка образует отличный фильтр низкой частоты. Поэтому время реакции при подаче импульса напряжения было удручающе большим — сотня-другая миллисекунд считалась очень хорошим показателем. Это некритично для цифровых индикаторов в часах, но для компьютерных дисплеев с частотой обновления экрана порядка 60 Гц никуда не годится.



Быстродействие ячеек удалось повысить, поставив в каждой из них дополнительный тонкопленочный транзистор (TFT). Он резко улучшил временные характеристики упомянутого фильтра, в результате чего время обновления снизилось до приемлемых десятков миллисекунд.

Такие дисплеи стали называться активноматричными [собственно, давно уже нужно убрать навязшую в зубах аббревиатуру TFT из названий мониторов, чтобы не вызывать лишних вопросов у «чайников», так как все мониторы теперь только с активными матрицами]. К сожалению, транзисторы имеют обыкновение иногда сгорать, и при их количестве в несколько миллионов вероятность такого события становится весьма ощутимой — вот тогда и появляются всем известные битые пикселы, которые в технологии TFT TN выглядят, как бросающиеся в глаза ярко светящиеся точки.



Третьей серьезной проблемой, с которой столкнулись изготовители матриц, был малый угол обзора. Взгляните еще раз на рис. 2,1 и мысленно поставьте две ячейки друг на друга, чтобы получить нечто напоминающее ячейку DSTN. Даже удивительно, как производители вообще достигают углов обзора 120-160, а то и 170 градусов. Причем дело не только в том, что поляризаторы, электроды и не показанная на рисунке Black Matrix («черная сетка», которая разделяет субпикселы, чтобы они не засвечивали друг друга) попросту загораживают свет, но и в том, что при взгляде на матрицу сбоку угол поляризации светового потока получается не совсем таким, как при строго перпендикулярном направлении взгляда.

Теперь ясно, почему изображение чернеет, синеет и даже может обращаться в негатив, стоит нам присесть перед монитором с TN-матрицей. Если же взглянуть на него сверху, изображение наоборот, светлеет. Это характерный признак TN-технологии, позволяющий легко отличить такие матрицы от других разновидностей.

Добавление «+film» означает, что матрицу покрывают специальной пленкой, увеличивающей угол обзора за счет эффекта преломления. Как и TFT, эту приставку давно пора убрать из спецификаций, так как в области компьютерных дисплеев никаких других TN, кроме «+film», больше не бывает.



Обычная TN-матрица имеет углы обзора градусов в 90 (по горизонтали, по вертикали не больше 20), а «+film» позволяет увеличить их примерно до 140 (по вертикали — до 40-60), причем измеряется это для падения контраста до 10:1. Что при этом творится с цветопередачей — умалчивается.

Однако не нужно думать, что TN — однозначно плохо. Во-первых, эта технология гораздо дешевле других, и если вы попробуете найти на рынке, скажем, ноутбук с «более прогрессивными» типами матриц, то будете неприятно удивлены ценой. Во-вторых, за последние годы эта технология развивалась очень быстро, и дешевые мониторы заметно прибавили в качестве. И, наконец, углы обзора имеют значение для больших матриц в настольных дисплеях. В ноутбуках же, где человек сидит, уставившись в экран 12-15 дюймов с расстояния 30 см и, как правило, в одиночку, разницы между технологиями он может и не заметить.

Если простой пассивный ЖК-индикатор использует зеркало, отражающее внешний свет, то для компьютерных дисплеев такой метод, естественно, неприемлем. С тех пор подсветку во всех мониторах делают по одной и той же схеме: сзади матрицы по боковым краям ставят специальные ртутные флюоресцентные лампы с холодным катодом, питающиеся от высоковольтного преобразователя. Это тонкая светящаяся трубочка, которая вытянута вдоль всей высоты матрицы, а равномерность освещения достигается специальной конструкцией отражающей задней стенки, которая более-менее равномерно распределяет свет по всей площади. В небольших ЖК-мониторах лампа может быть одна, а в крупных, особенно «широкоэкранных» ставят и более двух ламп — четыре, шесть, и так далее. Сейчас ртутные вытесняются ксеноновыми лампами низкого давления или светодиодами — пока дорогими, но более экономичными и не загрязняющими окружающую среду.

Активные IPS (Super-TFT)

В 1995 г., когда и TFT-TN-технология только вылезала из пеленок, дисплейное подразделение компании Hitachi при участии фирмы NEC предложило совсем иное построение ячейки ЖК-матрицы. Оно получило название Super-TFT, а ныне более известно под аббревиатурой IPS (In-Plane Switching — букв. «переключение в плоскости»). Упрощенно ячейка (точнее, две соседние ячейки) такой матрицы показан на рис. 2,2. На нем видно, что IPS-ячейка имеет гораздо меньшую глубину, чем DSTN. Это один из факторов, хоть и не главный, за счет которого углы обзора в современных IPS-матрицах возрастают до 170 и больше, что сравнимо с ЭЛТ-мониторами.

Рис.2,2. IPS

Принцип действия этой ячейки диаметрально противоположен TN — при отсутствии напряжения (на рис. 2,2 слева) молекулы жидких кристаллов ориентированы так, что плоскость поляризации светового потока не поворачивают. Поляризаторы, как и ранее, ориентированы перпендикулярно друг другу, и такая ячейка не пропускает свет. Из-за этого, кстати, битые пиксели в IPS-матрице черные, а не светящиеся, что уже само по себе огромный плюс.

При подаче управляющего напряжения (рис. 2,2 справа) на электроды, которые здесь расположены на одной плоскости, молекулы выстраиваются иначе. Слой жидких кристаллов теперь поворачивает плоскость поляризации, и ячейка пропускает свет. Обратите внимание, что молекулы всегда ориентированы параллельно подложке, невзирая на то, пропускает ячейка свет, задерживает или пропускает наполовину. Этим свойством по большей части и обусловлено то, что в IPS-матрицах цветовой оттенок от угла обзора почти не зависит. Цветопередача у таких матриц также гораздо лучше, чем у TN. Мониторы, сделанные на таких матрицах, практически всегда отображают истинные 16,7 млн. цветов, без всякой «интерполяции», характерной для других технологий.

Впрочем, недостатки у IPS тоже имеются, и главный из них таков: из-за меньшей площади и ограниченного радиуса действия электродов создание нужной напряженности электрического поля требует больших затрат энергии и занимает больше времени, из-за чего растет время реакции. Сейчас, однако, этот недостаток успешно преодолен в различных вариантах технологии (вроде S-IPS). И самые лучшие ЖК-мониторы (хотя и далеко не все) делаются именно по технологии IPS в ее различных вариантах. Причем даже самые дешевые из них все же заметно дороже бюджетных мониторов, построенных по технологии TN+film.

Отличить IPS-матрицу от других типов можно по тому, что черный цвет при взгляде под углом приобретает фиолетовый оттенок (больше всего эффект заметен при взгляде не сверху или сбоку, а с угла дисплея).

Активные MVA/PVA

MVA (Multi-Domain Vertical Alignment) — Fujitsu, PVA (Patterned Vertical Alignment) — Samsung. Эти практически идентичные технологии (а также похожая на них технология компании Sharp под названием Advanced Super View, ASV, сведений о которой довольно мало) используют ячейку, похожую на обычную TN, только в отсутствие управляющего напряжения молекулы жидкого кристалла у них ориентированы перпендикулярно подложке и не оказывают влияния на поляризацию света. Поэтому, как и в IPS-ячейке, выключенный (а также битый) пиксел у них черный. При подаче управляющего напряжения молекулы поворачиваются параллельно плоскости поляризатора (как у выключенной ячейки TN), и теперь ячейка пропускает свет.

Но такая технология (которая называется VA — от «вертикальное выравнивание») почти не имела бы преимуществ перед TN (за исключением несветящегося битого пиксела), если бы ее не модернизировали так, как показано на рис. 2,3. Как видите, форма поляризатора здесь ступенчатая. Молекулы стремятся выстроиться перпендикулярно или параллельно поверхности, над которой располагаются, и ячейка как бы разбивается на зоны, в каждой из которых ориентация молекул относительно перпендикуляра к поверхности матрицы чуть отличается.

Рис. 2,3 MVA/PVA

Поэтому (в идеале) оттенок ячейки одинаков при любом угле зрения. Аналогично, с некоторыми нюансами, устроена и ячейка PVA.

MVA/PVA-матрицы также заметно дороже TN, но сейчас положение выправляется — например, некоторые бюджетные мониторы Samsung (вроде популярного 740T) уже давно делаются на PVA-матрицах, уступая TN-мониторам при равной цене только во времени реакции. В остальном они существенно лучше — имеют более широкий угол обзора (в лучших последних моделях — аж до 178°) и глубокий черный цвет, как и у IPS. В некоторых отношениях MVA/PVA-матрицы даже обгоняют IPS — при сравнении различных моделей вы можете обратить внимание, что у MVA/PVA самые высокие показатели контрастности из всех разновидностей — вплоть до 1500:1. Правда, с качеством цветопередачи дела у них похуже — из-за фрагментации некоторые оттенки ячеек MVA и PVA зависят от угла обзора (явление «цветового сдвига» [Даже при небольшом смещении точки наблюдения в любом направлении яркость и оттенки PVA-матрицы заметно меняются, причем при прямом взгляде экран кажется чуть серебристым]).

Кстати, практически все мониторы, которые могут менять ориентацию (портретное-ландшафтное расположение), по понятным причинам построены как минимум на MVA/PVA-матрицах — у технологии TN и по сей день слишком малы углы обзора по вертикали, чтобы можно было изменять ориентацию матрицы.

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.