Lcd что такое: Жидкокристаллический дисплей — Википедия – что выбрать и в чём разница дисплеев, мониторов и телевизоров

Содержание

что выбрать и в чём разница дисплеев, мониторов и телевизоров

Жидкокристаллический дисплей (ЖК-дисплей, ЖКД; жидкокристаллический индикатор, ЖКИ; англ. liquid crystal display, LCD) — дисплей на основе жидких кристаллов, а также устройство (монитор, телевизор) на основе такого дисплея.

Экраны LCD-мониторов (Liquid Crystal Display, жидкокристаллические мониторы) изготовлены из вещества (цианофенил), которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Фактически это жидкости, обладающие анизотропией свойств (в частности оптических), связанных с упорядоченностью в ориентации молекул.

Основной их особенностью является возможность изменять ориентацию в пространстве под воздействием электрического поля. А если сзади матрицы поставить источник света, то, проходя через кристалл, поток будет окрашиваться в определенный цвет. Изменяя напряжённость электрического поля, можно изменять положение кристаллов, а значит и видимое количество одного из основных цветов. Кристаллы работают, как клапан или фильтр. Управление всей матрицей даёт возможность вывода на экран определённого изображения.

Жидкокристаллические материалы были открыты еще в 1888 году австрийским ученым Ф. Ренитцером, но только в 1930-м исследователи из британской корпорации Marconi получили патент на их промышленное применение.

В конце 1966 г. корпорация RCA продемонстрировала прототип LCD-монитора – цифровые часы. Значительную роль в развитии LCD-технологии сыграла корпорация Sharp. Она и до сих пор находится в числе технологических лидеров. Первый в мире калькулятор CS10A был произведен в 1964 г. именно этой корпорацией. В октябре 1975 г. уже по технологии TN LCD были изготовлены первые компактные цифровые часы. Во второй половине 70-х начался переход от восьмисегментных жидкокристаллических индикаторов к производству матриц с адресацией каждой точки. Так, в 1976 г. Sharp выпустила черно-белый телевизор с диагональю экрана 5,5 дюйма, выполненного на базе LCD-матрицы разрешением 160х120 пикселов.

Одним из самых качественных типов LCD-матриц является IPS. Именно IPS технология доминирует в мобильных устройствах, так как она обладает хорошей цветопередачей и, что особенно важно для смартфонов — хорошими углами обзора.

Ресурс работы ЖК телевизора (дисплея) около 60000 часов.

Светодиодный экран (LED screen, LED display) — устройство отображения и передачи визуальной информации (дисплей, монитор, телевизор), в котором каждой точкой — пикселем — является один или несколько полупроводниковых светодиодов (LED).

LED — именно так сейчас принято сокращенно называть жидкокристаллическую (ЖК) панель со светодиодной (LED) подсветкой. Не так давно для подсветки ЖК-матрицы использовались люминисцентные лампы (CCFL), но сегодня их окончательно и бесповоротно вытеснили светодиоды. Матрица работает на просвет. По сути, каждый RGB-пиксель представляет собой «заслонку» (а фактически фильтр) для света, излучаемого светодиодами. Кстати, очень интересный вариант, когда в телевизоре используется «локальная» подсветка, то есть множество светодиодов установлены позади матрицы и могут освещать только определенную зону. Тогда достигается высокий показатель контрастности в одном кадре, однако первые такие модели буквально «шли пятнами». Впрочем, сегодня большинство LED-телевизоров имеют торцевую подсветку, когда диоды расположены по бокам (в торце). Такая конструкция и позволяет сделать предельно плоские, энергоэффективные и легкие видеопанели.

Чаще всего срок службы LED телевизоров принадлежит диапазону от 50 до 100 тысяч часов.

Органический светодиод (англ. organic light-emitting diode, сокр. OLED) — полупроводниковый прибор, изготовленный из органических соединений, эффективно излучающих свет при прохождении через них электрического тока.

Основная технология создания дисплеев основана на том, что органическая пленка на углеродной основе помещается между двумя проводниками, пропускающими электрический ток, из-за которого пленка излучает свет.

Главное отличие этой технологии от  LED в том, что свет испускается каждым пикселем в отдельности, так что яркий белый или красочный цветной пиксель может находиться рядом с пикселем черного или совершенно другого цвета, и они не будут влиять друг на друга.

Это отличает их от традиционных ЖК-панелей, которые оснащаются специальной подсветкой, свет от которой проходит через слой пикселей.

К сожалению, между собой OLED пиксели отличаются не только цветом, но и рядом других характеристик — уровнем яркости, сроком службы, скоростью включения/выключения и прочими. Чтобы обеспечить относительно равномерные характеристики экрана в целом, производителям приходится идти на самые разные ухищрения: варьировать форму и размер светодиодов, размещать их в особом порядке, использовать программные трюки, регулировать яркость свечения с помощью ШИМ (то есть, грубо говоря, пульсацией), и так далее.

Причем технологии реализации самих матриц немного различаются. Так, в LG используется «сэндвич», а у Samsung — классическая RGB-схема. OLED можно гнуть вроде как без особых последствий. Поэтому вогнутые телевизоры также были построены на базе этой технологии.

LCD-дисплей особенности, характеристики и отзывы

LCD-дисплей особенности, характеристики и отзывы

09.02.2019 19:31

Экраны, основанные на технологии LCD, являются одними из самых распространенных типов дисплеев для многих электронных устройств. Это часы, смартфоны, телевизоры, мониторы. Также на схемах Arduino LCD-дисплей имеет широкое применение. И этой популярностью технология обязана множеству факторов. Для того чтобы знать, каким образом они получили столь широкое распространение, нужно вникнуть в особенности технологии. Об этом далее.

Что означает LCD?

Начнем с азов. Аббревиатура означает Liquid Crystal Display, что переводится как «жидкокристаллический экран». То есть LCD и ЖК-экраны – это одно и то же. Они получили свое название благодаря находящемуся в перманентно жидком состоянии веществу, которое обладает оптическими свойствами кристалла.

LCD-дисплей особенности, характеристики и отзывы

Сейчас LCD-дисплей выделяется из прочих видов благодаря особенной технологии изготовления. Из-за того, что молекулы кристаллов постоянно находятся в жидком состоянии, становится возможным управление ими с помощью электричества. При этом они отсеивают заданный спектр света и преломляют его под необходимым углом, изменяя свое положение. Как отмечают отзывы, технология позволяет качественно передавать картинку.

Как устроен LCD-дисплей?

Устройство всех ныне существующих жидкокристаллических экранов идентично. Это касается дисплея телефона, ноутбука, телевизора или LCD-дисплея «Ардуино». Все они состоят из:

  1. Матрицы.
  2. Подсветки.
  3. Жгута проводов или шлейфа.
  4. Корпуса.

Матрица дисплея представляет собой две стеклянные пластины со слоем жидких кристаллов между ними. Это так называемая «пиксельная сетка», в каждой ячейке которой находятся несколько молекул жидких кристаллов и пара поляризационных фильтров, что в связке образуют один пиксель. Стоит отметить, что эти фильтры расположены перпендикулярно относительно друг друга.

LCD-дисплей особенности, характеристики и отзывы

Между всеми ячейками дисплея есть прозрачная прослойка электродов, которые позволяют управлять каждым пикселем в отдельности. ЖК-дисплеи бывают двух типов: одни из них используют прохождение света через матрицу, другие же – его отражение. И хоть между ними и нет особой разницы, в большинстве случаев производители используют первый тип.

Как работает ЖК-экран?

Рассмотрим принцип действия жидкокристаллического экрана телевизора. LCD-дисплей 3-D работает таким образом, что если между фильтрами нет молекул кристаллов, то первый фильтр пропускает свет, проходящий через них, а второй блокирует. Кристаллы между фильтрами расположены так, чтобы преломленный через них свет, прошедший через первый, мог так же пройти и через второй. В этом заключается устройство TN-матриц. ЖК-дисплеи с другим типом матриц могут работать иначе, но общий принцип работы остается неизменным. Так, при спокойных, то есть, выключенных кристаллах свечение блокируется фильтрами. Во всех остальных случаях излучение меняется так, чтобы на экране возникла картинка. Для того чтобы молекулы не находились в беспорядочном состоянии без воздействия электрического тока, на контактной поверхности электродов присутствуют специальные борозды, которые выстраивают их в правильном порядке. То есть воздействие электричества на матрицу дает изображение на экран. В спокойном же положении кристаллов он остается темным.

Высокое разрешение современных ЖК-дисплеев означает несметное количество пикселей в матрице, каждым из которых можно управлять отдельно. То есть, если увеличивать некоторый участок экрана, то становятся видными ячейки. И если менять напряжение каждой, то изменяется и отображаемая картинка.

Разновидности подсветки

На данный момент ЖК-панели имеют два типа подсветки. Это люминесцентные лампы и светодиоды. Используемый в телевизоре тип подсветки непосредственно влияет на качество получаемого изображения. На более старых LCD-дисплеях используется люминесцентная подсветка, имеющая проблемы в виде неравномерного распределения световых потоков по всей площади экрана. Это образует своеобразные засветы, что в свою очередь снижает качество получаемого изображения. Сегодня такие типы экранов встречаются достаточно редко.

