Жидкокристаллические экраны с активной матрицей

В большинстве жидкокристаллических мониторов используются тонкопленочные транзисторы (TFT). В каждом пикселе есть один монохромный или три цветных (RGB) транзистора, упакованные в гибком материале, имеющем точно такой же размер и форму, что и сам дисплей. Поэтому транзисторы каждого пикселя расположены непосредственно за жидкокристаллическими ячейками, которыми они управляют.

В настоящее время для производства дисплеев с активной матрицей используется два материала: гидрогенизированный аморфный кремний (a-Si) и низкотемпературный поликристаллический кремний (p-Si). В принципе основная разница между ними заключается в производственной цене. Изначально TFT-мониторы выпускались с помощью процесса a-Si, так как для него требуется более низкий температурный режим (менее 400~С), чем для p-Si. Сейчас низкотемпературный процесс p-Si является полноценной альтернативой a-Si с достаточно приемлемой ценой.

 

Жидкокристаллические экраны с пассивной матрицей

В жидкокристаллических мониторах с пассивной матрицей, которая встречается в старых и дешевых портативных компьютерах, яркостью каждой ячейки управляет электрический заряд (точнее, напряжение), протекающий через транзисторы, номера которых равны номерам строки и столбца данной ячейки в матрице экрана. Количество транзисторов (по строкам и столбцам) и определяет разрешение экрана. Например, экран с разрешением 1024 ×768 содержит 1024 транзисторов по горизонтали и 768 по вертикали. Ячейка реагирует на поступающий импульс напряжения таким образом, что поворачивается плоскость поляризации проходящей световой волны, причем угол поворота тем больше, чем выше напряжение. Полная переориентация всех кристаллов ячейки соответствует, например, состоянию включено и определяет максимальный контраст изображения — разницу яркости по отношению к соседней ячейке, которая находится в состоянии выключено. Таким образом, чем больше перепад в ориентации плоскостей поляризации соседних ячеек, тем выше контраст изображения.

На ячейки жидкокристаллического монитора с пассивной матрицей подается пульсирующее напряжение, поэтому они уступают по яркости изображения жидкокристаллическим мониторам с активной матрицей, в каждую ячейку которых подается постоянное напряжение. Для повышения яркости изображения в некоторых конструкциях используется метод управления, получивший название двойное сканирование, и соответствующие ему устройства — жидкокристаллические мониторы с двойным сканированием ( doublescan LCD ). Экран разбивается на две половины (верхнюю и нижнюю), которые работают независимо, что приводит к сокращению интервала между импульсами, поступающими на ячейку. Двойное сканирование не только повышает яркость изображения, но и снижает время реакции экрана, поскольку сокращает время создания нового изображения.

Поэтому жидкокристаллические мониторы с двойным сканированием больше подходят для создания быстро изменяющихся изображений, например телевизионных.

 

Сравнение жидкокристаллических панелей с пассивной и активной матрицами

В жидкокристаллических мониторах с активной матрицей каждой ячейкой управляет отдельный транзисторный ключ. Например, дисплей с активной матрицей 1024 ×768 содержит 786432 транзисторов. Это обеспечивает более высокую яркость изображения, чем в жидкокристаллических мониторах с пассивной матрицей, поскольку каждая ячейка оказывается под воздействием постоянного, а не импульсного электрического поля. При этом, естественно, активная матрица потребляет больше энергии. Кроме того, наличие отдельного транзисторного ключа для каждой ячейки усложняет производство таких приборов и делает их более дорогостоящими.

Замечание

В жидкокристаллическом мониторе установлено определенное количество транзисторов, и поэтому дисплеи такого типа не работают на нескольких частотах. Все пиксели на экране жидкокристаллического монитора имеют фиксированный размер, а в мониторах с электроннолучевой трубкой размер пикселей может изменяться. Таким образом, жидкокристаллические дисплеи разработаны так, что имеют определенную фиксированную разрешающую способность. Перед покупкой дисплея этого типа убедитесь, что ваш видеоадаптер поддерживает такую же разрешающую способность, как и экран, и что этой разрешающей способности будет вполне достаточно на протяжении всего срока службы вашего монитора.

В жидкокристаллических мониторах как с активной, так и с пассивной матрицей второй поляризационный светофильтр управляет количеством света, проходящим через ячейку. Ячейки поворачивают плоскость поляризации световой волны таким образом, чтобы она находилась как можно ближе к плоскости поляризации, пропускаемой светофильтром. Чем больше света проходит через светофильтр в каждой ячейке, тем ярче пиксель.

В монохромных (черно-белых) жидкокристаллических мониторах градации серого цвета (вплоть до 64) создаются за счет изменения либо яркости ячейки, либо соотношения между количеством включенных и выключенных ячеек, соответствующих одному пикселю. В цветных жидкокристаллических мониторах на один пиксель приходится три ячейки, и, управляя их яркостью, можно добиться различного цвета изображения на экране. Жидкокристаллические экраны двойного сканирования с пассивной матрицей (DSTN) на протяжении нескольких лет использовались в дешевых ноутбуках, поскольку их качество изображения вплотную приближается к дисплеям с активной матрицей, а цена производства лишь немного превышает цену других пассивных матриц.

Серьезной проблемой, возникающей при производстве экранов с активной матрицей, является высокий процент отбраковки при выходном контроле: в панелях обнаруживается слишком много неработающих ячеек (в основном из-за неисправных транзисторов). Благодаря новым достижениям в сфере производства жидкокристаллических панелей, цена на жидкокристаллические дисплеи для ноутбуков и настольных компьютеров существенно упала. В результате активные матрицы стали применяться практически во всех ноутбуках.

Ранее для освещения жидкокристаллического экрана требовалась миниатюрная ЭЛТ, однако в портативных компьютерах теперь используется единая трубка размером с сигарету. Волоконно-оптическая технология позволяет равномерно распределять свет, излучаемый трубкой, по всему экрану.

 

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться: