Slika se oblikuje s pomočjo posameznih elementov, običajno s sistemom skeniranja. Preproste naprave (elektronske ure, telefoni, predvajalniki, termometri itd.) imajo lahko enobarvni ali 2-5 barvni zaslon. Večbarvna slika je ustvarjena z uporabo 2008) v večini namiznih monitorjev, ki temeljijo na matrikah TN (in nekaterih *VA), kot tudi na vseh zaslonih prenosnih računalnikov se uporabljajo matrike z 18-bitno barvo (6 bitov na kanal), 24-bitna je emulirano z utripanjem in utripanjem.
Naprava LCD monitor
Podpiksel barvnega LCD zaslona
Vsak piksel LCD zaslona je sestavljen iz plasti molekul med dvema prozornima elektrodama in dveh polarizacijskih filtrov, katerih polarizacijske ravnine so (običajno) pravokotne. V odsotnosti tekočih kristalov svetlobo, ki jo prepušča prvi filter, drugi skoraj popolnoma blokira.
Površina elektrod, ki so v stiku s tekočimi kristali, je posebej obdelana tako, da na začetku usmeri molekule v eno smer. V matriki TN so te smeri medsebojno pravokotne, zato se molekule v odsotnosti napetosti postavijo v spiralno strukturo. Ta struktura lomi svetlobo tako, da se ravnina njene polarizacije vrti pred drugim filtrom in svetloba prehaja skozenj brez izgub. Razen absorpcije polovice nepolarizirane svetlobe s prvim filtrom lahko celico štejemo za prozorno. Če na elektrode deluje napetost, se molekule nagibajo k poravnavi v smeri polja, kar popači strukturo vijaka. V tem primeru elastične sile nasprotujejo temu in ko se napetost izklopi, se molekule vrnejo v prvotni položaj. Z zadostno poljsko jakostjo postanejo skoraj vse molekule vzporedne, kar vodi do neprozorne strukture. S spreminjanjem napetosti lahko nadzorujete stopnjo preglednosti. Če se dlje časa uporablja konstantna napetost, se lahko struktura tekočih kristalov poslabša zaradi migracije ionov. Za rešitev tega problema se uporablja izmenični tok ali spreminjanje polarnosti polja vsakič, ko je celica naslovljena (motnost strukture ni odvisna od polarnosti polja). V celotni matriki je sicer možno krmiliti vsako celico posebej, vendar je z večanjem njihovega števila to težje doseči, saj se povečuje število potrebnih elektrod. Zato se naslavljanje vrstic in stolpcev uporablja skoraj povsod. Svetloba, ki prehaja skozi celice, je lahko naravna – odbija se od podlage (pri LCD zaslonih brez osvetlitve ozadja). Vendar se pogosteje uporablja; poleg tega, da je neodvisen od zunanje osvetlitve, tudi stabilizira lastnosti nastale slike. Tako je polnopravni LCD monitor sestavljen iz elektronike, ki obdeluje vhodni video signal, LCD matriko, modul za osvetlitev ozadja, napajalnik in ohišje. Kombinacija teh komponent določa lastnosti monitorja kot celote, čeprav so nekatere lastnosti pomembnejše od drugih.
Specifikacije LCD monitorja
Najpomembnejše lastnosti LCD monitorjev:
- Ločljivost: vodoravne in navpične dimenzije, izražene v slikovnih pikah. Za razliko od monitorjev CRT imajo LCD-ji eno, »domačo« fizično ločljivost, ostale so dosežene z interpolacijo.
Fragment matrice LCD monitorja (0,78x0,78 mm), povečan 46-krat.
- Velikost točke: razdalja med središči sosednjih slikovnih pik. Neposredno povezana s fizično ločljivostjo.
- Razmerje stranic zaslona (format): Razmerje med širino in višino, na primer: 5:4, 4:3, 5:3, 8:5, 16:9, 16:10.
- Navidezna diagonala: velikost same plošče, merjena diagonalno. Od formata je odvisna tudi površina zaslonov: monitor s formatom 4:3 ima večjo površino kot monitor s formatom 16:9 z enako diagonalo.
- Kontrast: razmerje svetlosti najsvetlejših in najtemnejših točk. Nekateri monitorji uporabljajo prilagodljivo raven osvetlitve ozadja z uporabo dodatnih sijalk; podana vrednost kontrasta (tako imenovana dinamika) ne velja za statično sliko.
- Svetlost: Količina svetlobe, ki jo oddaja zaslon, običajno merjena v kandelah na kvadratni meter.
- Odzivni čas: Najkrajši čas, ki ga piksel potrebuje, da spremeni svojo svetlost. Metode merjenja so sporne.
- Vidni kot: kot, pri katerem padec kontrasta doseže določeno vrednost, je za različne vrste matrik in proizvajalcev različno izračunan in ga pogosto ni mogoče primerjati.
- Vrsta matrike: tehnologija, uporabljena za izdelavo zaslona LCD.
- Vhodi: (npr. DVI, HDMI itd.).
Tehnologije
Ura z LCD zaslonom
LCD monitorji so bili razviti leta 1963 v raziskovalnem centru David Sarnoff RCA, Princeton, New Jersey.
Glavne tehnologije pri izdelavi LCD zaslonov: TN+film, IPS in MVA. Te tehnologije se razlikujejo po geometriji površin, polimeru, krmilni plošči in sprednji elektrodi. Čistost in vrsta polimera z lastnostmi tekočih kristalov, ki se uporablja v posebnih oblikah, sta zelo pomembna.
Odzivni čas LCD monitorjev, zasnovanih s tehnologijo SXRD. Silicon X-tal odsevni zaslon - silicijeva odsevna tekočekristalna matrika), zmanjšana na 5 ms. Sony, Sharp in Philips so skupaj razvili tehnologijo PALC. Plazemsko naslovljeni tekoči kristali - plazemski nadzor tekočih kristalov), ki združuje prednosti LCD (svetlost in bogastvo barv, kontrast) in plazemskih plošč (veliki vidni koti vodoravno, H in navpično, V, visoka hitrost posodabljanja). Ti zasloni uporabljajo plazemske celice s praznjenjem v plinu kot nadzor svetlosti, LCD matrika pa se uporablja za barvno filtriranje. Tehnologija PALC omogoča, da se obravnava vsaka slikovna pika posebej, kar pomeni neprekosljivo upravljanje in kakovost slike.
