LCD displeje z tekutých krystalů. Evoluce televizních obrazovek. Žárovkové osvětlení

, elektronické knihy, navigátory, tablety, elektronické překladače, kalkulačkách, hodinkách atd. a také v mnoha dalších elektronických zařízeních.

Musíme si také pamatovat pojmy, které se učíme, když studujeme jiný obor fyziky, ten, který se zabývá povahou světla, fyzikální optikou. Je to ona, kdo vysvětluje, co je „polarizované světlo“. O jeho povaze existují dvě teorie. Za prvé tvrdí, že je vyrobena z částic čisté energie, fotonů. Druhá, teorie vlnové povahy, tvrdí, že je tvořena vlnami. A světlo je tak zvláštní věc, že ​​existují jevy, které lze vysvětlit pouze jednou teorií, a jsou jevy, které lze vysvětlit pouze jinou teorií.

Zaměřujeme se na teorii vlnové povahy. Tato teorie říká, že světlo je forma zářivé energie, zvláštní případ elektromagnetických vln, které přenášejí například rádiové programy. Rozdíl spočívá ve „spektru“, tzn. v rozsahu vlnových délek jedné a druhé. Spektrum viditelného světla pokrývá vlnové délky od 380 nm, což je vlnová délka fialového světla, do 780 nm, což je vlnová délka červeného světla. Pod tímto spektrem se nachází záření známé jako ultrafialové, rentgenové a gama záření.

Od roku 2008 většina stolních monitorů založených na maticích TN (a některé *VA), stejně jako všechny displeje notebooků, používá matice s 18bitovými barvami (6 bitů na kanál RGB), 24bitovým emulovaným blikáním s ditheringem.

Pamatujte, že světlo je záření, takže se šíří jako vlna. Když se světelná vlna šíří, „vibruje“ v rovinách, které mají společnou čáru, kterou prochází světelné záření. Představte si, že jedno z dětí začne normálně pohybovat rukou nahoru a dolů. Okamžitě se vytvoří vlna a rozšíří se podél lana. Když dítě zatřese rukou nahoru a dolů, tato vlna se bude šířit ve vertikální rovině, jako vlna znázorněná modrou čarou na obrázku.

Kdyby pohybovala rukou vodorovně, vlna by se šířila v horizontální rovině, jako je vlna znázorněná červenou čarou na obrázku. Přirozené světlo se šíří ve vlnách, které vibrují v rovinách všech možných sklonů. Obrázek 1 ukazuje pouze horizontální a vertikální roviny, ale mezi nimi je nekonečno dalších rovin procházejících černou čarou, což odpovídá směru šíření světelného paprsku.

Obrovský skok ve vývoji této technologie nastal s příchodem prvních notebooků. Nejprve byly matrice černobílé, poté barevné, ale pouze „pasivního“ typu. Zobrazovaly statické obrázky a pracovní plochu notebooku celkem obstojně, ale při sebemenším pohybu se „obrázek“ změnil v úplné rozmazání - na obrazovce nebylo možné nic rozeznat. To přirozeně omezovalo rozsah použití nového typu displeje. Další vývoj matric z tekutých krystalů vedl k vytvoření nového typu – „aktivní“. Takové displeje už byly lepší v zobrazování pohybujících se objektů na obrazovce a to přispělo ke vzniku stacionárních monitorů. Na začátku 21. století se objevily první LCD televizory. Jejich úhlopříčka byla stále malá – asi 15 palců.

Jediná vlna, která by se mohla šířit za trhlinu, by byla ta, jejíž rovina oscilace procházela trhlinou, dovnitř v tomto případě vertikální rovina. Všichni ostatní budou zdrženi, protože se nevejdou skrz škvíry. Tímto způsobem můžete vytvořit paprsek světla rozprostřený v jedné rovině. Tento typ světla se nazývá „polarizované světlo“. Polarizované světlo lze produkovat produkováním běžného světla přes polarizační filtr, transparentní médium se strukturou, která funguje jako sada paralelních štěrbin, jak je znázorněno na obrázku 2.

Specifikace

Nejdůležitější vlastnosti LCD displejů:

  • typ matice je určen technologií, kterou je LCD displej vyroben;
  • maticová třída; Norma ISO 13406-2 rozlišuje čtyři třídy matic;
  • rozlišení - horizontální a vertikální rozměry, vyjádřené v pixelech. Na rozdíl od CRT monitorů mají LCD jedno pevné rozlišení, zbytek je dosahován interpolací (CRT monitory mají také pevný počet pixelů, které se skládají také z červených, zelených a modrých bodů. Vzhledem k povaze technologie však při výstupu nestandardní rozlišení, není nutná interpolace);
  • velikost bodu (velikost pixelu) - vzdálenost mezi středy sousedních pixelů. Přímo souvisí s fyzickým rozlišením;
  • poměr stran obrazovky (proporcionální formát) - poměr šířky k výšce (5:4, 4:3, 3:2 (15÷10), 8:5 (16÷10), 5:3 (15÷9), 16: 9, atd.);
  • viditelná úhlopříčka - velikost samotného panelu, měřená diagonálně. Plocha displejů závisí také na formátu: při stejné úhlopříčce má monitor formátu 4:3 větší plochu než monitor formátu 16:9;
  • kontrast - poměr jasu nejsvětlejších a nejtmavších bodů při daném jasu podsvícení. Některé monitory využívají adaptivní úroveň podsvícení pomocí přídavných lamp, pro ně uváděný kontrast (tzv. dynamický) neplatí pro statický obraz;
  • jas - množství světla vyzařovaného displejem (obvykle měřeno v kandelách na metr čtvereční);
  • doba odezvy – minimální doba potřebná k tomu, aby pixel změnil svůj jas. Skládá se ze dvou množství:
    • doba ukládání do vyrovnávací paměti ( vstupní zpoždění). Vysoká hodnota narušuje dynamické hry; obvykle mlčel; měřeno srovnáním s kineskopem ve vysokorychlostní fotografii. Nyní (2011) v rozmezí 20-50; v některých raných modelech to dosáhlo Template:Num ;
    • spínací čas. Uvedeno ve specifikacích monitoru. Vysoká hodnota snižuje kvalitu videa; metody měření jsou nejednoznačné. Nyní (2016) je téměř ve všech monitorech uváděná doba sepnutí 1-6 ms;
  • pozorovací úhel - úhel, při kterém pokles kontrastu dosáhne dané hodnoty, pro odlišné typy matrice a od různých výrobců počítají jinak a často se nedají srovnávat. Někteří výrobci uvádějí v technických parametrech svých monitorů pozorovací úhly, jako např.: CR 5:1 - 176/176°, CR 10:1 - 170/160°. Zkratka ČR kontrastní poměr) označuje úroveň kontrastu při specifikovaných pozorovacích úhlech vzhledem ke kontrastu při pohledu kolmo k obrazovce. V uvedeném příkladu je při pozorovacích úhlech 170°/160° kontrast ve středu obrazovky snížen na hodnotu ne nižší než 10:1, při pozorovacích úhlech 176°/176° - ne nižší než 5:1.

