Monitor LCD. Monitor video e adattatori video Come funziona un monitor LCD

Per riparare un monitor LCD con le tue mani, devi prima capire quali sono i principali componenti elettronici e i blocchi di cui è composto questo dispositivo e di cosa è responsabile ciascun elemento del circuito elettronico. I radiomeccanici principianti all'inizio della loro pratica credono che il successo nella riparazione di qualsiasi dispositivo risieda nella disponibilità di uno schema elettrico di un dispositivo specifico. Ma in realtà questo è un malinteso e non sempre è necessario uno schema elettrico.

Apriamo quindi la cover del primo monitor LCD che ci capita sotto mano e in pratica ne comprenderemo la struttura.

Monitor LCD. Principali blocchi funzionali.

Il monitor LCD è composto da diversi blocchi funzionali, vale a dire:

Pannello LCD

Il pannello a cristalli liquidi è un dispositivo completo. Di norma, l'assemblaggio di un pannello LCD viene effettuato da un produttore specifico che, oltre alla matrice di cristalli liquidi stessa, incorpora nel pannello LCD lampade fluorescenti di retroilluminazione, vetro smerigliato, filtri colorati polarizzati e una scheda di decodifica elettronica che genera tensioni da segnali RGB digitali per controllare le porte dei transistor a film sottile (TFT). ).

Considera la composizione del pannello LCD del monitor di un computer ACER AL1716. Il pannello LCD è un dispositivo funzionale completo e, di norma, non è necessario smontarlo durante le riparazioni, ad eccezione della sostituzione delle lampade di retroilluminazione guaste.

Marcatura del pannello LCD: CHUNGHWA CLAA170EA

Sul retro del pannello LCD è presente un circuito stampato abbastanza grande, al quale è collegato un cavo multipolare dalla scheda di controllo principale. Il circuito stampato stesso è nascosto sotto una striscia di metallo.

Il circuito stampato contiene un chip multipin NT7168F-00010. Questo microcircuito è collegato alla matrice TFT e partecipa alla formazione dell'immagine sul display. Dal microcircuito NT7168F-00010 escono molti pin, formati in dieci anelli con la designazione S1-S10. Questi cavi sono piuttosto sottili e sembrano incollati al circuito stampato su cui si trova il chip NT7168F.

Pannello di controllo

La scheda di controllo è anche chiamata scheda principale ( Scheda principale). La scheda principale ospita due microprocessori. Uno di questi è un microcontrollore di controllo a 8 bit SM5964 con un core 8052 e 64 kB di memoria Flash programmabile.

Il microprocessore SM5964 esegue un numero piuttosto ridotto di funzioni. Ad esso sono collegati un pannello dei pulsanti e un indicatore di funzionamento del monitor. Questo processore controlla l'accensione/spegnimento del monitor e l'avvio dell'invertitore della retroilluminazione. Per salvare le impostazioni dell'utente, un chip di memoria è collegato al microcontrollore tramite il bus I 2 C. Tipicamente, si tratta di chip di memoria non volatile a otto pin della serie 24LCxx.

Il secondo microprocessore sulla scheda di controllo è il cosiddetto monitorare lo scaler (controllore LCD) TSU16AK. Questo microcircuito ha molti compiti. Esegue la maggior parte delle funzioni relative alla conversione e all'elaborazione del segnale video analogico e alla sua preparazione per l'invio al pannello LCD.

Per quanto riguarda il monitor LCD, è necessario comprendere che si tratta intrinsecamente di un dispositivo digitale in cui tutto il controllo dei pixel del display LCD avviene in modo digitale. Il segnale proveniente dalla scheda video del computer è analogico e per la sua corretta visualizzazione sulla matrice LCD è necessario effettuare numerose trasformazioni. A questo serve un controller grafico, o altrimenti uno scaler per monitor o un controller LCD.

I compiti del controller LCD includono il ricalcolo (ridimensionamento) delle immagini per diverse risoluzioni, la formazione del menu OSD, l'elaborazione di segnali RGB analogici e impulsi di sincronizzazione. Nel controller, i segnali RGB analogici vengono convertiti in digitali tramite ADC a 8 bit e 3 canali che funzionano a 80 MHz.

Lo scaler monitor TSU16AK interagisce con il microcontrollore SM5964 tramite un bus digitale. Per far funzionare il pannello LCD, il controller grafico genera segnali di sincronizzazione, frequenza di clock e segnali di inizializzazione della matrice.

Il microcontrollore TSU16AK è collegato tramite un cavo al chip NT7168F-00010 sul pannello LCD.

In caso di malfunzionamento del controller grafico del monitor, di norma compaiono difetti relativi alla corretta visualizzazione dell'immagine sul display (sullo schermo possono apparire strisce, ecc.). In alcuni casi il difetto può essere eliminato saldando i conduttori dell'ablatore. Ciò è particolarmente vero per i monitor che funzionano 24 ore su 24 in condizioni difficili.

Durante il funzionamento prolungato, si verifica il riscaldamento, che ha un effetto negativo sulla qualità della saldatura. Ciò potrebbe causare malfunzionamenti. I difetti legati alla qualità della saldatura non sono rari e si riscontrano anche in altri dispositivi, ad esempio nei lettori DVD. La causa del malfunzionamento è il degrado o la saldatura di scarsa qualità dei microcircuiti planari multipin.

Alimentatore e inverter di retroilluminazione

La cosa più interessante da studiare è l'alimentazione del monitor, poiché lo scopo degli elementi e dei circuiti è più facile da capire. Inoltre, secondo le statistiche, i malfunzionamenti degli alimentatori, in particolare quelli di commutazione, occupano una posizione di leadership tra tutti gli altri. Pertanto, la conoscenza pratica del dispositivo, della base degli elementi e dei circuiti degli alimentatori sarà sicuramente utile nella pratica di riparazione delle apparecchiature radio.

L'alimentatore per il monitor LCD è composto da due. Il primo è Adattatore CA/CC o in altre parole, un alimentatore switching di rete (unità di impulso). Secondo - Invertitore CC/CA . Essenzialmente si tratta di due convertitori. L'adattatore CA/CC viene utilizzato per convertire la tensione alternata di 220 V in una piccola tensione CC. Tipicamente, all'uscita di un alimentatore a commutazione vengono generate tensioni da 3,3 a 12 volt.

L'inverter DC/AC, invece, converte la tensione continua (DC) in tensione alternata (AC) con un valore di circa 600 - 700 V e una frequenza di circa 50 kHz. La tensione alternata viene fornita agli elettrodi delle lampade fluorescenti integrate nel pannello LCD.

Innanzitutto, diamo un'occhiata all'adattatore CA/CC. La maggior parte degli alimentatori a commutazione sono costruiti sulla base di microcircuiti di controllo specializzati (ad eccezione, ad esempio, dei caricabatterie mobili economici).

Quindi nell'alimentatore di un monitor LCD Acer AL1716 microcircuito applicato TOP245Y. La documentazione (scheda tecnica) per questo chip è facile da trovare da fonti aperte.

Nella documentazione del chip TOP245Y puoi trovare esempi tipici di schemi elettrici degli alimentatori. Questo può essere utilizzato durante la riparazione di alimentatori per monitor LCD, poiché i circuiti corrispondono in gran parte a quelli standard indicati nella descrizione del microcircuito.

Ecco alcuni esempi di schemi elettrici di alimentatori basati sui microcircuiti della serie TOP242-249.

Il seguente circuito utilizza diodi a doppia barriera Schottky (MBR20100). Gruppi di diodi simili (SRF5-04) sono utilizzati nell'unità monitor Acer AL1716 che stiamo considerando.

Si noti che gli schemi elettrici sopra riportati sono esempi. I circuiti effettivi dei blocchi di impulsi potrebbero differire leggermente.

Il microcircuito TOP245Y è un dispositivo funzionale completo, il cui alloggiamento contiene un controller PWM e un potente transistor ad effetto di campo che commuta con un'enorme frequenza da decine a centinaia di kilohertz. Da qui il nome: alimentatore a commutazione.

Lo schema di funzionamento di un alimentatore switching è il seguente:

Raddrizzatore della tensione di rete alternata 220V.

Questa operazione viene eseguita da un ponte di diodi e un condensatore di filtro. Dopo il raddrizzamento, la tensione sul condensatore è leggermente superiore alla tensione di rete. La foto mostra un ponte a diodi e accanto ad esso c'è un condensatore elettrolitico di filtraggio (82 µF 450 V) - un barile blu.

Conversione e riduzione della tensione mediante trasformatore.

Commutazione con una frequenza di diverse decine - centinaia di kilohertz di tensione continua (>220 V) attraverso l'avvolgimento di un trasformatore di impulsi ad alta frequenza. Questa operazione viene eseguita dal chip TOP245Y. Il trasformatore di impulsi svolge lo stesso ruolo del trasformatore negli adattatori di rete convenzionali, con un'eccezione. Funziona a frequenze più elevate, molte volte superiori a 50 hertz.

Pertanto, la fabbricazione dei suoi avvolgimenti richiede un numero minore di spire e, di conseguenza, meno rame. Ma è necessario un nucleo di ferrite e non di acciaio per trasformatori come nei trasformatori da 50 hertz. Coloro che non sanno cos'è un trasformatore e perché viene utilizzato, leggono prima l'articolo sul trasformatore.

Il risultato è un trasformatore molto compatto. Vale anche la pena notare che gli alimentatori a commutazione sono molto economici e hanno un'elevata efficienza.

Raddrizzatore della tensione alternata ridotta da un trasformatore.

Questa funzione è eseguita da potenti diodi raddrizzatori. In questo caso vengono utilizzati gruppi di diodi etichettati SRF5-04.

Per rettificare le correnti ad alta frequenza, vengono utilizzati diodi Schottky e diodi di potenza convenzionali con giunzioni p-n. I diodi convenzionali a bassa frequenza per rettificare correnti ad alta frequenza sono meno preferibili, ma vengono utilizzati per rettificare alte tensioni (20 - 50 volt). Questo deve essere tenuto in considerazione quando si sostituiscono i diodi difettosi.