TN+film (Twisted Nematic + film)
Del "film" v imenu tehnologije pomeni dodatno plast, ki se uporablja za povečanje vidnega kota (približno od 90° do 150°). Trenutno je predpona "film" pogosto izpuščena in takšne matrice imenujemo preprosto TN. Na žalost način za izboljšanje kontrasta in odzivnega časa za plošče TN še ni bil najden in odzivni čas te vrste matrike je trenutno eden najboljših, vendar raven kontrasta ni.
TN + film je najpreprostejša tehnologija.
Filmska matrika TN+ deluje takole: Ko na podpiksle ni napetosti, se tekoči kristali (in polarizirana svetloba, ki jo oddajajo) obrnejo za 90° glede na drugega v vodoravni ravnini v prostoru med obema ploščama. In ker smer polarizacije filtra na drugi plošči tvori kot 90° s smerjo polarizacije filtra na prvi plošči, gre svetloba skozi njo. Če so rdeče, zelene in modre podslikovne pike popolnoma osvetljene, se na zaslonu prikaže bela pika.
Prednosti tehnologije vključujejo najkrajši odzivni čas med sodobnimi matricami, pa tudi nizke stroške.
IPS (preklapljanje v ravnini)
Tehnologijo In-Plane Switching sta razvila Hitachi in NEC in je bila namenjena odpravljanju pomanjkljivosti filma TN+. Kljub temu, da je IPS uspel povečati vidni kot na 170° ter visok kontrast in barvno reprodukcijo, je odzivni čas ostal na nizki ravni.
Trenutno so matrike, izdelane s tehnologijo IPS, edini LCD monitorji, ki vedno prenašajo celotno barvno globino RGB - 24 bitov, 8 bitov na kanal. Matrike TN so skoraj vedno 6-bitne, prav tako del MVA.
Če na matriko IPS ni napetosti, se molekule tekočih kristalov ne vrtijo. Drugi filter je vedno obrnjen pravokotno na prvega in skozenj ne prehaja svetloba. Zato je prikaz črne barve blizu idealnega. Če tranzistor odpove, "zlomljen" piksel za IPS ploščo ne bo bel, kot pri matriki TN, ampak črn.
Ko je napetost uporabljena, se molekule tekočega kristala vrtijo pravokotno na svoj začetni položaj in prenašajo svetlobo.
IPS zdaj izpodriva tehnologija S-IPS(Super-IPS, Hitachi letnik), ki podeduje vse prednosti IPS tehnologije ob skrajšanem odzivnem času. Toda kljub dejstvu, da se je barva plošč S-IPS približala običajnim monitorjem CRT, kontrast še vedno ostaja šibka točka. S-IPS se aktivno uporablja v ploščah velikosti od 20" LG. Philips, NEC ostajata edina proizvajalca plošč, ki uporabljajo to tehnologijo.
AS-IPS- Napredno tehnologijo Super IPS (Advanced Super-IPS), je v letu razvila tudi družba Hitachi Corporation. Izboljšave so se nanašale predvsem na stopnjo kontrasta običajnih plošč S-IPS, s čimer so jo približali kontrastu plošč S-PVA. AS-IPS se uporablja tudi kot ime za monitorje LG.Philips.
A-TW-IPS- Advanced True White IPS (Advanced IPS with true white), razvil LG.Philips za korporacijo. Povečana moč električnega polja je omogočila doseganje še večjih kotov gledanja in svetlosti ter zmanjšanje medpikselske razdalje. Zasloni, ki temeljijo na AFFS, se večinoma uporabljajo v tabličnih računalnikih, na matricah proizvajalca Hitachi Displays.
*VA (navpična poravnava)
MVA- Večdomenska navpična poravnava. To tehnologijo je razvil Fujitsu kot kompromis med tehnologijama TN in IPS. Horizontalni in navpični koti gledanja za matrice MVA znašajo 160° (pri sodobnih modelih monitorjev do 176-178 stopinj), zahvaljujoč uporabi tehnologij pospeševanja (RTC) pa te matrice ne zaostajajo veliko za TN+Film v odzivnem času, ampak znatno presegajo značilnosti slednjih v globini barv in natančnosti njihove reprodukcije.
MVA je naslednik tehnologije VA, ki jo je leta 1996 predstavil Fujitsu. Ko je napetost izklopljena, so tekoči kristali matrike VA poravnani pravokotno na drugi filter, to pomeni, da ne prepuščajo svetlobe. Ko pride do napetosti, se kristali zavrtijo za 90° in na zaslonu se prikaže svetla pika. Tako kot pri matricah IPS piksli ne prepuščajo svetlobe, ko ni napetosti, zato so ob okvari vidni kot črne pike.
Prednosti tehnologije MVA so globoka črna barva in odsotnost tako spiralne kristalne strukture kot dvojnega magnetnega polja.
Slabosti MVA v primerjavi s S-IPS: izguba podrobnosti v sencah pri gledanju pravokotno, odvisnost barvnega ravnovesja slike od vidnega kota, daljši odzivni čas.
Analogi MVA so tehnologije:
- PVA (Vzorčasta navpična poravnava) podjetja Samsung.
- Super PVA podjetja Samsung.
- Super MVA od CMO.
Matrike MVA/PVA veljajo za kompromis med TN in IPS, tako glede stroškov kot potrošniških lastnosti.
Prednosti in slabosti
Popačenje slike na LCD monitorju pri širokem kotu gledanja
Makro fotografija tipične LCD matrice. V sredini lahko vidite dve okvarjeni podpiksli (zeleno in modro).
