Jaký typ obrazovky zvolit: IPS nebo TFT? Lepší je IPS nebo TFT displej

Hlavním prvkem LCD - monitorů je samozřejmě panel z tekutých krystalů (LCD panel). LCD panel lze přiřadit k hlavním prvkům monitorů z následujících důvodů: jedná se o nejkomplexnější a nejdražší prvek monitoru a jsou to vlastnosti panelu, které určují kvalitu obrazu a vlastnosti samotného monitoru. Zařízení panelu a principy jeho výroby určují obvody zbytku monitoru, určují jeho rozhraní a základnu jeho prvků. LCD panel má zase k jednoduchému zařízení daleko, protože kromě samotné matice tekutých krystalů obsahuje také obvody řádkového a sloupcového ovladače, existují obvody, které vybírají řádky a sloupce. Uvnitř panelu jsou také obvody rozhraní a mikrokontrolér obsluhující rozhraní. Mnoho výrobců navíc zahrnuje do panelu také jednotku podsvícení. To vše nás přivádí k závěru, že kompetentní oprava a diagnostika LCD monitorů je prostě nemožná bez znalosti LCD panelů.

nejvíce nejlepší způsob Studium principů fungování a konstrukce LCD panelů je zvážit tyto problémy na příkladu konkrétního produktu. Jako takový příklad se navrhuje vybrat model panelu LTM213U4-L01 vyráběný společností Samsung Electronics, která je jedním z lídrů ve výrobě tohoto produktu.

Specifikace LCD panelu

Nejprve se samozřejmě vyplatí rozhodnout, jaký typ panelu je navržen k posouzení, protože jeho rozlišení, velikost, barevné vlastnosti atd. může výrazně změnit design samotného panelu. Hlavní charakteristiky a vlastnosti LCD panelu jsou uvedeny ve formě tabulky - Tabulka 1.

Stůl 1.

Struktura LCD panelu

Struktura LCD panelu

Strukturální schéma panelu LCD -panel je znázorněn na obr. 1 a podle tohoto schématu lze učinit následující poznámky.

1) Panel obsahuje modul podsvícení. Toto řešení není typické pro všechny modely. LCD -moduly. Mějte však na paměti, že obvod měniče není nedílnou součástí produktu a měnič musí být vyvinut výrobcem monitoru. Invertor je zdroj energie, který zajišťuje konverzi napětí stejnosměrný proud ze zdroje energie na pulzní vysokonapěťové napětí dodávané do lamp. Modul podsvícení je tvořen šesti zářivkami se studenou katodou ( CCFL ). Těchto šest lamp je uspořádáno ve dvou skupinách (v každé tři). Stejně jako u velké většiny ostatních LCD panelů jsou lampy umístěny podél okrajů matrice z tekutých krystalů. Pro každou ze šesti lamp je samostatný konektor.

2) LCD panel vybavený rozhraním LVDS , což vám umožňuje poskytovat vysoké rychlosti přenosu dat a snížit pravděpodobnost rušení. Použití tohoto rozhraní zajišťuje také univerzálnost panelu, tzn. lze jej použít s jakoukoli řídicí deskou, která je vybavena rozhraním LVDS . Při použití rozhraní LVDS informace jsou přenášeny na LCD panel v sériové podobě, a proto panel obsahuje sériová data do paralelní pohled. Takovým převodníkem je integrovaný obvod tzv Přijímač (přijímač). Data převedená do paralelní formy jsou přenášena dále do čipu řadiče displeje TCON.

3) čip TCON poskytuje kontrolu nad synchronizací, příjmem a distribucí dat napříč ovladači sloupců a řádků. Na výstupu mikroobvodu TCON generuje se tolik řídicích signálů, kolik je řídicích tranzistorů v panelu, a je celkem jednoduché vypočítat jejich počet. Pokud tento panel podporuje "rozlišení" 1600x1200, tak má obrazovka 1200 řádků a 4800 sloupců (1600x3), tzn. každý barevný bod je tvořen třemi sousedními body. Tento panel používá přesně páskovou topologii bodů ( Pruhy ), a příklad umístění bodů je na obr.2.

4) Sloupcové ovladače jsou implementovány jako integrovaný obvod. Signály pro výběr jednoho nebo druhého tranzistoru ovladače přicházejí z mikroobvodu TCON jako signály TTL - tento vztah na obr. 1 je znázorněn čárouřízení . Kromě toho se metoda PWM používá k zajištění gradací šedé stupnice ( Pulse Width Modulation - PWM ). Tato metoda používá během procesu adresování různé šířky pulsů vzorkování řádků. Zároveň je podpora pro metodu PWM zajištěna hardwarově ve struktuře driveru sloupců. Na řídicí sběrnici (na obr. 1 je vyznačeno video data ) pro každý pixel je přenášen 8bitový kód, který odpovídá 256 odstínům šedé stupnice. Gradační kódy jsou zapsány do registru ovladače sloupců a poté převedeny na šířky impulsů úměrné kódu.

Optické vlastnosti LCD panelu a metody jejich měření

Hlavní optické charakteristiky, které jsou specifikovány pro panely z tekutých krystalů a jejich hodnoty pro panel Samsung LTM 213 U 4-L 01 jsou uvedeny v tabulce 2.

Struktura LCD panelu

Blokové schéma LCD panelu je znázorněno na obr. 1 a k tomuto schématu lze uvést následující poznámky.

Rýže. 1

1) Panel obsahuje modul podsvícení. Toto řešení není typické pro všechny modely LCD modulů. Mějte však na paměti, že obvod měniče není nedílnou součástí produktu a měnič musí být vyvinut výrobcem monitoru. Invertor je zdroj energie, který převádí stejnosměrné napětí ze zdroje energie na pulzní vysokonapěťové napětí dodávané do lamp. Modul podsvícení je tvořen šesti zářivkami se studenou katodou (CCFL). Těchto šest lamp je uspořádáno ve dvou skupinách (v každé tři). Stejně jako u velké většiny ostatních LCD panelů jsou lampy umístěny podél okrajů matrice z tekutých krystalů. Pro každou ze šesti lamp je samostatný konektor.

2) LCD panel je vybaven rozhraním LVDS, které může dosáhnout vysoké rychlosti přenosu dat a snížit možnost rušení. Použití tohoto rozhraní zajišťuje také univerzálnost panelu, tzn. lze jej použít s jakoukoli řídicí deskou, která je vybavena rozhraním LVDS. Při použití rozhraní LVDS jsou informace přenášeny na LCD panel v sériové podobě, a proto je součástí panelu sériový-paralelní převodník. Takovým převodníkem je integrovaný obvod zvaný Receiver (přijímač). Paralelizovaná data jsou předávána na čip řadiče displeje TCON.

3) Čip TCON řídí časování, příjem a distribuci dat do ovladačů sloupců a řádků. Na výstupu mikroobvodu TCON je generováno tolik řídicích signálů, kolik je řídicích tranzistorů v panelu, a je celkem jednoduché spočítat jejich počet. Pokud tento panel podporuje "rozlišení" 1600x1200, tak má obrazovka 1200 řádků a 4800 sloupců (1600x3), tzn. každý barevný bod je tvořen třemi sousedními body. V tomto panelu je použita pásková topologie bodů (Stripe) a příklad umístění bodů je na obr. 2. Obr.

Rýže. 2

4) Sloupcové ovladače jsou implementovány jako integrovaný obvod. Signály pro volbu toho či onoho budicího tranzistoru přicházejí z čipu TCON ve formě signálů TTL - tento vztah na obr. 1 znázorňuje čára Control. Kromě toho se používá metoda PWM (Pulse Width Modulation - PWM), která poskytuje odstíny šedé. Tato metoda používá během procesu adresování různé šířky pulsů vzorkování řádků. Zároveň je podpora pro metodu PWM zajištěna hardwarově ve struktuře driveru sloupců. Na řídicí sběrnici (na obr. 1 je označena jako VideoData) je pro každý pixel přenášen 8bitový kód, který odpovídá 256 gradacím šedé stupnice. Gradační kódy jsou zapsány do registru ovladače sloupců a poté převedeny na šířky impulsů úměrné kódu.