I diodi Schottky hanno alcune caratteristiche che devi conoscere. In primo luogo, questi diodi hanno una bassa capacità di transizione e sono in grado di passare rapidamente dallo stato aperto a quello chiuso. Questa proprietà viene utilizzata per funzionare ad alte frequenze. I diodi Schottky hanno una caduta di tensione bassa di circa 0,2-0,4 volt, contro 0,6-0,7 volt per i diodi convenzionali. Questa proprietà ne aumenta l'efficienza.

I diodi a barriera Schottky hanno anche proprietà indesiderabili che ne ostacolano un più ampio utilizzo in elettronica. Sono molto sensibili all'eccesso di tensione inversa. Se viene superata la tensione inversa, il diodo Schottky si guasta irreversibilmente.

Un diodo convenzionale entra in modalità di guasto reversibile e può riprendersi dopo aver superato il valore di tensione inversa consentito. È questa circostanza il tallone d'Achille, che provoca il burnout dei diodi Schottky nei circuiti raddrizzatori di tutti i tipi di alimentatori a commutazione. Questo dovrebbe essere preso in considerazione quando si eseguono diagnosi e riparazioni.

Per eliminare le sovratensioni pericolose per i diodi Schottky che si formano negli avvolgimenti del trasformatore sui fronti degli impulsi, vengono utilizzati i cosiddetti circuiti di smorzamento. Nello schema è indicato come R15C14 (vedi Fig. 1).

Analizzando il circuito dell'alimentatore del monitor LCD Acer AL1716, sono stati rilevati circuiti di smorzamento anche sul circuito stampato, costituito da un resistore SMD da 10 Ohm (R802, R806) e un condensatore (C802, C811). Proteggono i diodi Schottky (D803, D805).

Vale anche la pena notare che i diodi Schottky vengono utilizzati nei circuiti a bassa tensione con una tensione inversa limitata a poche decine di volt. Pertanto, se è richiesta una tensione di diverse decine di volt (20-50), vengono utilizzati diodi basati su giunzioni p-n. Questo può essere visto se si guarda la scheda tecnica del chip TOP245, che mostra diversi circuiti di alimentazione tipici con diverse tensioni di uscita (3,3 V; 5 V; 12 V; 19 V; 48 V).

I diodi Schottky sono sensibili al surriscaldamento. A questo proposito, solitamente vengono installati su un radiatore in alluminio per dissipare il calore.

È possibile distinguere un diodo basato su una giunzione pn da un diodo basato su una barriera Schottky dal simbolo grafico convenzionale nel diagramma.

Simbolo di un diodo con barriera Schottky.

Dopo i diodi raddrizzatori, vengono installati condensatori elettrolitici per attenuare le ondulazioni di tensione. Successivamente, utilizzando le tensioni risultanti 12 V; 5 V; 3,3 V alimenta tutte le unità monitor LCD.

Invertitore CC/CA

In termini di scopo, l'inverter è simile ai reattori elettronici, ampiamente utilizzati nell'illuminotecnica per alimentare le lampade fluorescenti domestiche. Ma ci sono differenze significative tra il reattore elettronico e l'inverter del monitor LCD.

Un inverter per monitor LCD è solitamente costruito su un chip specializzato, che amplia la gamma di funzioni e aumenta l'affidabilità. Ad esempio, l'invertitore di retroilluminazione del monitor LCD Acer AL1716 è costruito sulla base di un controller PWM OZ9910G. Il chip del controller è montato su un circuito stampato mediante montaggio planare.

L'inverter converte la tensione continua, il cui valore è 12 volt (a seconda del design del circuito), in tensione alternata di 600-700 volt e una frequenza di 50 kHz.

Il controller inverter è in grado di modificare la luminosità delle lampade fluorescenti. I segnali per modificare la luminosità delle lampade provengono dal controller LCD. I transistor ad effetto di campo o i loro gruppi sono collegati al microcircuito del controller. In questo caso, due gruppi di transistor ad effetto di campo complementari sono collegati al controller OZ9910G AP4501SD(Sul corpo del chip è indicato solo 4501S).

Sulla scheda di alimentazione sono inoltre installati due trasformatori ad alta frequenza che servono ad aumentare la tensione alternata e fornirla agli elettrodi delle lampade fluorescenti. Oltre agli elementi principali, la scheda contiene tutti i tipi di elementi radio che servono a proteggere da cortocircuiti e malfunzionamenti della lampada.

Informazioni sulla riparazione dei monitor LCD possono essere trovate nelle riviste di riparazione specializzate. Ad esempio, nella rivista "Riparazione e assistenza di apparecchiature elettroniche" n. 1, 2005 (pp. 35 - 40), il dispositivo e lo schema elettrico del monitor LCD "Rover Scan Optima 153" vengono discussi in dettaglio.

Tra i malfunzionamenti del monitor, ci sono spesso quelli che possono essere facilmente risolti con le proprie mani in pochi minuti. Ad esempio, il già citato monitor LCD Acer AL1716 è arrivato al tavolo di riparazione a causa di un contatto rotto della presa per il collegamento del cavo di alimentazione. Di conseguenza, il monitor si è spento spontaneamente.

Dopo aver smontato il monitor LCD, si è scoperto che nel punto del cattivo contatto si era formata una potente scintilla, le cui tracce erano facilmente rilevabili sul circuito stampato dell'alimentatore. Si è formata anche una potente scintilla perché al momento del contatto il condensatore elettrolitico nel filtro raddrizzatore si carica. La causa del malfunzionamento è il degrado della saldatura.

Il degrado della saldatura causa il guasto del monitor

Vale anche la pena notare che a volte la causa di un malfunzionamento può essere una rottura dei diodi del ponte a diodi raddrizzatore.

L'immagine viene formata utilizzando singoli elementi, solitamente attraverso un sistema di scansione. I dispositivi semplici (orologi elettronici, telefoni, lettori, termometri, ecc.) possono avere un display monocromatico o a 2-5 colori. L'immagine multicolore viene generata utilizzando 2008) nella maggior parte dei monitor desktop basati su matrici TN- (e alcuni *VA), così come in tutti i display dei laptop, vengono utilizzate matrici con colore a 18 bit (6 bit per canale), 24 bit viene emulato con sfarfallio e dithering.

Dispositivo monitor LCD

Subpixel del display LCD a colori

Ogni pixel di un display LCD è costituito da uno strato di molecole tra due elettrodi trasparenti e due filtri polarizzatori, i cui piani di polarizzazione sono (solitamente) perpendicolari. In assenza di cristalli liquidi, la luce trasmessa dal primo filtro viene quasi completamente bloccata dal secondo.

La superficie degli elettrodi a contatto con i cristalli liquidi è appositamente trattata per orientare inizialmente le molecole in una direzione. In una matrice TN queste direzioni sono tra loro perpendicolari, quindi le molecole, in assenza di tensione, si allineano secondo una struttura elicoidale. Questa struttura rifrange la luce in modo tale che il piano della sua polarizzazione ruoti davanti al secondo filtro e la luce lo attraversa senza perdite. A parte l'assorbimento di metà della luce non polarizzata da parte del primo filtro, la cella può essere considerata trasparente. Se viene applicata tensione agli elettrodi, le molecole tendono ad allinearsi nella direzione del campo, distorcendo la struttura della vite. In questo caso le forze elastiche si oppongono e quando la tensione viene interrotta le molecole ritornano nella loro posizione originale. Con un'intensità di campo sufficiente, quasi tutte le molecole diventano parallele, il che porta ad una struttura opaca. Variando la tensione è possibile controllare il grado di trasparenza. Se viene applicata una tensione costante per un lungo periodo, la struttura dei cristalli liquidi potrebbe degradarsi a causa della migrazione degli ioni. Per risolvere questo problema si utilizza la corrente alternata, oppure cambiando la polarità del campo ogni volta che si indirizza la cella (l'opacità della struttura non dipende dalla polarità del campo). Nell'intera matrice è possibile controllare singolarmente ciascuna cella, ma all'aumentare del loro numero ciò diventa difficile da ottenere poiché aumenta il numero di elettrodi richiesti. Pertanto, l'indirizzamento di righe e colonne viene utilizzato quasi ovunque. La luce che passa attraverso le celle può essere naturale, riflessa dal substrato (nei display LCD senza retroilluminazione). Ma viene utilizzato più spesso; oltre ad essere indipendente dall'illuminazione esterna, stabilizza anche le proprietà dell'immagine risultante. Pertanto, un monitor LCD a tutti gli effetti è costituito da un'elettronica che elabora il segnale video in ingresso, una matrice LCD, un modulo di retroilluminazione, un alimentatore e un alloggiamento. È la combinazione di questi componenti che determina le proprietà del monitor nel suo complesso, sebbene alcune caratteristiche siano più importanti di altre.

Specifiche del monitor LCD

Le caratteristiche più importanti dei monitor LCD:

• Risoluzione: dimensioni orizzontali e verticali espresse in pixel. A differenza dei monitor CRT, gli LCD hanno una risoluzione fisica “nativa”, il resto è ottenuto tramite interpolazione.

Frammento della matrice del monitor LCD (0,78x0,78 mm), ingrandito 46 volte.

• Dimensione in punti: la distanza tra i centri dei pixel adiacenti. Direttamente correlato alla risoluzione fisica.

• Proporzioni dello schermo (formato): il rapporto tra larghezza e altezza, ad esempio: 5:4, 4:3, 5:3, 8:5, 16:9, 16:10.

• Diagonale apparente: la dimensione del pannello stesso, misurata diagonalmente. L'area dei display dipende anche dal formato: un monitor con formato 4:3 ha un'area maggiore di uno con formato 16:9 con la stessa diagonale.

• Contrasto: il rapporto tra la luminosità dei punti più chiari e quelli più scuri. Alcuni monitor utilizzano un livello di retroilluminazione adattivo utilizzando lampade aggiuntive; il valore di contrasto fornito per loro (il cosiddetto dinamico) non si applica a un'immagine statica.

• Luminosità: la quantità di luce emessa da un display, solitamente misurata in candele per metro quadrato.

• Tempo di risposta: il tempo minimo impiegato da un pixel per modificare la propria luminosità. I metodi di misurazione sono controversi.

