Это не официальный сайт wikipedia.org 01.01.2023

Жидкокристаллический дисплей — Википедия
Википедия

Жидкокристаллический дисплей

Статья Обсуждение
(перенаправлено с «TN+Film»)

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

Жидкокристаллический телевизор
Информационное табло в самолёте
Цветной ЖК-дисплей мобильного телефона Nokia 6630

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 последовательной подсветкой цветов  (англ.) (рус.[1] или TMOS[en][2]. 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. thin-film transistor — тонкоплёночный транзистор) — разновидность жидкокристаллического дисплея, в котором используется активная матрица, управляемая тонкоплёночными транзисторами.

ИсторияПравить

 
Часы с ЖК-дисплеем

Жидкие кристаллы были открыты в 1888 году австрийским ботаником Ф. Райницером  (англ.) (рус., 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.) (рус.) 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 исправить 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.

В 1992 году японская компания EIZO (NANAO) представила первую коммерческую модель настольного жидкокристаллического монитора - FA-1020 с диагональю 10,4 дюйма[8], не слишком успешную на рынке из-за высокой стоимости. Массовое же производство настольных цветных жидкокристаллических мониторов для персональных компьютеров началось со второй половины 1990-ых годов. Одним из пионеров рынка стала компания Taxan, в августе 1996 года представившая модель Crystalvision 650 — диагональю 14,5 дюймов с разрешением 1024x768 точек и отображавшую 256 цветов[9].

В 2007 году качество изображения ЖК-телевизоров превзошло качество изображения телевизоров с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ).[10] В четвертом квартале 2007 года ЖК-телевизоры впервые превзошли ЭЛТ-телевизоры по мировым продажам.[11]

В 2016 году Panasonic разработала ЖК-панели IPS с коэффициентом контрастности 1 000 000:1, конкурирующие с OLED. Позже эта технология была запущена в массовое производство в виде двухслойных, двухпанельных ЖК-дисплеев или ЖК-дисплеев LMCL (Light Modulatory Cell Layer). Технология использует 2 жидкокристаллических слоя вместо одного и может использоваться вместе с мини-светодиодной подсветкой и листами с квантовыми точками.[12][13][14]

На начало 2019 года крупнейшим в мире поставщиком жидкокристаллических панелей для изготовления телевизоров является китайская компания BOE Technology[15]. Другие поставщики — LG Display, тайваньская компания Innolux Corporation  (англ.) (рус., Samsung.

Технические характеристикиПравить

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 мс; 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.

УстройствоПравить

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:

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

Типы ЖК-матрицПравить

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.

Питающее напряжение должно быть переменным синусоидальной или прямоугольной формы, частотой 30—1000Гц. Постоянная составляющая в рабочем напряжении недопустима из-за появления в слое жидких кристаллов электролитического процесса, резко сокращающего срок службы дисплея. Может применяться 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.

Преимущества и недостаткиПравить

 
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[16] 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 (ток - от сотен наноампер до единиц микроампер) что обеспечивает длительную, до нескольких лет, автономную работу таких устройств без замены гальванических элементов.

ТехнологииПравить

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.

В 2003 году ЖК-мониторы, сконструированные по технологии SXRD (англ. Silicon X-tal Reflective Display — кремниевая отражающая жидкокристаллическая матрица), имели время отклика 5 мс.[17]

Компании Sony, Sharp и Philips совместно разработали технологию PALC (англ. plasma addressed liquid crystal — плазменное управление жидкими кристаллами, также Plasmatron[en]), в которой они попробовали соединить 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 использовались газоразрядные плазменные ячейки, а для цветовой фильтрации применялась ЖК-матрица. Развития технология не получила.

TN+filmПравить

 
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)Править

 
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[18]. 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.) (рус. остаются единственными производителями панелей по данной технологии[19].

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[20]. 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[21].

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.

AHVA (Advanced Hyper-Viewing Angle) — разработана компанией AU Optronics. Несмотря на то, что название оканчивается на -VA, эта технология является разновидностью не VA (Vertical Alignment), а IPS[22].

PLSПравить

PLS-матрица (plane-to-line switching) была разработана компанией Samsung и впервые продемонстрирована в декабре 2010 года.[23].

Компания Samsung не давала описания технологии PLS[24]. Сделанные независимыми наблюдателями сравнительные исследования матриц IPS и PLS под микроскопом не выявили различий[25][23]. 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[26].

