Ne tür izleme matrisleri vardır? LCD monitörler Sıvı kristal lcd analog

Artık sıvı kristal monitörler de dahil olmak üzere düz panel monitör teknolojisi en umut verici olanıdır. LCD monitörler şu anda dünya çapındaki satışların yalnızca %10'unu oluştursa da, en hızlı büyüyen pazar sektörüdür (yılda %65).

Çalışma prensibi

LCD monitör ekranları (Sıvı Kristal Ekran), sıvı haldeki bir maddeden (siyanofenil) yapılır, ancak aynı zamanda kristal cisimlerin doğasında bulunan bazı özelliklere de sahiptir. Aslında bunlar, moleküllerin yönelimindeki düzenle ilişkili anizotropi özelliklere (özellikle optik olanlara) sahip sıvılardır.
Garip bir şekilde, sıvı kristaller CRT'lerden neredeyse on yıl daha eskidir, bu maddelerin ilk tanımı 1888'de yapılmıştır. Bununla birlikte, uzun süredir kimse bunların pratikte nasıl kullanılacağını bilmiyordu: bu tür maddeler var ve herkes var ve yok fizikçiler ve kimyagerler dışında ilgi çekici değillerdi. Böylece, sıvı kristal malzemeler 1888'de Avusturyalı bilim adamı F. Renitzer tarafından keşfedildi, ancak yalnızca 1930'da İngiliz Marconi şirketinden araştırmacılar bunların endüstriyel kullanımı için bir patent aldı. Ancak o dönemde teknolojik altyapı henüz çok zayıf olduğundan işler bundan ileri gitmedi. İlk gerçek atılım RCA'dan (Radio Corporation of America) bilim adamları Fergason ve Williams tarafından yapıldı. Bunlardan biri seçici yansıtıcı etkilerini kullanarak sıvı kristallere dayalı bir termal sensör yarattı, diğeri ise elektrik alanının nematik kristaller üzerindeki etkisini inceledi. Ve 1966'nın sonunda RCA Corporation, dijital bir saat olan bir LCD monitör prototipini tanıttı. Sharp Corporation, LCD teknolojisinin geliştirilmesinde önemli bir rol oynadı. Halen teknoloji liderleri arasında yer alıyor. Dünyanın ilk hesap makinesi CS10A, 1964 yılında bu şirket tarafından üretildi. Ekim 1975'te TN LCD teknolojisi kullanılarak ilk kompakt dijital saat üretildi. 70'li yılların ikinci yarısında sekiz bölümlü sıvı kristal ekranlardan, her noktanın adreslendiği matris üretimine geçiş başladı. Böylece, 1976'da Sharp, 160x120 piksel çözünürlüğe sahip bir LCD matrisine dayanan, 5,5 inç ekran diyagonaline sahip siyah beyaz bir TV'yi piyasaya sürdü.
LCD'nin çalışması ışık akısının polarizasyonu olgusuna dayanmaktadır. Polaroid kristalleri olarak adlandırılan kristallerin, yalnızca elektromanyetik indüksiyon vektörü polaroidin optik düzlemine paralel bir düzlemde yer alan ışık bileşenini iletebildiği bilinmektedir. Işık çıkışının geri kalanı için Polaroid opak olacaktır. Böylece polaroid ışığı "eler", bu etkiye ışığın polarizasyonu denir. Uzun molekülleri elektrostatik ve elektromanyetik alanlara duyarlı ve ışığı polarize edebilen sıvı maddeler incelendiğinde polarizasyonu kontrol etmek mümkün hale geldi. Bu amorf maddeler, elektro-optik özellikler bakımından kristal maddelere benzerlikleri ve ayrıca bir kabın şeklini alabilme yetenekleri nedeniyle sıvı kristaller olarak adlandırıldı.
Bu keşfe dayanarak ve daha fazla araştırma yoluyla, elektrik voltajının arttırılması ile kristal moleküllerin yöneliminin görüntü oluşturulmasını sağlayacak şekilde değiştirilmesi arasında bir bağlantının keşfedilmesi mümkün oldu. Sıvı kristaller ilk olarak hesap makinesi ekranlarında ve elektronik saatlerde kullanılmış, daha sonra dizüstü bilgisayarların monitörlerinde kullanılmaya başlanmıştır. Günümüzde bu alandaki ilerlemenin bir sonucu olarak masaüstü bilgisayarlar için LCD ekranlar giderek yaygınlaşmaktadır.

Bir LCD monitör ekranı, bilgileri görüntülemek için değiştirilebilen bir dizi küçük parçadan (piksel adı verilen) oluşur. Bir LCD monitörün birkaç katmanı vardır; burada anahtar rol, alt tabaka veya alt tabaka adı verilen, sodyum içermeyen ve çok saf cam malzemeden yapılmış, aralarında aslında ince bir sıvı kristal tabakası bulunan iki panel tarafından oynanır [bkz. pirinç. 2.1]. Panellerde kristalleri belirli yönlere yönlendiren oluklar bulunur. Oluklar, her panelde paralel fakat iki panel arasında dik olacak şekilde konumlandırılmıştır. Boyuna oluklar, şeffaf plastikten ince filmlerin cam yüzeye yerleştirilmesiyle elde edilir ve daha sonra özel olarak işlenir. Oluklarla temas halinde olan sıvı kristallerdeki moleküller, tüm hücrelerde aynı şekilde yönlendirilir. Sıvı kristal (nematik) çeşitlerinden birinin molekülleri, voltaj yokluğunda, ışık dalgasındaki elektrik (ve manyetik) alanın vektörünü ışın yayılma eksenine dik düzlemde belirli bir açıyla döndürür. Camın yüzeyine oluklar uygulamak, tüm hücreler için polarizasyon düzleminin aynı dönme açısının sağlanmasını mümkün kılar. İki panel birbirine çok yakın konumlandırılmıştır. Sıvı kristal panel bir ışık kaynağı ile aydınlatılır (bulunduğu yere bağlı olarak sıvı kristal paneller ışığı yansıtarak veya ileterek çalışır).

Işık ışınının polarizasyon düzlemi bir panelden geçerken 90° döner [bkz. pirinç. 2.2].
Bir elektrik alanı ortaya çıktığında, sıvı kristal molekülleri alan boyunca kısmen dikey olarak sıralanır, ışığın polarizasyon düzleminin dönme açısı 90 dereceden farklı olur ve ışık, sıvı kristallerden engellenmeden geçer (bkz. pirinç. 2.3].
Işık ışınının polarizasyon düzleminin dönüşü gözle görülmez, bu nedenle cam panellere polarizasyon filtreleri olan iki katman daha eklemek gerekli hale geldi. Bu filtreler, ışık ışınının yalnızca polarizasyon ekseni belirli bir eksene karşılık gelen bileşenini iletir. Bu nedenle, bir polarizörden geçerken ışık huzmesi, polarizasyon düzlemi ile polarizörün ekseni arasındaki açıya bağlı olarak zayıflayacaktır. Gerilimin yokluğunda, birinci polarizör yalnızca karşılık gelen polarizasyon vektörüne sahip ışığı ilettiğinden hücre şeffaftır. Sıvı kristaller sayesinde ışığın polarizasyon vektörü döndürülür ve ışın ikinci polarizöre geçtiğinde zaten döndürülmüş olur, böylece ikinci polarizörden sorunsuz geçer [bkz. Şekil 2.4a].

Bir elektrik alanının varlığında, polarizasyon vektörünün dönüşü daha küçük bir açıda meydana gelir, böylece ikinci polarizör, radyasyona karşı yalnızca kısmen şeffaf hale gelir. Potansiyel fark, sıvı kristallerdeki polarizasyon düzleminin dönüşü hiç oluşmayacak kadar büyükse, o zaman ışık demeti ikinci polarizör tarafından tamamen emilecek ve ekran arkadan aydınlatıldığında siyah görünecektir. ön (arka ışık ışınları ekranda tamamen emilir) [bkz. Şekil 2.4b]. Farklı elektrik alanları oluşturan çok sayıda elektrotu ekranın (hücre) ayrı yerlerine yerleştirirseniz, bu elektrotların potansiyellerinin uygun şekilde kontrol edilmesiyle harflerin ve diğer görüntü öğelerinin ekranda görüntülenmesi mümkün olacaktır. Elektrotlar şeffaf plastik içine yerleştirilir ve herhangi bir şekilde olabilir. Teknolojik yenilikler, boyutlarının küçük bir nokta boyutuyla sınırlandırılmasını mümkün kılmıştır; dolayısıyla aynı ekran alanına daha fazla sayıda elektrot yerleştirilebilir, bu da LCD monitörün çözünürlüğünü artırır ve karmaşık görüntüleri bile görüntülememize olanak tanır. renkli. Renkli bir görüntüyü görüntülemek için, ışığın LCD ekranın arkasından gelmesini sağlayacak şekilde monitörün arkadan aydınlatılması gerekir. Bu, çevredeki ortam parlak olmasa bile görüntünün iyi kalitede izlenebilmesi için gereklidir. Renk, beyaz ışık kaynağının emisyonundan üç ana bileşeni ayıran üç filtre kullanılarak üretilir. Ekrandaki her nokta veya piksel için üç ana rengin birleştirilmesiyle herhangi bir rengin yeniden üretilmesi mümkündür.
Aslında, renk durumunda, birkaç olasılık vardır: birbiri ardına birkaç filtre yapabilirsiniz (bu, iletilen radyasyonun küçük bir kısmına yol açar), bir sıvı kristal hücrenin özelliğinden yararlanabilirsiniz - elektrik alanı olduğunda kuvvet değişiklikleri, radyasyonun polarizasyon düzleminin dönme açısı, farklı dalga boylarına sahip ışık bileşenleri için farklı şekilde değişir. Bu özellik, belirli bir dalga boyundaki radyasyonu yansıtmak (veya absorbe etmek) için kullanılabilir (sorun, voltajı doğru ve hızlı bir şekilde değiştirme ihtiyacıdır). Hangi mekanizmanın kullanıldığı üreticiye bağlıdır. İlk yöntem daha basit, ikincisi daha etkilidir.
İlk LCD ekranlar 8 inç civarında çok küçüktü, günümüzde dizüstü bilgisayarlarda kullanılmak üzere 15" boyuta ulaşmış, masaüstü bilgisayarlar için ise 20" ve daha büyük LCD monitörler üretilmektedir. Boyut artışının ardından çözünürlük artışı geliyor ve bu da gelişen özel teknolojiler yardımıyla çözülen yeni sorunların ortaya çıkmasına neden oluyor; bunların hepsini aşağıda anlatacağız. İlk zorluklardan biri, yüksek çözünürlüklerde görüntü kalitesini tanımlayacak bir standarda duyulan ihtiyaçtı. Hedefe doğru atılan ilk adım, STN teknolojisini kullanarak kristallerdeki ışığın polarizasyon düzleminin dönüş açısını 90°'den 270°'ye çıkarmaktı.

