همیشه به انتخاب نوع ماتریس مانیتور بستگی دارد. و هنگامی که قبلاً تصمیم گرفتید به چه نوع ماتریسی نیاز دارید، می توانید به سایر ویژگی های مانیتور بروید. در این مقاله به بررسی انواع اصلی ماتریس های مانیتور می پردازیم که در حال حاضر توسط سازندگان استفاده می شود.

اکنون در بازار می توانید مانیتورهایی با این نوع ماتریس ها پیدا کنید:

• فیلم TN + (Twisted Nematic + فیلم)
• IPS (SFT - Super Fine TFT)
• * VA (تراز عمودی)
• PLS (تغییر هواپیما به خط)

بیایید انواع ماتریس های مانیتور را به ترتیب در نظر بگیریم.

TN + فیلم- ساده ترین و ارزان ترین تکنولوژی برای ایجاد ماتریس. به دلیل قیمت پایین آن محبوب ترین است. تا چند سال پیش، تقریباً 100 درصد تمام مانیتورها از این فناوری استفاده می کردند. و فقط متخصصان پیشرفته ای که به مانیتورهای باکیفیت نیاز دارند دستگاه هایی را خریداری کرده اند که بر اساس فناوری های دیگر ساخته شده اند. اکنون وضعیت کمی تغییر کرده است، قیمت مانیتورها کاهش یافته است و ماتریس های فیلم TN + محبوبیت خود را از دست می دهند.

مزایا و معایب ماتریس فیلم TN +:

• قیمت پایین
• سرعت پاسخگویی خوب
• زوایای دید ضعیف
• کنتراست کم
• ارائه رنگ ضعیف

IPS

IPS- پیشرفته ترین نوع ماتریس. این فناوری توسط هیتاچی و NEC توسعه یافته است. توسعه دهندگان ماتریس IPS موفق شدند از شر کاستی های فیلم +TN خلاص شوند، اما در نتیجه قیمت ماتریس های این نوع در مقایسه با فیلم +TN به طور قابل توجهی افزایش یافت. با این وجود هر سال قیمت این محصولات کاهش می یابد و برای مصرف کننده عادی مقرون به صرفه تر می شود.

مزایا و معایب ماتریس IPS:

• رندر رنگی خوب
• کنتراست خوب
• زوایای دید گسترده
• قیمت بالا
• زمان پاسخگویی طولانی

* VA

* VAاین یک نوع ماتریس مانیتور است که می تواند مصالحه ای بین فیلم TN + و IPS در نظر گرفته شود. محبوب ترین در میان این ماتریس ها MVA (تراز عمودی چند دامنه ای) است. این فناوری توسط فوجیتسو توسعه یافته است.

آنالوگ های این فناوری که توسط تولید کنندگان دیگر توسعه یافته است:

• PVA (Tatterned Vertical Alignment) از سامسونگ.
• سوپر PVA از Sony-Samsung (S-LCD).
• Super MVA از CMO.

مزایا و معایب ماتریس های MVA:

• زوایای دید بزرگ
• ارائه رنگ خوب (بهتر از TN + فیلم، اما بدتر از IPS)
• سرعت پاسخگویی خوب
• سیاه عمیق
• قیمت بالایی نیست
• محو شدن جزئیات سایه (در مقابل IPS)

لطفا

لطفا- نوعی ماتریس که توسط سامسونگ به عنوان جایگزینی برای ماتریس های گران قیمت IPS توسعه یافته است.

در رزولوشن ها و اندازه های مختلف، روکش های مات یا براق و ویژگی هایی مانند نرخ تازه سازی 120 هرتز و پشتیبانی از سه بعدی موجود است. دامنه مانیتورها و تغییرات در مشخصات می تواند بسیار دلهره آور باشد، و علاوه بر این، اعداد همیشه ارزش اعتماد ندارند. یکی از اساسی‌ترین جنبه‌های نمایشگرهای LCD، تعیین نحوه عملکرد و بهترین عملکرد آنها، نوع پنل است. اگرچه انواع زیادی از آنها وجود دارد، اما همه صفحه نمایش های مدرن معمولاً در یکی از سه دسته قرار می گیرند که هر کدام از نظر ویژگی های خود با دیگری متفاوت هستند.

اصل عملکرد صفحه نمایش کریستال مایع

صفحه نمایش از دو لایه مواد پلاریزه تشکیل شده است که یک لایه ال سی دی بین آنها قرار دارد. هنگامی که برق به این لایه در نمایشگر کریستال مایع اعمال می شود، یک جریان الکتریکی باعث می شود که کریستال ها در یک راستا قرار گیرند تا نور بتواند (یا نمی تواند) از آنها عبور کند. نور پس از غلبه بر پانل پلاریزه جلویی، در مسیر خود با فیلتری برخورد می کند که تنها به اجزای قرمز، سبز یا آبی آن اجازه عبور می دهد. دسته ای از این سه رنگ یک پیکسل را روی صفحه تشکیل می دهند. با نورپردازی انتخابی، طیف وسیعی از رنگ ها را می توان ایجاد کرد.

دستگاه نمایشگرهای کریستال مایع و پلاسما کاملاً متفاوت است. در حالت دوم، به جای نور پس زمینه و مجموعه ای از فیلترها، یک تصویر (توسط پلاسما) ایجاد می شود که با عبور جریان الکتریکی از آن روشن می شود.

نمایشگر TN

برای چندین سال، مانیتورهای پنل TN رایج ترین در بازار بوده اند. سازندگان همیشه سعی می کنند استفاده از نوع "جایگزین" LCD را در مشخصات خود به اشتراک بگذارند. اگر لیست نشده باشد، به احتمال زیاد TN است. از ویژگی های کلی این فناوری می توان به هزینه تولید نسبتا پایین و پاسخگویی نسبتاً بالا اشاره کرد. پیکسل ها به سرعت تغییر حالت می دهند تا تصاویر متحرک نرم تری ارائه کنند. برخی از نمایشگرهای Twisted Nematic نرخ تازه‌سازی دو برابری دارند (120 هرتز به جای 60 هرتز)، که به آنها اجازه می‌دهد از فناوری‌های شاتر فعال 3 بعدی استفاده کنند و 2 برابر اطلاعات بیشتری را برای تجربه بازی روان‌تر نمایش دهند. در آخرین مدل‌ها، نرخ تازه‌سازی به 144 هرتز افزایش یافته است، اما منحصراً برای دو بعدی طراحی شده است نه سه بعدی.

مشکلات پنل TN

در حالی که همه چیز در طول سال ها بهبود یافته است، کیفیت تصویر اغلب یک ضعف نسبی در فناوری TN در نظر گرفته می شود. یک مانیتور خوب از این نوع می تواند تصویری واضح و روشن با کنتراست قابل احترام ارائه دهد، معمولاً در صورت خاموش بودن «کنتراست پویا» 1000:1.

نقطه ضعف اصلی این نوع فناوری LCD، زاویه دید نسبتا محدود است. متداول ترین مقادیر 170 درجه افقی و 160 درجه عمودی است که فقط کمی کمتر از سایر فناوری های پانل است. در واقع، هنگام نگاه کردن به صفحه از کنار، بالا یا پایین، یک تغییر رنگ محسوس و حتی "وارونگی" وجود دارد.

از آنجایی که این پنل ها نسبتا بزرگ هستند (تا 28 اینچ)، زوایای دید نسبتا محدود در واقع بر عملکرد تأثیر می گذارد، حتی زمانی که مستقیماً در جلوی نمایشگر قرار می گیرند. این باعث افزایش زوایای دید از مرکز صفحه به مناطق پیرامونی می شود. متوجه خواهید شد که همان سایه بسته به موقعیت آن در پانل کمی متفاوت است - در بالا به طور قابل توجهی تیره تر و در پایین روشن تر است. این امر دقت و اشباع رنگ را به خطر می اندازد و این نوع نمایشگر را برای کارهایی که نیاز به دقت رنگ بالایی دارند، مانند طراحی و عکاسی، انتخاب نامناسبی می کند. به عنوان مثال، مانیتور ASUS PG278Q است، که کاملاً معمولی است که از یک موقعیت معمولی روی میز روی صفحه نمایش دیده می شود.

پانل های VA

وقتی ال سی دی سعی می کند سیاه را نشان دهد، فیلترها سایه می زنند تا کمترین نور ممکن از نور پس زمینه خارج شود. اکثر نمایشگرهای LCD برای این کار به اندازه کافی خوب عمل می کنند، اما فیلتر ایده آل نیست، بنابراین عمق سیاهی ممکن است به اندازه لازم نباشد. نقطه قوت قطعی پانل های VA اثربخشی آنها در مسدود کردن نور پس زمینه در مواقعی است که مورد نیاز نیست. این منجر به سیاهی عمیق تر و نسبت کنتراست بالاتر، از 2000: 1 تا 5000: 1 با "کنتراست پویا" خاموش می شود. این چندین برابر بیشتر از سایر فناوری های کریستال مایع است. پنل‌های VA همچنین کمتر در معرض نشتی نور یا "مه" در اطراف لبه‌ها هستند، که آنها را برای علاقه‌مندان به فیلم و استفاده از آنها برای کارهای عمومی لذت بخش می‌کند.

کیفیت تصویر

یکی دیگر از مزایای کلیدی LCDهای VA، بهبود زاویه دید و بازتولید رنگ در مقایسه با TN است. تغییر رنگ در سراسر صفحه نمایش کمتر مشخص است، در حالی که رنگ ها را می توان با دقت بیشتری به دست آورد. از این نظر، آنها بهترین نامزدها برای مشاغل حساس به رنگ هستند، اما در این زمینه به اندازه فناوری های IPS یا PLS قوی نیستند. هنگام مقایسه رنگ در مرکز صفحه با همان رنگ در لبه یا پایین در زوایای دید معمولی، معمولاً میزان اشباع کاهش می یابد. همچنین یک تغییر وسعت قابل توجهی وجود دارد که بیشتر در مقیاس خاکستری مشخص است، اما می تواند برای رنگ های دیگر نیز رخ دهد. در این حالت، سایه روشن تر یا تیره تر به نظر می رسد حتی با حرکت جزئی سر.

معایب نمایشگرهای VA

به طور سنتی، تغییر گاما نقطه ضعف اصلی پنل‌های VA نبوده است، زیرا معمولاً مقرون به صرفه هستند و در محدوده خوبی توسط شرکت‌هایی مانند فیلیپس، بنکیو، آییاما و سامسونگ ارائه می‌شوند. یک نقطه ضعف واقعی این نوع دستگاه نمایشگر کریستال مایع سرعت واکنش نسبتا پایین است. پیکسل ها نسبتاً آهسته از حالتی به حالت دیگر منتقل می شوند که در حین حرکت سریع باعث تاری بیشتر می شود. در برخی موارد شدید، ممکن است اشیا آنقدر لکه دار به نظر برسند که ردی شبیه دود به جا بگذارند (مانند BenQ EW2430).

انواع فناوری VA

انواع پنل های VA مدرن مورد استفاده در مانیتورهای رایانه شخصی عبارتند از MVA (تراز عمودی چند دامنه)، AMVA (MVA پیشرفته) یا AMVA + (AMVA با زاویه دید کمی بازتر). مدل‌های پنل AMVA (+) معمولاً از اوردرایو پیکسل مؤثر استفاده می‌کنند تا از مسیرهای دود مانند زیاد رنج نبرند. آنها از نظر سرعت برخی از انتقال پیکسل ها با مدل های مدرن IPS همتراز هستند. انتقال دیگر، معمولاً از رنگ های روشن به تیره، هنوز نسبتاً کند است. به عنوان مثال سامسونگ S34E790C، که به طور کلی عملکرد بهتری نسبت به همتای IPS خود Dell U3415W از نظر پاسخگویی دارد.

سازنده LCD AU Optronics (AUO) یک پنل 35 اینچی UltraWide VA با نرخ تجدید 144 هرتز ایجاد کرده است. در دستگاه‌هایی مانند BenQ XR3501 استفاده می‌شود و علی‌رغم این نرخ تازه‌سازی بالا، برخی از انتقال‌های پیکسل هنوز به‌طور قابل‌توجهی کند هستند. هر دو AUO و سامسونگ پنل های VA دیگری با نرخ تازه سازی LCD بیش از 100 هرتز تولید می کنند. شارپ دارای چندین ماتریس تخصصی MVA است که در چندین مدل (از جمله FG2421) استفاده می شود که از 120 هرتز پشتیبانی می کنند. با این حال، اگر پیکسل ها توانایی انجام این کار را داشته باشند، دو برابر کردن نرخ تازه سازی کیفیت تصویر را بهبود می بخشد. برای کمک به غلبه بر این محدودیت‌ها، مانیتورهای دارای حسگر شارپ از نور پس‌زمینه بارق همراه با نرخ فریم دوگانه به نام Turbo240 استفاده می‌کنند که تا حد زیادی رفتار انتقال پیکسل را پنهان می‌کند و تاری حرکت جلب توجه را کاهش می‌دهد.

پانل های IPS، PLS و AHVA

وقتی نوبت به نتیجه نهایی می رسد، این فناوری ها اساساً بسیار مشابه هستند. تفاوت اصلی آنها در این است که IPS در درجه اول توسط LG Display، PLS توسط سامسونگ و AHVA توسط AUO توسعه داده شده است. آنها گاهی اوقات به سادگی به عنوان پانل های نوع IPS شناخته می شوند. مزیت واقعی بازاریابی، دقت رنگ، ثبات و زاویه دید گسترده آنها در مقایسه با سایر فناوری های کریستال مایع است. هر سایه بدون توجه به موقعیت آن بر روی صفحه نمایش با دقت نمایش داده می شود.

نمایشگرهای IPS با TN و VA تفاوت دارند زیرا مولکول های کریستال به صورت موازی و عمود بر صفحه حرکت نمی کنند. این امر میزان فیلتر نور را از طریق سنسور کاهش می دهد و بهترین عملکرد مانیتور را تضمین می کند.

