Информационно-справочный портал MorePC.ru

Основные понятия

В тонкопленочных полупроводниковых жидкокристаллических мониторах TFT LCD (Thin Film Transistor Liquid Crystal Display) жидкокристаллическое вещество расположено между двумя слоями стекла. Свет проходит через кристаллы в соответствии с направлением, в котором повернуты их молекулы. Поляризационные фильтры регулируют проходящий через них свет. При подаче напряжения молекулы кристалла занимают положение, при котором свет встречается с поляризационным фильтром прямо или под углом 90°. Напряжение заставляет жидкие кристаллы работать подобно затвору камеры, блокируя или разрешая прохождение света сквозь фильтры. Высокая эффективность мониторов TFT LCD обусловлена малым расходом материалов и энергии. Высокий КПД и низкий уровень электромагнитного излучения позволяет отнести эти мониторы к разряду устройств, "дружелюбных" к окружающей среде.

Структура аналогового интерфейса LCD монитора

Структура аналогового интерфейса LCD монитора

Структура жидкокристаллического TFT монитора

Структура жидкокристаллического TFT монитора


Плоские дисплеи
Мониторы с катодной ЭЛТ (CRT - Cathode Ray Tube) остаются наиболее распространенным типом мониторов, являясь наиболее дешевыми изделиями с плоским экраном, со всевозрастающими размерами и качеством изображения. Однако на смену им все больше приходят плоские дисплеи как занимающие значительно меньше места, легкие и энергоэффективные (экономные).

Плоские дисплеи по принципу действия можно классифицировать на ряд типов: жидкокристаллические LCD, плазменные PDP (Plasma Display Panel), электролюминесцентные ELD (Electro Luminescent Display), FED (Field Emission Display) и др. Сегодня они в центре внимания как информационные средства XXI века - эры охраны окружающей среды, низкого энергопотребления и шума.
Жидкокристаллический LCD дисплей
В жидкокристаллическом (ЖК) дисплее материал помещен между двумя стеклянными панелями. При этом используются электрооптические свойства жидкого кристалла, помещенного в электрическом поле. От других типов дисплеев он отличается тем, что использует свет от внешнего источника.

ЖК дисплей может быть изготовлен очень тонким и потребляет весьма мало энергии. Жидкий кристалл - промежуточное состояние между жидкой и твердой фазами вещества - проводит или не проводит свет в зависимости от приложенного к нему напряжения или температуры. Отсюда следует, что, управляя напряжением или температурой в определенной области, можно создавать яркие изображения.

Несмотря на очевидные преимущества в размерах и энергоэффективности, применению ЖК мониторов сопутствует ряд нерешенных проблем: контрастность, увеличение угла обзора, высокая стоимость.

Схема работы матицы ЖК монитора

ЖК дисплеи с активной матрицей
ЖК дисплеи с активной матрицей (AM-LCD) используют описанный выше принцип действия для элементов каждого цвета. Цветовоспроизводящие элементы в таком дисплее влияют друг на друга. Для устранения этого недостатка используются магнитодиоды.
Тонкопленочные транзисторные (TFT) ЖК дисплеи
В TFT LCD дисплеях для каждого цветового элемента используется 1 транзистор и 1 конденсатор, которые обеспечивают подачу напряжения на элемент в период включенного состояния транзистора. Закрытый транзистор изолирует элемент до момента следующего своего включения. Для создания изображения здесь используется свойство ЖК вещества проводить или блокировать свет в зависимости от приложенного напряжения.
Пленка из аморфного кремния
Наиболее широко в тонкопленочных транзисторных технологиях используется аморфный кремний. Это обусловлено низкой стоимостью стеклянных материалов, которые стали использоваться благодаря низкотемпературному режиму работы аморфного кремния. Другие его преимущества связаны с высоким коэффициентом усиления по току, малым током покоя и высокой стабильностью.
Плазменные панели
В плазменных панелях для получения изображения используется эффект газового разряда.
FED-дисплей
FED-дисплеи относятся к следующему поколению плоских мониторов, обладающему существенно более низким энергопотреблением, меньшей толщиной, и сравнимы по качеству изображения с лучшими образцами мониторов на ЭЛТ. Этот тип мониторов начал осваиваться в США и Европе в ответ на прорыв Японии в области ЖК мониторов. Основы технологии FED дисплеев были заложены в начале 90-х годов, в период интенсивного развития полупроводниковой техники.