LCD monitörlerin avantajları ve dezavantajları

TFT'nin avantajları arasında mükemmel odaklanma, geometrik bozulmanın olmaması ve renk kayıt hataları yer alır. Üstelik ekranları asla titremiyor. Neden? Cevap basit; bu ekranlar, ekrandaki her çizgiyi soldan sağa çizmek için elektron ışını kullanmıyor. CRT'de bu ışın sağ alt köşeden sol üst köşeye aktarıldığında görüntü bir süreliğine söner (ışın ters çevrilmesi). Aksine, bir TFT ekranın pikselleri asla sönmez, yalnızca parlaklıklarının yoğunluğunu sürekli olarak değiştirirler.
Tablo 1.1 farklı ekran türleri için performans özelliklerindeki tüm temel farklılıkları göstermektedir:

Tablo 1.1. CRT ve LCD monitörlerin karşılaştırmalı özellikleri.

Efsane: ( + ) itibar, ( ~ ) kabul edilebilir, ( - ) kusur

	LCD monitörler	CRT monitörler
Parlaklık	(+ ) 170 ila 250 cd/m2 arası	(~ ) 80 ila 120 cd/m2 arası
Zıtlık	(~ ) 200:1'den 400:1'e	(+ ) 350:1'den 700:1'e
Görüş açısı (buna karşılık)	(~ ) 110'dan 170 dereceye kadar	(+ ) 150 derecenin üzerinde
Görüş açısı (renge göre)	(- ) 50 ila 125 derece arası	(~ ) 120 derecenin üzerinde
İzin	(- ) Sabit piksel boyutunda tek çözünürlük. Optimum olarak yalnızca bu çözünürlükte kullanılabilir; Desteklenen genişletme veya sıkıştırma işlevlerine bağlı olarak daha yüksek veya daha düşük çözünürlükler kullanılabilir, ancak bunlar optimal değildir.	(+ ) Çeşitli çözünürlükler desteklenmektedir. Desteklenen tüm çözünürlüklerle monitör en iyi şekilde kullanılabilir. Tek sınırlama, rejenerasyon sıklığının kabul edilebilirliğidir.
Dikey frekans	(+ ) Optimum frekans 60 Hz'dir, bu da titremeyi önlemek için yeterlidir	(~ ) Yalnızca 75 Hz'nin üzerindeki frekanslarda açıkça fark edilen bir titreme yoktur
Renk kayıt hataları	(+ ) HAYIR	(~ ) 0,0079 - 0,0118 inç (0,20 - 0,30 mm)
Odaklanma	(+ ) Çok iyi	(~ ) tatmin ediciden çok iyiye>
Geometrik/doğrusal bozulma	(+ ) HAYIR	(~ ) mümkün
Ölü pikseller	(- ) 8'e kadar	(+ ) HAYIR
Giriş sinyali	(+ ) analog veya dijital	(~ ) yalnızca analog
Ölçeklendirme farklı çözünürlüklerde	(- ) yok veya büyük genel giderler gerektirmeyen enterpolasyon yöntemleri kullanılıyor	(+ ) Çok iyi
Renk Doğruluğu	(~ ) Gerçek Renk desteklenir ve gerekli renk sıcaklığı simüle edilir	(+ ) True Color destekleniyor ve piyasada çok sayıda renk kalibrasyon cihazı var, bu da kesinlikle bir artı
Gamma düzeltmesi (insan görüşünün özelliklerine göre renk ayarı)	(~ ) tatmin edici	(+ ) fotogerçekçi
Tekdüzelik	(~ ) genellikle görüntünün kenarlarında daha parlak olur	(~ ) genellikle görüntü merkezde daha parlaktır
Renk saflığı/renk kalitesi	(~ ) iyi	(+ ) yüksek
Titreme	(+ ) HAYIR	(~ ) 85 Hz'in üzerinde fark edilmez
Atalet süresi	(- ) 20 ila 30 ms arası.	(+ ) ihmal edilebilir
Görüntü oluşumu	(+ ) Görüntü, sayısı yalnızca LCD panelin spesifik çözünürlüğüne bağlı olan piksellerden oluşur. Piksel aralığı yalnızca piksellerin boyutuna bağlıdır, aralarındaki mesafeye bağlı değildir. Her piksel üstün odaklanma, netlik ve netlik için ayrı ayrı şekillendirilmiştir. Görüntü daha eksiksiz ve pürüzsüz	(~ ) Pikseller bir grup nokta (üçlü) veya çizgiden oluşur. Bir noktanın veya çizginin aralığı, aynı renkteki noktalar veya çizgiler arasındaki mesafeye bağlıdır. Sonuç olarak, görüntünün keskinliği ve netliği büyük ölçüde nokta aralığının veya çizgi aralığının boyutuna ve CRT'nin kalitesine bağlıdır.
Enerji tüketimi ve emisyonlar	(+ ) Pratik olarak hiçbir tehlikeli elektromanyetik radyasyon yoktur. Güç tüketimi standart CRT monitörlere (25 - 40 W) göre yaklaşık %70 daha düşüktür.	(- ) Elektromanyetik radyasyon her zaman mevcuttur ancak düzeyi CRT'nin herhangi bir güvenlik standardını karşılayıp karşılamadığına bağlıdır. Çalışma durumunda enerji tüketimi 60 - 150 W'tır.
Boyutlar/ağırlık	(+ ) düz tasarım, hafif	(- ) ağır tasarım, çok yer kaplıyor
Monitör arayüzü	(+ ) Dijital arayüz, ancak çoğu LCD monitör, video adaptörlerinin en yaygın analog çıkışlarına bağlanmak için yerleşik bir analog arayüze sahiptir.	(- ) Analog arayüz