فناوری پیشرفته IPS

برخی از مدل‌های گران‌تر IPS و PLS با ارائه پشتیبانی از طیف‌های رنگی گسترده‌تر، از این هم فراتر می‌روند، در نتیجه دامنه بالقوه رنگ‌های تکرارپذیر و عمق رنگ را برای بهبود وفاداری تصویر افزایش می‌دهند. این باعث می شود که پانل های IPS و PLS کاندیدای خوبی برای کارهای گرافیکی حیاتی باشند. علاوه بر این، مانیتورهای بزرگ IPS دارای وضوح بالاتری نسبت به بسیاری از همتایان TN و VA خود هستند، حتی اگر طیف گسترده‌ای از وضوح‌ها برای همه انواع پنل امروزه در دسترس هستند. انتخاب تعداد پیکسل‌ها، قیمت رو به کاهش و بازتولید رنگ عالی واقعا جذابیت این نوع نمایشگر را بسیار فراتر از برنامه‌های گرافیکی، از جمله بازی‌ها و کار کردن بر روی دسکتاپ، افزایش می‌دهد.

پاسخگویی

سازندگانی مانند Dell، LG، AOC، و ASUS طیف خوبی از مانیتورهای IPS مقرون به صرفه را ارائه می دهند. این بدان معناست که عکاسان، طراحان یا کاربران عمومی با بودجه محدود می توانند از این فناوری بهره ببرند. بسیاری از مانیتورهای مدرن IPS و PLS نسبت به همتایان VA خود بسیار پاسخگوتر هستند و حتی با صفحه نمایش های TN رقابت می کنند، اگرچه این معمولاً بزرگترین ایراد پنل های IPS است. به دلیل این پیشرفت‌های چشمگیر، برخی از مدل‌های مدرن در میان گیمرها تقاضایی پیدا می‌کنند که می‌توانند از رنگ‌های رنگارنگ‌تر لذت ببرند، بدون اینکه تحت تأثیر جلوه‌های ناخوشایند قرار بگیرند.

نرخ تازه سازی پنل های IPS

در برخی از مدل های مدرن از این نوع، زمان پاسخ پیکسل در واقع به سطحی رسیده است که در آن حرکت بیش از هر مانیتوری با نرخ تازه سازی 60 هرتز تار نمی شود. پاسخگویی نمایشگر در 120 هرتز کاملاً مطلوب نیست، اگرچه عملکرد مطلوب هیچ ارتباطی با نرخ تازه سازی ندارد. با این وجود، سازندگان پیشرفت های کافی در این زمینه داشته اند که به AUO و LG اجازه می دهد تا پنل هایی از نوع IPS را با نرخ تازه سازی بیش از 144 هرتز منتشر کنند.

نمایشگرهای IPS کنتراست

کنتراست یکی دیگر از نقاط ضعف سنتی این نوع پنل است. در اینجا نیز تغییرات قابل توجهی قابل توجه است و نمایشگرهای نوع IPS در این نشانگر همتراز با رقبای خود هستند که با استفاده از فناوری TN ساخته شده اند. نسبت کنتراست آنها به 1000: 1 می رسد (بدون کنتراست پویا). با این حال، برخی از کاربران متوجه یک مشکل آزاردهنده در این نوع دستگاه نمایش کریستال مایع شده اند - زرق و برق یا "درخشش" محتوای تاریک ناشی از رفتار نور در این پانل ها. این معمولاً زمانی که از زاویه باز مشاهده می شود بیشتر آشکار می شود (مانند Samsung S27A850D). همچنین در گوشه‌های مدل‌های بیش از 21.5 اینچ، اگر مستقیماً جلوی صفحه نمایش با فاصله کمی بنشینید، درخشش معمولاً وجود دارد.

بنابراین، مانیتورهای IPS بهترین نمایشگرهای LCD رنگی هستند که از رنگ‌های پر جنب و جوش لذت می‌برند، اما همیشه ارزش نگاه کردن به اعداد را دارد.

نتیجه

3 دسته اصلی از پنل های مورد استفاده در مانیتورهای LCD مدرن وجود دارد: TN، VA و IPS. فناوری TN در حال حاضر محبوب ترین فناوری است که کیفیت تصویر مناسب و پاسخگویی بالا را با قیمت مقرون به صرفه ارائه می دهد. VA واکنش‌پذیری را قربانی می‌کند و کندترین نوع پنل است، اما کنتراست عالی و ارائه رنگ بهبود یافته را نسبت به فناوری‌های TN ارائه می‌کند. IPS، PLS و AHVA از نظر کیفیت تصویر پیشتاز هستند، و سازگارترین و دقیق‌ترین رنگ‌ها را ارائه می‌کنند و در عین حال زوایای دید عالی، پاسخ‌دهی قابل احترام و کنتراست معقول را ارائه می‌دهند. کاربر می تواند مزایا و معایب مانیتورها را با مقایسه آنها بسنجید و درک ویژگی های کلی LCD ها نقطه شروع بسیار خوبی است.

معرفی

موضوع "نمایشگر کریستال مایع و پنل های پلاسما" از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا در دنیای مدرن، بسیاری از دستگاه ها از خروجی گرافیکی یا متنی برای نمایش اطلاعات روی صفحه استفاده می کنند. در سال های اخیر، این جهت به سرعت در حال توسعه بوده است، فن آوری های جدید در حال ظهور هستند، قدیمی ها در حال بهبود هستند.

هدف از کار دوره.

نحوه عملکرد نمایشگرهای کریستال مایع را بیاموزید.

برای مطالعه اصل عملکرد پانل های پلاسما.

اصل عملکرد نمایشگرهای LCD و پانل های پلاسما را مقایسه کنید.

به مزایا و معایب ال سی دی و پنل های پلاسما توجه کنید.

بخش تئوری

صفحه نمایش کریستال مایع

دیود ترانزیستور الکترونیکی کریستال مایع

صفحه نمایش های LCD (نمایشگر کریستال مایع، نمایشگر کریستال مایع) از ماده ای (سیانوفنیل) ساخته شده اند که در حالت مایع است، اما در عین حال برخی از خواص ذاتی اجسام کریستالی را دارد. در واقع، اینها مایعاتی با ناهمسانگردی خواص (به ویژه، نوری) مرتبط با نظم در جهت گیری مولکول ها هستند.

نمایشگر کریستال مایع برای نمایش اطلاعات گرافیکی یا متنی در نمایشگرهای کامپیوتر، تلویزیون، تلفن، دوربین های دیجیتال، کتاب های الکترونیکی، ناوبری، تبلت، مترجم الکترونیکی، ماشین حساب، ساعت و غیره و همچنین در بسیاری از دستگاه های الکترونیکی دیگر استفاده می شود.

به اندازه کافی عجیب، اما کریستال های مایع تقریبا ده سال از CRT قدیمی تر هستند، اولین توصیف این مواد در سال 1888 انجام شد. با این حال، برای مدت طولانی هیچ کس نمی دانست چگونه آنها را در عمل به کار ببرد: چنین موادی وجود دارد و بس، و هیچ کس به جز فیزیکدانان و شیمیدانان به آنها علاقه مند نبود. بنابراین، مواد کریستال مایع در سال 1888 توسط دانشمند اتریشی F. Renitzer کشف شد، اما تنها در سال 1930 محققان شرکت بریتانیایی Marconi یک حق اختراع برای کاربرد صنعتی خود دریافت کردند. با این حال ، همه چیز فراتر از این پیش نرفت ، زیرا پایه فناوری در آن زمان هنوز خیلی ضعیف بود. اولین پیشرفت واقعی توسط دانشمندان فرگاسون و ویلیامز از RCA (شرکت رادیویی آمریکا) انجام شد. یکی از آنها با استفاده از اثر بازتابی انتخابی آنها، یک حسگر حرارتی مبتنی بر کریستال های مایع ایجاد کرد، دیگری اثر میدان الکتریکی را بر روی کریستال های نماتیک مطالعه کرد. و بنابراین، در پایان سال 1966، RCA Corporation یک نمونه اولیه LCD - یک ساعت دیجیتال را نشان داد. شرکت شارپ نقش مهمی در توسعه فناوری LCD داشته است. او هنوز در میان رهبران فناوری است. اولین ماشین حساب جهان CS10A در سال 1964 توسط این شرکت تولید شد. در اکتبر 1975، اولین ساعت دیجیتال فشرده با استفاده از فناوری TN LCD ساخته شد. در نیمه دوم دهه 70، انتقال از نمایشگرهای کریستال مایع هشت بخش به تولید ماتریس با آدرس دهی هر نقطه آغاز شد. بنابراین، در سال 1976، شارپ یک تلویزیون سیاه و سفید با قطر صفحه نمایش 5.5 اینچ، که بر اساس یک ماتریس LCD با وضوح 160x120 پیکسل ساخته شده بود، منتشر کرد.

کریستال‌های مایع موادی هستند که مولکول‌های آن‌ها بسیار متحرک هستند و تمایل دارند خود را به شیوه‌ای منظم در میدان الکتریکی جهت دهند. مقاومت کریستال های مایع زیاد است و از اهم می رسد. در دمای اتاق، در غیاب میدان الکتریکی، جهت گیری مولکول های کریستال مایع آشفته است و بنابراین ماده شفاف نیست. هنگامی که میدان الکتریکی ظاهر می شود، مولکول ها مرتب می شوند و در نتیجه، ماده از نظر نوری شفاف می شود. طراحی ساده شده نمایشگر کریستال مایع را می توان در شکل 1 مشاهده کرد.

در شکل اعداد نشان می دهد:

1 - شیشه یا مواد شفاف مشابه.

2 - فیلم های الکترودهای شفاف که یک ماتریس را تشکیل می دهند.

3 - کریستال مایع؛

4 - سطح فلزی.

الکترود شفاف به صورت اعداد یا نمادها مطابق با تصویر مورد نظر ساخته می شود. بین فیلم های رسانای الکترودهای شفاف مورد نیاز فعلی و پایه فلزی، یک ژنراتور متصل می شود که ولتاژ متناوب با دامنه 2 تا 15 ولت و فرکانس ده ها تا هزاران هرتز تولید می کند.

از مزایای نمایشگرهای کریستال مایع مصرف برق بسیار کم و ولتاژ پایین تغذیه است.

معایب آن کوتاه بودن MTBF و وجود اجباری منبع روشنایی خارجی است.

کریستال های مایع را می توان به یکی از سه نوع تقسیم کرد: اسمکتیک، نماتیک یا کلستریک.

در یک کریستال مایع اسمکتیک (شکل 2)، مولکول‌ها در لایه‌هایی قرار گرفته‌اند که می‌توانند به راحتی روی یکدیگر بلغزند و باعث جاری شدن کریستال مایع می‌شوند. لایه ها به صورت دوره ای نسبت به یکدیگر مرتب شده اند. در داخل لایه ها، در جهت های جانبی، تناوب دقیقی در آرایش مولکول ها وجود ندارد.

کریستال های مایع نماتیک (شکل 3) ساختار لایه ای مانند بلورهای اسمکتیک ندارند. مولکول ها به طور تصادفی در جهت محورهای بلند خود جابه جا می شوند. فقط یک نظم جهت گیری در آرایش مولکول ها وجود دارد: همه مولکول ها در امتداد یک جهت غالب هستند. اگر به نمونه زیر میکروسکوپ نگاه کنید، می توانید رشته های نازک تیره ای را ببینید. اینها مکان هایی هستند که مولکول ها جهت خود را به طور چشمگیری تغییر می دهند. به این رشته ها، ناهماهنگی می گویند. در دماهای خاص، اسمکتیک ها می توانند به نماتیک تبدیل شوند.

کریستال های مایع کلستریک عمدتاً ترکیباتی از کلسترول و سایر استروئیدها را تشکیل می دهند. ساختار بلورهای مایع مانند بلورهای نماتیک است، اما علاوه بر این در جهتی عمود بر محورهای بلند مولکول ها پیچ خورده است.

یکی از ویژگی‌های جالب کریستال‌های مایع کلستریک (شکل 4) این است که یک پرتو نور بر روی یک لایه نازک کریستالی می‌تواند تحت بازتاب انتخابی قرار گیرد. قانون بازتاب نور سفید در این مورد رعایت نمی شود. پرتوهای با طول موج های مختلف در زوایای مختلف منعکس می شوند. در نتیجه، فیلم کلستریک در نور منعکس شده رنگی روشن به نظر می رسد.

دستگاه های ساده با نمایشگر (ساعت های الکترونیکی، تلفن، پخش کننده، دماسنج و غیره) می توانند دارای نمایشگر تک رنگ یا 2-5 رنگ باشند. یک تصویر چند رنگ با استفاده از سه گانه RGB تشکیل می شود.

RGB (مخفف کلمات انگلیسی قرمز، سبز، آبی - قرمز، سبز، آبی) یک مدل رنگ افزودنی است که به طور معمول روشی از سنتز رنگ را برای تولید مثل رنگ توصیف می کند (شکل 5).

از نظر ساختاری، نمایشگر از عناصر زیر تشکیل شده است (شکل 6):

ماتریس های LCD (در اصل - یک بسته مسطح از صفحات شیشه ای، که بین لایه های آن کریستال های مایع قرار دارد؛ در دهه 2000، مواد انعطاف پذیر مبتنی بر پلیمرها شروع به استفاده کردند).

· منابع نور برای روشنایی.

مهار تماس (سیم)؛

· یک مورد، معمولا پلاستیکی، با یک قاب فلزی برای سفت کردن.

ترکیب پیکسل LCD:

· دو الکترود شفاف.

لایه ای از مولکول های واقع بین الکترودها.

· دو فیلتر پلاریزه که صفحات پلاریزاسیون آنها (به طور معمول) عمود هستند.

اگر ولتاژی به الکترودها اعمال شود، مولکول ها تمایل دارند در جهت میدان الکتریکی قرار بگیرند که ساختار مارپیچ را مخدوش می کند. در این حالت، نیروهای الاستیک با این کار مقابله می کنند و زمانی که ولتاژ خاموش می شود، مولکول ها به موقعیت اولیه خود باز می گردند. با قدرت میدان کافی، تقریباً همه مولکول ها موازی می شوند که منجر به کدورت ساختار می شود. با تغییر ولتاژ می توانید میزان شفافیت را کنترل کنید.

اگر یک ولتاژ ثابت برای مدت طولانی اعمال شود، ساختار کریستال مایع ممکن است به دلیل مهاجرت یون تخریب شود. برای حل این مشکل، از یک جریان متناوب یا تغییر در قطبیت میدان با هر آدرس‌دهی سلول استفاده می‌شود (از آنجایی که تغییر شفافیت هنگام روشن شدن جریان بدون توجه به قطبیت آن رخ می‌دهد).