• Angolo di visione: l'angolo al quale il calo di contrasto raggiunge un determinato valore viene calcolato in modo diverso per diversi tipi di matrici e da diversi produttori, e spesso non è confrontabile.

• Tipo a matrice: la tecnologia utilizzata per realizzare il display LCD.

• Ingressi: (es. DVI, HDMI, ecc.).

Tecnologie

Orologio con display LCD

I monitor LCD furono sviluppati nel 1963 presso il David Sarnoff Research Center della RCA, Princeton, New Jersey.

Le principali tecnologie nella produzione di display LCD: TN+film, IPS e MVA. Queste tecnologie differiscono nella geometria delle superfici, del polimero, della piastra di controllo e dell'elettrodo anteriore. La purezza e il tipo di polimero con proprietà di cristalli liquidi utilizzato in progetti specifici sono di grande importanza.

Tempo di risposta dei monitor LCD progettati utilizzando la tecnologia SXRD. Display riflettente in silicio X-tal - matrice di cristalli liquidi riflettenti in silicio), ridotta a 5 ms. Sony, Sharp e Philips hanno sviluppato congiuntamente la tecnologia PALC. Cristalli liquidi indirizzati al plasma - controllo al plasma di cristalli liquidi), che unisce i vantaggi dei pannelli LCD (luminosità e ricchezza di colori, contrasto) e dei pannelli al plasma (ampi angoli di visione in orizzontale, H, e in verticale, V, elevata velocità di aggiornamento). Questi display utilizzano celle al plasma a scarica di gas per il controllo della luminosità e una matrice LCD viene utilizzata per il filtraggio del colore. La tecnologia PALC consente di indirizzare individualmente ciascun pixel del display, il che significa controllabilità e qualità dell'immagine senza rivali.

TN+film (Twisted Nematic + film)

La parte “film” nel nome della tecnologia indica uno strato aggiuntivo utilizzato per aumentare l'angolo di visione (da 90° a 150° circa). Attualmente, il prefisso “film” viene spesso omesso, chiamando tali matrici semplicemente TN. Purtroppo non è stato ancora trovato un modo per migliorare il contrasto e il tempo di risposta per i pannelli TN, e il tempo di risposta di questo tipo di matrice è attualmente uno dei migliori, ma il livello di contrasto no.

TN+film è la tecnologia più semplice.

La matrice della pellicola TN+ funziona in questo modo: quando ai subpixel non viene applicata alcuna tensione, i cristalli liquidi (e la luce polarizzata che trasmettono) ruotano di 90° l'uno rispetto all'altro sul piano orizzontale nello spazio tra le due piastre. E poiché la direzione di polarizzazione del filtro sulla seconda piastra forma un angolo di 90° con la direzione di polarizzazione del filtro sulla prima piastra, la luce lo attraversa. Se i pixel secondari rosso, verde e blu sono completamente illuminati, sullo schermo apparirà un punto bianco.

I vantaggi della tecnologia includono il tempo di risposta più breve tra le matrici moderne, nonché il basso costo.

IPS (commutazione in aereo)

La tecnologia In-Plane Switching è stata sviluppata da Hitachi e NEC con lo scopo di superare gli svantaggi della pellicola TN+. Tuttavia, sebbene l'IPS sia riuscito ad aumentare l'angolo di visione a 170°, così come il contrasto elevato e la riproduzione dei colori, il tempo di risposta è rimasto a un livello basso.

Al momento, le matrici realizzate con la tecnologia IPS sono gli unici monitor LCD che trasmettono sempre l'intera profondità di colore RGB: 24 bit, 8 bit per canale. Le matrici TN sono quasi sempre a 6 bit, così come la parte MVA.

Se alla matrice IPS non viene applicata alcuna tensione, le molecole dei cristalli liquidi non ruotano. Il secondo filtro è sempre rivolto perpendicolarmente al primo e la luce non lo attraversa. Pertanto, la visualizzazione del colore nero è vicina all'ideale. Se il transistor si guasta, il pixel “rotto” per un pannello IPS non sarà bianco, come per una matrice TN, ma nero.

Quando viene applicata una tensione, le molecole di cristalli liquidi ruotano perpendicolarmente alla loro posizione iniziale e trasmettono la luce.

L’IPS viene ora soppiantato dalla tecnologia S-IPS(Super-IPS, anno Hitachi), che eredita tutti i vantaggi della tecnologia IPS riducendo i tempi di risposta. Ma, nonostante il fatto che il colore dei pannelli S-IPS si sia avvicinato ai monitor CRT convenzionali, il contrasto rimane ancora un punto debole. S-IPS è utilizzato attivamente in pannelli di dimensioni variabili da 20", LG.Philips e NEC rimangono gli unici produttori di pannelli che utilizzano questa tecnologia.

AS-IPS- La tecnologia Advanced Super IPS (Advanced Super-IPS), è stata sviluppata anche da Hitachi Corporation nel corso dell'anno. I miglioramenti hanno riguardato principalmente il livello di contrasto dei pannelli S-IPS convenzionali, avvicinandolo al contrasto dei pannelli S-PVA. AS-IPS è utilizzato anche come nome per i monitor LG.Philips.

A-TW-IPS- Advanced True White IPS (IPS avanzato con vero bianco), sviluppato da LG.Philips per l'azienda. La maggiore potenza del campo elettrico ha permesso di ottenere angoli di visione e luminosità ancora maggiori, oltre a ridurre la distanza interpixel. I display basati su AFFS sono utilizzati principalmente nei tablet PC, su matrici prodotte da Hitachi Displays.

*VA (allineamento verticale)

MVA- Allineamento verticale multidominio. Questa tecnologia è stata sviluppata da Fujitsu come compromesso tra le tecnologie TN e IPS. Gli angoli di visione orizzontale e verticale per le matrici MVA sono 160° (sui moderni modelli di monitor fino a 176-178 gradi) e, grazie all'uso delle tecnologie di accelerazione (RTC), queste matrici non sono molto indietro rispetto a TN+Film in termini di tempi di risposta, ma superano significativamente le caratteristiche di quest'ultimo in termini di profondità dei colori e accuratezza della loro riproduzione.

MVA è il successore della tecnologia VA introdotta nel 1996 da Fujitsu. Quando la tensione è interrotta, i cristalli liquidi della matrice VA sono allineati perpendicolarmente al secondo filtro, cioè non trasmettono luce. Quando viene applicata la tensione, i cristalli ruotano di 90° e sullo schermo appare un punto luminoso. Come nelle matrici IPS, i pixel non trasmettono luce quando non c'è tensione, quindi quando si guastano sono visibili come punti neri.

I vantaggi della tecnologia MVA sono il colore nero intenso e l'assenza sia di una struttura cristallina elicoidale che di un doppio campo magnetico.

Svantaggi di MVA rispetto a S-IPS: perdita di dettagli nelle ombre se visto perpendicolarmente, dipendenza del bilanciamento del colore dell'immagine dall'angolo di visione, tempo di risposta più lungo.

Gli analoghi di MVA sono tecnologie:

• PVA (Allineamento verticale modellato) di Samsung.
• Super PVA da Samsung.
• Super MVA dal CMO.

Le matrici MVA/PVA sono considerate un compromesso tra TN e IPS, sia in termini di costi che di qualità di consumo.

Vantaggi e svantaggi

Distorsione dell'immagine sul monitor LCD con un ampio angolo di visione

Fotografia macro di una tipica matrice LCD. Al centro si possono vedere due subpixel difettosi (verde e blu).

Attualmente, i monitor LCD sono la direzione principale e in rapido sviluppo nella tecnologia dei monitor. I loro vantaggi includono: dimensioni e peso ridotti rispetto ai CRT. I monitor LCD, a differenza dei CRT, non presentano sfarfallio visibile, difetti di messa a fuoco e convergenza, interferenze da campi magnetici o problemi con la geometria e la chiarezza dell'immagine. Il consumo energetico dei monitor LCD è 2-4 volte inferiore a quello degli schermi CRT e al plasma di dimensioni comparabili. Il consumo energetico dei monitor LCD è determinato per il 95% dalla potenza delle lampade di retroilluminazione o della matrice di retroilluminazione a LED. retroilluminazione- retroilluminazione) matrice LCD. In molti monitor moderni (2007), per regolare la luminosità dello schermo da parte dell'utente, viene utilizzata la modulazione dell'ampiezza dell'impulso delle lampade di retroilluminazione con una frequenza da 150 a 400 o più Hertz. La retroilluminazione a LED viene utilizzata principalmente nei display di piccole dimensioni, anche se negli ultimi anni è stata utilizzata sempre più nei laptop e persino nei monitor dei desktop. Nonostante le difficoltà tecniche della sua implementazione, presenta anche evidenti vantaggi rispetto alle lampade fluorescenti, ad esempio uno spettro di emissione più ampio e quindi una gamma cromatica più ampia.

D'altro canto i monitor LCD presentano anche alcuni svantaggi, che spesso sono fondamentalmente difficili da eliminare, ad esempio:

• A differenza dei CRT, possono visualizzare un'immagine chiara con una sola risoluzione ("standard"). Il resto è ottenuto per interpolazione con perdita di chiarezza. Inoltre, su molti monitor le risoluzioni troppo basse (ad esempio 320x200) non possono essere visualizzate.
• La gamma cromatica e la precisione del colore sono inferiori rispettivamente a quelle dei pannelli al plasma e dei CRT. Molti monitor presentano irregolarità irreparabili nella trasmissione della luminosità (strisce nei gradienti).
• Molti monitor LCD hanno un contrasto e una profondità del nero relativamente bassi. L'aumento del contrasto effettivo è spesso associato al semplice aumento della luminosità della retroilluminazione, fino a livelli scomodi. Il rivestimento lucido ampiamente utilizzato della matrice influisce solo sul contrasto soggettivo in condizioni di illuminazione ambientale.
• A causa dei severi requisiti di spessore costante della matrice, esiste un problema di colore non uniforme (irregolarità della retroilluminazione).
• Anche la velocità effettiva di cambio immagine rimane inferiore a quella dei display CRT e al plasma. La tecnologia Overdrive risolve solo parzialmente il problema della velocità.
• La dipendenza del contrasto dall'angolo di visione rimane ancora uno svantaggio significativo della tecnologia.
• I monitor LCD prodotti in serie sono più vulnerabili dei CRT. La matrice non protetta dal vetro è particolarmente sensibile. Se premuto con forza, potrebbe verificarsi un degrado irreversibile. C'è anche il problema dei pixel difettosi.
• Contrariamente alla credenza popolare, i pixel dei monitor LCD si degradano, sebbene il tasso di degradazione sia il più lento di qualsiasi tecnologia di visualizzazione.