LCD-дисплей особенности, характеристики и отзывы

Светодиодная подсветка, она же LED, является самой современной для этого типа экранов и отличается от люминесцентной многими положительными качествами. Это низкое энергопотребление, а также более яркое свечение, которое в свою очередь позволяет достичь более высокого качества изображения. Также эта подсветка куда меньше в размерах, что позволяет уменьшить толщину и размеры рамок дисплея. Уменьшение окантовки, в свою очередь, позволяет производителям увеличивать диагональ самой панели без роста габаритов устройства, что важно для комфортного просмотра контента при подключении LCD-дисплея к внешнему источнику изображения.

Виды матриц

Существует множество видов матриц на жидких кристаллах, но на нашем рынке особой популярностью пользуются только два из них. Это TN+Film экраны и IPS. Разберем, в чем их особенности.

IPS

Этот тип чаще используется в смартфонах и планшетах как сенсорный LCD-дисплей, но также он встречается на телевизорах и мониторах более высокого ценового диапазона. И несмотря на то, что обе эти технологии отвечают высоким требованиям, есть существенные различия. Не зря матрицы на технологии IPS ставятся на более дорогие устройства, ведь она позволяет передавать куда более естественные цвета. Как отмечают отзывы, картинка получается более насыщенной. Также ее просматривать можно под разным углом без каких-либо изменений в контрастности. Это существенный плюс для современного телевизора.

LCD-дисплей особенности, характеристики и отзывы

Однако, помимо плюсов, у нее есть и минусы. Несмотря на высокое качество изображения и цветопередачи, матрицы на основе технологии IPS имеют весьма медленный по сравнению с TN-панелями отклик — так говорят отзывы. Но с помощью современных технологий и этот параметр смог достичь достаточно высокого уровня.

TN+Film

В TN+Film матрицах же куда более низкое качество и четкость изображения. Но быстрый отклик, который не смазывает спецэффекты в играх и фильмах. Измеряют эти параметры с помощью специализированных устройств. И не всегда разница бывает заметна невооруженным глазом при просмотре фильма или в процессе игры. Потому, какой из них выбрать, решать только вам.

LCD-дисплей особенности, характеристики и отзывы

Подводим итоги

Да, хоть некоторые из различий и не углядеть простым взглядом, но все же люди, занимающиеся обработкой фотографий или монтажом видео, больше предпочитают IPS-матрицы за «честность» картинки. Потому и стоят они дороже TN-панелей. Для игр же, где важна скорость реакции и отклик монитора, чаще выбирают второй вид. Для остальных различия в типах матриц не имеют особого значения.

LCD-дисплей особенности, характеристики и отзывы

Но не стоит забывать, что помимо технологии изготовления, многое зависит от производителя дисплея и от материалов, используемых при изготовлении. При выборе монитора или телевизора стоит иметь в виду, что покупая более дорогое устройство, вы можете получить лучшее качество изображения. Это относится к обоим типам матриц.

И конечно, стоит понимать, на какой бы экран не пал ваш выбор, для начала стоит ознакомиться со всеми спецификациями, возможностями устройства и определиться, для каких нужд вы его приобретаете. LCD-дисплеи являются настолько популярными по нескольким причинам. Это небольшие размеры и низкое энергопотребление. Поэтому они напрямую конкурируют с плазменными экранами. Но имеют гораздо меньшую стоимость и куда больший ресурс, что делает их незаменимыми при выборе монитора или телевизора.

LCD и E-Ink дисплеи / Habr

Demain n’existe pas!

В последней статье из серии «Взгляд изнутри» речь зашла о повседневных вещах, но, не смотря на обилие материала, полученного в этом направлении в течение прошедшего месяца, всё-таки давайте вернёмся к тематике, связанной с IT.

Специально ко Дню Защитника Отечества на препарационный стол легли LCD и E-Ink дисплеи, которые, так или иначе, достались мне в несколько побитом жизнью виде.

Как Антон кидал телефон об стену, а также о результатах скрупулёзного разбора дисплеев читайте под катом.

Предисловие

Жил-был на свете Антон Городецкий.
Бросила жена, он грустил не по-детски…

Так начинается известная песня группы Уматурман. Так же начинается и история с исследованием дисплеев. После первой публикации на Хабре пришёл ко мне мой друг-аспирант ФНМ МГУ и говорит: «Я тут свой мобильник разбил, не хочешь ли ты его распилить?» Я удивился, потому что этот человек всегда носил с собой китаефон, который я считал практически не убиваемым. Придя однажды домой, Антон по привычке кинул телефон в шкаф, но, видимо, что-то не рассчитав попал аккурат дисплеем в ребро полки.

Осознавая свои смехотворные потери от утраты мобильного и ввиду общего плохого настроения в тот день, он поступил, как истинный джентльмен, швыряя вновь и вновь бездыханное тело телефона о бетонную стену. Когда же останки дошли до меня, то половина китаефона просто отсутствовала, дисплей был покрыт мелкой паутинкой трещин.
Пришлось отложить его до лучших времён (как я тогда полагал, пока кто-нибудь таким же образом не поступит с iPhone или другим сенсорным смартфоном) и начать заниматься HDD и CD, потом лампочками, флешками и т.д.

Через некоторое время уже мой сосед приносит мне треснувший E-Ink дисплей. Его друг разбил тонкое стекло в небезызвестной читалке с порядковым номером 601 во время игры в страйкбол, кажется, и отдал читалку практически даром для ремонта и восстановления.

Вот это уже было интереснее, две технологии можно сравнить между собой, попытаться разглядеть RGB-субпиксели и микрокапсулы, в которых плавают заряженные частицы. Но я надеялся на получение смартфона с ёмкостным сенсором, чтобы сравнить заодно его и резистивный сенсор китаефона.

И вот Василий (научный коллега по одной из лабораторий факультета), приехав к нам на ХимФак из Черноголовки и увидев, чем я собственно занимаюсь с электронным микроскопом, сказал, что готов пожертвовать телефон известного корейского производителя с несколько побитым дисплеем для разборки и распила с пометкой «ради науки ничего не жалко».

Несмотря на все заверения, что сенсор ёмкостной, он оказался резистивным, пусть и более продвинутой конструкции, нежели сенсорная панель китаефона. Из этого телефона была добыта важная деталь, которая ждёт своего часа распила – матрица фото/видео камеры…

Часть теоретическая

Как устроен LCD дисплей?

Мы все так давно пользуемся плоскими телевизорами, мониторами, телефонами, смартфонами, что уже и забыли, что когда-то хороший монитор весил килограмм 10-15 (у нас один такой мастодонт ещё стоит и, главное, исправно работает!).

Всё это стало возможным, благодаря открытиям вековой давности (жидкие кристаллы открыты в 1888 году) и развитию технологий в последние 30-40 лет (1968 год – устройство для отображения информации, использовавшее ЖК, 1970-е – общедоступность жидких кристаллов). Многое о жидких кристаллах и ЖК-мониторах можно подчерпнуть на Wiki.

Итак, практически любой ЖК-монитор состоит из следующих основных частей: активной матрицы, представляющей собой набор транзисторов, с помощью которых и формируется изображение, слоя жидких кристаллов со светофильтрами, которые либо пропускают свет, либо нет, и системы подсветки, которую на сегодняшний день стараются полностью перевести на светодиоды. Хотя на моём «стареньком» Asus G2S дисплей великолепного качества подсвечивается именно люминесцентными лампами.

Как это всё работает? Свет, поступая от источника (LED или лампы) через специальную прозрачную пластину-волновод, рассеивается таким образом, чтобы вся матрица имела равную освещённость по всей свой площади. Далее фотоны проходят поляризационный фильтр, который пропускает только волны с заданной поляризацией. Затем проникнув через стеклянную подложку, на которой находится активная матрица из тонкоплёночных транзисторов, свет попадает на молекулу жидкого кристалла.

Эта молекула получает «команду» от нижележащего транзистора, на какой угол повернуть поляризацию световой волны, чтобы она, пройдя сквозь ещё один поляризационный фильтр, задала интенсивность свечения отдельного субпиксела. А за окраску субпиксела отвечает слой светофильтров (красных, зелёных или синих). Смешиваясь, волны от трёх невидимых глазу человека субпикселей формируют пиксел изображения заданного цвета и интенсивности.


а) Схематическое устройство LCD дисплея, б) устройство жидкокристаллической плёнки в деталях.

Очень наглядно, как мне кажется, это продемонстрировано в ролике компании Sharp:

Помимо хорошо зарекомендовавшей себя технологии LCD + TFT (thin-film transistors – тонкоплёночные транзисторы) существует активно продвигаемая технология органических светодиодов OLED + TFT, то есть AMOLED – active matrix OLED. Основное отличие последней заключается в том, что роль поляризатора, слоя ЖК и светофильтров играют органические светодиоды трёх цветов.

По сути, это молекулы, способные при протекании электрического тока испускать свет, а в зависимости от количества протекшего тока менять интенсивность окраски, подобно тому, как это происходит в обычных LED. Убрав поляризаторы и ЖК из панели, мы потенциально можем сделать её более тонкой, а самое главное – гибкой!

Какие сенсорные панели бывают?

Так как сенсоры на данный момент больше применяют с LCD и OLED дисплеями, то думаю, будет разумно сразу про них и рассказать.

Очень подробное описание танчскринов или сенсорных панелей дано тут (источник когда-то жил здесь, но почему-то исчез), поэтому я не буду описывать все типы сенсорных панелей, остановлюсь лишь на двух основных: резистивном и ёмкостном.

