Основные параметры жк-мониторов. Технические характеристики LCD-мониторов Физические характеристики жк монитора
Введение
1. Создание жидкокристаллического дисплея
2. Характеристики ЖК мониторов
2.1 Виды ЖК мониторов
2.2 Разрешение монитора
2.3 Интерфейс монитора
2.4 Тип ЖК матрицы
2.5 Классификация TFT-LCD дисплеев
2.5.1 TN-матрица
2.5.2 IPS-матрицы
2.5.3 MVA-матрицы
2.5.4 Особенности различных ЖК матриц
2.6 Яркость
2.7 Контрастность
2.8 Угол обзора
2.9 Время реакции пикселя
2.10 Количество отображаемых цветов
Заключение
Список литературы
Введение
Тот факт, что в сегменте пользовательских мониторов сегодня доминируют жидкокристаллические модели, не вызывает сомнений. Что таит в себе загадочное, фантастическое название LCD? Еще сравнительно совсем недавно мало кто знал что-либо, кроме случайно услышанного окруженного тайнами названия ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ МОНИТОР! Однако прогресс не стоит на месте, и положение в этой области весьма существенно изменилось.
Еще года 4 назад пользователи ПК и не думали о таком шикарном приобретении. И сколько бы ни спорили о том, какие мониторы лучше – ЖК или ЭЛТ (электронно-лучевые), – выбора у пользователя практически не осталось. Производители перестроились на выпуск именно ЖК-мониторов и предлагают пользователям широкий ассортимент продукции. Как правило, чтобы привлечь потребителей к своей продукции, производители мониторов уделяют немало внимания дизайну мониторов.
Впрочем, и технические характеристики мониторов постоянно улучшаются. Но стоимость этих устройств неуклонно падала, и за довольно небольшой промежуток времени ЖК-мониторы стали доступны широкому кругу покупателей. Но все, же многие до сих пор весьма безответственно подходят к выбору такого «чуда», точнее, не придают большого значения его параметрам. После чего, как правило, весьма страдают, потому, что на практике характеристики, указанные в паспорте и красочно расхваленные продавцами, не удовлетворяют требованию покупателя. А дело в том, каким образом определяются эти характеристики теми или иными лицами. Некоторые параметры и вообще рекомендуется проверять лично визуально, не довольствуясь безликими цифрами техпаспорта.
Таким образом, чтобы приобрести более или менее качественный монитор LCD (LiquidCrystalDisplayдля особо любопытных) желательно предварительно хотя бы в общих чертах изучить его устройство и соответственно знать, как проверить тот или иной параметр в соответствии с его физическими свойствами.
1. Создание жидкокристаллического дисплея
жидкокристаллический дисплей монитор матрица
Первый рабочий жидкокристаллический дисплей был создан Фергесоном (Fergason) в 1970 году. До этого жидкокристаллические устройства потребляли слишком много энергии, срок их службы был ограничен, а контраст изображения был удручающим.
На суд общественности новый ЖК-дисплей был представлен в 1971 году и тогда он получил горячее одобрение.
Жидкие кристаллы (LiquidCrystal) – это органические вещества, способные под напряжением изменять величину пропускаемого света. Жидкокристаллический монитор представляет собой две стеклянных или пластиковых пластины, между которыми находится суспензия. Кристаллы в этой суспензии расположены параллельно по отношению друг к другу, тем самым они позволяют свету проникать через панель. При подаче электрического тока расположение кристаллов изменяется, и они начинают препятствовать прохождению света.
ЖК технология получила широкое распространение в компьютерах и в проекционном оборудовании. Первые жидкие кристаллы отличались своей нестабильностью и были мало пригодными к массовому производству. Реальное развитие ЖК технологии началось с изобретением английскими учеными стабильного жидкого кристалла – бифенила (Biphenyl). Жидкокристаллические дисплеи первого поколения можно наблюдать в калькуляторах, электронных играх и в часах.
Современные ЖК мониторы также называют плоскими панелями, активными матрицами двойного сканирования, тонкопленочными транзисторами.
Идея ЖК мониторов витала в воздухе более 30 лет, но проводившиеся исследования не приводили к приемлемому результату, поэтому ЖК мониторы не завоевали репутации устройств, обеспечивающих хорошее качество изображения. Сейчас они становятся популярными – всем нравится их изящный вид, тонкий стан, компактность, экономичность (15-30 ватт), кроме того, считается, что только обеспеченные и серьезные люди могут позволить себе такую роскошь.
2.1 Виды ЖК мониторов
Существует два вида ЖК мониторов: DSTN (dual-scantwistednematic– кристаллические экраны с двойным сканированием) и TFT (thinfilmtransistor– на тонкопленочных транзисторах), также их называют соответственно пассивными и активными матрицами. Такие мониторы состоят из следующих слоев: поляризующего фильтра, стеклянного слоя, электрода, слоя управления, жидких кристаллов, ещё одного слоя управления, электрода, слоя стекла и поляризующего фильтра (рис. 1).
Рис. 1. − Составные слои монитора
В первых компьютерах использовались восьмидюймовые (по диагонали) пассивные черно-белые матрицы. С переходом на технологию активных матриц, размер экрана вырос. Практически все современные ЖК мониторы используют панели на тонкопленочных транзисторах, обеспечивающих яркое, четкое изображение значительно большего размера.
2.2 Разрешение монитора
От размера монитора зависят и занимаемое им рабочее пространство, и, что немаловажно, его цена. Несмотря на устоявшуюся классификацию ЖК-мониторов в зависимости от размера экрана по диагонали (15-, 17-, 19-дюймовые), более корректной является классификация по рабочему разрешению. Дело в том, что, в отличие от мониторов на основе ЭЛТ, разрешение которых можно менять достаточно гибко, ЖК-дисплеи имеют фиксированный набор физических пикселей. Именно поэтому они рассчитаны на работу только с одним разрешением, называемым рабочим. Косвенно это разрешение определяет и размер диагонали матрицы, однако мониторы с одинаковым рабочим разрешением могут иметь разную по размерам матрицу. Например, мониторы с диагональю от 15 до 16 дюймов в основном имеют рабочее разрешение 1024Ѕ768, а это означает, что у данного монитора действительно физически содержится 1024 пикселя по горизонтали и 768 пикселей по вертикали.
Рабочее разрешение монитора определяет размер иконок и шрифтов, которые будут отображаться на экране. К примеру, 15-дюймовый монитор может иметь рабочее разрешение и 1024Ѕ768, и 1400Ѕ1050 пикселей. В последнем случае физические размеры самих пикселей будут меньшими, а поскольку при формировании стандартной иконки в обоих случаях используется одно и то же количество пикселей, то при разрешении 1400Ѕ1050 пикселей иконка по своим физическим размерам окажется меньше. Для некоторых пользователей слишком маленькие размеры иконок при высоком разрешении монитора могут оказаться неприемлемыми, поэтому при покупке монитора нужно сразу обращать внимание на рабочее разрешение.
Конечно же, монитор способен выводить изображение и в другом, отличном от рабочего разрешении. Такой режим работы монитора называют интерполяцией. В случае интерполяции качество изображения оставляет желать лучшего. Режим интерполяции заметно сказывается на качестве отображения экранных шрифтов.
2.3 Интерфейс монитора
ЖК-мониторы по своей природе являются цифровыми устройствами, поэтому «родным» интерфейсом для них считается цифровой интерфейс DVI, который может обладать двумя видами конвекторов: DVI-I, совмещающим цифровой и аналоговый сигналы, и DVI-D, передающим только цифровой сигнал. Считается, что для соединения ЖК-монитора с компьютером более предпочтителен интерфейс DVI, хотя допускается подключение и через стандартный D-Sub-разъем. В пользу DVI-интерфейса говорит и то, что в случае аналогового интерфейса происходит двойное преобразование видеосигнала: сначала цифровой сигнал преобразуется в аналоговый в видеокарте (ЦАП-преобразование), который затем трансформируется в цифровой электронным блоком самого ЖК-монитора (АЦП-преобразование), вследствие чего возрастает риск различных искажений сигнала.
Многие современные ЖК-мониторы обладают как D-Sub-, так и DVI-коннекторами, что позволяет одновременно подключать к монитору два системных блока. Также можно найти модели, имеющие два цифровых разъема. В недорогих офисных моделях в основном присутствует только стандартный D-Sub-разъем.
Базовым компонентом ЖК-матрицы являются жидкие кристаллы. Существует три основных типа жидких кристаллов: смектические, нематические и холестерические.
По электрическим свойствам все жидкие кристаллы делятся на две основные группы: к первой относятся жидкие кристаллы с положительной диэлектрической анизотропией, ко второй – с отрицательной диэлектрической анизотропией. Разница заключается в том, как эти молекулы реагируют на внешнее электрическое поле. Молекулы с положительной диэлектрической анизотропией ориентируются вдоль силовых линий поля, а молекулы с отрицательной диэлектрической анизотропией – перпендикулярно силовым линиям. Нематические жидкие кристаллы обладают положительной диэлектрической анизотропией, а смектические, наоборот, – отрицательной.
Другое замечательное свойство ЖК-молекул заключается в их оптической анизотропии. В частности, если ориентация молекул совпадает с направлением распространения плоскополяризованного света, то молекулы не оказывают никакого воздействия на плоскость поляризации света. Если же ориентация молекул перпендикулярна направлению распространения света, то плоскость поляризации поворачивается таким образом, чтобы быть параллельной направлению ориентации молекул.
Диэлектрическая и оптическая анизотропия ЖК-молекул дает возможность использовать их в качестве своеобразных модуляторов света, позволяющих формировать требуемое изображение на экране. Принцип действия такого модулятора довольно прост и основан на изменении плоскости поляризации проходящего через ЖК-ячейку света. ЖК-ячейка располагается между двумя поляризаторами, оси поляризации которых взаимно перпендикулярны. Первый поляризатор вырезает плоскополяризованное излучение из проходящего от лампы подсветки света. Если бы не было ЖК-ячейки, то такой плоскополяризованный свет полностью поглотился бы вторым поляризатором. ЖК-ячейка, размещенная на пути проходящего плоскополяризованного света, может поворачивать плоскость поляризации проходящего света. В таком случае часть света проходит через второй поляризатор, то есть ячейка становится прозрачной (полностью или частично).
Существует два вида ЖК мониторов: DSTN (dual-scan twisted nematic - кристаллические экраны с двойным сканированием) и TFT (thin film transistor - на тонкопленочных транзисторах), также их называют соответственно пассивными и активными матрицами. Такие мониторы состоят из следующих слоев: поляризующего фильтра, стеклянного слоя, электрода, слоя управления, жидких кристаллов, ещё одного слоя управления, электрода, слоя стекла и поляризующего фильтра (рис. 1).
Рис. 1.
В первых компьютерах использовались восьмидюймовые (по диагонали) пассивные черно-белые матрицы. С переходом на технологию активных матриц, размер экрана вырос. Практически все современные ЖК мониторы используют панели на тонкопленочных транзисторах, обеспечивающих яркое, четкое изображение значительно большего размера.
Разрешение монитора
От размера монитора зависят и занимаемое им рабочее пространство, и, что немаловажно, его цена. Несмотря на устоявшуюся классификацию ЖК-мониторов в зависимости от размера экрана по диагонали (15-, 17-, 19-дюймовые), более корректной является классификация по рабочему разрешению. Дело в том, что, в отличие от мониторов на основе ЭЛТ, разрешение которых можно менять достаточно гибко, ЖК-дисплеи имеют фиксированный набор физических пикселей. Именно поэтому они рассчитаны на работу только с одним разрешением, называемым рабочим. Косвенно это разрешение определяет и размер диагонали матрицы, однако мониторы с одинаковым рабочим разрешением могут иметь разную по размерам матрицу. Например, мониторы с диагональю от 15 до 16 дюймов в основном имеют рабочее разрешение 1024Ѕ768, а это означает, что у данного монитора действительно физически содержится 1024 пикселя по горизонтали и 768 пикселей по вертикали.
Рабочее разрешение монитора определяет размер иконок и шрифтов, которые будут отображаться на экране. К примеру, 15-дюймовый монитор может иметь рабочее разрешение и 1024Ѕ768, и 1400Ѕ1050 пикселей. В последнем случае физические размеры самих пикселей будут меньшими, а поскольку при формировании стандартной иконки в обоих случаях используется одно и то же количество пикселей, то при разрешении 1400Ѕ1050 пикселей иконка по своим физическим размерам окажется меньше. Для некоторых пользователей слишком маленькие размеры иконок при высоком разрешении монитора могут оказаться неприемлемыми, поэтому при покупке монитора нужно сразу обращать внимание на рабочее разрешение.
Конечно же, монитор способен выводить изображение и в другом, отличном от рабочего разрешении. Такой режим работы монитора называют интерполяцией. В случае интерполяции качество изображения оставляет желать лучшего. Режим интерполяции заметно сказывается на качестве отображения экранных шрифтов.
Тип матрицы, используемой в ЖК-мониторе, - это, конечно, одна из важнейших характеристик мониторов, но не единственная. Кроме типа матрицы, мониторы характеризуются рабочим разрешением, максимальной яркостью и контрастом, углами обзора, временем переключения пиксела, а также другими, менее значимыми параметрами. Рассмотрим эти характеристики более подробно.
Если традиционные ЭЛТ-мониторы принято характеризовать размером экрана по диагонали, то для ЖК-мониторов такая классификация не вполне корректна. Более правильно классифицировать ЖК-мониторы по рабочему разрешению. Дело в том, что, в отличие от мониторов на основе ЭЛТ, разрешение которых можно менять достаточно гибко, ЖК-дисплеи имеют фиксированный набор физических пикселов. Именно поэтому они рассчитаны на работу только с одним разрешением, называемым рабочим. Косвенно это разрешение определяет и размер диагонали матрицы, однако мониторы с одним и тем же рабочим разрешением могут иметь разную по размерам матрицу. Например, мониторы с диагональю от 15 до 16 дюймов в основном имеют рабочее разрешение 1024х768, что, в свою очередь, означает, что у данного монитора действительно физически содержится 1024 пиксела по горизонтали и 768 пикселов по вертикали.
Рабочее разрешение монитора определяет размер иконок и шрифтов, которые будут отображаться на экране. К примеру, 15-дюймовый монитор может иметь рабочее разрешение 1024х768 пикселов, а может - 1400х1050 пикселов. В последнем случае физические размеры самих пикселов будут меньшими, а поскольку при формировании стандартной иконки и в первом и во втором случаях используется одно и то же количество пикселов, то при разрешении 1400х1050 пикселов иконка по своим физическим размерам окажется меньше. Слишком маленькие размеры иконок при высоком разрешении монитора могут оказаться неприемлемыми для некоторых пользователей, поэтому на рабочее разрешение нужно сразу же обращать внимание при покупке монитора.
Конечно, монитор способен выводить изображение и в другом, отличном от рабочего, разрешении. Такой режим работы монитора называют интерполяцией. Заметим, что в случае интерполяции качество изображения оставляет желать лучшего: картинка получается зарубленной и шероховатой, а кроме того, могут возникать такие артефакты масштабирования, как неровности на окружностях. Режим интерполяции особенно сильно сказывается на качестве отображения экранных шрифтов. Отсюда вывод: если вы, приобретая монитор, планируете использовать его для работы при нестандартном разрешении, то самым простым способом проверки режима работы монитора при интерполяции является просмотр какого-либо текстового документа, набранного мелким шрифтом. По контурам букв легко будет заметить артефакты интерполяции, а если в мониторе использован более качественный алгоритм интерполяции, то буквы будут более ровными, но все же размытыми. Скорость, с которой ЖК-монитор производит масштабирование одного кадра, - тоже немаловажный параметр, на который стоит обратить внимание, ведь электронике монитора требуется время, чтобы произвести интерполяцию.
Одна из сильных сторон ЖК-монитора - его яркость. Этот показатель в жидкокристаллических дисплеях иногда превышает аналогичный параметр в мониторах на основе ЭЛТ более чем в два раза. Для регулировки яркости монитора изменяется интенсивность лампы подсветки. Сегодня в ЖК-мониторах максимальная яркость, заявляемая в технической документации, составляет от 250 до 300 кд/м2. И если яркость монитора достаточна высока, то это обязательно указывается в рекламных буклетах и преподносится как одно из основных преимуществ монитора.
Яркость для ЖК-монитора действительно является важной характеристикой. К примеру, при недостаточной яркости некомфортной окажется работа за монитором в условиях дневного освещения (внешней засветки). Как показывает опыт, вполне достаточно, чтобы ЖК-монитор имел яркость 200-250 кд/м2 - но не заявленную, а реально наблюдаемую.
За последнее время контрастность изображения на цифровых панелях заметно выросла, и сейчас нередко этот показатель достигает значения1000:1. Данный параметр определяется как отношение между максимальной и минимальной яркостью на белом и черном фоне соответственно. Но и здесь не все так просто. Дело в том, что контраст может указываться не для монитора, а для матрицы, а кроме того, существует несколько альтернативных методик измерения контраста. Впрочем, как показывает опыт, если в паспорте указывается контраст более 350:1, то этого вполне достаточно для нормальной работы.
За счет поворота на определенный угол ЖК-молекул в каждом из цветовых субпикселов можно получать не только открытое и закрытое состояния ЖК-ячейки, но и промежуточные состояния, формирующие цветовой оттенок. Теоретически угол поворота ЖК-молекул можно сделать любым в пределах от минимального до максимального. Однако на практике есть температурные флуктуации, которые препятствуют точному заданию угла поворота. Кроме того, для формирования произвольного уровня напряжения потребуется использование схем ЦАП с большой разрядностью, что крайне дорого. Поэтому в современных ЖК-мониторах чаще всего применяют 18-битные ЦАП и реже - 24-битные. При использовании 18-битной ЦАП на каждый цветовой канал приходится по 6 бит. Это позволяет сформировать 64 (26 = 64) различных уровня напряжения и соответственно задать 64 различные ориентации ЖК-молекул, что, в свою очередь, приводит к формированию 64 цветовых оттенков в одном цветовом канале. Всего же, смешивая цветовые оттенки разных каналов, возможно получить 262 К цветовых оттенка.
При использовании 24-битной матрицы (24-битная схема ЦАП) на каждый канал приходится по 8 бит, что позволяет сформировать уже 256 (28=256) цветовых оттенков в каждом канале, а всего такая матрица воспроизводит 16 777 216 цветовых оттенков.
В то же время для многих 18-битных матриц в паспорте указывается, что они воспроизводят 16,2 млн. цветовых оттенков. В чем же тут дело и возможно ли такое? Оказывается, что в 18-битных матрицах за счет различных ухищрений можно увеличить количество цветовых оттенков так, чтобы это количество приблизилось к количеству цветов, воспроизводимых настоящими 24-битными матрицами. Для экстраполяции цветовых оттенков в 18-битных матрицах используются две технологии (и их комбинации): Dithering (дизеринг) и FRC (Frame Rate Control).
Суть технологии Dithering заключается в том, что недостающие цветовые оттенки получают за счет смешивания ближайших цветовых оттенков соседних субпикселов. Рассмотрим простой пример. Предположим, что субпиксел может находиться только в двух состояниях: открытом и закрытом, причем закрытое состояние субпиксела формирует черный цвет, а открытое -- красный. Если вместо одного пиксела рассмотреть группу из двух субпикселов, то, кроме черного и красного цветов, можно получить еще и промежуточный цвет и тем самым осуществить экстраполяцию от двухцветного режима к трехцветному (рис.1). В результате если первоначально такой монитор мог генерировать шесть цветов (по два на каждый канал), то после такого дизеринга монитор будет воспроизводить уже 27 цветов.
Рисунок 1 - Схема дизеринга для получения цветовых оттенков
Если же рассмотреть группу не из двух, а из четырех субпикселов (2х2), то использование дизеринга позволит получить дополнительно еще по три цветовых оттенка в каждом канале и монитор из 8-цветного превратится в 125-цветный. Соответственно группа из 9 субпикселов (3х3) позволит получить дополнительно семь цветовых оттенков, и монитор станет уже 729-цветным.
Схема дизеринга имеет один существенный недостаток: увеличение цветовых оттенков достигается за счет уменьшения разрешения. Фактически при этом увеличивается размер пиксела, что может негативно сказаться при прорисовке деталей изображения.
Кроме технологии дизеринга используется и технология FRC, представляющая собой способ манипуляции яркостью отдельных субпикселов с помощью их дополнительного включения/выключения. Как и в предыдущем примере, будем считать, что субпиксел может быть либо черным (выключен), либо красным (включен). Напомним, что каждый субпиксел получает команду на включение с частотой кадровой развертки, то есть при частоте кадровой развертки 60 Гц каждый субпиксел получает команду на включение 60 раз в секунду, что позволяет генерировать красный цвет. Если же принудительно заставлять включаться субпиксел не 60 раз в секунду, а только 50 (на каждом 12-м такте производить не включение, а выключение субпиксела), то в результате яркость субпиксела составит 83% от максимальной, что позволит сформировать промежуточный цветовой оттенок красного.
Оба рассмотренных метода экстраполяции цвета имеют свои недостатки. В первом случае - это возможность потери деталей изображения, а во втором - возможное мерцание экрана и некоторое увеличение времени реакции.
Однако необходимо отметить, что отличить на глаз 18-битную матрицу с экстраполяцией цвета от истинной 24-битной не всегда возможно. При этом 24-битная матрица будет стоить существенно дороже.
Традиционной проблемой ЖК-мониторов являются углы обзора - если изображение на ЭЛТ практически не страдает даже при взгляде почти параллельно плоскости экрана, то на многих ЖК-матрицах даже небольшое отклонение от перпендикуляра приводит к заметному падению контрастности и искажению цветопередачи. Согласно текущим стандартам, производители матриц определяют угол обзора как угол относительно перпендикуляра к центру матрицы, при наблюдении под которым контрастность изображения в центре матрицы падает до 10:1 (рис.2).
Рисунок 2 - Схема определения углов обзора ЖК-матрицы
Несмотря на кажущуюся однозначность данного термина, необходимо четко представлять себе, что именно понимает производитель матрицы (а не монитора) под углом обзора. Максимальный угол обзора как по вертикали, так и по горизонтали определяется как угол, при обзоре с которого контрастность изображения не менее 10:1. При этом вспомним, что под контрастом изображения понимается отношение максимальной яркости на белом фоне к минимальной яркости на черном фоне. Таким образом, по своему определению углы обзора не имеют прямого отношения к правильности цветопередачи при просмотре изображения под углом.
Время реакции, или время отклика, субпиксела тоже является одним из важнейших показателей монитора. Нередко именно эту характеристику называют самым слабым местом ЖК-мониторов, поскольку, в отличие от ЭЛТ-мониторов, где время отклика пиксела измеряется микросекундами, в ЖК-мониторах это время составляет десятки миллисекунд, что в конечном счете приводит к смазанности меняющейся картинки и может быть заметно на глаз. С физической точки зрения время реакции пиксела определяется промежутком времени, за который изменяется пространственная ориентация молекул жидких кристаллов, и чем меньше это время, тем лучше.
При этом необходимо различать время включения и выключения пиксела. Под временем включения пиксела понимается промежуток времени, необходимый для полного открытия ЖК-ячейки, а под временем выключения - промежуток времени, необходимый для полного закрытия ЖК-ячейки. Когда же говорят о времени реакции пиксела, то под этим понимают суммарное время включения и выключения пиксела.
Время включения пиксела и время его выключения могут существенно отличаться друг от друга. К примеру, если рассмотреть распространенные TN+Film-матрицы, то процесс выключения пиксела заключается в переориентации молекул перпендикулярно направлениям поляризации под воздействием приложенного напряжения, а процесс включения пиксела - это своего рода релаксация ЖК-молекул, то есть процесс перехода в их естественное состояние. При этом очевидно, что время выключения пиксела будет меньше, чем время его включения.
На рис.3 показаны типичные временные диаграммы включения (рис.3,а) и выключения (рис.3,б) пиксела TN+Film-матрицы. В приведенном примере время включения пиксела составляет 20 мс, а выключения - 6 мс. Суммарное же время реакции пиксела составляет 26 мс.
Когда говорят о времени реакции пиксела, указываемом в технической документации на монитор, то имеют в виду время реакции именно матрицы, а не монитора. Как ни странно, но это не одно и то же, поскольку в первом случае не учитывается вся электроника, требуемая для управления пикселами матрицы. Фактически время реакции пиксела матрицы - это время, необходимое для переориентации молекул, а время реакции пиксела монитора - это время между подачей сигнала на включение/выключение и самим фактом включения/выключения. Кроме того, говоря о времени реакции пиксела, указываемом в технической документации, необходимо учитывать, что производители матриц могут по-разному трактовать это время.
Рисунок 3 - Типичные временные диаграммы включения (а) и выключения (б) пиксела для TN-матрицы
Так, один из вариантов трактовки времени включения/выключения пиксела заключается в том, что под этим подразумевается время изменения яркости свечения пиксела от 10 до 90% или от 90 до 10%. При этом вполне возможна ситуация, когда для монитора с хорошим временем реакции пиксела при изменении яркости в пределах от 10 до 90% полное время реакции пиксела (при изменении яркости от 0 до 100%) будет достаточно большим.
Так, может быть, более корректно производить измерения в пределах изменения яркости от 0 до 100%? Однако яркость от 0 до 10% воспринимается человеческим глазом как абсолютно черный цвет, и в этом смысле практическое значение имеет именно измерение от уровня яркости в 10%. Аналогично не имеет смысла измерять изменение уровня яркости до 100%, поскольку яркость от 90 до 100% воспринимается как белый цвет, и потому именно измерение яркости до 90% имеет практическое значение.
