Что такое жк дисплей. Получение цветного изображения
Жидкокристаллический дисплей (ЖК -дисплей, ЖКД ; жидкокристаллический индикатор, ЖКИ ; англ. liquid crystal display, LCD ) - дисплей на основе жидких кристаллов, а также устройство (монитор, телевизор) на основе такого дисплея.
Экраны LCD-мониторов (Liquid Crystal Display, жидкокристаллические мониторы) изготовлены из вещества (цианофенил), которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Фактически это жидкости, обладающие анизотропией свойств (в частности оптических), связанных с упорядоченностью в ориентации молекул.
Основной их особенностью является возможность изменять ориентацию в пространстве под воздействием электрического поля. А если сзади матрицы поставить источник света, то, проходя через кристалл, поток будет окрашиваться в определенный цвет. Изменяя напряжённость электрического поля, можно изменять положение кристаллов, а значит и видимое количество одного из основных цветов. Кристаллы работают, как клапан или фильтр. Управление всей матрицей даёт возможность вывода на экран определённого изображения.
Жидкокристаллические материалы были открыты еще в 1888 году австрийским ученым Ф. Ренитцером, но только в 1930-м исследователи из британской корпорации Marconi получили патент на их промышленное применение.
В конце 1966 г. корпорация RCA продемонстрировала прототип LCD-монитора – цифровые часы. Значительную роль в развитии LCD-технологии сыграла корпорация Sharp. Она и до сих пор находится в числе технологических лидеров. Первый в мире калькулятор CS10A был произведен в 1964 г. именно этой корпорацией. В октябре 1975 г. уже по технологии TN LCD были изготовлены первые компактные цифровые часы. Во второй половине 70-х начался переход от восьмисегментных жидкокристаллических индикаторов к производству матриц с адресацией каждой точки. Так, в 1976 г. Sharp выпустила черно-белый телевизор с диагональю экрана 5,5 дюйма, выполненного на базе LCD-матрицы разрешением 160х120 пикселов.
Одним из самых качественных типов LCD-матриц является IPS. Именно IPS технология доминирует в мобильных устройствах, так как она обладает хорошей цветопередачей и, что особенно важно для смартфонов - хорошими углами обзора.
Ресурс работы ЖК телевизора (дисплея) около 60000 часов.
Светодиодный экран (LED screen, LED display) - устройство отображения и передачи визуальной информации (дисплей, монитор, телевизор), в котором каждой точкой - пикселем - является один или несколько полупроводниковых светодиодов (LED).
LED - именно так сейчас принято сокращенно называть жидкокристаллическую (ЖК) панель со светодиодной (LED) подсветкой. Не так давно для подсветки ЖК-матрицы использовались люминисцентные лампы (CCFL), но сегодня их окончательно и бесповоротно вытеснили светодиоды. Матрица работает на просвет. По сути, каждый RGB-пиксель представляет собой «заслонку» (а фактически фильтр) для света, излучаемого светодиодами. Кстати, очень интересный вариант, когда в телевизоре используется «локальная» подсветка, то есть множество светодиодов установлены позади матрицы и могут освещать только определенную зону. Тогда достигается высокий показатель контрастности в одном кадре, однако первые такие модели буквально «шли пятнами». Впрочем, сегодня большинство LED-телевизоров имеют торцевую подсветку, когда диоды расположены по бокам (в торце). Такая конструкция и позволяет сделать предельно плоские, энергоэффективные и легкие видеопанели.
Чаще всего срок службы LED телевизоров принадлежит диапазону от 50 до 100 тысяч часов.
Органический светодиод (англ. organic light-emitting diode, сокр. OLED ) - полупроводниковый прибор, изготовленный из органических соединений, эффективно излучающих свет при прохождении через них электрического тока.
Основная технология создания дисплеев основана на том, что органическая пленка на углеродной основе помещается между двумя проводниками, пропускающими электрический ток, из-за которого пленка излучает свет.
Главное отличие этой технологии от LED в том, что свет испускается каждым пикселем в отдельности, так что яркий белый или красочный цветной пиксель может находиться рядом с пикселем черного или совершенно другого цвета, и они не будут влиять друг на друга.
Это отличает их от традиционных ЖК-панелей, которые оснащаются специальной подсветкой, свет от которой проходит через слой пикселей.
К сожалению, между собой OLED пиксели отличаются не только цветом, но и рядом других характеристик - уровнем яркости, сроком службы, скоростью включения/выключения и прочими. Чтобы обеспечить относительно равномерные характеристики экрана в целом, производителям приходится идти на самые разные ухищрения: варьировать форму и размер светодиодов, размещать их в особом порядке, использовать программные трюки, регулировать яркость свечения с помощью ШИМ (то есть, грубо говоря, пульсацией), и так далее.
Причем технологии реализации самих матриц немного различаются. Так, в LG используется «сэндвич», а у Samsung - классическая RGB-схема. OLED можно гнуть вроде как без особых последствий. Поэтому вогнутые телевизоры также были построены на базе этой технологии.
Компания МЭЛТ – один из немногих российских производителей электроники, чья продукция соответствует мировому уровню. Сейчас производственная линейка компании насчитывает несколько сотен ЖК-индикаторов, не уступающих иностранным аналогам. При этом отечественные дисплеи обладают рекордно широким диапазоном рабочих температур, поддерживают различные знакогенераторы и имеют вполне конкурентоспособную стоимость.
Присутствие в названии статьи имени российского производителя электроники может направить мысли в сторону актуальной на сегодняшний день проблемы импортозамещения. О замене иностранных товаров, в том числе – электроники, на продукцию отечественного производителя много говорят и пишут. Однако на деле все не так просто.
Российская электроника может составить конкуренцию импортным аналогам лишь в некоторых узких областях. По этой причине каждый успешный отечественный производитель электроники вызывает гордость. Один из них – компания МЭЛТ.
Компания МЭЛТ была основана в 1995 году. Изначально основным направлением ее деятельности была разработка и производство плат АОН (автоматического определения номера). Уже тогда базовым принципом работы компании стала опора на собственные силы – собственную разработку и производство. Благодаря опытной команде разработчиков и закупке современного оборудования был организован полный цикл создания электронных устройств: проектирование, сборка, контроль качества, тестирование и продажа. Эти традиции были сохранены и приумножены. На данный момент МЭЛТ обладает возможностью разрабатывать и производить печатные платы, выполнять сборку электронных блоков с помощью современных технологий монтажа (SMT, COB, TAB).
Стабильное качество продукции МЭЛТ хорошо известно не только российским потребителям, но и их коллегам из стран СНГ, Европы и Ближнего Востока. Чтобы не быть голословными, можно перечислить постоянных партнеров компании МЭЛТ: ЗАО «Связь инжиниринг», ЗАО «МЕТТЭМ-Светотехника», ЗАО «МЕТТЭМ-Технологии», ОАО ПК «Медицинская Техника», Институт космических исследований Российской академии наук, ООО «НПП ИТЭЛМА», ОАО «Саранский приборостроительный завод», ОАО Ставропольский радиозавод «СИГНАЛ», Объединенный институт Ядерных Исследований и многие другие.
В настоящее время компания занимается разработкой и производством печатных плат, ЖК-индикаторов, источников питания, светодиодных линеек.
Среди продукции компании стоит особо отметить ЖК-индикаторы. Знакосинтезирующие и графические ЖК-дисплеи МЭЛТ разрабатываются и производятся за счет собственных мощностей компании. Они зарекомендовали себя с самой лучшей стороны и пользуются заслуженным уважением как крупных производителей электроники, так и непрофессиональных электронщиков-энтузиастов.
Среди достоинств ЖК-индикаторов МЭЛТ можно отметить использование самых современных технологий производства, отличную контрастность, огромный выбор моделей, поддержку русского/английского/белорусского/украинского/казахского знакогенераторов, широкий рабочий диапазон температур, низкую цену и максимальную доступность.
МЭЛТ: современные технологии создания ЖК-панелей
Компания МЭЛТ применяет ЖК-стекла (ЖК-панели) для знакосинтезирующих и графических ЖК-индикаторов по двум наиболее современным технологиям: STN (Super Twisted Nematic) и FSTN (Film Super Twisted Nematic). Каждая из технологий имеет версии с позитивным и негативным изображением (STN Positive/Negative и FSTN Positive/Negative). Кроме того, доступны исполнения, использующие отраженный свет или светодиодную подсветку.
Одним из важнейших достоинств ЖК-панелей МЭЛТ является их рекордно широкий диапазон рабочих температур. Большинство линеек ЖК имеет модели, способные функционировать при температурах -30…80°С, а диапазон температур хранения для них составляет -45…80°С.
Еще одним преимущество ЖК-панелей МЭЛТ является их высокая контрастность. По этому показателю они превосходят своих зарубежных конкурентов.
Стоит отметить, что стекла – это только часть технологического цикла создания ЖК-экранов. Качество ЖК-экрана напрямую зависит от применяемых технологий монтажа электронных компонентов. Здесь у компании МЭЛТ есть особый повод для гордости.
Качество разводки – залог качества ЖК-дисплеев
Очевидно, что одной ЖК-панели мало для создания дисплея. Необходим контроллер, система питания, печатная плата. Кроме того, важно обеспечить качественный монтаж элементов на плату.
МЭЛТ имеет опытную команду инженеров, которая способна самостоятельно разработать схемотехнику и печатную плату дисплея. При этом для большинства модулей применяются ЖК-контроллеры отечественной компании ОАО «АНГСТРЕМ».
Собственное сверхсовременное монтажное производство – гордость компании. В настоящее время МЭЛТ имеет оборудование для выполнения высокопроизводительного монтажа по технологиям SMT и COB.
Технология COB (Chip On Board) предполагает монтаж бескорпусных кристаллов микросхем напрямую на плату. COB имеет преимущества перед использованием стандартных корпусных микросхем.
|
а) пример ручной установки бескорпусных |
|
|
в) заливка компаундом установленных |
|
| Рис. 1. Этапы монтажа кристаллов ЖК-контроллеров по технологии COB | |
Как было сказано выше, COB используется для быстродействующих компонентов. Именно по этой технологии происходит монтаж ЖК-контроллеров в ЖК-дисплеях компании МЭЛТ (рисунок 1). Оборудование МЭЛТ позволяет собственными силами выполнять полный цикл монтажа: установку и позиционирование (рисунок 1а), разварку выводов (рисунок 1б), контроль качества монтажа, герметизация кристалла компаундом (рисунок 1в).
Оборудование для COB компании МЭЛТ имеет следующие характеристики:
- количество развариваемых пинов: до 10000;
- ширина проводника: от 90 мкм;
- зазор между проводниками: от 90 мкм.
Кроме перечисленных выше специализированных технологий, МЭЛТ обладает оборудованием ведущих японских и европейских производителей (YAMAHA, Assembleon, Ersa, Dek и других) для традиционного SMT-монтажа и монтажа выводных компонентов. Гибкость сборки мелких и крупных серий печатных плат достигается за счет наличия двух линий поверхностного монтажа и линии сквозного монтажа.