در کل ماتریس، هر یک از سلول ها را می توان به صورت جداگانه کنترل کرد، اما با افزایش تعداد آنها، این امر دشوار می شود، زیرا تعداد الکترودهای مورد نیاز افزایش می یابد. بنابراین، آدرس دهی سطر و ستون تقریباً در همه جا استفاده می شود.

کریستال های مایع به خودی خود نمی درخشند. برای اینکه تصویر روی LCD قابل مشاهده باشد، به یک منبع نور نیاز است. منبع می تواند خارجی (به عنوان مثال، خورشید) یا داخلی (نور پس زمینه) باشد. به طور معمول، لامپ‌های نور پس‌زمینه داخلی در پشت لایه کریستال مایع قرار دارند و از طریق آن می‌درخشند (اگرچه نورهای جانبی، به عنوان مثال، در ساعت‌ها نیز دیده می‌شود).

نورپردازی خارجی

نمایشگرهای تک رنگ ساعت های مچی و تلفن های همراه بیشتر اوقات از نور خارجی (از نور خورشید، لامپ های اتاق و غیره) استفاده می کنند. معمولاً در پشت لایه پیکسل کریستال مایع، یک لایه بازتابنده کاذب یا مات وجود دارد. برای استفاده در تاریکی، این نمایشگرها مجهز به نورپردازی جانبی هستند. همچنین نمایشگرهای انعکاسی وجود دارند که در آنها لایه بازتابنده (Specular) نیمه شفاف است و نور پس زمینه در پشت آن قرار دارد.

روشنایی رشته ای

در گذشته، برخی از ساعت های مچی LCD تک رنگ از یک لامپ رشته ای کوچک استفاده می کردند. اما به دلیل مصرف بالای انرژی، لامپ های رشته ای مضر هستند. علاوه بر این، آنها برای استفاده، به عنوان مثال، در تلویزیون ها مناسب نیستند، زیرا گرمای زیادی تولید می کنند (گرمای بیش از حد برای کریستال های مایع مضر است) و اغلب می سوزند.

پانل الکترولومینسانس

برخی از ساعت‌ها و نمایشگرهای گیج از LCDهای تک رنگ استفاده می‌کنند که از یک صفحه الکترولومینسنت برای نور پس‌زمینه استفاده می‌کنند. این پانل یک لایه نازک از فسفر کریستالی است (به عنوان مثال، سولفید روی)، که در آن الکترولومینسانس رخ می دهد - درخشش تحت اثر جریان. معمولا نور سبز مایل به آبی یا زرد مایل به نارنجی می درخشد.

روشنایی توسط لامپ های تخلیه گاز ("پلاسما").

در طول دهه اول قرن بیست و یکم، اکثریت قریب به اتفاق نمایشگرهای LCD از یک یا چند لامپ تخلیه گاز نور پس‌زمینه داشتند (اغلب با کاتد سرد - CCFL، اگرچه EEFL اخیراً شروع به استفاده کرده است). در این لامپ ها منبع نور پلاسمایی است که توسط تخلیه الکتریکی از طریق گاز ایجاد می شود. چنین نمایشگرهایی را نباید با نمایشگرهای پلاسما اشتباه گرفت، که در آن هر پیکسل خودش می درخشد و یک لامپ تخلیه گاز مینیاتوری است.

نور پس زمینه دیود ساطع نور (LED).

در اوایل دهه 2010، نمایشگرهای LCD با نور پس زمینه از یک یا تعداد کمی از دیودهای ساطع کننده نور (LED) گسترده شدند. چنین نمایشگرهای LCD (که اغلب به آنها تلویزیون LED یا نمایشگرهای LED در تجارت گفته می شود) نباید با نمایشگرهای LED واقعی که در آن هر پیکسل خود می درخشد و یک LED مینیاتوری است، اشتباه گرفته شود.

مهمترین ویژگی های صفحه نمایش LCD:

1. نوع ماتریس توسط فناوری ساخته شده ال سی دی تعیین می شود.

2. کلاس ماتریس. ISO 13406-2 چهار کلاس ماتریس را تعریف می کند.

ISO 13406-2 - استاندارد ISO برای ارگونومی بصری نمایشگرهای LCD. عنوان کامل "الزامات ارگونومیک برای کار با نمایشگرهای بصری بر اساس صفحات تخت - قسمت 2: الزامات ارگونومیک برای نمایشگرهای صفحه تخت" است. برای مصرف کنندگان به عنوان استاندارد "پیکسل های شکسته" شناخته شده است.

پیکسل های معیوب

این استاندارد بین 4 کلاس کیفیت نمایشگرهای LCD تمایز قائل می شود که برای هر یک از آنها تعداد مشخصی پیکسل غیرفعال از یک میلیون مجاز است:

کلاس 1: 0 پیکسل در میلیون معیوب.

کلاس 2: تا 2 نقص نوع 1 و 2 یا تا 5 نقص نوع 3 در میلیون.

کلاس 3: حداکثر 5 پیکسل معیوب نوع 1. تا 15 - نوع 2؛ تا 50 زیرپیکسل معیوب در هر میلیون.

کلاس 4: حداکثر ppm 150 ppm.

در میان پنل های LCD تولید انبوه عملاً هیچ محصول کلاس 4 وجود ندارد.

استاندارد 4 نوع پیکسل معیوب را تعریف می کند:

نوع 1: سوزاندن مداوم پیکسل ها.

نوع 2: پیکسل هایی که به طور دائم روشن نمی شوند.

نوع 3: پیکسل هایی با نقص های دیگر، از جمله نقص در زیرپیکسل ها (سلول های RGB که یک پیکسل را تشکیل می دهند)، به عنوان مثال. به طور مداوم زیر پیکسل های قرمز، سبز یا آبی روشن می شود.

نوع 4 (گروه پیکسل معیوب): چندین پیکسل معیوب در یک مربع 5×5 پیکسل.

3. وضوح - ابعاد افقی و عمودی، بیان شده در پیکسل. بر خلاف مانیتورهای CRT، LCDها دارای یک وضوح ثابت هستند، بقیه با درون یابی به دست می آیند (مانیتورهای CRT همچنین دارای تعداد ثابتی پیکسل هستند که از نقاط قرمز، سبز و آبی نیز تشکیل شده است. ضروری است).

4. اندازه نقطه (اندازه پیکسل) - فاصله بین مراکز پیکسل های همسایه. ارتباط مستقیم با وضوح فیزیکی؛

5. نسبت ابعاد صفحه (جنبه متناسب) - نسبت عرض به ارتفاع (5: 4، 4: 3، 3: 2 (15x10)، 8: 5 (16x10)، 5: 3 (15x9)، 16: 9، و غیره)؛

6. Visible Diagonal - اندازه خود پانل که به صورت مورب اندازه گیری می شود. مساحت نمایشگرها نیز به فرمت بستگی دارد: مانیتور با نسبت تصویر 4: 3 دارای مساحت بزرگتر از نسبت تصویر 16: 9 با همان قطر است.

7.contrast - نسبت روشنایی روشن ترین و تاریک ترین نقاط در روشنایی نور پس زمینه معین. برخی از مانیتورها از سطح نور پس زمینه تطبیقی ​​با استفاده از لامپ های اضافی استفاده می کنند، رقم کنتراست داده شده برای آنها (به اصطلاح پویا) برای یک تصویر ثابت اعمال نمی شود.

8. روشنایی - مقدار نور ساطع شده از صفحه نمایش (معمولاً بر حسب کاندلا در هر متر مربع اندازه گیری می شود).

9. زمان پاسخ - حداقل زمان مورد نیاز برای تغییر روشنایی یک پیکسل. از دو مقدار تشکیل شده است:

· زمان بافر (تاخیر ورودی). ارزش بالا با بازی های سریع تداخل می کند. معمولاً ساکت با مقایسه با کینسکوپ در تیراندازی با سرعت بالا اندازه گیری می شود. اکنون (2011) در 20-50 میلی ثانیه؛ در برخی از مدل های اولیه به 200 میلی ثانیه رسید.

· زمان تعویض. در مشخصات مانیتور مشخص شده است. مقدار بالا کیفیت ویدیو را کاهش می دهد. روش های اندازه گیری مبهم هستند. اکنون تقریباً در همه مانیتورها زمان تعویض اعلام شده 2-6 میلی ثانیه است.

10. زاویه دید - زاویه ای که در آن افت کنتراست به مقدار از پیش تعیین شده می رسد؛ برای انواع مختلف ماتریس ها و توسط سازندگان مختلف به طور متفاوت محاسبه می شود و اغلب مورد مقایسه قرار نمی گیرد. برخی از تولید کنندگان در آن نشان می دهند. پارامترهای مانیتورهای آنها، زوایای دید مانند: CR 5: 1 - 176/176 درجه، CR 10: 1 - 170/160 درجه. مخفف CR مخفف نسبت کنتراست در زوایای دید مشخص شده نسبت به عمود بر صفحه است. در زوایای دید 170 درجه / 160 درجه، کنتراست در مرکز صفحه به مقدار کمتر از 10: 1 کاهش می یابد، در زوایای دید 176 درجه / 176 درجه - نه کمتر از مقدار 5: 1 .

بنابراین، یک مانیتور LCD تمام عیار متشکل از لوازم الکترونیکی با دقت بالا است که سیگنال ویدیوی ورودی، یک ماتریس LCD، یک ماژول نور پس زمینه، یک منبع تغذیه و یک محفظه با عناصر کنترل را پردازش می کند. ترکیبی از این اجزاست که خصوصیات مانیتور را به عنوان یک کل تعیین می کند، اگرچه برخی از ویژگی ها مهمتر از سایرین هستند.

فناوری های اصلی در ساخت نمایشگرهای LCD: TN + film، IPS (SFT، PLS) و MVA. این فناوری ها در هندسه سطوح، پلیمر، صفحه کنترل و الکترود جلویی متفاوت هستند. خلوص و نوع پلیمر با خواص کریستال مایع از اهمیت بالایی برخوردار است که در پیشرفت های خاص مورد استفاده قرار می گیرد.

زمان پاسخگویی نمایشگرهای LCD SXRD (سیلیکن X-tal Reflective Display) به 5 میلی ثانیه کاهش یافته است.

شرکت ها سونی, تیزو فیلیپسفناوری PALC (کریستال مایع خطاب به پلاسما)، که مزایای LCD (روشنایی و اشباع رنگ ها، کنتراست) و پانل های پلاسما (زوایای دید افقی و عمودی بزرگ، نرخ تجدید بالا) را به طور مشترک توسعه داده است. این نمایشگرها از سلول های پلاسما تخلیه گاز به عنوان دیمر و یک ماتریس LCD برای فیلتر رنگ استفاده می کنند. فناوری PALC به هر پیکسل نمایشگر اجازه می دهد تا به صورت جداگانه آدرس داده شود، که به معنای بهترین کنترل و کیفیت تصویر است.

فیلم TN + (Twisted Nematic + film) (شکل 7) ساده ترین فناوری است. کلمه "فیلم" در نام این فناوری به معنای "لایه اضافی" است که برای افزایش زاویه دید (تقریباً - از 90 تا 150 درجه) استفاده می شود. امروزه پیشوند "فیلم" اغلب حذف می شود و این ماتریس ها را به سادگی TN می نامند. راهی برای بهبود کنتراست و زاویه دید برای پنل های TN هنوز پیدا نشده است و زمان پاسخ برای این نوع ماتریس در حال حاضر یکی از بهترین ها است، اما سطح کنتراست نیست.

ماتریس فیلم TN + به شرح زیر عمل می کند: اگر ولتاژی به زیرپیکسل ها اعمال نشود، کریستال های مایع (و نور قطبی شده ای که از خود عبور می دهند) نسبت به یکدیگر به میزان 90 درجه در صفحه افقی در فضای بین دو صفحه می چرخند. . و از آنجایی که جهت پلاریزاسیون فیلتر در صفحه دوم دقیقاً 90 درجه با جهت قطبش فیلتر در صفحه اول است، نور از آن عبور می کند. هنگامی که زیرپیکسل های قرمز، سبز و آبی کاملاً روشن می شوند، یک نقطه سفید روی صفحه ظاهر می شود.

از مزایای این فناوری می توان به کمترین زمان پاسخگویی در بین ماتریس های مدرن و همچنین هزینه کم اشاره کرد. معایب: ارائه رنگ ضعیف، کوچکترین زاویه دید.

فناوری IPS (سوئیچینگ درون هواپیما) یا SFT (TFT فوق العاده خوب) (شکل 8)، توسط هیتاچی و NEC در سال 1996 توسعه یافت.

این شرکت ها از نام های مختلفی برای این فناوری استفاده می کنند - NEC از "SFT" و هیتاچی از "IPS" استفاده می کند.

این فناوری برای خلاص شدن از کاستی های فیلم TN + در نظر گرفته شده است. اگرچه IPS توانست زاویه دید را تا 178 درجه افزایش دهد، همچنین کنتراست و بازتولید رنگ بالا را افزایش دهد، زمان پاسخگویی کم باقی ماند.

از سال 2008، ماتریس های IPS (SFT) تنها مانیتورهای LCD هستند که همیشه رنگ RGB کامل 24 بیتی را با 8 بیت در هر کانال ارائه می دهند. از سال 2012، مانیتورهای بسیاری روی ماتریس های IPS (e-IPS تولید شده توسط LG Displays) با 6 بیت در هر کانال قبلاً منتشر شده اند. ماتریس های TN قدیمی 6 بیت در هر کانال دارند، درست مانند قسمت MVA.

اگر هیچ ولتاژی به ماتریس IPS اعمال نشود، مولکول‌های کریستال مایع نمی‌چرخند. فیلتر دوم همیشه عمود بر فیلتر اول می چرخد ​​و نور از آن عبور نمی کند. بنابراین نمایش مشکی به ایده آل نزدیک است. اگر ترانزیستور از کار بیفتد، پیکسل "شکسته" پنل IPS مانند ماتریس TN سفید نخواهد بود، بلکه سیاه خواهد بود.

هنگامی که ولتاژ اعمال می شود، مولکول های کریستال مایع عمود بر موقعیت اولیه خود می چرخند و نور را عبور می دهند.

اکنون IPS جایگزین فناوری H-IPS شده است که تمام مزایای فناوری IPS را با کاهش همزمان زمان پاسخ و افزایش کنتراست به ارث برده است. رنگ بهترین پنل های H-IPS نسبت به مانیتورهای CRT معمولی کم نیست. H-IPS و e-IPS ارزان‌تر به‌طور فعال در پنل‌های 20 اینچی استفاده می‌شوند. LG Display، Dell، NEC، Samsung، Chimei تنها تولیدکنندگان پنل‌هایی هستند که از این فناوری استفاده می‌کنند.

AS-IPS (Advanced Super IPS) نیز توسط شرکت هیتاچی در سال 2002 توسعه یافت. بهبودها عمدتاً به سطح کنتراست پانل های S-IPS معمولی مربوط می شود و آن را به پنل های S-PVA نزدیک می کند. AS-IPS همچنین به عنوان نام مانیتورهای NEC Corporation (به عنوان مثال NEC LCD20WGX2) بر اساس فناوری S-IPS توسعه یافته توسط کنسرسیوم LG Display استفاده می شود.

H-IPS A-TW (IPS افقی با قطبش سفید واقعی پیشرفته) - توسط LG Display برای شرکت NEC توسعه یافته است. این یک پنل H-IPS با فیلتر رنگی TW (True White) برای واقعی‌تر کردن رنگ‌های سفید و افزایش زوایای دید بدون اعوجاج تصویر (از بین بردن اثر درخشش پانل‌های LCD در یک زاویه - به اصطلاح ") است. از این نوع پنل برای ایجاد مانیتورهای حرفه ای با کیفیت بالا استفاده می شود.

AFFS (Advanced Fringe Field Switching، نام غیررسمی - S-IPS Pro) بهبود بیشتر IPS است که توسط BOE Hydis در سال 2003 توسعه یافت. افزایش قدرت میدان الکتریکی امکان دستیابی به زوایای دید و روشنایی بیشتر و همچنین کاهش فاصله بین پیکسلی را فراهم می کند. نمایشگرهای مبتنی بر AFFS عمدتاً در رایانه های شخصی تبلت بر اساس ماتریس های تولید شده توسط نمایشگر هیتاچی استفاده می شوند.

فناوری VA (مخفف تراز عمودی) در سال 1996 توسط فوجیتسو معرفی شد. هنگامی که ولتاژ خاموش است، کریستال های مایع ماتریس VA به صورت عمود بر فیلتر دوم قرار می گیرند، یعنی نور را از خود عبور نمی دهند. هنگامی که ولتاژ اعمال می شود، کریستال ها 90 درجه می چرخند و یک نقطه روشن روی صفحه ظاهر می شود. همانطور که در ماتریس های IPS، پیکسل ها در غیاب ولتاژ نور را از خود عبور نمی دهند، بنابراین، زمانی که از کار می افتند، به صورت نقاط سیاه قابل مشاهده هستند.

وارث فناوری VA، فناوری MVA (تراز عمودی چند دامنه) است که توسط فوجیتسوبه عنوان مصالحه ای بین فناوری های TN و IPS. زاویه دید افقی و عمودی برای ماتریس های MVA 160 درجه است (در مدل های مانیتور مدرن تا 176-178 درجه)، در حالی که، به لطف استفاده از فناوری های شتاب (RTC)، این ماتریس ها از نظر TN + Film فاصله زیادی ندارند. زمان پاسخ. آنها از نظر عمق رنگ و دقت تولید مثل آنها به طور قابل توجهی از ویژگی های دومی فراتر می روند.

از مزایای فناوری MVA می توان به رنگ سیاه عمیق (در صورت مشاهده از نمای عمود بر هم) و عدم وجود ساختار کریستالی مارپیچ و میدان مغناطیسی مضاعف اشاره کرد. معایب MVA در مقایسه با S-IPS: ناپدید شدن جزئیات در سایه ها هنگام مشاهده از نمای عمود، وابستگی تعادل رنگ تصویر به زاویه دید.

فناوری های زیر مشابه MVA هستند:

PVA (تراز عمودی الگو) از سامسونگ؛

سوپر PVA از Sony-Samsung (S-LCD)؛

Super MVA از CMO؛

ASV (نمای فوق پیشرفته)، همچنین به نام ASVA (تراز عمودی متقارن محوری) از شارپ.

ماتریس های MVA / PVA به عنوان مصالحه ای بین TN و IPS در نظر گرفته می شوند، هم از نظر هزینه و هم از نظر ویژگی های مصرف کننده.

ماتریس PLS (سوئیچینگ هواپیما به خط) توسط سامسونگ به عنوان جایگزینی برای IPS توسعه داده شد و اولین بار در دسامبر 2010 نشان داده شد. انتظار می رود این ماتریس 15 درصد ارزان تر از IPS باشد.

مزایای:

· تراکم پیکسل بالاتر در مقایسه با IPS (و مشابه * VA / TN)؛

· روشنایی بالا و ارائه رنگ خوب.

· زاویه دید بزرگ؛

· پوشش کامل محدوده sRGB.

· مصرف برق کم قابل مقایسه با TN.

ایرادات:

زمان پاسخ (5-10 میلی ثانیه) قابل مقایسه با S-IPS، بهتر از * VA، اما بدتر از TN.

سامسونگ توضیحی درباره فناوری PLS ارائه نکرده است. بررسی‌های میکروسکوپی مقایسه‌ای ماتریس‌های IPS و PLS که توسط ناظران مستقل انجام شد، هیچ تفاوتی را نشان نداد. این واقعیت که PLS یک نوع IPS است به طور غیرمستقیم توسط خود سامسونگ در شکایت علیه ال‌جی تایید شد: در این دعوی ادعا شده بود که فناوری AH-IPS مورد استفاده ال‌جی، تغییری در فناوری PLS است.

تصویر با استفاده از عناصر فردی، به عنوان یک قاعده، از طریق یک سیستم اسکن تشکیل می شود. دستگاه های ساده (ساعت های الکترونیکی، تلفن، پخش کننده، دماسنج و غیره) می توانند دارای نمایشگر تک رنگ یا 2-5 رنگ باشند. تصاویر چند رنگ با استفاده از 2008 در اکثر مانیتورهای رومیزی TN (و برخی از * VA) و همچنین تمام نمایشگرهای لپ‌تاپ، ماتریس‌های رنگی 18 بیتی (6 بیت‌پی‌سی) استفاده می‌شوند، سوسو زدن 24 بیتی شبیه‌سازی شده با دیتر ...

ساختار مانیتور LCD

ساب پیکسل ال سی دی رنگی

هر پیکسل LCD از لایه ای از مولکول ها بین دو الکترود شفاف و دو فیلتر پلاریزه تشکیل شده است که صفحات پلاریزاسیون آنها (معمولاً) عمود هستند. در غیاب کریستال‌های مایع، نور ارسال شده توسط فیلتر اول تقریباً به طور کامل توسط فیلتر دوم مسدود می‌شود.

سطح الکترودها در تماس با کریستال های مایع به طور ویژه برای جهت گیری اولیه مولکول ها در یک جهت درمان می شود. در یک ماتریس TN، این جهات متقابل عمود هستند؛ بنابراین، در غیاب تنش، مولکول ها در یک ساختار مارپیچ قرار می گیرند. این سازه نور را به گونه ای می شکند که قبل از فیلتر دوم صفحه قطبش آن می چرخد ​​و نور بدون تلفات از آن عبور می کند. به جز جذب نیمی از نور غیرقطبی شده توسط فیلتر اول، سلول را می توان شفاف در نظر گرفت. اگر ولتاژی به الکترودها اعمال شود، مولکول ها تمایل دارند در جهت میدان قرار بگیرند که ساختار مارپیچ را مخدوش می کند. در این حالت، نیروهای الاستیک با این کار مقابله می کنند و زمانی که ولتاژ خاموش می شود، مولکول ها به موقعیت اولیه خود باز می گردند. با قدرت میدان کافی، تقریباً همه مولکول ها موازی می شوند که منجر به کدورت ساختار می شود. با تغییر ولتاژ می توانید میزان شفافیت را کنترل کنید. اگر یک ولتاژ ثابت برای مدت طولانی اعمال شود، ساختار کریستال مایع ممکن است به دلیل مهاجرت یون تخریب شود. برای حل این مشکل، از یک جریان متناوب یا تغییر در قطبیت میدان با هر آدرس دهی سلول استفاده می شود (کدری ساختار به قطبیت میدان بستگی ندارد). در کل ماتریس، هر یک از سلول ها را می توان به صورت جداگانه کنترل کرد، اما با افزایش تعداد آنها، این امر دشوار می شود، زیرا تعداد الکترودهای مورد نیاز افزایش می یابد. بنابراین، آدرس دهی سطر و ستون تقریباً در همه جا استفاده می شود. نوری که از سلول ها عبور می کند می تواند طبیعی باشد - از بستر منعکس می شود (در نمایشگرهای LCD بدون نور پس زمینه). اما بیشتر اوقات از آنها استفاده می شود، علاوه بر استقلال از نور خارجی، ویژگی های تصویر حاصل را نیز تثبیت می کند. بنابراین، یک مانیتور LCD تمام عیار شامل قطعات الکترونیکی است که سیگنال ویدیوی ورودی، یک ماتریس LCD، یک ماژول نور پس زمینه، یک منبع تغذیه و یک محفظه پردازش می کند. ترکیبی از این اجزاست که خصوصیات مانیتور را به عنوان یک کل تعیین می کند، اگرچه برخی از ویژگی ها مهمتر از سایرین هستند.

مشخصات مانیتور LCD

مهمترین ویژگی های مانیتور LCD:

• وضوح: ابعاد افقی و عمودی که بر حسب پیکسل بیان می شود. بر خلاف مانیتورهای CRT، LCD ها دارای وضوح فیزیکی "بومی" هستند، بقیه با درون یابی به دست می آیند.

قطعه ای از ماتریس مانیتور LCD (0.78x0.78 میلی متر)، 46 بار بزرگ شده است.

• اندازه نقطه: فاصله بین مراکز پیکسل های مجاور. ارتباط مستقیم با وضوح فیزیکی.

• نسبت ابعاد صفحه (aspect): نسبت عرض به ارتفاع، به عنوان مثال: 5: 4، 4: 3، 5: 3، 8: 5، 16: 9، 16:10.

• Visible Diagonal: اندازه خود پانل که به صورت مورب اندازه گیری می شود. مساحت نمایشگرها نیز به فرمت بستگی دارد: مانیتور با نسبت تصویر 4: 3 دارای مساحت بزرگتر از نسبت تصویر 16: 9 با همان قطر است.

• کنتراست: نسبت روشنایی روشن ترین و تاریک ترین نقاط. برخی از مانیتورها از سطح نور پس زمینه تطبیقی ​​با استفاده از لامپ های اضافی استفاده می کنند، رقم کنتراست نشان داده شده برای آنها (به اصطلاح پویا) برای یک تصویر ثابت اعمال نمی شود.

• روشنایی: مقدار نور ساطع شده از نمایشگر معمولاً بر حسب کاندلا در هر متر مربع اندازه گیری می شود.

• زمان پاسخگویی: حداقل زمانی که طول می کشد تا یک پیکسل روشنایی خود را تغییر دهد. روش های اندازه گیری مبهم هستند.

• زاویه دید: زاویه ای که در آن افت کنتراست به مقدار معینی می رسد برای انواع مختلف ماتریس ها و توسط سازندگان مختلف به طور متفاوتی محاسبه می شود و اغلب قابل مقایسه نیست.

• نوع ماتریسی: فناوری ای که LCD توسط آن ساخته می شود.

• ورودی ها: (به عنوان مثال DVI، HDMI و غیره)

فن آوری ها

ساعت LCD

نمایشگرهای LCD در سال 1963 در مرکز تحقیقات دیوید سارنوف RCA در پرینستون، نیوجرسی توسعه یافتند.

فناوری های اصلی در ساخت نمایشگرهای LCD: TN + film، IPS و MVA. این فناوری ها در هندسه سطوح، پلیمر، صفحه کنترل و الکترود جلویی متفاوت هستند. درجه خلوص و نوع پلیمر با خواص کریستال مایع از اهمیت بالایی برخوردار است که در طرح های خاص مورد استفاده قرار می گیرد.

زمان پاسخ مانیتورهای LCD ساخته شده با استفاده از فناوری SXRD (eng. صفحه نمایش بازتابی سیلیکون X-tal - ماتریس کریستال مایع بازتابنده سیلیکون)، به 5 میلی ثانیه کاهش یافته است. سونی، شارپ و فیلیپس به طور مشترک فناوری PALC را توسعه داده اند. کریستال مایع آدرس دهی پلاسما - کنترل پلاسما کریستال های مایع)، که ترکیبی از مزایای LCD (روشنایی و غنای رنگ ها، کنتراست) و پانل های پلاسما (زوایای دید بزرگ به صورت افقی، H، و عمودی، V، نرخ تازه سازی بالا) است. این نمایشگرها از سلول های پلاسما تخلیه گاز به عنوان دیمر و یک ماتریس LCD برای فیلتر رنگ استفاده می کنند. فناوری PALC به هر پیکسل نمایشگر اجازه می دهد تا به صورت جداگانه آدرس دهی شود، که به معنای کنترل بی نظیر و کیفیت تصویر است.

فیلم TN + (Twisted Nematic + فیلم)

قسمت "فیلم" در نام فناوری به معنای لایه اضافی است که برای افزایش زاویه دید (تقریباً - از 90 درجه تا 150 درجه) استفاده می شود. امروزه پیشوند "فیلم" اغلب حذف می شود و این ماتریس ها را به سادگی TN می نامند. متأسفانه هنوز راهی برای بهبود کنتراست و زمان پاسخ برای پنل های TN پیدا نشده است و زمان پاسخ برای این نوع ماتریس در حال حاضر یکی از بهترین ها است، اما سطح کنتراست اینطور نیست.

فیلم TN + ساده ترین فناوری است.

ماتریس فیلم TN + به شرح زیر عمل می کند: اگر ولتاژی به زیرپیکسل ها اعمال نشود، کریستال های مایع (و نور قطبی شده ای که از خود عبور می دهند) نسبت به یکدیگر 90 درجه در صفحه افقی در فضای بین دو صفحه می چرخند. و از آنجایی که جهت پلاریزاسیون فیلتر در صفحه دوم با جهت قطبش فیلتر در صفحه اول زاویه 90 درجه ایجاد می کند، نور از آن عبور می کند. هنگامی که زیرپیکسل های قرمز، سبز و آبی کاملاً روشن می شوند، یک نقطه سفید روی صفحه ظاهر می شود.