I display OLED sono spesso considerati una tecnologia promettente in grado di sostituire i monitor LCD. D'altra parte, questa tecnologia ha incontrato difficoltà nella produzione di massa, soprattutto per matrici con grandi diagonali.

Guarda anche

• Area dello schermo visibile
• Rivestimento antiriflesso
• it:Retroilluminazione

Collegamenti

• Informazioni sulle lampade fluorescenti utilizzate per retroilluminare la matrice LCD
• Display a cristalli liquidi (tecnologie TN+film, IPS, MVA, PVA)

Letteratura

• Artamonov O. Parametri dei moderni monitor LCD
• Mukhin I. A. Come scegliere un monitor LCD? . "Computer Business Market", n. 4 (292), gennaio 2005, pp. 284-291.
• Mukhin I. A. Sviluppo di monitor a cristalli liquidi. “TRASMISSIONI Trasmissioni televisive e radiofoniche”: parte 1 - n. 2(46) marzo 2005, p.55-56; Parte 2 - N. 4(48) giugno-luglio 2005, pp. 71-73.
• Mukhin I. A. Moderni dispositivi di visualizzazione a schermo piatto."BROADCASTING Television and Radio Broadcasting": No. 1(37), gennaio-febbraio 2004, p.43-47.
• Mukhin I. A., Ukrainsky O. V. Metodi per migliorare la qualità delle immagini televisive riprodotte dai pannelli a cristalli liquidi. Materiali della relazione alla conferenza scientifica e tecnica “Modern Television”, Mosca, marzo 2006.

Il “cuore” di qualsiasi monitor a cristalli liquidi è la matrice LCD (Liquid Cristall Display). Il pannello LCD è una struttura multistrato complessa. Uno schema semplificato di un pannello LCD TFT a colori è mostrato in Fig. 2.

Il principio di funzionamento di qualsiasi schermo a cristalli liquidi si basa sulla proprietà dei cristalli liquidi di modificare (ruotare) il piano di polarizzazione della luce che li attraversa in proporzione alla tensione ad essi applicata. Se un filtro polarizzatore (polarizzatore) viene posizionato nel percorso della luce polarizzata che passa attraverso i cristalli liquidi, modificando la tensione applicata ai cristalli liquidi, è possibile controllare la quantità di luce trasmessa dal filtro polarizzatore. Se l'angolo tra i piani di polarizzazione della luce che passa attraverso i cristalli liquidi e il filtro della luce è di 0 gradi, la luce passerà attraverso il polarizzatore senza perdita (massima trasparenza), se è di 90 gradi, il filtro della luce trasmettere una quantità minima di luce (trasparenza minima).

Fig. 1. Monitor LCD. Principio di funzionamento della tecnologia LCD.

Utilizzando cristalli liquidi è quindi possibile realizzare elementi ottici con grado di trasparenza variabile. In questo caso, il livello di trasmissione della luce di tale elemento dipende dalla tensione ad esso applicata. Qualsiasi schermo LCD sul monitor di un computer, laptop, tablet o TV contiene da diverse centinaia di migliaia a diversi milioni di queste cellule, di dimensioni di frazioni di millimetro. Sono combinati in una matrice LCD e con il loro aiuto possiamo formare un'immagine sulla superficie di uno schermo a cristalli liquidi.
I cristalli liquidi furono scoperti alla fine del XIX secolo. Tuttavia, i primi dispositivi di visualizzazione basati su di essi apparvero solo alla fine degli anni '60 del XX secolo. I primi tentativi di utilizzare gli schermi LCD nei computer risalgono agli anni ottanta del secolo scorso. I primi monitor a cristalli liquidi erano monocromatici e avevano una qualità dell'immagine molto inferiore rispetto ai display a tubo catodico (CRT). I principali svantaggi delle prime generazioni di monitor LCD erano:

• - basse prestazioni e inerzia dell'immagine;
• - "code" e "ombre" nell'immagine dagli elementi dell'immagine;
• - scarsa risoluzione dell'immagine;
• - immagine in bianco e nero o a colori con bassa profondità di colore;
• - e così via.

Tuttavia, il progresso non si è fermato e, nel tempo, sono stati sviluppati nuovi materiali e tecnologie nella produzione di monitor a cristalli liquidi. I progressi nella tecnologia microelettronica e lo sviluppo di nuove sostanze con proprietà dei cristalli liquidi hanno migliorato significativamente le prestazioni dei monitor LCD.

Progettazione e funzionamento della matrice LCD TFT.

Uno dei risultati principali è stata l'invenzione della tecnologia della matrice LCD TFT: matrice a cristalli liquidi con transistor a film sottile (transistor a film sottile). I monitor TFT hanno aumentato notevolmente la velocità dei pixel, aumentato la profondità del colore dell'immagine e sono riusciti a eliminare "code" e "ombre".
La struttura del pannello realizzato con tecnologia TFT è mostrata in Fig. 2

Fig.2. Diagramma della struttura della matrice LCD TFT.
Un'immagine a colori su una matrice LCD è formata da singoli punti (pixel), ciascuno dei quali è solitamente costituito da tre elementi (subpixel) responsabili della luminosità di ciascuno dei componenti principali del colore - solitamente rosso (R), verde (G) e blu (B) - RGB. Il sistema video del monitor esegue la scansione continua di tutti i subpixel della matrice, registrando nei condensatori di memorizzazione un livello di carica proporzionale alla luminosità di ciascun subpixel. I transistor a film sottile (Thin Film Trasistor (TFT) - in effetti, ecco perché la matrice TFT si chiama così) collegano i condensatori di archiviazione al bus dati nel momento in cui le informazioni vengono scritte su un determinato subpixel e commutano il condensatore di archiviazione per la conservazione della carica modalità per il resto del tempo.
La tensione immagazzinata nel condensatore di memoria della matrice TFT agisce sui cristalli liquidi di un dato subpixel, ruotando il piano di polarizzazione della luce che li attraversa dalla retroilluminazione di un angolo proporzionale a questa tensione. Dopo aver attraversato una cella con cristalli liquidi, la luce entra in un filtro di luce a matrice, sul quale per ciascun subpixel si forma un filtro di luce di uno dei colori primari (RGB). Lo schema delle posizioni relative dei punti di diversi colori è diverso per ciascun tipo di pannello LCD, ma questo è un argomento a parte. Successivamente, il flusso luminoso generato dai colori primari entra in un filtro polarizzatore esterno, la cui trasmissione luminosa dipende dall'angolo di polarizzazione dell'onda luminosa incidente su di esso. Un filtro polarizzatore è trasparente a quelle onde luminose il cui piano di polarizzazione è parallelo al proprio piano di polarizzazione. All'aumentare di questo angolo il filtro polarizzatore inizia a trasmettere sempre meno luce, fino ad un'attenuazione massima con un angolo di 90 gradi. Idealmente, un filtro polarizzatore non dovrebbe trasmettere la luce polarizzata ortogonalmente al proprio piano di polarizzazione, ma nella vita reale una piccola porzione della luce lo attraversa. Pertanto, tutti i display LCD hanno una profondità del nero insufficiente, che è particolarmente pronunciata con livelli di luminosità della retroilluminazione elevati.
Di conseguenza, in un display LCD, il flusso luminoso di alcuni subpixel passa senza perdita attraverso un filtro polarizzatore, da altri subpixel viene attenuato di una certa quantità e da alcuni subpixel viene quasi completamente assorbito. Pertanto, regolando il livello di ciascun colore primario nei singoli subpixel, è possibile ottenere da essi un pixel di qualsiasi tonalità di colore. E da molti pixel colorati, crea un'immagine a colori a schermo intero.
Il monitor LCD ha permesso di compiere un importante passo avanti nella tecnologia informatica, rendendola accessibile a un gran numero di persone. Inoltre, senza uno schermo LCD sarebbe impossibile creare computer portatili come laptop e netbook, tablet e telefoni cellulari. Ma è tutto così roseo con l'utilizzo degli schermi a cristalli liquidi? Continua a leggere per conoscere i loro vantaggi e svantaggi...

Creazione di un display LCD

Il primo display a cristalli liquidi funzionante fu creato da Fergason nel 1970. In precedenza, i dispositivi LCD consumavano troppa energia, avevano una durata limitata e presentavano uno scarso contrasto dell'immagine. Il nuovo display LCD fu presentato al pubblico nel 1971 e ricevette poi calorosi consensi. I cristalli liquidi sono sostanze organiche che possono modificare la quantità di luce trasmessa sotto tensione. Un monitor a cristalli liquidi è costituito da due lastre di vetro o plastica con una sospensione tra di loro. I cristalli di questa sospensione sono disposti parallelamente tra loro, permettendo così alla luce di penetrare nel pannello. Quando viene applicata una corrente elettrica, la disposizione dei cristalli cambia e cominciano a bloccare il passaggio della luce. La tecnologia LCD si è diffusa ampiamente nei computer e nelle apparecchiature di proiezione. I primi cristalli liquidi erano caratterizzati dalla loro instabilità e non erano adatti alla produzione di massa. Il vero sviluppo della tecnologia LCD è iniziato con l'invenzione da parte di scienziati inglesi di un cristallo liquido stabile: il bifenile. La prima generazione di display a cristalli liquidi può essere vista nelle calcolatrici, nei giochi elettronici e negli orologi. I moderni monitor LCD sono anche chiamati pannelli piatti, doppia scansione a matrice attiva e transistor a film sottile. L'idea dei monitor LCD era nell'aria da più di 30 anni, ma le ricerche effettuate non hanno portato a risultati accettabili, quindi i monitor LCD non si sono guadagnati la reputazione di fornire una buona qualità dell'immagine. Ora stanno diventando popolari: a tutti piace il loro aspetto elegante, la figura snella, la compattezza, l'efficienza (15-30 watt), inoltre, si ritiene che solo le persone ricche e serie possano permettersi un tale lusso

Caratteristiche dei monitor LCD

Tipi di monitor LCD

Monitorare i livelli compositi

Esistono due tipi di monitor LCD: DSTN (dual-scan twisted nematic) e TFT (thin film transistor), chiamati anche rispettivamente matrici passive e attive. Tali monitor sono costituiti dai seguenti strati: un filtro polarizzatore, uno strato di vetro, un elettrodo, uno strato di controllo, cristalli liquidi, un altro strato di controllo, un elettrodo, uno strato di vetro e un filtro polarizzatore. I primi computer utilizzavano matrici passive in bianco e nero da otto pollici (diagonalmente). Con il passaggio alla tecnologia a matrice attiva, le dimensioni dello schermo sono aumentate. Quasi tutti i moderni monitor LCD utilizzano pannelli a transistor a film sottile, che forniscono immagini luminose e chiare di dimensioni molto più grandi.