Первая линия поверхностного монтажа предназначена для сборки крупных серий печатных узлов в автоматическом режиме. Ее максимальная производительность составляет до 20000 компонентов в час. Линия включает следующее оборудование:
- автоматический загрузчик печатных плат Nutek NTM 710 EL;
- автоматический принтер паяльной пасты DEK ELA;
- конвекционную печь ERSA HotFLow 5;
- автоматический разгрузчик печатных плат Nutec NTM 710 EM 2;
Вторая линия поверхностного монтажа предназначена для сборки мелких и средних серий печатных узлов. Именно эта линия позволяет производить монтаж бессвинцовых компонентов. Производительность линии также составляет до 20000 компонентов в час. Она включает в себя следующее оборудование:
- полуавтоматический принтер паяльной пасты DEK 248;
- мультифункциональный станок для расстановки компонентов YAMAHA YS12F;
- конвекционную печь BTU Pyramax 98A;
- автоматический разгрузчик печатных плат Nutec NTM 710 EM 2.
Линия сквозного монтажа включает в себя:
- установку пайки динамической волной припоя KIRSTEN-K5360P;
- установку струйной отмывки печатных плат TRIMAX.
После монтажа блоки проходят контроль качества с помощью оптической 3D-устаовки TRION-2000.
Для испытаний узлов при разной температуре и влажности используется климатическая камера тепла/холода/влажности ESPEC SH-661.
Таким образом, компания МЭЛТ способна не только разрабатывать, но и производить ЖК-дисплеи собственными силами с поддержанием высочайшего качества изготовления.
Восемь причин выбрать ЖК-дисплей МЭЛТ
Существует достаточно широкий круг производителей ЖК-панелей и дисплеев. По этой причине особенно приятно осознавать, что компания МЭЛТ не теряется на их фоне. Более того, по ряду параметров продукция МЭЛТ превосходит зарубежные аналоги.
Назовем целых восемь причин, по которым стоит выбрать именно ЖК-дисплеи МЭЛТ.
Во-первых, великолепные показатели контраста, не уступающие конкурентам. Это достигается благодаря использованию самых современных технологий FSTN и STN.
Во-вторых, широчайший выбор моделей (более 600 представителей): знакосинтезирующие и графические; с позитивным и негативным отображением; с различными цветами подсветки (янтарный, желто-зеленый, красный, голубой, белый); с напряжением питания 2,8/3,0/3,3/5 В; с различными форматами и разрешением; с термокомпенсацией и без.
О многообразии моделей говорит даже фирменное именование дисплеев, состоящее из девяти позиций (таблица 1).
Таблица 1. Именование ЖК-дисплеев МЭЛТ
| MT | -16S24 | -1 | Y | L | G | T | -3V0 | -T |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| Компания (МЭЛТ) | Серия | Tраб./Tхран., °C | Тип ЖК панели | Тип подсветки | Цвет подсветки | Ориентация | Uпит | Термокомпенсация |
| 1: 0…50/-10…60 |
T: TN positive | L: – LED | A: янтарный | (пусто): 6 часов | 2V8 – 2,8 В | (пусто): нет | ||
| N: TN negative | G: желто-зеленый | Т: на 12 часов | 3V0 – 3,0 В | T: есть | ||||
| 2: -20…70/-30…80 |
M: HTN positive | R: красный | 3V3 – 3,3 В | |||||
| H: HTN negative | B: голубой | (пусто) – 5,0 В | ||||||
| 3: -30…70/-40…80 |
Y: STN yellow positive | W: белый | ||||||
| G: STN gray positive | (пусто): опция | |||||||
| 4: -40…80/-40…90 |
B: STN blue positive | |||||||
| K: STN negative (blue) | ||||||||
| 7: -10…50/-30…60 |
F: FSTN positive | |||||||
| V: FSTN negative (black) |
В-третьих, реальная работоспособность при низких и высоких температурах. Существуют дисплеи с диапазоном рабочих температур -40…70°C. При этом диапазон хранения для них -45…80°C. И, в отличие от иностранных аналогов, это не какие-то специализированные труднодоступные версии, выполненные под заказ, а серийные образцы.
А для заказных индикаторов рабочий диапазон и вовсе может достигать -40…80°C.
В-четвертых, цифро-буквенные знакосинтезирующие дисплеи МЭЛТ имеют возможность поддержки русского/английского/белорусского/украинского/казахского знакогенераторов. Кроме того, использование формата букв 5х8 делает отображение букв кириллицы понятнее и больше!
В-пятых, дополнительная страница знакогенератора в кодировке Win-CP1251 упрощает написание программ в среде Microsoft Windows.
В-шестых, высочайшая надежность и качество продукции МЭЛТ.
В-седьмых, доступность и возможность поставки больших партий индикаторов в кратчайшие сроки при низкой стоимости.
И последним восьмым пунктом является возможность заказа уникальных и специализированных индикаторов при минимальных сроках изготовления. Более подробно о заказных ЖК-экранах будет сказано в заключительной части статьи.
Обзор продукции МЭЛТ начнем с серийных моделей.
Знакогенерирующие ЖК-дисплеи МЭЛТ
Номенклатура цифробуквенных ЖК-дисплеев МЭЛТ насчитывает 19 серий, включающих более 500 моделей (таблица 2).
Таблица 2. Серии цифробуквенных ЖК-дисплеев МЭЛТ
| Наименование | Контроллер | Разреше-ние | Габариты, мм | Видимая область, мм |
Символ, мм | Подсветка | Тип стекла | Uпит, В | Траб, °C |
| MT-08S2A | КБ1013ВГ6 | 08х2 | 58x32x12,9 | 3×16 | 3,55х5,56 | 3; 5 | -20…70; -30…70 | ||
| MT-10S1 | КБ1013ВГ6 | 10х1 | 66x31x9,2 | 56×12 | 4,34×8,35 | Желто-зеленая | STN Positive | 5 | 0…50, -20…70, -30…70 |
| MT-16S1A | КБ1013ВГ6 | 16х1 | 122x33x9,3 | 99×13 | 4,86×9,56 | Янтарная, синяя, желто-зеленая, белая | FSTN Positive, FSTN Negative, STN Negative Blue, STN Positive | 3; 5 | -20…70; -30…70 |
| MT-16S1B | КБ1013ВГ6 | 16х1 | 122x33x13,1 | 99×13 | 4,86×9,56 | Янтарная, желто-зеленая, нет | |||
| MT-16S2D | КБ1013ВГ6 | 16х2 | 85x36x13 | 62×19 | 2,95×5,55 | FSTN Positive, FSTN Negative, STN Negative Blue, STN Positive | |||
| MT-16S2H | КБ1013ВГ6 | 16х2 | 84x44x13,0 | 62×19 | 2,95×5,55 | ||||
| MT-16S2J | КБ1013ВГ6 | 16х2 | 85x30x13,5 | 62×19 | 2,95×5,55 | Янтарная, синяя, желто-зеленая, белая, нет | |||
| MT-16S2R | КБ1013ВГ6 | 16х2 | 122x44x13 | 105,2×24 | 4,86×9,56 | Янтарная, синяя, желто-зеленая | FSTN Positive, FSTN Negative, STN Positive | ||
| MT-16S2S | ST7070 | 16х2 | 84x44x13,0 | 62×19 | 2,95×5,55 | Янтарная, синяя, желто-зеленая, белая | FSTN Positive, STN Positive | ||
| MT-16S4A | КБ1013ВГ6 | 16х4 | 87x60x13,1 | 62×26 | 2,95×4,75 | FSTN Positive, FSTN Negative, STN Negative Blue, STN Positive | |||
| MT-20S1L-2FLA | КБ1013ВГ6 | 20х1 | 180x40x9,3 | 149×23 | 6,00×14,54 | Янтарная, синяя, желто-зеленая, белая, нет | |||
| MT-20S2A-2FLA | КБ1013ВГ6 | 20х2 | 116x37x13 | 82×19 | 3,20×5,55 | Янтарная, синяя, желто-зеленая, красная, нет | FSTN Positive, STN Positive | ||
| MT-20S2M | КБ1013ВГ6 | 20х2 | 180x40x9,3 | 149×23 | 6,00×9,63 | Янтарная, синяя, желто-зеленая, белая, красная, нет | FSTN Positive, FSTN Negative, STN Negative Blue, STN Positive | 3; 5 | -20…70; -30…70 |
| MT-20S4A | КБ1013ВГ6 | 20х4 | 98x60x13 | 76×26 | 2,95×4,75 | Янтарная, синяя, желто-зеленая, белая, нет | |||
| MT-20S4M | КБ1013ВГ6 | 20х4 | 146×62,5×13 | 122,5×43 | 4,84×9,22 | Янтарная, синяя, желто-зеленая, белая, красная | |||
| MT-20S4S | ST7070 | 20х4 | 98x60x13 | 76×26 | 2,95×4,75 | Янтарная, синяя, желто-зеленая, белая | FSTN Positive, STN Positive | 5 | -20…70 |
| MT-24S1L | КБ1013ВГ6 | 24х1 | 208x40x14,3 | 178×23 | 6,00×14,75 | FSTN Positive, FSTN Negative, STN Negative Blue, STN Positive | 3; 5 | -20…70; -30…70 | |
| MT-24S2A | КБ1013ВГ6 | 24х2 | 118x36x13,5 | 92,5×14,8 | 3,15×5,72 | Янтарная, синяя, желто-зеленая, белая, нет | FSTN Positive, FSTN Negative, STN Positive | ||
| MT-24S2L-2FLA | КБ1013ВГ6 | 24х2 | 208x40x14,3 | 178×23 | 6,00×9,63 | Янтарная, синяя, желто-зеленая, белая | FSTN Positive, FSTN Negative, STN Negative Blue, STN Positive |
При таком многообразии легко выбрать дисплей с требуемыми характеристиками:
- с применением различных технологий, например, STN Positive/Negative, FSTN Positive/Negative (рисунок 2);
- с различными форматами символов и строк – 08х2, 10х1, 16х1, 16х2, 16х4, 20х1, 20х2, 20х4, 24х1, 24х2;
- с различным цветом подсветки – янтарным, желто-зеленым, красным, голубым, белым;
- с различным напряжением питания: 3 или 5 В;
- с разными рабочими температурными диапазонами, в том числе и -30…70°C;
- с последовательным (контроллер ST7070) или параллельным (контроллер КБ1013ВГ6) коммуникационным интерфейсом.
| Рис. 2. Примеры знакосинтезирующих ЖК-индикаторов МЭЛТ 24 х 2 | |
Стоит особо отметить, что большая часть дисплеев построена на базе отечественного контроллера КБ1013ВГ6 производства ОАО «АНГСТРЕМ». По функционалу он аналогичен контроллерам HD44780 компании Hitachi и KS0066 производства Samsung.
