Принцип действия ЖК-экрана на активной матрице

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2

Свет имеет волновую природу - большинство световых источников испускают волны, одинаково направленные во все стороны. Поляризующий слой отсеивает все волны, кроме тех, которые имеют определенную ориентацию. Если два поляризующих слоя расположить друг относительно друга так, чтобы их разрешенные направления составляли прямой угол, то свет проходить не будет. Первый слой пропустит пучок света с определенной ориентацией, а через следующий слой этот свет не пройдет. (В этом вы можете убедиться самостоятельно, глядя через две пары поляризующих солнцезащитных очков и поворачивая одну из пар.)

Когда молекулы жидких кристаллов скручены на 90°, то и свет, поляризованный в результате прохождения через первый фильтр, изменит свое направление таким образом, что сможет пройти через верхний поляризующий слой. Такого скручивания можно добиться полировкой стеклянной подложки, прилегающей к слою жидких кристаллов, в одном направлении, благодаря чему на ее поверхности образуются мельчайшие бороздки. Ближайшие к стеклу кристаллы выстроятся по направлению этих бороздок. Если разместить слои стекла так, чтобы их бороздки располагались под прямым углом друг к другу, то находящиеся между ними жидкие кристаллы скрутятся таким образом, что образуют спиральную траекторию, в конце которой они будут ориентированы согласно с передним слоем. Если направить свет на заднюю поверхность панели, первый поляризующий слой его профильтрует, слой жидких кристаллов подвергнет его скручиванию (или преломлению), после чего он пройдет через передний поляризующий слой. В результате в этой точке дисплея окажется освещенный пиксел.

Для затемнения пиксела достаточно пропустить ток через ячейку - область ЖК-панели, которая образует этот пиксел. Управление напряжением верхнего и нижнего электродов этой ячейки осуществляется с помощью расположенного в ее углу транзистора. Под воздействием приложенного напряжения жидкие кристаллы выстраиваются в соответствии с направлением тока. В этом случае кристаллы ориентируются перпендикулярно переднему и заднему слоям стекла и не воздействуют на проходящие через ЖК-слой световые волны. Но, поскольку свет не подвергался скручиванию, верхний поляризующий слой его не пропустит, и мы увидим на дисплее черное пятно.

Вследствие того что жидкие кристаллы ориентированы перпендикулярно передней поверхности экрана, качество изображения будет наилучшим, если зритель расположен прямо напротив него. Представьте, что в руках у вас пачка соломинок для содовой воды. Если держать их прямо перед собой, можно сквозь соломинки видеть все, что находится с другой стороны. Но стоит только чуть повернуть соломинки, как их боковые стороны закроют вам поле зрения. Аналогично действуют и жидкие кристаллы. Если угол зрения слишком велик, качество изображения резко ухудшается

При изготовлении активных матриц также используют несколько технологий (опираясь на основную TFT).

1. TN TFT технология

Схема работы TN TFT дисплея ниже:

· Когда транзистор находится в выключенном состоянии, то есть не создаёт электрическое поле, молекулы жидких кристаллов находятся в своём нормальном состоянии и выстроены так, чтобы менять угол поляризации проходящего через них светового потока на 90 градусов (жидкие кристаллы образуют спираль). Поскольку угол поляризации второго фильтра перпендикулярен углу первого, то проходящий через неактивный транзистор свет будет без потерь выходить наружу, образуя яркую точку, цвет которой задаётся световым фильтром.

· Когда транзистор генерирует электрическое поле, все молекулы жидких кристаллов выстраиваются в линии, параллельные углу поляризации первого фильтра, и тем самым никоим образом не влияют на проходящий через них световой поток. Второй поляризующий фильтр поглощает свет полностью, создавая чёрную точку на месте одной из трёх цветовых компонент.

2. Super-TFT - Эти технология позволила расширить угол обзора до примерно 170 градусов за счёт более точного механизма управления ориентацией жидких кристаллов, что и явилось её главным достижением. Улучшились также яркость, контрастность.

3. MVA (Multi-Domain Vertical Alignment). Благодаря этой технологии жидкие кристаллы стали двигаться независимо от своих соседей в противоположном направлении. Это позволяет наблюдателю независимо от угла обзора видеть один и тот же оттенок цвета. Один из главных её плюсов – сокращённое время отклика.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЖК-МОНИТОРОВ

1) Размер экрана (от 13 до 19 дюймов и выше).

2) Ориентация экрана (портретная и альбомная) ЖК- монитор можно легко развернуть на 90о и ориентация изображения останется прежней.

3) Время отклика (инерционность) то есть задержка при переключении из одного состояния в другое (время, за которое транзистор успевает изменить пространственную ориентацию молекул жидких кристаллов.) Чем меньше указанная величина, тем лучше. Для того чтобы быстро движущиеся объекты, которыми наполнены игры и видео, не казались смазанными (появление следа за быстро перемещающимися объектами), дисплею достаточно обладать временем отклика 25 мс.

