Jump to navigation

Давно остались в прошлом ноутбуки, имевшие тусклую и "тормозящую" пассивную ЖК-матрицу. В производстве дисплеев настоящего времени задействованы несколько основных технологий ...

Давно остались в прошлом ноутбуки, имевшие тусклую и "тормозящую" пассивную ЖК-матрицу. В производстве дисплеев настоящего времени задействованы несколько основных технологий.

Все современные портативные компьютеры (не исключая ноутбуки, нетбуки и планшетники) комплектуются цветными жидкокристаллическими дисплеями. Приблизительно в 2007 году фактически все производители стали снабжать свои изделия светодиодной (LED) подсветкой матрицы. Она намного компактнее, более надёжная, отличается эффективностью и экономичностью от традиционной подсветки, т.к. в ней работают лампы, имеющие холодный катод. Скорее всего, уже в самом ближайшем будущем LED-подсветкой полностью заменят ламповую в мониторах портативных компьютеров.

LED-экран в телевизоре LG

Почти пять лет все компьютерные производители настойчиво выпускают ноутбуки с экранами, имеющими глянцевое покрытие, визуально повышающее контрастность. И они не хотят замечать неприязнь огромного количества пользователей к дисплеям, в которых отражаются, как в зеркале, все предметы, включая лицо владельца. Удивительно то, что до этой непонятной моды на глянцевые экраны все экраны в ноутбуках обязательно имели матовые антибликовые покрытия. В утешение можно сказать лишь то, что глянцевый экран проще очищается от грязи (но и загрязняется он гораздо быстрее) и замена матрицы ноутбука много где производится.

Жидкокристаллический экран - устройство, построенное на основе свойств жидких кристаллов, которые реагируют на электрополе. У всех современных моделей на оснащении исключительно активные матрицы.

Различие между активной и пассивной матрицами состоит в том, что каждый из пикселей активной, управляется тремя тонкопленочными транзисторами. Панель пассивной матрицы укрыта проводниками, которыми управляют транзисторы, подобная конструкция существенно уступает по скорости реакции точек по сравнению с активной матрицей. Дисплеи, построенные с применением активной матрицы, получили название TFT-дисплеев.

Основной принцип функционирования жидкокристаллических дисплеев можно упрощенно описать так: жидкий кристалл дисплея состоит из вытянутых (нематических) молекул, это вещество заполняет пространство, ограниченное двумя подложками из стекла. Нематическая форма молекул дает возможность кристаллам различным образом преломлять волны света. На стеклянных подложках дисплея создаются бороздки, которые укрываются жидкими кристаллами, что способствует отображению целостного изображения. С внешней стороны стеклянные пластины укрываются поляризационными фильтрами. Последним обязательным элементом является лампа подсветки (массив светодиодов). Жидкие кристаллы преломляют свет вследствие создаваемого электрического поля.

Наибольшей популярностью сейчас пользуются технологичные TN-матрицы (Twisted Nematic). Свое название они получили из-за скрученных нематических кристаллов. Благодаря этой технологии производство TN-матриц обходится довольно дешево. Принцип технологии заключается в том, что при отсутствии на матрице напряжения происходит закручивание молекул кристаллов на 90?. Когда на электроды подается напряжение, молекулы кристаллов выстраиваются параллельно электрическому полю, это и формирует изображение. Чтобы создать цветное изображение, применяют три фильтра – зелёный, красный и голубой. Их устанавливают между поляризационным фильтром и стеклянной пластиной.

Несмотря на массовое применение TN-технологии, она имеет ряд недостатков, из-за которых у ЖК-матриц имеются слабые места. Одними из таких недостатков являются небольшой угол обзора и очень низкая контрастность, особенно если сравнивать с классическими ЭЛТ-мониторами.

Если первый недостаток разработчикам удалось устранить благодаря рассеивающей плёнке, которую крепят на лицевую сторону матрицы (эта усовершенствованная технология называется TN+Film), то со вторым недостатком пока что справиться не удается. Он является врождённой проблемой этой технологии и заключается в принципиальной невозможности получения глубокого чёрного цвета. Проблема заключается именно в «закрученности» молекул кристаллов, а полностью их раскрутить невозможно, даже с помощью мощных электромагнитных полей. В итоге, даже если пиксель полностью выключен, то есть на нем отсутствует напряжение, через него все равно будет проникать какая-то часть света. Если имеется «битый» пиксель, он всегда будет светиться на TN-матрице, что намного неприятней, нежели полностью нерабочий пиксель.

Почти идеальный черный цвет позволяют получить IPS-матрицы (In-Plane Switching - молекулы выравниваются параллельно подложке). Если в IPS-матрице отсутствует напряжение, молекулы кристаллов располагаются параллельно с направлением поляризации какого-то из фильтров, который полностью поглощает свет от подсвечивающих ламп. Таким образом, удается добиться глубокого чёрного цвета. Кроме этого, с помощью «распрямлённых» молекул, постоянно находящихся на одной плоскости относительно экрана, увеличиваются более чем до 170? углы обзора, а это является очень важным фактором для экранов, имеющих большую диагональ.

