Tipuri de matrice LCD, diferențele lor și mai ales
Istoria descoperirii cristalelor lichide
Pentru prima dată, cristalele lichide au fost descoperite în 1888 de botanistul austriac Friedrich Raynittserom în studiul de colesterol in plante. El a identificat substanță având o structură cristalină, dar se comportă ciudat în timpul încălzirii. La atingerea 145,5 ° C și substanță mutnelo devine curgător, dar care a păstrat structura cristalină până la 178,5 ° C, când în cele din urmă transformată într-un lichid. Raynittser a raportat un fenomen neobișnuit pentru colegul - fizicianului german Otto Lehmann, care a scos la iveală mai mult de o calitate neobișnuită de substanță: acest pseudo-lichid în proprietățile electromagnetice și optice sa manifestat ca un cristal. Acesta Lehmann a dat numele unuia dintre cheie tehnologia de afișare a informațiilor până în prezent - „cristale lichide“.
Tehnic dicționar clarifică termenul „cristale lichide“, ca stare de tranziție mezofazică a unei substanțe între lichid și solid izotrop. In acest material de fază păstrează ordinea cristalina dispunerea moleculelor, dar are o fluiditate mare și stabilitate într-un interval larg de temperatură.
Timp de aproape un secol această descoperire a aparținut la rangul de caracteristicile uimitoare ale naturii, în timp ce în anii 70 ai companiei secolului XX Radio Corporation of America nu a prezentat primul ecran monocrom de lucru pe cristale lichide. La scurt timp după aceea, tehnologia a început să intre pe piața de electronice de larg consum, în special, ceasuri și calculatoare. Cu toate acestea, înainte de apariția de ecrane color era încă foarte departe.
Principiul de funcționare al ecranelor LCD
Munca matricelor cu cristale lichide se bazează pe o astfel de proprietate de lumină ca și polarizare. lumina obisnuita este nepolarizată, adică undele de amplitudine se află într-un set mare de avioane. Cu toate acestea, există substanțe capabile să transmită lumina cu un singur plan. Aceste substanțe sunt numite polarizatoare, așa cum au trecut prin lumina devine polarizate într-un singur plan.
Dacă luăm cele două polarizatoare, planurile de polarizare din care se află la un unghi de 90 ° unul față de celălalt, lumina să treacă prin ele nu pot. Dacă sunt poziționate între ele ceva ce se poate roti vectorul de polarizare a luminii la unghiul dorit, vom putea controla luminozitatea, lumina și stinge lumina așa cum ne-am dori. Asta este, dacă vom descrie pe scurt principiul de funcționare a matricei LCD. realizarea concretă a acestui principiu în diferite matrici vor fi discutate mai jos.
În formă simplificată, afișajul cu cristale lichide cu matrice este format din următoarele părți:
- iluminare lampă cu halogen;
- sistem de reflector și fibre de polimer, care asigură o iluminare uniformă;
- filtra-polarizor;
- substrat de sticlă placă pe care sunt aplicate contacte;
- cristale lichide;
- un alt polarizor;
- peste un substrat de sticlă cu contacte.
Amplasarea cristalelor în matricele IPS
Compania Hitachi a decis să nu se ocupe de deficiențele de TN, și pur și simplu utilizați o tehnologie diferită. Pentru o bază a fost luată de deschidere Gunther Baur, care datează din 1971 ani. Tehnologia dezvoltata numit Super-TFT, precum și pentru comercializarea - IPS (In-Plane Switching). O diferență fundamentală între tehnologia TN este aranjamentul de cristale: acestea nu sunt răsucite într-o spirală, și aranjate paralel unul cu altul de-a lungul planul ecranului. Ambii electrozi sunt situate pe substratul de sticlă inferior. In absenta tensiunii pe electrozii luminii nu este transmis prin al doilea filtru de polarizare, al cărui plan de polarizare este la un unghi de 90 ° față de prima. Astfel, IPS oferă în contrast mai bun ori și negru este negru, nu gri închis. In plus, unghiurile de vizualizare sunt 170 ° atât pe orizontală cât și pe verticală.
deficiențe tehnologice se datorează avantajelor sale.
În primul rând. să se rotească întreaga matrice de cristale aranjate în paralel, timpul necesar. Prin urmare, timpul de reacție la monitoare bazate pe SPI, și evoluția acestei tehnologii continuările S-IPS (Super-IPS) și DD-IPS (DualDomain-IPS) mai mare decât TN + film. Valoarea medie pentru acest tip de matrici - 35-25 ms.
