10 основных видов дисплеев используемых в мобильных гаджетах

(ЖК-дисплей, ЖКД; жидкокристаллический индикатор, ЖКИ; англ. liquid crystal display, LCD) — дисплей на основе жидких кристаллов.

Простые приборы с ЖКИ (электронные часы, термометры, плееры, телефоны и пр.) могут иметь монохромный или 2—5-цветный дисплей. С появлением быстрой светодиодной подсветки появились дешёвые сегментные и матричные многоцветные ЖКИ с чередующимися цветами (field sequential color LCD)[1] или TMOS (англ.)[2]. ЖКИ с чередующимися цветами используют неспособность человеческого зрения воспринимать быстрое изменение интенсивности света (см. стробоскопический эффект). В настоящий момент многоцветное изображение обычно формируется с помощью RGB-триад, используя ограниченное угловое разрешение человеческого глаза.

Дисплей на жидких кристаллах используется для отображения графической или текстовой информации в компьютерных мониторах (также и в ноутбуках), телевизорах, телефонах, цифровых фотоаппаратах, электронных книгах, навигаторах, планшетах, электронных переводчиках, калькуляторах, часах и т. п., а также во многих других электронных устройствах.

Жидкокристаллический дисплей с активной матрицей (TFT LCD, англ. t

hin-
f
ilm
t
ransistor — тонкоплёночный транзистор) — разновидность жидкокристаллического дисплея, в котором используется активная матрица, управляемая тонкоплёночными транзисторами.

Содержание

  • 1 История
  • 2 Технические характеристики
  • 3 Устройство 3.1 Типы ЖК-матриц
  • 4 Преимущества и недостатки
  • 5 Технологии
      5.1 TN+film
  • 5.2 IPS (SFT)
  • 5.3 VA/MVA/PVA
  • 5.4 PLS 5.4.1 PLS и IPS
  • 6 Подсветка
      6.1 Внешнее освещение
  • 6.2 Подсветка лампами накаливания
  • 6.3 Электролюминесцентная панель
  • 6.4 Подсветка газоразрядными («плазменными») лампами
  • 6.5 Светодиодная (LED) подсветка
  • 7 См. также
  • 8 Примечания
  • 9 Литература
  • 10 Ссылки
  • История[ | ]

    Часы с ЖК-дисплеем
    Жидкие кристаллы были открыты в 1888 году австрийским ботаником Ф. Райницером (англ.)русск., в 1927 году русским физиком В. К. Фредериксом был открыт переход Фредерикса, ныне широко используемый в жидкокристаллических дисплеях.

    В 1960-х годах в компании RCA изучались электрооптические эффекты в жидких кристаллах и использование жидкокристаллических материалов для устройств отображения. В 1964 году Джордж Хейлмейер создал первый жидкокристаллический дисплей, основанный на эффекте динамического рассеяния (DSM). В 1968 году RCA был впервые представлен жидкокристаллический монохромный экран. В 1973 году Sharp выпустила первый ЖК-калькулятор c дисплеем на основе DSM-LCD. Жидкокристаллические дисплеи начали использоваться в электронных часах, калькуляторах, измерительных приборах. Потом стали появляться матричные дисплеи, воспроизводящие чёрно-белое изображение.

    В декабре 1970 года был запатентован скрученный нематический эффект (TN-effect) швейцарской компанией Hoffmann-LaRoche[3]. В 1971 году Джеймс Фергасон в США получил аналогичный патент[4], и компания ILIXCO (теперь LXD Incorporated (англ.)русск.) произвела первые LCD на основе TN-эффекта. Технология TN применялась при производстве калькуляторов и первых электронных часов, но была непригодной в производстве больших экранов.

    В 1983 году в Швейцарии изобрели новый нематический материал для ЖК-дисплеев с пассивной матрицей — STN (Super-TwistedNematic)[5]. Но такие матрицы придавали пропускаемому белому свету желтый или голубой оттенок. Чтобы ис этот недостаток, специалисты корпорации Sharp изобрели конструкцию под названием Double STN. В 1987 году компания Sharp разработала первый цветной жидкокристаллический дисплей диагональю 3 дюйма, в 1988 — первый в мире 14-дюймовый цветной TFT LCD.

    В 1983 году Casio выпустила первый портативный чёрно-белый телевизор с жк-экраном TV-10, в 1984 — первый цветной портативный телевизор с жидкокристаллическим экраном TV-1000, в 1992 — первую видеокамеру с ЖК дисплеем QV-10[6].

    В 1990-е годы разные компании приступили к разработке альтернатив TN и STN дисплеям. В 1990 году в Германии была запатентована технология IPS (In-Plane Switching)[7] на основе методики Гюнтера Баура.