přístroj

Strukturálně se displej skládá z následujících prvků:

Světlo procházející filtrem se skládá z vln, které kmitají pouze v rovnoběžných rovinách. Nyní můžeme pochopit, jak funguje displej z tekutých krystalů. Skládá se z pole bodů, které mohou, ale nemusí procházet – protínají je polarizovaný paprsek světla. Obrázek 2 velmi schematicky znázorňuje jeden z těchto bodů.

V horní části obrázku 2 vidíme paprsek přirozeného světla, „dopadajícího světla“, reprezentovaný modrými a červenými vlnovými délkami, dosahující polarizačního filtru s vertikálními štěrbinami. To umožňuje vlnám šířícím se ve vertikální rovině procházet a zachovávat všechny ostatní. Tento paprsek dopadá na tenkou vrstvu zkroucených nematic, jejichž molekulární struktura je rovněž vertikální. Za přirozených podmínek zůstávají molekuly tekutých krystalů paralelní. Světlo, které se k nim dostane přes vertikální polarizační filtr a je řízeno krystalem, přesně pulsuje v této rovině a pokračuje, dokud není nalezen horizontální polarizační filtr.

  • LCD matrice (zpočátku plochý balíček skleněných desek, mezi jejichž vrstvami jsou umístěny tekuté krystaly; v 20. století se začaly používat flexibilní materiály na bázi polymerů);
  • světelné zdroje pro osvětlení;
  • kontaktní svazek (dráty);
  • pouzdro, obvykle plastové, s kovovým rámem pro zajištění tuhosti.

Složení pixelů LCD matrice:

Nyní, protože se jedná o světlo polarizované ve vertikální rovině, nemůže překročit horizontální filtr a bod zůstává černý bez vyzařování světla. Nyní se podíváme na spodní část obrázku 2, abychom viděli, co se stane, když se přivede elektrické napětí nebo „vybudí“ elektrody připojené k vrstvě tekutých krystalů. Když dostanou napětí, struktury se roztočí. V závislosti na napětí se budou točit, dokud jejich konce nebudou v pravém úhlu. Vzhledem k tomu, že krystalová struktura je vodivá pro světlo, vertikálně polarizované světlo proniká krystalovou strukturou v části, kde jsou jeho molekuly také uspořádány svisle, je vedeno krystaly, když se jejich struktura stáčí a opouští vrstvu tekutých krystalů v rovině kolmé k rovině, kterou tvoří. pronikl do ní, tedy v horizontální rovině.

  • dvě průhledné elektrody;
  • vrstva molekul umístěná mezi elektrodami;
  • dva polarizační filtry, jejichž roviny polarizace jsou (obvykle) kolmé.

Pokud by mezi filtry nebyly tekuté krystaly, pak by světlo propouštěné prvním filtrem bylo téměř úplně blokováno druhým filtrem.

A toto světlo, jehož rovina polarizace je „pootočena“ pod úhlem devadesáti stupňů, nyní může procházet horizontálním polarizačním filtrem. Tečka pak začne vyzařovat světlo. Pokud je napětí na elektrodách odstraněno, krystaly se přeskupí, vrátí se do vertikální roviny a světelný paprsek je zastaven horizontálním filtrem, který „vymaže“ bod.

Toto je zjednodušené vysvětlení, ale vy už můžete pochopit, jak to funguje. LCD obrazovka se pak skládá z několika vrstev. Spodní je luminiscenční vrstva, která vyzařuje bílé světlo, obecné, nepolarizované. Níže je vertikální polarizační filtr. Obsahuje tenkou vrstvu tekutých krystalů tvořenou nezávislými body, ke kterým jsou připojeny tenké elektrody. Nad ním se objevil nový polarizační filtr, tentokrát horizontální a nakonec na něm ochranná vrstva průhledného plastu.

Povrch elektrod v kontaktu s tekutými krystaly je speciálně upraven tak, aby zpočátku orientoval molekuly v jednom směru. V TN matici jsou tyto směry vzájemně kolmé, takže molekuly se v nepřítomnosti napětí seřadí do spirálové struktury. Tato struktura láme světlo tak, že rovina jeho polarizace se před druhým filtrem otočí a světlo jí prochází beze ztrát. Kromě absorpce poloviny nepolarizovaného světla prvním filtrem lze článek považovat za průhledný.

Vrstva pozadí vyzařuje světlo, které je polarizováno prvním filtrem a šíří se vrstvou tekutých krystalů, bez ohledu na to, zda otáčí svou rovinu polarizace v závislosti na tom, zda v tomto bodě existuje v tekutém krystalu napětí nebo ne. Pokud existuje, rovina polarizovaného světla se otáčí, prochází druhým filtrem a to, co vidíte přes sklo, je malý světelný bod. Pokud se tak nestane, rovina světla zůstane svislá, zachová ji druhý filtr a to, co vidíte, je černý bod.

Pokud je na elektrody přivedeno napětí, pak mají molekuly tendenci seřazovat se ve směru elektrického pole, což deformuje strukturu šroubu. V tomto případě proti tomu působí elastické síly a po vypnutí napětí se molekuly vrátí do své původní polohy. Při dostatečné intenzitě pole se téměř všechny molekuly stanou paralelními, což vede k neprůhledné struktuře. Změnou napětí můžete ovládat stupeň průhlednosti.

Obrázky jsou tvořeny skupinami světlých a černých bodů. Barevná obrazovka funguje na stejném principu. Jediný rozdíl je v tom, že každý bod na obrazovce je ve skutečnosti tvořen třemi drobnými body seskupenými dohromady, každý s barevným filtrem, červeným, zeleným a modrým. Každý z nich osvětlí správnou intenzitou, kterou barvy generují.

Zajímavých detailů je mnohem víc, ale v takovém článku se k nim nedá nijak přiblížit. Téma na příští týden, samozřejmě. To nakonec nic zásadního nepřineslo, neboť tehdejší technologická základna byla příliš slabá. Jeden z vědců vytvořil teplotní senzor na bázi tekutých krystalů a další studoval vliv elektrického pole na krystaly. Dva panely mezi sebou obsahují tenkou vrstvu tekutých krystalů. A myšlenkou je, že světlo procházející materiálem je polarizováno a pomocí krystalické roviny polarizace je natočeno pod úhlem 90 stupňů.

Li konstantní tlak aplikovaný po dlouhou dobu, struktura tekutých krystalů může degradovat v důsledku migrace iontů. K vyřešení tohoto problému se při každém adresování buňky používá střídavý proud nebo změna polarity pole (protože ke změně průhlednosti dochází při zapnutí proudu bez ohledu na jeho polaritu).

Pokud umístíte velký počet elektrody, které v různých částech obrazovky vytvářejí elektrické pole s různou intenzitou, to je již při správném ovládání možné, lze to zapisovat písmeny, číslicemi a dalšími předměty nesoucími informace. Výrobci se při vytváření barevných displejů potýkají s dalším problémem: tyto obrazovky nezvládají odražené světlo. Tento povinný „atribut“ se stává světlem světla. Na jedné straně je lampa, na druhé zrcadlo.

Matice se dělí na pasivní a aktivní. V pasivní matrici je obraz tvořen řádek po řádku, buňky jsou postupně provozovány při napětí, při kterém se stávají průhlednými. Nevýhodou je, že obraz není plynulý a roztřesený. Kromě toho pomalá rychlost změny průhlednosti krystalu brání správné reprodukci pohyblivých obrázků.

V celé matrici je možné ovládat každý z článků jednotlivě, ale jak se jejich počet zvyšuje, je to obtížně dosažitelné, protože se zvyšuje počet potřebných elektrod. Proto se adresování řádků a sloupců používá téměř všude.

Světlo procházející buňkami může být přirozené – odražené od substrátu (u LCD displejů bez podsvícení). Ale častěji používaný, kromě nezávislosti na vnějším osvětlení také stabilizuje vlastnosti výsledného obrazu.

Aktivní matice má oproti pasivní matici mnoho výhod. Je zde například lepší jas a možnost vidět na obrazovku i s odchylkou 45 stupňů a více, bez silného zhoršení kvality obrazu, což je v pasivní matrici, kde musí být pozice diváka frontální, nemožné. V aktivní matrici je ke každé elektrodě přidán tranzistor, do kterého lze „ukládat“ digitální data a výsledný obraz je uložen při příjmu řídicího signálu s jinou hodnotou. Tranzistory jsou vyrobeny z průhledných materiálů, takže světlo jimi může procházet bez lomu.

Malé LCD displeje bez aktivního podsvícení, používané v elektronických hodinkách, kalkulačkách apod. mají extrémně nízká spotřeba energie, která poskytuje dlouhodobé (až několik let) autonomní provoz taková zařízení bez výměny galvanických prvků.

Na druhou stranu mají LCD monitory i mnoho nevýhod, které je často zásadně obtížné odstranit, např.

Jedná se o ovládací prvky, které vám pomohou ovládat každý pixel na obrazovce. Tyto tranzistory jsou extrémně tenké, s tloušťkou od 1 do 01 mikronů. Tato technologie je poměrně složitá, a proto je obtížné dosáhnout přijatelného procenta jedlých produktů, protože počet použitých tranzistorů je extrémně vysoký. Kritéria a normy pro počet nepracujících tranzistorů na jednom displeji se liší výrobce od výrobce.

Dalším důležitým faktorem výkonu displeje je doba odezvy. Nebo v opačném případě zpoždění mezi vstupem signálu a zobrazením. Nejedná se o obnovovací frekvenci, ale o faktor určený materiály použitými k vytvoření zobrazovacího panelu. Měřeno v desítkách a setinkách sekundy budou přesné informace o této problematice a také výrobci, kteří si tato technologická data žárlivě střeží.

  • na rozdíl od CRT dokážou zobrazit čistý obraz pouze v jednom („standardním“) rozlišení. Zbytek je dosažen interpolací;
  • Ve srovnání s CRT mají LCD monitory nízký kontrast a hloubku černé. Zvýšení skutečného kontrastu je často spojeno s pouhým zvýšením jasu podsvícení až na nepohodlné úrovně. Hojně používaný lesklý povlak matrice ovlivňuje pouze subjektivní kontrast v okolních světelných podmínkách;
  • z důvodu přísných požadavků na konstantní tloušťku matric vzniká problém nerovnoměrnosti jednotné barvy (nerovnost podsvícení) - na některých monitorech je neodstranitelná nerovnoměrnost v prostupu jasu (pásy v gradientech) spojená s použitím lineárních bloků;
  • skutečná rychlost změny obrazu také zůstává znatelně nižší než u CRT a plazmových displejů. Technologie Overdrive řeší problém rychlosti jen částečně;
  • závislost kontrastu na pozorovacím úhlu stále zůstává významnou nevýhodou technologie. CRT displeje se tomuto problému zcela vyhýbají;
  • Sériově vyráběné LCD monitory jsou špatně chráněny před mechanickým poškozením. Matrice je obzvláště citlivá, pokud není chráněna sklem. Při silném stlačení může dojít k nevratné degradaci;
  • Vyskytl se problém s vadnými pixely. Maximální přípustné množství vadné pixely, v závislosti na velikosti obrazovky, je určeno v mezinárodní standard ISO 13406-2 (v Rusku - GOST R 52324-2005). Standard definuje kvalitu Template:Num LCD monitorů. Nejvyšší třída - 1, vůbec neumožňuje přítomnost vadných pixelů. Nejnižší - 4, umožňuje pracovat až Template:Num pixelů na Template:Num. Tento problém se netýká monitorů CRT;
  • Pixely LCD monitorů degradují, i když rychlost degradace je nejpomalejší ze všech zobrazovacích technologií, s výjimkou laserových displejů, které jí nepodléhají vůbec.
  • Nepříliš široký rozsah provozních teplot: dynamické vlastnosti se zhoršují (a pak se stávají nefunkčními) i při nízkých záporných teplotách okolí.

OLED displeje (organic light-emitting diode matrix) jsou často považovány za slibnou technologii, která může nahradit LCD monitory, ale v hromadné výrobě narážela na mnoho potíží, zejména u velkoúhlopříčných matic.

A posledním parametrem je rozlišení, při kterém má displej optimální výkon v poměru k počtu horizontálních a vertikálních pixelů. Toto jsou typické standardní zkratky označující parametry. Většina látek existuje ve třech skupenstvích – pevném, kapalném a plynném. Rozdíly mezi těmito materiály spočívají ve vnitřní struktuře, která je závislá na teplotě a tlaku.

Při nízkých teplotách, kdy je materiál v pevném stavu, se atomy, ionty nebo molekuly nemohou volně pohybovat. Jejich jediným pohybem jsou tepelné vibrace kolem rovnovážné polohy. Pokud teplota stoupá, do systému vstupuje více energie, což má za následek silnější oscilace. Konečně při teplotě mezi pevným a kapalným skupenstvím se vazby uvolní natolik, že se volný pohyb molekul vzájemně ruší a mění směr pohybu.

Technologie

Hlavní technologie výroby LCD displejů: TN+film, IPS (SFT, PLS) a MVA. Tyto technologie se liší geometrií povrchů, polymerem, ovládací deskou a přední elektrodou. Velká důležitost mají čistotu a typ polymeru s vlastnostmi tekutých krystalů používaných ve specifickém vývoji.

Doba odezvy LCD monitorů navržených pomocí technologie SXRD. Silikonový X-tal reflexní displej - silikonová reflexní matrice z tekutých krystalů), zmenšena na Šablona:Poč.

Šablona:Anchor2

TN + film (Twisted Nematic + film) je nejjednodušší technologie. Slovo „film“ v názvu technologie znamená „dodatečná vrstva“ sloužící ke zvětšení pozorovacího úhlu (přibližně z 90 na 150°). V současné době se předpona „film“ často vynechává a takové matice se nazývají jednoduše TN. Způsob, jak zlepšit kontrast a pozorovací úhly pro TN panely, zatím nebyl nalezen a doba odezvy ano tohoto typu Matrice je v současné době jedna z nejlepších, ale úroveň kontrastu ne.

Filmové pole TN+ funguje takto: Když na subpixely není přivedeno žádné napětí, tekuté krystaly (a polarizované světlo, které propouštějí) se vzájemně otočí o 90° v horizontální rovině v prostoru mezi dvěma deskami. A protože směr polarizace filtru na druhé desce je přesně 90° se směrem polarizace filtru na první desce, prochází jím světlo. Pokud jsou červené, zelené a modré subpixely plně osvětleny, objeví se na obrazovce bílá tečka.

Mezi výhody této technologie patří nejkratší doba odezvy moderní matriceŠablona: Kdy? , stejně jako nízké náklady. Nevýhody: horší barevné podání, nejmenší pozorovací úhly.

Šablona:Anchor2

AS-IPS (Pokročilý Super IPS - rozšířený super-IPS) - byl také vyvinut společností Hitachi Corporation v roce 2002. Vylepšení se týkala především úrovně kontrastu běžných S-IPS panelů, čímž se přiblížila kontrastu S-PVA panelů. AS-IPS se také používá jako název pro monitory NEC (jako je NEC LCD20WGX2) Technologie S-IPS, vyvinuté konsorciem LG Display.

H-IPS A-TW (Horizontální IPS s pokročilým True White Polarizer ) - vyvinutý LG Display pro NEC Corporation. Jedná se o H-IPS panel s barevným filtrem TW (True White), aby byla bílá barva realističtější a zvětšily se pozorovací úhly bez zkreslení obrazu (odpadá efekt svítících LCD panelů pod úhlem - tzv. „glow efekt“). Tento typ panelů se používá k vytvoření profesionálních monitorů Vysoká kvalita.

AFFS (Pokročilé přepínání okrajových polí , neoficiální název - S-IPS Pro) je dalším vylepšením IPS, vyvinutého společností BOE Hydis v roce 2003. Zvýšená intenzita elektrického pole umožnila dosáhnout ještě větších pozorovacích úhlů a jasu a také snížit mezipixelovou vzdálenost. Displeje založené na AFFS se používají hlavně v tabletových počítačích na matricích vyráběných společností Hitachi Displays.

Vývoj super jemné TFT technologie od NEC
název Krátké označení Rok Výhoda Poznámky
Super jemný TFT S.F.T. 1996 Široké pozorovací úhly, sytá černá . Se zlepšeným podáním barev se jas mírně snížil.
Pokročilé SFT A-SFT 1998 Nejlepší doba odezvy Technologie se vyvinula na A-SFT (Advanced SFT, Nec Technologies Ltd. v roce 1998), což výrazně zkracuje dobu odezvy.
Super pokročilý SFT SA-SFT 2002 Vysoká průhlednost SA-SFT vyvinutý společností Nec Technologies Ltd. v roce 2002 zlepšila transparentnost 1,4krát ve srovnání s A-SFT.
Ultra pokročilý SFT UA-SFT 2004 Vysoká průhlednost
Barevné podání
Vysoký kontrast		 Umožňuje dosáhnout 1,2krát větší průhlednosti ve srovnání s SA-SFT, 70% pokrytí barevného rozsahu NTSC a zvýšený kontrast.
Rozvoj Technologie IPS od Hitachi
název Krátké označení Rok Výhoda Průhlednost/
Kontrast		 Poznámky
Super TFT IPS 1996 Široké pozorovací úhly 100/100
Základní úroveň		 Většina panelů také podporuje realistické podání barev (8 bitů na kanál). Tato vylepšení přišla za cenu pomalejší doby odezvy, zpočátku kolem 50 ms. IPS panely byly také velmi drahé.
Super-IPS S-IPS 1998 Žádný barevný posun 100/137 IPS byl nahrazen S-IPS (Super-IPS, Hitachi Ltd. v roce 1998), který zdědil všechny výhody technologie IPS a zároveň zkracoval dobu odezvy
Pokročilý super-IPS AS-IPS 2002 Vysoká průhlednost 130/250 AS-IPS, také vyvinutý společností Hitachi Ltd. v roce 2002 především zlepšuje kontrast tradičních S-IPS panelů na úroveň, kdy se stávají druhým po některých S-PVA.
IPS-provectus IPS-Pro 2004 Vysoký kontrast 137/313 Technologie panelu IPS Alpha s širším barevným gamutem a kontrastem srovnatelným s PVA a ASV displeji bez rohového lesku.
IPS alfa IPS-Pro 2008 Vysoký kontrast Nová generace IPS-Pro
IPS alfa příští generace IPS-Pro 2010 Vysoký kontrast Hitachi převádí technologii na Panasonic
Vývoj technologie IPS společností LG
název Krátké označení Rok Poznámky
Super-IPS S-IPS 2001 LG Display zůstává jedním z hlavních výrobců panelů založených na technologii Hitachi Super-IPS.
Pokročilý super-IPS AS-IPS 2005 Vylepšený kontrast s rozšířeným barevným gamutem.
Horizontální IPS H-IPS 2007 Bylo dosaženo ještě většího kontrastu a vizuálně jednotnějšího povrchu obrazovky. Také se navíc objevila technologie Advanced True Wide Polarizer založená na polarizační fólii NEC, která dosahuje širších pozorovacích úhlů a eliminuje odlesky při pohledu pod úhlem. Použito v profesionální práce s grafikou.
Vylepšený IPS e-IPS 2009 Má širší clonu pro zvýšení propustnosti světla s plně otevřenými pixely, což umožňuje použití podsvícení, které je levnější na výrobu a má nižší spotřebu energie. Vylepšen byl diagonální pozorovací úhel, doba odezvy se zkrátila na 5 ms.
Profesionální IPS P-IPS 2010 Poskytuje 1,07 miliardy barev (30bitová barevná hloubka). Více možných orientací subpixelů (1024 versus 256) a lepší skutečná barevná hloubka.
Pokročilý vysoce výkonný IPS AH-IPS 2011 Vylepšená reprodukce barev, zvýšené rozlišení a PPI, zvýšený jas a snížená spotřeba energie.

Šablona:Anchor2

Technologie VA (zkratka pro vertikální zarovnání- vertikální zarovnání) bylo představeno v roce 1996 společností Fujitsu. Po vypnutí napětí jsou tekuté krystaly VA matrice vyrovnány kolmo k druhému filtru, to znamená, že nepropouštějí světlo. Po přivedení napětí se krystaly otočí o 90° a na obrazovce se objeví světlý bod. Stejně jako v maticích IPS pixely nepropouštějí světlo, když není žádné napětí, takže když selžou, jsou viditelné jako černé tečky.