از مزایای این فناوری می توان به کمترین زمان پاسخگویی در بین ماتریس های مدرن و همچنین هزینه کم اشاره کرد.

IPS (سوئیچینگ درون هواپیما)

فناوری سوئیچینگ درون هواپیما توسط هیتاچی و NEC توسعه داده شد و برای غلبه بر کاستی های فیلم TN + در نظر گرفته شد. با این حال، در حالی که IPS قادر به افزایش زاویه دید تا 170 درجه و همچنین کنتراست بالا و بازتولید رنگ بود، زمان پاسخ کم باقی ماند.

در حال حاضر، ماتریس های ساخته شده با استفاده از فناوری IPS تنها مانیتورهای LCD هستند که همیشه عمق رنگ RGB کامل را منتقل می کنند - 24 بیت، 8 بیت در هر کانال. ماتریس‌های TN تقریباً همیشه 6 بیتی هستند، همانطور که بخش MVA نیز وجود دارد.

اگر هیچ ولتاژی به ماتریس IPS اعمال نشود، مولکول‌های کریستال مایع نمی‌چرخند. فیلتر دوم همیشه عمود بر فیلتر اول می چرخد ​​و نور از آن عبور نمی کند. بنابراین، نمایش رنگ مشکی نزدیک به ایده آل است. اگر ترانزیستور از کار بیفتد، پیکسل "شکسته" پنل IPS مانند ماتریس TN سفید نخواهد بود، بلکه سیاه خواهد بود.

هنگامی که ولتاژ اعمال می شود، مولکول های کریستال مایع عمود بر موقعیت اولیه خود می چرخند و نور را عبور می دهند.

IPS در حال حاضر توسط فناوری جایگزین شده است S-IPS(Super-IPS، سال هیتاچی)، که در عین کاهش زمان پاسخگویی، تمامی مزایای فناوری IPS را به ارث برده است. اما با وجود این واقعیت که رنگ پنل های S-IPS به رنگ مانیتورهای CRT معمولی نزدیک است، کنتراست همچنان نقطه ضعفی است. S-IPS به طور فعال در پانل های شروع از 20 اینچ استفاده می شود، LG.Philips، NEC تنها تولید کنندگان پانل بر اساس این فناوری هستند.

AS-IPS- فناوری پیشرفته Super IPS نیز توسط شرکت هیتاچی در سال توسعه یافت. بهبودها عمدتاً به سطح کنتراست پانل های S-IPS معمولی مربوط می شود و آن را به پنل های S-PVA نزدیک می کند. AS-IPS همچنین به عنوان نام مانیتورهای LG.Philips Corporation استفاده می شود.

A-TW-IPS- Advanced True White IPS که توسط LG.Philips برای شرکت سال توسعه یافته است. افزایش قدرت میدان الکتریکی امکان دستیابی به زوایای دید و روشنایی بیشتر و همچنین کاهش فاصله بین پیکسلی را فراهم کرد. نمایشگرهای مبتنی بر AFFS عمدتاً در رایانه های شخصی تبلت بر اساس ماتریس های تولید شده توسط نمایشگر هیتاچی استفاده می شوند.

* VA (تراز عمودی)

MVA- تراز عمودی چند دامنه. این فناوری توسط فوجیتسو به عنوان مصالحه ای بین فناوری های TN و IPS توسعه یافته است. زوایای دید افقی و عمودی برای ماتریس های MVA 160 درجه است (در مدل های مانیتور مدرن تا 176-178 درجه)، در حالی که به لطف استفاده از فناوری های شتاب (RTC) این ماتریس ها در زمان پاسخ از TN + Film فاصله زیادی ندارند، اما به طور قابل توجهی از ویژگی های دومی بیشتر از عمق رنگ ها و دقت بازتولید آنها است.

MVA جانشین فناوری VA است که در سال 1996 توسط فوجیتسو معرفی شد. هنگامی که ولتاژ خاموش است، کریستال های مایع ماتریس VA به صورت عمود بر فیلتر دوم قرار می گیرند، یعنی نور را از خود عبور نمی دهند. هنگامی که ولتاژ اعمال می شود، کریستال ها 90 درجه می چرخند و یک نقطه روشن روی صفحه ظاهر می شود. همانطور که در ماتریس های IPS، پیکسل ها در غیاب ولتاژ نور را از خود عبور نمی دهند، بنابراین، زمانی که از کار می افتند، به صورت نقاط سیاه قابل مشاهده هستند.

مزایای فناوری MVA رنگ سیاه عمیق و عدم وجود ساختار کریستالی مارپیچ و میدان مغناطیسی دوگانه است.

معایب MVA در مقایسه با S-IPS: ناپدید شدن جزئیات در سایه ها هنگام مشاهده از نمای عمود، وابستگی تعادل رنگ تصویر به زاویه دید و زمان پاسخ بیشتر.

فناوری های زیر مشابه MVA هستند:

• PVA (تراز عمودی الگو) از سامسونگ.
• سوپر PVAاز سامسونگ
• سوپر MVAاز CMO

ماتریس های MVA / PVA به عنوان مصالحه ای بین TN و IPS، هم از نظر هزینه و هم از نظر کیفیت مصرف کننده در نظر گرفته می شوند.

مزایا و معایب

اعوجاج در مانیتور LCD در زوایای دید گسترده

نمای نزدیک از یک ماتریس ال سی دی معمولی. در مرکز، می توانید دو زیرپیکسل معیوب (سبز و آبی) را مشاهده کنید.

در حال حاضر، مانیتورهای LCD، مسیر اصلی و به سرعت در حال توسعه در فناوری مانیتور هستند. مزایای آنها عبارتند از: اندازه و وزن کوچک در مقایسه با CRT. مانیتورهای LCD، بر خلاف CRT، فاقد سوسو قابل مشاهده، نقص فوکوس و همگرایی پرتو، تداخل میدان مغناطیسی و مشکلاتی در هندسه و وضوح تصویر هستند. مصرف برق مانیتورهای LCD 2-4 برابر کمتر از CRT و صفحه نمایش پلاسما با اندازه های مشابه است. مصرف برق مانیتورهای LCD 95% توسط قدرت لامپ های نور پس زمینه یا ماتریس نور پس زمینه LED (eng. نور پس زمینه- نور پس زمینه) ماتریس LCD. در بسیاری از مانیتورهای مدرن (2007) برای تنظیم روشنایی صفحه توسط کاربر از مدولاسیون عرض پالس لامپ های نور پس زمینه با فرکانس 150 تا 400 و بیشتر هرتز استفاده می شود. نور پس زمینه LED عمدتا در نمایشگرهای کوچک استفاده می شود، اگرچه در سال های اخیر به طور فزاینده ای در لپ تاپ ها و حتی نمایشگرهای رومیزی استفاده شده است. علیرغم مشکلات فنی اجرای آن، مزایای آشکاری نسبت به لامپ های فلورسنت نیز دارد، به عنوان مثال، طیف وسیع تری از تابش، و از این رو طیف رنگی.

از سوی دیگر، مانیتورهای LCD دارای معایبی نیز هستند که معمولاً رفع آنها دشوار است، به عنوان مثال:

• برخلاف CRT ها، آنها می توانند یک تصویر واضح را تنها در یک وضوح ("بومی") نمایش دهند. بقیه با درون یابی با اتلاف به دست می آیند. و رزولوشن های خیلی کم (مثلاً 320x200) به هیچ وجه در بسیاری از مانیتورها قابل نمایش نیستند.
• وسعت رنگ و دقت رنگ به ترتیب کمتر از پانل های پلاسما و CRT ها است. بسیاری از مانیتورها دارای ناهمواری های کشنده در روشنایی هستند (راه راه های گرادیان).
• بسیاری از مانیتورهای LCD دارای کنتراست نسبتاً کم و عمق مشکی هستند. افزایش کنتراست واقعی اغلب با افزایش روشنایی نور پس‌زمینه به سطحی ناراحت‌کننده همراه است. پوشش براق ماتریس که به طور گسترده استفاده می شود، تنها بر کنتراست ذهنی در شرایط نور محیطی تأثیر می گذارد.
• به دلیل الزامات سختگیرانه برای ضخامت ماتریس ثابت، مشکل رنگ یکنواخت ناهموار (نور روشنایی ناهموار) وجود دارد.
• نرخ واقعی تغییر تصویر نیز نسبت به نمایشگرهای CRT و پلاسما کمتر است. فناوری Overdrive فقط تا حدی مشکل سرعت را حل می کند.
• وابستگی کنتراست به زاویه دید هنوز هم یکی از معایب قابل توجه فناوری است.
• مانیتورهای LCD تولید انبوه نسبت به CRT آسیب پذیرتر هستند. ماتریس که توسط شیشه محافظت نمی شود، بسیار حساس است. وقتی محکم فشار داده شود، تخریب غیر قابل برگشت امکان پذیر است. همچنین مشکل پیکسل های معیوب وجود دارد.
• برخلاف تصور رایج، پیکسل‌ها در نمایشگرهای LCD کاهش می‌یابند، اگرچه نرخ تخریب کمترین میزان در بین تمام فناوری‌های نمایشگر است.

OLED ها اغلب به عنوان یک فناوری امیدوارکننده در نظر گرفته می شوند که می توانند جایگزین نمایشگرهای LCD شوند. از سوی دیگر، این فناوری در تولید انبوه به ویژه برای ماتریس هایی با قطر بزرگ با مشکلاتی مواجه شد.

را نیز ببینید

• منطقه قابل مشاهده صفحه نمایش
• پوشش ضد انعکاس
• en: نور پس زمینه

پیوندها

• اطلاعات مربوط به لامپ های فلورسنت مورد استفاده برای نور پس زمینه LCD
• نمایشگرهای کریستال مایع (فناوری های TN + فیلم، IPS، MVA، PVA)

ادبیات

• Artamonov O. پارامترهای مانیتورهای LCD مدرن
• Mukhin I. A. چگونه یک مانیتور LCD انتخاب کنیم؟ ... «کامپیوتر-کسب و کار-بازار»، شماره 4 (292)، دی 1384، صص 284-291.
• Mukhin I.A. توسعه نمایشگرهای کریستال مایع. "پخش صدا و سیما": قسمت اول - شماره 2 (46) اسفند 1384، ص55-56; قسمت 2 - شماره 4 (48) خرداد-تیر 1384، صص71-73.
• Mukhin I. A. دستگاه های مدرن صفحه نمایش تخت "BROADCASTING تلویزیون و رادیو پخش": شماره 1 (37)، ژانویه- فوریه 2004، صفحات 43-47.
• Mukhin I. A., Ukrainsky O. V. روش های بهبود کیفیت تصاویر تلویزیونی بازتولید شده توسط پانل های کریستال مایع. مواد گزارش در کنفرانس علمی و فنی "تلویزیون مدرن"، مسکو، مارس 2006.

ایجاد نمایشگر کریستال مایع

اولین LCD کارکرده توسط فرگاسون در سال 1970 ساخته شد. قبلاً دستگاه‌های کریستال مایع انرژی زیادی مصرف می‌کردند، طول عمر آن‌ها محدود بود و کنتراست تصویر ناامیدکننده بود. LCD جدید در سال 1971 به عموم معرفی شد و مورد تایید گرم قرار گرفت. کریستال های مایع مواد آلی هستند که تحت ولتاژ می توانند مقدار نور عبوری را تغییر دهند. یک نمایشگر LCD از دو صفحه شیشه ای یا پلاستیکی تشکیل شده است که بین آنها تعلیق وجود دارد. کریستال های این دوغاب موازی با یکدیگر هستند و در نتیجه اجازه می دهند نور به پانل نفوذ کند. هنگامی که جریان الکتریکی اعمال می شود، آرایش کریستال ها تغییر می کند و آنها شروع به مسدود کردن عبور نور می کنند. فناوری LCD در رایانه ها و تجهیزات پروجکشن گسترده شده است. اولین کریستال های مایع به دلیل بی ثباتی قابل توجه بودند و برای تولید انبوه چندان مناسب نبودند. توسعه واقعی فناوری LCD با اختراع یک کریستال مایع پایدار به نام بی فنیل توسط دانشمندان بریتانیایی آغاز شد. ال سی دی های نسل اول را می توان در ماشین حساب ها، بازی های الکترونیکی و ساعت ها مشاهده کرد. به مانیتورهای LCD مدرن، پنل‌های مسطح، ماتریس‌های فعال اسکن دوگانه و ترانزیستورهای لایه نازک نیز گفته می‌شود. ایده مانیتورهای LCD بیش از 30 سال است که مطرح است، اما تحقیقات انجام شده به نتیجه قابل قبولی منجر نشده است، بنابراین مانیتورهای LCD به دلیل ارائه کیفیت تصویر خوب شهرت پیدا نکرده اند. اکنون آنها محبوب می شوند - همه ظاهر برازنده ، قد نازک ، فشردگی ، اقتصادی (15-30 وات) خود را دوست دارند ، علاوه بر این ، اعتقاد بر این است که فقط افراد ثروتمند و جدی می توانند چنین تجملی را بپردازند.

مشخصات مانیتور LCD

انواع مانیتور LCD

لایه های مانیتور مرکب

دو نوع مانیتور LCD وجود دارد: DSTN (نمایشگرهای تابیده شده با اسکن دوگانه - صفحه نمایش کریستالی با اسکن دوگانه) و TFT (ترانزیستور لایه نازک - روی ترانزیستورهای لایه نازک) که به ترتیب به آنها ماتریس غیرفعال و فعال نیز می گویند. این مانیتورها از لایه‌های زیر تشکیل شده‌اند: یک فیلتر پلاریزه، یک لایه شیشه، یک الکترود، یک لایه کنترل، کریستال‌های مایع، یک لایه کنترل دیگر، یک الکترود، یک لایه شیشه‌ای و یک فیلتر پلاریزه. اولین کامپیوترها از ماتریس های سیاه و سفید غیرفعال هشت اینچی (مورب) استفاده می کردند. با انتقال به فناوری ماتریس فعال، اندازه صفحه نمایش رشد کرده است. تقریباً تمام مانیتورهای LCD مدرن از پنل‌های TFT استفاده می‌کنند که تصاویر روشن و شفاف را در اندازه‌های بزرگ‌تر ارائه می‌دهند.