    На начало 2020 года крупнейшим в мире поставщиком жидкокристаллических панелей для изготовления телевизоров является китайская компания BOE Technology[8]. Другие поставщики — LG Display, тайваньская компания Innolux Corporation (англ.)русск., Samsung.

    Этот раздел не завершён.

    Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

    S-LCD

    Технология S-LCD, или Super LCD, была разработана одной из дочерних компаний Samsung, ранее входящей в состав Sony. Экраны S-LCD отличаются почти такими же качественными показателями изображения, как и AMOLED-дисплеи, но гораздо дешевле в производстве. По уровню передачи цветов S-LCD экраны опережают AMOLED-дисплеи, но незначительно отстают от них по яркости изображения.

    Технические характеристики[ | ]

    Важнейшие характеристики ЖК-дисплеев:

    • тип матрицы — определяется технологией, по которой изготовлен ЖК-дисплей;
    • класс матрицы; стандарт ISO 13406-2 выделяет четыре класса матриц по допустимому количеству «битых пикселей»;
    • разрешение — горизонтальный и вертикальный размеры, выраженные в пикселях. В отличие от ЭЛТ-мониторов, ЖК-дисплеи имеют одно фиксированное разрешение, а поддержка остальных реализуется путём интерполяции (ЭЛТ-мониторы также имеют фиксированное количество пикселей, которые также состоят из красных, зелёных и синих точек, однако из-за особенностей технологии при выводе нестандартного разрешения в интерполяции нет необходимости);
    • размер точки (размер пикселя) — расстояние между центрами соседних пикселей. Непосредственно связан с физическим разрешением;
    • соотношение сторон экрана (пропорциональный формат) — отношение ширины к высоте (5:4, 4:3, 3:2 (15÷10), 8:5 (16÷10), 5:3 (15÷9), 16:9 и др.);
    • видимая диагональ — размер самой панели, измеренный по диагонали. Площадь дисплеев зависит также от формата: при одинаковой диагонали, монитор формата 4:3 имеет бо́льшую площадь, чем монитор формата 16:9;
    • контрастность — отношение яркостей самой светлой и самой тёмной точек при заданной яркости подсветки. В некоторых мониторах используется адаптивный уровень подсветки с использованием дополнительных ламп, приведённая 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 пикселю для изменения своей яркости. Составляется из двух величин: время буферизации (input lag). Высокое значение мешает в динамичных играх; обычно умалчивается; измеряется сравнением с кинескопом в скоростной съёмке. По состоянию на 2011-й год в пределах 20—50 ; в отдельных ранних моделях достигало 200 мс;
    • время переключения. Указывается в характеристиках монитора. Высокое значение ухудшает качество видео; методы измерения неоднозначны. По состоянию на 2016-й год практически во всех мониторах заявленное время переключения составляет 1—6 мс;
  • угол обзора — угол, при котором падение контраста достигает заданного, для разных типов матриц и разными производителями вычисляется по-разному, и часто не подлежит сравнению. Некоторые производители указывают в технических параметрах своих мониторов углы обзора, такие, к примеру, как: CR 5:1 — 176/176°, CR 10:1 — 170/160°. Аббревиатура CR (англ. contrast ratio) обозначает уровень контрастности при указанных углах обзора относительно контрастности при взгляде перпендикулярно экрану. В приведённом примере, при углах обзора 170°/160° контрастность в центре экрана снижается до значения не ниже, чем 10:1, при углах обзора 176°/176° — не ниже, чем до значения 5:1.
  • OLED

    OLED дисплей

    Экраны на органических светодиодах OLED не используют заднюю подсветку, так как самостоятельно излучают свет, чем обеспечивают большую энергоэффективность устройства. Кроме того, они способны отображать реальный чёрный цвет, так как полностью тухнут в этот момент. Основными достоинствами OLED-дисплеев является их способность отображать более яркие и насыщенные цвета с высокой контрастностью, а также практически неограниченные углы обзора. Кроме того, они потребляют меньше энергии и значительно тоньше, чем LCD-экраны (из-за отсутствия задней подсветки).

    Устройство[ | ]

    Конструктивно дисплей состоит из следующих элементов:

    • ЖК-матрицы (первоначально — плоский пакет стеклянных пластин, между слоями которого и располагаются жидкие кристаллы; в 2000-е годы начали применяться гибкие материалы на основе полимеров);
    • источников света для подсветки;
    • контактного жгута (проводов);
    • корпуса, чаще пластикового, с металлической рамкой для придания жёсткости.

    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 искусственный источник света, кроме независимости от внешнего освещения, это также стабилизирует свойства полученного изображения.

    Субпиксел цветного ЖК-дисплея

    Состав пикселя ЖК-матрицы:

    • два прозрачных электрода;
    • слой молекул, расположенный между электродами;
    • два поляризационных фильтра, плоскости поляризации которых (как правило) перпендикулярны.