Risoluzione del monitor

La dimensione del monitor determina lo spazio di lavoro che occupa e, soprattutto, il suo prezzo. Nonostante la classificazione consolidata dei monitor LCD in base alla dimensione diagonale dello schermo (15, 17, 19 pollici), una classificazione più corretta si basa sulla risoluzione operativa. Il fatto è che, a differenza dei monitor CRT, la cui risoluzione può essere modificata in modo abbastanza flessibile, i display LCD hanno un set fisso di pixel fisici. Ecco perché sono progettati per funzionare con una sola risoluzione, chiamata funzionante. Indirettamente, questa risoluzione determina anche la dimensione diagonale della matrice, tuttavia, monitor con la stessa risoluzione operativa possono avere dimensioni della matrice diverse. Ad esempio, i monitor da 15 a 16 pollici hanno generalmente una risoluzione operativa di 1024 x 768, il che significa che un dato monitor contiene effettivamente fisicamente 1024 pixel orizzontali e 768 pixel verticali. La risoluzione operativa del monitor determina la dimensione delle icone e dei caratteri che verranno visualizzati sullo schermo. Ad esempio, un monitor da 15 pollici può avere una risoluzione operativa sia di 1024 x 768 che di 1400 x 1050 pixel. In quest'ultimo caso, le dimensioni fisiche dei pixel stessi saranno inferiori e poiché in entrambi i casi viene utilizzato lo stesso numero di pixel quando si forma un'icona standard, con una risoluzione di 1400×1050 pixel l'icona sarà più piccola nella sua dimensione. dimensioni fisiche. Per alcuni utenti, le dimensioni delle icone troppo piccole con una risoluzione del monitor elevata potrebbero essere inaccettabili, quindi quando acquisti un monitor dovresti prestare immediatamente attenzione alla risoluzione di lavoro. Naturalmente il monitor è in grado di visualizzare immagini con una risoluzione diversa da quella di lavoro. Questa modalità di funzionamento del monitor è chiamata interpolazione. Nel caso dell'interpolazione la qualità dell'immagine lascia molto a desiderare. La modalità di interpolazione influisce in modo significativo sulla qualità di visualizzazione dei caratteri dello schermo.

Monitorare l'interfaccia

I monitor LCD per loro natura sono dispositivi digitali, quindi l'interfaccia "nativa" per loro è l'interfaccia digitale DVI, che può avere due tipi di convettori: DVI-I, che combina segnali digitali e analogici, e DVI-D, che trasmette solo un segnale digitale. Si ritiene che l'interfaccia DVI sia preferibile per collegare un monitor LCD a un computer, sebbene sia consentita anche la connessione tramite un connettore D-Sub standard. L'interfaccia DVI è supportata anche dal fatto che nel caso di un'interfaccia analogica avviene una doppia conversione del segnale video: prima il segnale digitale viene convertito in analogico nella scheda video (conversione DAC), che viene poi trasformato in un segnale digitale dall'unità elettronica del monitor LCD stesso (conversione ADC), di conseguenza aumenta il rischio di varie distorsioni del segnale. Molti monitor LCD moderni dispongono sia di connettori D-Sub che DVI, che consentono di collegare contemporaneamente due unità di sistema al monitor. Puoi anche trovare modelli dotati di due connettori digitali. I modelli da ufficio economici hanno nella maggior parte dei casi solo un connettore D-Sub standard.

Tipo a matrice LCD

Il componente base della matrice LCD sono i cristalli liquidi. Esistono tre tipi principali di cristalli liquidi: smettico, nematico e colesterico. In base alle loro proprietà elettriche, tutti i cristalli liquidi sono divisi in due gruppi principali: il primo comprende cristalli liquidi con anisotropia dielettrica positiva, il secondo con anisotropia dielettrica negativa. La differenza sta nel modo in cui queste molecole reagiscono a un campo elettrico esterno. Le molecole con anisotropia dielettrica positiva sono orientate lungo le linee di campo e le molecole con anisotropia dielettrica negativa sono orientate perpendicolarmente alle linee di campo. I cristalli liquidi nematici hanno un'anisotropia dielettrica positiva, mentre i cristalli liquidi smectici, al contrario, hanno un'anisotropia dielettrica negativa. Un'altra proprietà notevole delle molecole LC è la loro anisotropia ottica. In particolare, se l'orientamento delle molecole coincide con la direzione di propagazione della luce polarizzata nel piano, allora le molecole non hanno alcun effetto sul piano di polarizzazione della luce. Se l'orientamento delle molecole è perpendicolare alla direzione di propagazione della luce, allora il piano di polarizzazione viene ruotato in modo da essere parallelo alla direzione di orientamento delle molecole. L'anisotropia dielettrica e ottica delle molecole LC consente di utilizzarle come una sorta di modulatori di luce, consentendo la formazione dell'immagine desiderata sullo schermo. Il principio di funzionamento di un tale modulatore è abbastanza semplice e si basa sulla modifica del piano di polarizzazione della luce che passa attraverso la cella LCD. La cella LCD si trova tra due polarizzatori, i cui assi di polarizzazione sono reciprocamente perpendicolari. Il primo polarizzatore elimina la radiazione polarizzata piana dalla luce che passa dalla lampada di retroilluminazione. Se non ci fosse la cella LC, la luce polarizzata nel piano verrebbe completamente assorbita dal secondo polarizzatore. Una cella LCD posizionata nel percorso della luce polarizzata sul piano trasmesso può ruotare il piano di polarizzazione della luce trasmessa. In questo caso, parte della luce passa attraverso il secondo polarizzatore, cioè la cella diventa trasparente (totalmente o parzialmente). A seconda di come viene controllata la rotazione del piano di polarizzazione nella cella LC, si distinguono diversi tipi di matrici LC. Quindi, una cella LCD posta tra due polarizzatori incrociati permette di modulare la radiazione trasmessa, creando gradazioni di colore bianco e nero. Per ottenere un'immagine a colori è necessario utilizzare tre filtri colorati: rosso (R), verde (G) e blu (B), che, installati nel percorso della luce bianca, permetteranno di ottenere tre colori fondamentali in le proporzioni richieste. Quindi, ogni pixel di un monitor LCD è costituito da tre sub-pixel separati: rosso, verde e blu, che sono celle LCD controllate e differiscono solo per i filtri utilizzati, installati tra la lastra di vetro superiore e il filtro polarizzatore di uscita

Classificazione dei display TFT-LCD

Le principali tecnologie nella produzione di display LCD: TN+film, IPS (SFT) e MVA. Queste tecnologie si differenziano per la geometria delle superfici, del polimero, della piastra di controllo e dell'elettrodo frontale. La purezza e il tipo di polimero con proprietà di cristalli liquidi utilizzato negli sviluppi specifici sono di grande importanza.

Matrice TN

Struttura delle cellule TN

Una matrice di cristalli liquidi di tipo TN (Twisted Nematic) è una struttura multistrato composta da due filtri polarizzatori, due elettrodi trasparenti e due lastre di vetro, tra le quali si trova la vera sostanza di cristallo liquido nematico con anisotropia dielettrica positiva. Sulla superficie delle lastre di vetro vengono applicate speciali scanalature che consentono di creare un orientamento inizialmente identico di tutte le molecole di cristalli liquidi lungo la lastra. Le scanalature su entrambe le piastre sono reciprocamente perpendicolari, quindi lo strato di molecole di cristalli liquidi tra le piastre cambia il suo orientamento di 90°. Si scopre che le molecole LC formano una struttura a spirale contorta (Fig. 3), motivo per cui tali matrici sono chiamate Twisted Nematic. Le lastre di vetro con scanalature si trovano tra due filtri polarizzatori e l'asse di polarizzazione in ciascun filtro coincide con la direzione delle scanalature sulla piastra. Nel suo stato normale, una cella LCD è aperta perché i cristalli liquidi ruotano il piano di polarizzazione della luce che li attraversa. Pertanto, la radiazione polarizzata piana generata dopo essere passata attraverso il primo polarizzatore passerà anche attraverso il secondo polarizzatore, poiché il suo asse di polarizzazione sarà parallelo alla direzione di polarizzazione della radiazione incidente. Sotto l'influenza del campo elettrico creato da elettrodi trasparenti, le molecole dello strato di cristalli liquidi cambiano il loro orientamento spaziale, allineandosi lungo la direzione delle linee del campo. In questo caso, lo strato di cristalli liquidi perde la capacità di ruotare il piano di polarizzazione della luce incidente, e il sistema diventa otticamente opaco, poiché tutta la luce viene assorbita dal filtro polarizzatore in uscita. A seconda della tensione applicata tra gli elettrodi di controllo, è possibile modificare l'orientamento delle molecole lungo il campo non completamente, ma solo parzialmente, cioè regolare il grado di torsione delle molecole LC. Questo, a sua volta, consente di modificare l'intensità della luce che passa attraverso la cella LCD. Pertanto, installando una lampada di retroilluminazione dietro la matrice LCD e modificando la tensione tra gli elettrodi, è possibile variare il grado di trasparenza di una cella LCD. Le matrici TN sono le più comuni ed economiche. Presentano alcuni svantaggi: angoli di visione non molto ampi, basso contrasto e incapacità di ottenere un colore nero perfetto. Il fatto è che anche quando viene applicata la tensione massima alla cella, è impossibile far ruotare completamente le molecole LC e orientarle lungo le linee di campo. Pertanto tali matrici rimangono leggermente trasparenti anche quando il pixel è completamente spento. Il secondo inconveniente è legato ai piccoli angoli di visione. Per eliminarlo parzialmente, sulla superficie del monitor viene applicata una speciale pellicola di dispersione, che consente di aumentare l'angolo di visione. Questa tecnologia si chiama TN+Film, che indica la presenza di questa pellicola. Scoprire esattamente quale tipo di matrice viene utilizzata nel monitor non è così semplice. Tuttavia, se sul monitor è presente un pixel "rotto" a causa del guasto del transistor che controlla la cella LCD, nelle matrici TN si illuminerà sempre intensamente (rosso, verde o blu), poiché per una matrice TN un pixel aperto corrisponde ad una mancanza di tensione sulla cella. Puoi riconoscere una matrice TN osservando il colore nero alla massima luminosità: se è più grigio che nero, probabilmente è una matrice TN.

