LCD монитори - PIE.Wiki

Създаване на LCD дисплей

Първият работещ дисплей с течни кристали е създаден от Fergason през 1970 г. Преди LCD устройствата консумираха твърде много енергия, имаха ограничен експлоатационен живот и имаха лош контраст на изображението. Новият LCD дисплей беше представен на обществеността през 1971 г. и тогава получи горещо одобрение. Течните кристали са органични вещества, които могат да променят количеството светлина, предавано под напрежение. Мониторът с течни кристали се състои от две стъклени или пластмасови плочи с окачване между тях. Кристалите в тази суспензия са разположени успоредно един на друг, като по този начин позволяват на светлината да проникне през панела. Когато се приложи електрически ток, подредбата на кристалите се променя и те започват да блокират преминаването на светлината. LCD технологията е широко разпространена в компютрите и прожекционното оборудване. Първите течни кристали се характеризираха със своята нестабилност и не бяха подходящи за масово производство. Истинското развитие на LCD технологията започва с изобретяването от английски учени на стабилен течен кристал - бифенил. Първото поколение течнокристални дисплеи може да се види в калкулатори, електронни игри и часовници. Съвременните LCD монитори се наричат ​​още плоски панели, активно матрично двойно сканиране, тънкослойни транзистори. Идеята за LCD монитори се носи във въздуха повече от 30 години, но проведените изследвания не доведоха до приемливи резултати, така че LCD мониторите не спечелиха репутация за осигуряване на добро качество на изображението. Сега те стават популярни - всеки харесва техния елегантен външен вид, стройна фигура, компактност, ефективност (15-30 вата), освен това се смята, че само богати и сериозни хора могат да си позволят такъв лукс

Характеристики на LCD мониторите

Видове LCD монитори

Наблюдавайте композитни слоеве

Има два вида LCD монитори: DSTN (усукан нематичен с двойно сканиране) и TFT (тънкослоен транзистор), наричани също съответно пасивни и активни матрици. Такива монитори се състоят от следните слоеве: поляризационен филтър, стъклен слой, електрод, контролен слой, течни кристали, друг контролен слой, електрод, стъклен слой и поляризационен филтър. Първите компютри са използвали осем инчови (по диагонал) пасивни черно-бели матрици. С прехода към технологията с активна матрица размерът на екрана се увеличи. Почти всички съвременни LCD монитори използват тънкослойни транзисторни панели, които осигуряват ярки, ясни изображения с много по-голям размер.

Разделителна способност на монитора

Размерът на монитора определя работното пространство, което заема и, което е важно, цената му. Въпреки установената класификация на LCD мониторите в зависимост от размера на диагонала на екрана (15-, 17-, 19-инча), по-правилна е класификацията по работна резолюция. Факт е, че за разлика от CRT-базираните монитори, чиято разделителна способност може да се променя доста гъвкаво, LCD дисплеите имат фиксиран набор от физически пиксели. Ето защо те са предназначени да работят само с една резолюция, наречена работна. Косвено тази разделителна способност определя и размера на диагонала на матрицата, но мониторите с еднаква работна разделителна способност могат да имат различни размери на матрицата. Например, 15- до 16-инчовите монитори обикновено имат работна разделителна способност 1024 x 768, което означава, че даден монитор действително физически съдържа 1024 хоризонтални пиксела и 768 вертикални пиксела. Работната разделителна способност на монитора определя размера на иконите и шрифтовете, които ще се показват на екрана. Например, 15-инчов монитор може да има работна резолюция от 1024 x 768 и 1400 x 1050 пиксела. Във втория случай физическите размери на самите пиксели ще бъдат по-малки и тъй като и в двата случая се използва един и същ брой пиксели при формирането на стандартна икона, тогава при резолюция 1400×1050 пиксела иконата ще бъде по-малка в своята физически измерения. За някои потребители твърде малките размери на иконите с висока разделителна способност на монитора може да са неприемливи, така че когато купувате монитор, трябва незабавно да обърнете внимание на работната разделителна способност. Разбира се, мониторът може да показва изображения в различна разделителна способност от работната. Този режим на работа на монитора се нарича интерполация. В случай на интерполация, качеството на изображението оставя много да се желае. Режимът на интерполация значително влияе върху качеството на показване на екранните шрифтове.