Отличительными чертами КБ1013ВГ6 являются:
- широкий диапазон питающих напряжений: 2,7…5,5 В;
- диапазон питания ЖКИ: 3,0…13 В;
- высокоскоростной интерфейс связи: до 2 МГц (при Uпит = 5 В);
- 80 байт ОЗУ отображаемых данных (80 символов);
- 19840 бит ПЗУ знакогенератора с возможностью программирования двух пользовательских страниц символов;
- 64 байта ОЗУ знакогенератора.
Графические ЖК-дисплеи МЭЛТ
Как и в случае со знакосинтезирующими дисплеями, номенклатура графических ЖК производства компании МЭЛТ также приятно удивляет: 10 линеек, которые объединяют более 120 моделей (таблица 3).
Таблица 3. Серии графических ЖК-дисплеев МЭЛТ
| Наименова-ние | Контрол-лер | Разреш. | Габариты, мм | Видимая область, мм | Размер точки, мм | Подсветка | Тип стекла | Термокомп | Uпит, В | Траб, °C | Тхран, °C |
| КБ145ВГ4 | 122×32 | 77х38х9,5 | 62×19 | 0,4×0,4 | Нет | FSTN Positive, STN Positive | Нет | 5 | -10…60, -30…70 | -10…60, -40…80 | |
| MT-12232A | КБ145ВГ4 | 122×32 | 77х38х13 | 62×19 | 0,4×0,4 | Янтарная, желто-зеленая, синяя, белая, красная | FSTN Positive, FSTN Negative, STN Negative Blue, STN Positive | Нет | 3,3; 5 | -10…60, -20…70, -30…70 | ,-10…60, -30…80, -40…80 |
| MT-12232B | КБ145ВГ4 | 122×32 | 84х44х9,5 | 62×19 | 0,4×0,4 | Нет | FSTN Positive, STN Positive | 5 | -10…60, -30…70 | -10…60, -40…80 | |
| КБ145ВГ4 | 122×32 | 84х44х13,5 | 62×19 | 0,4×0,4 | Янтарная, желто-зеленая, синяя, белая | FSTN Positive, FSTN Negative, STN Negative Blue, STN Positive | 3,3; 5 | -10…60, -20…70, -30…70 | ,-10…60, -30…80, -40…80 | ||
| MT-12232C | КБ145ВГ4 | 122×32 | 77х38х13 | 62×19 | 0,4×0,4 | Янтарная, желто-зеленая | FSTN Positive | 2,8 | -20…70 | -30…80 | |
| MT-12232D | КБ145ВГ4 | 122×32 | 94х48,5х9,6 | 85×26 | 0,62×0,62 | FSTN Positive, FSTN Negative, STN Negative Blue, STN Positive | Нет/Есть | 3; 5 | |||
| MT-12864A | К145ВГ10 | 128×64 | 93х70х13 | 71,7×38,7 | 0,44×0,44 | Янтарная, желто-зеленая | FSTN Positive, FSTN Negative, STN Positive | -20…70, -30…70 | -30…80 | ||
| MT-12864B | NT75451 | 128×64 | 69x48x12 | 65×34,6 | 0,47×0,42 | Возможна | FSTN Positive, STN Negative Blue, STN Positive | 3,3 | |||
| MT-12864J | К145ВГ10 | 128×64 | 75х52,7х8,5 | 60×32,6 | 0,4×0,4 | Янтарная, желто-зеленая, синяя, белая, нет | FSTN Positive, FSTN Negative, STN Negative Blue, STN Positive | Нет | 3; 5 | ||
| MT-6116 | КБ145ВГ4 | 61×16 | 66х31х9,5 | 56×12 | 0,8×0,55 | Янтарная, желто-зеленая, нет | FSTN Positive, STN Positive | Нет | 5 | 0…50 | -10…60 |
| MT-6116B | КБ145ВГ4 | 61×16 | 77х38х13 | 62×19 | 0,92×0,72 | Янтарная, желто-зеленая | Нет | 5 | 0…50 | -10…60 | |
| MT-6464B | К145ВГ10 | 64×64 | 40х56х8,5 | 32×39,5 | 0,42×0,52 | Янтарная, желто-зеленая, синяяб белая | Нет | 3,3; 5 | -20…70 | -30…80 |
Отличительными чертами графических дисплеев МЭЛТ являются:
- современные технологии STN Positive/Negative, FSTN Positive/Negative (рисунок 3);
- широкий выбор разрешений: 122×32, 128×64, 61×16, 64×64;
- различные цвета подсветки: янтарный, желто-зеленый, красный, голубой, белый;
- различные напряжения питания: 2,8/3,0/3,3/5 В;
- различные диапазоны рабочих температур, в том числе и -30…70°C.
| Рис. 3. Примеры графических ЖК-индикаторов МЭЛТ 128 х 64 | |
Важной отличительной чертой большинства графических дисплеев МЭЛТ является использование отечественных ЖК-контроллеров.
К145ВГ10 – ЖК-контроллер производства ОАО «АНГСТРЕМ», аналогичный KS0108 производства компании Samsung.
Кроме совместимости контроллеров, стоит отметить и совместимость дисплеев МЭЛТ с продукцией конкурентов.
Несколько слов об эффективном импортозамещении
Большая часть ЖК-дисплеев МЭЛТ совместима с аналогами других компаний-производителей. При этом, как было показано выше, ЖК от МЭЛТ превосходят их по характеристикам. Это касается как знакосинтезирующих или символьных, так и графических ЖК (таблицы 4, 5).
Таблица 4. Совместимость знакосинтезирующих или символьных ЖК различных производителей
| Формат | Видимая область, мм |
Производитель/Наименование | Производитель/наименование | ||||||||
| МЭЛТ | Winstar | Powertip | Tianma | Bolymin | Microtips | Ampire | Sunlike | Data Vision | Wintek | ||
| 8×2 | 35,0×15,24 | MT-8S2A | WH0802A | PC 0802-A | TM82A | BC0802A | MTC-0802X | AC082A | SC0802A | DV-0802 | WM-C0802M |
| 10×1 | 56,0×12,0 | MT-10S1 | – | – | – | – | – | – | – | – | – |
| 10×2 | 60,5×18,5 | – | – | PC 1002-A | – | – | – | – | – | – | – |
| 12×2 | 46,7×17,5 | – | WH1202A | PC 1202-A | TM122A | BC1202A | – | – | – | – | – |
| 16×1 | 64,5×13,8 | – | WH1601A | PC 1601-A | TM161A | BC1601A1 | MTC-16100X | AC161A | SC1601A | DV-16100 | WM-C1601M |
| 66,0×16,0 | – | WH1601B | PC 1601-H | – | BC1601B | – | – | SC1601B | – | – | |
| 63,5×15,8 | – | – | – | TM161E | – | – | – | – | – | – | |
| 99,0×13,0 | MT-16S1A | WH1601L | PC 1601-L | TM161F | BC1601D1 | MTC-16101X | AC161B | SC1601D | DV-16100 | WM-C1601Q | |
| 120,0×23,0 | – | – | – | – | – | – | AC161J | – | DV-16120 | – | |
| 16х2 | 99,0×24,0 | MT-16S2R (5х8) | WH1602L | PC 1602-L | TM162G | BC1602E | MTC-16201X | AC162E | SC1602E | DV-16210 | WM-C1602Q |
| 36,0×10,0 | – | – | PC 1602-K-Y4 | TM162X | – | – | – | – | – | – | |
| 50,0×12,0 | – | – | – | TM162B | – | – | – | SC1602N | – | – | |
| 62,5×16,1 | MT-16S2J | WH1602D | PC 1602-J | TM162V | BC1602B1 | MTC-16202X | AC162A | SC1602B | DV-16230 | WM-C1602N | |
| 62,2×17,9 | – | – | – | – | – | MTC-16203X | – | – | DV-16235 | – | |
| 62,2×17,9 | MT-16S2D | WH1602C | PC 1602-H | TM162J | BC1602D | – | – | SC1602D | DV-16236 | – | |
| 62,2×17,9 | MT-16S2H | WH1602A | PC 1602-F | TM162D | BC1602H | MTC-16204X | – | SC1602C | DV-16244 | WM-C1602K | |
| 62,5×16,1 | – | WH1602B | PC 1602-D | TM162A | BC1602A | MTC-16205B | – | SC1602A | DV-16252 | WM-C1602M | |
| 55,73×10,98 | – | WH1602M | PC 1602-I | – | BC1602F | – | – | SC81602F | DV-16257 | – | |
| 80,0×20,4 | – | – | – | – | – | – | – | – | DV-16275 | – | |
| 80,0×20,4 | – | – | – | – | – | – | – | – | DV-16276 | – | |
| 16×4 | 61,4×25,0 | MT-16S4A | WH1604A | PC 1604-A | TM164A | BC1604A1 | MTC-16400X | AC164A | SC1604A | DV-16400 | WM-C1604M |
| 60,0×32,6 | – | WH1604B | – | – | – | – | – | – | – | – | |
| 20×1 | 154×16,5 | – | – | – | TM201A | – | – | – | – | DV-20100 | – |
| 149,0×23,0 | MT-20S1L | – | PC 2001-L | – | – | – | – | – | – | – | |
| 20×2 | 83,0×18,8 | MT-20S2A | WH2002A | PC 2002-A | TM202J | BC2002A | MTC-20200X | AC202A | SC2002A | DV-20200 | WM-C2002M |
| 83,0×18,6 | – | – | – | TM202A | – | – | – | – | – | – | |
| 123,0×23,0 | – | WH2002M | PC 2002-L | – | – | – | – | – | – | – | |
| 149,0×23,0 | MT-20S2M (5×8) | WH2002L | PC 2002-M | TM202M | BC2002B | MTC-20201X | AC202B | SC2002C | DV-20210 | WM-C2002P | |
| 147,0×35,2 | – | – | – | – | – | – | AC202D | – | DV-20211 | – | |
| 83,0×18,8 | – | – | – | – | – | – | – | – | DV-20220 | – | |
| 76,0×25,2 | – | – | – | – | – | – | – | – | DV-20206-1 | – | |
| 20×4 | 76,0×25,2 | MT-20S4A | WH2004A | PC 2004-A | TM204A | BC2004A | MTC-20400X | AC204A | SC2004A | DV-20400 | WM-C2004P |
| 60,0×22,0 | – | – | PC 2004-C | – | – | – | – | – | – | – | |
| 77,0×26,3 | – | – | PC 2004-F | – | – | – | – | SC2004G | – | – | |
| 76,0×25,2 | – | – | PC 2004-B | – | – | – | – | SC2004C | – | – | |
| 123,0×42,5 | MT-20S4M | WH2004L | PC 2004-M | TM204K | BC2004B | MTC-20401X | AC204B | – | DV- 20410 | WM-C2004R | |
| 24×1 | 178,0×23,0 | MT-24S1L | – | – | TM241A | – | – | – | – | – | – |
| 24×2 | 94,5×18,0 | MT-24S2A | WH2402A | PC 2402-A | TM242A | BC2402A | MTC-24200X | AC242A | SC2402A | DV-24200 | WM-C2402P |
| 178,0×23,0 | MT-24S2L | – | PC 2402-L | – | – | – | – | – | – | – | |
| 40×1 | 246,0×20,0 | – | – | PC 4001-L | – | – | – | – | – | – | – |
| 40×2 | 154,0×16,5 | – | WH4002A | PC 4002-C | TM402A | BC4002A | MTC-40200X | AC402A | SC4002A | DV-40200 | WM-C4002P |
| 153,5×16,5 | – | – | – | TM402C | – | – | – | – | – | – | |
| 246,0×38,0 | – | – | PC 4002-L | – | – | – | – | – | – | – | |
| 40×4 | 147,0×29,5 | – | WH4004A | PC 4004-A | TM404A | BC4004A | MTC-40400X | AC404A | SC4004A | DV-40400 | WM-C4004M |
| 140,0×29,0 | – | – | PC 4004-D | – | – | – | – | SC4004C | – | – | |
| 244,0×68,0 | – | – | PC 4004-L | – | – | – | – | – | – | – | |
Таблица 5. Совместимость графических ЖК различных производителей
| Разрешение | Видимая область, мм |
Производитель/Наименование | Производитель/Наименование | ||||||||
| МЭЛТ | Winstar | Powertip | Tianma | Bolymin | Microtips | Ampire | Sunlike | Data Vision | Wintek | ||
| 61×16 | 56,0×12,0 | MT-6116 | – | – | – | – | – | – | – | – | – |
| 62,0×19,0 | MT-6116B | – | – | – | – | – | – | – | – | – | |
| 64×64 | 32,0×39,5 | MT-6464B | – | – | – | – | – | – | – | – | – |
| 122×32 | 62,0×19,0 | MT-12232B | WG12232A | PG 12232-A | TM12232A | BG12232A1 | MTG-12232A | AG12232A | SG12232A | DG-12232 | WM-G1203Q |
| 62,0×19,0 | MT-12232A | – | – | – | – | – | – | – | – | – | |
| 85,0×26,0 | MT-12232D | – | – | – | – | – | – | – | – | – | |
| 128×64 | 71,7×38,5 | MT-12864A | WG12864A | PG 12864-A | TM12864L | BG12864A | MTG-12864A | AG12864A | SG12864A | DG-12864 | WM-G1206A |
| 60,0×32,6 | MT-12864J | WG12864B | PG 12864-J | TM12864D | BG12864E | MTG-12864D | AG12864E | SG12864H | DG-12864-15 | WM-G1206M | |
Все перечисленные факты позволяют заменять импортные дисплеи на продукцию компании МЭЛТ в уже готовых изделиях, тем самым улучшая их характеристики (надежность, качество отображения информации, температурный диапазон) без повышения стоимости.