    Если бы жидких кристаллов между фильтрами не было, то свет, пропускаемый первым фильтром, практически полностью блокировался бы вторым фильтром.

    Типы ЖК-матриц[ | ]

    Технология TN (Twisted Nematic — скрученный нематик)

    . На поверхность электродов, контактирующую с жидкими кристаллами, нанесены микроскопические параллельные бороздки, и молекулы нижнего слоя жидкого кристалла, попадая в углубления, принимают заданную ориентацию. Вследствие межмолекулярного взаимодействия последующие слои молекул выстраиваются друг за другом. В TN-матрице направления бороздок двух пластин (плёнок) взаимно перпендикулярны, поэтому молекулы в отсутствие напряжения образуют спираль из промежуточных ориентаций, которая и дала название технологии. Эта винтовая 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, то молекулы стремятся выстроиться в направлении электрического 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 течение 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 (так как изменение прозрачности происходит при включении тока, вне зависимости от его полярности).

    Double STN-ячейка

    Основными недостатками являются низкое качество цветопередачи, малые углы обзора и низкая контрастность, а достоинством — высокая скорость обновления.

    Технология STN (Super Twisted Nematic — нематик с суперскручиванием)

    . Бороздки на подложках, ориентирующие первый и последний кристалл, расположены под углом более 200° друг к другу, а не 90°, как в обычной TN.

    Технология Double STN

    . Одна двухслойная DSTN-ячейка состоит из двух STN-ячеек, молекулы которых при работе поворачиваются в противоположные стороны. В активной ячейке (на которую подается напряжение) жидкий кристалл вращается на 240° против часовой стрелки, в пассивной ячейке — на 240° по часовой стрелке.

    Технология DSTN — Dual-ScanTwisted Nematic

    . Экран делится на две части, каждая из которых управляется отдельно.

    Технология IPS (In-Plane Switching)

    .
    Схема IPS-дисплея. L — свет; е1, е2 — электроды; Р, А — поляризаторы
    Гюнтер Баур предложил новую схему ЖК-ячейки, в которой молекулы в нормальном состоянии не закручены в спираль, а ориентированы параллельно друг другу вдоль плоскости экрана. Бороздки на нижней и верхней полимерных плёнках параллельны. Управляющие электроды расположены на нижней подложке. Плоскости поляризации фильтров Р и А расположены под углом 90°. В выключенном состоянии (OFF) свет не проходит через поляризационный фильтр А.

    Технология VA (Vertical Alignment)

    . В матрицах VA-кристаллы при выключенном напряжении расположены перпендикулярно плоскости экрана и пропускают поляризованный свет, но второй поляризатор его блокирует, что делает чёрный цвет глубоким и качественным. Под напряжением молекулы отклоняются на 90°.

    Таким образом, полноценный монитор с ЖК-дисплеем состоит из высокоточной электроники, обрабатывающей входной видеосигнал, ЖК-матрицы, модуля подсветки, блока питания и корпуса с элементами управления. Именно совокупность этих составляющих определяет свойства монитора в целом, хотя некоторые характеристики важнее других.

    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(>40us); //пауза между командами 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.

    Преимущества и недостатки[ | ]

    Искажение цветности и контрастности изображения на ЖК-мониторе с малым углом обзора матрицы, при взгляде под малым углом к его плоскости Макрофотография бракованной ЖК-матрицы. В центре можно увидеть два дефектных субпикселя (зелёный и синий). Разбитая матрица смартфона
    К преимуществам жидкокристаллических дисплеев можно отнести малые размер и массу 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 чёткостью. Энергопотребление ЖК-мониторов в зависимости от модели, настроек и выводимого изображения может как совпадать с потреблением ЭЛТ и плазменных экранов сравнимых размеров, так и быть существенно — до пяти[9] раз — ниже. Энергопотребление ЖК-мониторов на 95 % определяется мощностью ламп подсветки или светодиодной матрицы подсветки (англ. backlight — задний свет) ЖК-матрицы.

    Малогабаритные ЖК-дисплеи без активной подсветки, применяемые в электронных часах, калькуляторах и т. п., обладают чрезвычайно низким энергопотреблением

    , что обеспечивает длительную (до нескольких лет) автономную работу таких устройств без замены гальванических элементов.

    Super AMOLED

    Технология Super AMOLED, разработанная и запатентованная компанией Samsung, является, по сути дела, той же самой AMOLED. Все изменения касаются устранения из многослойной структуры AMOLED-матрицы одного слоя стекла и размещения сенсорных элементов прямо на экране. Samsung утверждает, что применение данной технологии позволяет в 5 раз увеличить чёткость, яркость и цветовую насыщенность картинки, отображаемой на экране смартфона. Кроме того, экраны Super AMOLED стали ещё тоньше. Дополнительные модификации технологии Super AMOLED, Super AMOLED Plus, и HD Super AMOLED отличаются от базовой технологии только количеством использованных субпикселей.