Trenutno so LCD monitorji glavna, hitro razvijajoča se smer v tehnologiji monitorjev. Njihove prednosti vključujejo: majhnost in težo v primerjavi s CRT. LCD monitorji za razliko od CRT nimajo vidnega utripanja, napak pri ostrenju in konvergenci, motenj zaradi magnetnih polj ali težav z geometrijo in jasnostjo slike. Poraba energije LCD monitorjev je 2-4 krat manjša kot pri CRT in plazma zaslonih primerljivih velikosti. Poraba energije LCD monitorjev je v 95 % odvisna od moči sijalk za osvetlitev ozadja ali matrike za osvetlitev LED. osvetlitev ozadja- osvetlitev ozadja) LCD matrika. V mnogih sodobnih monitorjih (2007) se za prilagajanje svetlosti zaslona s strani uporabnika uporablja modulacija širine impulza svetilk za osvetlitev ozadja s frekvenco od 150 do 400 Hertz ali več. LED osvetlitev ozadja se uporablja predvsem v majhnih zaslonih, čeprav se v zadnjih letih vse bolj uporablja v prenosnikih in celo namiznih monitorjih. Kljub tehničnim težavam pri izvedbi ima očitne prednosti pred fluorescenčnimi sijalkami, na primer širši emisijski spekter in s tem širši barvni razpon.
Po drugi strani pa imajo LCD monitorji tudi nekaj pomanjkljivosti, ki jih je pogosto v osnovi težko odpraviti, na primer:
- Za razliko od CRT-jev lahko prikažejo jasno sliko v samo eni (»standardni«) ločljivosti. Ostalo se doseže z interpolacijo z izgubo jasnosti. Poleg tega prenizke ločljivosti (na primer 320x200) na mnogih monitorjih sploh ni mogoče prikazati.
- Barvna lestvica in barvna natančnost sta nižji kot pri plazemskih ploščah in CRT. Številni monitorji imajo nepopravljive neenakomernosti pri prenosu svetlosti (črtasti prelivi).
- Veliko LCD monitorjev ima relativno nizek kontrast in črno globino. Povečanje dejanskega kontrasta je pogosto povezano s preprostim povečanjem svetlosti osvetlitve ozadja do neprijetnih ravni. Široko uporabljena sijajna prevleka matrike vpliva le na subjektivni kontrast v pogojih zunanje osvetlitve.
- Zaradi strogih zahtev po konstantni debelini matrice se pojavlja problem neenakomerne barve (neenakomernost osvetlitve ozadja).
- Tudi dejanska hitrost spreminjanja slike ostaja nižja kot pri CRT in plazemskih zaslonih. Tehnologija Overdrive le delno reši problem hitrosti.
- Odvisnost kontrasta od vidnega kota še vedno ostaja pomembna pomanjkljivost tehnologije.
- LCD monitorji množične proizvodnje so bolj ranljivi kot CRT. Še posebej občutljiva je matrica, ki ni zaščitena s steklom. Če močno pritisnete, lahko pride do nepopravljive degradacije. Obstaja tudi problem okvarjenih slikovnih pik.
- V nasprotju s splošnim prepričanjem se slikovne pike monitorja LCD razgradijo, čeprav je stopnja razgradnje najpočasnejša od vseh zaslonskih tehnologij.
Zasloni OLED pogosto veljajo za obetavno tehnologijo, ki lahko nadomesti LCD monitorje. Po drugi strani pa je ta tehnologija naletela na težave pri množični proizvodnji, zlasti pri matricah z veliko diagonalo.
Glej tudi
- Vidno območje zaslona
- Premaz proti bleščanju
- sl: Osvetlitev ozadja
Povezave
- Informacije o fluorescentnih sijalkah, ki se uporabljajo za osvetlitev LCD matrice
- Zasloni s tekočimi kristali (tehnologije TN + film, IPS, MVA, PVA)
Literatura
- Artamonov O. Parametri sodobnih LCD monitorjev
- Mukhin I.A. Kako izbrati LCD monitor? . "Computer Business Market", št. 4 (292), januar 2005, str. 284-291.
- Mukhin I. A. Razvoj monitorjev s tekočimi kristali. “ODDAJANJE Televizijsko in radijsko oddajanje”: 1. del - št. 2(46) marec 2005, str.55-56; 2. del - št. 4 (48) junij-julij 2005, str. 71-73.
- Mukhin I. A. Sodobne naprave z ravnim zaslonom."ODDAJANJE Televizija in radijsko oddajanje": št. 1(37), januar-februar 2004, str.43-47.
- Mukhin I. A., Ukrajinski O. V.
Kakovost monitorja (zaslona) je zelo pomembna za ohranjanje vida uporabnikov osebnih računalnikov. Intenzivno večurno delo pred monitorjem zelo močno obremeni vaš vid. Jasnost slike je v veliki meri odvisna od velikosti fosfornih pik na zaslonu. Povprečna razdalja med točkami se imenuje grain. Za različne monitorje ima ta parameter vrednost od 0,21 do 0,31. Pomembna parametra sta frekvenca vertikalnega (navpičnega) skeniranja in horizontalnega (vodoravnega) skeniranja ter pasovna širina video signala. Večja kot je hitrost sličic, stabilnejša je slika in manjša je vizualna utrujenost (kakovostni monitorji imajo frekvenco sličic 70-80 Hz). Hitrost vrstic v kilohercih se določi tako, da se število izhodnih vrstic na okvir pomnoži s hitrostjo okvirja. Video pasovna širina (merjena v MHz) je definirana kot zmnožek števila pik na vrstico in horizontalne frekvence skeniranja. Spodaj so glavne značilnosti zaslonov TFT LCD:
1. Relativna luknja.
Razmerje zaslonke (relativna luknja) predstavlja razmerje površine slike ali učinkovito območje zaslonke, na celotno površino matrice LCD zaslon. Višje kot je to razmerje, svetlejši je zaslon , saj se površina, ki jo zasedajo barvni elementi, poveča. Prav tako se poveča kontrast . Relativna zaslonka je pomemben pokazatelj LCD zaslona, ki se uporablja za oceno njegove kakovosti.
2. Vidni kot.
Kontrast slike LCD monitorja se spreminja glede na kot, pod katerim gledate. Vidni kot označuje to spremembo. Lahko se izrazi s spremembami kontrasta pri premikanju gor/dol in desno/levo. Prenosna zmogljivost tekočega kristala je v veliki meri odvisna od kota vpadne svetlobe . Tako so spremembe v kontrastu določene z ojačanjem na vhodu in izhodu.