Начнём с резистивного сенсора. Состоит он из 4 основных компонент: стеклянной панели (1), как носителя всей сенсорной панели, двух прозрачных полимерных мембран с резистивным покрытием (2, 4), слоя микроизоляторов (3), разделяющих эти мембраны, и 4, 5 или 8 проводков, которые и отвечают за «считывание» касания.


Схема устройства резистивного сенсора

Когда мы нажимаем на такой сенсор с определённой силой, то происходит соприкосновение мембран, электрическая цепь замыкается, как показано на рисунке ниже, измеряется сопротивление, которое впоследствии пересчитывается в координаты:


Принцип расчёта координат для 4-х проводного резистивного дисплея (Источник)

Всё предельно просто.

Важно помнить две вещи: а) резистивные сенсоры на многих китайских телефонах не отличаются высоким качеством, это может быть связано как раз с неравномерностью расстояния между мембранами или некачественными микроизоляторами, то есть «мозг» телефона не может адекватно пересчитать измеренные сопротивления в координаты; б) такой сенсор требует именно нажатия, продавливания одной мембраны до другой.

Ёмкостные сенсоры несколько отличаются от резистивных. Стоит сразу оговориться, что речь будет идти лишь о проекционно-ёмкостных сенсорах, которые сейчас применяется в iPhone и прочих портативных устройствах.

Принцип работы такого тачскрина довольно прост. На внутренней стороне экрана наносится сетка электродов, а внешняя покрывается, например, ITO – сложным оксидом индия-олова. Когда мы касаемся стекла, наш палец образует с таким электродом маленький конденсатор, а обрабатывающая электроника измеряет ёмкость этого конденсатора (подаёт импульс тока и измеряет напряжение).

Соответственно, ёмкостной сенсор реагирует только на плотное прикосновение и только проводящими предметами, то есть от касания гвоздём такой экран работать будет через раз, равно как и от руки, вымоченной в ацетоне или обезвоженной. Пожалуй, основным преимуществом данного тачскрина перед резистивным является возможность сделать достаточно прочную основу – особо прочное стекло, как, например, Gorilla Glass.


Схема работы поверхностно-ёмкостного сенсора(Источник)

Как устроен E-Ink дисплей?

Пожалуй, E-Ink по сравнению с LCD устроен гораздо проще. Вновь мы имеем дело с активной матрицей, ответственной за формирование изображения, однако ЖК-кристаллов и ламп подсветки здесь нет и в помине, вместо них – колбочки с двумя типами частиц: отрицательно заряженными чёрными и положительно заряженными белыми. Изображение формируется подачей определённой разности потенциалов и перераспределения частиц внутри таких микроколбочек, на рисунке ниже это наглядно продемонстрировано:


Сверху схема работы E-Ink дисплея, снизу реальные микрофотографии такого работающего дисплея (Источник)

Если кому-то этого недостаточно, то принцип работы электронной бумаги продемонстрирован в этом видео:

Помимо технологии E-Ink существует технологи SiPix, в которой есть только один вид частиц, а сама «заливка» чёрная:


Схема работы SiPix дисплея (Источник)

Тем же, кто серьёзно хочет ознакомиться с «магнитной» электронной бумагой, прошу сюда, в Персте когда-то была отличная статья.

Часть практическая

Китаефон vs корейский смартфон (резистивный сенсор)

После «аккуратной» отвёрточной разборки оставшейся от китаефона платы и дисплея, я с превеликим удивлением обнаружил упоминание одного известного корейского производителя на материнской плате телефона:


Самсунг и китаефон едины!

Экран разбирал бережно и аккуратно – так, что все поляризаторы остались целыми, поэтому просто не мог не поиграться с ними и с работающим большим братом препарируемого объекта и вспомнить практикум по оптике:


Так работают 2 поляризационных фильтра: в одном положении световой поток практически не проходит через них, при повороте на 90 градусов – полностью проходит

Обратите внимание, что вся подсветка зиждется всего-навсего на четырёх крохотных светодиодах (я думаю, их суммарная мощность не более 1 Вт).

Затем долго искал сенсор, искренне полагая, что это будет довольно толстая панелька. Оказалось совершенно наоборот. Как в китайском, так и в корейском телефоне сенсор представляет из себя несколько листов пластика, которые очень качественно и плотно приклеены к стеклу внешней панели:


Слева сенсор китаефона, справа – корейского телефона

Резистивный сенсор китайского телефона выполнен по схеме «чем проще, тем лучше», в отличие от своего более дорогого собрата из Южной Кореи. Если я не прав, то поправьте меня в комментариях, но слева на картинке – типичный 4-х контактный, а справа – 8-ми контактный сенсор.

LCD-дисплей китаефона

Так как дисплей китайского телефона всё равно был разбит, а корейского – всего лишь незначительно повреждён, то на примере первого я и постараюсь рассказать о LCD. Но пока не будем его ломать окончательно, а посмотрим под оптическим микроскопом:


Оптическая микрофотография горизонтальных линий LCD-дисплея китайского телефона. Левой верхней фотографии присущ некоторый обман нашего зрения из-за «неправильных» цветов: белая тонкая полоска и есть контакт.

Один провод питает сразу две линии пикселов, а развязка между ними устроена с помощью совершенно необычного «электрического жука» (правая нижняя фотография). За всей это электрической схемой находятся дорожки-светофильтры, выкрашенные в соответствующие цвета: красный ( R), зелёный (G) и синий (B).

С противоположного конца матрицы по отношению к месту крепления шлейфа можно найти аналогичную цветовую разбивку, номера дорожек и всё те же переключатели (если бы кто-нибудь просветил в комментариях, как это работает, то было бы очень здорово!):


Номера-номера-номера…

Так вживую выглядит работающий LCD дисплей под микроскопом:

Вот и всё, теперь этой красоты мы уже не увидим, я раскрошил в буквальном смысле этого слова, а немножко помучавшись одну такую кроху «расщепил» на два отдельных кусочка стекла, из которых и состоит основная часть дисплея…

Теперь можно посмотреть на отдельные дорожки светофильтров. О тёмных «пятнах» на них я расскажу чуть позже:


Оптическая микрофотография светофильтров с загадочными пятнами…

А теперь небольшой методический аспект, касающийся электронной микроскопии. Те же самые цветные полосы, но уже под пучком электронного микроскопа: цвет исчез! Как я и говорил ранее (например, в самой первой статье) электронному пучку совершенно «чёрно-бело» взаимодействует ли он с цветным веществом или нет.


Вроде бы те же полоски, но уже без цвета…

Заглянем и на обратную сторону. На ней расположены транзисторы:


В оптический микроскоп – в цвете…


И электронный микроскоп – черно-белое изображение!

В оптический микроскоп это видно чуть хуже, но СЭМ позволяет разглядеть окантовку каждого субпикселя – это довольно важно для нижеследующего вывода.

Итак, что это за странные тёмные области?! Долго думал, ломал себе голову, прочитал много источников (пожалуй, самым доступным оказалась Wiki) и, кстати, по этой причине задержал выпуск статьи в четверг 23 февраля. И вот к какому выводу я пришёл (возможно, я не прав – поправьте!).

В VA- или MVA-технологии – одна из самых простых, и не думаю, что китайцы придумали что-то новое: каждый субпиксел должен быть чёрный. То есть через него не проходит свет (здесь приведён пример работающего и неработающего дисплея), принимая во внимание то, что в «обычном» состоянии (без приложения внешнего воздействия) жидкий кристалл разориентирован и не даёт «нужной» поляризации, то логично предположить, что каждый отдельный субпиксел имеет свою плёнку с ЖК.

Таким образом, вся панель собрана из единичных микро-ЖК-дисплеев. Сюда органично вписывается и замечание об окантовке каждого отдельного субпиксела. Для меня это стало, своего рода, неожиданным открытием прямо по ходу подготовки статьи!

Дисплей корейского телефона ломать я пожалел: надо ведь что-то показывать детям и тем, кто приходит к нам на факультет на экскурсию. Не думаю, что можно было бы увидеть ещё что-то интересное.

Далее, баловства ради приведу пример «организации» пикселов у двух ведущих производителей коммуникаторов: HTC и Apple. iPhone 3 был пожертвован на безболезненную операцию одним добрым человеком, а HTC Desire HD собственно мой:


Микрофотографии дисплея HTC Desire HD

Небольшое замечание по поводу дисплея HTC: специально не искал, но не может ли быть вот эта полоса посреди верхних двух микрофотографий тем частью того самого ёмкостного сенсора?!


Микрофотографии дисплея iPhone 3

Если мне не изменяет память, то у HTC дисплей – superLCD, а у iPhone 3 – обычный LCD. Так называемый Retina Display, то есть LCD, у которого оба контакта для переключения жидкого кристалла лежат в одной плоскости, In-Plane Switching – IPS, устанавливается уже в iPhone 4.

Надеюсь, что скоро на тему сравнения различных технологий дисплеев выйдет статья при поддержке 3DNews. А пока хочу просто отметить тот факт, что дисплей HTC действительно необычен: контакты на отдельные субпикселы заведены нестандартным образом – как-то сверху, в отличие от iPhone 3.

И напоследок в этом разделе добавлю, что размеры одного субпиксела у китаефона – 50 на 200 микрометров, HTC – 25 на 100 микрометров, а iPhone – 15-20 на 70 микрометров.

E-Ink известного украинского производителя

Начнём, пожалуй, с банальных вещей – «пикселов», а точнее ячеек, которые ответственны за формирование изображения:


Оптическая микрофотография активной матрицы E-Ink дисплея

Размер такой ячейки около 125 микрометров. Так как смотрим мы на матрицу через стекло, на которое она нанесена, то прошу обратить внимание на жёлтый слой на «заднем» плане – это золотое напыление, от которого нам впоследствии предстоит избавиться.

Далее токоподводящие контакты. Это фото меня особенно впечатлило:


Вперёд на амбразуру!


Сравнение горизонтальных (слева) и вертикальных (справа) «вводов»

Кроме всего прочего, на стеклянной подложке обнаружилось много интересных вещей. Например, позиционных меток и контактов, которые, по всей видимости, предназначены для тестирования дисплея на производстве:


Оптические микрофотографии меток и тестовых контактных площадок

Конечно, такое происходит не часто и обычно является несчастным случаем, но дисплеи иногда ломаются. Например, эта едва заметная трещина толщиной меньше человеческого волоса способна навсегда лишить радости читать любимую книгу о туманном Альбионе в душном московском метро:


Если дисплеи ломают, значит это кому-нибудь нужно… Мне, например!

Кстати, вот оно, то золото, о котором я упоминал – гладкая площадка «снизу» ячейки для качественного контакта с чернилами (о них чуть ниже). Золото удаляем механически и вот результат:


You’ve got a lot of guts. Let’s see what they look like! (с)

Под тонкой золотой плёнкой скрываются управляющие компоненты активной матрицы, если можно её так именовать.

Но самое интересно, конечно же, это сами «чернила»:


СЭМ-микрофотография чернил на поверхности активной матрицы.

Конечно, трудно найти хотя бы один разрушенную микрокапсулу, чтобы заглянуть внутрь и увидеть «белые» и «чёрные» пигментные частицы:

СЭМ-микрофотография поверхности электронных «чернил»


Оптическая микрофотография «чернил»

Или всё-таки внутри что-то есть?!


То ли разрушенная сфера, то ли выдранная из несущего полимера

Размер отдельных шариков, то есть некоторого аналога субпиксела в E-Ink, может составлять всего 20-30 мкм, что значительно ниже геометрических размеров субпикселов в LCD-дисплеях. При условии, что такая капсула может работать в половину своего размера, то и изображение получается на хороших, качественных E-Ink дисплеях гораздо более приятным, чем на LCD.

И на десерт – видео о том, как работают E-Ink дисплеи под микроскопом:

Заключение

В конце моего повествования, я хотел бы поблагодарить тех, кто помогал мне при написании этой статьи: Антона (разбитый китаефон его рук дела), Алексея (пострадавший E-Ink, вовремя вырванный из цепких лап сервиса), Василия (за корейский телефон, камера которого станет героем одной из следующих публикаций), Машу (не побоялась-таки дать мне свой iPhone), Катерину (за оправдание своей фамилии).

P.S. В конечно счёте удалось урвать небольшой кусочек ридера и изучить технологию гибкой электроники, продвигаемую РосНано.



Во-первых, полный список опубликованных статей на Хабре:

Вскрытие чипа Nvidia 8600M GT, более обстоятельная статья дана тут: Современные чипы – взгляд изнутри
Взгляд изнутри: CD и HDD
Взгляд изнутри: светодиодные лампочки
Взгляд изнутри: Светодиодная промышленность в России
Взгляд изнутри: Flash-память и RAM
Взгляд изнутри: мир вокруг нас
Взгляд изнутри: LCD и E-Ink дисплеи
Взгляд изнутри: матрицы цифровых камер
Взгляд изнутри: Plastic Logic
Взгляд изнутри: RFID и другие метки
Взгляд изнутри: аспирантура в EPFL. Часть 1
Взгляд изнутри: аспирантура в EPFL. Часть 2
Взгляд изнутри: мир вокруг нас — 2
Взгляд изнутри: мир вокруг нас — 3
Взгляд изнутри: мир вокруг нас — 4
Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 1
Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2
Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 3
Взгляд изнутри: IKEA LED наносит ответный удар
Взгляд изнутри: а так ли хороши Filament-лампы?

и 3DNews:
Микровзгляд: сравнение дисплеев современных смартфонов

Во-вторых, помимо блога на HabraHabr, статьи и видеоматериалы можно читать и смотреть на Nanometer.ru, YouTube, а также Dirty.

В-третьих, если тебе, дорогой читатель, понравилась статья или ты хочешь простимулировать написание новых, то действуй согласно следующей максиме: «pay what you want»

Yandex.Money 41001234893231
WebMoney (R296920395341 или Z333281944680)



Иногда кратко, а иногда не очень о новостях науки и технологий можно почитать на моём Телеграм-канале — милости просим;)

Что такое LCD TFT дисплей

Технология LCD TFT матриц предусматривает использование в производстве жидкокристаллических дисплеев специальных тонкопленочных транзисторов. Само название TFT – это сокращение от Thin-film transistor, что в переводе и означает – тонкопленочный транзистор. Такой вид матриц применяет в самых разнообразных устройствах, от калькуляторов, до дисплеев смартфонов.

0.1. Принцип работы TFT LCD дисплея

Наверное, каждый слышал понятия TFT и LCD, но мало кто задумывался, что это такое, из-за чего у непросвещенных людей возникает вопрос, чем отличается TFT от LCD? Ответ на этот вопрос заключается в том, что это две разные вещи, которые не стоит сравнивать. Чтобы понять, в чем разница между этими технологиями, стоит разобрать, что такое LCD, и что такое TFT.

1. Что такое LCD

LCD – это технология изготовления экранов телевизоров, мониторов и других устройств, основанная на использовании специальных молекул, которые называются – жидкие кристаллы. Эти молекулы имеют уникальные свойства, они постоянно находятся в жидком состоянии и способны менять свое положение при воздействии на них электромагнитного поля. Кроме этого, эти молекулы имеют оптические свойства, схожие со свойствами кристаллов, из-за чего эти молекулы и получили свое название.

В свою очередь экраны LCD могут иметь разные типы матриц, которые в зависимости от технологии изготовления имеют различные свойства и показатели.

2. Что такое TFT

Как уже говорилось, TFT – это технология изготовления LCD дисплеев, которая подразумевает использование тонкопленочных транзисторов. Таким образом, можно сказать, что TFT – это подвид LCD мониторов. Стоит отметить, что все современные LCD телевизоры, мониторы и экраны телефонов относятся к виду TFT. Поэтому вопрос, что лучше TFT или LCD не совсем правильный. Ведь отличие FTF от LCD заключается в том, что LCD – это технология изготовления жидкокристаллических экранов, а TFT – это подвид ЖК дисплеев, к которому относятся все типы активных матриц.

Среди пользователей TFT матрицы имеют название – активные. Такие матрицы обладают существенно более высоким быстродействием, в отличие от пассивных ЖК-матриц. Помимо этого, тип экрана LCD TFT отличается повышенным уровнем четкости, контрастности изображения и большими углами обзоров. Еще один важный момент заключается в том, что мерцание в активных матрицах отсутствует, что означает, что за такими мониторами приятнее работать, глаза при этом меньше устают.

Каждый пиксель матрицы TFT оснащен тремя отдельными управляющими транзисторами, благодаря чему достигается значительно более высокая частота обновления экрана, в сравнении с пассивными матрицами. Таким образом, в состав каждого пикселя входит три цветные ячейки, которые управляются соответствующим транзистором. Например, если разрешение экрана составляет 1920х1080 пикселей, то количество транзисторов в таком мониторе будет равно 5760х3240. Применение такого количества транзисторов стало возможным благодаря сверхтонкой и прозрачной структуре – 0,1- 0,01 микрон.

3. Виды матриц TFT экранов

На сегодняшний день, благодаря целому ряду преимуществ, TFT дисплеи используются в самых разнообразных устройствах.

Все известные ЖК телевизоры, которые имеются на российском рынке, оснащены TFT дисплеями. Они могут различаться своими параметрами в зависимости от используемой матрицы.

На данный момент наиболее распространенными матрицами TFT дисплеев являются:

Каждый из представленных видов матриц обладает своими преимуществами и недостатками.

3.1. Тип ЖК матрицы TFT TN

TN – это самый распространенный тип экрана LCD TFT. Такую популярность данный тип матрицы получил благодаря уникальным особенностям. При своей низкой стоимости, они имеют достаточно высокие показатели, причем в некоторых моментах, такие экраны TN даже имеют преимущества перед другими типами матриц.

Главная особенность – это быстрый отклик. Это параметр, который обозначает время, за которое пиксель способен отреагировать на изменение электрического поля. То есть, время, которое необходимо для полного изменение цвета (от белого к черному). Это очень важный показатель для любого телевизора и монитора, в особенности для любителей игр и фильмов, насыщенных всевозможными спецэффектами.

Недостатком данной технологии является ограниченные углы обзоров. Однако современные технологии позволили исправить этот недостаток. Сейчас матрицы TN+Film имеют большие углы обзоров, благодаря чему такие экраны способны конкурировать с новыми IPS матрицами.

3.2. IPS матрицы

Данный вид матриц имеет наибольшие перспективы. Особенность данной технологии состоит в том, что такие матрицы имеют самые большие углы обзоров, а также наиболее естественную и насыщенную цветопередачу. Однако недостатком этой технологии до сегодняшнего дня был длительный отклик. Но благодаря современным технологиям этот параметр удалось сократить до приемлемых показаний. Более того, нынешние мониторы c IPS матрицами имеют время отклика 5 мс, что не уступает даже TN+Film матрицам.

По мнению большинства изготовителей мониторов и телевизоров, будущее лежит именно за IPS матрицами, благодаря чему они постепенно вытесняют TN+Film.

Кроме этого, производители мобильных телефонов, смартфонов, планшетных ПК и ноутбуков все чаще выбирают TFT LCD модули с матрицами IPS, обращая внимание на отличную цветопередачу, хорошие углы обзора, а также экономичное потребление энергии, что крайне важно для мобильных устройств.

3.3. MVA/PVA

Данный тип матриц – это некий компромисс между TN и IPS матрицами. Ее особенность заключается в том, что в спокойном состоянии молекулы жидких кристаллов располагаются перпендикулярно плоскости экрана. Благодаря этому производители смогли достичь максимально глубокого и чистого черного цвета. Кроме этого данная технология позволяет достичь больших углов обзора, в сравнении с TN матрицами. Достигается это с помощью специальных выступов на обкладках. Эти выступы определяют направление молекул жидких кристаллов. При этом стоит отметить, что такие матрицы имеют меньшее время отклика, нежели IPS-дисплеи, и большее, в сравнении с TN матрицами.

Как ни странно, но данная технология не нашла широкого применения в массовом производстве мониторов и телевизоров.

4. Что лучше Super LCD или TFT

Для начала стоит разобрать, что такое Super LCD.

Super LCD – это технология производства экранов, которая широко распространена среди производителей современных смартфонов и планшетных ПК. По сути, Super LCD – это те же IPS матрицы, которые получили новое маркетинговое название и некоторые улучшения.

Главное отличие таких матриц заключается в том, что они не имеют воздушного зазора между наружным стеклом и картинкой (изображением). Благодаря этому удалось достичь уменьшения бликов. Кроме этого визуально изображение на таких дисплеях кажется ближе к зрителю. Если говорить о сенсорных дисплеях на смартфонах и планшетных ПК, то экраны Super LCD более чувствительны к прикосновениям и быстрее реагируют на движения.

5. TFT / LCD монитор: Видео

Еще одно преимущество данного типа матриц заключается в пониженном потреблении энергии, что опять же крайне важно в случае автономного устройства, такого как ноутбук, смартфон и планшет. Такая экономичность достигается благодаря тому, что в спокойном состоянии жидкие кристаллы расположены так, чтобы пропускать свет, что снижает потребление энергии при отображении светлых картинок. При этом стоит отметить, что подавляющее большинство фоновых картинок на всех интернет сайтах, заставках в приложениях и так далее, являются как раз таки светлыми.

Главной областью применения SL CD дисплеев является именно мобильная техника, благодаря низкому потреблению энергии, высокому качеству изображения, даже при прямых солнечных лучах, а также более низкой стоимости, в отличии, к примеру, от AMOLED экранов.

В свою очередь LCD TFT дисплеи включают в себя тип матрицы SLCD. Таким образом, Super LCD – это тип активной матрицы TFT дисплея. В самом начале данной публикации мы уже говорили о том, что TFT и LCD разницы не имеют, это в принципе одно и то же.

6. Выбор дисплея

Как уже говорилось выше, каждый из типов матриц обладает своими преимуществами и недостатками. Все они также уже оговаривались. В первую очередь при выборе дисплея, стоит учитывать ваши требования. Стоит задать себе вопрос, — Что именно нужно от дисплея, как он будет использоваться и в каких условиях?

Отталкиваясь от требований, и стоит выбирать дисплей. К сожалению, на данный момент не существует универсального экрана, на который можно было бы сказать, что он действительно лучше всех остальных. Из-за этого, если вам важна цветопередача, и вы собираетесь работать с фотографиями, то однозначно ваш выбор – это IPS матрицы. Но если вы заядлый любитель остросюжетных и ярких игр, то предпочтение все же лучше отдать TN+Film.

Все современные матрицы имеют достаточно высокие показатели, поэтому простые пользователи разницу могут даже не заметить, ведь IPS матрицы практически не уступают TN по времени отклика, а TN в свою очередь имеют довольно большие углы обзора. К тому же, как правило, пользователь располагается напротив экрана, а не сбоку или сверху, из-за чего большие углы в принципе не требуются. Но выбор все же за вами.

LCD, IGZO LCD, IPS, MLCD+, OLED, SuperAMOLED и другие. Перспективные технологии — OnLime Блог

Сегодня смартфоны так похожи друг на друга внешне и по техническим характеристикам, что производителям приходится конкурировать в других плоскостях. Одни предлагают топовые камеры, другие – защиту корпуса, а третьи – более качественные экраны, поражающие воображение. Поговорим о популярных технологиях изготовления мобильных дисплеев: LCD, IGZO LCD, MLCD+, OLED и SuperAMOLED.

 

Рядовой пользователь мобильного устройства не смотрит на дисплей разве что тогда, когда использует смартфон для разговоров. Остальное время его глаза прикованы к картинке на экране. В 2018 году мало просто высокого разрешения (хотя некоторые производители и здесь преуспели) – необходимо сделать цветопередачу максимально реалистичной. Какие технологии для этого используются?

 

LCD

Liquid Crystal Display, он же LCD, или жидкокристаллический (ЖК) дисплей, знаком нам не только по смартфонам, но и другой электронике – телевизорам и ноутбукам. В основе технологии лежат жидкие кристаллы цианофенила, которые меняют свое положение под действием электрического тока. Вслед за этим меняется и поляризация, то есть эти частички выступают фильтрами, которые пропускают определенный цветовой спектр.

LCD-дисплеи используются в недорогих смартфонах, но далеко не все производители используют эту технологию. Например, в Qualcomm сообщили о том, что они не могут совместить сканеры с LCD-дисплеями, так как для этого требуются дорогие OLED-матрицы.

Преимущества: хорошая фокусировка и четкость изображения, минимум ошибок при сведении лучей, минимум нарушений геометрии, малый вес.

Недостатки: низкие параметры яркости и контрастности, небольшой запас механической прочности.

IGZO LCD

Самое интересное в этой технологии – то, как расшифровывается ее аббревиатура. Indium gallium zinc oxide в переводе означает «Оксид индия, галлия и цинка». Эти вещества стали основой для полупроводникового материала, который используется в качестве канала для тонкопленочных транзисторов. Дебют технологии IGZO состоялся в 2012 году с легкой подачи компании Sharp, которая на выставке в Берлине продемонстрировала первые панели на основе IGZO LCD. Они не требуют постоянного обновления при демонстрации неподвижных объектов, поэтому экономно расходуют энергию аккумулятора, а это важно для современных смартфонов!

Матрица IGZO LCD более тонкая и прозрачная, чем IPS- и LCD-аналоги, не нуждается в дополнительной подсветке и выдает изображение высокой четкости. Это последствия того, что сами транзисторы стали меньше, а электроны в них перемещаются быстрее.

Если первые смартфоны с IGZO LCD-дисплеями выпускала только компания Sharp, то позже ими заинтересовались другие производители. Например, это сделал производитель Meizu, который с небольшим перерывом выпустил два смартфона с аналогичными матрицами: M2 Note и M6 Note.

Преимущества: топовое разрешение, энергоэффективность, быстрый отклик сенсора, максимальные углы обзора, высокие значения яркости и контрастности.

Недостатки: стоимость.

 

IPS

Первые коммерческие матрицы IPS (in-plane switching) появились в 1996 году благодаря совместным усилиям компаний Hitachi и NEC. Кстати, вторая использует для обозначения этой технологии аббревиатуру SFT – Super Fine TFT. В отличие от LCD-технологии, в IPS применяется иной принцип расположения молекул жидких кристаллов. Последние находятся в одной плоскости и поворачиваются синхронно под действием электрического тока.

Первые IPS-дисплеи имели большое время отклика и высокое энергопотребление, но технология стремительно развивалась, и современные продукты уже лишены этих недостатков.

Преимущества: четкость и естественность цветопередачи, широкие углы обзора (до 178 градусов), высокие значения яркости и контрастности, хорошая детализация мелких объектов, энергоэффективность, доступная стоимость.

Недостатки: замедленная реакция на касания к экрану.

 

Super AMOLED

Это детище корейской компании Samsung, которая трепетно относится к качеству изображения на своих смартфонах. Интересно, что матрицы Super AMOLED (Active Matrix Organic Light-Emitting Diode) этот производитель ставит не только на флагманские устройства, но и на бюджетные модели. Впервые дисплеи этого типа компания начала использовать в 2009 году, а первые коммерческие смартфоны с ними – Samsung Wave и Samsung Galaxy S – появились в продаже в 2010-м. В основе технологии лежат органические светодиоды, которые используются как светоизлучающие элементы. Управляет ими активная матрица из тонкопленочных транзисторов.

Флагманские Samsung Galaxy S9 и S9+, анонсированные в 2018-м, получили безрамочные SuperAMOLED-дисплеи с разрешением QHD+. По сравнению с матрицами прошлого поколения в них на 13% увеличился уровень яркости, который теперь составляет 1000 нит.

В смартфонах Samsung матрицы этого типа плотно прилегают к самому экрану, поэтому между ними нет воздушной прослойки. Это влияет в первую очередь на компактность конструкции – она тоньше, чем у дисплейных блоков, изготовленных по другим технологиям.

Матрицы Super AMOLED считаются одними из самых экономичных, так как при уменьшении яркости экрана пропорционально снижается их энергопотребление. Цветовой диапазон, который они воспроизводят, на 32% больше, чем у LCD-матриц. Однако при интенсивной работе на максимальной яркости быстро уменьшается срок службы дисплея – учитывайте это, если покупаете смартфон на 3-4 года.

Преимущества: энергоэффективность, малая толщина экрана, максимальные углы обзора, насыщенные реалистичные оттенки, достойное поведение под прямыми солнечными лучами, высокая контрастность и яркость изображения, время отклика – около 0,01 мс.

Недостатки: хрупкость, быстрое выгорание пикселей, преобладание фиолетового и синего оттенка при низких значениях яркости.

Наряду с Super AMOLED в Samsung используют матрицы Super AMOLED Plus. У них меньше зернистость изображения и лучше цветопередача. Этого компании удалось достичь благодаря технологии Real-Stripe.

MLCD+

Второе название этой технологии – M+ LCD. Такие дисплеи отличаются от LCD-решений белым пикселем, который добавила компания LG. Впервые она сделала это в 2015 году в своей новой линейке телевизоров. Позже появилась информация о выходе в свет смартфона LG G7 ThinQ с экраном, изготовленным по аналогичной технологии.

Белый цвет дополнил тройку ранее используемых субпикселей: красного, зеленого и синего. Меняя прозрачность белого субпикселя, можно добиться большего количества комбинаций оттенков. Это максимально приближает качество такого изображения к тому, что получено с помощью матрицы Super AMOLED.

Летом 2018 компания Apple заявила о том, что планирует использовать дисплеи MLCD+ в новых смартфонах iPhone.

Преимущества: энергоэффективность, высокая контрастность, малая толщина.

Недостатки: зернистость, низкая надежность.

 

OLED

Органический светодиод, он же OLED (organic light-emitting diode) – технология, которая основа на применении органических полимеров многослойной структуры. Они излучают собственный свет при прохождении электрического тока, в то время как в LED LCD для субпикселей используется внешняя подсветка. По этой же причине OLED-панели получаются более компактными, чем LCD.

OLED-дисплеи сохраняют естественную цветопередачу изображения под любым углом просмотра и главное – не нуждаются в дополнительной подсветке. Матрицы этого типа считаются менее вредными для глаз, так как в них применяется выборочная подсветка. Светодиоды включаются только на том участке, где это необходимо.

Преимущества: быстрый отклик, высокая контрастность, естественная цветопередача.

Недостатки: высокая стоимость, малый срок службы некоторых люминофоров (преимущественного синего цвета).

OLED-матрицы часто используются в «умных» часах и фитнес-браслетах. Чаще всего это монохромные панели с хорошей контрастностью и экономичным использованием энергии. Во многом именно это позволяет модным гаджетам работать без подзарядки от нескольких дней до пары недель.

Какие технологии набирают популярность?

Маловероятно, что вы слышали о технологии Micro-LED (она же ILED), а между тем она имеет все шансы стать популярной через несколько лет. В отличие от OLED, Micro-LED работает на базе неорганического светодиода. Ожидается, что производители смартфонов заинтересуются технологией благодаря ее преимуществам: высокие значения яркости и контрастности, минимальное время отклика, компактные размеры, возможность увеличения плотности изображения до 1500 ppi и низкое энергопотребление. Пока панели Micro-LED сложны в производстве, но в будущем ожидается удешевление процесса.

Технология Quantum Dots (она же QD-LED и QLED) кое-что переняла от жидкокристаллических дисплеев, однако в ее случае мы имеем дело с еще более мелкими кристаллами с эффектом свечения. Матрицы этого типа отличаются естественной цветопередачей, что уже использовала на практике компания Sony, выпустив в 2013 году QD-LED-телевизор. Массовому производству по-прежнему мешает трудоемкость и высокая стоимость производства.

 

Чем еще отличаются дисплеи мобильных гаджетов?

В экранных модулях последних лет важна не только технология, но и четкость изображения. Пока одни производители смело устанавливают на смартфоны среднего ценового сегмента матрицы с разрешением Full HD (1920×1080) и Full HD+ (2160 х 1080), другие привлекают покупателей 2К и даже 4К дисплеями – с разрешением 2560×1440  и 3840х2160 соответственно. Еще красноречивее о четкости изображения говорит параметр PPI – количество точек на дюйм. Чем их больше, тем менее зернистой будет картинка. Хотя уже в разрешении Full HD на диагонали 5,5 дюймов вы вряд ли сможете рассмотреть отдельные пиксели.

Многие новинки поступают в продажу с 2.5D-дисплеями. Ничего общего с «недотрехмерностью» это обозначение не имеет. Это маркетинговое название фасонной кромки по периметру экрана, которая делает его края более гладкими. В таком дизайне устройство выглядит более премиальным, но добавляет забот владельцу. Теперь ему будет сложно найти качественное стекло, а защитные свойства обычной пленки, которую рекомендуют наклеивать производители, вызывают большие сомнения.

Первыми стекла 2.5D в экранах для смартфонов использовала компания Apple.

Еще более продвинутый вариант – стекло 3D. Оно может быть изогнутым самым непредсказуемым способом – например, по центру (в горизонтальной или вертикальной плоскости) или по краям. Самые яркие примеры смартфонов с 3D-экранами – LG G Flex и Samsung Galaxy Edge.

В скором будущем мы ожидаем появления смартфонов с гибкими складывающимися OLED-дисплеями от Samsung, полностью безрамочных дисплеев и тех, которые занимают всю лицевую поверхность устройства. Скоро ли они станут популярными? Увидим через 2-3 года.

ЖК монитор — это… Что такое ЖК монитор?

Жидкокристаллический монитор (также Жидкокристаллический дисплей, ЖКД, ЖК-монитор, англ. liquid crystal display, LCD, плоский индикатор) — плоский монитор на основе жидких кристаллов.

LCD TFT (англ. TFT — thin film transistor — тонкоплёночный транзистор) — одно из названий жидкокристаллического дисплея, в котором используется активная матрица, управляемая тонкоплёночными транзисторами. Усилитель TFT для каждого субпиксела применяется для повышения быстродействия, контрастности и чёткости изображения дисплея.

Назначение ЖК-монитора

Жидкокристаллический монитор предназначен для отображения графической информации с компьютера, TV-приёмника, цифрового фотоаппарата, электронного переводчика, калькулятора и пр.

Изображение формируется с помощью отдельных элементов, как правило, через систему развёртки. Простые приборы (электронные часы, телефоны, плееры, термометры и пр.) могут иметь монохромный или 2-5 цветный дисплей. Многоцветное изображение формируется с помощью 2008) в большинстве настольных мониторов на основе TN- (и некоторых *VA) матриц, а также во всех дисплеях ноутбуков используются матрицы с 18-битным цветом(6 бит на канал), 24-битность эмулируется мерцанием с дизерингом.

Устройство ЖК-монитора

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. 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. 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

Важнейшие характеристики ЖК-мониторов:

  • Разрешение: Горизонтальный и вертикальный размеры, выраженные в пикселах. В отличие от ЭЛТ-мониторов, ЖК имеют одно, «родное», физическое разрешение, остальные достигаются интерполяцией.

Фрагмент матрицы ЖК монитора (0,78х0,78 мм), увеличеный в 46 раз.

  • Размер точки: расстояние между центрами соседних пикселов. Непосредственно связан с физическим разрешением.
  • 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 тёмной 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 вычисляется по-разному, и часто не подлежит сравнению.
  • Тип матрицы: технология, по которой изготовлен ЖК-дисплей.
  • Входы: (напр, DVI, HDMI и пр.).

Технологии

Часы с ЖКИ-дисплеем

Жидкокристаллические мониторы были разработаны в 1963 году в исследовательском центре Давида Сарнова (David Sarnoff) компании RCA, Принстон, штат Нью-Джерси.

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, причём время отклика у данного типа матриц является на настоящий момент одним из лучших, а вот уровень контрастности — нет.

TN + film — самая простая технология.

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.

К достоинствам технологии можно отнести самое маленькое время отклика среди современных матриц, а также невысокую себестоимость.

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.

На настоящий момент матрицы, изготовленные по технологии IPS единственные из ЖК-мониторов, всегда передающие полную глубину цвета RGB — 24 бита, по 8 бит на канал. TN-матрицы почти всегда имеют 6-бит, как и часть MVA.

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.

IPS в настоящее время вытеснено технологией S-IPS (Super-IPS, Hitachi 1998 год), которая наследует все преимущества технологии IPS с одновременным уменьшением времени отклика. Но, несмотря на то, что цветность S-IPS панелей приблизилась к обычным мониторам CRT, контрастность все равно остаётся слабым местом. S-IPS активно используется в панелях размером от 20″, LG.Philips, NEC остаются единственными производителями панелей по данной технологии.

Макрофотография S-IPS матрицы монитора NEC 20 WGX2 Pro. Стандартный курсор Windows на оранжевом фоне

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 LG.Philips.

A-TW-IPS — Advanced True White IPS (Расширенная IPS с настоящим белым), разработано LG.Philips для корпорации

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 ещё 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.

*VA (Vertical Alignment)

MVA — Multi-domain Vertical Alignment. Эта технология разработана компанией Fujitsu как компромисс между TN и IPS технологиями. Горизонтальные и вертикальные углы обзора для матриц MVA составляют 160°(на современных моделях мониторов до 176—178 градусов), при этом благодаря использованию технологий ускорения (RTC) эти матрицы не сильно отстают от TN+Film по времени отклика, но значительно превышают характеристики последних по глубине цветов и точности их воспроизведения.

MVA стала наследницей технологии VA, представленной в 1996 году компанией Fujitsu. Жидкие кристаллы матрицы VA при выключенном напряжении выровнены перпендикулярно по отношению ко второму фильтру, то есть не пропускают свет. При приложении напряжения кристаллы поворачиваются на 90°, и на экране появляется светлая точка. Как и в IPS-матрицах, пиксели при отсутствии напряжения не пропускают свет, поэтому при выходе из строя видны как чёрные точки.

Достоинствами технологии MVA являются глубокий черный цвет и отсутствие, как винтовой структуры кристаллов, так и двойного магнитного поля.

Недостатки MVA в сравнении с S-IPS: пропадание деталей в тенях при перпендикулярном взгляде, зависимость цветового баланса изображения от угла зрения, большее время отклика.

Аналогами MVA являются технологии:

  • PVA (Patterned Vertical Alignment) от Samsung.
  • Super PVA от Samsung.
  • Super MVA от CMO.

Матрицы MVA/PVA считаются компромиссом между TN и IPS, как по стоимости, так и по потребительским качествам.

Преимущества и недостатки

Искажение изображения на ЖК-мониторе при большом угле обзора

Макрофотография типичной жк-матрицы. В центре можно увидеть два дефектных субпикселя (зелёный и синий).

В настоящее время ЖК-мониторы являются основным, бурно развивающимся направлением в технологии мониторов. К их преимуществам можно отнести: малый размер и вес в сравнении с ЭЛТ. У ЖК-мониторов, в отличие от ЭЛТ, нет видимого мерцания, дефектов фокусировки и сведения лучей, помех от магнитных полей, проблем с геометрией изображения и четкостью. Энергопотребление ЖК-мониторов в 2-4 раза меньше, чем у ЭЛТ и плазменных экранов сравнимых размеров. Энергопотребление ЖК мониторов на 95 % определяется мощностью ламп подсветки или светодиодной матрицы подсветки (англ. backlight — задний свет) ЖК-матрицы. Во многих современных (2007) мониторах для настройки пользователем яркости свечения экрана используется широтно-импульсная модуляция ламп подсветки частотой от 150 до 400 и более Герц. Светодиодная подсветка в основном используется в небольших дисплеях, хотя в последние годы она все шире применяется в ноутбуках и даже в настольных мониторах. Несмотря на технические трудности её реализации, она имеет и очевидные преимущества перед флуоресцентными лампами, например более широкий спектр излучения, а значит, и цветовой охват.

С другой стороны, ЖК-мониторы имеют и некоторые недостатки, часто принципиально трудноустранимые, например:

  • В отличие от ЭЛТ, могут отображать чёткое изображение лишь в одном («штатном») разрешении. Остальные достигаются интерполяцией с потерей чёткости. Причем слишком низкие разрешения (например 320×200) вообще не могут быть отображены на многих мониторах.
  • Цветовой охват и точность цветопередачи ниже, чем у плазменных панелей и ЭЛТ соответственно. На многих мониторах есть неустранимая неравномерность передачи яркости (полосы в градиентах).
  • Многие из ЖК-мониторов имеют сравнительно малый контраст и глубину чёрного цвета. Повышение фактического контраста часто связано с простым усилением яркости подсветки, вплоть до некомфортных значений. Широко применяемое глянцевое покрытие матрицы влияет лишь на субъективную контрастность в условиях внешнего освещения.
  • Из-за жёстких требований к постоянной толщине матриц существует проблема неравномерности однородного цвета (неравномерность подсветки).
  • Фактическая скорость смены изображения также остаётся ниже, чем у ЭЛТ и плазменных дисплеев. Технология overdrive решает проблему скорости лишь частично.
  • Зависимость контраста от угла обзора до сих пор остаётся существенным минусом технологии.
  • Массово производимые ЖК-мониторы более уязвимы, чем ЭЛТ. Особенно чувствительна матрица, незащищённая стеклом. При сильном нажатии возможна необратимая деградация. Также существует проблема дефектных пикселей.
  • Вопреки расхожему мнению пикселы ЖК-мониторов деградируют, хотя скорость деградации наименьшая из всех технологий отображения.

Перспективной технологией, которая может заменить ЖК-мониторы, часто считают OLED-дисплеи. С другой стороны, эта технология встретила сложности в массовом производстве, особенно для матриц с большой диагональю.

См. также

Ссылки

Литература

  • Артамонов О. Параметры современных ЖК-мониторов
  • С. П. Мирошниченко, П. В. Серба. Устройство ЖКИ. Лекция 1
  • Мухин И. А. Как выбрать ЖК-монитор?. «Компьютер-бизнес-маркет», № 4 (292), январь 2005, стр. 284—291.
  • Мухин И. А. Развитие жидкокристаллических мониторов. «BROADCASTING Телевидение и радиовещение»: 1 часть — № 2(46) март 2005, с.55-56; 2 часть — № 4(48) июнь-июль 2005, с.71-73.
  • Мухин И. А. Современные плоскопанельные отображающие устройства.»BROADCASTING Телевидение и радиовещение»: № 1(37), январь-февраль 2004, с.43-47.
  • Мухин И. А., Украинский О. В. Способы улучшения качества телевизионного изображения, воспроизводимого жидкокристаллическими панелями. Материалы доклада на научно-технической конференции «Современное телевидение», Москва, март 2006.

Wikimedia Foundation. 2010.

Что такое LED, AMOLED, OLED, TFT, IPS и LCD-дисплеи. Отличия AMOLED от IPS

Если человека «встречают по одежке, а провожают по уму», то телевизор, компьютерный монитор, смартфон и планшет встречают по дисплею. И провожают зачастую тоже. При покупке такого устройства не всегда есть возможность оценить красоту и другие свойства его экрана воочию, ведь многие сделки совершаются через Интернет. Но если вы знаете, что означают 3 буквы, то легко составите представление о дисплее аппарата, даже не видя его.

Что такое AMOLED-дисплеи, OLED-дисплеи, отличия от IPSЧто такое AMOLED-дисплеи, OLED-дисплеи, отличия от IPS

Нет, это вовсе не те буквы, что пишут на заборе. И иногда их не 3, а больше. Например, LED, LCD, IPS, TFT, OLED, QLED, AMOLED. Всё это технологии изготовления экранов, которые определяют их характеристики. Поговорим, что такое LED-, AMOLED-, QLED-, OLED-дисплеи и в чем их отличия от IPS, TFT, LCD и т. д.

Сравнить несравнимое

LCD vs LED

LCD, TFT, LED, AMOLED и прочие «леды» – всего лишь сокращенные обозначения, а различий между ними –пропасть. Тем более что некоторые из этих понятий несопоставимы. Так, никто вам не скажет, какой телевизор лучше: LCD или LED, поскольку LCD (Liquid Crystal Display) – это дисплей на жидких кристаллах или просто ЖК, а LED (Light Emitting Diode) – один из видов его подсветки (светодиодный). То есть телевизор может быть LCD и LED одновременно.

Структурная схема LCD-экрана с LED-подсветкой показана на рисунке ниже:

Экран LCD с LED подсветкой.Экран LCD с LED подсветкой.

LED-подсветка, в отличие от устаревшей люминесцентной (CCFL), обеспечивает равномерное распределение света по поверхности экрана и более высокий уровень яркости. Кроме того, она потребляет меньше энергии и дольше служит.

TFT vs LCD

«А как насчет телевизора с экраном TFT? Он лучше LCD или хуже?» Ни то, ни другое, ведь TFT (Thin Film Transistor) – это ЖК-дисплей с активной матрицей, разновидность LCD. Активная матрица – это система управления цветопередачей дисплея, где каждый пиксель регулируется собственной группой тонкопленочных микротранзисторов.

В отличие от пассивной матрицы, где оттенок пикселей регулируется линейно (по строчкам и столбцам), активная в 5-6 раз быстрее реагирует на смену картинки, имеет более высокую яркость, контрастность и углы обзора, а также потребляет меньше энергии.

Жидкокристаллические экраны всех современных TV, мониторов, смартфонов и планшетов имеют активную матрицу, поэтому сравнивать LCD и TFT в отношении этих устройств неуместно.

TFT vs IPS. Свойства и версии IPS

«Но ведь экраны IPS определенно лучше TFT, не зря об этом пишут на форумах!?» И снова те, кто так пишет, не угадали. IPS – это разновидность TFT. Такая же, как TN, PLS, VA, MVA, PVA и прочие. TFT-шками иногда ошибочно называют дисплеи TN (Twisted Nematic), которые действительно не блещут качеством картинки – из всех вариантов TFT у них наихудшая передача цвета, самые малые яркость и контраст и очень ограниченные углы обзора. Зато экраны TN отличаются низкой стоимостью, быстрым откликом и высокой частотой обновления.

Экраны IPS и TN.Экраны IPS и TN.Сравнение дисплеев IPS и TN.

IPS (In Plane Switching) – это следующий шаг в развитии технологии активных матриц, который устранил основные недостатки TN. Изменение положения кристаллов и точек подачи напряжения на ячейку привело к тому, что черный цвет стал действительно черным, а при взгляде на экран сбоку цвета остаются такими же, как если смотреть на него спереди. Кроме того, в экранах IPS заметно улучшилась цветопередача и увеличилась общая яркость и контрастность, но скорость отклика в сравнении с TN, наоборот, уменьшилась.

Сегодня IPS параллельно развивают 3 компании – Panasonic (принял «эстафетную палочку» от разработчика первой версии – Hitachi), NEC и LG. Каждая версия и поколение этой технологии имеют свои особенности и наименования.

  • К линейке Hitachi и Panasonic относятся: IPS (Super TFT), S-IPS (Super-IPS), AS-IPS (Advanced super-IPS), IPS-Pro (IPS-provectus, IPS alpha, IPS alpha next gen).
  • Разработки NEC носят названия: SFT (Super fine TFT), A-SFT (Advanced SFT), SA-SFT (Super-advanced SFT), UA-SFT (Ultra-advanced SFT).
  • Продукция LG называется: S-IPS (Super-IPS), AS-IPS (Advanced super-IPS), H-IPS (Horizontal IPS), E-IPS (Enhanced IPS), P-IPS (Professional IPS), AH-IPS (Advanced high performance IPS).

Собственную версию IPS, которая получила название PLS (Plane to Line Switching), развивает и компания Samsung.

Матрица светодиодов.Матрица светодиодов.Матрица светодиодов.

Все разработчики совершенствуют технологию в одних и тех же направлениях. Это уменьшение времени отклика, увеличение контрастности, глубины и естественности цвета, улучшение углов обзора, устранение цветовых искажений, снижение энергопотребления, а главное – удешевление производства матриц. Компьютерные мониторы с экранами IPS последних лет по скорости отклика уже «наступают на пятки» TN и могут использоваться не только для профессиональной графики, но и для динамичных игр.

Большинство пользователей, кроме, пожалуй, профессионалов в области графики и дизайна, не заметят различий картинки на IPS-дисплеях разных марок, но отличия между их бюджетными и топовыми версиями есть и довольно существенные. Наивысшее качество изображения воспроизводят матрицы P-IPS и AH-IPS производства LG. Они же самые дорогие.

VA/MVA/PVA

Матрицы VA, MVA и PVA занимают промежуточное положение между TN и IPS как по качеству изображения, так и по цене. По сравнению с TN они имеют более широкие углы обзора и точнее передают глубину и естественность цвета, по сравнению с IPS они дешевле. Однако экраны этих типов не получили широкого распространения. Их используют в производстве мониторов для ПК и бюджетных серий телевизоров.

Да будет свет

LED

Технология подсветки LCD-экранов LED представлена несколькими видами. Они различаются цветом, расположением светодиодов на ЖК-панели и способом регуляции свечения.

  • Тип подсветки, состоящий только из белых светодиодов, называется WLED. Он относительно прост по своей структуре, но имеет ограниченный цветовой охват.
  • Подсветка RGB LED, построенная на красных, зеленых и синих светодиодах, охватывает больший диапазон цветов, нежели WLED, но склонна к деградации (диоды разных цветов выгорают с различной скоростью), тяжеловесна и обременительна по цене.
  • GB-R LED – следующий шаг в развитии LCD, где вместо белого светодиода используется объединенный зеленый + синий, покрытый красным люминофором (самосветящимся пигментом). Такое решение позволило охватить 99% палитры RGB и избавиться от недостатков RGB LED. Технология GB-R LED используется в матрицах AH-IPS и PLS.
  • RB-G LED – вариация подсветки предыдущего типа. Вместо сине-зеленых светодиодов здесь стоят красно-синие, покрытые зеленым люминофором.

Матрица белых светодиодов.Матрица белых светодиодов.

На основе WLED разработан еще один стандарт LCD-дисплеев – QDEF, где вместо белых диодов используется синие, а красный и зеленый цвета образует покрытие из квантовых точек (кристаллов, светящихся под действием электричества), нанесенное на лист пластика. QDEF-дисплеи воспроизводят до 60% оттенков, различимых человеческим глазом, что в разы выше, чем позволяет добиться WLED. А по затратам энергии и цене экраны WLED и QDEF примерно равнозначны.

QDEF также является одной из версий технологии QLED (Quantum-dot Light Emitting Diode), которая основана на квантово-точечных светодиодах.

По расположению светоизлучающих элементов на ЖК-панели различают следующие виды LED-подсветки:

  • Edge LED – светодиоды расположены линейно по периметру экрана. Это экономично, однако не позволяет добиться равномерности освещения и приемлемого уровня контрастности.
  • Direct LED – массив светодиодов распределен по всей площади дисплея. Такая технология дает более реалистичную картинку, но панели этого типа потребляют много энергии и имеют значительную толщину, что затрудняет их установку на сверхтонкие телевизоры.
  • Боковая подсветка – диоды расположены только по краям экрана, а освещение обеспечивают подключенные к ним световоды. Этот тип подсветки считается оптимальным, так как дает равномерность, сопоставимую с Direct LED, и при этом лишен его недостатков.

Каждый из трех типов подсветки делятся еще на 2 – с поддержкой локального затемнения (Local Dimming) и динамической контрастности (DCR) либо без поддержки. Изображение экранов с Local Dimming и DCR выглядит реалистичнее.

OLED и AMOLED

Понятие OLED хоть и созвучно с LED, но не имеет с ним практически ничего общего. OLED (Organic Light Emitting Diode) – это технология изготовления дисплеев, основанная на свойствах органических полупроводников – элементов, способных излучать свет под действием тока. Каждый субпиксель OLED-экрана – это отдельный органический светодиод. В отличие от ЖК, панели OLED не нуждаются в подсветке, поскольку светятся каждой своей точкой.

Другие свойства и особенности OLED-дисплеев в сравнении с LED:

  • Малая толщина и вес за счет уменьшения количества слоев.

LCD vs OLED.LCD vs OLED.

  • Неограниченные углы обзора.
  • Равномерное освещение.
  • Минимальное время отклика.
  • Гибкость.
  • Значительно большие яркость, контрастность и насыщенность цветов.
  • Низкая чувствительность к внешним температурам, но высокая к влаге.
  • Короткий срок службы и склонность к деградации: диоды синего цвета выгорают в 3 раза быстрее, чем красного и почти в 10 раз быстрее, чем зеленого.
  • Зависимость исчерпания ресурса от яркости экрана – чем она выше, тем быстрее наступает выцветание.
  • Чувствительность к механическим повреждениям. Незначительный дефект приводит к полному выходу экрана из строя.
  • Мерцание за счет применения ШИМ (широтно-импульсной модуляции) для управления яркостью. Экраны OLED используют ШИМ опционально.
  • Высокая стоимость.

AMOLED (Active Matrix Organic Light Emitting Diode) – это активная матрица на органических светодиодах, сочетание технологий TFT и OLED, где последняя применяется в качестве подсветки. Соответственно, экраны AMOLED обладают свойствами того и другого.

Технология AMOLED нашла широкое применение в производстве сенсорных дисплеев для мобильных устройств. И не только она, но и ветви ее развития – Super AMOLED и Super AMOLED плюс.

Отличие просто AMOLED от Super – заключается в отсутствии у второго воздушной прослойки между поверхностями тачскрина и матрицы, что увеличивает четкость картинки. А от Super AMOLED плюс – в количестве и расположении субпикселей (цветных составляющих пикселя). В последнем их на 50% больше и они размещены плотнее.

AMOLED vs IPS

Закономерно возникает вопрос: какой дисплей лучше – AMOLED или IPS? Вы уже знаете, что представляет собой тот и другой, поэтому давайте для наглядности сопоставим их характеристики в таблице.

IPS

AMOLED

Общая характеристика изображенияКачество от среднего до высокого в зависимости от типа и поколения матрицы.Качество, как правило, высокое.
Достоинства изображенияЕстественная цветопередача.Высокая яркость и контраст, глубокий черный цвет, равномерное освещение.
Недостатки изображенияОтносительно небольшая глубина черного цвета, особенно при взгляде под углом, немаксимальная контрастность, неравномерная подсветка.Неестественно перенасыщенные цвета. Фиолетовый оттенок при снижении яркости либо мерцание из-за ШИМ.
Время отклика экранаОт 4 до 10 мс и выше.Мгновенный отклик.
Потребление энергииНе зависит от преобладания на экране светлых или темных тонов.Зависит от яркости свечения. Чем она выше, тем больше затраты энергии. При преобладании белого потребляет больше энергии, чем IPS.
Срок службы5-10 лет и более.После 15 000 часов эксплуатации могут появиться признаки деградации. Для увеличения ресурса синих светодиодов рекомендуется снижать яркость.
НадежностьВысокая.Средняя и низкая. Не любит неаккуратного обращения.
Другие особенностиНегибкая, относительно толстая матрица.Тонкая, гибкая матрица. Может использоваться для изготовления изогнутых экранов и сверхтонких мобильных устройств.
ЦенаОт низкой ($10) до высокой.От средней до очень высокой.

Очевидно, что обе технологии имеют как достоинства, так и недостатки. Назвать одну из них явным лидером затруднительно, тем более что перспективы развития и совершенствования есть у той и другой. Как они покажут себя в дальнейшем, поживем и увидим. А пока выбирайте то, к чему больше лежит душа – останетесь в выигрыше в любом случае.

Leave a comment