Интерфейс на монитора

LCD мониторите по своята същност са цифрови устройства, така че „родният“ интерфейс за тях е цифровият интерфейс DVI, който може да има два типа конвектори: DVI-I, който комбинира цифрови и аналогови сигнали, и DVI-D, който предава само цифров сигнал. Смята се, че DVI интерфейсът е по-предпочитан за свързване на LCD монитор към компютър, въпреки че е разрешено и свързване чрез стандартен D-Sub конектор. DVI интерфейсът се поддържа и от факта, че в случай на аналогов интерфейс се получава двойно преобразуване на видео сигнала: първо, цифровият сигнал се преобразува в аналогов във видеокартата (DAC преобразуване), който след това се трансформира в цифров сигнал от електронния блок на самия LCD монитор (ADC преобразуване), В резултат на това рискът от различни изкривявания на сигнала се увеличава. Много съвременни LCD монитори имат както D-Sub, така и DVI конектори, което ви позволява едновременно да свържете две системни единици към монитора. Можете също така да намерите модели, които имат два цифрови конектора. Евтините офис модели имат предимно само стандартен D-Sub конектор.

Тип LCD матрица

Основният компонент на LCD матрицата са течни кристали. Има три основни вида течни кристали: смектични, нематични и холестерични. Според техните електрически свойства всички течни кристали се разделят на две основни групи: първата включва течни кристали с положителна диелектрична анизотропия, втората - с отрицателна диелектрична анизотропия. Разликата е в това как тези молекули реагират на външно електрическо поле. Молекулите с положителна диелектрична анизотропия са ориентирани по протежение на силовите линии, а молекулите с отрицателна диелектрична анизотропия са ориентирани перпендикулярно на силовите линии. Нематичните течни кристали имат положителна диелектрична анизотропия, докато смектичните течни кристали, напротив, имат отрицателна диелектрична анизотропия. Друго забележително свойство на LC молекулите е тяхната оптична анизотропия. По-специално, ако ориентацията на молекулите съвпада с посоката на разпространение на равнинно поляризирана светлина, тогава молекулите нямат никакъв ефект върху равнината на поляризация на светлината. Ако ориентацията на молекулите е перпендикулярна на посоката на разпространение на светлината, тогава равнината на поляризация се завърта така, че да бъде успоредна на посоката на ориентация на молекулите. Диелектричната и оптичната анизотропия на LC молекулите позволява използването им като своеобразни светлинни модулатори, позволяващи формирането на необходимото изображение на екрана. Принципът на работа на такъв модулатор е доста прост и се основава на промяна на равнината на поляризация на светлината, преминаваща през LCD клетката. LCD клетката е разположена между два поляризатора, чиито поляризационни оси са взаимно перпендикулярни. Първият поляризатор изрязва плоскополяризираното лъчение от светлината, преминаваща от лампата за задно осветяване. Ако нямаше LC клетка, тогава такава равнинно поляризирана светлина би била напълно абсорбирана от втория поляризатор. LCD клетка, поставена на пътя на пропусната равнинно поляризирана светлина, може да завърти равнината на поляризация на пропуснатата светлина. В този случай част от светлината преминава през втория поляризатор, т.е. клетката става прозрачна (напълно или частично). В зависимост от това как се контролира въртенето на поляризационната равнина в LC клетката, се разграничават няколко вида LC матрици. И така, LCD клетка, поставена между два кръстосани поляризатора, позволява предаваното лъчение да бъде модулирано, създавайки градации на черен и бял цвят. За да получите цветно изображение, е необходимо да използвате три цветни филтъра: червен (R), зелен (G) и син (B), които, когато са инсталирани на пътя на бялата светлина, ще ви позволят да получите три основни цвята в необходимите пропорции. И така, всеки пиксел на LCD монитор се състои от три отделни подпиксела: червен, зелен и син, които са контролирани LCD клетки и се различават само по използваните филтри, инсталирани между горната стъклена плоча и изходния поляризационен филтър

Класификация на TFT-LCD дисплеите

Основните технологии в производството на LCD дисплеи: TN+film, IPS (SFT) и MVA. Тези технологии се различават по геометрията на повърхностите, полимера, контролната плоча и предния електрод. От голямо значение са чистотата и вида на полимера с течнокристални свойства, използван в конкретните разработки.