În al doilea rând. aranjament de electrozi pe un singur substrat necesită o tensiune mai mare pentru a crea un câmp suficient pentru a roti cristalele în poziția dorită. Prin urmare, bazat pe monitoare IPS-matrice care consumă mai multă energie electrică.
În al treilea rând. Este nevoie de lampă mai puternic pentru a ilumina panoul și, în același timp, oferă luminozitate suficientă.
În al patrulea rând. aceste panouri mod banală, și până de curând au fost instalate numai în monitoare mari cu diagonalele.
Pe scurt, monitoarele bazate pe matrici de acest tip sunt ideale pentru designeri și alți profesioniști a căror activitate este esențială pentru calitatea culorii și nu este critică pentru viteza de comutare a celulei.
Amplasarea cristalelor în matricile MVA / PVA
In aceste matrici cristale sunt paralele între ele și la un unghi de 90 ° la al doilea filtru. Astfel, lumina pătrunde în al doilea filtru de polarizare cu axa îndreptată la unghi de 90 ° față de planul de polarizare al filtrului și se absoarbe. Rezultatul este o culoare non-iluminate negru pe ecran. Aplicarea de tensiune la celula, ne întoarcem cristale si vom primi pixeli strălucitoare.
Dezavantajul primelor matricilor VA a fost aceea a schimbat culoarea brusc la schimbarea unghiului de vizualizare pe orizontală. Pentru a înțelege acest fenomen, imaginați-vă că cristalele sunt rotite cu 45 de grade și arată de culoare roșu deschis. Acum mută într-o parte. Unghiul de vizualizare este în creștere, și avem deja mult mai intensă culoare roșie. Trecerea la cealaltă parte, vom vedea culoarea frunzelor în partea opusă a spectrului, și devine verde. Și, prin urmare, a fost dezvoltat MVA. Esența ei constă în faptul că filtrele de polarizare au fost complicate în mod considerabil, electrozii nu plat și triunghiuri originale devin depus pe un substrat de sticlă.
Când este deconectat cristalele curente întotdeauna aliniate perpendicular pe substrat, astfel încât, din orice parte ne-am uitat, mereu va fi negru. Când curentul este pornit, ca întotdeauna, cristalele au fost rotite la unghiul dorit și rotit vector de polarizarea luminii. Aici numai acest colț - între electrod și planul de cristal. Dacă ne uităm la un unghi, vom vedea întotdeauna doar o singură zonă, cristalele în care sunt situate la doar într-o astfel de poziție care nu denaturează culoarea. Zona a doua nu este vizibil.
Parametrii de monitoare LCD
În ciuda faptului că timpul de răspuns al celulei - nu cel mai important indicator, de obicei, în selectarea monitorului cumpărătorul acordă o atenție doar la acest factor. De fapt, de aceea TN + film și domină. Cu toate acestea, atunci când aleg un anumit model ar trebui să ia în considerare ginditor toate caracteristicile monitorului.
timpul de răspuns
Această rată este timpul minim pentru care celula este un panou cu cristale lichide își schimbă culoarea. Există două moduri de a măsura viteza matricei: negru la negru, negru-alb-negru și gri la gri, gradații gri între. Aceste valori sunt foarte diferite.
La schimbarea stării celulei între pozițiile extreme (alb-negru) pe cristal tensiunea de vârf este furnizat, astfel încât acesta este rotit la viteză maximă. Acest lucru se datorează faptului că valorile 8, 6, și, uneori, 4 ms, în caracteristicile monitoarelor contemporane.
La deplasarea cristalelor între nuanțe de gri pe o celulă a servit mult mai puțin stres, deoarece acestea trebuie să fie poziționate exact pentru a obține nuanța dorită. Prin urmare, timpul petrecut pentru acest lucru este mult mai lung (pentru matrici de 16 ms - până la 27-28 ms).
Doar recent în produsele finale ar putea cuprinde mod suficient de logic pentru a rezolva această problemă. La tensiunea maximă de celule este furnizat (sau resetarea la zero), iar la momentul potrivit afișat imediat pe poziția corectă pentru deținerea cristalului. Complexitatea controlului precis de tensiune la o frecvență mai mare de matura de frecvență. Mai mult decât atât, impulsul necesar pentru a calcula ținând cont de poziția inițială a cristalelor. Cu toate acestea, Samsung a introdus modele cu tehnologie digitala capacitanță Despăgubiri oferind indicatori 8-6 ms pentru matricea PVA.