Običajno so vrednosti vidnega kota označene, na primer 170 °/170 °. Zahteva pri določanju zornih kotov je vzdrževati kontrastno razmerje vsaj 10:1. Hkrati je barvno upodabljanje v tem položaju popolnoma brezbrižno, tudi če so barve obrnjene (vogali so določeni v središču matrike, vogale pa seveda gledamo pod kotom).
3. Motnje.
Motnja se izraža v negativno medsebojni vpliv slikovnih pik
, Kdaj aktiviran napetost piksel vpliva na sosednji pasiv
. Ta pojav je značilen predvsem za preproste plošče tipa STN, vendar je tudi pri panelih z aktivnimi matrikami opazen rahel vpliv motenj.
4.
Svetlost.
Za merjenje svetlosti LCD zaslonov se uporabljajo količine, kot je npr NIT, Foot Lambert in kandela na kvadratni meter - cd/m (cd/m).
Svetlost zaslona odločen svetlost zadnja osvetlitev in prepustnost plošče.
Prepustnost tekočih kristalov nizka, zato za izboljšanje svetlosti slike uporaba odprtinsko rešetko z veliko relativno odprtino , polarizacijske plošče in barvni filtri visoka pasovna širina ali prizma.
5. Skaliranje slike za delovanje v več načinih.
Za monitorje TFT je priporočena ločljivost XGA (1024 x 768) in SXGA (1280 x 1024), poleg tega pa ti monitorji podpirajo celozaslonska izboljšana načina SVGA in VGA. Pri ločljivostih, enakih načinu SVGA ali nižjih, so lahko znaki in slike videti grobi in nestabilni. Razlog je v tem, da je osnovno število slikovnih pik za 14" in 15" TFT plošče je bil izbran za način XGA. Zato za reprodukcijo slik v načinih SVGA ali VGA jih je treba pretvoriti.
Rešitev tega problema je v konkurenčnosti podjetja v dani tržni situaciji. Podjetja se lotevajo posebne ukrepe da zagotovite visokokakovostne slike med delovanjem v več načinih monitor. Razvito in implementirano Funkcija izboljšave slike, ki, z uporabo metoda nelinearna interpolacija za povečavo slike, omogoča njeno visokokakovostno reprodukcijo pri ločljivosti, ki se razlikuje od osnovne.
6. Odzivni čas.
Ta indikator pomeni minimalni čas, v katerem celica plošče s tekočimi kristali spremeni barvo. Obstajata dva načina za merjenje hitrosti matrike: črno v črno (črno-belo-črno), in siva v sivo(med odtenki sive), Poleg tega se pomen teh metod ocenjevanja zelo razlikuje. Ko se stanje celice spremeni med skrajnimi položaji (črno-belo), se na kristal uporabi največja napetost in se vrti z največjo hitrostjo (ta lastnost je običajno navedena v značilnostih sodobnih monitorjev : 8, 6, včasih 4 ms. Ko se kristali premaknejo med sivinami dobavljen v celico veliko manj napetost, saj jih je treba natančno namestiti, da dobimo želeni odtenek, zato se za to porabi veliko več časa (od 14 ms do 28 ms). Pred kratkim nam je uspelo najti dokaj sprejemljiv način za rešitev tega problema. Na celico se uporabi maksimalna napetost (ali ponastavi na nič) in v pravem trenutku se takoj postavi v želeni položaj za držanje kristala. Toda z vsemi prednostmi te metode se kompleksnost natančnega nadzora napetosti znatno poveča s frekvenco, ki presega frekvenco brisanja. Poleg tega je treba krmilni impulz izračunati ob upoštevanju začetnega položaja kristalov (Samsung je že predstavil modele s tehnologijo digitalne kompenzacije kapacitivnosti, ki dejansko zagotavlja zmogljivost 8-6 ms za PVA matrike).
7. Kontrast slike.
Vrednost kontrasta je določena z razmerjem svetlosti matrike v "črnem" in "belem" stanju (črna barva je manj izpostavljena in večja kot je svetlost bele, večji je kontrast). Ta indikator je pomemben za kakovostno gledanje video slik in za dober prikaz katere koli slike(na primer za S-IPS povprečna vrednost – 400:1 , in za PVA – do 1000:1). Toda vrednosti, navedene v specifikacijah monitorja merjeno za matrice, ne za monitor, in na posebnem stojalu, ko se na matriko napaja strogo standardna napetost, osvetlitev ozadja napaja strogo standardni tok itd.).
8. Barvna reprodukcija.
Ta indikator ni vedno pravilen. Večina matrik, izdelanih s sodobnimi tehnologijami, podpira 24-bitno barvno reprodukcijo (izjema so nekateri monitorji PVA iz Samsunga - pri namestitvi 18- ali 24-bitnega PVA s strani Samsung ni mogoče zaslediti nobenega sistema).
Tianma Microelectronics je danes eden največjih proizvajalcev zaslonov s tekočimi kristali.
Zasloni Tianma se uporabljajo na najrazličnejših področjih: mobilna telefonija, predvajalniki MP3/MP4, telekomunikacijski in navigacijski sistemi, avtomobilski sistemi, digitalna fotografija itd. Izdelke podjetja v svojih izdelkih uporabljajo blagovne znamke kot so: AT&T, Alcatel, BBK , Bosch, Casio, Citroen, Denon, Funai, General Electric, Grundig, LG, Magellan, Motorola, NEC, Pioneer, Polaroid, Ricoh, Samsung, Siemens in Thomson.
Tianma Microelectronics je bila ustanovljena na Kitajskem leta 1983. Zdaj vključuje več raziskovalnih centrov in tovarn. Predstavništva so v Nemčiji (Karlsruhe), ZDA (Kalifornija), Koreji (Gyeonggi-do) in Tajvanu (Taoyuan).
Leta 1984 je podjetje obvladalo množično proizvodnjo preprostih (po današnjih standardih) TN LCD zaslonov. Julija 2011 je družba za upravljanje AVIC International Group kupila oddelek za zaslone NEC LCD Technologies. Danes lahko Tianma poleg TN ponudi STN, CSTN in TFT zaslone.