    Технологии[ | ]

    Основные технологии при изготовлении ЖК-дисплеев: TN+film, IPS (SFT, PLS) и MVA. Различаются эти технологии геометрией поверхностей, полимера, управляющей пластины и фронтального электрода. Большое значение имеют чистота и тип полимера со свойствами жидких кристаллов, применённого 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. p

    lasma
    a
    ddressed
    l
    iquid
    c
    rystal — плазменное управление жидкими кристаллами), которая соединила в себе преимущества ЖК- (яркость и насыщенность цветов, контрастность) и плазменных панелей (большие углы обзора по горизонтали и вертикали, высокая 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 наилучшую управляемость и качество изображения.[
    источник не указан 4024 дня
    ]

    Проверить нейтральность.

    На странице обсуждения должны быть подробности.

    TN+film[ | ]

    Макрофотография матрицы TN+film монитора NEC LCD1770NX. На белом фоне — стандартный курсор Windows
    TN + film (Twisted Nematic + film) — самая простая технология. Слово «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. Способа улучшения контрастности и углов обзора 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.

    Матрица TN + film работает следующим образом: если к субпикселям 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 поскольку направление поляризации фильтра на второй пластине составляет как раз угол в 90° с направлением поляризации фильтра на первой пластине, свет проходит через него. Если красные, зелёные и синие субпиксели полностью освещены, на экране образуется белая точка.

    К достоинствам технологии можно отнести самое малое время отклика среди современных матриц (1 мс), а также невысокую себестоимость, поэтому мониторы с матрицами TN подойдут любителям динамичных видеоигр. Недостатки: худшая цветопередача, наименьшие углы обзора.

    IPS (SFT)[ | ]

    S-IPS матрица монитора NEC 20WGX2PRO
    Технология IPS

    (англ. in-plane switching), или
    SFT
    (super fine TFT), была разработана компаниями Hitachi и NEC в 1996 году.

    Эти компании пользуются разными названиями этой технологии — NEC использует «SFT», а Hitachi — «IPS».

    Технология предназначалась для избавления от недостатков TN + film. Хотя с помощью IPS и удалось добиться увеличения угла обзора до 178°, а также высокой контрастности и цветопередачи, время отклика осталось на низком уровне.

    По состоянию на 2008 год, матрицы, изготовленные по технологии IPS (SFT), — единственные из ЖК-мониторов, всегда передающие полную глубину цвета RGB — 24 бита, по 8 бит на канал[10]. По состоянию на 2012 год выпущено уже много мониторов на IPS-матрицах (e-IPS производства LG.Displays), имеющих 6 бит на канал. Старые TN-матрицы имеют 6 бит на канал, как и часть MVA. Отличная цветопередача обусловливает сферу применения матриц IPS — обработка фотографий и 3D-моделирование.

    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 чёрного цвета близко к идеалу. При выходе из строя транзистора «битый» пиксель для панели IPS будет не белым, как для матрицы TN, а чёрным.

    При приложении напряжения молекулы жидких кристаллов поворачиваются перпендикулярно своему начальному положению и пропускают свет.

    Улучшенной разновидностью IPS является Н-IPS

    , которая наследует все преимущества технологии IPS с одновременным уменьшением времени отклика и увеличением контрастности. Цветность лучших Н-IPS-панелей не уступает обычным мониторам ЭЛТ. Н-IPS и более дешёвая e-IPS активно используется в панелях размером от 20″. LG Display, Dell, NEC, Samsung, Chimei Innolux (англ.)русск. остаются единственными производителями панелей по данной технологии[11].

    AS-IPS

    (Advanced Super IPS — расширенная супер-IPS) — также была разработана корпорацией Hitachi в 2002 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 NEC (например, NEC LCD20WGX2), созданных по технологии S-IPS, разработанной консорциумом LG Display.

    H-IPS A-TW

    (Horizontal IPS with Advanced True White Polarizer) — разработана LG Display для корпорации NEC[12]. Представляет собой H-IPS панель с цветовым фильтром TW (True White — «настоящий белый») для придания белому цвету большей реалистичности и увеличения углов обзора без искажения изображения (исключается эффект свечения ЖК-панелей под углом — так называемый «глоу-эффект»). Этот тип панелей используется при создании профессиональных мониторов высокого качества[13].