5) LCD panel má řídicí obvod napájení. Tento obvod je převodníkem a regulátorem, který generuje napájecí napětí pro všechny prvky panelu a jmenovité hodnoty těchto napětí jsou různé.

Optické vlastnosti LCD panelu a metody jejich měření

Hlavní optické charakteristiky, které jsou specifikovány pro panely z tekutých krystalů a jejich hodnoty pro panel Samsung LTM213U4-L01 jsou uvedeny v tabulce 2.

Tabulka 2

Docela zajímavé jsou metody měření těch charakteristik, které jsou uvedeny v tabulce 2, a bližší pohled na tyto metody dává velmi dobrou představu o tom, co hledat při výběru a určování kvality LCD monitoru. Tyto informace jsou také povinné servisní oddělení, protože po dokončení oprav je nutné sledovat výstupní parametry opravovaného výrobku a v případě nesouladu mezi nimi nastavené hodnoty nebo proveďte úpravy nebo vyměňte produkt z důvodu neschopnosti poskytnout požadovanou kvalitu obrazu. Začněme uvažovat o metodách v pořadí, ve kterém jsou charakteristiky monitoru uvedeny v tabulce.

Než však budeme mluvit o metodách měření parametrů LCD panelu, stojí za to říci, že tyto práce je třeba provést až po stabilizaci teploty panelu. Proto byste měli nejprve ponechat LCD monitor v místnosti, kde se budou provádět měření, po dobu asi 30 minut. Tato místnost by měla být tmavá, tzn. neměla by mít okna a teplota v místnosti měření by měla být stabilní. Okolní teplota v místnosti měření by měla být +25°C (±2°C). Požadavek na žádná okna v místnosti je způsoben tím, že vnější světlo může zkreslit výsledky měření jasu, kontrastu a pozorovacího úhlu.

Po uplynutí 30 minut se monitor zapne a rozsvítí se podsvícení, což způsobí zahřátí samotného LCD panelu. Aby se předešlo případným zkreslením a nepřesnostem měření, je nutné počkat, až se panel zahřeje již vlivem podsvícení. Po zapnutí monitoru je třeba počkat dalších 30 minut. A teprve poté si můžete být jisti přesností měření a nepřítomností teplotních chyb.

Jak již bylo zmíněno, měřící zařízení musí být instalováno přesně proti středu obrazovky, bez jakýchkoliv sklonů, jak je znázorněno na obr.3.

Rýže. 3

Jako měřiče výkonu monitoru od společnosti Samsung navrhuje se používat analyzátory (fotodetektory) následujících typů:

1. TOPCON BM-5A

3. FOTOPRŮZKUM PR650

Přístroj BM-5A je umístěn ve vzdálenosti 40 cm od obrazovky a tímto přístrojem se měří jas, kontrastní rozsah, pozorovací úhel a nerovnoměrnost jasu obrazovky. Přístroj BM-7 měří dobu odezvy bodů a umístí přístroj do vzdálenosti 50 cm od obrazovky. Zařízení PR650, instalované ve vzdálenosti 50 cm od povrchu obrazovky, měří barevné charakteristiky(souřadnice) panelu.

Pro získání některých parametrů LCD panelu je třeba provést měření nejen ve středu, ale také na okrajích obrazovky. Tyto body (a jejich souřadnice, tj. řádky a sloupce) jsou vyznačeny na obr.4.

Rýže. 4

Měření kontrastu

Stupnice (rozsah) kontrastu, označovaná v angličtině technická dokumentace jako C/R, je poměr dvou hodnot jasu: pro bílou a pro černou obrazovku - vzorec (1).

Analyzátor přijímá dvě hodnoty Gmax a Gmin ve středním bodě obrazovky (bod č. 5 na obr. 4). Hodnota Gmax se měří, když všechny body na LCD panelu svítí bíle. Hodnota Gmin je měřena analyzátorem za podmínky, že všechny body na obrazovce jsou černé.

Velká hodnota kontrastní stupnice je nepochybnou výhodou produktu, protože takový panel poskytuje širokou škálu nastavení kontrastu obrazu.

Měření doby odezvy

Doba odezvy je součtem dvou parametrů: doby náběhu (Tr) a doby poklesu (Tf). Doba náběhu se měří, když se LCD panel přepne z černé na bílou. Doba pádu se měří při přepnutí panelu bílá barva do černé. Princip měření času Tr a času Tf je na obr.5.

Rýže. 5

Měření bílého jasu

Tato charakteristika LCD panelu je měřena přístrojem BM-5A ve středu obrazovky (bod č. 5 na obr. 4). Velká hodnota této charakteristiky odpovídá širokému rozsahu jasu a je také známkou dobrého panelu.

Měření barevných charakteristik

Barevné souřadnice každé barvy měří zařízení PR650, které je také instalováno přesně proti středu obrazovky (bod č. 5 na obr. 4). Měření barevných charakteristik se provádí v souladu se specifikací CIE1931. Barevné souřadnice se měří pro každou barvu zvlášť, pro kterou se na obrazovce postupně přepíná příslušná barva.

Měření nerovnoměrného jasu obrazovky

Pro získání této charakteristiky měří přístroj BM-5A jas devětkrát – v každém z bodů naznačených na obr. 4, za předpokladu, že všechny body obrazovky jsou bílé. Poté se z devíti získaných výsledků vyberou dva – maximální hodnota (Bmax) a minimální hodnota (Bmin), a tyto dva výsledky se použijí pro výpočet nerovnosti podle vzorce (2).

Kromě vizuálních parametrů je LCD panel popsán také elektrickými charakteristikami uvedenými v tabulce. 3.

Tabulka 3

Některé informace v tabulce vyžadují upřesnění.

1. Šířka pásma (základní frekvence) je bodová synchronizační frekvence určená na vstupu vysílače sběrnice LVDS (více o tom čtěte v č. 2 našeho časopisu).

2. Špičková hodnota proudu je určena v okamžiku přivedení napájecího napětí na LCD panel. Aby bylo dosaženo špičkového proudu v okamžiku přivedení napájecího napětí, musí být splněny následující podmínky:

- všechny ovládací a všechny signální linky LCD panelu musí být uzemněny;

- doba náběhu napájecího napětí by měla být cca 470 µs (přesněji za 470 µs by se měla úroveň napětí v elektrickém vedení LCD panelu změnit z 10 % na 90 % jmenovité hodnoty).

3. Množství proudu spotřebovaného LCD panelem závisí na zobrazeném obrazu. Panel spotřebovává minimální proud při zobrazení plného černého obrazu a maximální při zobrazení plného bílého obrázku. Je ale zvykem měřit hodnotu Idd při načítání určité šablony na obrazovku. Jak je z tabulky patrné, odběr proudu se měří třikrát – na různých šablonách, což dává objektivnější obrázek..

Tyto šablony jsou:

1. Plně černá obrazovka - obr.6.

Rýže. 6

2. Mozaikové plátno, neboli šachové pole - obr.7.

Rýže. 7

3. Svislé střídající se černé a bílé čáry a každá čára (černá i bílá) se skládá ze dvou svislých logických sloupců - obr.8.

Rýže. 8

Modul podsvícení

V panelu Samsung LTM213U4-L01 se modul podsvícení skládá ze šesti lamp rozdělených do dvou skupin - každá skupina má tři lampy. Elektrické charakteristiky páry světelných modulů podsvícení jsou uvedeny v tabulce 4.

Tabulka 4

Moderní LCD panely tradičně používají zářivky se studenou katodou (CCFL) – výjimka není ani ta, o které se pojednává v této recenzi. Ale pro všechny zářivky je charakteristická jedna vlastnost - jedná se o výraznou závislost jak jasu svitu, tak režimu zapínání svítidla na okolní teplotě.