TFT zasloni
Načelo delovanja LCD TFT
LCD TFT ( Zaslon s tekočimi kristali Tankoplastni tranzistor) je najpogostejši tip zaslona s tekočimi kristali (slika 1). Svoje ime dolgujejo tankoplastnemu tranzistorju (TFT), ki je vrsta poljskega tranzistorja, v katerem so kovinski kontakti in polprevodniški kanal izdelani v obliki tankih filmov. TFT se uporablja za krmiljenje tekočih kristalov, tj. za oblikovanje barve slikovnih pik.
riž. 1.
Prvi zasloni TFT, uvedeni leta 1972, so uporabljali kadmijev selenid, ki ima visoko mobilnost elektronov in podpira visoke gostote toka, vendar se je sčasoma preselil na amorfni silicij (a-Si). Poleg amorfnega silicija je bilo trenutno razvitih še veliko drugih tehnologij, a-Si ostaja vodilni po obsegu proizvodnje. Tianma uporablja to tehnologijo za izdelavo svojih zaslonov TFT.
Zaslon je sestavljen iz LCD matrice, svetlobnih virov za osvetlitev, kontaktnega snopa in ohišja. Vsak piksel matrike LCD je sestavljen iz plasti molekul med dvema prozornima elektrodama in dvema polarizacijskima filtroma. Piksli pa so sestavljeni iz podpikslov (slika 2), ki tvorijo različne barve. Površina elektrod je posebej obdelana tako, da na začetku usmeri molekule tekočih kristalov v eno smer.
riž. 2.
Ta struktura vrti ravnino polarizacije svetlobnega vala in ko doseže drugi filter, svetloba prehaja skozi njega brez izgube.
Če na elektrode privedemo napetost, se molekule težijo k poravnavi v smeri električnega polja, kar vodi do uničenja spiralnega reda. Z večanjem električne poljske jakosti se spirala postopoma odvija in skozi drugi filter prehaja vedno manj svetlobe.
Pri določeni poljski jakosti postanejo skoraj vse molekule vzporedne in ravnina polarizacije svetlobe se praktično ne vrti. Posledica tega je neprozorna struktura. Tako lahko s spreminjanjem napetosti, ki se dovaja na elektrode, nadzorujete stopnjo preglednosti in s tem intenzivnost sijaja podpikslov.
Glavni parametri LCD TFT
Obstaja veliko parametrov, ki se uporabljajo za opis zaslonov TFT. Oglejmo si najpomembnejše med njimi:
- Diagonala zaslona (Diagonala)- razdalja med nasprotnima kotoma matrice. Diagonala zaslona se običajno meri in beleži v palcih.
- Ločljivost- vodoravne in navpične dimenzije zaslona, merjene v slikovnih pikah. Ločljivost zaslona TFT ima eno fiksno vrednost, vse ostale so dosežene z interpolacijo. Več kot je slikovnih pik na zaslonu, boljšo sliko lahko dobite in dražji je zaslon.
- Svetlost - količino svetlobe, ki jo oddaja zaslon. Svetlost se običajno meri v kandelah na kvadratni meter (cd/m2). Odvisno od moči žarnice, osvetlitve ozadja in njenih značilnosti. Svetlost je priporočljivo izbrati z rezervo, tako da je slika dobro zaznavna na kateri koli ravni zunanje osvetlitve. Ko se diagonala zaslona poveča, se praviloma poveča tudi indikator svetlosti. Če je pri dvopalčnih ploščah svetlost lahko približno 200 cd/m2, potem je pri 10-palčnih ploščah svetlost že približno 300...400 cd/m2.
- Kontrast - razmerje svetlosti najsvetlejših in najtemnejših točk pri določeni svetlosti osvetlitve ozadja. Manj kot je črna izpostavljena in svetlejša kot je bela, večji je kontrast. Višje kot je to razmerje, boljša je barvna reprodukcija slike. Kontrast je običajno zapisan kot 1000:1.
- Odzivni čas - minimalni čas, v katerem celica plošče s tekočimi kristali spremeni svojo svetlost. Manjši kot je, bolje je. Ta indikator se meri v milisekundah. Njegova optimalna vrednost je manj kot 20 ms. Hiter odzivni čas je zelo pomemben pri gledanju dinamično spreminjajočih se slik na velikih zaslonih. Če je njegova vrednost dobra, za sliko ne sme biti sledi.
- Vidni kot- kot, pri katerem padec kontrasta slike v središču plošče doseže določeno vrednost (običajno 10). Pojav tega parametra je posledica dejstva, da imajo zasloni omejen kot gledanja, kontrast slike pa je zelo odvisen od vpadnega kota pogleda na LCD ploščo. Pod določenimi koti kontrast močno pade, zaradi česar je zaslon skoraj nemogoč brati. Vidni kot je običajno zapisan kot 170°/160°. Prva številka se nanaša na navpičnico, druga pa na vodoravno.
LCD TFT vmesniki
Za povezavo LCD plošče s krmilnim mikroprocesorjem Tianma ponuja več vmesnikov, med katerimi lahko izbirate: vzporedni digitalni vmesnik (CPU 8/16 bit), serijski periferni vmesnik (SPI), vmesnik RGB in vmesnik za nizkonapetostno diferencialno signalizacijo (LVDS).
Oglejmo si vsakega od njih podrobneje:
- CPU 8/16 bit je eden najstarejših in najpogostejših vmesnikov. Uporablja se v celotni digitalni elektroniki. Sestavljen je iz naslovnega/podatkovnega vodila (8 ali 16 bitov) in pripadajočih krmilnih signalov. Uporaba tega vmesnika pri povezovanju LCD panelov postopoma izumira. Uporablja se predvsem na majhnih LCD zaslonih.
- SPI je še en star in zelo pogost vmesnik. Je preprosta in poceni možnost združevanja mikrokrmilnika in zaslona. Na voljo je na krovu skoraj vsakega mikrokontrolerja in praviloma je poleg zaslona prek SPI priključenih še veliko več zunanjih zunanjih naprav. Glavna prednost je uporaba samo štirih linij: dveh podatkovnih linij, signala ure in signala za izbiro čipa. Uporablja se predvsem na malih zaslonih.