Tablo 1.1'den, LCD monitörlerin daha da geliştirilmesinin, görüntü netliği ve parlaklığında bir artış, görüş açısında bir artış ve ekran kalınlığında bir azalma ile ilişkilendirileceği anlaşılmaktadır. Örneğin, polikristalin silikon teknolojisi kullanılarak yapılan LCD monitörlerde halihazırda umut verici gelişmeler var. Bu, kontrol çiplerinin daha sonra doğrudan ekranın cam alt katmanına yerleştirilmesi nedeniyle özellikle çok ince cihazların oluşturulmasını mümkün kılar. Ayrıca yeni teknoloji, nispeten küçük bir ekranda (10,4 inç ekranda 1024x768 piksel) yüksek çözünürlük sağlıyor.

STN, DSTN, TFT, S-TFT

STN, "Süper Bükülmüş Nematik" ifadesinin kısaltmasıdır. STN teknolojisi, LCD ekranın içindeki kristal yöneliminin burulma açısının (bükülme açısı) 90°'den 270°'ye çıkarılmasına olanak tanır, bu da monitör boyutu arttıkça daha iyi görüntü kontrastı sağlar.
STN hücreleri genellikle çiftler halinde kullanılır. Bu tasarıma, bir çift katmanlı DSTN hücresinin, çalışma sırasında molekülleri zıt yönlerde dönen 2 STN hücresinden oluştuğu DSTN (Çift Süper Bükülmüş Nematik) adı verilir. Böyle bir yapıdan “kilitli” halde geçen ışık, enerjisinin çoğunu kaybeder. DSTN'nin kontrastı ve çözünürlüğü oldukça yüksektir, bu nedenle her piksel için üç LCD hücresi ve üç ana renk optik filtresinin bulunduğu renkli bir ekran üretmek mümkün hale geldi. Renkli ekranlar yansıyan ışıkla çalışamaz, bu nedenle arka ışık lambası zorunlu bir özelliktir. Boyutları küçültmek için lamba yanda bulunur ve karşısında bir ayna bulunur [bkz. pirinç. 2.5], dolayısıyla merkezdeki çoğu LCD matrisi kenarlardan daha yüksek parlaklığa sahiptir (bu, masaüstü LCD monitörler için geçerli değildir).

STN hücreleri ayrıca, renkli ekranların renk sunumunu iyileştirmek veya monokrom monitörlerin iyi kalitesini sağlamak için iki ince polimer film katmanının eklendiği TSTN (Üçlü Süper Bükülmüş Nematik) modunda da kullanılır.
Pasif matris terimi, monitörün her biri elektrotlar sayesinde ışının polarizasyon düzleminin yönünü diğerlerinden bağımsız olarak ayarlayabilen noktalara bölünmesinden gelir, böylece bu tür elemanların her biri ayrı ayrı ayarlanabilir. bir görüntü oluşturmak için aydınlatılır. Matrise pasif denir çünkü yukarıda açıklanan LCD ekran oluşturma teknolojisi ekrandaki bilgilerin hızlı bir şekilde değişmesini sağlayamaz. Görüntü, kontrol voltajının tek tek hücrelere sırayla uygulanmasıyla satır satır oluşturulur ve bu hücreler şeffaf hale getirilir. Hücrelerin oldukça büyük elektrik kapasitansı nedeniyle üzerlerindeki voltaj yeterince hızlı değişemez, bu nedenle resim yavaş güncellenir. Bu tür ekranların kalite açısından pek çok dezavantajı vardır çünkü görüntü ekranda düzgün çıkmamakta ve titrek görünmektedir. Kristal şeffaflığındaki değişim oranının düşük olması, hareketli görüntülerin doğru şekilde görüntülenmesine izin vermez.
Yukarıda açıklanan sorunlardan bazılarını çözmek için özel teknolojiler kullanılmış, dinamik görüntünün kalitesini artırmak için kontrol elektrotlarının sayısının arttırılması önerilmiştir. Yani, matrisin tamamı, her biri daha az sayıda piksel içeren birkaç bağımsız alt matrise (Çift Tarama DSTN - iki bağımsız görüntü tarama alanı) bölünmüştür, böylece bunların alternatif yönetimi daha az zaman alır. Sonuç olarak LCD'nin eylemsizlik süresi azaltılabilir.
Ayrıca görüntünün stabilitesi, kalitesi, çözünürlüğü, düzgünlüğü ve parlaklığı açısından daha iyi sonuçlar, ancak daha pahalı olan aktif matris ekranlar kullanılarak elde edilebilir.
Aktif matris, hücre kapasitansının etkisini telafi etmek ve şeffaflıklarını değiştirmek için gereken süreyi önemli ölçüde azaltmak amacıyla her ekran hücresi için ayrı amplifikasyon elemanları kullanır. Aktif matrisin pasif matrise göre birçok avantajı vardır. Örneğin, daha iyi parlaklık ve 45° veya daha fazla sapmayla bile (yani 120°-140° izleme açısında) görüntü kalitesinden ödün vermeden ekrana bakabilme yeteneği; Yüksek kaliteli bir görüntüyü yalnızca ekrana göre ön konumdan görmenizi sağlayan pasif matris. Aktif matrisli pahalı LCD monitör modellerinin 160°'lik bir görüş açısı sağladığını unutmayın [bkz. 2.6] ve teknolojinin gelecekte gelişmeye devam edeceğini varsaymak için her türlü neden var. Aktif matris ekranın tepki süresi pasif matris için 300 ms'ye karşılık 50 ms civarında olduğundan aktif matris, hareketli görüntüleri görünür titreme olmadan görüntüleyebilir; ayrıca aktif matris monitörlerin kontrastı CRT monitörlerinkinden daha yüksektir. Tek bir ekran öğesinin parlaklığının, resim güncellemeleri arasındaki tüm zaman aralığı boyunca değişmeden kaldığına ve elektron ışınının bu öğenin üzerinden geçmesinden hemen sonra CRT monitörün fosfor öğesi tarafından yayılan kısa bir ışık darbesini temsil etmediğine dikkat edilmelidir. . Bu nedenle LCD monitörler için 60 Hz'lik dikey tarama frekansı yeterlidir.

Aktif matris LCD monitörlerin işlevselliği neredeyse pasif matris ekranlarla aynıdır. Aradaki fark, ekranın sıvı kristal hücrelerini kontrol eden elektrot matrisinde yatmaktadır. Pasif matris durumunda, ekran satır satır güncellendiğinde farklı elektrotlar döngüsel bir şekilde elektrik yükü alır ve elemanların kapasitanslarının boşalması sonucu kristaller eski hallerine döndükçe görüntü kaybolur. orijinal konfigürasyon. Aktif matris durumunda, her elektrota dijital bilgileri (ikili değerler 0 veya 1) saklayabilen bir bellek transistörü eklenir ve sonuç olarak görüntü başka bir sinyal alınana kadar saklanır. Pasif matrislerdeki gecikmiş görüntü zayıflaması sorununun bir kısmı, pasifliği artırmak ve hareketi azaltmak için daha fazla sıvı kristal katmanın kullanılmasıyla çözülmüştür, ancak artık aktif matrislerin kullanılmasıyla sıvı kristal katmanların sayısını azaltmak mümkündür. Bellek transistörleri, ışığın içlerinden geçmesine izin verecek şeffaf malzemelerden yapılmalıdır; bu, transistörlerin ekranın arkasına, sıvı kristaller içeren bir cam panel üzerine yerleştirilebileceği anlamına gelir. Bu amaçlar için "İnce Film Transistör" (veya kısaca TFT) adı verilen plastik filmler kullanılır.
İnce Film Transistör (TFT), yani ince film transistörü - bunlar ekrandaki her pikselin kontrol edildiği kontrol elemanlarıdır. İnce film transistörü gerçekten çok incedir, kalınlığı 0,1 - 0,01 mikrondur.
1972'de piyasaya sürülen ilk TFT ekranlarda, yüksek elektron hareketliliğine sahip olan ve yüksek akım yoğunluklarını destekleyen kadmiyum selenit kullanıldı, ancak zamanla amorf silikona (a-Si) geçiş oldu ve yüksek çözünürlüklü matrisler polikristalin silikon kullandı ( p -Si).
TFT oluşturma teknolojisi çok karmaşıktır ve kullanılan transistör sayısının çok fazla olması nedeniyle uygun ürünlerin kabul edilebilir bir yüzdesine ulaşmada zorluklar vardır. SVGA modunda 800x600 piksel çözünürlüklü ve yalnızca üç renkli bir görüntüyü görüntüleyebilen bir monitörün 1.440.000 ayrı transistöre sahip olduğunu unutmayın. Üreticiler bir LCD ekranda çalışmayabilecek maksimum transistör sayısı için standartlar belirler. Doğru, her üreticinin kaç transistörün çalışmayabileceği konusunda kendi görüşü vardır.
TFT tabanlı piksel şu şekilde tasarlanmıştır: Üç renk filtresi (kırmızı, yeşil ve mavi) bir cam plakanın içine arka arkaya entegre edilmiştir. Her piksel, üç renkli hücrenin veya alt piksel öğesinin birleşimidir [bkz. pirinç. 2.7]. Bu, örneğin 1280x1024 çözünürlüklü bir ekranın tam olarak 3840x1024 transistöre ve alt piksel öğelerine sahip olduğu anlamına gelir. 15,1" TFT ekran (1024x768) için nokta (piksel) boyutu yaklaşık 0,0188 inçtir (veya 0,30 mm) ve 18,1" TFT ekran için yaklaşık 0,011 inçtir (veya 0,28 mm).