Napájení svítidel je napájeno z invertoru, který lze řídit metodou pulzně šířkové modulace (PWM). Jas lamp a jejich „životnost“ je dána výhradně invertorovým obvodem, takže bude úkolem výrobce monitoru vyvinout invertorový obvod, který by na lampy neměl vydávat příliš vysoké napětí. Stabilita pulzního vysokofrekvenčního napětí na výstupu může být také nazývána jako požadavek na měnič.

Vysoká frekvence několika desítek kHz, na které zářivky pracují, může způsobit interferenční jev způsobený interakcí frekvence zářivek a frekvence urgentního skenování. Fenomén interference vede k tomu, že se na obrazovce monitoru objeví takový jev, jako jsou „plovoucí“ čáry a moaré. Pro potlačení rušení by se frekvence, na které měnič pracuje, měla co nejvíce lišit od horizontální frekvence a od frekvence horizontálních základních harmonických.

Dobře navržený střídač by měl zajistit vlastní vypnutí po ne více než 1 sekundě. Pokud není připojen konektor podsvícení.

Životnost lampy (Hr) je konvenční hodnota vypočítaná jako doba, během níž se výstupní jas lamp sníží o polovinu ve srovnání s počáteční dobou provozu. Při výpočtu „životnosti“ je nutné vzít v úvahu okolní teplotu, která by měla být 25 ° C, a také hodnotu provozní proud lampy, která by u tohoto panelu měla být na úrovni 6,5 mArms.

Vzhledem k tomu, že lampy jsou umístěny podél okrajů obrazovky, pro zajištění symetrie je na každé straně obrazovky jedna lampa z páru (obr. 9).

Rýže. 9

Obrázek 10 ukazuje přiřazení pinů modulu podsvícení konektorům a jejich korespondenci s konektory měniče.

Rýže. 10

Rozhraní panelu

LCD panel je připojen k externím obvodům pomocí tří rozhraní:

- rozhraní napájecího napětí (12pinový konektor);

- rozhraní napájecího napětí modulu podsvícení (6 konektorů, každý 3-4 piny);

- LVDS rozhraní pro přenos řídicích signálů, synchronizačních signálů a barevných informací.

Rozhraní napájecího napětí má velmi jednoduchý rozvod signálů po kontaktech - prvních šest pinů je napětí +5V, zbývajících šest pinů je zem (tab. 5).

Tabulka 5

Rozhraní modulu podsvícení již bylo dostatečně podrobně popsáno v předchozí části článku. Zbývá vyřešit problém s informačním rozhraním.

LCD panel LTM213U4-L01 využívá rozhraní LVDS, které se dnes stalo nejpoužívanějším v LCD modulech. Vzhledem k tomu, že data jsou na tomto rozhraní přenášena přes dvojici diferenciálních linek v sériové podobě, modul LCD obsahuje přijímač sběrnice LVDS, který převádí sériový kód přijímaných dat do paralelní podoby vhodné pro regulátor TCON. Jako přijímač sběrnice LVDS v toto zařízení Je použit čip DS90C388. Ale přijímač a vysílač signálů LVDS jsou obvykle jedna sada integrované obvody. Čip DS90C387 spárovaný s přijímačem se používá jako vysílač LVDS, umístěný na ovládací desce LCD panelu. Rozhraní LVDS je provedeno ve formě 31pinového konektoru, jehož rozložení signálů je popsáno v tabulce 6.

Tabulka 6

Obrázek 11 poskytuje úplnější obrázek konfigurace rozhraní.

Rýže. jedenáct

Barva každého bodu je zakódována ve 24 bitech, tzn. 8 číslic pro každou ze základních barev (červená, zelená, modrá). Informace pro každou ze tří barev se přenášejí přes dvě rozdílové linky, což se provádí za účelem zvýšení výkonu rozhraní. Pro přenos barev se tedy používá šest kanálů diferenciálních linek. Další diferenciální kanál se používá pro přenos horizontálních a vertikálních synchronizačních signálů.

Přijímač LVDS vydává 24 bitů datových teček sudých řádků (BE...,GE..,RE...) a 24 bitů teček lichých řádků (BO..., GO..., RO...). Časové diagramy rozhraní jsou na obr.12.

Rýže. 12

Údržba a provoz LCD panelu

S ohledem na všechny vlastnosti vnitřní zařízení LCD panely Samsung LTM213U4-L01, přejděme k jedné z nejpraktičtějších otázek: jak s tímto modulem pracovat, co je s ním dovoleno a co je přísně zakázáno, jak zajistit správnou péči o panel při provozu a co opatření, která je třeba dodržovat při provádění oprav. Všechna níže uvedená pravidla a doporučení platí pro LCD panel, ale jelikož se jedná o hlavní prvek monitorů, lze vše, co bylo řečeno, automaticky přenést na LCD monitory obecně.

Pokyny pro skladování LCD panelu

1. Nevystavujte modul LCD po dlouhou dobu vysokým teplotám a vysoké vlhkosti. Nejoptimálnější podmínky pro skladování jsou teploty od 0 do +35°C, s relativní vlhkostí menší než 70%.

2. Neskladujte panely TFT-LCD, pokud jsou vystaveny přímému působení sluneční světlo.

3. LCD panely by měly být skladovány na tmavém místě mimo sluneční světlo a zářivky.

Pravidla pro obsluhu a údržbu LCD panelu

1. LCD panel nesmí být vystaven mechanické deformaci a kroucení.

2. Vyvarujte se silných otřesů a přetížení. To může vést k poškození nejen samotného LCD-TFT, ale také žárovek modulu podsvícení.

3. Polarizační povrch panelu je velmi křehký a lze jej velmi snadno poškodit. Netlačte na povrch obrazovky ani jej neškrábejte tužkou, perem atd.

4. Pokud se na povrch obrazovky dostanou kapky vody, oleje nebo tuku, okamžitě je odstraňte (otřete). Pokud se kapky nechají působit, může to vést k obarvení a ztrátě barvy v těchto místech.

5. Pokud je povrch obrazovky znečištěný, očistěte jej speciálními absorpčními ubrousky nebo velmi měkkým hadříkem.

6. Doporučené čističe obrazovek jsou voda, isopropylalkohol nebo hexan.

7. Je přísně zakázáno používat rozpouštědla ketonové třídy (například aceton), ethylalkohol, toluen, ethylkyselinu, metalchlorid a všechny výrobky na nich založené. Použití těchto látek může okamžitě poškodit polarizační vrstvu obrazovky v důsledku výsledné chemické reakce.

8. Pokud z panelu vyteče materiál z tekutých krystalů, nedotýkejte se jej rukama, přineste si jej k očím, nosu a ústům. Pokud se tato kompozice přesto dostane na pokožku, ruce nebo oblečení, pak je nutné vše důkladně omýt mýdlem a vodou.

9. Je nutné provést opatření k ochraně panelu před elektrostatickými výboji, které mohou způsobit selhání elektronických prvků (mikroobvodů) uvnitř panelu.

11. Ochranná fólie z obrazovky by měla být odstraněna bezprostředně před použitím, protože. poskytuje také ochranu proti elektrostatickým výbojům.

12. Při použití LCD panelu venku (venku) je vhodné použít UV filtry.

13. Během provozu je třeba zabránit kondenzaci.

14. Pokud jsou na obrazovce zobrazovány stejné informace po velmi dlouhou dobu, pak se uživatel může setkat s jevem, kdy i při vypnutém monitoru jsou na obrazovce vidět obrysy tohoto obrazu, tzn. obrazovka jakoby „vyhoří“ pod odpovídajícím obrázkem.

1. Při instalaci LCD panelu se ujistěte, že jsou použity všechny upevňovací prvky, tzn. panel v pouzdře musí být nainstalován bezpečně a pevně.

2. Vyplatí se zabránit ohýbání vodičů podsvícení a je zakázáno tyto vodiče silně tahat.

4. Je zakázáno dotýkat se holýma rukama(bez rukavic) kontakty konektorů panelu - může to zhoršit jejich vodivost.

5. Montážní a demontážní práce se nejlépe provádějí na speciálních podnosech pokrytých měkkými antistatickými materiály a v měkkých rukavicích.