Таким образом, использование изделий МЭЛТ – как раз тот случай, когда импортозамещение оказывается эффективным и выгодным.
Программирование ЖК-индикаторов МЭЛТ
Для того чтобы работать с любым ЖК-модулем, нужно реализовать базовые программные функции: сброс и инициализацию, передачу данных и команд в дисплей, чтение данных из дисплея. В документации на ЖК-модули МЭЛТ содержится вся необходимая для этого информация: последовательность и длительность сигналов при аппаратном сбросе, перечень используемых команд, описание адресного пространства, последовательность команд при программном сбросе и инициализации, детальное описание интерфейса обмена данными.
Конечно, можно написать программные драйвера самостоятельно, то есть «с нуля». Однако в подавляющем большинстве случаев более правильным и быстрым способом будет использование библиотеки примеров, доступной для бесплатного скачивания на сайте компании.
По сути, данная библиотека содержит шаблоны для создания драйверов на языке С. Это значит, что примеры не привязаны к конкретным контроллерам, а, соответственно, часть функций, таких как функции задержки, настройки портов ввода/вывода, необходимо реализовать самостоятельно. Таким образом, эти программы не будут компилироваться, но могут быть основой для создания драйверов.
На настоящий момент библиотека содержит следующие примеры программ:
AllText4.c – пример для буквенно-цифровых ЖК-индикаторов с 4-битным режимом включения;
AllText8.c – пример для буквенно-цифровых ЖК-индикаторов с 8-битным режимом включения;
MT-6116.c – пример для графического ЖК-индикатора MT-6116 с любым буквенным индексом;
MT-12232B.c – пример для графического ЖК-индикатора MT-12232B;
MT-12232A,C,D.с – пример для графических ЖК-индикаторов MT-12232A, MT-12232C, MT-12232D;
MT-12864.c – пример для графического ЖК-индикатора MT-12864 с любым буквенным индексом;
MT-6464B.c – пример для графического индикатора MT-6464B;
MT-10T7,8,9.c – пример для сегментных индикаторов MT-10T7, MT-10T8, MT-10T9;
MT-10T11,12.c – пример для сегментных индикаторов MT-10T11, MT-10T12.
Все примеры содержат базовые функции: инициализации, записи/чтения байта по параллельному интерфейсу, записи команды. Например, AllText8.c является универсальным шаблоном для дисплеев MT10S1, MT16S1, MT20S1, MT24S1, MT16S2, MT20S2, MT24S2, MT20S4, и содержит четыре С-функции: void LCDinit(void); void WriteCmd(byte b); void WriteData(byte b), void WriteByte(byte b, bit cd).
Рассмотрим более подробно функцию инициализации void LCDinit(void) как пример реализации функции инициализации буквенно-цифровых ЖК индикаторов с 8-битным режимом включения:
void LCDinit(void)
{
LCD.E=0; Delay(>20ms); //при необходимости настроить шину данных на вывод
LCD.RW=0; LCD.A0=0; LCD.D=0x30; //установка типа интерфейса (8 бит)
Delay(>40ns); //это время предустановки адреса (tAS)
LCD.E=1; Delay(>230ns); //время предустановки данных попало сюда (tDSW)
LCD.E=0; Delay(>
LCD.E=1; Delay(>230ns); //минимально допустимая длительность сигнала E=1
LCD.E=0; Delay(>40us); //пауза между командами
LCD.E=1; Delay(>230ns);
LCD.E=0; Delay(>270ns); //минимально допустимый интервал между сигналами E=1 //здесь индикатор входит в рабочий режим с установленным типом интерфейса и можно подавать команды как обычно
WriteCmd(0x3A); //настройка правильного режима ЖКИ
WriteCmd(0x0C); //включение индикатора, курсор выключен
WriteCmd(0x01); //очистка индикатора
WriteCmd(0x06); //установка режима ввода данных: сдвигать курсор вправо
}
Анализ позволяет сделать несколько замечаний. Во-первых, в функции уже содержится требуемая последовательность сигналов для аппаратной настройки дисплея (LCD.E, LCD.RW, LCD.A0, LCD.D). Во-вторых, LCDinit использует необходимые временные интервалы и задержки (функция Delay). В-третьих, LCDinit также содержит последовательность команд программной инициализации (функция WriteCmd). Таким образом, пользователю не придется скрупулезно вычитывать документацию на ЖК-модуль в поисках всей необходимой информации.
Вместе с тем стоит заметить, что файл AllText8.c не содержит реализацию функции задержек и функций инициализации и работы с портами ввода/вывода. Пользователь должен создать их самостоятельно для конкретного используемого микроконтроллера.
Все полученные выводы остаются справедливыми и для остальных функций из AllText8.c.
Другие примеры из библиотеки МЭЛТ построены по тому же принципу: все базовые функции реализованы, пользователю остается только «привязать» их к своему контроллеру.
Области применения ЖК-индикаторов МЭЛТ
Богатый выбор моделей позволяет разработчику выбрать оптимальный ЖК-дисплей с учетом уникальных особенностей конкретного приложения.
По сути, модельный ряд МЭЛТ покрывает практически весь спектр возможных областей электроники от промышленного оборудования до портативных приборов и бытовой техники. Тем не менее, можно выделить ряд приложений, где ЖК-дисплеи МЭЛТ определенно превосходят конкурентов.
Автомобильная электроника. Опыт создания автомобильной электроники специального назначения показывает, что выбор ЖК-дисплея оказывается одним из наиболее критичных пунктов разработки.
В качестве примера можно рассмотреть пульт управления агрегатами уборочного автомобиля (рисунок 4). Для удобства использования пульт устанавливается на приборной панели. Это значит, что летом в солнечную погоду он испытывает значительный нагрев от солнечных лучей, а зимой должен работать при низких температурах, особенно если уборочная машина стоит на улице (что является нормой для российских реалий).
Таким образом, в соответствии с ГОСТ 15150-69, пульт может быть отнесен к категории изделий 3 (или 3.1). Это значит, что даже для климатического исполнения для умеренного климата предельный рабочий диапазон, в лучшем случае, составит -40…45°C.
Сейчас не сложно найти микросхемы и электронные компоненты, отвечающие таким требованиям, чего не скажешь о ЖК-дисплее. В итоге именно из-за него приходится в экстренном порядке в ТУ устанавливать более узкий диапазон рабочих температур. В этом несложно убедиться, если посмотреть на характеристики подобных изделий. Для подавляющего большинства из них рабочий диапазон совпадает с диапазоном хранения и составляет всего -20…60°C.
Использование ЖК-дисплеев МЭЛТ сразу расширяет эксплуатационный диапазон до -40…70°C, а температуру хранения – до -45…80°C.
Промышленная электроника. Технологические пульты операторов ЧПУ и консоли управления, несмотря на распространение TFT и других типов дисплеев, по-прежнему часто используют стандартные ЖК-дисплеи.
В условиях промышленного производства негативными факторами являются повышенный уровень запыленности и невысокое качество освещения. Чтобы добиться максимального удобства оператора, необходимо обеспечить высокий контраст изображения при больших углах обзора. Именно этими качествами отличаются индикаторы МЭЛТ.
Не последнюю роль также будет играть поддержка русского знакогенератора.
Нефтегазовая отрасль. Географически нефтегазовая отрасль в нашей стране расположена в восточных и северо-восточных регионах. Для них характерен ярко выраженный континентальный климат с низкими зимними температурами. При этом разработка месторождений очень часто производится в труднодоступных областях. По этой причине замена оборудования в ряде случаев может быть физически недоступной, если поломка случилась, например, в занесенном снегом лагере.
В итоге электроника должна обеспечивать максимально надежную работу в жестких условиях. Стоит ли в таких случаях экономить и использовать ЖК производства небольших компаний из Юго-Восточной Азии? Ответ очевиден. В данном случае высочайшая надежность ЖК-дисплеев МЭЛТ делает их идеальным выбором.
Еще одним важным достоинством дисплеев МЭЛТ является их стоимость. По этому параметру ЖК производства компании МЭЛТ не уступают азиатским аналогам. Например, оптовая стоимость MT-08S2A составляет около 170 рублей. При текущем курсе доллара продукция компании МЭЛТ дешевле азиатских аналогов, приобретенных на месте производства.