FED-дисплеи имеют много преимуществ в сравнении с жидкокристаллическими - матричная адресация, малые вес и толщина. Более того, у них лучшие яркость, цветопередача, и все условия быстрее догнать мониторы на ЭЛТ. Благодаря особой матрице у них есть основания встать в ряд плоских дисплеев нового поколения.
Жидкий кристалл
Жидкий кристалл представляет собой промежуточную фазу вещества, объединяющую текучесть жидкости и позиционную структуру кристалла.
Заднее освещение
ЖК-дисплей не излучает, а работает как оптический затвор. Поэтому для воспроизведения изображения ему требуется внешний источник света, и позади ЖК панели располагается излучатель.
Цветовой фильтр
Цветовой фильтр представляет собой жидкокристаллическую панель, в которой красные, зеленые и синие элементы расположены в определенном порядке, образующем цветовую матрицу. Цветовой фильтр расположен на верхней или нижней стеклянной панели монитора. Три цветовых элемента инициируются независимо друг от друга и в комбинации определяют цвет данного участка.
Относительное отверстие
Апертурное отношение (относительное отверстие) представляет собой отношение площади изображения, или эффективной площади апертуры, к общей площади матрицы ЖК дисплея. Чем это отношение больше, тем ярче дисплей, так как увеличивается площадь, занятая цветовыми элементами. Увеличивается также и контрастность. Относительное отверстие является важным показателем ЖК дисплея, используемым для оценки его качества.
Угол обзора
Контрастность изображения ЖК монитора изменяется в зависимости от угла, под которым ведется его наблюдение. Угол зрения характеризует это изменение. Он может быть выражен через изменение контраста при смещении вверх/вниз и вправо/влево. Пропускная способность жидкого кристалла в большой степени зависит от угла наклона падающего света. Таким образом, изменения контраста определяются коэффициентом передачи на входе и выходе.
Интерференция
Интерференция выражается в отрицательном взаимовлиянии пикселей, когда активизированный напряжением пиксель влияет на соседний пассивный. Это явление характерно в основном для простых панелей типа STN, однако и в панелях с активными матрицами заметно незначительное влияние интерференции.
Яркость
Для измерения яркости ЖК дисплеев используются такие величины, как NIT, Foot Lambert и кандела на квадратный метр - кд/м (cd/m). Яркость дисплея определяется яркостью заднего освещения и пропускной способностью панели. Пропускная способность жидкого кристалла низка, поэтому для усиления яркости изображения используют апертурную решетку с большим относительным отверстием, поляризационные панели и цветовые фильтры с высокой пропускной способностью или призмы.
Масштабирование изображения при многорежимной работе
Для мониторов Samsung TFT рекомендуемое разрешение XGA (1024х768) и SXGA (1280х1024), кроме того, эти мониторы обеспечивают поддержку полноэкранных расширенных режимов SVGA и VGA. Однако при разрешении, соответствующем режиму SVGA и меньшем, символы и изображения могут получиться грубыми и нестабильными. Причина в том, что базовое число пикселей для 14" и 15" TFT панелей было выбрано для режима XGA. Поэтому для воспроизведения изображений в режимах SVGA или VGA они должны быть подвергнуты преобразованию.

Решение данной проблемы лежит в сфере конкурентоспособности фирмы в данной рыночной ситуации. Компания Samsung Electronics предприняла специальные меры к тому, чтобы обеспечить качественное изображение при многорежимной работе монитора. Разработана и реализована функция усовершенствованного масштабирования изображения (Image Enhancement Function), которая, используя метод нелинейной интерполяции для увеличения картинки, позволяет получить ее качественное воспроизведение при разрешении, отличном от базового.