TN матрица

TN клетъчна структура

TN-тип (Twisted Nematic) течнокристална матрица е многослойна структура, състояща се от два поляризационни филтъра, два прозрачни електрода и две стъклени плочи, между които е разположено действителното нематично течнокристално вещество с положителна диелектрична анизотропия. На повърхността на стъклените плочи са нанесени специални жлебове, което дава възможност да се създаде първоначално еднаква ориентация на всички молекули от течни кристали по плочата. Жлебовете на двете плочи са взаимно перпендикулярни, така че слоят от течни кристални молекули между плочите променя ориентацията си на 90°. Оказва се, че LC молекулите образуват спирално усукана структура (фиг. 3), поради което такива матрици се наричат ​​Twisted Nematic. Стъклените плочи с жлебове са разположени между два поляризационни филтъра, като поляризационната ос във всеки филтър съвпада с посоката на жлебовете на плочата. В нормалното си състояние LCD клетката е отворена, защото течните кристали въртят равнината на поляризация на светлината, преминаваща през тях. Следователно плоскополяризираното лъчение, генерирано след преминаване през първия поляризатор, ще премине и през втория поляризатор, тъй като неговата поляризационна ос ще бъде успоредна на посоката на поляризация на падащото лъчение. Под въздействието на електрическото поле, създадено от прозрачни електроди, молекулите на течнокристалния слой променят своята пространствена ориентация, подреждайки се по посока на силовите линии. В този случай течнокристалният слой губи способността да върти равнината на поляризация на падащата светлина и системата става оптически непрозрачна, тъй като цялата светлина се абсорбира от изходния поляризационен филтър. В зависимост от приложеното напрежение между управляващите електроди е възможно да се промени ориентацията на молекулите по полето не напълно, а само частично, т.е. да се регулира степента на усукване на LC молекулите. Това от своя страна ви позволява да промените интензитета на светлината, преминаваща през LCD клетката. По този начин, като инсталирате лампа за подсветка зад LCD матрицата и променяте напрежението между електродите, можете да променяте степента на прозрачност на една LCD клетка. TN матриците са най-често срещаните и най-евтините. Те имат някои недостатъци: не много големи ъгли на видимост, нисък контраст и невъзможност за получаване на перфектен черен цвят. Факт е, че дори когато към клетката се приложи максимално напрежение, е невъзможно напълно да се завъртят LC молекулите и да се ориентират по линиите на полето. Следователно такива матрици остават леко прозрачни дори когато пикселът е напълно изключен. Вторият недостатък е свързан с малките ъгли на видимост. За да го елиминирате частично, върху повърхността на монитора се прилага специален разпръскващ филм, който ви позволява да увеличите ъгъла на гледане. Тази технология се нарича TN+Film, което показва наличието на този филм. Да разберете точно какъв тип матрица се използва в монитора не е толкова лесно. Въпреки това, ако има „счупен“ пиксел на монитора в резултат на повреда на транзистора, който управлява LCD клетката, тогава в TN матриците той винаги ще свети ярко (червено, зелено или синьо), тъй като за TN матрица отворен пиксел съответства на липса на напрежение в клетката. Можете да разпознаете TN матрица, като погледнете черния цвят при максимална яркост - ако е повече сив, отколкото черен, тогава вероятно е TN матрица.

IPS матрици

IPS клетъчна структура

Мониторите с IPS матрица се наричат ​​още Super TFT монитори. Отличителна черта на IPS матриците е, че управляващите електроди са разположени в една равнина от долната страна на LCD клетката. При липса на напрежение между електродите, LC молекулите са разположени успоредно една на друга, електродите и посоката на поляризация на долния поляризационен филтър. В това състояние те не влияят на поляризационния ъгъл на предаваната светлина и светлината се абсорбира напълно от изходния поляризационен филтър, тъй като посоките на поляризация на филтрите са перпендикулярни един на друг. Когато се приложи напрежение към управляващите електроди, генерираното електрическо поле завърта LC молекулите на 90°, така че те да са ориентирани по линията на полето. Ако светлината преминава през такава клетка, тогава поради въртенето на поляризационната равнина горният поляризационен филтър ще пропуска светлина без смущения, тоест клетката ще бъде в отворено състояние (фиг. 4). Чрез промяна на напрежението между електродите е възможно да се принудят LC молекулите да се въртят под произволен ъгъл, като по този начин се променя прозрачността на клетката. Във всички останали аспекти IPS клетките са подобни на TN матриците: цветно изображение се формира и чрез използването на три цветни филтъра. IPS матриците имат както предимства, така и недостатъци спрямо TN матриците. Предимство е фактът, че в този случай цветът е идеално черен, а не сив, както при TN матриците. Друго безспорно предимство на тази технология са големите ъгли на видимост. Недостатъците на IPS матриците включват по-дълго време за реакция на пикселите, отколкото при TN матриците. По-късно обаче ще се върнем към въпроса за времето за реакция на пикселите. В заключение ще отбележим, че има различни модификации на IPS матрици (Super IPS, Dual Domain IPS), които могат да подобрят техните характеристики.

MVA матрици

Домейн структура на MVA клетка

MVA е развитие на VA технологията, тоест технология с вертикално молекулярно подреждане. За разлика от TN и IPS матриците, в случая се използват течни кристали с отрицателна диелектрична анизотропия, които са ориентирани перпендикулярно на посоката на силовите линии на електричното поле. При липса на напрежение между плочите на LC клетката, всички течнокристални молекули са ориентирани вертикално и нямат ефект върху равнината на поляризация на пропусканата светлина. Тъй като светлината преминава през два кръстосани поляризатора, тя се абсорбира напълно от втория поляризатор и клетката е в затворено състояние, като за разлика от TN матрицата е възможно да се получи идеално черен цвят. Когато се приложи напрежение към електродите, разположени отгоре и отдолу, молекулите се завъртат на 90°, като се ориентират перпендикулярно на линиите на електрическото поле. Когато равнинно поляризираната светлина преминава през такава структура, равнината на поляризация се завърта на 90° и светлината преминава свободно през изходния поляризатор, т.е. LC клетката е в отворено състояние. Предимствата на системите с вертикално подреждане на молекулите са възможността за получаване на идеален черен цвят (което от своя страна влияе върху възможността за получаване на изображения с висок контраст) и краткото време за реакция на пиксела. За да се увеличат ъглите на видимост, системите с вертикално подреждане на молекулите използват мултидомейнова структура, което води до създаването на матрици тип MVA. Идеята зад тази технология е, че всеки субпиксел е разделен на няколко зони (домейни) с помощта на специални издатини, които леко променят ориентацията на молекулите, принуждавайки ги да се изравнят с повърхността на издатината. Това води до факта, че всеки такъв домейн свети в собствена посока (в рамките на определен плътен ъгъл), а съвкупността от всички посоки разширява ъгъла на гледане на монитора. Предимствата на MVA матриците включват висок контраст (поради възможността за получаване на идеално черен цвят) и големи ъгли на видимост (до 170°). В момента има няколко разновидности на MVA технологията, например PVA (Patterned Vertical Alignment) от Samsung, MVA-Premium и др., които допълнително подобряват характеристиките на MVA матриците.

Яркост

Днес в LCD мониторите максималната яркост, посочена в техническата документация, варира от 250 до 500 cd/m2. И ако яркостта на монитора е достатъчно висока, тогава това задължително се посочва в рекламните брошури и се представя като едно от основните предимства на монитора. Точно тук обаче се крие един от подводните камъни. Парадоксът е, че е невъзможно да се разчита на числата, посочени в техническата документация. Това се отнася не само за яркостта, но и за контраста, ъглите на видимост и времето за реакция на пикселите. Те не само може изобщо да не съответстват на реално наблюдаваните стойности, но понякога дори е трудно да се разбере какво означават тези числа. На първо място, има различни техники за измерване, описани в различни стандарти; Съответно измерванията, извършени с различни методи, дават различни резултати и е малко вероятно да успеете да разберете по какъв точно метод и как са извършени измерванията. Ето един прост пример. Измерената яркост зависи от цветовата температура, но когато кажат, че яркостта на монитора е 300 cd/m2, възниква въпросът при каква цветова температура се постига тази максимална яркост? Освен това производителите посочват яркост не за монитора, а за LCD матрицата, което изобщо не е едно и също нещо. За измерване на яркостта се използват специални референтни генераторни сигнали с точно определена цветова температура, поради което характеристиките на самия монитор като краен продукт могат да се различават значително от посочените в техническата документация. Но за потребителя характеристиките на самия монитор, а не на матрицата, са от първостепенно значение. Яркостта е наистина важна характеристика за LCD монитора. Например, ако яркостта е недостатъчна, едва ли ще можете да играете различни игри или да гледате DVD филми. Освен това ще бъде неудобно да работите на монитора при дневна светлина (външно осветление). Въпреки това би било преждевременно да се прави заключение на тази основа, че монитор с декларирана яркост от 450 cd/m2 е по някакъв начин по-добър от монитор с яркост 350 cd/m2. Първо, както вече беше отбелязано, декларираната и реалната яркост не са едно и също нещо, и второ, напълно достатъчно е LCD мониторът да има яркост 200-250 cd/m2 (не е декларирана, но реално наблюдавана). Освен това важен е и начинът, по който се регулира яркостта на монитора. От гледна точка на физиката, настройката на яркостта може да се извърши чрез промяна на яркостта на подсветката. Това се постига или чрез регулиране на разрядния ток в лампата (в мониторите, флуоресцентни лампи със студен катод, CCFL се използват като подсветка), или чрез така наречената широчинно-импулсна модулация на захранването на лампата. При широчинно-импулсна модулация напрежението се подава към лампата за подсветка в импулси с определена продължителност. В резултат на това подсветката не свети постоянно, а само на периодично повтарящи се интервали от време, но поради инерцията на зрението изглежда, че лампата е постоянно включена (честотата на повторение на импулса е повече от 200 Hz). Очевидно, като промените ширината на подаваните импулси на напрежение, можете да регулирате средната яркост на подсветката. В допълнение към регулирането на яркостта на монитора с помощта на подсветката, понякога тази настройка се извършва от самата матрица. Всъщност към управляващото напрежение на електродите на LCD клетката се добавя постояннотоков компонент. Това позволява на LCD клетката да се отвори напълно, но не й позволява да се затвори напълно. В този случай с увеличаване на яркостта черният цвят престава да бъде черен (матрицата става частично прозрачна дори когато LCD клетката е затворена).

Контраст

Също толкова важна характеристика на LCD монитора е неговият контраст, който се определя като съотношението на яркостта на белия фон към яркостта на черния фон. Теоретично контрастът на монитора не трябва да зависи от нивото на яркост, зададено на монитора, тоест при всяко ниво на яркост измереният контраст трябва да има една и съща стойност. Наистина, яркостта на белия фон е пропорционална на яркостта на фоновото осветление. В идеалния случай съотношението на светлинната пропускливост на LCD клетка в отворено и затворено състояние е характеристика на самата LCD клетка, но на практика това съотношение може да зависи както от зададената цветова температура, така и от зададеното ниво на яркост на монитора. Наскоро контрастът на изображението на цифровите монитори се увеличи значително и сега тази цифра често достига 500:1. Но тук всичко не е толкова просто. Факт е, че контрастът може да бъде зададен не за монитора, а за матрицата. Въпреки това, както показва опитът, ако паспортът показва контраст над 350: 1, това е напълно достатъчно за нормална работа.

Ъгъл на гледане

Максималният зрителен ъгъл (както вертикален, така и хоризонтален) се определя като ъгъл, от който контрастът на изображението в центъра е поне 10:1. Някои производители на матрици, когато определят ъглите на видимост, използват контрастно съотношение 5:1, а не 10:1, което също внася известно объркване в техническите спецификации. Формалната дефиниция на ъглите на видимост е доста неясна и най-важното - няма пряко отношение към правилното цветопредаване при гледане на изображение под ъгъл. Всъщност за потребителите много по-важно обстоятелство е фактът, че при гледане на изображение под ъгъл спрямо повърхността на монитора не се получава спад в контраста, а цветови изкривявания. Например червеното се превръща в жълто, а зеленото в синьо. Освен това такива изкривявания се проявяват по различен начин в различните модели: при някои те стават забележими дори под лек ъгъл, много по-малък от ъгъла на гледане. Следователно е фундаментално погрешно да се сравняват монитори въз основа на ъгли на видимост. Възможно е сравнение, но такова сравнение няма практическо значение.

Време за реакция на пикселите

Типична времева диаграма за включване на пиксела за TN+Film матрица

Типична времева диаграма на изключване на пиксела за TN+Film матрица

Времето за реакция или времето за реакция на пиксела обикновено се посочва в техническата документация на монитора и се счита за една от най-важните характеристики на монитора (което не е съвсем вярно). При LCD мониторите времето за реакция на пиксела, което зависи от вида на матрицата, се измерва в десетки милисекунди (при новите TN+Film матрици времето за реакция на пиксела е 12 ms), което води до замъгляване на променящата се картина и може да се забележи за окото. Прави се разлика между времето за включване и изключване на пиксела. Времето за включен пиксел се отнася до периода от време, необходимо за отваряне на LCD клетката, а времето за изключване се отнася до периода от време, необходим за затварянето ѝ. Когато говорим за времето за реакция на един пиксел, имаме предвид общото време, през което пикселът се включва и изключва. Времето, когато един пиксел се включва и времето, когато се изключва, може да варира значително. Когато говорят за времето за реакция на пиксела, посочено в техническата документация на монитора, те имат предвид времето за реакция на матрицата, а не на монитора. В допълнение, времето за реакция на пикселите, посочено в техническата документация, се интерпретира по различен начин от различните производители на матрици. Например, една от опциите за тълкуване на времето за включване (изключване) на пиксел е, че това е времето, когато яркостта на пиксела се променя от 10 на 90% (от 90 на 10%). Досега, когато говорим за измерване на времето за реакция на пиксела, се предполага, че говорим за превключване между черни и бели цветове. Ако няма проблеми с черното (пикселът е просто затворен), тогава изборът на бяло не е очевиден. Как ще се промени времето за реакция на един пиксел, ако се измерва, докато превключва между различни полутонове? Този въпрос е от голямо практическо значение. Факт е, че превключването от черен фон към бял или обратното е относително рядко в реални приложения. В повечето приложения обикновено се прилагат преходи между полутонове. И ако времето за превключване между черни и бели цветове се окаже по-малко от времето за превключване между сивата скала, тогава времето за реакция на пиксела няма да има практическо значение и не можете да разчитате на тази характеристика на монитора. Какъв извод може да се направи от горното? Всичко е много просто: времето за реакция на пиксела, декларирано от производителя, не ни позволява ясно да преценим динамичните характеристики на монитора. В този смисъл е по-правилно да говорим не за времето, през което един пиксел превключва между бели и черни цветове, а за средното време, през което един пиксел превключва между полутонове.

Брой показвани цветове

Всички монитори по своята същност са RGB устройства, тоест цветът в тях се получава чрез смесване в различни пропорции на трите основни цвята: червен, зелен и син. Така всеки LCD пиксел се състои от три цветни субпиксела. В допълнение към напълно затворено или напълно отворено състояние на LCD клетката са възможни и междинни състояния, когато LCD клетката е частично отворена. Това ви позволява да формирате цветови нюанс и да смесвате цветовите нюанси на основните цветове в желаните пропорции. В този случай броят на цветовете, възпроизвеждани от монитора, теоретично зависи от това колко цветни нюанса могат да бъдат формирани във всеки цветен канал. Частично отваряне на LCD клетката се постига чрез прилагане на необходимото ниво на напрежение към управляващите електроди. Следователно броят на възпроизводимите цветови нюанси във всеки цветен канал зависи от това колко различни нива на напрежение могат да бъдат приложени към LCD клетката. За да генерирате произволно ниво на напрежение, ще трябва да използвате DAC схеми с голям битов капацитет, което е изключително скъпо. Ето защо съвременните LCD монитори най-често използват 18-битови ЦАП и по-рядко - 24-битови. Когато използвате 18-битов DAC, има 6 бита на цветен канал. Това ви позволява да генерирате 64 (26=64) различни нива на напрежение и съответно да получите 64 цветови нюанса в един цветен канал. Като цяло чрез смесване на цветови нюанси на различни канали е възможно да се създадат 262 144 цветови нюанса. При използване на 24-битова матрица (24-битова DAC схема) всеки канал има 8 бита, което дава възможност за генериране на 256 (28=256) цветови нюанса във всеки канал, като общо една такава матрица възпроизвежда 16 777 216 цветови нюанса. В същото време за много 18-битови матрици листът с данни показва, че те възпроизвеждат 16,2 милиона цветови нюанса. Какво става тук и възможно ли е това? Оказва се, че в 18-битовите матрици чрез всякакви трикове можете да доближите броя на цветовите нюанси до това, което се възпроизвежда от реалните 24-битови матрици. За екстраполиране на цветови тонове в 18-битови матрици се използват две технологии (и комбинации от тях): дитъринг и FRC (Frame Rate Control). Същността на дитъринг технологията е, че липсващите цветови нюанси се получават чрез смесване на най-близките цветови нюанси на съседни пиксели. Нека да разгледаме един прост пример. Да приемем, че един пиксел може да бъде само в две състояния: отворен и затворен, като затвореното състояние на пиксела произвежда черно, а отвореното състояние произвежда червено. Ако вместо един пиксел разгледаме група от два пиксела, тогава в допълнение към черно и червено можем да получим и междинен цвят, като по този начин екстраполираме от двуцветен режим към трицветен. В резултат на това, ако първоначално такъв монитор може да генерира шест цвята (по два за всеки канал), тогава след такова смесване той вече ще възпроизведе 27 цвята. Схемата на дитъринг има един съществен недостатък: увеличаването на цветовите нюанси се постига чрез намаляване на разделителната способност. Всъщност това увеличава размера на пиксела, което може да има отрицателно въздействие при изчертаване на детайли на изображението. Същността на FRC технологията е да манипулира яркостта на отделните субпиксели чрез допълнителното им включване/изключване. Както в предишния пример, един пиксел се счита за черен (изключен) или червен (включен). Всеки субпиксел получава команда да се включва при честота на кадрите, т.е. при честота на кадрите от 60 Hz, всеки субпиксел получава команда да се включва 60 пъти в секунда. Това позволява да се генерира червеният цвят. Ако принудите пиксела да се включва не 60 пъти в секунда, а само 50 (на всеки 12-ти тактов цикъл, изключвайте пиксела, вместо да го включвате), тогава резултантната яркост на пиксела ще бъде 83% от максимума, което ще позволи образуването на междинен цветен нюанс на червеното. И двата обсъдени метода за цветна екстраполация имат своите недостатъци. В първия случай е възможно трептене на екрана и леко увеличаване на времето за реакция, а във втория е възможно загуба на детайли на изображението. Доста трудно е да се различи 18-битова матрица с цветна екстраполация от истинска 24-битова матрица на око. В същото време цената на 24-битова матрица е много по-висока.

Принцип на работа на TFT-LCD дисплеите

Общият принцип на формиране на изображение на екрана е добре илюстриран на фиг. 1. Но как да контролираме яркостта на отделните субпиксели? Обикновено се обяснява на начинаещите по следния начин: зад всеки субпиксел има течнокристален затвор. В зависимост от напрежението, което се подава към него, той пропуска повече или по-малко светлина от подсветката. И всеки веднага си представя някакви амортисьори на малки панти, които се въртят на желания ъгъл... нещо подобно:

В действителност, разбира се, всичко е много по-сложно. Няма материални капаци на пантите. В реална течнокристална матрица, светлинният поток се контролира по следния начин:

Светлината от подсветката (проследяваме картината отдолу нагоре) първо преминава през долния поляризационен филтър (бяла засенчена плоча). Сега това вече не е обикновен светлинен поток, а поляризиран. След това светлината преминава през полупрозрачни контролни електроди (жълти плочи) и среща слой от течни кристали по пътя си. Чрез промяна на управляващото напрежение поляризацията на светлинния поток може да се промени до 90 градуса (на снимката вляво) или да остане непроменена (вдясно). Внимание, забавлението започва! След слоя от течни кристали се разполагат светлинни филтри и тук всеки субпиксел се оцветява в желания цвят – червен, зелен или син. Ако погледнем екрана с премахнат горен поляризационен филтър, ще видим милиони светещи субпиксели – и всеки един свети с максимална яркост, защото очите ни не могат да различат поляризацията на светлината. С други думи, без горния поляризатор просто ще видим равномерно бяло сияние по цялата повърхност на екрана. Но веднага щом поставите горния поляризиращ филтър на място, той ще „разкрие“ всички промени, които течните кристали са направили в поляризацията на светлината. Някои субпиксели ще останат ярко светещи, като левия на фигурата, чиято поляризация е променена на 90 градуса, а някои ще изгаснат, тъй като горният поляризатор е в противофаза на долния и не пропуска светлина с поляризацията по подразбиране. Има и субпиксели с междинна яркост - поляризацията на светлинния поток, преминаващ през тях, се завърта не с 90, а с по-малък брой градуси, например с 30 или 55 градуса.

Предимства и недостатъци

Литература

• A.V.Petrochenkov “Хардуер-компютър и периферия”, -106 стр. ил.
• V.E. Фигурнов “IBM PC за потребителя”, -67 страници.
• “HARD "n" SOFT" (компютърно списание за широк кръг потребители) № 6 2003 г.
• Н. И. Гурин „Работа на персонален компютър“ - 128 страници.