    AFFS

    (Advanced Fringe Field Switching, неофициальное название — S-IPS Pro) — дальнейшее улучшение IPS, разработана компанией BOE Hydis в 2003 году. Увеличенная напряжённость 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.
    Развитие технологии «super fine TFT» от NEC[14]

    НазваниеКраткое обозначениеГодПреимуществоПримечания
    Super fine TFTSFT1996Широкие углы обзора, глубокий чёрный цветБольшинство панелей также поддерживают реалистичную цветопередачу (8 бит на канал). При улучшении цветопередачи яркость стала немного ниже.
    Advanced SFTA-SFT1998Лучшее время откликаТехнология эволюционировала до A-SFT (Advanced SFT, Nec Technologies Ltd. в 1998), значительно уменьшив время отклика.
    Super-advanced SFTSA-SFT2002Высокая прозрачностьSA-SFT, разработанная Nec Technologies Ltd. в 2002, позволила улучшить прозрачность в 1,4 раза по сравнению с A-SFT.
    Ultra-advanced SFTUA-SFT2004Высокая прозрачность Цветопередача Высокая контрастностьПозволила достичь в 1,2 раза большей прозрачности по сравнению с SA-SFT, 70 % охвата цветового диапазона NTSC и увеличения контрастности.

    Развитие технологии IPS фирмой Hitachi[15]

    НазваниеКраткое обозначениеГодПреимуществоПрозрачность/ КонтрастностьПримечания
    Super TFTIPS1996Широкие углы обзора100/100 Базовый уровеньБольшинство панелей также поддерживают реалистичную цветопередачу (8 бит на канал). Эти улучшения появились ценой более медленного времени отклика, изначально около 50 мс. IPS панели также были очень дороги.
    Super-IPSS-IPS1998Отсутствует цветовой сдвиг100/137IPS был вытеснен S-IPS (Super-IPS, Hitachi Ltd. в 1998), которая наследует все преимущества технологии IPS с одновременным уменьшением времени отклика
    Advanced super-IPSAS-IPS2002Высокая прозрачность130/250AS-IPS, также разработанный Hitachi Ltd. в 2002, повышает, главным образом, контрастность традиционных S-IPS панелей до уровня, при котором они стали вторыми после некоторых S-PVA.
    IPS-provectusIPS-Pro2004Высокая контрастность137/313Технология панелей IPS Alpha с более широкой цветовой гаммой и контрастностью, сравнимой с контрастностью PVA и ASV дисплеев без углового свечения.
    IPS alphaIPS-Pro2008Высокая контрастностьСледующее поколение IPS-Pro
    IPS alpha next genIPS-Pro2010Высокая контрастностьHitachi передаёт технологию Panasonic

    Развитие технологии IPS фирмой LG

    НазваниеКраткое обозначениеГодПримечания
    Super-IPSS-IPS2001LG Display остаётся одним из главных производителей панелей, основанных на технологии Hitachi Super-IPS.
    Advanced super-IPSAS-IPS2005Улучшена контрастность с расширенной цветовой гаммой.
    Horizontal IPSH-IPS2007Достигнута ещё большая контрастность и визуальная более однородная поверхность экрана. Также дополнительно появилась технология Advanced True Wide Polarizer на основе поляризационной плёнки NEC, для достижения более широких углов обзора, исключения засветки при взгляде под углом. Используется в профессиональной работе с графикой.
    Enhanced IPSe-IPS2009Имеет более широкую апертуру для увеличения светопроницаемости при полностью открытых пикселях, что позволяет использовать более дешёвые в производстве лампы подсветки, с более низким энергопотреблением. Улучшен диагональный угол обзора, время отклика уменьшено до 5 мс.
    Professional IPSP-IPS2010Обеспечивает 1,07 млрд цветов (30-битная глубина цвета). Больше возможных ориентаций для субпикселя (1024 против 256) и лучшая глубина true color-цветопередачи.
    Advanced high performance IPSAH-IPS2011Улучшена цветопередача, увеличено разрешение и PPI, повышена яркость и понижено энергопотребление[16].

    VA/MVA/PVA[ | ]

    Технология VA

    (сокр. от vertical alignment — вертикальное выравнивание) была представлена 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.

    Наследницей технологии VA стала технология MVA

    (multi-domain vertical alignment), разработанная 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°), при этом, благодаря использованию технологий ускорения (RTC), эти матрицы не сильно отстают от TN+Film по времени отклика. Они значительно превышают характеристики последних по глубине цветов и точности их воспроизведения.

    Достоинствами технологии MVA являются глубокий чёрный цвет (при перпендикулярном взгляде) 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.

    Аналогами MVA являются технологии:

    • PVA
      (patterned vertical alignment) от Samsung;
    • Super PVA
      от Sony-Samsung (S-LCD);
    • Super MVA
      от Chi Mei Optoelectronics (англ.)русск.;
    • ASV
      (advanced super view), также называется
      ASVA
      (axially symmetric vertical alignment) от Sharp. Дальнейшее развитие технологии ASV — UV2A (Ultraviolet-induced Multi-domain Vertical Alignment)[17];
    • AMVA
      от AU Optronics (англ.)русск..