Nástupcem technologie VA je technologie MVA ( vertikální zarovnání ve více doménách ), vyvinutý společností Fujitsu jako kompromis mezi technologiemi TN a IPS. Horizontální a vertikální pozorovací úhly pro matice MVA jsou 160° (at moderní modely monitory až 176-178°), přičemž díky použití akceleračních technologií (RTC) tyto matice v době odezvy nezaostávají za TN+Film. Výrazně převyšují vlastnosti posledně jmenovaných, pokud jde o barevnou hloubku a přesnost jejich reprodukce.

Výhody technologie MVA jsou sytě černá barva (při kolmém pohledu) a absence jak spirálovité krystalové struktury, tak dvojitého magnetického pole. Nevýhody MVA oproti S-IPS: ztráta detailů ve stínech při kolmém pohledu, závislost barevného vyvážení obrazu na pozorovacím úhlu.

Analogy MVA jsou technologie:

  • PVA ( vzorované vertikální zarovnání) od společnosti Samsung;
  • Super PVA od Sony-Samsung (S-LCD);
  • Super MVA od CMO;
  • ASV ( pokročilý super pohled), také nazývané ASVA ( osově symetrické vertikální vyrovnání ) od společnosti Sharp.

Matrice MVA/PVA jsou považovány za kompromis mezi TN a IPS, a to jak z hlediska ceny, tak z hlediska spotřebitelských vlastností.

Šablona:Anchor2

PLS matice ( přepínání mezi rovinou a linkou) byl vyvinut společností Samsung jako alternativa k IPS a byl poprvé představen v prosinci 2010. Očekává se, že tato matrice bude o 15 % levnější než IPS.

výhody:

  • Vyšší hustota pixelů ve srovnání s IPS (a podobně jako *VA/TN)

, tablety, elektronické překladače, kalkulačky, hodinky atd. a také v mnoha dalších elektronických zařízeních.

Od roku 2008 většina stolních monitorů založených na maticích TN (a některé *VA), stejně jako všechny displeje notebooků, používá matice s 18bitovými barvami (6 bitů na kanál RGB), 24bitovým emulovaným blikáním s ditheringem.

Malé LCD displeje bez aktivního podsvícení, používané v elektronických hodinkách, kalkulačkách apod. mají extrémně nízká spotřeba energie, který zajišťuje dlouhodobý (až několik let) autonomní provoz takových zařízení bez výměny galvanických prvků.

Na druhou stranu mají LCD monitory i mnoho nevýhod, které je často zásadně obtížné odstranit, např.

  • na rozdíl od CRT dokážou zobrazit čistý obraz pouze v jednom („standardním“) rozlišení. Zbytek je dosažen interpolací;
  • Ve srovnání s CRT mají LCD monitory nízký kontrast a hloubku černé. Zvýšení skutečného kontrastu je často spojeno s pouhým zvýšením jasu podsvícení až na nepohodlné úrovně. Hojně používaný lesklý povlak matrice ovlivňuje pouze subjektivní kontrast v okolních světelných podmínkách;
  • z důvodu přísných požadavků na konstantní tloušťku matric vzniká problém nerovnoměrnosti jednotné barvy (nerovnost podsvícení) - na některých monitorech je neodstranitelná nerovnoměrnost v prostupu jasu (pásy v gradientech) spojená s použitím lineárních bloků;
  • skutečná rychlost změny obrazu také zůstává znatelně nižší než u CRT a plazmových displejů. Technologie Overdrive řeší problém rychlosti jen částečně;
  • závislost kontrastu na pozorovacím úhlu stále zůstává významnou nevýhodou technologie. CRT displeje se tomuto problému zcela vyhýbají;
  • Sériově vyráběné LCD monitory jsou špatně chráněny před mechanickým poškozením. Matrice je obzvláště citlivá, pokud není chráněna sklem. Při silném stlačení může dojít k nevratné degradaci;
  • Vyskytl se problém s vadnými pixely. Maximální přípustný počet vadných pixelů v závislosti na velikosti obrazovky je stanoven v mezinárodní normě ISO 13406-2 (v Rusku - GOST R 52324-2005). Norma definuje 4 kvalitativní třídy pro LCD monitory. Nejvyšší třída - 1, vůbec neumožňuje přítomnost vadných pixelů. Nejnižší je 4, což umožňuje až 262 vadných pixelů na 1 milion fungujících. Tento problém se netýká monitorů CRT;
  • Pixely LCD monitorů degradují, i když rychlost degradace je nejpomalejší ze všech zobrazovacích technologií, s výjimkou laserových displejů, které jí nepodléhají vůbec.
  • nepříliš široký rozsah provozních teplot: dynamické vlastnosti se zhoršují (a pak se stávají nefunkčními) i při nízkých záporných teplotách okolí.
  • matrice jsou poměrně křehké a jejich výměna je velmi nákladná

OLED displeje (organic light-emitting diode matrix) jsou často považovány za slibnou technologii, která může nahradit LCD monitory, ale v hromadné výrobě narážela na mnoho potíží, zejména u velkoúhlopříčných matic.

Technologie

Hlavní technologie výroby LCD displejů: TN+film, IPS (SFT, PLS) a MVA. Tyto technologie se liší geometrií povrchů, polymerem, ovládací deskou a přední elektrodou. Čistota a typ polymeru s vlastnostmi kapalných krystalů používaných ve specifických návrzích jsou velmi důležité.

Doba odezvy LCD monitorů navržených pomocí technologie SXRD. Silikonový X-tal reflexní displej - křemíková reflexní matrice tekutých krystalů), snížena na 5 ms.