TFT'lerin CRT monitörlere göre daha az enerji tüketimi ve ısı dağılımı, düz ekran ve hareketli nesnelerden iz kalmaması gibi birçok avantajı vardır. Son gelişmeler geleneksel TFT'lerden daha kaliteli görüntüler sağlıyor.

Yakın zamanda Hitachi uzmanları, LCD panelin güvenli izleme açısını önemli ölçüde artıran yeni bir çok katmanlı Süper TFT LCD panel teknolojisi yarattı. Süper TFT teknolojisi, alt cam plaka üzerine monte edilmiş basit metal elektrotlar kullanır ve moleküllerin sürekli olarak ekran düzlemine paralel bir düzlemde olacak şekilde dönmesine neden olur [bkz. pirinç. 2.8]. Geleneksel bir LCD panelin kristalleri uçları ekran yüzeyine doğru dönük olduğundan, bu tür LCD'ler görüş açısına Süper TFT teknolojisine sahip Hitachi LCD panellere göre daha bağımlıdır.Bunun sonucunda ekrandaki görüntü bile parlak ve net kalır. geniş görüntüleme açılarında CRT ekrandaki görüntüyle karşılaştırılabilecek kaliteye ulaşıyor.

Japon NEC şirketi geçtiğimiz günlerde, LCD ekranlarının yakında görüntü kalitesinde lazer yazıcıların seviyesine ulaşacağını ve mm2 başına 31 noktaya veya 0,18 mm nokta aralığına karşılık gelen 200 ppi eşiğini geçeceğini duyurdu. NEC tarafından bildirildiği üzere, günümüzde birçok üretici tarafından kullanılan TN (bükülmüş nematik) sıvı kristaller, 400 dpi'ye kadar çözünürlüğe sahip ekranların oluşturulmasını mümkün kılmaktadır. Ancak çözünürlüğü artırmadaki ana sınırlayıcı faktör, uygun filtrelerin oluşturulması ihtiyacıdır. Yeni "TFT üzerinde renk filtresi" teknolojisinde, ince film transistörleri kaplayan ışık filtreleri, alttaki cam alt tabaka üzerinde fotolitografi kullanılarak oluşturuluyor. Geleneksel ekranlarda filtreler, iki plakanın çok hassas bir şekilde hizalanmasını gerektiren ikinci bir üst alt tabakaya uygulanır.

1999 yılında Amerika Birleşik Devletleri'nde düzenlenen Bilgi Sergileme Derneği konferansında, plastik bir alt tabaka üzerinde sıvı kristal ekranların oluşturulmasındaki başarıyı gösteren çeşitli raporlar yapıldı. Samsung, diyagonal 5,9 inç ve 0,5 mm kalınlığa sahip bir polimer alt tabaka üzerinde tek renkli ekranın prototipini sundu. Alt tabakanın kalınlığı yaklaşık 0,12 mm'dir. Ekran 480x320 piksel çözünürlüğe ve 4:1 kontrast oranına sahiptir. Ağırlık - sadece 10 gram.

Stuttgart Üniversitesi Film Teknolojisi Laboratuvarı'ndan mühendisler ince film transistörleri (TFT'ler) değil, MIM (metal-yalıtkan-metal) diyotları kullandılar. Bu ekibin en son başarısı, 96x128 piksel çözünürlüğe ve 10:1 kontrast oranına sahip iki inçlik renkli ekrandır.

IBM uzmanlarından oluşan bir ekip, organik malzemeler kullanılarak ince film transistörlerin üretimine yönelik bir teknoloji geliştirdi; bu teknoloji, e-okuyucular ve diğer aygıtlar için esnek ekranlar üretmeyi mümkün kılıyor. IBM tarafından geliştirilen transistörlerin elemanları, oda sıcaklığında plastik bir alt tabaka üzerine püskürtülür (geleneksel LCD ekranlar, organik malzemelerin kullanımını hariç tutan yüksek sıcaklıklarda üretilir). Kapıyı yapmak için geleneksel silika yerine baryum zirkonat titonat (BZT) kullanılır. Yarı iletken olarak feniletilamonyumun kalay iyodür bileşiği olan pentasen adı verilen organik bir madde kullanılır.

LCD ekranların çözünürlüğünü artırmak için Displaytech, büyük bir LCD ekranın yüzeyinde görüntü oluşturmayı değil, görüntüyü küçük, yüksek çözünürlüklü bir ekranda göstermeyi ve ardından onu gereken boyuta büyütmek için bir optik projeksiyon sistemi kullanmayı önerdi. boyut. Displaytech aynı zamanda orijinal Ferroelektrik LCD (FLCD) teknolojisini de kullandı. 1980'de kullanılması önerilen, kiral-smektik sıvı kristallere dayanmaktadır. Ferroelektrik özelliklere sahip ve polarizasyon düzleminin dönüşüyle polarize ışığı yansıtabilen bir malzeme tabakası, kontrol sinyallerini sağlayan bir CMOS alt tabakası üzerine biriktirilir. . Yansıyan ışık akısı ikinci polarizörden geçtiğinde koyu ve açık piksellerden oluşan bir resim ortaya çıkar. Matrisin kırmızı, yeşil ve mavi ışıkla hızlı bir şekilde dönüşümlü olarak aydınlatılmasıyla renkli bir görüntü elde edilir.FLCD matrislerini temel alarak yüksek kontrast ve renksel geriverim kalitesine sahip, geniş görüş açılarına ve kısa tepki sürelerine sahip büyük ekranlar üretmek mümkündür. 1999 yılında Hewlett-Packard ve DisplayTech arasındaki bir ittifak, FLCD teknolojisine dayanan tam renkli bir mikro ekranın yaratıldığını duyurdu. Matris çözünürlüğü 320x240 pikseldir. Cihazın ayırt edici özellikleri, düşük güç tüketimi ve tam renkli "canlı" video oynatma yeteneğidir. Yeni ekran, dijital kameralarda, kameralarda, el iletişim cihazlarında ve giyilebilir bilgisayar monitörlerinde kullanılmak üzere tasarlandı.

Toshiba, polikristalin silikon LTPS kullanarak düşük sıcaklık teknolojisi geliştiriyor. Bu şirketin temsilcilerine göre, yeni cihazları şu ana kadar a-Si TFT teknolojisinin hakim olduğu dizüstü bilgisayarlar hariç, yalnızca mobil cihaz pazarına yönelik olarak konumlandırıyorlar. 4 inçlik VGA ekranlar halihazırda üretiliyor ve 5,8 inçlik matrisler de yolda. Uzmanlar ekrandaki 2 milyon pikselin sınırdan uzak olduğuna inanıyor. Bu teknolojinin ayırt edici özelliklerinden biri yüksek çözünürlüğüdür.

Düz panel ekran pazarını araştıran DisplaySearch Corporation'ın uzmanlarına göre, şu anda neredeyse tüm sıvı kristal matrislerin üretiminde teknolojiler değiştiriliyor: TN LCD (Bükümlü Nematik Sıvı Kristal Ekran), STN (Süper TN LCD) ve özellikle de a-Si TFT LCD (amorf-Silikon İnce Film Transistörlü LCD). Önümüzdeki 5-7 yıl içinde birçok uygulamada geleneksel LCD ekranların yerini aşağıdaki cihazlar alacak veya bunlara destek verilecek:

mikro ekranlar;
organik LEP malzemelerine dayalı ışık yayan ekranlar;
alan emisyonu FED'sine (Alan Emisson Ekranı) dayalı görüntüler;
düşük sıcaklıkta polikristalin silikon LTPS (Düşük Sıcaklık PolySilicon) kullanan ekranlar;
Plazma, PDP'yi (Plazma Ekran Paneli) görüntüler.

http://monitors.narod.ru adresinden alınmıştır.

“İçeriden Bakış” serisinde gündelik şeylerden bahsettik ama geçtiğimiz ay bu yönde alınan çok sayıda materyale rağmen yine de BT ile ilgili konulara dönelim.

Özellikle Anavatan Savunucusu Günü için hazırlık masasına LCD ve E-Ink ekranlar yerleştirildi ve bunları şu ya da bu şekilde biraz yıpranmış bir halde aldım.

Anton'un telefonu duvara nasıl fırlattığı ve ekranların titiz bir analizinin sonuçları kesimin altında okundu.

Önsöz

Bir zamanlar Anton Gorodetsky yaşardı.
Karısı onu terk etti, çocuk gibi üzülmedi...

Umaturman grubunun ünlü şarkısı böyle başlıyor. Sergileme araştırmasının hikayesi de aynı şekilde başlıyor. Habré ile ilgili ilk yayının ardından Moskova Devlet Üniversitesi Matematik ve Matematik Fakültesi yüksek lisans öğrencisi arkadaşım yanıma gelerek şöyle dedi: “Cep telefonumu kırdım, kesmek ister misin?” Şaşırdım çünkü bu adam her zaman yanında neredeyse yok edilemez olduğunu düşündüğüm bir Çin telefonu taşıyordu. Bir gün eve gelen Anton, alışkanlıktan dolayı telefonu dolaba attı, ancak görünüşe göre hiçbir şey hesaplamadan ekran rafın kenarına çarptı.

Cep telefonunu kaybetmenin verdiği gülünç kaybın farkına vardı ve o günkü genel kötü ruh halinden dolayı gerçek bir beyefendi gibi davrandı ve telefonun cansız bedenini tekrar tekrar beton duvara fırlattı. Kalıntılar bana ulaştığında, Çin telefonunun yarısı kayıptı ve ekran küçük bir çatlak ağıyla kaplıydı.
Daha iyi zamanlara kadar bunu bir kenara bırakmak zorunda kaldım (o zamanlar düşündüğüm gibi, birisi aynısını iPhone veya başka bir dokunmatik ekranlı akıllı telefonla yapana kadar) ve HDD'ler ve CD'ler, ardından ampuller, flash sürücüler vb. üzerinde çalışmaya başladım.

Bir süre sonra komşum bana kırık bir E-Ink ekranı getiriyor. Görünüşe göre arkadaşı, bir airsoft oyunu sırasında 601 seri numaralı ünlü e-okuyucunun ince camını kırdı ve e-okuyucuyu onarım ve restorasyon için neredeyse bedavaya verdi.