وضوح مانیتور

اندازه مانیتور همچنین بر فضای کاری که اشغال می کند و مهمتر از همه بر قیمت آن تأثیر می گذارد. علیرغم طبقه بندی به خوبی تثبیت شده مانیتورهای LCD بسته به اندازه صفحه نمایش به صورت مورب (15-، 17-، 19 اینچ)، طبقه بندی بر اساس وضوح کاری صحیح تر است. واقعیت این است که بر خلاف مانیتورهای مبتنی بر CRT که وضوح آنها را می توان کاملاً انعطاف پذیر تغییر داد، نمایشگرهای LCD دارای مجموعه ثابتی از پیکسل های فیزیکی هستند. به همین دلیل است که آنها طوری طراحی شده اند که تنها با یک مجوز به نام کارگر کار کنند. به طور غیرمستقیم، این وضوح اندازه قطر ماتریس را نیز تعیین می کند، با این حال، مانیتورهایی با وضوح کاری یکسان می توانند ماتریسی با اندازه های مختلف داشته باشند. به عنوان مثال، مانیتورهایی با قطر 15 تا 16 اینچ به طور کلی دارای وضوح کاری 1024Ѕ768 هستند، به این معنی که این مانیتور در واقع دارای 1024 پیکسل به صورت افقی و 768 پیکسل به صورت عمودی است. وضوح کار مانیتور اندازه نمادها و فونت هایی را که روی صفحه نمایش داده می شوند تعیین می کند. به عنوان مثال، یک مانیتور 15 اینچی می تواند وضوح کاری 1024Ѕ768 و 1400Ѕ1050 پیکسل داشته باشد. در حالت دوم، ابعاد فیزیکی خود پیکسل ها کوچکتر خواهد بود و از آنجایی که در هر دو مورد از تعداد پیکسل های یکسانی در شکل گیری یک نماد استاندارد استفاده شده است، پس در وضوح 1400x1050 پیکسل، نماد از نظر فیزیکی کوچکتر خواهد بود. ابعاد برای برخی از کاربران، اندازه نمادهای بسیار کوچک در یک مانیتور با وضوح بالا ممکن است غیرقابل قبول باشد، بنابراین هنگام خرید یک مانیتور، باید فوراً به وضوح کار توجه کنید. البته مانیتور قادر است تصویری را با وضوحی غیر از وضوح کاری نمایش دهد. این حالت از عملکرد مانیتور درون یابی نامیده می شود. در مورد درون یابی، کیفیت تصویر ضعیف است. حالت درون یابی به طور قابل توجهی بر کیفیت نمایش فونت های صفحه تأثیر می گذارد.

رابط مانیتور

مانیتورهای LCD طبیعتاً دستگاه‌های دیجیتالی هستند، بنابراین رابط اصلی آنها رابط دیجیتال DVI است که می‌تواند دو نوع کنوکتور داشته باشد: DVI-I که سیگنال‌های دیجیتال و آنالوگ را ترکیب می‌کند و DVI-D که فقط سیگنال دیجیتال را ارسال می‌کند. اعتقاد بر این است که DVI رابط ترجیحی برای اتصال مانیتور LCD به رایانه است، اگرچه یک رابط استاندارد D-Sub نیز قابل قبول است. رابط DVI همچنین با این واقعیت پشتیبانی می شود که در مورد یک رابط آنالوگ، یک تبدیل دوگانه سیگنال ویدیویی رخ می دهد: ابتدا سیگنال دیجیتال در کارت گرافیک به آنالوگ تبدیل می شود (تبدیل DAC) که سپس به تبدیل می شود. یک واحد الکترونیکی دیجیتال از خود مانیتور LCD (تبدیل ADC) در نتیجه خطر اعوجاج سیگنال های مختلف افزایش می یابد. بسیاری از مانیتورهای LCD مدرن دارای هر دو کانکتور D-Sub و DVI هستند که به شما امکان می دهد همزمان دو واحد سیستم را به مانیتور متصل کنید. همچنین می توانید مدل هایی را پیدا کنید که دارای دو کانکتور دیجیتال هستند. در مدل های اداری ارزان قیمت، عمدتاً فقط یک رابط استاندارد D-Sub وجود دارد.

نوع ماتریس LCD

جزء اصلی یک ماتریس LCD، کریستال های مایع هستند. سه نوع اصلی کریستال مایع وجود دارد: اسمکتیک، نماتیک و کلستریک. با توجه به خواص الکتریکی آنها، تمام کریستال های مایع به دو گروه اصلی تقسیم می شوند: اول شامل کریستال های مایع با ناهمسانگردی دی الکتریک مثبت، و دوم - با ناهمسانگردی دی الکتریک منفی. تفاوت در نحوه واکنش این مولکول ها به یک میدان الکتریکی خارجی است. مولکول های دارای ناهمسانگردی دی الکتریک مثبت در امتداد خطوط نیروی میدان جهت گیری می کنند و مولکول های دارای ناهمسانگردی دی الکتریک منفی عمود بر خطوط نیرو جهت گیری می کنند. کریستال های مایع نماتیک دارای ناهمسانگردی دی الکتریک مثبت هستند، در حالی که بلورهای اسمکتیک، برعکس، دارای ناهمسانگردی دی الکتریک منفی هستند. یکی دیگر از ویژگی های قابل توجه مولکول های LC ناهمسانگردی نوری آنها است. به ویژه، اگر جهت گیری مولکول ها با جهت انتشار نور پلاریزه شده در صفحه منطبق باشد، مولکول ها هیچ تاثیری بر صفحه قطبش نور ندارند. اگر جهت مولکول ها عمود بر جهت انتشار نور باشد، صفحه قطبش به گونه ای می چرخد ​​که موازی جهت جهت مولکول ها باشد. ناهمسانگردی دی الکتریک و نوری مولکول های LC امکان استفاده از آنها را به عنوان نوعی تعدیل کننده نور فراهم می کند که امکان تشکیل تصویر مورد نیاز روی صفحه را فراهم می کند. اصل عملکرد چنین مدولاتوری کاملاً ساده است و مبتنی بر تغییر در صفحه قطبش نوری است که از یک سلول LC ​​می گذرد. سلول LC ​​بین دو پلاریزه کننده قرار دارد که محورهای پلاریزاسیون آنها متقابلاً عمود هستند. اولین پلاریزه کننده تابش پلاریزه صفحه از نوری که از نور پس زمینه عبور می کند را قطع می کند. اگر سلول ال سی دی وجود نداشت، آنگاه چنین نور پلاریزه شده صفحه ای به طور کامل توسط قطبش دوم جذب می شد. یک سلول LCD که در مسیر نور قطبی شده صفحه عبوری قرار می گیرد، می تواند صفحه قطبش نور ارسالی را بچرخاند. در این حالت، بخشی از نور از قطبش دوم عبور می کند، یعنی سلول (کل یا جزئی) شفاف می شود. بسته به اینکه چرخش صفحه قطبش در یک سلول LC ​​چگونه کنترل می شود، چندین نوع ماتریس LC متمایز می شوند. بنابراین، یک سلول LCD، که بین دو قطبش متقاطع قرار می گیرد، امکان تعدیل تابش ارسالی را فراهم می کند و درجه بندی هایی از سیاه و سفید ایجاد می کند. برای به دست آوردن یک تصویر رنگی، باید از سه فیلتر رنگی استفاده کنید: قرمز (R)، سبز (G) و فیروزه ای (B) که با نصب در مسیر انتشار رنگ سفید، به شما امکان می دهد سه فیلتر اصلی را بدست آورید. رنگ ها به نسبت دلخواه بنابراین، هر پیکسل یک مانیتور LCD از سه زیرپیکسل مجزا تشکیل شده است: قرمز، سبز و آبی، که سلول‌های LCD قابل کنترل هستند و تنها در فیلترهای مورد استفاده، بین صفحه شیشه‌ای بالایی و فیلتر پلاریزه خروجی نصب می‌شوند.

طبقه بندی نمایشگرهای TFT-LCD

فناوری های اصلی در ساخت نمایشگرهای LCD: TN + film، IPS (SFT) و MVA. این فناوری ها در هندسه سطوح، پلیمر، صفحه کنترل و الکترود جلویی متفاوت هستند. درجه خلوص و نوع پلیمر با خواص کریستال مایع از اهمیت بالایی برخوردار است که در طرح های خاص مورد استفاده قرار می گیرد.

ماتریس TN

ساختار سلول TN

ماتریس کریستال مایع از نوع TN (Twisted Nematic) یک ساختار چندلایه متشکل از دو فیلتر پلاریزه، دو الکترود شفاف و دو صفحه شیشه ای است که بین آنها یک ماده کریستال مایع نماتیک با ناهمسانگردی دی الکتریک مثبت وجود دارد. شیارهای ویژه ای روی سطح صفحات شیشه ای اعمال می شود که این امکان را فراهم می کند که در ابتدا جهت گیری یکسانی برای همه مولکول های کریستال مایع در امتداد صفحه ایجاد شود. شیارهای هر دو صفحه متقابلاً عمود هستند، بنابراین لایه مولکول‌های کریستال مایع بین صفحات جهت خود را 90 درجه تغییر می‌دهد. به نظر می رسد که مولکول های LC ساختاری را تشکیل می دهند که در یک مارپیچ پیچ خورده است (شکل 3)، به همین دلیل است که چنین ماتریس هایی به نام نماتیک پیچ خورده نامیده می شوند. صفحات شیشه ای شیاردار بین دو فیلتر پلاریزه قرار دارند که محور پلاریزاسیون در هر فیلتر با جهت شیارهای روی صفحه مطابقت دارد. در حالت عادی، سلول LC ​​باز است زیرا کریستال های مایع صفحه قطبش نور عبوری از آنها را می چرخانند. بنابراین، تشعشعات پلاریزه صفحه ای که پس از عبور از قطبش اول ایجاد می شود، از قطبی کننده دوم نیز عبور می کند، زیرا محور قطبش آن موازی با جهت قطبش تابش فرودی خواهد بود. تحت تأثیر میدان الکتریکی ایجاد شده توسط الکترودهای شفاف، مولکول های لایه کریستال مایع جهت گیری فضایی خود را تغییر می دهند و در امتداد جهت خطوط میدان نیرو قرار می گیرند. در این حالت، لایه کریستال مایع توانایی چرخش صفحه قطبش نور فرودی را از دست می دهد و سیستم از نظر نوری مات می شود، زیرا تمام نور توسط فیلتر پولاریزه کننده خروجی جذب می شود. بسته به ولتاژ اعمال شده بین الکترودهای کنترل، می توان جهت مولکول ها را در امتداد میدان نه به طور کامل، بلکه فقط تا حدی تغییر داد، یعنی درجه پیچش مولکول های LC را تنظیم کرد. این به نوبه خود به شما امکان می دهد تا شدت نور عبوری از سلول LCD را تغییر دهید. بنابراین، با قرار دادن یک لامپ نور پس زمینه در پشت ماتریس LCD و تغییر ولتاژ بین الکترودها، می توانید درجه شفافیت یک سلول LCD را تغییر دهید. ماتریس های TN رایج ترین و ارزان ترین هستند. آنها معایب خاصی دارند: زوایای دید نه چندان بزرگ، کنتراست کم و ناتوانی در بدست آوردن رنگ مشکی کامل. نکته این است که حتی زمانی که حداکثر ولتاژ به سلول اعمال می شود، باز کردن کامل مولکول های LC و جهت دهی آنها در امتداد خطوط میدان نیرو غیرممکن است. بنابراین، چنین ماتریس هایی، حتی زمانی که پیکسل کاملاً خاموش است، کمی شفاف باقی می مانند. اشکال دوم مربوط به زاویه دید کوچک است. برای از بین بردن جزئی آن، یک فیلم پخش کننده ویژه روی سطح مانیتور اعمال می شود که به شما امکان می دهد زاویه دید را افزایش دهید. این فناوری TN + Film نام دارد که نشان از حضور این فیلم دارد. پیدا کردن نوع ماتریس مورد استفاده در مانیتور چندان آسان نیست. با این حال، اگر به دلیل خرابی ترانزیستوری که سلول LCD را کنترل می کند، یک پیکسل "شکسته" روی مانیتور وجود داشته باشد، در ماتریس های TN همیشه روشن (قرمز، سبز یا آبی) می درخشد، زیرا برای یک ماتریس TN باز است. پیکسل مربوط به عدم وجود ولتاژ در سلول است. شما همچنین می توانید یک ماتریس TN را با نگاه کردن به رنگ سیاه در حداکثر روشنایی تشخیص دهید - اگر خاکستری تر از سیاه است، احتمالاً یک ماتریس TN است.

ماتریس های IPS

ساختار سلول IPS

مانیتورهای IPS به مانیتورهای Super TFT نیز گفته می شود. یکی از ویژگی های بارز ماتریس های IPS این است که الکترودهای کنترل در آنها در همان صفحه در سمت پایین سلول LCD قرار دارند. در صورت عدم وجود ولتاژ بین الکترودها، مولکول های LC به موازات یکدیگر، الکترودها و جهت پلاریزاسیون فیلتر پلاریزه پایینی قرار می گیرند. در این حالت روی زاویه پلاریزاسیون نور عبوری تاثیری نمی گذارند و نور به طور کامل توسط فیلتر پولاریزه کننده خروجی جذب می شود، زیرا جهت پلاریزاسیون فیلترها بر یکدیگر عمود هستند. هنگامی که ولتاژ به الکترودهای کنترل اعمال می شود، میدان الکتریکی تولید شده مولکول های LC را 90 درجه می چرخاند به طوری که آنها در امتداد خطوط میدان نیرو جهت گیری می کنند. اگر نور از چنین سلولی عبور داده شود، به دلیل چرخش صفحه قطبش، فیلتر پلاریزه بالایی نور را بدون تداخل عبور می دهد، یعنی سلول در حالت باز قرار می گیرد (شکل 4). با تغییر ولتاژ بین الکترودها، امکان چرخش مولکول های LC در هر زاویه ای وجود دارد و در نتیجه شفافیت سلول تغییر می کند. از همه جنبه های دیگر، سلول های IPS مشابه ماتریس های TN هستند: یک تصویر رنگی نیز با استفاده از سه فیلتر رنگی تشکیل می شود. ماتریس های IPS در مقایسه با ماتریس های TN هم مزایا و هم معایب دارند. مزیت این واقعیت است که در این مورد یک رنگ کاملا سیاه به دست می آید و نه خاکستری، مانند ماتریس های TN. یکی دیگر از مزیت های انکار ناپذیر این فناوری، زاویه دید زیاد است. معایب ماتریس های IPS شامل زمان پاسخگویی پیکسل بیشتر نسبت به ماتریس های TN است. با این حال، ما بعداً به سؤال زمان پاسخگویی پیکسل باز خواهیم گشت. در نتیجه، ما متذکر می شویم که تغییرات مختلفی در ماتریس های IPS (Super IPS، Dual Domain IPS) وجود دارد که می تواند ویژگی های آنها را بهبود بخشد.

