ОСОБЕННОСТИ СОВРЕМЕННЫХ ЖК-МОНИТОРОВ
2.1 Современные технологии изготовления матриц.
TFT
Жидкокристаллическая матрица TN+film имеет следующий состав: · система отражателей для осуществления равномерной подсветки; · стеклянная контактная подложка; · лампа подсветки из ртути; · фильтры поляризации; · жидкие кристаллы; В ЖК-матрице пиксель формируется из 3х точек синего, красного и зелёного цветов. Управляя включением и выключением этих точек, путем комбинирования этих состояний, становиться возможным получение различных цветов. Управление матрицей производиться в по-пиксельном режиме. В этом заключается существенный недостаток данных у пассивных матриц: в процессе движения сигнала до последних пикселей, яркость первых, по причине потери заряда, уменьшается. Поэтому, создание таких матриц с большой диагональю на основании использования ткой технологии является крайне нецелесообразным, т.к. возникнет необходимсть в увеличении напряжения, что неизбежно приводит к росту различных помех. Для решения данных проблем была разработана технология TFT (Thin Film Transistor), в основе которой лежит использование тонкоплёночных транзисторов. Т.к. транзистор является активным элементом, то формируемые матрицы также становятся активными. Применение подобных транзисторов позволяет гибко управлять каждым отдельным пикселом, что обеспечивает значительное увеличение времени реакции, вследствии чего становиться возможным производство ЖК-матриц больших размеров. В каждой отдельной ячейке, которая входит в состав пикселя, располагаются ЖК-молекулы. Согласно технологии TN+film они размещены друг за другом и развёрнуты спирально так, что крайние молекулы, относительно друг друга, развёрнуты на 90 градусов. Эти молекулы располагаются в специальных бороздках, создающих такое расположение на стеклянной подложке. К концам спирали присоединены электроды, на которые подаётся, управляющее пикселом, напряжение. В зависимости от значения напряжения, спираль начинает сжиматься. При отсутствии напряжения свет осуществляет движение через первый фильтр поляризации, после чего молекулы жидкого кристалла разворачивают световые волны на 90 градусов, чтобы они находились в единой плоскости вместе с вторым фильтром и проходили сквозь него (рис.1). Таким образом формируется белый пиксель.
Рисунок 1 – Принцип TFT технологии
В случае подачи максимального напряжения, молекулы ЖК занимают положение, при котором свет полностью поглощается вторым поляризационным фильтром. Поэтому цвет писеля становиться черным. При изменении поданного напряжения свет частично поглащается фильтром поляризатором по причине специфики расположения кристаллов. Пиксель окрашивается в серые оттенки, что говорит о том, что свет частично проходит и поглощается. Т.к. матрица, изготовленная по данной технологии, обладает малыми обзорными углами, применяется специальная плёнка, которая накладывается сверху и раширяет обзор. Таким образом формируется технология TN+film, при которой в случае смены угла обзора цветовая интенсивность не меняется слишком резко. Данная технология широко применяется в настоящее время, т.к. является самой дешёвой, однако, для детальной работы с графикой ее применение не целесообразно. Преимущества технологии TN+film: · высокая степень быстродействия матрицы; · низкая стоимость. Недостатки технологии: · малые углы обзора; · низкая контрастность; · низкий уровень качества цветопередачи.
2.1.2 S‐IPS
Технология S‐IPS базируется на тех же принципах, что и TN, отличие состоит лишь в том, что молекулы размещаются друг за другом параллельно, а не спирально. Электроды размещаются на нижней подложке. В случае, когда напряжение питания отсутствует, свет не может пройти сквозь второй поляризационный фильтр, чья плоскость поляризации расположена под углом 90 градусов (рис.2). Таким образом формируется достаточно насыщенный чёрный цвет. Углы обзора матриц, изготовленных по данной технологии, составляют до 170 градусов, что является значительным достоинством мониторов, выполненых по данной технологии, чем по предыдущей.
Рисунок 2 – Принцип S‐IPS технологии
Преимущества технологии S‐IPS: · высокие горизонтальные и вертикальные углы обзора; · высокий уровень контрастности. Недостатки технологии; · значительное время отклика, обусловленное необходимостью разворота молекул на больший угол; · использование более мощных ламп для подсветки панели, что является причиной более высокого энергопотребления; · необходимость в более высоких значениях напряжения при развороте молекул, что связано с расположением электродов в одной плоскости; · высокая стоимость. На основании анализа характеристик таких матриц можно сделать выод, что их применение наиболее адекватно в дизайнерских задачах, где нет необходимости в обеспечении высокого уровня быстродействия и отрисовки динамичных сцен, а приоритетным является качественная передача цвета.