Развитие технологии «super fine TFT» от NEC[27]
Название Краткое обозначение Год Преимущество Примечания
Super fine TFT SFT 1996 Широкие углы обзора, глубокий чёрный цвет Большинство панелей также поддерживают реалистичную цветопередачу (8 бит на канал). При улучшении цветопередачи яркость стала немного ниже.
Advanced SFT A-SFT 1998 Лучшее время отклика Технология эволюционировала до A-SFT (Advanced SFT, Nec Technologies Ltd. в 1998), значительно уменьшив время отклика.
Super-advanced SFT SA-SFT 2002 Высокая прозрачность SA-SFT, разработанная Nec Technologies Ltd. в 2002, позволила улучшить прозрачность в 1,4 раза по сравнению с A-SFT.
Ultra-advanced SFT UA-SFT 2004 Высокая прозрачность
Цветопередача
Высокая контрастность		 Позволила 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[28]
Название Краткое обозначение Год Преимущество Прозрачность/
Контрастность 		Примечания
Super TFT IPS 1996 Широкие углы обзора 100/100
Базовый уровень		 Большинство 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-IPS S-IPS 1998 Отсутствует цветовой сдвиг 100/137 IPS был вытеснен S-IPS (Super-IPS, Hitachi Ltd. в 1998), которая наследует все преимущества технологии IPS с одновременным уменьшением времени отклика
Advanced super-IPS AS-IPS 2002 Высокая прозрачность 130/250 AS-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-provectus IPS-Pro 2004 Высокая контрастность 137/313 Технология панелей IPS Alpha с более широкой цветовой гаммой и контрастностью, сравнимой с контрастностью PVA и ASV дисплеев без углового свечения.
IPS alpha IPS-Pro 2008 Высокая контрастность Следующее поколение IPS-Pro
IPS alpha next gen IPS-Pro 2010 Высокая контрастность Hitachi передаёт технологию Panasonic
Развитие технологии IPS фирмой LG
Название Краткое обозначение Год Примечания
Super-IPS S-IPS 2001 LG Display остаётся одним из главных производителей панелей, основанных на технологии Hitachi Super-IPS.
Advanced super-IPS AS-IPS 2005 Улучшена контрастность с расширенной цветовой гаммой.
Horizontal IPS H-IPS 2007 Достигнута 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 IPS e-IPS 2009 Имеет 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 IPS P-IPS 2010 Обеспечивает 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 IPS AH-IPS 2011 Улучшена цветопередача, увеличено разрешение и PPI, повышена яркость и понижено энергопотребление[29].

VA/MVA/PVAПравить

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.) (рус.;
  • ASV (advanced super view), также называется ASVA (axially symmetric vertical alignment) от Sharp. Дальнейшее развитие технологии ASV — UV2A (Ultraviolet-induced Multi-domain Vertical Alignment)[30];
  • AMVA от AU Optronics  (англ.) (рус..

Матрицы MVA/PVA считаются компромиссом между TN и IPS, как по стоимости, так и по потребительским свойствам, однако современные модели VA матриц могут значительно превосходить IPS, уступая лишь OLED и QLED.

ПодсветкаПравить

Основная статья: Подсветка ЖК-дисплеев

Сами по себе жидкие кристаллы не светятся. Чтобы изображение на жидкокристаллическом дисплее было видимым, нужен источник света. Существуют дисплеи, работающие в отражённом свете (на отражение) и в проходящем свете (на просвет). Источник света может быть внешним (например, естественный дневной свет), либо встроенным (подсветка). Лампы встроенной подсветки могут располагаться позади слоя жидких кристаллов и просвечивать его насквозь, либо могут быть установлены сбоку от стеклянного дисплея (боковая подсветка). Основной параметр ЖК-дисплея, определяющий качество его работы,—это контрастность индицируемого знака по отношению к фону.

Внешнее освещениеПравить

Монохромные дисплеи наручных часов и мобильных телефонов в основном используют внешнее освещение (дневной свет, свет ламп искусственного освещения). На задней стеклянной пластине дисплея находится зеркальный или матовый отражающий слой (плёнка). 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 накаливанияПравить

В наручных часах с монохромным ЖК-дисплеем ранее использовались сверхминиатюрные лампы накаливания. В настоящее время используется преимущественно электролюминесцентная подсветка или, (что реже) — светодиодная.

Электролюминесцентная панельПравить

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») лампамиПравить

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) подсветкаПравить

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.

Подсветка RGB-LEDПравить

При подсветке RGB-LED источниками света являются красные, зелёные и синие светодиоды. Она даёт широкий цветовой охват, но из-за дороговизны была вытеснена с потребительского рынка другими типами подсветки.

Подсветка WLEDПравить

При подсветке WLED источниками света являются белые светодиоды, то есть синие светодиоды, на которые нанесён слой люминофора, превращающий большую часть синего света в почти все цвета радуги. Так как вместо "чистых" зелёного и красного цветов имеется широкий спектр, цветовой охват такой подсветки уступает другим разновидностям. На 2020 год это наиболее распространённый тип подсветки цветных ЖК-дисплеев.

Подсветка GB-LED (GB-R LED)Править

При подсветке GB-LED источниками света являются зелёные и синие светодиоды, покрытые люминофором, превращающим часть их излучения в красный цвет.[31]. Такая подсветка даёт довольно широкий цветовой охват, но является довольно дорогой.

LED-подсветка с использованием квантовых точек (QLED, NanoCell)Править

При подсветке с использованием квантовых точек первичными источниками света являются синие светодиоды. Свет от них попадает на особые наночастицы (квантовые точки), которые превращают синий свет либо в зелёный, либо в красный свет. Квантовые точки либо наносятся на сами светодиоды, либо на плёнку или стекло. Такая подсветка даёт широкий цветовой охват. Samsung для неё использует название QLED, а компания LG - NanoCell. Sony для этой технологии использует название Triluminos, которое раньше Sony использовала для подсветки RGB-LED:[32].