ماتریس های MVA

ساختار دامنه یک سلول MVA

MVA توسعه فناوری VA است، یعنی فناوری توالی مولکولی عمودی. برخلاف ماتریس های TN و IPS، در این مورد از کریستال های مایع با ناهمسانگردی دی الکتریک منفی استفاده می شود که عمود بر جهت خطوط میدان الکتریکی جهت گیری می کنند. در غیاب ولتاژ بین صفحات سلول LC، تمام مولکول های کریستال مایع به صورت عمودی جهت گیری می شوند و هیچ تاثیری بر صفحه قطبش نور ارسالی ندارند. از آنجایی که نور از دو قطبی کننده متقاطع عبور می کند، به طور کامل توسط پلاریزه کننده دوم جذب می شود و سلول در حالت بسته قرار می گیرد، در حالی که برخلاف ماتریس TN، می توان یک رنگ کاملا سیاه به دست آورد. اگر ولتاژی به الکترودهای واقع در بالا و پایین اعمال شود، مولکول ها 90 درجه می چرخند و عمود بر خطوط میدان الکتریکی جهت می یابند. هنگامی که نور پلاریزه صفحه از چنین ساختاری عبور می کند، صفحه قطبش 90 درجه می چرخد ​​و نور آزادانه از قطبی کننده خروجی عبور می کند، یعنی سلول LCD در حالت باز است. مزایای سیستم های با تراز مولکولی عمودی، توانایی به دست آوردن رنگ کاملا سیاه (که به نوبه خود بر توانایی به دست آوردن تصاویر با کنتراست بالا تأثیر می گذارد) و زمان پاسخ پیکسل کوتاه است. به منظور افزایش زوایای دید در سیستم های دارای نظم عمودی مولکول ها، از ساختار چند دامنه ای استفاده می شود که منجر به ایجاد ماتریس هایی از نوع MVA می شود. منظور از این فناوری این است که هر زیرپیکسل با استفاده از برجستگی های مخصوص به چندین ناحیه (دامنه) تقسیم می شود که جهت مولکول ها را کمی تغییر می دهد و آنها را مجبور می کند تا با سطح برآمدگی هماهنگ شوند. این منجر به این واقعیت می شود که هر یک از این دامنه ها در جهت خاص خود (در یک زاویه ثابت خاص) می درخشد و ترکیب همه جهات زاویه دید مانیتور را گسترش می دهد. از مزایای ماتریس های MVA می توان به کنتراست بالا (به دلیل امکان به دست آوردن رنگ سیاه کامل) و زاویه دید بزرگ (تا 170 درجه) اشاره کرد. در حال حاضر، انواع مختلفی از فناوری MVA، به عنوان مثال PVA (Tatterned Vertical Alignment) سامسونگ، MVA-Premium و غیره وجود دارد که ویژگی های ماتریس های MVA را بیشتر می کند.

روشنایی

امروزه در مانیتورهای LCD حداکثر روشنایی اعلام شده در مستندات فنی از 250 تا 500 cd / m2 است. و اگر روشنایی مانیتور به اندازه کافی بالا باشد، باید در بروشورهای تبلیغاتی نشان داده شود و به عنوان یکی از مزایای اصلی مانیتور ارائه شود. با این حال، این دقیقاً یکی از مشکلات است. تناقض این است که نمی توان با اعداد ذکر شده در اسناد فنی هدایت شد. این نه تنها در مورد روشنایی، بلکه در مورد کنتراست، زاویه دید و زمان پاسخگویی پیکسل نیز صدق می کند. نه تنها ممکن است به هیچ وجه با مقادیر واقعی مشاهده شده مطابقت نداشته باشند، گاهی اوقات درک این اعداد اصلاً دشوار است. اول از همه، تکنیک های اندازه گیری مختلفی در استانداردهای مختلف شرح داده شده است. بر این اساس، اندازه‌گیری‌هایی که بر اساس روش‌های مختلف انجام می‌شوند، نتایج متفاوتی به دست می‌دهند و شما به سختی می‌توانید بفهمید که کدام روش و چگونه اندازه‌گیری شده است. در اینجا یک مثال ساده است. روشنایی اندازه گیری شده به دمای رنگ بستگی دارد، اما وقتی می گویند روشنایی مانیتور 300 cd / m2 است، این سوال پیش می آید: این حداکثر روشنایی در چه دمای رنگی به دست می آید؟ علاوه بر این، تولید کنندگان روشنایی را نه برای مانیتور، بلکه برای ماتریس LCD نشان می دهند که اصلاً یکسان نیست. برای اندازه گیری روشنایی، سیگنال های مرجع ویژه ژنراتورها با دمای رنگ دقیقاً مشخص استفاده می شود، بنابراین، ویژگی های خود مانیتور به عنوان محصول نهایی ممکن است به طور قابل توجهی با موارد ذکر شده در اسناد فنی متفاوت باشد. اما برای کاربر، ویژگی های خود مانیتور، و نه ماتریس، از اهمیت بالایی برخوردار است. روشنایی یک ویژگی بسیار مهم برای یک مانیتور LCD است. به عنوان مثال، اگر روشنایی کافی نباشد، به سختی می توانید بازی های مختلف را انجام دهید یا فیلم های DVD تماشا کنید. علاوه بر این، کار کردن با مانیتور در نور روز (نور محیط) ناراحت کننده خواهد بود. با این حال، زودهنگام است که بر این اساس نتیجه گیری کنیم که یک مانیتور با روشنایی اعلام شده 450 cd / m2 به نوعی بهتر از یک مانیتور با روشنایی 350 cd / m2 است. اولاً ، همانطور که قبلاً ذکر شد ، روشنایی اعلام شده و واقعی یکسان نیستند و ثانیاً ، برای یک مانیتور LCD کافی است که روشنایی 200-250 cd / m2 (اما اعلام نشده ، اما در واقع مشاهده شود) کافی است. علاوه بر این، نحوه تنظیم روشنایی مانیتور اهمیت چندانی ندارد. از نقطه نظر فیزیک، تنظیم روشنایی را می توان با تغییر روشنایی لامپ های نور پس زمینه انجام داد. این امر یا با تنظیم جریان تخلیه در لامپ (مانیتورها از لامپ های فلورسنت لامپ فلورسنت کاتد سرد (CCFL) به عنوان لامپ های نور پس زمینه استفاده می کنند) یا به اصطلاح با مدولاسیون عرض پالس منبع تغذیه به دست می آید. با مدولاسیون عرض پالس، ولتاژ به نور پس زمینه توسط پالس هایی با مدت زمان مشخص اعمال می شود. در نتیجه، نور پس زمینه به طور مداوم روشن نمی شود، بلکه فقط در فواصل زمانی تکراری دوره ای روشن می شود، اما به دلیل اینرسی دید، به نظر می رسد که لامپ دائما روشن است (نرخ تکرار پالس بیش از 200 هرتز است). بدیهی است که با تغییر عرض پالس های ولتاژ اعمالی، می توان میانگین روشنایی لامپ نور پس زمینه را تنظیم کرد. علاوه بر تنظیم روشنایی مانیتور به دلیل لامپ نور پس زمینه، گاهی اوقات این تنظیم توسط خود ماتریس انجام می شود. در واقع یک جزء DC به ولتاژ کنترل در الکترودهای سلول LCD اضافه می شود. این اجازه می دهد تا سلول LCD به طور کامل باز شود، اما به طور کامل بسته نشود. در این حالت، هنگامی که روشنایی افزایش می یابد، رنگ سیاه دیگر سیاه نمی شود (ماتریس حتی زمانی که سلول LCD بسته است تا حدی شفاف می شود).

تضاد

یک ویژگی به همان اندازه مهم مانیتور LCD کنتراست آن است که به عنوان نسبت روشنایی پس زمینه سفید به روشنایی پس زمینه سیاه تعریف می شود. در تئوری، کنتراست مانیتور نباید به سطح روشنایی تنظیم شده روی مانیتور بستگی داشته باشد، یعنی در هر سطح روشنایی، کنتراست اندازه‌گیری شده باید مقدار یکسانی داشته باشد. در واقع، روشنایی پس زمینه سفید متناسب با روشنایی نور پس زمینه است. در حالت ایده آل، نسبت عبور نور یک سلول LCD در حالت باز و بسته از ویژگی های خود سلول LCD است، اما در عمل، این نسبت ممکن است هم به دمای تنظیم شده رنگ و هم به سطح روشنایی تنظیم شده نمایشگر بستگی داشته باشد. . اخیراً کنتراست تصویر در مانیتورهای دیجیتال به طور قابل توجهی افزایش یافته است و اکنون این رقم اغلب به 500: 1 می رسد. اما در اینجا نیز همه چیز به این سادگی نیست. واقعیت این است که کنتراست را می توان نه برای مانیتور، بلکه برای ماتریس مشخص کرد. با این حال، همانطور که تجربه نشان می دهد، اگر گذرنامه کنتراست بیش از 350: 1 را نشان دهد، این برای عملکرد عادی کاملاً کافی است.

زاویه دید

حداکثر زاویه دید (هم به صورت عمودی و هم افقی) به عنوان زاویه ای تعریف می شود که کنتراست تصویر در مرکز حداقل 10:1 باشد. برخی از تولیدکنندگان ماتریس هنگام تعیین زاویه دید، از نسبت کنتراست نه 10: 1، بلکه 5: 1 استفاده می کنند، که همچنین باعث ایجاد سردرگمی در مشخصات فنی می شود. تعریف رسمی زوایای دید نسبتا مبهم است و مهمتر از همه، هیچ ارتباط مستقیمی با نمایش صحیح رنگ هنگام مشاهده یک تصویر از زاویه ندارد. در واقع، برای کاربران، شرایط بسیار مهمتر این واقعیت است که هنگام مشاهده یک تصویر با زاویه نسبت به سطح مانیتور، افت کنتراست رخ نمی دهد، بلکه اعوجاج رنگ رخ می دهد. برای مثال رنگ قرمز زرد و سبز به آبی تبدیل می شود. علاوه بر این، اعوجاج های مشابه در مدل های مختلف خود را به روش های مختلف نشان می دهند: برای برخی حتی در یک زاویه کوچک، بسیار کوچکتر از زاویه دید، قابل توجه می شوند. بنابراین، مقایسه مانیتورها با زاویه دید، اصولاً اشتباه است. امکان مقایسه وجود دارد، اما چنین مقایسه ای معنای عملی ندارد.

زمان پاسخگویی پیکسل

زمان بندی معمولی برای روشن شدن پیکسل برای TN + ماتریس فیلم

زمان‌بندی خاموش پیکسل معمولی برای TN + ماتریس فیلم

زمان واکنش یا زمان پاسخ پیکسل معمولاً در مستندات فنی مانیتور نشان داده می شود و یکی از مهمترین ویژگی های مانیتور در نظر گرفته می شود (که کاملاً درست نیست). در نمایشگرهای LCD، زمان پاسخ پیکسل، که به نوع ماتریس بستگی دارد، در ده‌ها میلی‌ثانیه اندازه‌گیری می‌شود (در ماتریس‌های جدید TN + Film، زمان پاسخ‌دهی پیکسل 12 میلی‌ثانیه است) و این منجر به تار شدن تصویر در حال تغییر می‌شود. و با چشم قابل مشاهده است. بین زمان روشن و خاموش بودن پیکسل تمایز قائل شوید. زمان روشن شدن پیکسل به مدت زمان لازم برای باز کردن سلول LCD و زمان خاموش شدن به مدت زمان لازم برای بسته شدن سلول اشاره دارد. وقتی در مورد زمان واکنش یک پیکسل صحبت می کنند، کل زمان روشن و خاموش کردن پیکسل را درک می کنند. زمان روشن شدن پیکسل و زمان خاموش شدن پیکسل می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد. هنگامی که آنها در مورد زمان پاسخگویی یک پیکسل که در مستندات فنی یک مانیتور نشان داده شده است صحبت می کنند، منظور آنها زمان پاسخگویی ماتریس است نه نمایشگر. علاوه بر این، زمان پاسخ پیکسلی که در مستندات فنی نشان داده شده است، توسط سازندگان مختلف ماتریس به طور متفاوت تفسیر می شود. به عنوان مثال، یکی از گزینه های تفسیر زمان روشن (خاموش) یک پیکسل این است که زمان تغییر روشنایی یک پیکسل از 10 به 90٪ (از 90 به 10٪) است. تا اینجا، وقتی در مورد اندازه‌گیری زمان واکنش یک پیکسل صحبت می‌کنیم، منظورمان این است که در مورد تغییر بین رنگ‌های سیاه و سفید صحبت می‌کنیم. اگر در مورد رنگ سیاه سؤالی وجود ندارد (پیکسل به سادگی بسته است)، انتخاب رنگ سفید واضح نیست. زمان پاسخگویی یک پیکسل با اندازه گیری آن هنگام جابجایی بین نیم تن های مختلف چگونه تغییر می کند؟ این سوال از اهمیت عملی بالایی برخوردار است. واقعیت این است که تغییر از یک پس‌زمینه سیاه به یک پس‌زمینه سفید یا برعکس، در برنامه‌های واقعی نسبتاً نادر است. در اکثر برنامه ها، به عنوان یک قاعده، انتقال بین نیمه صداها اجرا می شود. و اگر زمان سوئیچ بین رنگ های سیاه و سفید کمتر از زمان سوئیچ بین مقیاس خاکستری باشد، زمان پاسخ پیکسل هیچ ارزش عملی نخواهد داشت و تمرکز بر روی این ویژگی مانیتور غیرممکن است. از مطالب فوق چه نتیجه ای می توان گرفت؟ همه چیز بسیار ساده است: زمان پاسخ پیکسل اعلام شده توسط سازنده به ما اجازه نمی دهد تا به طور واضح در مورد ویژگی های دینامیکی مانیتور قضاوت کنیم. از این نظر، درست تر است که در مورد زمان جابجایی پیکسل بین سفید و سیاه صحبت نکنیم، بلکه در مورد میانگین زمان جابجایی یک پیکسل بین نیم تن ها صحبت کنیم.