Улучшенную модель IPS-матриц разработала японская компания NEC, она называется S-IPS. Совсем недавно ею снабжали десктопные мониторы, принадлежавшие к профессиональному классу, компании iiYama и Eizo Nanao, а также ноутбуки премиум-класса MacBook Pro от Apple. Достоинствами матриц S-IPS являются чёткость, яркость и контрастность изображения, а также точность цветопередачи (при соответствующей калибровке). Из-за этих качеств экранами с S-IPS-матрицами предпочитали пользоваться фотографы, художники, полиграфисты и дизайнеры.

разница между IPS (слева) и S-IPS

Главным недостатком S-IPS-матриц является высокая стоимость, особенно по сравнению с TN+Film. Также IPS- и S-IPS-матрицы имеют большее время отклика пикселя, чем TN-матрицы, что отрицательно сказывается на их использовании в компьютерных играх.

В данный момент IPS/S-IPS-матрицы практически не производятся, а в ноутбуках им на смену пришли AFFS-матрицы, которые разработала фирма BOE Hydis. Они представляют собой более развитую технологию S-IPS. Увеличение мощности электрополя, которое воздействует на кристаллы, увеличило плотность кристаллов, что привело к расширению углов обзора до 180? и повышению яркости. Благодаря этому на работу ЖК-дисплеев не влияет естественное освещение, поэтому ими снабжаются профессиональные планшетные компьютеры, смартфоны и коммуникаторы.

Очень редко ноутбуки комплектуются MVA-матрицами с мультидоменным вертикальным выравниванием (Multi-Domain-Vertical Alignment), которые были созданы для объединения достоинств и минимизации недостатков технологий IPS и TN+Film. Разработаны MVA-матрицы японской фирмой Fujitsu, и эти матрицы можно встретить в ноутбуках этой же марки. Отличительной характеристикой MVA-матриц является то, что когда происходит подача напряжения, молекулы кристаллов выстаиваются не параллельно электрическому полю, а перпендикулярно ему. Таким образом, как и у IPS-матриц, достигается идеально чёрный цвет и большие углы обзора. Для того чтобы расширились углы обзора, применяется мультидоменное выравнивание, которое создает для отдельного субпикселя несколько доменов, из которых каждый осуществляет поляризацию света с незначительными отклонениями в стороны.

Основным достоинством MVA-матриц является отличная цветопередача, в которой они фактически не уступают матрицам S-IPS, а главным недостатком является длительность отклика. В сочетании со своей высокой стоимостью этот фактор снижает спрос на такие панели.

Успешно решить эти две проблемы удалось южнокорейской компании Samsung с помощью своей новой технологии PVA, т.е. микроструктурного вертикального выравнивания (Patterned Vertical Alignment). Производство PVA-матриц обходится дешевле, при этом они имеют практически все достоинства MVA-матриц. С различными модификациями таких матриц достаточно часто производятся ноутбуки Samsung.

Планшетные компьютеры и ноутбуки-трансформеры снабжены сенсорными экранами. На сегодняшний день около 90% всех выпускаемых сенсорных экранов (сюда входят плееры и коммуникаторы) принадлежат к резистивному типу, остальные 10% принадлежат к ёмкостным и их модификациям.

структура резистивного экрана

 

резистивная технология

 

ёмкостная технология

Принципиальным отличием между этими типами дисплеев является то, что сенсорные экраны резистивного типа реагируют на нажатие, а ёмкостные - на касание. Другими словами, на резистивные экраны надо нажимать любыми твёрдыми предметами, а на емкостные - только пальцами или предметами, обладающими электрической ёмкостью.

Экран, принадлежащий к резистивному типу, является стеклянным жидкокристаллическим дисплеем, с наложенной на нем гибкой мембраной.

На соприкасающиеся поверхности наносится резистивный состав, диэлектрик разделяет расстояние между поверхностями, а по краям закрепляются электроды. Когда происходит нажатие, в этом месте экран соприкасается с мембраной. Координаты соприкосновения вычисляются методом последовательного поступления тока на обе пластины и измерения напряжения в месте соприкосновения пластин. Исходя из этого, на резистивный экран можно производить нажатие любыми твёрдыми предметами.

Сенсорный экран, принадлежащий к емкостному типу, это - стеклянная панель, на которую наносится прозрачный резистивный материал. В углах панели устанавливаются электроды, которые осуществляют подачу низковольтного переменного напряжения на проводящий слой. Т.к. человеческое тело может проводить электроток и имеет некоторую ёмкость, в момент прикосновения к экрану в системе возникает утечка. Основываясь на данных с электродов, которые размещены в углах панели, контроллер находит координаты этой утечки.

Проекционно-ёмкостный дисплей является одной из модификаций емкостных экранов. Модная технология "мультитач" разработана по этому принципу. С обратной стороны такой экран имеет целую сетку проводников (или несколько рядов электродов), на которые идет подача слабого тока, а координаты касания вычисляются по точкам, имеющим повышенную емкость. Проекционно-ёмкостные дисплеи используются в iPhone и iPad, однако, данная технология не может применяться на экранах, имеющих большую диагональ.

09.12.10


Просмотров: 9659

Пожалуйста, оцените статью: 12345 

Понравился пост "Технологические особенности дисплеев"?
Поделись с друзьями:

Войти! | Регистрация | Напомнить пароль

Ваш комментарий::

Имя:
Запомнить