    Матрицы MVA/PVA считаются компромиссом между TN и IPS, как по стоимости, так и по потребительским свойствам.

    PLS[ | ]

    PLS-матрица (plane-to-line switching) была разработана компанией Samsung как альтернатива IPS и впервые продемонстрирована в декабре 2010 года. Предполагается, что эта матрица будет на 15 % дешевле, чем IPS[18].

    Достоинства:

    • плотность пикселей выше по сравнению с IPS (и аналогична с *VA/TN)[источник не указан 1239 дней
      ];
    • высокая яркость и хорошая цветопередача[источник не указан 1239 дней
      ];
    • большие углы обзора[источник не указан 1239 дней
      ];
    • полное покрытие диапазона sRGB[источник не указан 2686 дней
      ];
    • низкое энергопотребление, сравнимое с TN[источник не указан 1239 дней
      ].

    Недостатки:

    • время отклика (5—10 мс) сравнимо с S-IPS, лучше, чем у *VA, но хуже, чем у TN.

    PLS и IPS[ | ]

    Компания Samsung не давала описания технологии PLS[19]. Сделанные независимыми наблюдателями сравнительные исследования матриц IPS и PLS под микроскопом не выявили различий[20][18]. То, что PLS является разновидностью IPS, косвенно признала сама корпорация Samsung своим иском против корпорации LG: в иске утверждалось, что используемая LG технология AH-IPS является модификацией технологии PLS[21].

    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

    ФорматВидимая область, ммПроизводитель/НаименованиеПроизводитель/наименование
    МЭЛТWinstarPowertipTianmaBolyminMicrotipsAmpireSunlikeData VisionWintek
    8×235,0×15,24MT-8S2AWH0802APC 0802-ATM82ABC0802AMTC-0802XAC082ASC0802ADV-0802WM-C0802M
    10×156,0×12,0MT-10S1
    10×260,5×18,5PC 1002-A
    12×246,7×17,5WH1202APC 1202-ATM122ABC1202A
    16×164,5×13,8WH1601APC 1601-ATM161ABC1601A1MTC-16100XAC161ASC1601ADV-16100WM-C1601M
    66,0×16,0WH1601BPC 1601-HBC1601BSC1601B
    63,5×15,8TM161E
    99,0×13,0MT-16S1AWH1601LPC 1601-LTM161FBC1601D1MTC-16101XAC161BSC1601DDV-16100WM-C1601Q
    120,0×23,0AC161JDV-16120
    16х299,0×24,0MT-16S2R (5х8)WH1602LPC 1602-LTM162GBC1602EMTC-16201XAC162ESC1602EDV-16210WM-C1602Q
    36,0×10,0PC 1602-K-Y4TM162X
    50,0×12,0TM162BSC1602N
    62,5×16,1MT-16S2JWH1602DPC 1602-JTM162VBC1602B1MTC-16202XAC162ASC1602BDV-16230WM-C1602N
    62,2×17,9MTC-16203XDV-16235
    62,2×17,9MT-16S2DWH1602CPC 1602-HTM162JBC1602DSC1602DDV-16236
    62,2×17,9MT-16S2HWH1602APC 1602-FTM162DBC1602HMTC-16204XSC1602CDV-16244WM-C1602K
    62,5×16,1WH1602BPC 1602-DTM162ABC1602AMTC-16205BSC1602ADV-16252WM-C1602M
    55,73×10,98WH1602MPC 1602-IBC1602FSC81602FDV-16257
    80,0×20,4DV-16275
    80,0×20,4DV-16276
    16×461,4×25,0MT-16S4AWH1604APC 1604-ATM164ABC1604A1MTC-16400XAC164ASC1604ADV-16400WM-C1604M
    60,0×32,6WH1604B
    20×1154×16,5TM201ADV-20100
    149,0×23,0MT-20S1LPC 2001-L
    20×283,0×18,8MT-20S2AWH2002APC 2002-ATM202JBC2002AMTC-20200XAC202ASC2002ADV-20200WM-C2002M
    83,0×18,6TM202A
    123,0×23,0WH2002MPC 2002-L
    149,0×23,0MT-20S2M (5×8)WH2002LPC 2002-MTM202MBC2002BMTC-20201XAC202BSC2002CDV-20210WM-C2002P
    147,0×35,2AC202DDV-20211
    83,0×18,8DV-20220
    76,0×25,2DV-20206-1
    20×476,0×25,2MT-20S4AWH2004APC 2004-ATM204ABC2004AMTC-20400XAC204ASC2004ADV-20400WM-C2004P
    60,0×22,0PC 2004-C
    77,0×26,3PC 2004-FSC2004G
    76,0×25,2PC 2004-BSC2004C
    123,0×42,5MT-20S4MWH2004LPC 2004-MTM204KBC2004BMTC-20401XAC204BDV- 20410WM-C2004R
    24×1178,0×23,0MT-24S1LTM241A
    24×294,5×18,0MT-24S2AWH2402APC 2402-ATM242ABC2402AMTC-24200XAC242ASC2402ADV-24200WM-C2402P
    178,0×23,0MT-24S2LPC 2402-L
    40×1246,0×20,0PC 4001-L
    40×2154,0×16,5WH4002APC 4002-CTM402ABC4002AMTC-40200XAC402ASC4002ADV-40200WM-C4002P
    153,5×16,5TM402C
    246,0×38,0PC 4002-L
    40×4147,0×29,5WH4004APC 4004-ATM404ABC4004AMTC-40400XAC404ASC4004ADV-40400WM-C4004M
    140,0×29,0PC 4004-DSC4004C
    244,0×68,0PC 4004-L