contrast
Cu toate acestea, se menționează în specificațiile valorilor monitorului ar trebui să creadă doar cu o mare rezervă, deoarece această valoare este măsurată pentru matricea. și nu pentru monitor. Și se măsoară pe un stand special, atunci când matricea este alimentat strict standard de tensiune, feed-uri de iluminare din spate strict standard de curent, etc.
unghiuri de vizualizare
De obicei, având în vedere valoarea de 170 ° / 170 °, cu toate acestea, pentru TN + film de această valoare - nu mai mult decât o declarație. Cerința în determinarea unghiurilor de vizualizare este de a păstra contrastul nu mai puțin de 10: 1. Este absolut indiferent culori sunt în această poziție, chiar și în cazul în care culorile sunt inversate. De asemenea, luăm în considerare faptul că unghiurile sunt determinate în centrul matricei, și în colțuri noi, în mod natural, inițial uita-te la un unghi.
reproducerea culorilor
Înainte de trecerea de piatra de hotar 25 ms la comutare de celule în ordinea de negru-alb-negru toate matricelor TN afișate de culoare de 24 de biți corect. Cu toate acestea, în cursa de viteze AU Optronics a decis o redare a culorilor echitabil pentru a respinge. Deoarece matricea la o viteză de 16 ms, toate TN + film de a oferi doar 262 mii de nuanțe (18-bit). Cu cât numărul de nuanțe oferite de două moduri: fie prin agitare puncte cu diferite culori (dithering), sau schimbarea culorii celulei cu fiecare actualizare imagini (Frame Control al Ratei, FRC). A doua modalitate de „cinstit“, deoarece ochiul uman nu este încă timp pentru a observa schimbarea culorii de pe fiecare cadru. Sublinierea numai TN matrice + comprimate - 18-bit matrice produse de alte tehnologii, suport 24-bit color.
perspective
Evoluția matricelor cu cristale lichide nu a oprit. Prin creșterea complexității sale diagonale apar, de exemplu, plasarea unui număr foarte mare de tranzistori pe un panou de sticlă. Calculat că rezoluția standard pentru un ecran de 15“- 1024x768 pixeli. Ie plasate pe ecran 786 432 puncte. Fiecare punct este format trei pixeli de culori diferite. Astfel, panoul trebuie să accepte aproximativ 2,350,000 tranzistori.
Obtinerea o astfel de densitate pe sticlă - o problemă destul de gravă. Prin urmare, până de curând, tranzistoare cu peliculă subțire format pe un siliciu amorf. Cu toate acestea, astfel de tranzistori sunt limitate în zona utilă și necesită tensiuni relativ ridicate. Pentru a depăși această problemă este posibil, folosind siliciu de cristal pentru crearea de tranzistori.
Pentru siliciu cristalin depunere necesită temperatură ridicată (aproximativ 900 ° C). Cu toate acestea, la o astfel de temperatură pentru a topi sticla, și pentru care trebuie să asedieze siliciu. Prin urmare, am creat mai multe tehnologii prin care să precipite molecula de siliciu, la o temperatură relativ scăzută. Cea mai comună metodă - cu laser recoacere. Deteriorarea unui substrat de sticlă este topit de siliciu amorf cu un laser excimer și apoi se cristalizează la o temperatură de aproximativ 300 ° C Denumirea generală a tehnologiei - Low-temperatură polysilicon (LTPS), la temperatură scăzută siliciu policristalin.
Pe stratul de substrat de sticlă creat de LTPS, în care tranzistori sunt formate din oxid de indiu transparent. Datorită faptului că mobilitatea electronilor în siliciu cristalin este de 200 cm2 / # 8729; s, și în amorfă - doar 0,5 cm2 / # 8729; s, poate reduce dimensiunea tranzistorului. Mai mult decât atât, din moment ce cristalul de siliciu, de ce nu puneți logica driverului panoului în ea încă? Astfel Sistemul obținut pe panoul Panel semnificativ mai ușoare decât cele tradiționale și mai simplu de a se integra în monitor (numărul de contacte este redus 4000-200). Toate aceste avantaje reduc în mod semnificativ consumul de energie electrică a panoului.
Cu toate acestea, înainte de introducerea pe scară largă LTPS ar trebui să treacă încă o mulțime de timp, până când tehnologia este folosită numai în panourile cu diagonala mare. Motivul - toate același scumpete de tehnologie și complexitatea producției. Cu toate acestea, popularizarea LTPS servi indirect ca o înăsprire treptată a cerințelor pentru matricea consum de energie de organizații panouri standard ale grupului de lucru și PC-ul mobil extins baterie Grupul de lucru de viață.