MVA
Компромиссным решением между высокой цветопередачей технологии S‐IPS и высоким быстродействием TN+film, является технология MVA. Суть данной технологии заключается в том, что молекулы выстраиваются параллельно друг другу, а по отношению к второму фильтру под углом 90 градусов (рис.3). Второй фильтр имеет достаточно сложное строение, его состав включает ряд треугольников, к боковым сторонам которых развёрнуты ЖК-молекулы. Попадая на фильтр через молекулы, световые волны поляризуются плж углом в 90 градусов и поглощается вторым фильтром, не пропускающим такие волны. В результате формирутся свет черного цвета.
Рисунок 3 – Расположение молекул ЖК относительно фильтра в MVA технологии
Подавая питающее напряжение, молекулы поворачиваться и свет на второй фильтр направляется под, отличным от 90 градусов, углом. Таким образом, свет начинает проходить сквозь второй фильтр с интенсивностью, которая прямо пропорциональна приложенному значению напряжения. Такая технология производит деление экрана на 2 части, по направленности молекул ко второму фильтру. Таким образом, получается, что находясь по отношению к экрану со стороны, создается впечатление, что ЖК-молекулы другой стороны не функционируют. Т.е. мы можем видеть только ту зону, которая расположена ближе к нам и не искажающая цвет. Применение такой технологии значительно усложняет строение поляризационных фильтров матриц, т.к. каждую точку экрана дублируют из двух зон (рис.4). Фирма Samsung не пожелала платить за лицензию и разработала свою технологию PVA, очень похожую на MVA, и имеющую ещё большую контрастность. Поэтому зачастую в характеристиках мониторов указывается MVA/PVA.
Рисунок 4 – Принцип MVA технологии
Достоинства технологии MVA/PVA: · большие значения углов обзора; · качественная цветопередача и высокая контрастность; Недостатки технологии: · сложности в техологическом изготовлении; · высокое время отклика, большее, чем у матриц, выполненных по технологии TN+film.
OLED В состав OLED‐матрицы входят органические светодиоды. Каждый светодиод состоит из анода и катода, между которыми расположено органическое вещество. При прохождении тока катод формирует электроны, а анод испускает положительно заряженные ионы. Электрическое поле обеспечивает направление этих частиц навстречу друг другу, в следствии чего происходит их рекомбинация и создается свет. Анод выполняется из оксида индия с добавлением малого колличества олова, что делает возможным пропускание света в видимом диапозоне. Для организациия технологии создания цветных OLED-дисплеев экспериментально подобраны вещества, способные излучать свет разной длины волны. Светодиоды красного, синего и зелёного цветов формируют ячейку матрицы. Такая ячейка управляется путём подачи на нее питающего напряжения. Контроллер матрицы осуществляет последовательную подачу напряжения. Благодаря этому человеческий глаз не успевает зафиксировать разницу цвета и моменты, когда ячейка получает импуль и когда он прекращает воздействие. Такая матрица называется пассивной. Существуют активные OLED‐матрицы, в которых в каждой ячейке содержится управляющий транзистор, что позволяет всем диодам загоратся практически одновременно, без существенных задержек. Такая матрица, естественно, существенно дороже пассивной, что обусловлено сложностью ее производства. Возможности OLED‐технологии весьма широки. Например, прозрачным можно сделать как анод, так и катод. В таком случае дисплей будет абсолютно прозрачным, причем на восприятии картинки из-за яркости свечения светодиодов, это никак не отразится. Можно, также, вместо стеклянной подложки, использовать более гибкий материал. В таком случае экран может быть сворнут в трубочку. Массовое производство OLED‐мониторов затруднено любой компанией, т.к. это весьма дорогостоящий процесс. Сложность технологического производства мониторов с большими диагоналями, также, очевидна. Однако, крупные компании не останавливаются в своих исследованиях в данной области. Недавно компания Samsung представила монитор с диагональю боллее 60 дюймов. Это свидетельствует о том, что проблемы, возникающие при изготовлении OLED‐матриц, преодолеваются. Достоинства технологии OLED: · наиболее большие углы обзора (в сравнении с другими существующими технологиями); · малая толщина экрана; · наиболее высокая контрастность, в сравнении с существующими технологиями; · низкое время отклика (микросекунды); · удобство использования в различных условиях, благодаря устойчивой работоспособности в широком температурном диапозоне; · отсутствие необходимости использования ламп подсветки, что снижает энергопотребление. К недостаткам технологии относятся: · не высокое время жизни органических светодиодов; · необходимость в герметизации матрицы от влаги; · высокая стоимость.
|