Заказные ЖК-индикаторы и ЖК-панели
Компания МЭЛТ предлагает сотрудничество при создании заказных ЖК-дисплеев. При этом МЭЛТ берет на себя все вопросы от разработки до производства этих специальных индикаторов. Выше уже была дана характеристика широким производственным возможностям компании.
Варианты исполнения заказных ЖК-панелей чрезвычайно многообразны. Компания предлагает ЖК-панели с применением:
- различных технологий кристаллов: TN, HTN, STN, FSTN;
- позитивного или негативного режима отображения;
- различных цветов подсветки: желто-зеленой, красной, янтарной, голубой, белой, RGB;
- различных диапазонов рабочих температур, вплоть до -40…70°С;
- изготовления панелей с жесткими металлическими выводами c шагом 0,8…4,0 мм;
- дополнительных конструктивных требований: гибкой печатной платы с установкой контроллера на стекло (COG – chip on glass), контактов для электропроводной резины и так далее.
От заказчика требуется только техническое задание на ЖК-панель или ЖК-индикатор.
Более подробно ознакомиться с техническими возможностями производства и заказа ЖК-панелей можно на официальном сайте производителя: www.melt.com.ru.
Заключение
МЭЛТ – один из немногих российских производителей электроники, выпускающих качественную продукцию, не уступающую зарубежным аналогам, а по ряду параметрам и превосходящую их.
Благодаря опытному коллективу разработчиков и собственному полному циклу производства компания смогла вывести на рынок более шестисот ЖК-дисплеев с различными характеристиками, таких как:
- выполненные по современным технологиям: STN Positive/Negative, FSTN Positive/Negative;
- знакогенерирующие с различными форматами символов и строк: 08х2, 10х1, 16х1, 16х2, 16х4, 20х1, 20х2, 20х4, 24х1, 24х2;
- графические с разрешениями: 122×32, 128×64, 61×16, 64×64;
- с различными цветами подсветки: янтарным, желто-зеленым, красным, голубым, белым;
- с различным напряжением питания: 2,8/3,0/3,3/5 В;
- с различными рабочими температурными диапазонами, в том числе и -30…70°C;
- с последовательным и параллельным коммуникационным интерфейсом.
Богатая номенклатура моделей, низкая стоимость, широкий температурный диапазон, поддержка русского/английского/белорусского/украинского/казахского знакогенераторов, высокая надежность – все это делает дисплеи МЭЛТ идеальным выбором практически для всех областей электроники.
Компания МЭЛТ может выполнить разработку и производство заказных ЖК-индикаторов и панелей.
Ещё несколько лет назад выбор монитора для персонального компьютера осуществлялся по ценовой категории, где было ясно, что более дорогое устройство имеет качественную матрицу, а дешёвый монитор характеристиками не блещет. На данный момент на рынке мониторов разделение происходит по размерам экрана, каждый производитель выпускает устройства с разными технологиями матрицы. Из-за этого выбор при покупке усложнился. Данная статья поможет пользователям правильно выбрать тип матрицы монитора. Какой лучше экран приобретать на рынке, для каких целей и чем он отличается от конкурентов, будет изложено в доступном виде.
Чтобы было понятнее
Перед тем как выбрать тип матрицы монитора, нужно понять принцип её действия, а также выявить все достоинства и недостатки. Составив список потребностей (в каких целях приобретается данное устройство), будет очень легко сопоставить действительное с желаемым. Если не затрагивать размер экрана, использование монитора распределяется по потребностям на несколько групп:
- Офисный монитор. Высокий уровень контрастности - единственное требование.
- Компьютер дизайнера (фото, предпечатная подготовка). Важна точная цветопередача.
- Мультимедиа. Просмотр фильмов требует широких углов обзора и реального чёрного цвета на экране.
- Игровой компьютер. Важный показатель - время отклика матрицы.
Технология производства и движение электронов между матрицами вряд ли кому-то интересны, поэтому в данной статье будут рассмотрены достоинства и недостатки, а также использованы данные из средств массовой информации - отзывы владельцев и рекомендации продавцов. Выяснив, какие существуют технологии, останется лишь их совместить с заявленными требованиями и финансами, выделенными на покупку монитора.
Бюджетник не сдаёт позиций
Тип матрицы монитора TN (Twisted Nematic) считается на рынке долгожителем среди конкурентов. Благодаря низкой цене и доступности мониторы с этой матрицей установлены во всех государственных и учебных заведениях, офисах многих компаний мира и на больших предприятиях. По статистике, 90% всех мониторов в мире имеют TN-матрицу. Наряду с ценой ещё одним достоинством такого монитора является малое время отклика матрицы. Данный параметр очень важен в динамических играх, где скорость прорисовки играет первостепенную роль.
А вот с цветопередачей и углом обзора у таких мониторов не сложилось. Даже модернизация TN-матрицы путём добавления дополнительного слоя для увеличения углов обзора не дала нужных результатов, лишь добавила к названию типа экрана «+film». Нельзя забывать и про энергопотребление, которое значительно превышает в режиме работы всех конкурентов.
И всё же
Помимо офисного применения, TN+film - это лучший тип матрицы монитора для игр. Ведь большинство геймеров предпочитают переплатить за производительные комплектующие, такие как процессор или видеокарта, а на экране можно и сэкономить. Однако не стоит забывать про цветопередачу, в современных играх разработчики стараются сделать сюжет максимально реалистичным, а без реальной передачи всех цветов и оттенков добиться этого будет очень трудно.
В результате, кроме низкой цены и малого времени отклика, TN-матрица ничем не сможет удивить потенциального покупателя. Ведь на недостатки очень тяжело не обращать внимания:
- Низкая цветопередача с невозможностью отображения идеального чёрного цвета. Дефект виден во время просмотра динамических фильмов, где все действия происходят в темноте - «Ван Хельсинг», «Гарри Поттер и дары смерти», «Дракула» и тому подобные.
- Дешевизна производства приводит к высокой вероятности приобретения дефектной матрицы, битый пиксель которой сразу виден, ведь он окрашивается в белый цвет.
- Очень низкие углы обзора не позволяют созерцать картинку на экране в кругу большой семьи.
Шаг в правильном направлении
Тип матрицы монитора VA (Vertical Alignment) использует технологию с вертикальным упорядочиванием молекул, и на постсоветском пространстве больше известен под маркировками MVA или PVA. А совсем недавно к существующим модификациям добавился суффикс «S», имеющий расшифровку «Super», однако особых характеристик по сравнению с конкурентами мониторы не приобрели, разве что немного подорожали в цене.
Технология VA предназначалась для устранения дефектов в матрицах TN+film, и производителям удалось добиться определённых результатов, однако при сравнении этих двух экранов пользователь обнаружит, что они обладают противоположными характеристиками. То есть недостатки VA матриц - это достоинства TN, а достоинства VA - недостатки дешёвых матриц. О чём думали производители, неизвестно, но ситуация на рынке до сих пор для этих матриц не изменилась, даже с введением маркировки «Super».
Достоинства и недостатки технологии VA
Если VA-технологию сравнивать с самой дешёвой матрицей на рынке TN+film, то достоинства налицо: великолепные углы обзора, очень качественная передача оттенков с глубоким чёрным цветом. По сути, этот тип матрицы монитора для фото является лучшим в своей ценовой категории. Единственное, что смущает, - время отклика. По сравнению с дешёвым экраном TN оно в несколько раз выше. Естественно, любителям игр устройство с такой матрицей не подойдёт, так как динамическая картинка будет постоянно размыта.
А вот дизайнерам, верстальщикам, фотолюбителям и всем профессионалам, которым необходимо работать с реальным цветом и его оттенками, мониторы с VA-технологией придутся по душе. Кроме этого, широкий угол обзора даже с сильным наклоном не искажает изображение на экране. Такие мониторы подойдут для мультимедиа - просмотр любых фильмов в кругу семьи будет интересен, ведь экран предоставляет возможность увидеть настоящий чёрный цвет, а не его подобие в виде пятидесяти оттенков серого.
Без недостатков?
Матрицы IPS и их всевозможные модификации существуют на рынке довольно давно. Однако их стоимость не настолько привлекательна для покупателей, как безукоризненные характеристики экранов, в которых используется дорогой тип матрицы монитора. Какой лучше экран для бизнесмена и дизайнера, президента компании или путешественника, знает только компания Apple, ведь все её устройства без исключения имеют технологию матрицы IPS (In-Plane Switching).
Из года в год появляются всевозможные технологии, специалисты стараются улучшить качество и без того дорогой и качественной матрицы, в результате чего на рынке существует целый ряд модификаций: AH-IPS, P-IPS, H-IPS, S-IPS, e-IPS. Отличие между ними незначительное, но есть. Например, e-IPS (Enhanced) имеет технологию увеличения контрастности и яркости экрана, а также уменьшено время отклика. Профессиональная серия P-IPS умеет отображать 30-битный цвет, жаль только, пользователь этого наглядно не заметит.
Дотянуться до мечты
Не вдаваясь в расшифровку модификаций IPS-матрицы, можно заметить, что данная технология представляет собой некий симбиоз VA- и TN+film-производств. Естественно, были отобраны лишь достоинства, которые воплотились в одном устройстве. Например, тип матрицы монитора AH-IPS (Advanced High performance) является прямым конкурентом плазменных панелей, которые по качеству воспроизведения картинки высокой чёткости не имеют аналогов в мире. Такое серьёзное заявление сделано в далёком 2011 году, однако кроме завышенной цены на устройство с матрицей AH-IPS доказать превосходство пока не удалось.
И всё же, если у любителя игр стоит вопрос о том, какой выбрать тип матрицы монитора - IPS или TN, то правильным будет решение приобрести более дорогой и качественный экран. Пусть цена на устройство и превосходит дешёвого конкурента в несколько раз, зато времяпрепровождение за любимой игрушкой будет более интересным. Ведь реалистичное качество картинки всегда будет оставаться на первом месте.
Забавные игры производителей
Речь пойдёт в первую очередь о корейском гиганте Samsung, который постоянно стремится выдумать новую технологию, но не всегда это у него получается, ведь наряду с качеством покупателю интересна и стоимость устройства, которая почему-то стремится непропорционально увеличиться.
Введением технологии разделения одного пикселя компании Samsung удалось добиться лучшей чёткости изображения. В первую очередь это заметно на экране при наборе мелким шрифтом разноцветного текста. Технология была одобрена многими верстальщиками, и мониторы с PVA-маркировкой быстро нашли поклонников.
Тип матрицы монитора WVA был улучшенным вариантом технологии от Samsung, и, судя по низкой стоимости устройств, свободно конкурировал на рынке. Недостаток со скоростью отклика матрицы во всех устройствах, созданных по технологии VA, так и не был устранён.