6. Připojování a odpojování panelu od ovládacích obvodů provádějte pouze při vypnutém napájení.

7. Vysoké frekvence, na kterém je vnitřní elektronické obvody LCD panely mohou způsobovat elektromagnetické rušení. Pro omezení těchto jevů je panel uzemněn a stíněn. Při instalaci panelu je proto třeba důsledně dodržovat všechna tato opatření.

8. Za zvážení stojí také skutečnost, že délka propojovacího kabelu mezi podsvícením a měničem by měla být minimální a svítidla by měla být připojena přímo ke měniči. Prodloužení propojovacích vodičů může způsobit snížení jasu podsvícení a zvýšení startovacího napětí.

Zobrazovací zařízení pro mobilní telefon (smartphone) a tablet. Zařízení s LCD obrazovkou. Typy displejů, jejich rozdíly.

Úvodní slovo

V tomto článku budeme analyzovat displeje zařízení moderních mobilních telefonů, smartphonů a tabletů. Obrazovky velkých zařízení (monitory, televizory atd.), s výjimkou malých nuancí, jsou uspořádány podobným způsobem.

Nejen teoreticky, ale i prakticky rozebereme s otevřením displeje „obětovaného“ telefonu.

Zvažte, jak to funguje moderní displej, jako příklad použijeme nejsložitější z nich - tekuté krystaly (LCD - liquid crystal display). Někdy se jim říká TFT LCD, kde zkratka TFT znamená „thin-film transistor“ – tenkovrstvý tranzistor; protože řízení tekutých krystalů se provádí díky takovým tranzistorům uloženým na substrátu spolu s tekutými krystaly.

Jako „obětní“ telefon, jehož displej se bude otevírat, poslouží levná Nokia 105.

Hlavní součásti displeje

Displeje z tekutých krystalů (TFT LCD a jejich modifikace - TN, IPS, IGZO atd.) se skládají ze tří základní části: dotyková plocha, zobrazovací zařízení (matice) a zdroj světla (podsvícení lampy) Mezi dotykovou plochou a matricí je další vrstva, pasivní. Jedná se o průhledné optické lepidlo nebo jednoduše vzduchovou mezeru. Existence této vrstvy je způsobena skutečností, že u LCD displejů je obrazovka a dotykový povrch zcela různá zařízení kombinované čistě mechanicky.

Každá z „aktivních“ složek má poměrně složitou strukturu.

Začněme dotykovou plochou (dotyková obrazovka, dotyková obrazovka). Je umístěna jako nejvyšší vrstva na displeji (pokud existuje; a v tlačítkové telefony například není).
Jeho nejběžnějším typem je nyní kapacitní. Princip činnosti takové dotykové obrazovky je založen na změně elektrické kapacity mezi vertikálními a horizontálními vodiči při dotyku prstu uživatele.
Aby tyto vodiče nepřekážely při sledování obrazu, jsou vyrobeny ze speciálních materiálů průhledné (obvykle se k tomu používá oxid indium-cín).

Existují i ​​dotykové plochy, které reagují na sílu stisku (tzv. odporové), ale již „opouštějí arénu“.
V Nedávno byly také kombinované dotykové plochy, které reagují současně na kapacitu prstu a na sílu stisku (3D-touch displeje). Jsou založeny na kapacitním senzoru, doplněném tlakovým senzorem na obrazovce.

Dotykovou obrazovku lze od obrazovky oddělit vzduchovou mezerou, nebo ji na ni nalepit (tzv. „one glass solution“, OGS – one glass solution).
Tato možnost (OGS) má významnou kvalitativní výhodu, protože snižuje úroveň odrazu v displeji od externích zdrojů světla. Toho je dosaženo snížením počtu reflexních ploch.
Na "normálním" displeji (se vzduchovou mezerou) jsou takové plochy tři. Toto jsou hranice přechodů mezi médii s různým indexem lomu světla: "vzduch-sklo", pak - "sklo-vzduch" a nakonec opět "vzduch-sklo". Nejsilnější odrazy jsou od první a poslední hranice.

Ve variantě s OGS je pouze jedna reflexní plocha (vnější), "vzduch-sklo".

I když je displej s OGS pro uživatele velmi pohodlný a má dobré vlastnosti; má také nevýhodu, že "vyskočí", pokud je displej rozbitý. Pokud se na "normálním" displeji (bez OGS) při nárazu rozbije pouze samotný dotykový displej (citlivý povrch), pak při nárazu na displej s OGS může dojít i k rozbití celého displeje. To se ale nestává vždy, takže tvrzení některých portálů, že displeje s OGS absolutně nelze opravit, nejsou pravdivá. Pravděpodobnost, že havaroval pouze vnější povrch, je poměrně vysoká, nad 50 %. Oprava s oddělením vrstev a nalepením nové dotykové obrazovky je však možná pouze v servisním středisku; Ruční oprava je extrémně náročná.

Obrazovka

Nyní přejdeme k další části – skutečné obrazovce.

Skládá se z matrice s doprovodnými vrstvami a podsvícením (také vícevrstvým!).

Úkolem matice a souvisejících vrstev je změnit množství světla procházejícího každým pixelem z podsvícení, a tím vytvořit obraz; tedy v tento případ Průhlednost pixelů je upravena.

Trochu podrobněji o tomto procesu.

Úprava „průhlednosti“ se provádí změnou směru polarizace světla při průchodu tekutými krystaly v pixelu pod jejich vlivem elektrické pole(nebo naopak, při absenci vlivu). V tomto případě samotná změna polarizace nemění jas procházejícího světla.

Ke změně jasu dochází, když polarizované světlo prochází další vrstvou – polarizační fólií s „pevným“ směrem polarizace.

Schematicky je struktura a činnost matice ve dvou stavech ("je světlo" a "není světlo") znázorněna na následujícím obrázku:

(obrázek použitý z holandské sekce Wikipedie s překladem do ruštiny)

K rotaci polarizace světla dochází ve vrstvě tekutých krystalů v závislosti na použitém napětí.
Čím více se směry polarizace shodují v pixelu (na výstupu tekutých krystalů) a ve filmu s pevnou polarizací, tím více světla nakonec projde celým systémem.

Pokud se ukáže, že směry polarizace jsou kolmé, pak by teoreticky nemělo světlo vůbec procházet - měla by tam být černá obrazovka.

V praxi je nemožné vytvořit takové "ideální" uspořádání polarizačních vektorů; navíc jak kvůli "neideálním" tekutým krystalům, tak ne ideální geometrii sestavy displeje. Na obrazovce TFT proto nemůže být absolutně černý obraz. Na nejlepších LCD obrazovkách může být kontrast bílé/černé přes 1000; v průměru 500 ... 1 000, zbytek - pod 500.

Právě byla popsána činnost matice vyrobené pomocí technologie LCD TN + film. Matrice z tekutých krystalů založené na jiných technologiích mají podobné provozní principy, ale odlišnou technickou implementaci. Nejlepší výsledky pokud jde o reprodukci barev, jsou získávány pomocí technologií IPS, IGZO a *VA (MVA, PVA atd.).

Podsvícení

Nyní přejdeme k samotnému „spodu“ displeje – podsvícení. I když moderní osvětlení ve skutečnosti lampy neobsahuje.

I přes jednoduchý název, lampa podsvícení má složitou vícevrstvou strukturu.

Je to dáno tím, že podsvícená lampa by měla být plochý zdroj světla s rovnoměrným jasem celé plochy a takových zdrojů světla je v přírodě velmi málo. A ani ty, které existují, nejsou pro tyto účely příliš vhodné z důvodu nízké účinnosti, „špatného“ emisního spektra nebo vyžadují „nevhodný“ typ a velikost doutnavého napětí (například elektroluminiscenční plochy viz dále). Wikipedie).

V tomto ohledu jsou nyní nejrozšířenější čistě „ploché“ světelné zdroje, ale „bodové“ LED podsvícení s využitím dodatečných rozptylových a reflexních vrstev.

