РАЗДЕЛ 1: Общие сведения о жидких кристаллах РАЗДЕЛ 1: Общие сведения о жидких кристаллах РАЗДЕЛ 2: Технологии ЖК панелей РАЗДЕЛ 3: Конструкции ЖК панелей. - презентация

1 РАЗДЕЛ 1: Общие сведения о жидких кристаллах РАЗДЕЛ 1: Общие сведения о жидких кристаллах РАЗДЕЛ 2: Технологии ЖК панелей РАЗДЕЛ 3: Конструкции ЖК панелей

2 1. Общие сведения о жидких кристаллах Введение Жидкие кристаллы – вещества, которые одновременно обладают свойствами как жидкостей, так и кристаллов. По структуре ЖК – этакое «желе» из молекул вытянутой формы, размещенных строго определенным образом

3 Различают три основные категории порядка ЖК: - смектический, - смектический, - нематический - нематический - холестерический (рис.2). - холестерический (рис.2). Порядок – это пространственная ориентация молекул ЖК в положении отдыха. Порядок – это пространственная ориентация молекул ЖК в положении отдыха. Порядок жидких кристаллов. Рис.2. Виды порядка жидких кристаллов

4 Влияние электрического поля на ориентацию ЖК. Одно из важнейших свойств ЖК – способность изменять ориентацию молекул под воздействием электрического тока.

5 При увеличении напряжения, начиная с некоторого значения Ec, ориентационные силы электрического поля превышают силы упругости, и начинает происходить поворот молекул. Эта переориентация под воздействием поля носит название перехода Фредерикса. Переход Фредерикса является фундаментальным для организации управления жидкими кристаллами, на нем основан принцип работы всех ЖК-панелей. При увеличении напряжения, начиная с некоторого значения Ec, ориентационные силы электрического поля превышают силы упругости, и начинает происходить поворот молекул. Эта переориентация под воздействием поля носит название перехода Фредерикса. Переход Фредерикса является фундаментальным для организации управления жидкими кристаллами, на нем основан принцип работы всех ЖК-панелей. Рис.3. Переход Фредерикса для молекул ЖК с положительной диэлектрической анизотропией диэлектрической анизотропией

6 2. Технологии ЖК панелей В настоящее время большинство панелей для вывода компьютерных изображений выполнены по технологии: В настоящее время большинство панелей для вывода компьютерных изображений выполнены по технологии: - TN+film - TN+film - IPS - IPS - MVA - MVA - PVA - PVA

7 Традиционная технология

8 TN TFT или TN+Film TFT (Twisted Nematic + Film «скрученные нематики») Плюсы TN TFT технологии: - Малое время отклика; - Дешевизна матриц.

9 НЕДОСТАТКИ TN TFT технологии: - Чёрный цвет у старых моделей таких дисплеев больше смахивает на тёмно-серый (поскольку очень трудно было развернуть все жидкие кристаллы строго перпендикулярно к фильтру), что приводит к низкой контрастности картинки; - Чёрный цвет у старых моделей таких дисплеев больше смахивает на тёмно-серый (поскольку очень трудно было развернуть все жидкие кристаллы строго перпендикулярно к фильтру), что приводит к низкой контрастности картинки; - В случае отказа транзистора (а такое бывает) на экране образуется посторонняя «мёртвая» яркая точка, которая для глаза намного заметнее «мёртвой» чёрной; - В случае отказа транзистора (а такое бывает) на экране образуется посторонняя «мёртвая» яркая точка, которая для глаза намного заметнее «мёртвой» чёрной; - Ограниченный угол обзора; - Ограниченный угол обзора; - Цветопередача далека от идеальной. - Цветопередача далека от идеальной.