Радикальное решение
Тип матрицы монитора AH-IPS заинтересовал только покупателей в развитых странах мира. Ведь за лучшее качество приходится платить очень большую сумму, которая не по карману жителям постсоветского пространства. Да и смысла нет приобретать монитор, который немного дороже современного персонального компьютера в сборе. Поэтому заводам-изготовителям дорогого устройства пришлось удешевить технологии за счёт снижения качества в производстве комплектующих. Так на рынке появился новый тип матрицы монитора PLS (plane-to-line switching).
Проведя анализ характеристик и изучив принцип работы новой матрицы, можно подумать, что это всего лишь усовершенствованная модификация PVA-матрицы от Samsung. Это так. Как оказалось, данную технологию производитель разработал давно, но внедрение произошло совсем недавно, когда между устройствами среднего класса и дорогого оказалась огромная разница в цене, и срочно требовалось занять пустующую ценовую нишу.
А кто выиграл?
Видимо, это единственный случай, когда в войне между производителями за рынок сбыта выигрывает покупатель, который получает достойное устройство по своим характеристикам за вполне приемлемую для него цену. К недостатку можно отнести небольшой выбор производителей, ведь Samsung не выпустил технологию за пределы своих концернов, поэтому у корейского бренда конкурентов немного - Philips и AOC.
Зато, находясь перед выбором, какой лучше тип матрицы монитора - IPS или PLS, потенциальный покупатель, решивший сэкономить денежные средства, однозначно отдаст предпочтение последнему. Ведь, по сути, особой разницы между устройствами нет. А если обратить внимание на то, что большинство мобильных устройств, включая планшеты, имеют матрицу PLS, которая очень часто продавцом презентуется как более дорогая IPS, то вывод напрашивается всего один.
В погоне за безукоризненностью
Не так давно компания Sharp представила тип матрицы монитора, изготовленный по технологии IGZO (оксиды индия, галлия и цинка). По заявлениям производителя, материал имеет очень высокую проводимость и меньшее электропотребление, благодаря чему удалось добиться более высокой плотности пикселей на одном квадратном дюйме. По сути, технология IGZO подходит для производства мониторов с разрешением 4К и всех мобильных устройств, производимых в формате Ultra HD.
Технология далеко не дешёвая, и цены на мониторы и телевизоры с матрицей IGZO бьют мировые рекорды. Однако известная компания Apple сориентировалась очень быстро, заключив контракты с производителем матриц. Значит, за данной технологией будущее, осталось только дождаться снижения цены на мировом рынке.
Лучший выбор для геймера
Изучив существующие технологии производства, можно без раздумий определить, какой тип матрицы монитора лучше. Для игр в приоритете время отклика и цветопередача, поэтому выбор тут невелик. Желающим сэкономить вполне подойдёт устройство с PLS-матрицей. Хоть выбор среди производителей и небольшой, зато есть возможность определиться среди модификаций. Помимо стандартного типа матрицы завод-изготовитель предлагает улучшенную модель Super-PLS, в которой выше яркость, контрастность, а также экран позволяет отображать разрешение, превышающее FullHD.
Но если цена вопроса не критична для покупателя, то экран с IPS позволит насладиться максимально реалистичной картинкой. Запутаться в маркировках не удастся, ведь все они сводятся к улучшению угла обзора и динамической контрастности. Отличие лишь в цене - чем лучше, тем дороже. Отдав предпочтение устройству, имеющему тип матрицы монитора IPS, геймер не прогадает.
Обработка фото и графика в приоритете
Понятно, что IPS-устройство подойдёт дизайнерам и верстальщикам. Но есть ли смысл переплачивать? Ведь обработка фотографий и вёрстка предполагают работу с цветами и их оттенками. Время отклика матрицы вообще не рассматривается. Профессионалы рекомендуют не тратить деньги понапрасну и выбрать VA-тип матрицы монитора. Да, это старая технология, да, это прошлый век, но по критерию "цена-качество" у матриц данного типа нет конкурентов. И если есть желание приобрести что-то из новинок, то выбор можно остановить на PLS-матрице.
Если есть необходимость работать за монитором с высоким разрешением, например 4K, то предпочтение профессионалы рекомендуют отдать IGZO-устройствам. Их цена не так далеко ушла от популярных экранов IPS, но по качеству они, бесспорно, лучше.
Любителям мультимедиа можно и сэкономить
Как ни странно, но любителям просматривать фильмы на экране монитора и заниматься сёрфингом в сети Интернет вполне достаточно приобретения устройства с TN+film-матрицей. Недорогой гаджет с улучшенным экраном без проблем заменит небольшой телевизор. Проблема может появиться лишь в тёмных динамических сценах, где вместо чёрного фона зрителю придётся наблюдать серое облако. Если это критично, необходимо посмотреть в сторону VA-матриц. Да, цена выше, но проблема с цветопередачей будет решена. В придачу покупатель получит очень высокую контрастность и большие углы обзора. Не стоит забывать про физическое разрешение матрицы - чем оно выше, тем качественнее картинка.
Офисный вариант
Казалось бы, что универсальный тип матрицы монитора TN+film как нельзя кстати подойдёт для работы с текстом. Но, как показывает практика, работа с мелким шрифтом за таким экраном крайне неудобна. И если монитор приобретается непосредственно для работы с большими объёмами текста, то стоит побеспокоиться о своём зрении. Близлежащая технология к TN по доступной цене - это VA. Вне зависимости от производителя и размера экрана, такое устройство позволит без проблем усидеть за компьютером не один час.
Выбирая монитор для офисной работы, внимание нужно уделить и размеру, и физическому разрешению матрицы. Диагональ экрана для работы с текстом не должна превышать расстояния от глаз пользователя до матрицы. Также офисные мониторы рекомендуется подбирать с соотношением сторон 4:3, ведь в таком соотношении больше удобочитаемой информации размещается на экране.
Новый тренд: для себя любимого
Изучив все существующие технологии жидкокристаллических экранов, перед тем как выбрать тип матрицы монитора, потенциальному покупателю стоит познакомиться с информацией, которая получена путём опросов пользователей в СМИ.
- Монитор - покупка долговечная. То есть следующее приобретение, с высокой вероятностью, будет не раньше, чем через 10 лет.
- В 99% случаев заявленные требования, предъявляемые к технике, не совпадают с условиями эксплуатации. То есть на офисном мониторе идут игровые баталии, а на элитных устройствах просматриваются лишь ленты новостей.
- Мультиподключение. Для удобства работы 25% пользователей в мире к одному компьютеру подключают несколько мониторов (2, 3, 4), и число таких владельцев постоянно растёт. Удобство в том, что для каждого подключённого устройства отведена определённая роль - игры, фильмы, офис и т. п.
Вышеприведенная информация позволяет переосмыслить полученные раннее знания. Совершать покупку рекомендуется, опираясь не на потребности, а на желание и возможности. По сути, ориентироваться стоит на самое дорогое и высококачественное устройство, которое пользователь сможет себе позволить. Экономить здесь нельзя.
В заключение
Выяснив, какой лучше для пользователя тип матрицы монитора, что значит буквенная маркировка на дисплее устройства и как она влияет на цену и качество, можно приступать к выбору диагонали. Однако многие специалисты в области ИТ-технологий рекомендуют уделить внимание разрешительной способности экрана - сколько точек на один квадратный дюйм он способен отобразить. Очень часто правильный выбор необходимого разрешения приводит к приобретению монитора с меньшей диагональю, а соответственно, и к значительной экономии денежных средств. Немаловажную роль играет производитель мониторов - матрица собственного производства, наличие сервисного центра по месту жительства и большой гарантийный срок намекают будущему владельцу, что он приобретает достойное устройство, которое никогда не подведёт.
Изображение формируется с помощью отдельных элементов, как правило, через систему развёртки. Простые приборы (электронные часы , телефоны, плееры , термометры и пр.) могут иметь монохромный или 2-5 цветный дисплей . Многоцветное изображение формируется с помощью 2008) в большинстве настольных мониторов на основе TN- (и некоторых *VA) матриц, а также во всех дисплеях ноутбуков используются матрицы с 18-битным цветом (6 бит на канал), 24-битность эмулируется мерцанием с дизерингом .
Устройство ЖК-монитора
Субпиксел цветного ЖК-дисплея
Каждый пиксел ЖК-дисплея состоит из слоя молекул между двумя прозрачными электродами , и двух поляризационных фильтров , плоскости поляризации которых (как правило) перпендикулярны. В отсутствие жидких кристаллов свет, пропускаемый первым фильтром, практически полностью блокируется вторым.
Поверхность электродов, контактирующая с жидкими кристаллами, специально обработана для изначальной ориентации молекул в одном направлении. В TN-матрице эти направления взаимно перпендикулярны , поэтому молекулы в отсутствие напряжения выстраиваются в винтовую структуру. Эта структура преломляет свет таким образом, что до второго фильтра плоскость его поляризации поворачивается, и через него свет проходит уже без потерь. Если не считать поглощения первым фильтром половины неполяризованного света - ячейку можно считать прозрачной. Если же к электродам приложено напряжение - молекулы стремятся выстроиться в направлении поля , что искажает винтовую структуру. При этом силы упругости противодействуют этому, и при отключении напряжения молекулы возвращаются в исходное положение. При достаточной величине поля практически все молекулы становятся параллельны, что приводит к непрозрачности структуры. Варьируя напряжение , можно управлять степенью прозрачности. Если постоянное напряжение приложено в течении долгого времени - жидкокристаллическая структура может деградировать из-за миграции ионов. Для решения этой проблемы применяется переменный ток , или изменение полярности поля при каждой адресации ячейки (непрозрачность структуры не зависит от полярности поля). Во всей матрице можно управлять каждой из ячеек индивидуально, но при увеличении их количества это становится трудновыполнимо, так как растёт число требуемых электродов. Поэтому практически везде применяется адресация по строкам и столбцам. Проходящий через ячейки свет может быть естественным - отражённым от подложки(в ЖК-дисплеях без подсветки). Но чаще применяют , кроме независимости от внешнего освещения это также стабилизирует свойства полученного изображения. Таким образом полноценный ЖК-монитор состоит из электроники, обрабатывающей входной видеосигнал, ЖК-матрицы, модуля подсветки, блока питания и корпуса. Именно совокупность этих составляющих определяет свойства монитора в целом, хотя некоторые характеристики важнее других.
Технические характеристики ЖК-монитора
Важнейшие характеристики ЖК-мониторов:
- Разрешение : Горизонтальный и вертикальный размеры, выраженные в пикселах . В отличие от ЭЛТ-мониторов, ЖК имеют одно, «родное», физическое разрешение, остальные достигаются интерполяцией .
Фрагмент матрицы ЖК монитора (0,78х0,78 мм), увеличеный в 46 раз.
- Размер точки: расстояние между центрами соседних пикселов. Непосредственно связан с физическим разрешением.
- Соотношение сторон экрана (формат): Отношение ширины к высоте, например: 5:4, 4:3, 5:3, 8:5, 16:9, 16:10.