تعداد رنگ های نمایش داده شده

همه مانیتورها ذاتاً دستگاه‌های RGB هستند، یعنی رنگ در آنها از ترکیب سه رنگ اصلی قرمز، سبز و آبی در نسبت‌های مختلف به دست می‌آید. بنابراین، هر پیکسل LCD از سه زیرپیکسل رنگی تشکیل شده است. علاوه بر حالت کاملاً بسته یا کاملاً باز سلول LCD، حالت های میانی نیز در صورت نیمه باز بودن سلول LCD امکان پذیر است. این به شما امکان می دهد یک تن رنگی ایجاد کنید و سایه های رنگی رنگ های پایه را در نسبت های دلخواه مخلوط کنید. در این حالت، تعداد رنگ‌های بازتولید شده توسط مانیتور از نظر تئوری به این بستگی دارد که در هر کانال رنگی چه تعداد سایه رنگ ایجاد می‌شود. باز شدن جزئی سلول LCD با تامین سطح ولتاژ مورد نیاز به الکترودهای کنترل حاصل می شود. بنابراین، تعداد تن های رنگی قابل تکرار در هر کانال رنگی بستگی به این دارد که چند سطح ولتاژ مختلف را می توان به سلول LCD اعمال کرد. برای تشکیل یک سطح ولتاژ دلخواه، باید از مدارهای DAC با ظرفیت بالا استفاده کنید که بسیار گران است. بنابراین، در مانیتورهای LCD مدرن، اغلب از DAC های 18 بیتی و کمتر از 24 بیت استفاده می شود. با یک DAC 18 بیتی، 6 بیت در هر کانال رنگ وجود دارد. این اجازه می دهد تا 64 (26 = 64) سطح ولتاژ مختلف تولید شود و بر این اساس، 64 سایه رنگ در یک کانال رنگی به دست آید. در مجموع، با مخلوط کردن سایه های رنگی کانال های مختلف، می توان 262144 سایه رنگ ایجاد کرد. هنگام استفاده از یک ماتریس 24 بیتی (طرح DAC 24 بیتی)، 8 بیت در هر کانال وجود دارد، که امکان ایجاد 256 (28 = 256) رنگ در هر کانال را فراهم می کند و در کل چنین ماتریسی 16777216 رنگ را تولید می کند. سایه ها در همان زمان، برای بسیاری از ماتریس های 18 بیتی، گذرنامه بیان می کند که آنها 16.2 میلیون سایه رنگ را تولید می کنند. موضوع اینجا چیست و آیا این امکان وجود دارد؟ به نظر می رسد که در ماتریس های 18 بیتی، به دلیل انواع ترفندها، می توانید تعداد سایه های رنگی را به آنچه توسط ماتریس های 24 بیتی واقعی بازتولید می شود، نزدیک کنید. برای برون یابی سایه های رنگی در ماتریس های 18 بیتی، از دو فناوری (و ترکیب آنها) استفاده می شود: dithering و FRC (Frame Rate Control). ماهیت فناوری dithering این است که سایه های رنگی از دست رفته با مخلوط کردن نزدیکترین سایه های رنگی پیکسل های همسایه به دست می آیند. بیایید به یک مثال ساده نگاهی بیندازیم. فرض کنید که یک پیکسل فقط می تواند در دو حالت باشد: باز و بسته، و حالت بسته پیکسل سیاه و حالت باز - قرمز است. اگر به جای یک پیکسل، گروهی از دو پیکسل را در نظر بگیریم، در این صورت، علاوه بر سیاه و قرمز، می توانید یک رنگ میانی نیز دریافت کنید و بدین ترتیب از حالت دو رنگ به حالت سه رنگ برون یابی انجام دهید. در نتیجه، اگر در ابتدا چنین مانیتوری بتواند شش رنگ (دو تا برای هر کانال) تولید کند، پس از چنین پراکندگی، 27 رنگ را تولید می کند. طرح دیترینگ یک اشکال قابل توجه دارد: افزایش سایه های رنگی به قیمت کاهش وضوح حاصل می شود. در واقع، این باعث افزایش اندازه پیکسل می شود که می تواند بر رندر جزئیات تصویر تأثیر منفی بگذارد. ماهیت فناوری FRC دستکاری روشنایی زیرپیکسل‌های جداگانه با استفاده از روشن/خاموش اضافی آنهاست. مانند مثال قبلی، پیکسل سیاه (خاموش) یا قرمز (روشن) در نظر گرفته می شود. به هر زیرپیکسل دستور داده شده تا با نرخ عمودی روشن شود، یعنی با نرخ عمودی 60 هرتز، به هر پیکسل فرعی دستور داده شده تا 60 بار در ثانیه روشن شود. این امکان تولید رنگ قرمز را فراهم می کند. اگر پیکسل به اجبار نه 60 بار در ثانیه، بلکه فقط 50 بار روشن شود (در هر سیکل دوازدهم، پیکسل را روشن نکنید، بلکه پیکسل را خاموش کنید)، در نتیجه روشنایی پیکسل 83٪ از حداکثر خواهد بود. که امکان تشکیل یک سایه رنگ متوسط ​​از قرمز را فراهم می کند. هر دو روش برون یابی رنگ در نظر گرفته شده دارای اشکالاتی هستند. در حالت اول، این یک سوسو احتمالی صفحه و افزایش جزئی در زمان واکنش است و در حالت دوم، احتمال از بین رفتن جزئیات تصویر. تشخیص ماتریس 18 بیتی با برون یابی رنگ از یک ماتریس 24 بیتی واقعی بسیار دشوار است. علاوه بر این، هزینه یک ماتریس 24 بیتی بسیار بالاتر است.

اصل عملکرد نمایشگرهای TFT-LCD

اصل کلی تشکیل تصویر روی صفحه به خوبی در شکل 1 نشان داده شده است. 1. اما چگونه می توان روشنایی زیرپیکسل های جداگانه را کنترل کرد؟ برای مبتدیان، این معمولا به صورت زیر توضیح داده می شود: پشت هر زیر پیکسل یک شاتر کریستال مایع وجود دارد. بسته به ولتاژ اعمال شده به آن، نور کم و بیش از نور پس‌زمینه به داخل می‌دهد. و همه بلافاصله نوعی دمپر را روی حلقه های کوچک تصور می کنند که به زاویه دلخواه می چرخند ... چیزی شبیه به این:

در واقع، البته، همه چیز بسیار پیچیده تر است. روی لولاها هیچ فلپ ماده ای وجود ندارد. در یک ماتریس کریستال مایع واقعی، شار نورانی چیزی شبیه به زیر کنترل می شود:

نور نور پس زمینه (در تصویر از پایین به بالا می رویم) اول از همه از فیلتر پلاریزه پایینی (صفحه سایه دار سفید) عبور می کند. اکنون دیگر یک جریان معمولی نور نیست، بلکه قطبی شده است. سپس نور از الکترودهای کنترل نیمه شفاف (صفحات زرد) عبور می کند و در مسیر خود با لایه ای از کریستال های مایع برخورد می کند. با تغییر ولتاژ کنترل، قطبش شار نوری را می توان تا 90 درجه (در تصویر سمت چپ) تغییر داد یا بدون تغییر (در همان مکان سمت راست) رها کرد. توجه، سرگرمی شروع می شود! بعد از لایه کریستال های مایع، فیلترهای نور وجود دارد و در اینجا هر زیر پیکسل به رنگ دلخواه - قرمز، سبز یا آبی رنگ می شود. اگر به صفحه نگاه کنید، فیلتر پلاریزه بالایی را بردارید - میلیون ها زیرپیکسل درخشان را خواهیم دید - و هر کدام با حداکثر روشنایی می درخشند، زیرا چشمان ما نمی توانند قطبش نور را تشخیص دهند. به عبارت دیگر، بدون پلاریزه فوقانی، ما فقط یک درخشش سفید یکنواخت را در کل سطح صفحه نمایش خواهیم دید. اما ارزش این را دارد که فیلتر پلاریزه بالایی را در جای خود قرار دهید - و تمام تغییراتی را که کریستال های مایع با قطبش نور ایجاد کرده اند "تجلی" می کند. برخی از زیرپیکسل‌ها به روشنی درخشان باقی می‌مانند، مانند تصویر سمت چپ در شکل، که در آن قطبش 90 درجه تغییر کرده است، و برخی دیگر خاموش می‌شوند، زیرا قطبش فوقانی در پادفاز پایینی قرار دارد و نور را با حالت پیش‌فرض منتقل نمی‌کند. قطبش (پیش فرض). همچنین زیرپیکسل هایی با روشنایی متوسط ​​وجود دارد - قطبش شار نوری که از آنها عبور می کند نه 90، بلکه با تعداد کمتری درجه، به عنوان مثال، 30 یا 55 درجه چرخیده است.

مزایا و معایب

افسانه: (+) شایستگی، (~) قابل قبول، (-) نقطه ضعف
	مانیتورهای LCD	مانیتورهای CRT
روشنایی	(+) از 170 تا 250 سی دی / متر مربع	(~) از 80 تا 120 سی دی / متر مربع
تضاد	(~) 200: 1 تا 400: 1	(+) از 350: 1 تا 700: 1
زاویه دید (بر اساس کنتراست)	(~) 110 تا 170 درجه	(+) بیش از 150 درجه
زاویه دید (بر اساس رنگ)	(-) 50 تا 125 درجه	(~) بیش از 120 درجه
اجازه	(-) یک وضوح با اندازه پیکسل ثابت. فقط در این وضوح می توان از آن به طور بهینه استفاده کرد. بسته به توابع گسترش یا فشرده سازی پشتیبانی شده ممکن است از وضوح بالاتر یا پایین تر استفاده شود، اما بهینه نیستند.	(+) قطعنامه های مختلف پشتیبانی می شوند. در تمام وضوح های پشتیبانی شده، مانیتور می تواند به طور بهینه استفاده شود. محدودیت تنها با قابل قبول بودن فرکانس بازسازی تحمیل می شود.
فرکانس عمودی	(+) فرکانس بهینه 60 هرتز است که برای عدم وجود سوسو کافی است	(~) فقط در فرکانس های بالاتر از 75 هرتز، هیچ سوسو زدن قابل توجهی وجود ندارد
خطاهای ثبت رنگ	(+) خیر	(~) 0.0079 تا 0.0118 اینچ (0.20 تا 0.30 میلی متر)
تمرکز کردن	(+) خیلی خوبه	(~) منصفانه تا خیلی خوب>
اعوجاج هندسی / خطی	(+) خیر	(~) ممکن است
پیس لی شکسته	(-) تا 8	(+) خیر
سیگنال ورودی	(+) آنالوگ یا دیجیتال	(~) فقط آنالوگ
مقیاس بندی در وضوح های مختلف	(-) روش های غایب یا درون یابی استفاده می شود که به هزینه های سربار زیادی نیاز ندارد	(+) خیلی خوبه
دقت نمایش رنگی	(~) از True Color پشتیبانی می کند و دمای رنگ مورد نظر را شبیه سازی می کند	(+) True Color پشتیبانی می شود و در عین حال دستگاه های کالیبراسیون رنگ زیادی در بازار وجود دارد که یک مزیت قطعی است
تصحیح گاما (تنظیم رنگ با ویژگی های بینایی انسان)	(~) رضایت بخش	(+) واقع بینانه
یکنواختی	(~) اغلب تصویر در لبه ها روشن تر است	(~) اغلب تصویر در مرکز روشن تر است
خلوص رنگ / کیفیت رنگ	(~) خوب	(+) بالا
درخشش	(+) خیر	(~) نامحسوس بالای 85 هرتز
زمان اینرسی	(-) 20 تا 30 میلی ثانیه.	(+) ناچیز
شکل گیری تصویر	(+) تصویر توسط پیکسل ها تشکیل می شود که تعداد آنها فقط به وضوح خاص پانل LCD بستگی دارد. گام پیکسل فقط به اندازه خود پیکسل ها بستگی دارد، اما به فاصله بین آنها بستگی ندارد. هر پیکسل به صورت جداگانه برای فوکوس، وضوح و وضوح عالی شکل گرفته است. تصویر یکدست تر و صاف تر است	(~) پیکسل ها توسط گروهی از نقاط (سه گانه) یا راه راه تشکیل می شوند. گام یک نقطه یا خط به فاصله بین نقاط یا خطوط همرنگ بستگی دارد. در نتیجه، وضوح و وضوح تصویر به شدت به اندازه نقطه یا خط خط و کیفیت CRT بستگی دارد.
مصرف برق و تشعشع	(+) عملا هیچ تشعشع الکترومغناطیسی خطرناکی وجود ندارد. مصرف برق حدود 70 درصد کمتر از مانیتورهای استاندارد CRT (25 تا 40 وات) است.	(-) تشعشعات الکترومغناطیسی همیشه وجود دارد، اما سطح بستگی به این دارد که آیا CRT با استانداردهای ایمنی مطابقت دارد یا خیر. مصرف انرژی در شرایط کاری در سطح 60 - 150 وات.
ابعاد / وزن	(+) طراحی مسطح، وزن سبک	(-) ساخت و ساز سنگین، فضای زیادی را اشغال می کند
رابط مانیتور	(+) رابط دیجیتال، با این حال، اکثر نمایشگرهای LCD دارای یک رابط آنالوگ داخلی برای اتصال به رایج ترین خروجی های آنالوگ آداپتورهای ویدئویی هستند.	(-) رابط آنالوگ

ادبیات

• AVPetrochenkov "سخت افزار-کامپیوتر و تجهیزات جانبی"، -106 pp. Il.
• VEFigurnov "IBM PC برای کاربر"، -67p.
• "HARD" n "SOFT" (مجله کامپیوتر برای طیف وسیعی از کاربران) شماره 6 2003.
• NI Gurin "کار بر روی کامپیوتر شخصی"، -128 p.