- RGB je klasična možnost za priključitev LCD plošče. Svoje ime dolguje trem osnovnim barvam, ki tvorijo barvo piksla: RED (rdeča), GREEN (zelena) in BLUE (modra).
Kar zadeva število povezav, je vmesnik precej okoren. Večina digitalnih linij se porabi za prenos treh barv: 6/8 linij (bitov) na barvo - skupaj 18 ali 24. Poleg tega obstajajo signali ure, vodoravna in navpična sinhronizacija.
Vmesnik ima številne pomanjkljivosti: veliko število povezav, težave pri sinhronizaciji pri prenosu podatkov pri visokih frekvencah (tj. pri delu z visoko ločljivostjo) in nizko odpornost na hrup.
- LVDS je trenutno najpogostejši vmesnik, ki zagotavlja visoko prepustnost. Leta 1994 ga je razvilo podjetje National Semiconductor.
LVDS izvaja diferencialni prenos podatkov, ki zagotavlja visoko odpornost vmesnika na hrup in omogoča visoko prepustnost. LVDS pomeni prisotnost oddajnikov in sprejemnikov v vezju. Oddajnik je povezan s krmilnim mikrokrmilnikom. Sprejemnik se nahaja na LCD plošči.
Prenos podatkov zagotavlja pet diferencialnih parov: štirje pari se uporabljajo za prenos podatkov in en par za prenos taktnih signalov.
LVDS se uporablja za prenos 18-bitne barve (tri 6-bitne barve) in 24-bitne barve (tri 8-bitne barve). Prenos ene barve poteka skozi več diferencialnih parov hkrati. Vodoravni in navpični sinhronizacijski signali se prav tako pošiljajo na zaslon LCD prek diferencialnih kanalov.
Za povečanje prepustnosti tega vmesnika je National Semiconductor razširil vmesnik LVDS in podvojil število diferencialnih parov, ki se uporabljajo za prenos podatkov. Ta izboljšava se imenuje zaslonski vmesnik LDI - LVDS. V dokumentaciji Tianma se ta možnost vmesnika imenuje »vrata LVDS 2«.
Kot že omenjeno, je LDI prejel osem diferencialnih parov namenjenih prenosu podatkov in dva diferencialna para taktnih signalov, tj. LDI sta v bistvu dva neodvisna kanala LVDS s polnimi funkcijami, od katerih vsak prenaša podatke s svojim signalom ure.
V skladu s tem je prisotnost dveh kanalov omogočila podvojitev prepustnosti vmesnika. Zdaj se lahko v eni pikslovni uri prenesejo informacije o dveh slikovnih pikah. S to organizacijo je en kanal namenjen prenosu enakomernih zaslonskih točk (Even), drugi pa za lihe (Odd).
LCD TFT zaslon na dotik
Pogosto so zasloni TFT opremljeni z zasloni na dotik, ki so postali neverjetno razširjeni v mobilnih telefonih, igralnih konzolah, plačilnih terminalih in drugih napravah. Dve najbolj priljubljeni vrsti zaslonov na dotik sta uporovni in kapacitivni.
Uporovni zasloni na dotik imajo številne prednosti, ki so jim omogočile, da zavzamejo zelo velik tržni delež. Njihova najpomembnejša prednost je nizka cena. Poleg tega so uporovni zasloni odporni proti kontaminaciji: tj. kontaminacija ne moti delovanja zaslona na dotik. Zasloni se odzivajo na dotik skoraj vseh trdih, gladkih predmetov.
Uporovni zaslon na dotik je sestavljen iz steklene plošče in prožne plastične membrane, prevlečene z uporovnim premazom. Prostor med steklom in membrano je zapolnjen z mikroizolatorji. Ob pritisku na zaslon se plošča in membrana zapreta, krmilnik pa registrira spremembo upora in jo pretvori v koordinate dotika.
Kapacitivni zasloni na dotik ponujajo boljšo prepustnost svetlobe in večjo vzdržljivost kot uporovni zasloni na dotik, vendar so dovzetni za vlago in prevodne onesnaževalce. Zasloni se odzivajo samo na dotik prevodnega predmeta (prsta ali posebnega pisala). To pomeni, da če želite uporabiti običajno pisalo ali kateri koli drug trdi predmet, se zaslon ne bo odzval na vaš dotik. Kar zadeva natančnost pri določanju koordinat, kapacitivni zasloni nikakor niso slabši od uporovnih zaslonov.
Načelo delovanja te vrste zaslona temelji na sposobnosti človeškega telesa, da prevaja električni tok. Kapacitivni zaslon temelji na stekleni podlagi, na površini katere je nanesen uporovni material, prekrit s prevodnim filmom. Ko se prst dotakne zaslona, nastane električni tok, poseben krmilnik pa izračuna koordinate dotika.
Tianma LCD TFT
Ponudba zaslonov TFT, ki jih proizvaja Tianma, je precej obsežna. Oblika tega članka nam ne omogoča, da bi govorili o vseh modelih, zato je v tabeli 1 kratek pregled zaslonov, razvrščenih po diagonali in ločljivosti. Če si želite podrobneje ogledati celotno linijo, je bolje, da obiščete spletno stran proizvajalca na: http://tianma-europe.com/products/tftcolormodules/index.html.