    Таблица 5. Совместимость графических ЖК различных производителей

    РазрешениеВидимая область, ммПроизводитель/НаименованиеПроизводитель/Наименование
    МЭЛТWinstarPowertipTianmaBolyminMicrotipsAmpireSunlikeData VisionWintek
    61×1656,0×12,0MT-6116
    62,0×19,0MT-6116B
    64×6432,0×39,5MT-6464B
    122×3262,0×19,0MT-12232BWG12232APG 12232-ATM12232ABG12232A1MTG-12232AAG12232ASG12232ADG-12232WM-G1203Q
    62,0×19,0MT-12232A
    85,0×26,0MT-12232D
    128×6471,7×38,5MT-12864AWG12864APG 12864-ATM12864LBG12864AMTG-12864AAG12864ASG12864ADG-12864WM-G1206A
    60,0×32,6MT-12864JWG12864BPG 12864-JTM12864DBG12864EMTG-12864DAG12864ESG12864HDG-12864-15WM-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.

    Подсветка[ | ]

    Основная статья: Подсветка ЖК-дисплеев

    Сами по себе жидкие кристаллы не светятся. Чтобы изображение на жидкокристаллическом дисплее было видимым, нужен источник света. Источник может быть внешним (например, Солнце) либо встроенным (подсветка). Обычно лампы встроенной подсветки располагаются позади слоя жидких кристаллов и просвечивают его насквозь (хотя встречается и боковая подсветка, например, в часах).

    Внешнее освещение[ | ]

    Монохромные дисплеи наручных часов и мобильных телефонов большую часть времени используют внешнее освещение (от Солнца, ламп комнатного освещения и так далее). Обычно позади слоя пикселей из жидких кристаллов находится зеркальный или матовый отражающий слой. Для использования в темноте такие дисплеи снабжаются боковой подсветкой. Существуют также трансфлективные дисплеи, в которых отражающий (зеркальный) слой является полупрозрачным, а лампы подсветки располагаются позади него.

    Подсветка лампами накаливания[ | ]

    В наручных часах с монохромным ЖК-дисплеем использовались сверхминиатюрные лампы накаливания.

    Электролюминесцентная панель[ | ]

    Монохромные ЖК-дисплеи некоторых часов и приборных индикаторов используют для подсветки электролюминесцентную панель. Эта панель представляет собой тонкий слой кристаллофосфора (например, сульфида цинка), в котором происходит электролюминесценция — свечение под действием тока. Обычно светится зеленовато-голубым или жёлто-оранжевым светом.

    Подсветка газоразрядными («плазменными») лампами[ | ]

    В течение первого десятилетия XXI века подавляющее большинство LCD-дисплеев имело подсветку из одной или нескольких газоразрядных ламп (чаще всего с холодным катодом — CCFL, хотя недавно стали использоваться и EEFL). В этих лампах источником света является плазма, возникающая при электрическом разряде через газ. Такие дисплеи не следует путать с плазменными дисплеями, в которых каждый пиксель светится сам и является миниатюрной газоразрядной лампой.

    Светодиодная (LED) подсветка[ | ]

    Основная статья: Светодиодная подсветка

    Начиная с 2007 года получили распространение ЖК-дисплеи, имеющие подсветку из светодиодов (LED). Такие ЖК-дисплеи (в торговле называемые LED TV или LED-дисплеями) не следует путать с настоящими LED-дисплеями, в которых каждый пиксель светится сам и является миниатюрным светодиодом.