Zvažte tento typ podsvícení otevřením displeje telefon Nokia 105.

Po rozebrání systému podsvícení displeje na jeho střední vrstvu uvidíme v levém dolním rohu jednu bílou LED diodu, která směřuje své záření do téměř průhledné desky přes plochý okraj na vnitřním „řezu“ rohu:

Vysvětlení k obrázku. Uprostřed rámu - displej rozdělený vrstvami mobilní telefon. Uprostřed v popředí zespodu - matrice pokrytá prasklinami (poškozená při demontáži). V popředí nahoře - střední část systému podsvícení (ostatní vrstvy jsou dočasně odstraněny, aby byla zajištěna viditelnost vyzařující bílé LED a průsvitné "světlovodné" desky).
Za displejem je vidět základní deska telefonu (zelená) a klávesnice (spodní část s kulatými otvory pro přenos stisku tlačítek).

Tato průsvitná deska je jak světlovodem (kvůli vnitřním odrazům), tak prvním rozptylujícím prvkem (kvůli „pupínkům“, které vytvářejí překážky pro průchod světla). Po zvětšení vypadají takto:

Ve spodní části obrázku vlevo od středu je viditelná jasně emitující bílá LED podsvícení.

Tvar bílé podsvícení LED je lépe viditelný na obrázku se sníženým jasem její záře:

Zespodu a nad touto deskou jsou umístěny běžné bílé matné plastové desky, které rovnoměrně rozdělují světelný tok po celé ploše:

Může být podmíněně nazýván "list s průsvitným zrcadlem a dvojlomem". Pamatujete si, že jsme v hodinách fyziky říkali o islandském ráhna, kterým se světlo rozdělilo na dvě části? Je mu podobný, jen s trochou zrcadlových vlastností.

Takto vypadají běžné hodinky, pokud je jejich část pokryta tímto listem:

Pravděpodobným účelem tohoto listu je předběžná filtrace světla polarizací (nepotřebné si ponechte, nepotřebné vyhoďte). Ale je možné, že z hlediska směru světelný tok směrem k matrixu má i tento film určitou roli.

Takto je uspořádána "jednoduchá" podsvícená lampa v displejích a monitorech z tekutých krystalů.

Pokud jde o "velké" obrazovky, jejich zařízení je podobné, ale v podsvícení je více LED.

Starší LCD monitory používaly místo LED podsvícení zářivku se studenou katodou (CCFL).

Struktura AMOLED displejů

Nyní - pár slov o zařízení nového a progresivního typu displejů - AMOLED (Active Matrix Organic Light-Emitting Diode).

Zařízení takových displejů je mnohem jednodušší, protože neexistuje žádné podsvícení.

Tyto displeje jsou tvořeny polem LED diod a každý pixel zde svítí samostatně. Ctnosti AMOLED displeje jsou "nekonečný" kontrast, vynikající pozorovací úhly a vysoká energetická účinnost; a nevýhodou je snížená "životnost" modrých pixelů a technologická náročnost výroby velké obrazovky.

Je třeba také poznamenat, že i přes jednodušší strukturu jsou výrobní náklady AMOLED displejů stále vyšší než u TFT LCD displejů.

Obraz je tvořen pomocí jednotlivých prvků zpravidla prostřednictvím snímacího systému. Jednoduchá zařízení (elektronické hodinky, telefony, přehrávače, teploměry atd.) mohou mít monochromatický nebo 2-5 barevný displej. Vícebarevný obraz je generován pomocí 2008) většina stolních monitorů založených na TN- (a některých *VA) maticích, stejně jako všechny displeje notebooků, používají matice s 18bitovou barvou (6 bitů na kanál), 24bitová emulace je blikání s ditheringem .

LCD monitor zařízení

Sub-pixelový barevný LCD

Každý pixel LCD displeje se skládá z vrstvy molekul mezi dvěma průhlednými elektrodami a dvěma polarizačními filtry, jejichž roviny polarizace jsou (obvykle) kolmé. V nepřítomnosti tekutých krystalů je světlo propouštěné prvním filtrem téměř úplně blokováno druhým.

Povrch elektrod v kontaktu s tekutými krystaly je speciálně upraven pro počáteční orientaci molekul v jednom směru. V TN matici jsou tyto směry vzájemně kolmé, takže molekuly se bez napětí seřadí do šroubovité struktury. Tato struktura láme světlo tak, že před druhým filtrem se jeho rovina polarizace otočí a světlo jí prochází beze ztrát. Kromě absorpce poloviny nepolarizovaného světla prvním filtrem lze článek považovat za průhledný. Pokud je na elektrody přivedeno napětí, molekuly mají tendenci seřazovat se ve směru pole, což deformuje šroubovicovou strukturu. V tomto případě proti tomu působí elastické síly a po vypnutí napětí se molekuly vrátí do své původní polohy. Při dostatečné intenzitě pole se téměř všechny molekuly stanou paralelními, což vede k neprůhlednosti struktury. Změnou napětí můžete ovládat stupeň průhlednosti. Li konstantní tlak aplikován po dlouhou dobu - struktura tekutých krystalů může degradovat v důsledku migrace iontů. K vyřešení tohoto problému je aplikován střídavý proud nebo změna polarity pole při každém adresování buňky (neprůhlednost struktury nezávisí na polaritě pole). V celé matrici je možné ovládat každý z článků jednotlivě, ale s rostoucím počtem je to obtížné, protože se zvyšuje počet potřebných elektrod. Proto se téměř všude používá adresování po řádcích a sloupcích. Světlo procházející buňkami může být přirozené – odražené od substrátu (u LCD displejů bez podsvícení). Ale častěji používané to kromě nezávislosti na vnějším osvětlení také stabilizuje vlastnosti výsledného obrazu. Plnohodnotný LCD monitor se tedy skládá z elektroniky, která zpracovává vstupní video signál, LCD matice, modulu podsvícení, napájecího zdroje a pouzdra. Právě kombinace těchto komponent určuje vlastnosti monitoru jako celku, i když některé vlastnosti jsou důležitější než jiné.

Specifikace LCD monitoru

Nejdůležitější vlastnosti LCD monitorů:

• Rozlišení: Horizontální a vertikální rozměry vyjádřené v pixelech. Na rozdíl od CRT monitorů mají LCD jedno, „nativní“, fyzické rozlišení, zbytek se dosahuje interpolací.

Fragment matrice LCD monitoru (0,78x0,78 mm), zvětšený 46krát.

• Velikost bodu: Vzdálenost mezi středy sousedních pixelů. Přímo souvisí s fyzickým rozlišením.

• Poměr stran obrazovky (formát): Poměr šířky k výšce, například: 5:4, 4:3, 5:3, 8:5, 16:9, 16:10.

• Viditelná úhlopříčka: Velikost samotného panelu, měřená diagonálně. Zobrazovací plocha také závisí na formátu: monitor 4:3 má větší plochu než monitor 16:9 se stejnou úhlopříčkou.

• Kontrast: Poměr jasu nejsvětlejšího a nejtmavšího bodu. Některé monitory používají adaptivní úroveň podsvícení pomocí přídavných lamp a hodnota kontrastu pro ně uvedená (nazývaná dynamický) se nevztahuje na statický obraz.

• Jas: Množství světla, které displej vyzařuje, obvykle se měří v kandelách na metr čtvereční.

• Doba odezvy: Minimální doba, kterou pixel potřebuje ke změně jasu. Metody měření jsou nejednoznačné.

• Úhel pohledu: Úhel, při kterém pokles kontrastu dosáhne zadané hodnoty odlišné typy matic a různých výrobců se počítá odlišně a často je nelze porovnávat.

• Matrix Type: Technologie, kterou je LCD vyroben.

• Vstupy: (např. DVI, HDMI atd.).

Technologie

Hodiny s LCD displejem

LCD monitory byly vyvinuty v roce 1963 v RCA's David Sarnoff Research Center v Princetonu, New Jersey.

Hlavní technologie při výrobě LCD displejů: TN + film, IPS a MVA. Tyto technologie se liší geometrií povrchů, polymerem, ovládací deskou a přední elektrodou. Velký význam má čistota a typ polymeru s vlastnostmi kapalných krystalů, který se používá ve specifických vývoji.

Doba odezvy LCD monitorů navržených pomocí technologie SXRD (eng. Silikonový X-tal reflexní displej - křemíková reflexní matrice tekutých krystalů), snížena na 5 ms. Sony, Sharp a Philips společně vyvinuly technologii PALC. Tekutý krystal s plazmovou adresou - plazmové ovládání tekutých krystalů), které kombinuje výhody LCD (jas a sytost barev, kontrast) a plazmových panelů (velké pozorovací úhly horizontálně, H a vertikálně, V, vysoká obnovovací frekvence). Tyto displeje používají k ovládání jasu plazmové články s plynovým výbojem a pro barevné filtrování se používá matice LCD. Technologie PALC umožňuje řešit každý pixel displeje individuálně, což znamená nepřekonatelnou ovladatelnost a kvalitu obrazu.

TN+film (Twisted Nematic + film)

Část „film“ v názvu technologie znamená další vrstvu sloužící ke zvětšení pozorovacího úhlu (cca od 90° do 150°). V současnosti se předpona „film“ často vynechává a takové matice nazývá jednoduše TN. Bohužel nebyl dosud nalezen způsob, jak zlepšit kontrast a dobu odezvy u panelů TN, a dobu odezvy tohoto typu matrice je zapnutá v současné době jeden z nejlepších, ale úroveň kontrastu není.

TN + film je nejjednodušší technologie.

Filmová matrice TN + funguje takto: pokud na subpixely není přivedeno žádné napětí, tekuté krystaly (a polarizované světlo, které propouštějí) se vůči sobě otáčejí o 90° ve vodorovné rovině v prostoru mezi dvěma deskami. . A jelikož směr polarizace filtru na druhé desce svírá se směrem polarizace filtru na první desce úhel 90°, prochází jím světlo. Pokud jsou červené, zelené a modré subpixely plně osvětleny, vytvoří se na obrazovce bílá tečka.

Mezi výhody této technologie patří nejkratší doba odezvy mezi moderními matricemi a také nízká cena.

IPS (In-Plane Switching)

Technologie In-Plane Switching byla vyvinuta společnostmi Hitachi a NEC a jejím cílem bylo překonat nedostatky filmu TN+. Zatímco však IPS dokázala dosáhnout 170° pozorovacího úhlu a také vysokého kontrastu a reprodukce barev, doba odezvy zůstala nízká.

V současné době jsou matice technologie IPS jedinými LCD monitory, které vždy přenášejí plnou barevnou hloubku RGB – 24 bitů, 8 bitů na kanál. Matice TN jsou téměř vždy 6bitové, stejně jako část MVA.

Pokud na IPS není přivedeno žádné napětí, molekuly tekutých krystalů se neotáčejí. Druhý filtr je vždy natočen kolmo k prvnímu a neprochází jím žádné světlo. Proto se zobrazení černé barvy blíží ideálu. Pokud tranzistor selže, „rozbitý“ pixel pro panel IPS nebude bílý, jako u matice TN, ale černý.

Když je přivedeno napětí, molekuly tekutých krystalů rotují kolmo ke své výchozí poloze a propouštějí světlo.

IPS byl nyní nahrazen technologií S-IPS(Super-IPS, rok Hitachi), který zdědí všechny výhody technologie IPS a zároveň zkracuje dobu odezvy. Ale i přes to, že se barva S-IPS panelů přiblížila konvenční monitory CRT, kontrast je stále slabá stránka. S-IPS se aktivně používá v panelech od 20", LG. Philips, NEC zůstávají jedinými výrobci panelů využívajících tuto technologii.

AS-IPS- Technologie Advanced Super IPS (Advanced Super-IPS) byla také vyvinuta společností Hitachi Corporation v roce. Hlavní vylepšení spočívala v úrovni kontrastu konvenčních S-IPS panelů, čímž se přiblížily S-PVA panelům. AS-IPS se také používá jako název pro monitory LG.Philips Corporation.

A-TW-IPS- Advanced True White IPS (Advanced IPS with real white), vyvinutý LG.Philips pro korporaci. Zvýšený výkon elektrického pole umožnil dosáhnout ještě větších pozorovacích úhlů a jasu a také snížit mezipixelovou vzdálenost. Displeje založené na AFFS se používají hlavně v tabletových počítačích na matricích vyráběných společností Hitachi Displays.

*VA (vertikální zarovnání)

MVA- Vertikální zarovnání pro více domén. Tato technologie byla vyvinuta společností Fujitsu jako kompromis mezi TN a Technologie IPS. Horizontální a vertikální pozorovací úhly pro matice MVA jsou 160° (u moderních modelů monitorů až 176-178 stupňů), přičemž díky použití akceleračních technologií (RTC) nejsou tyto matice v době odezvy daleko za TN + Film, ale výrazně převyšují charakteristiky posledně jmenované barevné hloubky a věrnosti.

MVA je nástupcem technologie VA představené v roce 1996 společností Fujitsu. Tekuté krystaly matrice VA jsou při vypnutém napětí vyrovnány kolmo k druhému filtru, to znamená, že nepropouštějí světlo. Po přivedení napětí se krystaly otočí o 90° a na displeji se zobrazí světlý bod. Stejně jako v maticích IPS, pixely nepropouštějí světlo bez napětí, takže když selžou, jsou viditelné jako černé tečky.

Výhody technologie MVA jsou sytě černá barva a absence jak spirálovité krystalové struktury, tak dvojité magnetické pole.

Nevýhody MVA ve srovnání s S-IPS: ztráta detailů ve stínech při kolmém pohledu, závislost barevného vyvážení obrazu na úhlu pohledu, více času Odezva.

Analogy MVA jsou technologie:

• PVA (Vzorované vertikální zarovnání) od společnosti Samsung.
• Super PVA od společnosti Samsung.
• Super MVA od CMO.

Matrice MVA / PVA jsou považovány za kompromis mezi TN a IPS, a to jak z hlediska nákladů, tak spotřebitelských kvalit.

Výhody a nevýhody

Zkreslení obrazu na LCD monitoru při širokém pozorovacím úhlu

Detailní záběr na typické LCD matice. Uprostřed můžete vidět dva vadné subpixely (zelený a modrý).

V současné době jsou LCD monitory hlavním, rychle se rozvíjejícím směrem v technologii monitorů. Mezi jejich výhody patří: malé rozměry a hmotnost ve srovnání s CRT. LCD monitory, na rozdíl od CRT, nemají viditelné blikání, poruchy zaostřování a konvergence, interference od magnetických polí, problémy s geometrií a čistotou obrazu. Spotřeba energie LCD monitorů je 2-4krát nižší než u CRT a plazmové obrazovky srovnatelné velikosti. Spotřeba LCD monitorů je z 95 % dána výkonem podsvícení resp LED matice osvětlení (anglicky) podsvícení- zadní světlo) LCD matice. V mnoha moderních (2007) monitorech se pro nastavení jasu obrazovky uživatelem používá pulzně šířková modulace podsvícení s frekvencí 150 až 400 nebo více Hertzů. Led světla používá se hlavně v malých displejích, i když v posledních letech se stále častěji používá v noteboocích a dokonce i stolních monitorech. Navzdory technickým obtížím jeho implementace má také zjevné výhody oproti zářivkám, jako je širší emisní spektrum, a tedy i barevný gamut.

Na druhou stranu mají LCD monitory i některé nevýhody, často zásadně obtížně odstranitelné, například:

• Na rozdíl od CRT dokážou zobrazit čistý obraz pouze v jednom („standardním“) rozlišení. Zbytek je dosažen interpolací se ztrátou jasnosti. Navíc příliš nízké rozlišení (například 320x200) nelze na mnoha monitorech vůbec zobrazit.
• Barevný gamut a přesnost barev jsou nižší než u plazmových panelů a CRT. Na mnoha monitorech je neodstranitelná nerovnoměrnost v přenosu jasu (pásma v gradientech).
• Mnoho LCD monitorů má relativně nízký kontrast a hloubku černé. Zvýšení skutečného kontrastu je často spojeno s jednoduché zesílení jas podsvícení, až nepohodlné hodnoty. Široce používaný lesklý povrch matice ovlivňuje pouze subjektivní kontrast v okolních světelných podmínkách.
• Vzhledem k přísným požadavkům na konstantní tloušťku matric vzniká problém rovnoměrné barevné nerovnoměrnosti (nerovnosti podsvícení).
• Skutečná rychlost změny obrazu také zůstává nižší než u CRT a plazmových displejů. Technologie Overdrive řeší problém rychlosti jen částečně.
• Závislost kontrastu na pozorovacím úhlu je stále značnou nevýhodou technologie.
• Masově vyráběné LCD monitory jsou zranitelnější než CRT. Matrice nechráněná sklem je obzvláště citlivá. Při silném tlaku je možná nevratná degradace. Je zde také problém s vadnými pixely.
• Na rozdíl od všeobecného přesvědčení dochází k degradaci pixelů LCD monitoru, ačkoli rychlost degradace je nejpomalejší ze všech zobrazovacích technologií.

Za nadějnou technologii, která může nahradit LCD monitory, se často považují OLED displeje. Na druhou stranu se tato technologie setkala s obtížemi v hromadné výrobě, zejména u matric s velkou úhlopříčkou.

viz také

• Viditelná oblast obrazovky
• Antireflexní vrstva
• cs:Podsvícení

Odkazy

• Informace o zářivkách používaných k osvětlení LCD panelu
• Displeje z tekutých krystalů (TN + film, IPS, MVA, PVA technologie)

Literatura

• Artamonov O. Parametry moderních LCD monitorů
• Mukhin I. A. Jak vybrat LCD monitor? . "Computer-Business Market", č. 4 (292), leden 2005, s. 284-291.
• Mukhin I. A. Vývoj monitorů z tekutých krystalů. "VYSÍLÁNÍ Televizní a rozhlasové vysílání": 1. část - č. 2 (46) březen 2005, s. 55-56; 2. část - č. 4(48) červen-červenec 2005, s.71-73.
• Mukhin I. A. Moderní ploché zobrazovací zařízení "VYSÍLÁNÍ Televizní a rozhlasové vysílání": č. 1(37), leden-únor 2004, str.
• Mukhin I. A., Ukrainskiy O. V. Metody pro zlepšení kvality televizního obrazu reprodukovaného panely z tekutých krystalů. Materiály zprávy na vědeckotechnické konferenci " moderní televize“, Moskva, březen 2006.

LCD (Liquid Crystal Display, monitory s tekutými krystaly) jsou vyrobeny z látky, která je v tekutém stavu, ale zároveň má některé vlastnosti vlastní krystalickým tělesům. Tekuté krystaly byly objeveny již dávno, ale původně sloužily k jiným účelům. Molekuly tekutých krystalů pod vlivem elektřiny mohou změnit svou orientaci a v důsledku toho změnit vlastnosti světelného paprsku, který jimi prochází. Na základě tohoto objevu a v důsledku dalšího výzkumu bylo možné najít vztah mezi nárůstem elektrického napětí a změnou orientace molekul krystalů pro zajištění zobrazení. Tekuté krystaly byly nejprve použity v displejích pro kalkulačky a v quartzových hodinkách a poté se začaly používat v monitorech pro přenosné počítače. Dnes, v důsledku pokroku v této oblasti, jsou LCD monitory pro stolní počítače stále běžnější.

Obrazovka LCD monitoru je pole malých segmentů (nazývaných pixely), se kterými lze manipulovat a zobrazovat informace. LCD monitor má několik vrstev, kde klíčovou roli hrají dva panely vyrobené z bezsodíkového a velmi čistého skleněného materiálu tzv. Podklad nebo Podklad, které ve skutečnosti mezi sebou obsahují tenkou vrstvu tekutých krystalů. Panely mají drážky, které vedou krystaly a dávají jim speciální orientaci. Strie jsou uspořádány tak, že jsou paralelní na každém panelu, ale kolmé mezi dvěma panely. Podélné drážky se získají umístěním tenkých filmů z průhledného plastu na povrch skla, který se pak speciálním způsobem zpracuje. V kontaktu s drážkami jsou molekuly v tekutých krystalech orientovány ve všech buňkách stejně. Molekuly jedné z odrůd tekutých krystalů (nematics) v nepřítomnosti napětí otáčejí vektor elektrického (a magnetického) pole v takovéto světelné vlně o určitý úhel v rovině kolmé k ose šíření paprsku. Oba panely jsou velmi blízko u sebe. Panel z tekutých krystalů je osvětlen světelným zdrojem (podle toho, kde se nachází, panely z tekutých krystalů fungují odrazem nebo prostupem světla). Rovina polarizace světelného paprsku je při průchodu jedním panelem otočena o 90°.

Když se objeví elektrické pole, molekuly tekutých krystalů se částečně seřadí podél pole a úhel rotace roviny polarizace světla se změní od 90°.

Pro zobrazení barevného obrazu je vyžadováno podsvícení monitoru, aby se světlo generovalo na zadní straně LCD. To je nezbytné, aby bylo možné pozorovat kvalitní obraz, i když prostředí není jasné. Barva je získána jako výsledek použití tří filtrů, které jsou izolovány od záření zdroje bílé světlo tři hlavní složky. Kombinací tří základních barev pro každý bod nebo pixel na obrazovce je možné reprodukovat jakoukoli barvu.

První LCD byly velmi malé, kolem 8 palců, zatímco dnes dosáhly velikosti 15" pro použití v laptopech a pro stolní počítače se vyrábějí 19" a větší LCD monitory. Po zvýšení velikosti následuje zvýšení rozlišení, což má za následek vznik nových problémů, které byly vyřešeny pomocí vznikajících speciální technologie, které jsou všechny popsány níže. Jednou z prvních obav byla potřeba standardu, který by definoval kvalitu zobrazení při vysokých rozlišeních. Prvním krokem k cíli bylo zvětšení úhlu natočení roviny polarizace světla v krystalech z 90° na 270°.

Do budoucna bychom se měli dočkat zvýšeného pronikání LCD monitorů na trh, a to z toho důvodu, že s rozvojem technologií se snižuje koncová cena zařízení, což umožňuje nákup nových produktů většímu počtu uživatelů.

Krátce o rozlišení LCD monitory. Toto rozlišení je jedno a také se mu říká nativní, odpovídá maximálnímu fyzickému rozlišení CRT monitorů. Právě v nativním rozlišení LCD monitor reprodukuje obraz nejlépe. Toto rozlišení je určeno velikostí pixelů, která je pevně nastavena na LCD monitoru. Pokud má například LCD monitor nativní rozlišení 1024x768, znamená to, že na každém ze 768 řádků je 1024 elektrod, čtených pixelů. Zároveň je možné použít rozlišení nižší než nativní. Toho lze dosáhnout dvěma způsoby. První se jmenuje Centrování(centrování), podstatou metody je, že k zobrazení obrázku je použit pouze takový počet pixelů, který je nutný k vytvoření obrázku s nižším rozlišením. Výsledkem je, že obraz není na celou obrazovku, ale pouze uprostřed. Všechny nepoužité pixely zůstanou černé; kolem obrázku se objeví široký černý okraj. Druhá metoda se nazývá "expanze"(protáhnout se). Jeho podstatou je, že při přehrávání obrázku s rozlišením nižším než nativní jsou využity všechny pixely, tzn. obraz vyplní celou obrazovku. Vzhledem k tomu, že je obraz roztažen tak, aby vyplnil obrazovku, dochází k mírnému zkreslení a zhoršení ostrosti. Při výběru LCD monitoru je proto důležité jasně vědět, jaké rozlišení potřebujete.