Tabela 1. TFT zasloni podjetja Tianma
| Diagonala, palec | Dovoljenje | Svetlost, cd/m2 | Vmesnik |
|---|---|---|---|
| 1,44 | 128x128 | 180 | CPU 8 bit, SPI |
| 1,45 | 128x128 | 140 | CPE 8 bit |
| 1,77 | 128×160 | 250 | CPE 8 bit |
| 2,0 | 176×220 | 220 | CPU 8/16 bit |
| 2,0 | 240×320 | 170…200 | CPE 8/16 bit, SPI |
| 2,2 | 240×320 | 90…220 | CPU 8/16 bit, RGB18 bit, SPI |
| 2,3 | 320×240 | 250 | CPU 8/16 bit |
| 2,4 | 240×320 | 180…310 | CPU 8/16 bit |
| 2,7 | 320×240 | 300 | 8-bitni RGB/CCIR656/601 |
| 2,8 | 240×320 | 210…260 | CPU 8/16 bit |
| 2,8 | 240×400 | 220 | CPE 16 bit |
| 3,2 | 240×400 | 250…350 | RGB 18 bit, CPU 8/16/18 bit |
| 3,5 | 240×320 | 80…100 | RGB 6 bit, SPI |
| 3,5 | 320×240 | 300…350 | RGB 24 bitov |
| 3,5 | 272×480 | 300 | CPU 8/9/16/18 bit |
| 3,5 | 320×480 | 300 | CPE/RGB |
| 4,3 | 480×272 | 280…400 | RGB 24 bitov |
| 4,7 | 480×272 | 280…320 | RGB 24 bitov |
| 5,0 | 640×480 | 350 | RGB 18 bit, SPI |
| 5,0 | 800×480 | 250…300 | RGB 24 bit |
| 5,6 | 320×234 | 200…330 | analogni RGB |
| 5,7 | 320×240 | 320…450 | RGB 18 bit |
| 5,7 | 640×480 | 400 | RGB 18 bit |
| 6,0 | 800×480 | 280…400 | RGB 24 bit |
| 6,2 | 800×480 | 400 | RGB 24 bit |
| 6,95 | 800×480 | 280…400 | RGB 18 bit |
| 6,95 | 1280×800 | 400 | LVDS |
| 7,0 | 800×480 | 280…500 | RGB 24/18 bit |
| 7,0 | 800×600 | 200 | RGB 18 bit |
| 7,0 | 1024×600 | 250 | LVDS |
| 8,0 | 800×600 | 250 | RGB 24 bit |
| 9,0 | 800×480 | 250 | RGB 24 bit |
| 9,7 | 1024×768 | 220…350 | RGB 24 bit, LVDS |
| 10,4 | 800×600 | 230…400 | LVDS, RGB 18 bit |
| 12,1 | 800×600 | 400…450 | LVDS |
| 15,0 | 1024×768 | 250…400 | LVDS |
| 19,0 | 1440×900 | 250 | LVDS |
Nekateri zasloni TFT, ki jih proizvaja Tianma, so opremljeni z zasloni na dotik. Podjetje uporablja uporovne in kapacitivne zaslone. Velika večina je odpornih.
Večina zaslonov TFT deluje v razširjenem temperaturnem območju od -20 do 70 °C.
Zasloni TN in STN
Prva tehnologija LCD zaslona je bila tehnologija Twisted Nematic (TN). Razvit je bil leta 1973. Ime izvira iz obnašanja tekočih kristalov, ki so, ko so nameščeni med žlebastimi poravnalnimi ploščami, poravnani v spiralo.
Zasloni TN imajo več pomembnih pomanjkljivosti: nizek kontrast, dolgi odzivni časi, majhni vidni koti in skoraj nemogoče barvno upodabljanje. Vendar imajo najnižje stroške in zato najdejo najširšo uporabo v poceni izdelkih z nizkimi zahtevami glede kakovosti slike.
Tipični predstavniki te tehnologije so predstavljeni na slikah 3 in 4.
riž. 3.
riž. 4.
Razvoj tehnologije TN LCD zaslonov je Super Twisted Nematic (STN). STN je omogočil povečanje torzijskega kota usmeritve kristala znotraj LCD zaslona na 270 stopinj. To je omogočilo povečanje kontrasta slike in velikosti plošč.
Tianma na podlagi tehnologije TN, STN in njunih derivatov proizvaja veliko število znakovnih in grafičnih LCD indikatorjev.
Znakovni indikatorji (slika 5) so izdelani po STN tehnologiji pod nadzorom krmilnika ST7066U. Povezava z zunanjim krmilnim mikroprocesorjem poteka prek 8-bitnega vzporednega digitalnega vmesnika. Možne možnosti za število znakov: 8x1 (8 znakov v vrstici, 1 vrstica), 8x2 (8 znakov v vrstici, 2 vrstici), 16x1, 16x2, 20x2, 20x4 in 40x2. Osvetlitev ozadja je sestavljena iz več SMD LED, razporejenih v seriji. Standardna barva ozadja je rumeno-zelena. Indikatorji so zasnovani za delovanje pri temperaturah -20…70°C.
riž. 5.
Enobarvni grafični indikatorji temeljijo na tehnologiji STN ali FSTN. Tukaj je na voljo precej krmilnikov: ST7579, SBN1661, ST7565R, SDN8080 in drugi. Povezava z zunanjim krmilnim mikroprocesorjem poteka preko serijskega ali vzporednega 4/8-bitnega digitalnega vmesnika. Indikatorji so na voljo z naslednjimi ločljivostmi: 96x16, 96x32, 122x32, 128x64, 240x64, 240x128 in 320x240.
Osvetlitev ozadja je izdelana iz LED. Indikatorji so zasnovani za delovanje pri temperaturah -20…70°C.
Barvni grafični indikatorji (slika 6) so izdelani na osnovi tehnologije Color Super Twisted Nematic (CSTN). Tehnologija je precej stara, a kljub temu še vedno zavzema majhen delež na trgu barvnih zaslonov.
riž. 6.
Predlaganih je bilo več krmilnikov: ST7637, UC1697v, ST7669V in ST7628. Povezava z zunanjim krmilnim mikroprocesorjem poteka prek vzporednega 8/16-bitnega digitalnega vmesnika. Na voljo so naslednje ločljivosti zaslona: 96x64, 128x128 in 128x160, 240x128.
Indikatorji so zasnovani za delovanje pri temperaturah -20…70°C.
Zaključek
Tianma trenutno obvladuje tehnologijo Active Matrix Organic Light-Emitting Diode (AMOLED). Prvi zasloni OLED naj bi bili izdani v Šanghaju do konca tega leta.