Matrici IPS

Struttura cellulare IPS

I monitor con matrice IPS sono anche chiamati monitor Super TFT. Una caratteristica distintiva delle matrici IPS è che gli elettrodi di controllo si trovano sullo stesso piano sul lato inferiore della cella LCD. In assenza di tensione tra gli elettrodi, le molecole LC si trovano parallele tra loro, tra gli elettrodi e nella direzione di polarizzazione del filtro polarizzatore inferiore. In questo stato, non influenzano l'angolo di polarizzazione della luce trasmessa e la luce viene completamente assorbita dal filtro polarizzatore di uscita, poiché le direzioni di polarizzazione dei filtri sono perpendicolari tra loro. Quando viene applicata tensione agli elettrodi di controllo, il campo elettrico generato ruota le molecole LC di 90° in modo che siano orientate lungo le linee del campo. Se la luce passa attraverso una tale cella, a causa della rotazione del piano di polarizzazione, il filtro polarizzatore superiore trasmetterà la luce senza interferenze, ovvero la cella sarà nello stato aperto (Fig. 4). Variando la tensione tra gli elettrodi, è possibile forzare le molecole LC a ruotare con qualsiasi angolazione, modificando così la trasparenza della cella. Sotto tutti gli altri aspetti, le celle IPS sono simili alle matrici TN: un'immagine a colori viene formata anche attraverso l'uso di tre filtri colorati. Le matrici IPS presentano sia vantaggi che svantaggi rispetto alle matrici TN. Il vantaggio è dato dal fatto che in questo caso il colore è perfettamente nero, e non grigio, come nelle matrici TN. Un altro innegabile vantaggio di questa tecnologia sono gli ampi angoli di visione. Gli svantaggi delle matrici IPS includono un tempo di risposta dei pixel più lungo rispetto alle matrici TN. Tuttavia, torneremo più avanti sulla questione del tempo di reazione dei pixel. In conclusione, notiamo che esistono varie modifiche delle matrici IPS (Super IPS, Dual Domain IPS) che possono migliorarne le caratteristiche.

Matrici MVA

Struttura del dominio di una cella MVA

MVA è uno sviluppo della tecnologia VA, ovvero una tecnologia con ordinamento molecolare verticale. A differenza delle matrici TN e IPS, in questo caso vengono utilizzati cristalli liquidi con anisotropia dielettrica negativa, orientati perpendicolarmente alla direzione delle linee del campo elettrico. In assenza di tensione tra le piastre della cella LC, tutte le molecole dei cristalli liquidi sono orientate verticalmente e non hanno alcun effetto sul piano di polarizzazione della luce trasmessa. Poiché la luce passa attraverso due polarizzatori incrociati, viene completamente assorbita dal secondo polarizzatore e la cella si trova in uno stato chiuso, mentre, a differenza della matrice TN, è possibile ottenere un colore perfettamente nero. Quando viene applicata una tensione agli elettrodi posti sopra e sotto, le molecole ruotano di 90°, orientandosi perpendicolarmente alle linee del campo elettrico. Quando la luce polarizzata in piano passa attraverso una tale struttura, il piano di polarizzazione ruota di 90° e la luce passa liberamente attraverso il polarizzatore di uscita, cioè la cella LC è nello stato aperto. I vantaggi dei sistemi con ordinamento verticale delle molecole sono la capacità di ottenere il colore nero ideale (che, a sua volta, influisce sulla capacità di ottenere immagini ad alto contrasto) e un breve tempo di risposta dei pixel. Per aumentare gli angoli di visione, i sistemi con ordinamento verticale delle molecole utilizzano una struttura multidominio, che porta alla creazione di matrici di tipo MVA. L'idea alla base di questa tecnologia è che ogni subpixel è diviso in più zone (domini) utilizzando speciali sporgenze, che modificano leggermente l'orientamento delle molecole, costringendole ad allinearsi con la superficie della sporgenza. Ciò porta al fatto che ciascuno di questi domini brilla nella propria direzione (entro un certo angolo solido) e la totalità di tutte le direzioni espande l'angolo di visione del monitor. I vantaggi delle matrici MVA includono un contrasto elevato (grazie alla capacità di ottenere un colore perfettamente nero) e ampi angoli di visione (fino a 170°). Attualmente esistono diversi tipi di tecnologia MVA, ad esempio PVA (Patterned Vertical Alignment) di Samsung, MVA-Premium, ecc., che migliorano ulteriormente le caratteristiche delle matrici MVA.

Luminosità

Oggi nei monitor LCD la luminosità massima dichiarata nella documentazione tecnica va da 250 a 500 cd/m2. E se la luminosità del monitor è sufficientemente elevata, questo è necessariamente indicato nelle brochure pubblicitarie e presentato come uno dei principali vantaggi del monitor. Tuttavia, è proprio qui che si nasconde una delle insidie. Il paradosso è che è impossibile fare affidamento sui numeri indicati nella documentazione tecnica. Ciò vale non solo per la luminosità, ma anche per il contrasto, gli angoli di visione e il tempo di risposta dei pixel. Non solo potrebbero non corrispondere affatto ai valori effettivamente osservati, ma a volte è addirittura difficile capire cosa significhino questi numeri. Innanzitutto esistono diverse tecniche di misurazione descritte in diverse norme; Di conseguenza, le misurazioni effettuate con metodi diversi danno risultati diversi ed è improbabile che tu possa scoprire esattamente quale metodo e come sono state eseguite le misurazioni. Ecco un semplice esempio. La luminosità misurata dipende dalla temperatura del colore, ma quando dicono che la luminosità del monitor è di 300 cd/m2, sorge la domanda: a quale temperatura di colore viene raggiunta questa luminosità massima? Inoltre, i produttori indicano la luminosità non per il monitor, ma per la matrice LCD, che non è affatto la stessa cosa. Per misurare la luminosità vengono utilizzati segnali speciali del generatore di riferimento con una temperatura di colore specificata con precisione, pertanto le caratteristiche del monitor stesso come prodotto finale possono differire significativamente da quelle indicate nella documentazione tecnica. Ma per l'utente, le caratteristiche del monitor stesso, e non la matrice, sono di fondamentale importanza. La luminosità è una caratteristica davvero importante per un monitor LCD. Ad esempio, se la luminosità è insufficiente, difficilmente sarai in grado di giocare a vari giochi o guardare film in DVD. Inoltre sarà scomodo lavorare davanti al monitor in condizioni di luce diurna (illuminazione esterna). Tuttavia sarebbe prematuro concludere su questa base che un monitor con una luminosità dichiarata di 450 cd/m2 sia in qualche modo migliore di un monitor con una luminosità di 350 cd/m2. In primo luogo, come già notato, la luminosità dichiarata e quella reale non sono la stessa cosa e, in secondo luogo, è sufficiente che il monitor LCD abbia una luminosità di 200-250 cd/m2 (non dichiarata, ma effettivamente osservata). Inoltre è importante anche il modo in cui viene regolata la luminosità del monitor. Da un punto di vista fisico, la regolazione della luminosità può essere effettuata modificando la luminosità della retroilluminazione. Ciò si ottiene regolando la corrente di scarica nella lampada (nei monitor, le lampade fluorescenti a catodo freddo, le CCFL vengono utilizzate come retroilluminazione) o mediante la cosiddetta modulazione dell'ampiezza dell'impulso dell'alimentazione della lampada. Con la modulazione dell'ampiezza dell'impulso, la tensione viene fornita alla lampada di retroilluminazione in impulsi di una certa durata. Di conseguenza, la retroilluminazione non si illumina costantemente, ma solo a intervalli di tempo che si ripetono periodicamente, ma a causa dell'inerzia della visione, sembra che la lampada sia costantemente accesa (la frequenza di ripetizione dell'impulso è superiore a 200 Hz). Ovviamente, modificando l'ampiezza degli impulsi di tensione forniti, è possibile regolare la luminosità media della retroilluminazione. Oltre a regolare la luminosità del monitor utilizzando la retroilluminazione, a volte questa regolazione viene eseguita dalla matrice stessa. Alla tensione di controllo sugli elettrodi della cella LCD viene infatti aggiunta una componente continua. Ciò consente alla cella LCD di aprirsi completamente, ma non di chiudersi completamente. In questo caso, all'aumentare della luminosità, il colore nero cessa di essere nero (la matrice diventa parzialmente trasparente anche quando la cella LCD è chiusa).