- Видимая диагональ: размер самой панели, измеренный по диагонали. Площадь дисплеев зависит также от формата: монитор с форматом 4:3 имеет большую площадь, чем с форматом 16:9 при одинаковой диагонали.
- Контрастность : отношение яркостей самой светлой и самой тёмной точек. В некоторых мониторах используется адаптивный уровень подсветки с использованием дополнительных ламп, приведенная для них цифра контрастности (так называемая динамическая) не относится к статическому изображению.
- Яркость : количество света, излучаемое дисплеем, обычно измеряется в канделах на квадратный метр.
- Время отклика : минимальное время, необходимое пикселу для изменения своей яркости. Методы измерения неоднозначны.
- Угол обзора: угол, при котором падение контраста достигает заданного, для разных типов матриц и разными производителями вычисляется по-разному, и часто не подлежит сравнению.
- Тип матрицы: технология, по которой изготовлен ЖК-дисплей.
- Входы: (напр, DVI , HDMI и пр.).
Технологии
Часы с ЖКИ-дисплеем
Жидкокристаллические мониторы были разработаны в 1963 году в исследовательском центре Давида Сарнова (David Sarnoff) компании RCA, Принстон, штат Нью-Джерси.
Основные технологии при изготовлении ЖК дисплеев: TN+film, IPS и MVA. Различаются эти технологии геометрией поверхностей, полимера, управляющей пластины и фронтального электрода . Большое значение имеют чистота и тип полимера со свойствами жидких кристаллов, примененный в конкретных разработках.
Время отклика ЖК мониторов, сконструированных по технологии SXRD (англ. Silicon X-tal Reflective Display - кремниевая отражающая жидкокристаллическая матрица), уменьшено до 5 мс. Компании Sony, Sharp и Philips совместно разработали технологию PALC (англ. Plasma Addressed Liquid Crystal - плазменное управление жидкими кристаллами), которая соединила в себе преимущества LCD (яркость и сочность цветов, контрастность) и плазменных панелей (большие углы видимости по горизонту, H, и вертикали, V, высокую скорость обновления). В качестве регулятора яркости в этих дисплеях используются газоразрядные плазменные ячейки, а для цветовой фильтрации применяется ЖК-матрица. Технология PALC позволяет адресовать каждый пиксель дисплея по отдельности, а это означает непревзойденную управляемость и качество изображения.
TN+film (Twisted Nematic + film)
Часть «film» в названии технологии означает дополнительный слой, применяемый для увеличения угла обзора (ориентировочно - от 90° до 150°). В настоящее время приставку «film» часто опускают, называя такие матрицы просто TN. К сожалению, способа улучшения контрастности и времени отклика для панелей TN пока не нашли, причём время отклика у данного типа матриц является на настоящий момент одним из лучших, а вот уровень контрастности - нет.
TN + film - самая простая технология.
Матрица TN + film работает следующим образом: если к субпикселам не прилагается напряжение, жидкие кристаллы (и поляризованный свет, который они пропускают) поворачиваются друг относительно друга на 90° в горизонтальной плоскости в пространстве между двумя пластинами. И так как направление поляризации фильтра на второй пластине составляет угол в 90° с направлением поляризации фильтра на первой пластине, свет проходит через него. Если красные, зеленые и синие субпиксели полностью освещены, на экране образуется белая точка.
К достоинствам технологии можно отнести самое маленькое время отклика среди современных матриц, а также невысокую себестоимость.
IPS (In-Plane Switching)
Технология In-Plane Switching была разработана компаниями Hitachi и NEC и предназначалась для избавления от недостатков TN + film. Однако, хотя с помощью IPS удалось добиться увеличения угла обзора до 170°, а также высокой контрастности и цветопередачи, время отклика осталось на низком уровне.
На настоящий момент матрицы, изготовленные по технологии IPS единственные из ЖК-мониторов, всегда передающие полную глубину цвета RGB - 24 бита, по 8 бит на канал. TN-матрицы почти всегда имеют 6-бит, как и часть MVA.
Если к матрице IPS не приложено напряжение, молекулы жидких кристаллов не поворачиваются. Второй фильтр всегда повернут перпендикулярно первому, и свет через него не проходит. Поэтому отображение черного цвета близко к идеалу. При выходе из строя транзистора «битый» пиксель для панели IPS будет не белым, как для матрицы TN, а черным.
При приложении напряжения молекулы жидких кристаллов поворачиваются перпендикулярно своему начальному положению и пропускают свет.
IPS в настоящее время вытеснено технологией S-IPS (Super-IPS, Hitachi год), которая наследует все преимущества технологии IPS с одновременным уменьшением времени отклика . Но, несмотря на то, что цветность S-IPS панелей приблизилась к обычным мониторам CRT , контрастность все равно остаётся слабым местом. S-IPS активно используется в панелях размером от 20", LG.Philips , NEC остаются единственными производителями панелей по данной технологии.
AS-IPS - технология Advanced Super IPS (Расширенная Супер-IPS), также была разработана корпорацией Hitachi в году. В основном улучшения касались уровня контрастности обычных панелей S-IPS, приблизив его к контрастности S-PVA панелей. AS-IPS также используется в качестве названия для мониторов корпорации LG.Philips.
A-TW-IPS - Advanced True White IPS (Расширенная IPS с настоящим белым), разработано LG.Philips для корпорации году. Усиленная мощность электрического поля позволила добиться ещё больших углов обзора и яркости, а также уменьшить межпиксельное расстояние. Дисплеи на основе AFFS в основном применяются в планшетных ПК , на матрицах производства Hitachi Displays.
*VA (Vertical Alignment)
MVA - Multi-domain Vertical Alignment. Эта технология разработана 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 градусов), при этом благодаря использованию технологий ускорения (RTC) эти матрицы не сильно отстают от TN+Film по времени отклика, но значительно превышают характеристики последних по глубине цветов и точности их воспроизведения.
MVA стала наследницей технологии VA, представленной в 1996 году 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. Как и в IPS-матрицах, пиксели при отсутствии напряжения не пропускают свет, поэтому при выходе из строя видны как чёрные точки.
Достоинствами технологии MVA являются глубокий черный цвет 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, большее время отклика.
Аналогами MVA являются технологии:
- PVA (Patterned Vertical Alignment ) от Samsung.
- Super PVA от Samsung.
- Super MVA от CMO.
Матрицы MVA/PVA считаются компромиссом между TN и IPS, как по стоимости, так и по потребительским качествам.
Преимущества и недостатки
Искажение изображения на ЖК-мониторе при большом угле обзора
Макрофотография типичной жк-матрицы. В центре можно увидеть два дефектных субпикселя (зелёный и синий).
В настоящее время ЖК-мониторы являются основным, бурно развивающимся направлением в технологии мониторов. К их преимуществам можно отнести: малый размер и вес в сравнении с ЭЛТ . У ЖК-мониторов, в отличие от ЭЛТ , нет видимого мерцания, дефектов фокусировки и сведения лучей, помех от магнитных полей, проблем с геометрией изображения и четкостью. Энергопотребление ЖК-мониторов в 2-4 раза меньше, чем у ЭЛТ и плазменных экранов сравнимых размеров. Энергопотребление ЖК мониторов на 95 % определяется мощностью ламп подсветки или светодиодной матрицы подсветки (англ. backlight - задний свет) ЖК-матрицы. Во многих современных (2007) мониторах для настройки пользователем яркости свечения экрана используется широтно-импульсная модуляция ламп подсветки частотой от 150 до 400 и более Герц . Светодиодная подсветка в основном используется в небольших дисплеях, хотя в последние годы она все шире применяется в ноутбуках и даже в настольных мониторах. Несмотря на технические трудности её реализации, она имеет и очевидные преимущества перед флуоресцентными лампами, например более широкий спектр излучения, а значит, и цветовой охват.
С другой стороны, ЖК-мониторы имеют и некоторые недостатки, часто принципиально трудноустранимые, например:
- В отличие от ЭЛТ, могут отображать чёткое изображение лишь в одном («штатном») разрешении. Остальные достигаются интерполяцией с потерей чёткости. Причем слишком низкие разрешения (например 320x200) вообще не могут быть отображены на многих мониторах.
- Цветовой охват и точность цветопередачи ниже, чем у плазменных панелей и ЭЛТ соответственно. На многих мониторах есть неустранимая неравномерность передачи яркости (полосы в градиентах).
- Многие из ЖК-мониторов имеют сравнительно малый контраст и глубину чёрного цвета. Повышение фактического контраста часто связано с простым усилением яркости подсветки, вплоть до некомфортных значений. Широко применяемое глянцевое покрытие матрицы влияет лишь на субъективную контрастность в условиях внешнего освещения.
- Из-за жёстких требований к постоянной толщине матриц существует проблема неравномерности однородного цвета (неравномерность подсветки).
- Фактическая скорость смены изображения также остаётся ниже, чем у ЭЛТ и плазменных дисплеев . Технология overdrive решает проблему скорости лишь частично.
- Зависимость контраста от угла обзора до сих пор остаётся существенным минусом технологии.
- Массово производимые ЖК-мониторы более уязвимы, чем ЭЛТ. Особенно чувствительна матрица, незащищённая стеклом. При сильном нажатии возможна необратимая деградация. Также существует проблема дефектных пикселей .
- Вопреки расхожему мнению пикселы ЖК-мониторов деградируют, хотя скорость деградации наименьшая из всех технологий отображения.
Перспективной технологией, которая может заменить ЖК-мониторы, часто считают OLED -дисплеи. С другой стороны, эта технология встретила сложности в массовом производстве, особенно для матриц с большой диагональю.
См. также
- Видимая область экрана
- Антибликовое покрытие
- en:Backlight
Ссылки
- Информация о флюоресцентных лампах, используемых для подсветки ЖК-матрицы
- Жидкокристаллические дисплеи (технологии TN + film, IPS, MVA, PVA)
Литература
- Артамонов О. Параметры современных ЖК-мониторов
- Мухин И. А. Как выбрать ЖК-монитор? . «Компьютер-бизнес-маркет», № 4 (292), январь 2005, стр. 284-291.
- Мухин И. А. Развитие жидкокристаллических мониторов . «BROADCASTING Телевидение и радиовещение»: 1 часть - № 2(46) март 2005, с.55-56; 2 часть - № 4(48) июнь-июль 2005, с.71-73.
- Мухин И. А. Современные плоскопанельные отображающие устройства ."BROADCASTING Телевидение и радиовещение": № 1(37), январь-февраль 2004, с.43-47.
- Мухин И. А., Украинский О. В. Способы улучшения качества телевизионного изображения, воспроизводимого жидкокристаллическими панелями . Материалы доклада на научно-технической конференции «Современное телевидение», Москва, март 2006.