TN + film

TN + film (Twisted Nematic + film) je nejjednodušší technologie. Slovo „film“ v názvu technologie znamená „dodatečná vrstva“ sloužící ke zvětšení pozorovacího úhlu (přibližně z 90 na 150°). V současné době se předpona „film“ často vynechává a takové matice se nazývají jednoduše TN. Způsob, jak zlepšit kontrast a pozorovací úhly pro panely TN, dosud nebyl nalezen a doba odezvy tohoto typu matice je v současné době jedna z nejlepších, ale úroveň kontrastu nikoli.

Filmové pole TN+ funguje takto: Když na subpixely není přivedeno žádné napětí, tekuté krystaly (a polarizované světlo, které propouštějí) se vzájemně otočí o 90° v horizontální rovině v prostoru mezi dvěma deskami. A protože směr polarizace filtru na druhé desce je přesně 90° se směrem polarizace filtru na první desce, prochází jím světlo. Pokud jsou červené, zelené a modré subpixely plně osvětleny, objeví se na obrazovce bílá tečka.

Mezi výhody této technologie patří nejkratší doba odezvy mezi moderními matricemi [Když?] , stejně jako nízké náklady. Nevýhody: horší barevné podání, nejmenší pozorovací úhly.

IPS (SFT)

AS-IPS (Pokročilý Super IPS- rozšířený super-IPS) - byl také vyvinut společností Hitachi Corporation v roce 2002. Vylepšení se týkala především úrovně kontrastu běžných S-IPS panelů, čímž se přiblížila kontrastu S-PVA panelů. AS-IPS se také používá jako název pro monitory NEC (jako je NEC LCD20WGX2), které využívají technologii S-IPS vyvinutou konsorciem LG Display.

H-IPS A-TW (Horizontální IPS s pokročilým True White Polarizer ) - vyvinutý LG Display pro NEC Corporation. Jedná se o H-IPS panel s barevným filtrem TW (True White), aby byla bílá barva realističtější a zvětšily se pozorovací úhly bez zkreslení obrazu (odpadá efekt svítících LCD panelů pod úhlem - tzv. „glow efekt“). Tento typ panelu se používá k vytvoření vysoce kvalitních profesionálních monitorů.

AFFS (Pokročilé přepínání okrajových polí , neoficiální název - S-IPS Pro) je dalším vylepšením IPS, vyvinutého společností BOE Hydis v roce 2003. Zvýšená intenzita elektrického pole umožnila dosáhnout ještě větších pozorovacích úhlů a jasu a také snížit mezipixelovou vzdálenost. Displeje založené na AFFS se používají hlavně v tabletových počítačích na matricích vyráběných společností Hitachi Displays.

Vývoj super jemné TFT technologie od NEC
název Krátké označení Rok Výhoda Poznámky
Super jemný TFT S.F.T. 1996 Široké pozorovací úhly, sytá černá . Se zlepšeným podáním barev se jas mírně snížil.
Pokročilé SFT A-SFT 1998 Nejlepší doba odezvy Technologie se vyvinula na A-SFT (Advanced SFT, Nec Technologies Ltd. v roce 1998), což výrazně zkracuje dobu odezvy.
Super pokročilý SFT SA-SFT 2002 Vysoká průhlednost SA-SFT vyvinutý společností Nec Technologies Ltd. v roce 2002 zlepšila transparentnost 1,4krát ve srovnání s A-SFT.
Ultra pokročilý SFT UA-SFT 2004 Vysoká průhlednost
Barevné podání
Vysoký kontrast		 Umožňuje dosáhnout 1,2krát větší průhlednosti ve srovnání s SA-SFT, 70% pokrytí barevného rozsahu NTSC a zvýšený kontrast.
Vývoj technologie IPS společností Hitachi
název Krátké označení Rok Výhoda Průhlednost/
Kontrast		 Poznámky
Super TFT IPS 1996 Široké pozorovací úhly 100/100
Základní úroveň		 Většina panelů také podporuje realistické podání barev (8 bitů na kanál). Tato vylepšení přišla za cenu pomalejší doby odezvy, zpočátku kolem 50 ms. IPS panely byly také velmi drahé.
Super-IPS S-IPS 1998 Žádný barevný posun 100/137 IPS byl nahrazen S-IPS (Super-IPS, Hitachi Ltd. v roce 1998), který zdědil všechny výhody technologie IPS a zároveň zkracoval dobu odezvy
Pokročilý super-IPS AS-IPS 2002 Vysoká průhlednost 130/250 AS-IPS, také vyvinutý společností Hitachi Ltd. v roce 2002 především zlepšuje kontrast tradičních S-IPS panelů na úroveň, kdy se stávají druhým po některých S-PVA.
IPS-provectus IPS-Pro 2004 Vysoký kontrast 137/313 Technologie panelu IPS Alpha s širším barevným gamutem a kontrastem srovnatelným s PVA a ASV displeji bez rohového lesku.
IPS alfa IPS-Pro 2008 Vysoký kontrast Nová generace IPS-Pro
IPS alfa příští generace IPS-Pro 2010 Vysoký kontrast Hitachi převádí technologii na Panasonic
Vývoj technologie IPS společností LG
název Krátké označení Rok Poznámky
Super-IPS S-IPS 2001 LG Display zůstává jedním z hlavních výrobců panelů založených na technologii Hitachi Super-IPS.
Pokročilý super-IPS AS-IPS 2005 Vylepšený kontrast s rozšířeným barevným gamutem.
Horizontální IPS H-IPS 2007 Bylo dosaženo ještě většího kontrastu a vizuálně jednotnějšího povrchu obrazovky. Také se navíc objevila technologie Advanced True Wide Polarizer založená na polarizační fólii NEC, která dosahuje širších pozorovacích úhlů a eliminuje odlesky při pohledu pod úhlem. Používá se v profesionální grafické práci.
Vylepšený IPS e-IPS 2009 Má širší clonu pro zvýšení propustnosti světla s plně otevřenými pixely, což umožňuje použití podsvícení, které je levnější na výrobu a má nižší spotřebu energie. Vylepšen byl diagonální pozorovací úhel, doba odezvy se zkrátila na 5 ms.
Profesionální IPS P-IPS 2010 Poskytuje 1,07 miliardy barev (30bitová barevná hloubka). Více možných orientací subpixelů (1024 versus 256) a lepší skutečná barevná hloubka.
Pokročilý vysoce výkonný IPS AH-IPS 2011 Vylepšená reprodukce barev, zvýšené rozlišení a PPI, zvýšený jas a snížená spotřeba energie.

VA/MVA/PVA

Technologie VA (zkratka pro vertikální zarovnání- vertikální zarovnání) bylo představeno v roce 1996 společností Fujitsu. Po vypnutí napětí jsou tekuté krystaly VA matrice vyrovnány kolmo k druhému filtru, to znamená, že nepropouštějí světlo. Po přivedení napětí se krystaly otočí o 90° a na obrazovce se objeví světlý bod. Stejně jako v maticích IPS pixely nepropouštějí světlo, když není žádné napětí, takže když selžou, jsou viditelné jako černé tečky.

Nástupcem technologie VA je technologie MVA ( vertikální zarovnání ve více doménách ), vyvinutý společností Fujitsu jako kompromis mezi technologiemi TN a IPS. Horizontální a vertikální pozorovací úhly pro matice MVA jsou 160° (na moderních modelech monitorů až 176-178°) a díky použití akceleračních technologií (RTC) nejsou tyto matice v době odezvy daleko za TN+Film. Výrazně převyšují vlastnosti posledně jmenovaných, pokud jde o barevnou hloubku a přesnost jejich reprodukce.

Výhody technologie MVA jsou sytě černá barva (při kolmém pohledu) a absence jak spirálovité krystalové struktury, tak dvojitého magnetického pole. Nevýhody MVA oproti S-IPS: ztráta detailů ve stínech při kolmém pohledu, závislost barevného vyvážení obrazu na pozorovacím úhlu.

Analogy MVA jsou technologie:

  • PVA ( vzorované vertikální zarovnání) od společnosti Samsung;
  • Super PVA od Sony-Samsung (S-LCD);
  • Super MVA od CMO;
  • ASV ( pokročilý super pohled), také nazývané ASVA ( osově symetrické vertikální vyrovnání ) od společnosti Sharp.

Matrice MVA/PVA jsou považovány za kompromis mezi TN a IPS, a to jak z hlediska ceny, tak z hlediska spotřebitelských vlastností.

PLS

PLS matice ( přepínání mezi rovinou a linkou) byl vyvinut společností Samsung jako alternativa k IPS a byl poprvé představen v prosinci 2010. Očekává se, že tato matrice bude o 15 % levnější než IPS.

výhody:

  • Vyšší hustota pixelů ve srovnání s IPS (a podobně jako *VA/TN) [zdroj neuveden 124 dní]. Zdroj může být externí (například Slunce) nebo vestavěný (podsvícení). Vestavěné podsvětlovací lampy jsou obvykle umístěny za vrstvou tekutých krystalů a prosvítají přes ni (i když boční osvětlení najdeme například i u hodinek).

    Vnější osvětlení

    Monochromatické displeje náramkových hodinek a mobilní telefony Většinu času používají vnější osvětlení (od Slunce, lampy osvětlení místnosti atd.). Typicky za vrstvou pixelu z tekutých krystalů je zrcadlová nebo matná reflexní vrstva. Pro použití ve tmě jsou takovéto displeje vybaveny bočním osvětlením. Existují také transflektivní displeje, u kterých je reflexní (zrcadlová) vrstva průsvitná a podsvícení jsou umístěny za ní.

    Žárovkové osvětlení

    V minulosti v některých náramkové hodinky s monochromatickým LCD displejem byla použita subminiaturní žárovka. Ale kvůli vysoké spotřebě energie jsou žárovky nerentabilní. Navíc nejsou vhodné pro použití např. v televizorech, protože vytvářejí velké množství tepla (přehřátí škodí tekutým krystalům) a často vyhoří.

    Elektroluminiscenční panel

    Monochromatické LCD displeje některých hodin a přístrojových displejů využívají k podsvícení elektroluminiscenční panel. Tento panel je tenká vrstva krystalického fosforu (například sulfidu zinečnatého), ve kterém dochází k elektroluminiscenci - žhavení pod vlivem proudu. Typicky svítí zeleno-modře nebo žluto-oranžově.

    Osvětlení pomocí plynových výbojek („plazma“)

    Během prvního desetiletí 21. století byla naprostá většina LCD displejů podsvícena jednou nebo více plynovými výbojkami (nejčastěji výbojkami se studenou katodou - CCFL, i když v poslední době se začaly používat EEFL). V těchto lampách je zdrojem světla plazma produkovaná elektrickým výbojem plynem. Takové displeje by se neměly zaměňovat s plazmovými displeji, ve kterých je každý pixel sám o sobě osvětlen a jedná se o miniaturní výbojku.

  • Mukhin I. A., Ukrajinský O. V. Metody pro zlepšení kvality televizního obrazu reprodukovaného panely z tekutých krystalů Materiály zprávy na vědeckotechnické konferenci „Moderní televize“. Moskva, březen 2006.