Tehnologija vključuje uporabo organskih LED kot svetlobnih elementov in aktivno matriko TFT tranzistorjev za krmiljenje LED. Zasloni AMOLED se od zaslonov TFT razlikujejo po izboljšani barvni reprodukciji, povečani svetlosti in večjem kontrastu slike. Druga nedvomna prednost teh zaslonov je zmanjšana poraba energije, kar vam omogoča bolj ekonomično porabo energije baterije.
Z lansiranjem svojih OLED zaslonov bo Tianma nedvomno še okrepila svoj položaj vodilnega na trgu zaslonov s tekočimi kristali.
Pridobitev tehničnih informacij, naročilo vzorcev, dostava - e-pošta:
Novi zasloni iz Tianme
Podjetje Tianma izdal nove zaslone z možnostjo povezovanja prek vzporednih ali serijskih vmesnikov.
TM050QDH01
Ta zaslon je zasnovan predvsem za video nadzor in prenosne prenosne naprave. Ta 5" zaslon TFT ima dva krmilnika NT39403 + NT39207, ima ločljivost VGA 640 x 480 ter visok kontrast in svetlost.
TM022HDHT1— 18-bitni vmesniki SPI + RGB
Kompakten 2,2" portretni zaslon z ločljivostjo 240 x 320 in univerzalnim krmilnikom ILI9340, zasnovanim za prenosne naprave. Vsebuje polodsevni polarizator, ki omogoča uporabo zaslona brez osvetlitve ozadja.
TM020HBH03— CPU vmesniki 8/16 bit, 4-žilni SPI
2.0" TFT zaslon z zaslonom na dotik in dovolj široko ločljivostjo za tako diagonalo - 240 x 320.
TM035HBHT1— Vmesniki RGB 6 bit + SPI
TM035HDHT1— Vmesniki RGB 6 bit + SPI
Dva zaslona s polodbojnim polarizatorjem in dvema vmesnikoma. Razlika med tema modeloma je v tem, da ima TM035HBHT1 ploščo na dotik.
Glavne prednosti:
- Dva vmesnika omogočata, da se ti zasloni TFT uporabljajo v različnih aplikacijah, zlasti tam, kjer ni dovolj nožic za standardni vmesnik RGB.
- Nizka poraba energije, tako za TM050QDH01 (100 mA pri 9,75 V) kot za TM022HDHT1 (20 mA pri 12,8 V).
- Kompaktna zasnova omogoča, da se ti zasloni prilegajo skoraj vsaki obliki.
- Nekatere zaslone je mogoče uporabljati brez osvetlitve ozadja, kar prav tako vpliva na porabo energije.
In spet pride do zmede pojmov. Če poskušate ugotoviti razliko med monitorji ali televizorji, ki jih je nekdo imenoval TFT in LCD, ste bili zavedeni. Poskusite najti razlike med avtobusom in Ikarusom? Med psom in sosedovim hroščem? Med sadjem in jabolkom? Tako je, vaja je neuporabna, ker sta oba predmeta oba hkrati. Tako je tudi s tehnologijami zaslonske matrike: LCD je splošno ime za razred zaslonov, ki vključuje TFT.
Opredelitev
TFT matriko- LCD zaslon z aktivno matriko, izdelan z uporabo tankoslojnih tranzistorjev.
LCD- ploščat zaslon (in naprava, ki temelji na njem) na osnovi tekočih kristalov.
Primerjava
LCD zasloni niso izum našega stoletja. Zasloni elektronskih ur, kalkulatorjev, naprav, predvajalnikov so prav tako tekočekristalni, čeprav se bistveno razlikujejo od zaslonov pametnih telefonov ali televizorjev, ki smo jih vajeni. Res je, sprva so bili LCD-ji enobarvni, z razvojem tehnologije pa so se razcveteli v območju RGB. TFT je tudi vrsta LCD zaslona, katerega proizvodnja temelji na aktivni matriki na osnovi tankoslojnih tranzistorjev. Če ga primerjate s prejšnjo različico LCD-ja, pasivno matriko, postane očitno, da sta barvna kakovost in odzivni čas TFT-ja veliko višja. Zvit polimer se uporablja kot kristali v pasivnih matricah. Toda poraba energije in stroški pasivnih matrik, imenovanih STN, lahko zadovoljijo vsakogar. Vendar bodo enobarvni zasloni v zvezi s tem na splošno videti kot nagrade, vendar je malo verjetno, da bo veliko ljudi pripravljenih gledati takšne televizorje.
Načelo delovanja TFT je, da vsak od tankoslojnih tranzistorjev nadzoruje en piksel. Za vsako slikovno piko obstajajo trije tranzistorji, ki ustrezajo primarnim barvam RGB (rdeča, zelena in modra). Jakost svetlobnega toka je odvisna od polarizacije, polarizacija pa od delovanja električnega polja na tekoče kristale. TFT vključuje povečanje stopnje hitrosti, kontrasta in jasnosti končne slike.
Treba je omeniti slabosti matrik TFT, ki so bile odpravljene v drugih tehnologijah. Kakovost slike je neposredno odvisna od zunanje osvetlitve zaslona. Tranzistorji na kateri koli piksli lahko odpovejo, kar vodi do pojava "mrtvih točk" ali mrtvih pikslov. Pred tem ni mogoče zaščititi nobenega zaslona. Poleg tega so matrike TFT v veliki meri energetsko intenzivne, zato je njihova uporaba kot zaslonov za mobilno elektroniko prisiljena žrtvovati eno najpomembnejših lastnosti - avtonomijo.
Tankoplastni tranzistorji, ki so predstavljali osnovo za delovanje tekočekristalnih matrik, so zdaj praktično pobegnili v drug tabor: zasloni OLED jih uporabljajo za krmiljenje svojih aktivnih matric. Tu niso več tekoči kristali, ampak organske spojine.
Spletna stran Sklepi
- LCD je vrsta zaslonske matrike, ki temelji na tekočih kristalih.
- TFT je vrsta aktivne LCD matrike.
- Tisto, kar TFT razlikuje od drugih tehnologij LCD, je uporaba tankoslojnih tranzistorjev.
- TFT matrike so varčne, zagotavljajo kakovostne slike, vendar so energetsko intenzivne.