До сих пор, говоря об измерении времени реакции пиксела, мы подразумевали, что речь идет о переключениях между черным и белым цветами. Если с черным цветом вопросов не возникает (пиксел просто закрыт), то выбор белого цвета не очевиден. Как будет меняться время реакции пиксела, если измерять его при переключении между различными полутонами? Этот вопрос имеет огромное практическое значение. Дело в том, что переключение с черного фона на белый или наоборот, которое определяет время реакции пиксела, в реальных приложениях применяется относительно редко - примером может быть прокрутка черного текста на белом фоне. В большинстве приложений реализуются, как правило, переходы между полутонами. И если окажется, что время переключения между серым и белым цветами будет меньше, чем время переключения между градациями серого, то никакого практического значения время реакции пиксела просто-напросто не имеет, так что ориентироваться на эту характеристику монитора нельзя. Действительно, какой смысл в определении времени реакции пиксела, если реальное время переключения между полутонами может быть больше и если при динамическом изменении картинки она будет расплываться?
Ответ на этот вопрос довольно сложен и зависит от типа матрицы монитора. Для широко распространенных и наиболее дешевых матриц TN+Film все достаточно просто: время реакции пиксела, то есть время, которое требуется для полного открытия или закрытия ЖК-ячейки, оказывается максимальным временем. Если цвет описывать градациями R-, G- и B-каналов (R-G-B), то время перехода от черного (0-0-0) к белому (255-255-255) цвету больше, чем время перехода от черного к градации серного. Аналогично время выключения пиксела (переход от белого к черному) оказывается больше, чем время перехода от белого к любой градации серого.
На рис. 4 показана графическая зависимость времени переключения между черным цветом и градациями серого и обратно - между градациями серого и черным цветом. Как видно из графика, максимальным является именно время переключения между черным и белым цветами и обратно, которое и определяет время реакции пиксела. Именно поэтому для TN+Film-матриц время реакции пиксела полностью характеризуют динамические свойства монитора.
Рисунок 4 - График зависимости времени переключения между черным цветом и градациями серого
Для IPS- и MVA-матриц все оказывается не столь очевидно. Для этих типов матриц время переключения между цветовыми оттенками (градациями серого) может оказаться больше, чем время перехода между белым и черным цветами. В таких матрицах знание времени реакции пиксела (даже если вас будут уверять, что это рекордно низкое время) не имеет практического значения и не может рассматриваться как динамическая характеристика монитора. Вследствие этого для данных матриц куда более важным параметром является максимальное время перехода между градациями серого, но это время не указывается в документации к монитору. Поэтому если вам неизвестно максимальное время переключения пиксела для данного типа матрицы, то лучший способ оценить динамические характеристики монитора - это запустить какое-либо игровое динамическое приложение и определить на глаз смазанность картинки.
Все ЖК-мониторы по своей природе являются цифровыми устройствами, поэтому родным интерфейсом для них считается цифровой интерфейс DVI. Интерфейс может обладать двумя видами коннекторов: DVI-I, совмещающим цифровой и аналоговый сигналы, и DVI-D, передающим только цифровой сигнал. Считается, что для соединения ЖК-монитора с компьютером предпочтителен интерфейс DVI, хотя допускается подключение и через стандартный D-Sub-разъем. В пользу DVI-интерфейса говорит то, что в случае аналогового интерфейса выполняется двойное преобразование видеосигнала: первоначально цифровой сигнал преобразуется в аналоговый в видеокарте (ЦАП-преобразование), а затем аналоговый сигнал трансформируется в цифровой электронным блоком самого ЖК-монитора (АЦП-преобразование), и вследствие таких преобразований возрастает риск различных искажений сигнала. Справедливости ради отметим, что на практике искажения сигнала, вносимые двойным преобразованием, не встречаются, и подключать монитор можно по любому интерфейсу. В этом смысле интерфейс монитора - последнее, на что стоит обращать внимание. Главное, чтобы соответствующий разъем был на самой видеокарте.
Многие современные ЖК-мониторы обладают как D-Sub-, так и DVI- коннекторами, что нередко позволяет одновременно подключать к монитору два системных блока. Также встречаются модели, имеющие два цифровых разъема.
Структурная схема ЖК-монитора представлениа на рис.5
Рисунок 5 - Структурная схема ЖК-монитора
Сигнал от видеоадаптера подается на вход дисплея через аналоговый RGB VGA D-sub или цифровой DVI интерфейс. В случае использования аналогового интерфейса видеоадаптер преобразует данные кадрового буфера из цифрового вида в аналоговый, а электроника ЖК-монитора, со своей стороны, вынуждена выполнять обратное, аналого-цифровое преобразование.Очевидно, что такие избыточные операции как минимум не улучшают качества изображения, к тому же они требуют дополнительных затрат для своей реализации. Поэтому с повсеместным распространением ЖК-дисплеев интерфейс VGA D-sub вытесняется цифровым DVI. В некоторых мониторах производители намеренно не реализуют поддержку DVI-интерфейса, ограничиваясь лишь VGA D-sub, так как для этого требуется применение специального TMDS-приемника со стороны монитора, и себестоимость устройства с поддержкой как аналогового, так и цифрового интерфейсов по сравнению с вариантом с единственным аналоговым входом будет выше.
Схема блока обработки изображения в ЖК-дисплее (от аналого-цифрового преобразования RGB-сигнала, его масштабирования, обработки и вплоть до формирования выходных сигналов LVDS) выполнена на единственной ИС с высокой степенью интеграции, носящей название Display Engine.
Блок ЖК-матрицы содержит схему управления, так называемый драйвер матрицы, в который интегрированы приемник выходных сигналов управления LVDS и драйверы истоков и затворов, преобразующие видеосигнал в адресацию конкретных пикселов по столбцам и строкам.
В блок ЖК-матрицы входит также система ее подсветки, которая, за редкими исключениями, выполнена на газоразрядных лампах с холодным катодом (Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL). Высокое напряжение для них обеспечивает инвертор, размещенный в блоке питания монитора. Лампы обычно располагаются сверху и снизу, их излучение направлено в торец полупрозрачной панели, находящейся сзади за матрицей и выполняющей роль световода. От качества матирования и однородности материала этой панели зависит такая важная характеристика, как равномерность подсветки матрицы
Адресация ЖК-дисплеев с пассивной матрицей в принципе может быть реализована так же, как и у газоразрядных панелей. Передний электрод, общий для всего столбца, проводит напряжение. Задний электрод, общий для всего ряда, служит "землёй".
Недостатки у таких пассивных матриц есть и они известны: панели очень медлительны, а картинка не резкая. И причин тому две. Первая заключается в том, что после того, как мы адресуем пиксель и поворачиваем кристалл, последний будет медленно возвращаться в своё первоначальное состояние, размывая картинку. Вторая причина кроется в ёмкостной связи между линиями управления. Эта связь приводит к неточному распространению напряжения и слегка "портит" соседние пиксели.
Отмеченные недостатки привели к разработке технологии активных матриц (рис.6).
Рисунок 6 - Схема включения субпиксела активной ЖК-матрицы
жидкокристаллический монитор разрешение матрица
Здесь к каждому пикселю добавляется транзистор, работающий как переключатель. Если он открыт (включён), то в запоминающий конденсатор могут записываться данные. Если транзистор закрыт (выключен), то данные остаются в конденсаторе, работающем как аналоговая память. Технология имеет множество преимуществ. Когда транзистор закрыт, данные продолжают находиться в конденсаторе, поэтому подводка напряжения к жидкому кристаллу не прекратится, в то время как управляющие линии будут адресовать другой пиксель. То есть пиксель не будет возвращаться в исходное состояние, как происходило в случае пассивной матрицы. Кроме того, время записи в конденсатор намного меньше, чем время поворота кристалла, то есть мы можем быстрее опрашивать пиксели панели и передавать на них данные.
Эта технология известна ещё и под названием "TFT" (thin film transistors, тонкоплёночные транзисторы). Но сегодня она стала настолько популярной, что название "ЖК" уже давно стало её синонимом. То есть под ЖК-монитором мы понимаем дисплей, использующий технологию TFT.
Московский Государственный Институт Электроники и Математики
(Технический университет)
Кафедра:
«Информационно-Коммуникационные Технологии»
Курсовая работа
«ЖК-мониторы: внутренняя организация, технологии, перспективы».
Выполнила:
Старухина Е.В.
Группа: С-35
Москва 2008 г
Содержание
1.Введение......................................................................................................................................... 3
2.Жидкие кристаллы......................................................................................................................... 3
2.1.Физические свойства жидких кристаллов.......................................................................... 3
2.2.История развития жидких кристаллов................................................................................. 4
3.Структура ЖК-монитора............................................................................................................... 4
3.1.Субпиксел цветного ЖК-дисплея........................................................................................ 5
3.2. Способы подсветки матриц.................................................................................................. 5
4.Технические характеристики ЖК-монитора............................................................................... 5
5.Актуальные технологии изготовления ЖК-матриц................................................................... 7
5.1.TN+film (Twisted Nematic + film).......................................................................................... 7
5.2.IPS (In-Plane Switching).......................................................................................................... 8
5.3.MVA (Multi-Domain Vertical Alignment)............................................................................... 9
6.Преимущества и недостатки......................................................................................................... 9
7.Перспективные технологии изготовления плоскопанельных монитров.............................. 10
8.Обзор рынка и критерии выбора ЖК-монитора....................................................................... 12
9.Заключение................................................................................................................................... 13
10.Список литературы.................................................................................................................... 14
Введение.
В настоящее время, большую часть рынка мониторов занимают ЖК-мониторы, представленные такими брендами, как Samsung, ASUS, NEC, Acer, Philips и т.д ЖК-технологии также применяются при изготовлении телевизионных панелей, дисплеев ноутбуков, мобильных телефонов, плееров, фотоаппаратов и т.п.. В силу своих физических свойств (рассмотрим их ниже), жидкие кристаллы позволяют создавать экраны, сочетающие в себе такие качества как высокая четкость изображения, экономичное энергопотребление, малая толщина дисплея, высокое разрешение, но при этом широкий диапазон диаганалей: от 0,44 дюйма/11 миллиметров (январь 2008, самый маленький экран от производителя микродисплеев Kopin), до 108 дюймов/2,74 метра (самая большая ЖК-панель, представлена 29 июня 2008 года компанией Sharp Microelectronics Europe). Также плюсом ЖК-мониторов является отсутствие вредного для здоровье излучения и мерцания, которое было проблемой ЭЛТ-мониторов.
Но все же ЖК-мониторы имеют ряд недостатков: наличие такой характеристики как время отклика, не всегда удовлетворительный угол обзора, недостаточно глубокий черный цвет и возможность дефектов матрицы (битые пиксели). Являются ли ЖК-панели достойными преемниками ЭЛТ-мониторов, и есть ли у них будущее, в виду активно развивающейся плазменной технологии? В этом вопросе нам предстоит разобраться, изучив физическую структуру ЖК-мониторов, их характеристики и сравнив их с аналогичными показателями конкурирующих технологий.
1. Жидкие кристаллы.
1.1. Физические свойства жидких кристаллов.
Жидкие кристаллы – это вещества, обладающие свойствами, присущими как жидкостям, так и кристаллам: текучестью и анизотропией. Структурно жидкие кристаллы являются желеобразными жидкостями. Молекулы имеют вытянутую форму и упорядочены во всем объеме. Наиболее характерным свойством ЖК является их способность изменять ориентацию молекул под воздействием электрических полей, что открывает широкие возможности для применения их в промышленности. По типу ЖК обычно разделяют на две большие группы: нематики и смектики. В свою очередь нематики подразделяются на собственно нематические и холестерические жидкие кристаллы.
Холестерические жидкие кристаллы - образуются, в основном, соединениями холестерина и других стероидов. Это нематические ЖК, но их длинные оси повернуты друг относительно друга так, что они образуют спирали, очень чувствительные к изменению температуры вследствие чрезвычайно малой энергии образования этой структуры (порядка 0,01 Дж/моль). Холестерики ярко окрашены и малейшее изменение температуры (до тысячных долей градуса) приводит к изменению шага спирали и, соответственно, изменению окраски ЖК.
У ЖК необычные оптические свойства. Нематики и смектики - оптически одноосные кристаллы. Холестерики вследствие периодического строения сильно отражают свет в видимой области спектра. Поскольку в нематиках и холестериках носителями свойств является жидкая фаза, то она легко деформируется под влиянием внешнего воздействия, а так как шаг спирали в холестериках очень чувствителен к температуре, то, следовательно, и отражение света резко меняется с температурой, приводя к изменению цвета вещества.
Эти явления широко используются в различных приложениях, например, для нахождения горячих точек в микроцепях, локализации переломов и опухолей у человека, визуализации изображения в инфракрасных лучах и др.
1.2. История развития жидких кристаллов.
Жидкие кристаллы были открыты австрийским ботаником Ф. Рейнитцером в 1888 году. Исследуя кристаллы холистерилбензоата и холестерилацетата, он обнаружил что вещества имеют 2 точки плавления и 2 разных жидких состояния – прозрачное и мутное. Однако свойства этих веществ, по началу, не привлекли внимания ученых. Более того, жидкие кристаллы рушили теорию о трех агрегатных состояниях вещества, поэтому физики и химики долгое время не признавали жидкие кристаллы в принципе. Профессор Страсбургскорского университета Отто Леманн в результате многолетних исследований предоставил доказательство, но даже после этого жидкие кристаллы не нашли применения.
В 1963 г. американец Дж. Фергюсон использовал важнейшее свойство жидких кристаллов - изменять цвет под воздействием температуры - для обнаружения не видимых простым глазом тепловых полей. После того как ему выдали патент на изобретение, интерес к жидким кристаллам резко возрос.
В 1965 г. в США собралась Первая международная конференция, посвящённая жидким кристаллам. В 1968 г. американские учёные создали принципиально новые индикаторы для систем отображения информации. Принцип их действия основан на том, что молекулы жидких кристаллов, поворачиваясь в электрическом поле, по-разному отражают и пропускают свет. Под воздействием напряжения, которое подавали на проводники, впаянные в экран, на нём возникало изображение, состоящее из микроскопических точек. И всё же только после 1973 г., когда группа английских химиков под руководством Джорджа Грея синтезировала жидкие кристаллы из относительно дешёвого и доступного сырья, эти вещества получили широкое распространение в разнообразных устройствах.
Впервые дисплеи на основе жидких кристаллах стали применяться при изготовлении ноутбуков в связи с их компактными размерами. На ранних этапах конечные продукты стоили очень дорого, а качество их при этом было весьма невысоким. Однако несколько лет назад появились первые полноценные ЖК-мониторы, стоимость которых оставалась также довольно высокой, но качество их заметно повысилось. И наконец-то сейчас рынок ЖК-мониторов развивается быстрыми темпами. Это связано с тем, что технологии развиваются очень активно и, кроме того, конкуренция среди производителей привела к заметному снижению цен на данный вид продукции.
2. Структура ЖК-монитора.
Жидкокристаллический монитор – это устройство, предназначенное для вывода графичесокой информации с компьютера, фотоаппарата и т.п.
Особенностью жидкокристаллических дисплеев является то, что жидкие кристаллы сами по себе свет не излучают. Каждый пиксель ЖК-монитора состоит из трех субпикселей основных цветов (красный, зеленый, синий). Проходящий через ячейки свет может быть естественным - отражённым от подложки (в ЖК-дисплеях без подсветки). Но чаще применяют искусственный источник света, кроме независимости от внешнего освещения это также стабилизирует свойства полученного изображения. Изображение формируется с помощью отдельных элементов, как правило, через систему развёртки. Таким образом полноценный ЖК-монитор состоит из электроники, обрабатывающей входной видеосигнал, ЖК-матрицы, модуля подсветки, блока питания и корпуса. Именно совокупность этих составляющих определяет свойства монитора в целом, хотя некоторые характеристики важнее других.
2.1. Субпиксел цветного ЖК-дисплея.
Каждый пиксел ЖК-дисплея состоит из слоя молекул между двумя прозрачными электродами, и двух поляризационных фильтров, плоскости поляризации которых (как правило) перпендикулярны. В отсутствие жидких кристаллов свет, пропускаемый первым фильтром, практически полностью блокируется вторым.
Поверхность электродов, контактирующая с жидкими кристаллами, специально обработана для изначальной ориентации молекул в одном направлении. В TN-матрице эти направления взаимно перпендикулярны, поэтому молекулы в отсутствие напряжения выстраиваются в винтовую структуру. Эта структура преломляет свет таким образом, что до второго фильтра плоскость его поляризации поворачивается, и через него свет проходит уже без потерь. Если не считать поглощения первым фильтром половины неполяризованного света - ячейку можно считать прозрачной. Если же к электродам приложено напряжение - молекулы стремятся выстроиться в направлении поля, что искажает винтовую структуру. При этом силы упругости противодействуют этому, и при отключении напряжения молекулы возвращаются в исходное положение. При достаточной величине поля практически все молекулы становятся параллельны, что приводит к непрозрачности структуры. Варьируя напряжение, можно управлять степенью прозрачности. Если постоянное напряжение приложено в течении долгого времени - жидкокристаллическая структура может деградировать из-за миграции ионов. Для решения этой проблемы применяется переменный ток, или изменение полярности поля при каждой адресации ячейки (непрозрачность структуры не зависит от полярности поля). Во всей матрице можно управлять каждой из ячеек индивидуально, но при увеличении их количества это становится трудновыполнимо, так как растёт число требуемых электродов. Поэтому практически везде применяется адресация по строкам и столбцам.Жидко кристаллический монитор (также Жидкокристаллический дисплей, ЖКД, ЖК-монитор, англ. liquid crystal display, LCD, плоский индикатор) - плоский монитор на основе жидких кристаллов. ЖК мониторы были разработаны 1963г.
LCD TFT (англ. TFT - thin film transistor - тонкопленочный транзистор) - одно из названий жидкокристаллического дисплея, в котором используется активная матрица , управляемая тонкопленочными транзисторами. Усилитель TFT для каждого субпиксела применяется для повышения быстродействия, контрастности и четкости изображения дисплея.
Устройство ЖК-монитора
Изображение формируется с помощью отдельных элементов, как правило, через систему развертки. Простые приборы (электронные часы, телефоны, плееры, термометры и пр.) могут иметь монохромный или 2-5 цветный дисплей. Многоцветное изображение формируется с помощью RGB -триад. В большинстве настольных мониторов на основе TN -(и некоторых *VA ) матриц, и во всех дисплеях ноутбуков используются матрицы с 18-битным цветом(6 бит на канал), 24-битность эмулируется мерцанием с дизерингом.
Субпиксел цветного ЖК-дисплея
Каждый пиксел ЖК-дисплея состоит из слоя молекул между двумя прозрачными электродами, и двух поляризационных фильтров, плоскости поляризации которых (как правило) перпендикулярны. В отсутствие жидких кристаллов свет, пропускаемый первым фильтром, практически полностью блокируется вторым.
Поверхность электродов, контактирующая с жидкими кристаллами, специально обработана для изначальной ориентации молекул в одном направлении. В TN -матрице эти направления взаимно перпендикулярны, поэтому молекулы в отсутствие напряжения выстраиваются в винтовую структуру. Эта структура преломляет свет таким образом, что до второго фильтра плоскость его поляризации поворачивается, и через него свет проходит уже без потерь. Если не считать поглощения первым фильтром половины неполяризованного света - ячейку можно считать прозрачной. Если же к электродам приложено напряжение - молекулы стремятся выстроиться в направлении поля, что искажает винтовую структуру. При этом силы упругости противодействуют этому, и при отключении напряжения молекулы возвращаются в исходное положение. При достаточной величине поля практически все молекулы становятся параллельны, что приводит к непрозрачности структуры. Варьируя напряжение, можно управлять степенью прозрачности. Если постоянное напряжение приложено в течении долгого времени - жидкокристаллическая структура может деградировать из-за миграции ионов. Для решения этой проблемы применяется переменный ток, или изменение полярности поля при каждой адресации ячейки (непрозрачность структуры не зависит от полярности поля). Во всей матрице можно управлять каждой из ячеек индивидуально, но при увеличении их количества это становится трудновыполнимо, так как растет число требуемых электродов. Поэтому практически везде применяется адресация по строкам и столбцам. Проходящий через ячейки свет может быть естественным - отраженным от подложки(в ЖК-дисплеях без подсветки). Но чаще применяют искусственный источник света, кроме независимости от внешнего освещения это также стабилизирует свойства полученного изображения. Таким образом полноценный ЖК-монитор состоит из электроники, обрабатывающей входной видеосигнал, ЖК-матрицы, модуля подсветки, блока питания и корпуса. Именно совокупность этих составляющих определяет свойства монитора в целом, хотя некоторые характеристики важнее других.
Технические характеристики ЖК-монитора
Разрешение : Горизонтальный и вертикальный размеры, выраженные в пикселах. В отличие от ЭЛТ-мониторов, ЖК имеют одно, "родное", физическое разрешение, остальные достигаются интерполяцией.
Размер точки : расстояние между центрами соседних пикселов. Непосредственно связан с физическим разрешением.
Соотношение сторон экрана(формат) : Отношение ширины к высоте, например: 5:4, 4:3, 5:3, 8:5, 16:9, 16:10.
Видимая диагональ : размер самой панели, измеренный по диагонали. Площадь дисплеев зависит также от формата: монитор с форматом 4:3 имеет большую площадь, чем с форматом 16:9 при одинаковой диагонали.
Контрастность : отношение яркостей самой светлой и самой темной точек. В некоторых мониторах используется адаптивный уровень подсветки с использованием дополнительных ламп, приведенная для них цифра контрастности(так называемая динамическая) не относится к статическому изображению.
Яркость : количество света, излучаемое дисплеем, обычно измеряется в канделах на квадратный метр.
Время отклика : минимальное время, необходимое пикселу для изменения своей яркости. Методы измерения неоднозначны.
Угол обзора : угол, при котором падение контраста достигает заданного, для разных типов матриц и разными производителями считается по-разному, и часто сравнению не подлежит.
Тип матрицы : технология, по которой изготовлен ЖК-дисплей
Входы : (напр, DVI , D-SUB, HDMI и пр.).
Технологии
Основные технологии при изготовлении ЖК дисплеев: TN+ film , IPS и MVA . Различаются эти технологии геометрией поверхностей, полимера, управляющей пластины и фронтального электрода. Большое значение имеют чистота и тип полимера со свойствами жидких кристаллов, примененный в конкретных разработках. Время отклика ЖК мониторов, сконструированных по технологии SXRD (англ. Silicon X-tal Reflective Display) - кремниевая отражающая жидкокристаллическая матрица), уменьшено до 5 мс. Компании Sony, Sharp и Philips совместно разработали технологию PALC (англ. Plasma Addressed Liquid Crystal - плазменное управление жидкими кристаллами), которая соединила в себе преимущества LCD (яркость и сочность цветов, контрастность) и плазменных панелей (большие углы видимости по горизонту, H, и вертикали, V , высокую скорость обновления). В качестве регулятора яркости в этих дисплеях используются газоразрядные плазменные ячейки, а для цветовой фильтрации применяется ЖК-матрица. Технология PALC позволяет адресовать каждый пиксель дисплея по отдельности, а это означает непревзойденную управляемость и качество изображения.
TN+ film (Twisted Nematic + film )
Макрофотография TN+ film матрицы монитора NEC LCD1770NX . На белом фоне - стандартный курсор Windows.
Часть " film " в названии технологии означает дополнительный слой, применяемый для увеличения угла обзора (ориентировочно - от 90° до 150°). В настоящее время приставку " film " часто опускают, называя такие матрицы просто TN . К сожалению, способа улучшения контрастности и времени отклика для панелей TN пока не нашли, причем время отклика у данного типа матриц является на существующий момент одно из лучших, а вот уровень контрастности - нет.
Матрица TN + film работает следующим образом: если к субпикселам не прилагается напряжение, жидкие кристаллы (и поляризованный свет, который они пропускают) поворачиваются друг относительно друга на 90° в горизонтальной плоскости в пространстве между двумя пластинами. И так как направление поляризации фильтра на второй пластине составляет угол в 90° с направлением поляризации фильтра на первой пластине, свет проходит через него. Если красные, зеленые и синие субпиксели полностью освещены, на экране образуется белая точка.
IPS (In-Plane Switching)
Технология In- Plane Switching была разработана компаниями Hitachi и NEC и предназначалась для избавления от недостатков TN + film . Однако, хотя с помощью IPS удалось добиться увеличения угла обзора до 170°, а также высокой контрастности и цветопередачи, время отклика осталось на низком уровне.
Если к матрице IPS не приложено напряжение, молекулы жидких кристаллов не поворачиваются. Второй фильтр всегда повернут перпендикулярно первому, и свет через него не проходит. Поэтому отображение черного цвета близко к идеалу. При выходе из строя транзистора "битый" пиксель для панели IPS будет не белым, как для матрицы TN , а черным.
При приложении напряжения молекулы жидких кристаллов поворачиваются перпендикулярно своему начальному положению и пропускают свет.AS-IPS - технология Advanced Super IPS (Расширенная Супер- IPS ), также была разработана корпорацией Hitachi в 2002 году. В основном улучшения касались уровня контрастности обычных панелей S-IPS , приблизив его к контрастности S-PVA панелей. AS-IPS также используется в качестве названия для мониторов корпорации NEC (например NEC LCD20WGX2 ) созданных по технологии S-IPS , разработанной консорциумом LG.Philips .
A-TW-IPS - Advanced True White IPS (Расширенная IPS с Настоящим Белым), разработано LG.Philips для корпорации NEC . Представляет собой S-IPS панель с цветовым фильтром TW (True White - Настоящий белый) для придания белому цвету большей реалистичности и расширению цветового диапазона. Этот тип панелей используется при создании профессиональных мониторов для использования в фотолабораториях и/или издательствах.
AFFS - Advanced Fringe Field Switching (неофициальное название S-IPS Pro ). Технология является дальнейшим улучшением IPS , разработана компанией BOE Hydis в 2003 году. Усиленная мощность электрического поля позволила добиться еще больших углов обзора и яркости, а также уменьшить межпиксельное расстояние. Дисплеи на основе AFFS в основном применяются в планшетных ПК, на матрицах производства Hitachi Displays .