    Retina

    iPad mini с дисплеем Retina

    Разработанный американской компанией Apple, данный тип LCD-дисплея использует настолько малые размеры пикселей, что человеческий глаз их не в состоянии различить. Плотность размещения точек на единице площади экрана такова, что человеческое зрение просто не видит промежутков между ними. Подобные дисплеи обеспечивают равномерное, чёткое и приятное для глаз изображение. Ими оснащаются фирменные гаджеты Apple iPhone 4S/5C/5S, iPad Air, второе поколение iPad Mini, пятое поколение iPod touch, а также 13- и 15-дюймовые экраны ноутбуков Macbook Pro.

    Примечания[ | ]

    1. Field-Sequential (FS) Color LCDs. A Technology Brought To You Exclusively By Orient Display Corporation (рус.). Orient Display. Дата обращения 21 марта 2020.
    2. На смену LCD и OLED дисплеям идут более эффективные и экономичные дисплеи TMOS (рус.). DailyTechInfo (27 октября 2009). Дата обращения 21 марта 2020.
    3. Швейцарский патент № 532 261
    4. Американский патент № 373 1986
    5. European Patent No. EP 0131216: Amstutz H., Heimgartner D., Kaufmann M.,Scheffer T.J., «Flüssigkristallanzeige», October 28, 1987.
    6. 20 лет первой цифровой камере с ЖК-дисплеем (рус.). habr (14 мая 2015). Дата обращения 14 апреля 2020.
    7. Патент № DE4000451. Заявлен 09.01.1990. Выдан 11.07.1991.
    8. Детинич Г.
      Китайский производитель вышел на первое место в мире по объёмам поставок LCD для телевизоров (рус.). 3Dnews (25 января 2019). Дата обращения 22 марта 2020.
    9. Энергопотребление мониторов: тесты Tom’s (рус.). Hardware (31 июля 2010). Дата обращения 21 марта 2020.
    10. Мотов А.
      Монитор LG FLATRON W2600hp (рус.). КомпьютерПресс (2008). Дата обращения 21 марта 2020.
    11. Chimei начала поставку IPS-матриц для iPad вслед за Samsung и LG (рус.) (недоступная ссылка). ixbt.com (8 июня 2011). Дата обращения 15 апреля 2020. Архивировано 13 мая 2020 года.
    12. Список используемых панелей LG.Display H-IPS в моделях мониторов (рус.). Дата обращения 21 марта 2020.
    13. Panel Technologies TN Film, MVA, PVA and IPS Explained Архивная копия от 17 июля 2011 на Wayback Machine
    14. Super Fine TFT technology
    15. IPS-Pro (Evolving IPS technology) Архивировано 29 марта 2010 года.
    16. LG Announces Super High Resolution AH-IPS Displays Архивная копия от 6 июня 2013 на Wayback Machine
    17. Матешев И., Туркин А.
      Sharp и AU Optronics диктуют правила игры на мировом рынке ЖК-дисплеев // ЭЛЕКТРОНИКА: наука, технология, бизнес : журнал. — 2015. — № 8 (00148). — С. 48—57.
    18. 12
      Samsung SA850: первый монитор на матрице PLS | Мониторы | Статьи Hardware | Статьи, обзоры | Новости и статьи |
      (неопр.)
      . Ф-Центр (26 мая 2011). Дата обращения 23 апреля 2020.
    19. Samsung S27A850: PLS-матрица как условие победы | Мониторы и проекторы (рус.). 3DNews — Daily Digital Digest (18 апреля 2012). Дата обращения 21 марта 2020.
    20. Samsung Galaxy Tab 2 10.1 vs Toshiba AT300 review: old versus new — PLS versus IPS | Hardware.Info United Kingdom (неопр.)
      . Дата обращения 28 января 2013. Архивировано 1 февраля 2013 года.
    21. Samsung Display sues LG over LCD patents, again | ZDNet (неопр.)
      . Дата обращения 28 января 2013. Архивировано 1 февраля 2013 года.

    Литература[ | ]

    • Мирошниченко С. П., Серба П. В.
      Методическое пособие по курсу «Персональная электроника» Жидкокристаллические мониторы. — Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2005. — 24 с.
    • Мухин И. А.
      Развитие жидкокристаллических мониторов // BROADCASTING Телевидение и радиовещание : журнал. — март 2005, июнь—июль 2005. — № 2 (46), 4 (48). — С. 55—56 (№ 2), 71—73 (№ 4).
    • Мухин И. А.
      Как выбрать ЖК-монитор? // Компьютер-бизнес-маркет : журнал. — январь 2005. — № 4 (292). — С. 284—291.
    • Мухин И. А.
      Современные плоскопанельные отображающие устройства // BROADCASTING Телевидение и радиовещание : журнал. — январь—февраль 2004. — № 1 (37). — 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: Изд-во ТРТУ, 2006.
    Рейтинг
    ( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями: