lim
2 0 0 2
Г О Р И З О Н Т Ы Т Е Х Н И К И
■■III
Г я б л о н и н
LCD TFT
-
ТЕХНОЛОГИИ МОНИТОРОВ
ТРЕТЬЕГО ТЫСЯЧЕЛЕТИЯ
Судя по всему, готовится очередное на-
ступление высоких технологий: мониторы
и жидкокристаллическими матрицами нач-
нут вытеснять с рынка своих громоздких со-
братьев с электронно-лучевыми трубками.
В статье автор знакомит нас с принципами
работы матриц, особенностями формиру-
емого ими изображения и структурной схе-
мой монитора нового поколения.
Сегодня на рынке мониторов конкури-
руют две технологии, основанные на аб-
солютно разных физических принципах:
электронно-лучевые трубки (ЭЛТ, CRT) и
жидкокристаллические дисплеи с тонко-
пленочными транзисторами (LCD - Liguid
Crystal Display, TFT -Thin Film Transistor).
Объемы производства LCD TFT (да-
лее LCD) мониторов возрастают. Напри-
мер, только фирмой Samsung в 2001 году
было выпущено 23 миллиона CRT мони-
торов и 5 миллионов LCD мониторов. В
2002 году фирма планирует выпустить 25
миллионов CRT мониторов и 10 милли-
онов LCD мониторов.
Уже сегодня стоимость LCD монито-
ров средней ценовой категории и тради-
ционных мониторов с плоским экраном
сопоставимы: 15-дюймовые LG Fiatron
563 LE или Samsung SyncMaster 151 сто-
ят 430 USD, а 17-дюймовый Sony G220 с
размером видимой области экрана 15,9
дюймов стоит 415 USD. У CRT монито-
ров видимый размер экрана всегда мень-
ше фактического диагонального разме-
ра трубки - такова конструкция ЭЛТ. У 17-
дюймовых мониторов с неплоским кинес-
копом, например, размер видимой обла-
сти составляет всего 15,7 дюймов, у плос-
ких - 15,9 дюймов.
Как работает LCD матрица?
Матрица состоит из множества мелких
пикселей, каждый из которых содержит
три жидкокристаллические ячейки с филь-
трами основных цветов: красного, зелено-
го и синего. Упрощенная структура ячей-
ки показана на
рис. 1
. Работа LCD матри-
цы основана на свойстве жидкокристал-
лических ячеек менять свою прозрачность
в зависимости от приложенного к ним на-
пряжения - т.н. напряжения выравнива-
ния. Напряжение выравнивания подает-
ся на подложки стеклянных панелей, меж-
ду которыми заключена ячейка. В отличие
от ячеек люминофора на экране ЭЛТ, жид-
кокристаллические ячейки не светятся, и
для получения видимого изображения они
просвечиваются источником света, нахо-
дящимся сзади экрана. Прикладывая раз-
личные напряжения к ячейкам каждого
пикселя, можно менять его яркость и ок-
раску, т.е. формировать изображение на
поверхности матрицы.
Напряжением выравнивания управля-
ет полевой транзистор VT1, расположен-
ный в правом верхнем углу каждой ячейки
(рис. 2).
Когда напряжение на затворе от-
рицательно относительно истока, транзи-
стор VT1 закрыт, напряжения выравнива-
ния нет, и молекулы жидких кристаллов
ориентированы так, что свет беспрепят-
ственно проходит через них. Если напря-
жение на затворе VT1 положительно от-
носительно истока, транзистор открыт,
возникает напряжение выравнивания, мо-
лекулы жидких кристаллов ориентирует-
ся перпендикулярно световому потоку и
закрывают его.
“Зерном" LCD матрицы считается раз-
мер пикселя L. Количество пикселей для мо-
ниторов разных моделей различно, их ко-
личество по горизонтали и вертикали соот-
ветствует стандартным значениям. Напри-
мер, монитор Samsung SyncMaster 171МР
имеет 17-дюймовую матрицу с числом пик-
селей 1280x1024, их размер L = 0,264 мм.
Его “младший брат” SyncMaster 151МР име-
ет 15-дюймовую матрицу 1024x768 пиксе-
лей, у него L = 0,297 мм.
Количество пикселей, размещенных на
плоскости матрицы, определяет ее пре-
дельную разрешающую способность. Раз-
решение экрана можно уменьшить в целое
число раз без ухудшения качества изобра-
жения. К примеру, если требуется умень-
шить разрешение с 1600x1200
(рис. За)
до
800x600
(рис. 36),
то микроконтроллер, уп-
равляющий масштабированием, использу-
Рис. 2
Р
Разрешение
1600 х1200
К=
1
Разрешение
800 х 600
Разрешение
1024х 768
К-
1,6625
Рис. За
Рис. 36
Рис. Зв
ет коэффициент пересчета К = 2, т.е. вмес-
то одного пикселя точка изображения фор-
мируется четырьмя. Определенные про-
блемы возникают, если надо уменьшить
разрешение не в целое число раз. Так, в
случае переключения на разрешение
1024x768 используется дробный коэффи-
циент пересчета К = 1,5625 и возникают
пиксели, которые для правильного воспро-
изведения информации надо разделить
на части. Поскольку это невозможно, та-
кие пиксели засвечиваются не полностью,
и возникают характерные искажения, по-
казанные на
рис. Зв.
В CRT мониторах та-
кие искажения отсутствуют. Но на этом
список отличий LCD и CRT мониторов не
кончается.
Сравнение LCD и CRT мониторов
LCD матрица не мерцает ни при какой
частоте кадров. Дело в том, что каждая
строка “живет” на экране, не меняя своей
яркости, вплоть до замены ее новой стро-
кой. В CRT мониторах время послесвече-
ния люминофора ограничено, и на низких
частотах кадровой развертки (до 60 Гц) за-
метно мерцание изображения.
У LCD мониторов яркость свечения
экрана может достигать 200.
..250 кд/м2 и
зависит в основном от яркости ламп под-
светки, у CRT мониторов этот параметр
находится в пределах 150.
..200 кд/м2. Со
временем яркость ЭЛТ может снизиться
из-за падения эмиссии катодов.
Коэффициент контрастности опреде-
ляется как отношение уровня белого к
уровню черного. У современных матриц
коэффициент контрастности лежит в пре-
делах от 200:1 до 400:1. В CRT монито-
рах коэффициент контрастности дости-
гает значения 500:1, что позволяет полу-
чить фотореалистическое качество изоб-
ражения.
У LCD матриц нет свойственных ЭЛТ
геометрических искажений, несведения
лучей, ухудшения фокусировки на краях
экрана. К их преимуществам также мож-
но отнести малую потребляемую мощ-
ность и отсутствие вредного излучения.
Напомню, что для CRT мониторов регла-
ментируется излучение до 0,5 микрорен-
тген в час.
К недостаткам LCD панелей следует
отнести вероятность присутствия на эк-
ране неуправляемых пикселей. Справед-
ливости ради надо отметить, что у ЭЛТ
также могут быть темные нерабочие точ-
ки на экране.
Если же говорить о надежности LCD
мониторов, то благодаря отсутствию в них
таких узлов, как строчная развертка, не-
большой потребляемой мощности и от-
сутствию в схеме высоких напряжений,
она гораздо выше, чем у CRT мониторов.
Сравнительные характеристики LCD и
CRT мониторов представлены в
табл. 1.
5/2002
предыдущая страница 16 Радиолюбитель 2002-05 читать онлайн следующая страница 18 Радиолюбитель 2002-05 читать онлайн Домой Выключить/включить текст