Но учтите, что разные производители мониторов по-разному трактуют время отклика. Фактически, этот параметр состоит из двух величин – времени на включение пикселя (come-up time) и времени на выключение (come-down time). Например, время включения может составлять 10 мс, а время выключения – 20 мс. Тогда суммарное время отклика будет равно 30 мс, но производитель может указать в паспорте среднее время, то есть 15 мс, или минимальное, то есть 10 мс. Поэтому, если вас интересует данная характеристика, обязательно попросите продавца поставить игру подинамичней. Бывает, что в таких экспериментах новомодный 25 мс монитор уступает более старому, но зато более честному 40 мс конкуренту

4) Поле обзора. Характеризуется углами обзора. Современные мониторы обеспечивают углы обзора: от 45º до 70º (вправо и влево) - по горизонтали, от 15º до 50º (вниз) и от 20º до 70º (вверх) – по вертикали.

5) Разрешение. Определяется размером отдельной ЖК ячейки (т.е фиксированным размером пиксела). Если LCD-монитор имеет разрешение 1024х768, это значит, что на каждой из 768 линий расположено 1024 пикселов.

6) Яркость. Сильная сторона LCD мониторов – яркость изображения (не путать с контрастностью). В среднем она в два раза выше показателей CRT и на то есть технические причины: в LCD достаточно увеличить интенсивность лампы подсветки, как сразу возрастёт яркость, а в трубке придётся усиливать поток электронов, что приведёт к значительному усложнению её конструкции и повысит электромагнитное излучение. Рекомендуемое значение яркости – не менее 200 кд/м². Имейте в виду, что монитор с очень высокой яркостью вполне способен слепить глаза. Как правило в центре яркость на 25% выше, чем по краям экрана.

7) Контрастность изображения. Показывает во сколько раз его яркость изменяется при изменении уровня видеосигнала от минимального до максимального. LCD трудно создавать точки чёрного цвета, поскольку в отличие от CRT лампа подсветки включена постоянно, и для получения тёмных тонов используется эффект поляризации. Чёрный цвет будет чёрен настолько, насколько удалось заблокировать непрерывный световой поток. При покупке LCD следует помнить о том, что недостаток контрастности больно бьёт по количеству цветов: близкие по значению оттенки сливаются в один, особенно в области тёмных тонов.

8) Палитра ЖК монитора. Ограничена по сравнению с ЭЛТ мониторами. Жидкий кристалл работает как световой затвор, поэтому в силу технологических особенностей невозможно управлять положением жидкого кристалла так же точно, как яркостью люминофора. Отсюда- более узкий цветовой диапазон ЖК панелей.

9) Масса и энергопотребление. Небольшой вес (несколько кг., толщина экрана – 20 мм)

Потребляемая мощность 35-40 Вт (на 70% ниже чем у ЭЛТ мониторов).

Технологии производства более сложны и дороги, чем ЭЛТ. Передовые позиции по их производству занимают корейские и тайваньские компании: Samsung, LG/Philips, AU Optronics, Chi Mei Optoelectronics, Quanta Display. Японские производители остались позади. И еще, японские производители при изготовлении своих ЖК дисплеев используют панели LG/Philips, AU Optronics.

Преимущества ЖК мониторов (по сравнению с ЭЛТ):

· Более легкие и компактные;

· Незначительное потребление энергии – 30-50 ВТ (у ЭЛТ мониторов -80-125 Вт);

· ЖК мониторы почти не выделяют тепла;

· Изображение не мерцает и не утомляет глаз;

· На поверхности экрана не возникает бликов;

· Большая площадь обзора (за счет уменьшения размеров рамки вокруг экрана). Например, видимая область 15 дюймового ЖК монитора почти такая же, как у 17" ЭЛТ монитора.

Недостатки ЖК мониторов:

· Стоимость (значительно выше, чем ЭЛТ);

· Маленький угол обзора (по сравнению с ЭЛТ);

· Отсутствие яркости и насыщенности цветов;

· Наличие одного разрешения (которое зависит от используемого количества пикселей).

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Как формируется изображение в ЖК мониторах?

2. Что такое жидкий кристалл и каковы его свойства?

3. Что означает понятие твистированная структура жидкого кристалла?

4. Чем отличается пассивная матрица от активной?

ЛИТЕРАТУРА

Е.И.Гребенюк «Технические средства информатизации» Стр.92-97
В.И.Мураховский «Компьютер своими руками» Стр.43-49
А.Трасковский «Устройство, модернизация и ремонт IBM PC», Стр.120-124

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 140; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 12

Мы поможем в написании ваших работ!