Contrasto

Una caratteristica altrettanto importante di un monitor LCD è il suo contrasto, che è definito come il rapporto tra la luminosità dello sfondo bianco e la luminosità dello sfondo nero. In teoria, il contrasto del monitor non dovrebbe dipendere dal livello di luminosità impostato sul monitor, ovvero a qualsiasi livello di luminosità il contrasto misurato dovrebbe avere lo stesso valore. Infatti, la luminosità dello sfondo bianco è proporzionale alla luminosità della retroilluminazione. Idealmente, il rapporto tra la trasmissione luminosa di una cella LCD nello stato aperto e chiuso è una caratteristica della cella LCD stessa, ma in pratica questo rapporto può dipendere sia dalla temperatura del colore impostata che dal livello di luminosità impostato del monitor. Recentemente, il contrasto dell'immagine sui monitor digitali è aumentato in modo significativo e ora questa cifra raggiunge spesso 500:1. Ma qui tutto non è così semplice. Il fatto è che il contrasto può essere specificato non per il monitor, ma per la matrice. Tuttavia, come dimostra l'esperienza, se il passaporto indica un contrasto superiore a 350:1, questo è più che sufficiente per il normale funzionamento.

Angolo di visione

L'angolo di visione massimo (sia verticale che orizzontale) è definito come l'angolo dal quale il contrasto dell'immagine al centro è almeno 10:1. Alcuni produttori di matrici, quando determinano gli angoli di visione, utilizzano un rapporto di contrasto di 5:1 anziché 10:1, il che introduce anche un po' di confusione nelle specifiche tecniche. La definizione formale degli angoli di visione è piuttosto vaga e, soprattutto, non ha alcuna influenza diretta sulla corretta resa cromatica quando si visualizza un'immagine ad angolo. In effetti, per gli utenti, una circostanza molto più importante è il fatto che quando si visualizza un'immagine inclinata rispetto alla superficie del monitor, non si verifica una diminuzione del contrasto, ma una distorsione del colore. Ad esempio, il rosso diventa giallo e il verde diventa blu. Inoltre, tali distorsioni si manifestano in modo diverso nei diversi modelli: in alcuni diventano evidenti anche con una leggera angolazione, molto più piccola dell'angolo di visione. Pertanto è fondamentalmente sbagliato confrontare i monitor in base agli angoli di visione. È possibile fare un confronto, ma tale confronto non ha alcun significato pratico.

Tempo di risposta dei pixel

Tipico diagramma temporale di accensione dei pixel per una matrice TN+Film

Tipico diagramma temporale di spegnimento dei pixel per una matrice TN+Film

Il tempo di reazione, o tempo di risposta dei pixel, è solitamente indicato nella documentazione tecnica del monitor ed è considerata una delle caratteristiche più importanti del monitor (il che non è del tutto vero). Nei monitor LCD il tempo di risposta dei pixel, che dipende dal tipo di matrice, è misurato in decine di millisecondi (nelle nuove matrici TN+Film il tempo di risposta dei pixel è di 12 ms), e questo porta ad una sfocatura dell'immagine che cambia e può essere evidente alla vista. Viene fatta una distinzione tra tempo di accensione e spegnimento dei pixel. Il tempo di accensione del pixel si riferisce al periodo di tempo necessario per aprire la cella LCD, mentre il tempo di spegnimento si riferisce al periodo di tempo necessario per chiuderla. Quando parliamo di tempo di reazione di un pixel, intendiamo il tempo totale in cui il pixel si accende e si spegne. Il tempo in cui un pixel si accende e il tempo in cui si spegne può variare in modo significativo. Quando si parla del tempo di risposta dei pixel indicato nella documentazione tecnica del monitor, si intende il tempo di risposta della matrice, non del monitor. Inoltre, il tempo di risposta dei pixel indicato nella documentazione tecnica viene interpretato in modo diverso dai diversi produttori di matrici. Ad esempio, una delle opzioni per interpretare il tempo di accensione (spegnimento) di un pixel è che questo sia il tempo in cui la luminosità del pixel cambia dal 10 al 90% (dal 90 al 10%). Fino ad ora, quando si parla di misurazione del tempo di risposta dei pixel, si presuppone che si parli del passaggio tra i colori bianco e nero. Se non ci sono problemi con il nero (il pixel è semplicemente chiuso), la scelta del bianco non è ovvia. Come cambierà il tempo di risposta di un pixel se misurato mentre passa da un mezzotono all'altro? Questa domanda è di grande importanza pratica. Il fatto è che il passaggio da uno sfondo nero a uno bianco, o viceversa, è relativamente raro nelle applicazioni reali. Nella maggior parte delle applicazioni vengono solitamente implementate le transizioni tra i mezzitoni. E se il tempo di commutazione tra i colori bianco e nero risulta essere inferiore al tempo di commutazione tra la scala di grigi, il tempo di risposta dei pixel non avrà alcun significato pratico e non sarà possibile fare affidamento su questa caratteristica del monitor. Quale conclusione si può trarre da quanto sopra? Tutto è molto semplice: il tempo di risposta dei pixel dichiarato dal produttore non ci consente di giudicare chiaramente le caratteristiche dinamiche del monitor. In questo senso è più corretto parlare non del tempo in cui un pixel passa dal bianco al nero, ma del tempo medio in cui un pixel cambia tra i mezzitoni.

Numero di colori visualizzati

Tutti i monitor per loro natura sono dispositivi RGB, ovvero il colore al loro interno è ottenuto mescolando in varie proporzioni i tre colori fondamentali: rosso, verde e blu. Pertanto, ciascun pixel LCD è costituito da tre subpixel di colore. Oltre allo stato completamente chiuso o completamente aperto della cella LCD, sono possibili anche stati intermedi quando la cella LCD è parzialmente aperta. Ciò consente di formare una sfumatura di colore e mescolare le sfumature di colore dei colori di base nelle proporzioni desiderate. In questo caso, il numero di colori riprodotti dal monitor dipende teoricamente da quante sfumature di colore si possono formare in ciascun canale di colore. L'apertura parziale della cella LCD si ottiene applicando il livello di tensione richiesto agli elettrodi di controllo. Pertanto, il numero di sfumature di colore riproducibili in ciascun canale di colore dipende da quanti diversi livelli di tensione possono essere applicati alla cella LCD. Per generare un livello di tensione arbitrario, sarà necessario utilizzare circuiti DAC con una grande capacità di bit, il che è estremamente costoso. Pertanto, i moderni monitor LCD utilizzano molto spesso DAC a 18 bit e meno spesso - a 24 bit. Quando si utilizza un DAC a 18 bit, ci sono 6 bit per canale di colore. Ciò consente di generare 64 (26=64) diversi livelli di tensione e, di conseguenza, di ottenere 64 sfumature di colore in un canale di colore. In totale, mescolando le sfumature di colore di diversi canali, è possibile creare 262.144 sfumature di colore. Quando si utilizza una matrice a 24 bit (circuito DAC a 24 bit), ciascun canale ha 8 bit, il che rende possibile generare 256 (28=256) sfumature di colore in ciascun canale e in totale tale matrice riproduce 16.777.216 sfumature di colore. Allo stesso tempo, per molte matrici a 18 bit la scheda tecnica indica che riproducono 16,2 milioni di sfumature di colore. Qual è il problema qui ed è possibile? Si scopre che nelle matrici a 18 bit, attraverso tutti i tipi di trucchi, è possibile avvicinare il numero di sfumature di colore a quello riprodotto dalle matrici reali a 24 bit. Per estrapolare le tonalità di colore nelle matrici a 18 bit vengono utilizzate due tecnologie (e loro combinazioni): dithering e FRC (Frame Rate Control). L'essenza della tecnologia dithering è che le sfumature di colore mancanti vengono ottenute mescolando le sfumature di colore più vicine dei pixel vicini. Diamo un'occhiata a un semplice esempio. Supponiamo che un pixel possa trovarsi solo in due stati: aperto e chiuso, con lo stato chiuso del pixel che produce il nero e lo stato aperto che produce il rosso. Se invece di un pixel consideriamo un gruppo di due pixel, allora, oltre al nero e al rosso, possiamo ottenere anche un colore intermedio, estrapolando così da una modalità a due colori a una a tre colori. Di conseguenza, se inizialmente un monitor di questo tipo potesse generare sei colori (due per ciascun canale), dopo tale dithering riprodurrà già 27 colori. Lo schema di dithering presenta uno svantaggio significativo: l'aumento delle sfumature di colore si ottiene riducendo la risoluzione. In effetti, ciò aumenta la dimensione dei pixel, il che può avere un impatto negativo quando si disegnano i dettagli dell'immagine. L'essenza della tecnologia FRC è quella di manipolare la luminosità dei singoli subpixel attivandoli/disattivandoli ulteriormente. Come nell'esempio precedente, un pixel è considerato nero (spento) o rosso (acceso). A ciascun subpixel viene comandato di accendersi a una frequenza fotogrammi, ovvero a una frequenza fotogrammi di 60 Hz, a ciascun subpixel viene comandato di accendersi 60 volte al secondo. Ciò consente di generare il colore rosso. Se forzi il pixel ad accendersi non 60 volte al secondo, ma solo 50 (ad ogni 12° ciclo di clock, spegni il pixel invece di accenderlo), la luminosità risultante del pixel sarà l'83% del massimo, che consentirà la formazione di una tonalità di colore intermedia rossa. Entrambi i metodi di estrapolazione del colore discussi presentano i loro inconvenienti. Nel primo caso si verifica un possibile sfarfallio dello schermo e un leggero aumento del tempo di reazione, nel secondo la possibilità di perdita dei dettagli dell'immagine. È abbastanza difficile distinguere a occhio una matrice a 18 bit con estrapolazione del colore da una vera matrice a 24 bit. Allo stesso tempo, il costo di una matrice a 24 bit è molto più elevato.