В наше время технологии не стоят на месте, они стремительно развиваются, благодаря чему в мир выходят все новые, удивительные и высокотехнологичные устройства. Это касается и технологий изготовления LCD мониторов, которые на сегодняшний день пользуются наибольшим распространением и имеют самые большие перспективы. Но каково же устройство ЖК монитора и в чем его преимущества? Именно об этом и пойдет речь в данной публикации.
1. Что такое ЖК монитор
Для начала стоит разобраться, что же такое ЖК монитор. Для этого нужно понять, что такое LCD-дисплей. Как вы, наверное, уже догадались LCD это некое сокращение, полностью название имеет следующий вид – Liquid Crystal Display. В переводе на русский язык это означает жидкокристаллический дисплей. Таким образом, становится понятно, что ЖК и LCD – это одно и то же.
Данная технология построена на использовании специальных молекул жидких кристаллов, которые имеют уникальные свойства. Такие мониторы отличаются рядом неоспоримых преимуществ. Для того чтобы их понять стоит более детально разобрать принцип работы ЖК мониторов.
2. Устройство LCD монитора и принцип его работы
Как уже говорилось выше, для изготовления ЖК-дисплея используются специальные вещества, которые называются цианофенилами. Они находятся в жидком состоянии, однако при этом они имеют уникальные свойства, которые присущи кристаллическим телам. По сути – это такая жидкость, которая имеет анизотропию свойств, в частности оптических. Эти свойства связаны с упорядоченностью в ориентации молекул.
Принцип работы жидкокристаллических мониторов основывается на поляризационных свойствах молекул кристаллов. Эти молекулы способны пропускать исключительно ту составляющую света, вектор электромагнитной индукции которой располагается в параллельной оптической плоскости поляроида (молекулы кристалла). Другие световые спектры кристаллы не пропускают. Другими словами, цианофенилы являются световыми фильтрами, пропускающими только определенный световой спектр – один из основных цветов. Такой эффект и называется поляризацией света.
Благодаря тому, что длинные молекулы жидких кристаллов меняют свое расположение в зависимости от электромагнитного поля, появилась возможность управления поляризацией. То есть в зависимости от силы воздействующего электромагнитного поля на циенофенилы они меняют свое расположение и форму, тем самым меняя углы преломления света и меняя свою поляризацию. Именно благодаря сочетанию электрооптических свойств кристаллов и способности принимать форму сосуда такие молекулы получили название – жидкие кристаллы.
Именно на таких свойствах и основывается принцип работы LCD монитора. Благодаря изменению силы электромагнитного поля молекулы жидких кристаллов меняют свое положение. Таким образом, формируется изображение.
2.1. Матрица ЖК-дисплея
Матрица ЖК мониторы – это массив, состоящий из множества мельчайших сегментов, которые имеют название – пиксели. Каждым из этих пикселей можно управлять в отдельности, благодаря чему и возникает определенная картинка. Матрица LCD монитора состоит из нескольких слоев. Ключевая роль принадлежит двум панелям, которые изготовлены из свободного от натрия, а также абсолютно чистого стеклянного материала. Этот материал имеет название субстрат (или в народе – подложка). Именно между этими двумя слоями и располагается тончайший слой жидких кристаллов.
Помимо этого на панелях имеются специальные бороздки, которые контролируют кристаллы, задавая им нужную ориентацию (положение). Эти бороздки расположены параллельно друг другу на панели и перпендикулярны расположению бороздок на другой панели. То есть, на одной панели они горизонтальны, а на другой вертикальны. Если посмотреть на экран через увеличительное стекло, то можно будет увидеть тончайшие полоски (вертикально и горизонтально). Они образуют маленькие квадратики – это и есть пиксели. Они бывают и круглой формы, но в подавляющем большинстве – квадратные.
Освещение жидкокристаллических панелей может реализовываться двумя способами:
- Отражение света;
- Прохождение света.
При этом плоскость поляризации световых потоков может поворачиваться на 90˚ в момент прохождения через одну панель.
В случае возникновения электрического поля, молекулы кристаллов частично выстраиваются вертикально вдоль этого поля. При этом угол поворота плоскости поляризации световых потоков меняется, и становится отличным от 90˚. Благодаря этому свет беспрепятственно проходит сквозь молекулы.
Такой поворот плоскости абсолютно невозможно заметить невооруженным глазом. Из-за этого появилась потребность в добавлении к стеклянным панелям еще двух других слоев, которые играют роль поляризационных фильтров. Они пропускают исключительно такие спектры световых лучей, ось поляризации которых соответствует установленному значению. Другими словами, благодаря дополнительным панелям в момент прохождения света через поляризатор он будет ослаблен. Интенсивность света зависит от угла между плоскостью поляризации (дополнительных панелей) и осью поляризатора (основные стеклянные панели).
Если напряжение отсутствует, то ячейка будет абсолютно прозрачной, так как первый поляризатор исключительно тот свет, который имеет соответствующее направление поляризации. Направление поляризации задается молекулами жидких кристаллов, и к тому времени, как свет поступит ко второму поляризатору, он уже будет повернут, чтобы пройти через него без затруднений.
В случае воздействия электрического поля поворот вектора поляризации осуществляется на меньший угол. Это в свою очередь делает второй поляризатор частично прозрачным для потоков света. Если сделать так, что поворот плоскости поляризации в молекулах жидких кристаллов вовсе будет отсутствовать, то свет будет полностью поглощаться вторым поляризатором. Другими словами при освещении задней части дисплея передняя часть будет качаться абсолютно черной.
2.2. Управление поляризацией в ЖК мониторах при помощи электродов
Учитывая это, разработчики оснастили дисплеи достаточным количеством электродов, которые создают разные электромагнитные поля в отдельных частях экрана (в каждом пикселе). Благодаря такому решению они достигли возможности, в условиях правильного управления потенциалами этих электродов, воспроизводить на экране дисплея буквы, и даже сложные разноцветные картинки. Эти электроды могут обладать любой формой и располагаются в прозрачном пластике.
Благодаря современным новшествам в технологии, электроды имеют весьма небольшие размеры – их практически не видно не вооруженным глазом. Благодаря этому на относительно небольшой площади дисплея можно разместить достаточно большое количество электродов, что позволяет увеличить разрешение ЖК-дисплея. Это в свою очередь позволяет улучшить качество отображаемой картинки и воспроизводить даже самые сложные картинки.
2.3. Получение цветного изображения
Принцип работы жидкокристаллических мониторов заключается в довольно сложных процессах. Однако благодаря этому пользователь получает высокое качество изображения на своем мониторе. Для того чтобы отображать цветную картинку, дисплею LCD необходима задняя подсветка, благодаря которой свет будет исходить из задней части экрана. Это позволяет пользователям наблюдать максимально высокое качество изображения, даже в условиях затемненной окружающей среды.
Принцип работы ЖК мониторов для вывода цветной картинки основывается на применении все тех же трех основных цветов:
- Синий;
- Зеленый;
- Красный.
Для получения этих спектров используется три фильтра, отсеивающие остальные спектры видимого излучения. При помощи комбинирования этих цветов для каждого пикселя (ячейки) достигается возможность вывода полноценной цветной картинки.
На сегодняшний день существует два способа для получения цветной картинки:
- Использование нескольких фильтров, расположенных друг за другом. Это приводит к малой доле пропускаемого света.
- Использование свойств молекул жидких кристаллов. Для отражения (или поглощения) излучения нужной длины можно изменять силу напряжения электромагнитного поля, которое влияет на расположение молекул жидких кристаллов, тем самым фильтруя излучение.
Каждый производитель выбирает свой вариант получения цветного изображения. Стоит отметить, что первый способ более простой, однако второй – более эффективный. Также стоит отметить, что для повышения качества изображения в современных ЖК-дисплеях, которые обладают высоким разрешением экрана, используется технология STN, позволяющая поворачивать плоскости поляризации света в кристаллах на 270˚. Также были разработаны такие типы матриц как TFT и IPS.
Именно TFT и IPS матрицы пользуются наибольшим распространением в наше время.
TFT – это Thin Film Transistor. Другими словами – это тонкопленочный транзистор, который управляет пикселем. Толщина такого транзистора составляет 0,1-0,01 микрон. Благодаря этой технологии появилась возможность достичь еще более высокого качества изображения путем управления каждым пикселем.
Технология IPS – это самая новая разработка, позволяющая достичь наивысшего качества изображения. Она предоставляет максимальные углы обзора, однако имеет большее время отклика. То есть медленнее реагирует на изменения напряжения. Однако разница во времени между 5 мс и 14 мс абсолютно не видна.
Теперь вы знаете, как работает ЖК монитор. Однако это еще не все. Существует такое понятие как частота обновления экрана.
3. Частота обновления экрана ЖК монитора
Частота обновления экрана – это характеристика, которая обозначает количество возможных изменений изображения в секунду – количество кадров в секунду. Измеряется этот показатель в Гц. Частота обновления экрана влияет на качество изображение, в частности на плавность движений. Максимальный видимый предел частоты составляет 120 Гц. Частоту выше этого предела мы увидеть не сможем, поэтому увеличивать ее нет смысла. Однако для того, чтобы монитор смог работать на такой частоте необходима мощная видеокарта, которая сможет выдавать те же 120 Гц с запасом.
Помимо этого, частота обновления экрана влияет на органы зрения и даже на психику. Выражается такое воздействие в первую очередь на усталости глаз. При низкой частоте мерцания глаза быстро устают и начинают болеть. Кроме этого, у людей со склонностью к эпилепсии могут вызываться припадки. Однако в современных LCD мониторах используются специальные лампы для подсветки матрицы, которые имеют частоту свыше 150 Гц, а указываемая частота обновления больше влияет на скорость смены картинки, но не на мерцание дисплея. Поэтому LCD мониторы меньше всего влияют на органы зрения и организм человека.
4. Как работает LCD-дисплей: Видео
4.1. Требуемая частота монитора для просмотра 3D
Для использования активных и поляризационных 3D очков используются LCD матрицы, имеющие частоту обновления экрана 120 Гц. Это необходимо для того, чтобы разделить изображения для каждого глаза, при этом частота для каждого глаза должна составлять не менее 60 Гц. Мониторы с частотой 120 Гц можно использовать и для обычных 2D фильмов или для игр. При этом плавность движений заметно лучше, нежели в мониторах с частотой 60 Гц.
Помимо этого, в таких мониторах используются специальные лампы или LED (светодиоды) подсветка, имеющая еще более высокую частоту мерцания, которая составляет около 480 Гц. Это в свою очередь существенно уменьшает нагрузку на органы зрения.
В современных мониторах можно встретить два метода реализации подсветки матрицы:
- LED – светодиодная подсветка;
- Люминесцентные лампы.
Все крупные производители переходят на использование LED подсветки, так как она имеет значительные преимущества перед люминесцентными лампами. Они ярче, компактнее, экономичнее и позволяют достичь более равномерного распределения света.
Благодаря использованию новейших технологий ЖК-мониторы абсолютно не уступают своим прямым конкурентам – плазменным панелям, а в некоторых случаях даже превосходят их.
Загрузка...