Je třeba zvláště zmínit jas LCD monitory, protože zatím neexistují žádné standardy, které by určovaly, zda je LCD monitor dostatečně jasný. V tomto případě může být jas LCD monitoru ve středu o 25 % vyšší než na okrajích obrazovky. Jediný způsob, jak zjistit, zda je jas konkrétního LCD monitoru pro vás správný, je porovnat jeho jas s jinými LCD monitory.

A poslední možnost zmínit je kontrast. Kontrast LCD monitoru je určen poměrem jasu mezi nejjasnější bílou a nejtmavší černou. Za dobrý kontrastní poměr se považuje 120:1, který zajišťuje reprodukci živého obrazu syté barvy. Kontrastní poměr 300:1 nebo vyšší se používá, když je vyžadována přesná reprodukce černobílých polotónů. Ale stejně jako u jasu zatím neexistují žádné standardy, takže hlavním určujícím faktorem jsou vaše oči.

Za zmínku stojí taková vlastnost části LCD monitorů, jako je možnost otočení samotné obrazovky o 90° se současným automatickým otáčením obrazu. Výsledkem je, že pokud se například zabýváte rozvržením, list A4 se nyní zcela vejde na obrazovku, aniž byste museli používat svislé posouvání, abyste viděli veškerý text na stránce. Je pravda, že mezi CRT monitory existují také modely s takovou příležitostí, ale jsou extrémně vzácné. V případě LCD monitorů se tato funkce stává téměř standardem.

NA výhody LCD Monitory lze přičíst skutečnosti, že jsou skutečně ploché v doslovném slova smyslu a obraz vytvořený na jejich obrazovkách se vyznačuje čistotou a sytostí barev. Nedostatek zkreslení obrazovky a řada dalších problémů, které jsou vlastní tradičním CRT monitorům. Dodáváme, že spotřeba a rozptyl LCD monitorů je výrazně nižší než u CRT monitorů.

Hlavním problémem ve vývoji technologií LCD pro sektor stolních počítačů se zdá být velikost monitoru, která ovlivňuje jeho cenu. S rostoucí velikostí displejů se snižují výrobní možnosti. V současné době dosahuje maximální úhlopříčka LCD monitoru vhodná pro sériovou výrobu 20“ a v poslední době někteří vývojáři představili 43“ modely a dokonce 64“ modely TFT-LCD monitorů připravené pro komerční výrobu.

Zdá se ale, že výsledek bitvy mezi CRT a LCD monitory o místo na trhu je již hotový. A ne ve prospěch CRT monitorů. Budoucnost zřejmě stále patří LCD monitorům s aktivní matricí. Výsledek bitvy byl jasný poté, co IBM oznámilo uvedení monitoru s maticí, která má 200 pixelů na palec, tedy s hustotou dvojnásobnou oproti CRT monitorům. Kvalita obrazu se podle odborníků liší stejně jako při tisku na jehličkové a laserové tiskárny. Proto je otázka přechodu na široké použití LCD monitorů pouze v jejich ceně.

Moderní zařízení jsou vybavena obrazovkami různých konfigurací. Hlavní zapnuto tento moment jsou založené displeje, ale lze pro ně použít různé technologie, konkrétně mluvíme o TFT a IPS, které se liší v řadě parametrů, ačkoli jsou potomky stejného vynálezu.

Nyní se pod zkratkami skrývá obrovské množství termínů, které označují určité technologie. Například mnozí možná slyšeli nebo četli o IPS nebo TFT, ale málokdo chápe, jaký je mezi nimi skutečný rozdíl. Důvodem je nedostatek informací v katalozích elektroniky. Proto stojí za to pochopit tyto pojmy a také se rozhodnout, zda TFT nebo IPS - co je lepší?

Terminologie

Chcete-li určit, co bude v každém jednotlivém případě lepší nebo horší, musíte zjistit, za jaké funkce a úkoly je každý IPS zodpovědný, ve skutečnosti se jedná o TFT, nebo spíše o jeho rozmanitost, při jehož výrobě byla určitá technologie použitý - TN-TFT. Tyto technologie by měly být zváženy podrobněji.

Rozdíly

TFT (TN) je jedním ze způsobů výroby matric, tedy tenkovrstvých tranzistorových obrazovek, ve kterých jsou prvky spirálovitě uspořádány mezi dvojicí desek. Při absenci napájení budou k sobě natočeny v pravém úhlu v horizontální rovině. Maximální napětí nutí krystaly otáčet se tak, že světlo procházející jimi vede k tvorbě černých pixelů a při absenci napětí - bílé.

Pokud vezmeme v úvahu IPS nebo TFT, pak rozdíl mezi prvním a druhým je v tom, že matrice je vyrobena na základě popsaném dříve, ale krystaly v ní nejsou uspořádány ve spirále, ale rovnoběžně s jednou rovinou obrazovky. a navzájem. Na rozdíl od TFT se krystaly v tomto případě neotáčejí při absenci napětí.

Jak to vidíme my?

Pokud se podíváte na IPS nebo vizuálně, rozdíl mezi nimi je v kontrastu, který zajišťuje téměř dokonalá reprodukce černé. Na první obrazovce bude obraz vypadat jasnější. Ale kvalita barvy v případě použití TN-TFT matice nelze nazvat dobrým. V tomto případě má každý pixel svůj vlastní odstín, odlišný od ostatních. Z tohoto důvodu jsou barvy značně zkreslené. Taková matice má však i výhodu: vyznačuje se nejvíce vysoká rychlost odezva mezi všemi v současnosti existujícími. Pro IPS obrazovka trvá určitou dobu, než všechny paralelní krystaly dokončí úplný obrat. Lidské oko však rozdíl v době odezvy téměř nezaznamená.

Důležité vlastnosti

Pokud mluvíme o tom, co je v provozu lepší: IPS nebo TFT, pak stojí za zmínku, že první jsou energeticky náročnější. To je způsobeno skutečností, že k otáčení krystalů je zapotřebí značné množství energie. Proto, pokud výrobce stojí před úkolem učinit své zařízení energeticky úsporným, obvykle používá matici TN-TFT.

Pokud zvolíte TFT nebo IPS obrazovku, pak stojí za zmínku více široké úhly pohled na druhou, konkrétně 178 stupňů v obou rovinách, je pro uživatele velmi pohodlný. Ostatní to nebyli schopni zajistit. A dalším významným rozdílem mezi těmito dvěma technologiemi jsou náklady na produkty na nich založené. TFT matice je v současnosti nejvíce levné řešení, který se používá ve většině budgetových modelů a IPS patří do vyšší úrovně, ale není ani špičková.

IPS nebo TFT displej vybrat?

První technologie umožňuje získat nejkvalitnější, čistý obraz, ale otočení použitých krystalů zabere více času. To ovlivňuje dobu odezvy a další parametry, zejména rychlost vybíjení baterie. Úroveň barevného podání matic TN je mnohem nižší, ale jejich doba odezvy je minimální. Krystaly jsou zde uspořádány do spirály.

Ve skutečnosti lze snadno zaznamenat neuvěřitelnou propast v kvalitě obrazovek založených na těchto dvou technologiích. To platí i pro náklady. Technologie TN zůstává na trhu pouze kvůli ceně, ale není schopna poskytnout šťavnatý a jasný obraz.

IPS je velmi úspěšným pokračováním ve vývoji TFT displejů. Vysoká úroveň kontrastu a poměrně velké pozorovací úhly jsou dalšími výhodami této technologie. Například na monitorech založených na TN někdy samotná černá barva změní svůj odstín. nicméně vysoká spotřeba energetická účinnost zařízení na bázi IPS nutí mnoho výrobců uchýlit se k alternativním technologiím nebo toto číslo snížit. Nejčastěji se matice tohoto typu nacházejí v kabelových monitorech, které nepracují na bateriové napájení, což umožňuje, aby zařízení nebylo tak nestálé. V této oblasti však probíhá neustálý vývoj.