Principio di funzionamento dei display TFT-LCD

Il principio generale della formazione dell'immagine sullo schermo è ben illustrato in Fig. 1. Ma come controllare la luminosità dei singoli subpixel? Di solito viene spiegato ai principianti in questo modo: dietro ogni subpixel c'è un otturatore a cristalli liquidi. A seconda della tensione applicata, trasmette più o meno luce dalla retroilluminazione. E tutti immediatamente immaginano una sorta di ammortizzatori su piccole cerniere che ruotano secondo l'angolo desiderato... qualcosa del genere:

In realtà, ovviamente, tutto è molto più complicato. Non ci sono lembi di materiale sulle cerniere. In una vera matrice a cristalli liquidi, il flusso luminoso è controllato in questo modo:

La luce proveniente dalla retroilluminazione (seguiamo l'immagine dal basso verso l'alto) passa prima attraverso il filtro polarizzatore inferiore (piastra ombreggiata bianca). Ora questo non è più un normale flusso di luce, ma polarizzato. Quindi la luce passa attraverso gli elettrodi di controllo traslucidi (piastre gialle) e incontra uno strato di cristalli liquidi nel suo percorso. Modificando la tensione di controllo, la polarizzazione del flusso luminoso può essere modificata fino a 90 gradi (nella figura a sinistra) o lasciata invariata (a destra). Attenzione, il divertimento sta per iniziare! Dopo lo strato di cristalli liquidi si trovano i filtri luminosi e qui ogni subpixel viene colorato nel colore desiderato: rosso, verde o blu. Se guardiamo lo schermo senza il filtro polarizzatore superiore, vedremo milioni di subpixel luminosi e ognuno si illumina con la massima luminosità, perché i nostri occhi non sono in grado di distinguere la polarizzazione della luce. In altre parole, senza il polarizzatore superiore vedremo semplicemente un bagliore bianco uniforme su tutta la superficie dello schermo. Ma non appena si mette in posizione il filtro polarizzatore superiore, questo “rivelerà” tutti i cambiamenti che i cristalli liquidi hanno apportato alla polarizzazione della luce. Alcuni subpixel rimarranno luminosi, come quello di sinistra nella figura, la cui polarizzazione è stata cambiata di 90 gradi, e alcuni si spegneranno, perché il polarizzatore superiore è in antifase rispetto a quello inferiore e non trasmette luce con la polarizzazione predefinita. Esistono anche subpixel con luminosità intermedia: la polarizzazione del flusso luminoso che li attraversa è stata ruotata non di 90, ma di un numero minore di gradi, ad esempio di 30 o 55 gradi.

Vantaggi e svantaggi

Simboli: (+) vantaggio, (~) accettabile, (-) svantaggio
	Monitor LCD	Monitor CRT
Luminosità	(+) da 170 a 250 cd/m2	(~) da 80 a 120 cd/m2
Contrasto	(~) da 200:1 a 400:1	(+) da 350:1 a 700:1
Angolo di visione (al contrario)	(~) Da 110 a 170 gradi	(+) oltre 150 gradi
Angolo di visione (per colore)	(-) da 50 a 125 gradi	(~) oltre 120 gradi
Autorizzazione	(-) Risoluzione singola con dimensione pixel fissa. In modo ottimale può essere utilizzato solo con questa risoluzione; A seconda delle funzioni di espansione o compressione supportate, possono essere utilizzate risoluzioni più alte o più basse, ma non sono ottimali.	(+) Sono supportate varie risoluzioni. Con tutte le risoluzioni supportate, il monitor può essere utilizzato in modo ottimale. La limitazione è imposta solo dall'accettabilità della frequenza di rigenerazione.
Frequenza verticale	(+) Frequenza ottimale 60 Hz, sufficiente per evitare sfarfallio	(~) Solo a frequenze superiori a 75 Hz non si nota alcuno sfarfallio evidente
Errori di registrazione del colore	(+) n	(~) da 0,0079 a 0,0118 pollici (0,20 - 0,30 mm)
Messa a fuoco	(+) molto buono	(~) da soddisfacente a molto buono>
Distorsione geometrica/lineare	(+) n	(~) possibile
Pixel rotti	(-) fino a 8	(+) n
Segnale di input	(+) analogico o digitale	(~) solo analogico
Ridimensionamento a diverse risoluzioni	(-) è assente oppure vengono utilizzati metodi di interpolazione che non richiedono grandi spese generali	(+) molto buono
Precisione del colore	(~) True Color è supportato e viene simulata la temperatura del colore richiesta	(+) True Color è supportato e sul mercato sono disponibili molti dispositivi per la calibrazione del colore, il che è decisamente un vantaggio
Correzione gamma (adattamento del colore alle caratteristiche della visione umana)	(~) soddisfacente	(+) fotorealistico
Uniformità	(~) spesso l'immagine risulta più luminosa ai bordi	(~) spesso l'immagine è più luminosa al centro
Purezza del colore/qualità del colore	(~) buono	(+) alto
Sfarfallio	(+) n	(~) non evidente sopra gli 85 Hz
Tempo di inerzia	(-) da 20 a 30 ms.	(+) trascurabile
Formazione dell'immagine	(+) L'immagine è formata da pixel, il cui numero dipende solo dalla risoluzione specifica del pannello LCD. Il passo dei pixel dipende solo dalla dimensione dei pixel stessi, ma non dalla distanza tra loro. Ogni pixel ha una forma individuale per garantire messa a fuoco, chiarezza e definizione superiori. L'immagine è più completa e fluida	(~) I pixel sono formati da un gruppo di punti (triadi) o strisce. Il passo di un punto o di una linea dipende dalla distanza tra punti o linee dello stesso colore. Di conseguenza, la nitidezza e la chiarezza dell'immagine dipendono fortemente dalla dimensione del dot pitch o del line pitch e dalla qualità del CRT
Consumi energetici ed emissioni	(+) Non ci sono praticamente radiazioni elettromagnetiche pericolose. Il consumo energetico è inferiore di circa il 70% rispetto ai monitor CRT standard (da 25 a 40 W).	(-) La radiazione elettromagnetica è sempre presente, ma il livello dipende dal fatto che il CRT soddisfi o meno gli standard di sicurezza. Il consumo energetico in condizioni operative è di 60 - 150 W.
Dimensioni/peso	(+) design piatto, leggero	(-) design pesante, occupa molto spazio
Monitorare l'interfaccia	(+) Interfaccia digitale, tuttavia, la maggior parte dei monitor LCD dispone di un'interfaccia analogica integrata per il collegamento alle uscite analogiche più comuni degli adattatori video	(-) Interfaccia analogica

Letteratura

• A.V.Petrochenkov “Hardware-computer e periferiche”, -106 pagina ill.
• V.E. Figurnov “PC IBM per l'utente”, -67 pagine.
• “HARD "n" SOFT" (rivista informatica per un'ampia fascia di utenti) n. 6 2003.
• N.I. Gurin "Lavorare su un personal computer" - 128 pagine.

Consideriamo ora la struttura di un modulo LCD per un monitor da 19 pollici sull'esempio di un modulo LCD con matrice TN+Film del noto produttore taiwanese HannStar. Questi moduli sono stati utilizzati nei monitor dei marchi Acer, LG, HP, ecc.

Sotto la copertura protettiva in metallo si trovano i controlli a matrice situati su una scheda.

attraverso il connettore designato CN1, i segnali di segnalazione differenziale a bassa tensione LVDS e la tensione di alimentazione +5V vengono forniti alla scheda di controllo della matrice

Il controller è responsabile dell'elaborazione dei segnali LVDS provenienti dall'ablatore sulla scheda di controllo della matrice

il controller genera segnali che, attraverso decoder fusi nei cavi, controllano i transistor ad effetto di campo TFT (Thin film transistor) dei subpixel della matrice

nell'immagine seguente puoi vedere come sono disposti i subpixel della matrice, alternati nell'ordine R-G-B (rosso-verde-blu)

i cristalli liquidi di ciascun subpixel sono controllati da un transistor ad effetto di campo separato, ovvero in una matrice con una risoluzione di 1280x1024 ci sono 1280x1024 = 13010720 pixel e ogni pixel a sua volta è costituito da tre subpixel, quindi il numero di transistor in una matrice con una risoluzione di 1280x1024 è 3932160.

Senza entrare nei dettagli della polarizzazione del flusso luminoso, in modo semplificato, puoi immaginare in generale come funziona la matrice LCD in questo modo: se applichi tensione al transistor subpixel, il subpixel NON trasmetterà luce, se lo fai non applicare tensione, il subpixel trasmetterà la luce. Se tutti e tre i subpixel RGB trasmettono luce, vedremo un punto bianco (pixel) sullo schermo, se tutti e tre i subpixel NON trasmettono luce, vedremo un punto nero sullo schermo. A seconda dell'intensità del flusso luminoso (cioè dell'angolo di rotazione dei cristalli liquidi nel subpixel) che passa attraverso tre filtri RGB da un pixel, possiamo ottenere un punto di qualsiasi colore

Un convertitore realizzato sul circuito integrato U200 è responsabile della generazione delle tensioni di alimentazione necessarie per la matrice TFT.

Se rimuovi la cornice metallica e separi la matrice LCD dal riflettore/guida luminosa, scoprirai che la matrice è quasi trasparente

Diamo un'occhiata al design della guida luminosa/diffusore. un telaio in plastica fissa tre pellicole (due scattering e una polarizzante tra loro) sulla superficie della guida luminosa, che è una lastra rettangolare di plexiglass spessa circa 10 mm

sotto la guida luminosa è presente un substrato di plastica bianca, spesso 0,5 mm

sul lato della guida luminosa rivolto verso il substrato di plastica bianca, viene applicato uno speciale motivo per creare un'illuminazione uniforme in tutti i punti del display

Il pezzo finale della “torta” diffusore/guida luminosa è una base metallica; questa base contiene elementi di fissaggio con i quali l'intero modulo LCD viene fissato nel corpo del monitor

Le lampade CCFL (lampade fluorescenti a catodo freddo) a scarica di gas ad alta tensione sono posizionate a due a due, orizzontalmente sopra e sotto la guida luminosa

Il riflettore è più lungo di diversi millimetri rispetto al lato più grande della piastra di guida luminosa e funge anche da contenitore, grazie al quale le lampade vengono fissate nella parte superiore e inferiore della guida luminosa

Grazie allo speciale disegno della guida luminosa, la luce delle lampade viene distribuita uniformemente su tutta l'area dello schermo. Esistono altri modelli di diffusori senza una pesante piastra di guida della luce e lampade posizionate orizzontalmente dall'alto verso il basso con un unico passo dietro la matrice LCD. Esistono modelli con diffusore/guida luminosa (retroilluminazione) che utilizzano più lampade, ad esempio 6, 8, 12

Importante!

Questo materiale è destinato esclusivamente a scopo informativo. Se non hai sufficiente esperienza nel ripristino dei dispositivi LCD, non smontare il monitor; a seguito di azioni errate, potresti danneggiare il modulo LCD