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

  1. ↑ Field-Sequential (FS) Color LCDs. A Technology Brought To You Exclusively By Orient Display Corporation  (рус.). Orient Display. Дата обращения: 21 марта 2019. Архивировано 25 февраля 2021 года.
  2. ↑ На смену LCD и OLED дисплеям идут более эффективные и экономичные дисплеи TMOS  (рус.). DailyTechInfo (27 октября 2009). Дата обращения: 21 марта 2019. Архивировано 17 декабря 2018 года.
  3. ↑ Швейцарский патент № 532 261  (неопр.). Дата обращения: 25 марта 2019. Архивировано 1 октября 2020 года.
  4. ↑ Американский патент № 373 1986  (неопр.). Дата обращения: 25 марта 2019. Архивировано 1 октября 2020 года.
  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 2019. Архивировано 13 апреля 2019 года.
  7. ↑ Патент № DE4000451 Архивная копия от 27 апреля 2017 на Wayback Machine. Заявлен 09.01.1990. Выдан 11.07.1991.
  8. ↑ Company History | EIZO  (неопр.). www.eizoglobal.com. Дата обращения: 27 января 2023.
  9. ↑ PC Plus, октябрь1996. На смену обычным мониторам приходят LCD-'экраны?, Hard'n'Soft (октябрь 1996).
  10. ↑ Competing display technologies for the best image performance; A.J.S.M. de Vaan; Journal of the society of information displays, Volume 15, Issue 9 September 2007 Pages 657–666; http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1889/1.2785199/abstract?
  11. ↑ Worldwide LCD TV shipments surpass CRTs for first time ever, engadgetHD (19 февраля 2008). Дата обращения: 13 июня 2008.
  12. ↑ Morrison, Geoffrey Are dual-LCDs double the fun? New TV tech aims to find out  (неопр.). CNET.
  13. ↑ Panasonic announces 1,000,000:1 contrast ratio LCD panel to rival OLED  (неопр.) (5 декабря 2016).
  14. ↑ Panasonic's OLED-fighting LCD is meant for professionals  (неопр.). Engadget.
  15. ↑ 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 2019. Архивировано 22 марта 2019 года.
  16. ↑ Энергопотребление мониторов: тесты Tom’s  (рус.). Hardware (31 июля 2010). Дата обращения: 21 марта 2019. Архивировано 17 марта 2019 года.
  17. ↑ SXRD – новая технология от Sony формирования изображения в проекционных устройствах. (рус.). www.allprojectors.ru. Дата обращения: 17 мая 2021. Архивировано 17 мая 2021 года.
  18. ↑ Мотов А. Монитор LG FLATRON W2600hp  (рус.). КомпьютерПресс (2008). Дата обращения: 21 марта 2019. Архивировано 3 декабря 2020 года.
  19. ↑ Chimei начала поставку IPS-матриц для iPad вслед за Samsung и LG  (рус.). ixbt.com (8 июня 2011). Дата обращения: 15 апреля 2019. Архивировано из оригинала 13 мая 2018 года.
  20. ↑ Список используемых панелей LG.Display H-IPS в моделях мониторов  (рус.). Дата обращения: 21 марта 2019. Архивировано 18 сентября 2015 года.
  21. ↑ Panel Technologies TN Film, MVA, PVA and IPS Explained Архивная копия от 17 июля 2011 на Wayback Machine
  22. ↑ Какие бывают типы матриц в современном мире. Какую выбрать IPS или TN  (неопр.). Дата обращения: 27 августа 2020. Архивировано 22 июля 2020 года.
  23. ↑ 1 2 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 2019. Архивировано 10 декабря 2012 года.
  24. ↑ Samsung S27A850: PLS-матрица как условие победы | Мониторы и проекторы  (рус.). 3DNews — Daily Digital Digest (18 апреля 2012). Дата обращения: 21 марта 2019. Архивировано 22 июня 2021 года.
  25. ↑ 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.
  26. ↑ Samsung Display sues LG over LCD patents, again | ZDNet  (неопр.). Дата обращения: 28 января 2013. Архивировано 1 февраля 2013 года.
  27. ↑ Super Fine TFT technology  (неопр.). Дата обращения: 7 декабря 2010. Архивировано 4 марта 2016 года.
  28. ↑ IPS-Pro (Evolving IPS technology) Архивировано 29 марта 2010 года.
  29. ↑ LG Announces Super High Resolution AH-IPS Displays Архивная копия от 6 июня 2013 на Wayback Machine
  30. ↑ 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.
  31. ↑ Денисенко К. Обзор монитора ASUS PA279 (PA279Q): включи и работай  (рус.). 3dnews (19 марта 2014). Дата обращения: 21 марта 2019. Архивировано 21 марта 2019 года.
  32. ↑ Технология Sony Triluminos  (рус.). hifinews.RU (26 марта 2013). Дата обращения: 6 апреля 2019. Архивировано 21 февраля 2020 года.

ЛитератураПравить

СсылкиПравить

Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Жидкокристаллический_дисплей&oldid=128512909#Технологии