10 IPS (In-Plane Switching, «параллельно поворачивающиеся кристаллы»)

11 ПРЕИМУЩЕСТВА IPS технологии: - Расширился угол обзора примерно до 170 градусов за счёт более точного механизма управления ориентацией жидких кристаллов; - Расширился угол обзора примерно до 170 градусов за счёт более точного механизма управления ориентацией жидких кристаллов; - «Мёртвые» пиксели будут гаснуть, а не светиться, как в обычном TN TFT, что менее заметно для глаза; - «Мёртвые» пиксели будут гаснуть, а не светиться, как в обычном TN TFT, что менее заметно для глаза; - Четкий черный цвет - Четкий черный цвет НЕДОСТАТКИ IPS технологии: - Создание электрического поля в подобной системе требует больших затрат энергии и занимает больше времени, из-за чего растёт время отклика. - Создание электрического поля в подобной системе требует больших затрат энергии и занимает больше времени, из-за чего растёт время отклика. - Электроды располагаются на одной плоскости, по паре на цветовой элемент, и закрывают собой часть проходящего света, в результате страдает контрастность, которую приходится компенсировать более мощной подсветкой. - Электроды располагаются на одной плоскости, по паре на цветовой элемент, и закрывают собой часть проходящего света, в результате страдает контрастность, которую приходится компенсировать более мощной подсветкой.

12 VA (Vertical Alignment, «выровненные по вертикали кристаллы»)

13 ПРЕИМУЩЕСТВА MVA технологии: 1. Максимальный угол обзора. 2. Сокращённое время отклика. НЕДОСТАТКИ MVA технологии: 1. Сложности технического характера. 2. Высокая стоимость. MVA (мультидоменная структура)

14 PVA PVA (Patterned Vertical Alignment), технология, разработанная Samsung вслед за Fujitsu, которая в общих чертах повторяет MVA и отличающаяся, с одной стороны, несколько б о льшими углами обзора, но с другой худшим временем отклика. PVA (Patterned Vertical Alignment), технология, разработанная Samsung вслед за Fujitsu, которая в общих чертах повторяет MVA и отличающаяся, с одной стороны, несколько б о льшими углами обзора, но с другой худшим временем отклика.

15 Недостатки: - время отклика у PVA-матриц катастрофически растет при уменьшении разницы между начальным и конечным состояниями пикселя; - время отклика у PVA-матриц катастрофически растет при уменьшении разницы между начальным и конечным состояниями пикселя; - проблема с цветопередачей – при взгляде перпендикулярно экрану матрица "теряет" некоторую часть оттенков, которые вновь появляются при небольшом отклонении вбок. - проблема с цветопередачей – при взгляде перпендикулярно экрану матрица "теряет" некоторую часть оттенков, которые вновь появляются при небольшом отклонении вбок.Достоинства: - демонстрируют намного более высокую контрастность - демонстрируют намного более высокую контрастность - PVA-матрицы на данный момент являются единственным типом матриц, для которых показатели реальной контрастности в среднем не меньше, а зачастую и больше, чем заявленные производителем; - PVA-матрицы на данный момент являются единственным типом матриц, для которых показатели реальной контрастности в среднем не меньше, а зачастую и больше, чем заявленные производителем; - фактически единственные на данный момент ЖК- матрицы, способные продемонстрировать действительно глубокий черный цвет. - фактически единственные на данный момент ЖК- матрицы, способные продемонстрировать действительно глубокий черный цвет.

16 3. Конструкции ЖК панелей Конструкция жидкокристаллического дисплея определяется расположением слоев (включая и светопроводящий слой) и имеет наибольшее значение для качества изображения на экране (в любых условиях: от темного помещения до работы при солнечном свете). В настоящее время используются три основных типа цветных LCD: 1. пропускающий (transmissive), 1. пропускающий (transmissive), 2. отражающий (reflective) 2. отражающий (reflective) 3. полупрозрачный (transflective) 3. полупрозрачный (transflective)

17 Пропускающий тип дисплея (transmissive) В этом типе конструкции свет поступает сквозь жидко- кристаллическую панель с задней стороны (подсветка). В этом типе конструкции свет поступает сквозь жидко- кристаллическую панель с задней стороны (подсветка). Transmissive LCD имеет высокое качество изображения в помещении и низкое (черный экран) при солнечном свете, т.к. отраженные от поверхности экрана солнечные лучи полностью подавляют свет, излучаемый подсветкой. Эта проблема решается (в настоящее время) двумя способами: увеличением яркости задней подсветки и уменьшением количества отраженного солнечного света. Transmissive LCD имеет высокое качество изображения в помещении и низкое (черный экран) при солнечном свете, т.к. отраженные от поверхности экрана солнечные лучи полностью подавляют свет, излучаемый подсветкой. Эта проблема решается (в настоящее время) двумя способами: увеличением яркости задней подсветки и уменьшением количества отраженного солнечного света.

18 Полупрозрачный тип дисплея (transflective) Похож на пропускающий, но у него между слоем жидких кристаллов и подсветкой имеется частично отражающий слой. Похож на пропускающий, но у него между слоем жидких кристаллов и подсветкой имеется частично отражающий слой. При дневном освещении солнечный свет отражается от зеркального слоя и освещает слой ЖК, при этом свет проходит жидкие кристаллы дважды (внутрь, а затем наружу). Как следствие, качество изображения при дневном освещении ниже, чем при искусственном освещении в помещении, когда свет проходит LCD один раз. При дневном освещении солнечный свет отражается от зеркального слоя и освещает слой ЖК, при этом свет проходит жидкие кристаллы дважды (внутрь, а затем наружу). Как следствие, качество изображения при дневном освещении ниже, чем при искусственном освещении в помещении, когда свет проходит LCD один раз.

19 Отражающий тип дисплея (reflective) Имеет полностью отражающий зеркальный слой. Все освещение (солнечный свет или свет передней подсветки), проходит сквозь ЖКИ, отражается от зеркального слоя и снова проходит сквозь ЖКИ. В этом случае качество изображения у дисплеев отражающего типа ниже, чем у полупропускающего (так как в обоих случаях используются сходные технологии). В помещении передняя подсветка не так эффективна, как задняя, и, соответственно, качество изображения - ниже.

20 Достоинства ЖК-панелей - в отличие от ЭЛТ-мониторов, большинство ЖК – цифровые; - в отличие от ЭЛТ-мониторов, большинство ЖК – цифровые; - высокий КПД и низкий уровень электромагнитного излучения - высокий КПД и низкий уровень электромагнитного излучения - меньшие габариты и заметно меньшая потребляемая мощность; - меньшие габариты и заметно меньшая потребляемая мощность; - отсутствие мерцания, следовательно, несравнимо меньшая утомляемость зрения и общая усталость при работе; - отсутствие мерцания, следовательно, несравнимо меньшая утомляемость зрения и общая усталость при работе; - меньшая чувствительность к магнитным полям; - меньшая чувствительность к магнитным полям; - отсутствие необходимости подстраивать изображение и выбирать конкретный экземпляр монитора - превосходные антибликовые покрытия; - отсутствие необходимости подстраивать изображение и выбирать конкретный экземпляр монитора - превосходные антибликовые покрытия; - почти идеальная геометрия изображения и чёткость элементов изображения, а также насыщенность цветов; - почти идеальная геометрия изображения и чёткость элементов изображения, а также насыщенность цветов; - отсутствие электризации экрана и, как следствие, его меньшая запыляемость; - отсутствие электризации экрана и, как следствие, его меньшая запыляемость; - срок службы определяется временем работы лампы подсветки, которая составляет от часов и более. - срок службы определяется временем работы лампы подсветки, которая составляет от часов и более.

21 Недостатки ЖК-панелей - любая отдельно взятая модель не универсальна; - любая отдельно взятая модель не универсальна; - LCD малочувствительны к изменению уровня яркости; - LCD малочувствительны к изменению уровня яркости; - трудно добиться равномерной подсветки по всей площади панели с жидкими кристаллами; - трудно добиться равномерной подсветки по всей площади панели с жидкими кристаллами; - инертность изображения; - инертность изображения; - снижение качества изображения при переходе к разрешению, отличного от рекомендованного; - снижение качества изображения при переходе к разрешению, отличного от рекомендованного; - неадекватная цветопередача - неадекватная цветопередача