Bu zaten daha ilginçti; iki teknoloji birbiriyle karşılaştırılabilir; yüklü parçacıkların yüzdüğü RGB alt piksellerini ve mikro kapsüllerini ayırt etmeye çalışın. Ancak Çin telefonunun dirençli sensörüyle karşılaştırmak için kapasitif sensörlü bir akıllı telefon almayı umuyordum.

Ve böylece Vasily (bölümün laboratuvarlarından birinde bilimsel bir meslektaş), Chernogolovka'dan ChemFak'ta bize geldi ve elektron mikroskobuyla gerçekte ne yaptığımı görünce, tanınmış birinden bir telefon bağışlamaya hazır olduğunu söyledi. Sökme ve kesme için biraz yıpranmış bir ekrana sahip ve "bilim uğruna hiçbir şeyden kaçınılmaz" işaretine sahip Koreli üretici.

Sensörün kapasitif olduğuna dair tüm güvencelere rağmen, Çin telefonunun dokunmatik panelinden daha gelişmiş bir tasarıma sahip olmasına rağmen dirençli olduğu ortaya çıktı. Kesilmeyi bekleyen bu telefondan önemli bir parça, fotoğraf/video kamera matrisi çıkarıldı...

Teorik kısım

LCD ekran nasıl çalışır?

Hepimiz o kadar uzun süredir düz ekran TV'ler, monitörler, telefonlar, akıllı telefonlar kullanıyoruz ki, iyi bir monitörün 10-15 kilogram ağırlığında olduğunu çoktan unuttuk (hala böyle bir mastodonumuz var ve en önemlisi düzgün çalışıyor!) .

Bütün bunlar asırlık keşifler (1888'de sıvı kristaller keşfedildi) ve son 30-40 yıldaki teknolojinin gelişmesi (1968 - LCD kullanarak bilgi görüntüleyen bir cihaz, 1970'ler - sıvı kristallerin genel kullanılabilirliği) sayesinde mümkün oldu. . Wiki'de sıvı kristaller ve LCD monitörler hakkında birçok bilgi edinebilirsiniz.

Yani hemen hemen her LCD monitör aşağıdaki ana parçalardan oluşur: bir görüntünün yardımıyla bir dizi transistör olan aktif bir matris, ışığı ileten veya iletmeyen filtrelere sahip bir sıvı kristal tabakası ve bir arka ışık Bugün ise tamamen LED’lere geçmeye çalışıyorlar. Her ne kadar "eski" Asus G2S cihazımda mükemmel kaliteye sahip ekran floresan lambalarla aydınlatılıyor.

Her şey nasıl çalışıyor? Bir kaynaktan (LED veya lamba) özel bir şeffaf dalga kılavuzu plakası aracılığıyla gelen ışık, matrisin tamamı, tüm alanı boyunca eşit aydınlatmaya sahip olacak şekilde dağıtılır. Daha sonra fotonlar, yalnızca belirli bir polarizasyona sahip dalgaların geçmesine izin veren bir polarizasyon filtresinden geçer. Daha sonra, ince film transistörlerin aktif matrisinin bulunduğu cam alt tabakaya nüfuz eden ışık, sıvı kristal moleküle çarpar.

Bu molekül, altta yatan transistörden, ışık dalgasının polarizasyonunu hangi açıda döndüreceği konusunda bir "komut" alır, böylece başka bir polarizasyon filtresinden geçerek bireysel bir alt pikselin parlaklık yoğunluğunu ayarlar. Ve alt pikselin renginden bir ışık filtresi katmanı (kırmızı, yeşil veya mavi) sorumludur. İnsan gözüyle görülemeyen üç alt pikselden gelen dalgalar karıştırılarak belirli bir renk ve yoğunlukta bir görüntü pikseli oluşturulur.

a) LCD ekranın şematik yapısı, b) Sıvı kristal filmin ayrıntılı yapısı.

Bana öyle geliyor ki bu, Sharp'ın videosunda çok açık bir şekilde gösteriliyor:

Kanıtlanmış LCD + TFT teknolojisine (ince film transistörler) ek olarak, aktif olarak tanıtılan bir OLED + TFT organik ışık yayan diyot teknolojisi, yani AMOLED - aktif matris OLED vardır. İkincisi arasındaki temel fark, polarizörün, LCD katmanının ve ışık filtrelerinin rolünün üç renkli organik LED'ler tarafından oynanmasıdır.

Esasen bunlar, bir elektrik akımı aktığında ışık yayabilen ve akan akımın miktarına bağlı olarak, geleneksel LED'lerde olduğu gibi renk yoğunluğunu değiştirebilen moleküllerdir. Polarizörleri ve LCD'yi panelden çıkararak panelin daha ince ve en önemlisi esnek olmasını sağlayabiliriz!

Ne tür dokunmatik paneller var?

Sensörler şu anda daha çok LCD ve OLED ekranlarla kullanıldığı için hemen bunlardan bahsetmenin mantıklı olacağını düşünüyorum.

Dokunmatik ekranların veya dokunmatik panellerin çok ayrıntılı bir açıklaması verilmiştir (kaynak bir zamanlar yaşadı, ancak bir nedenden dolayı ortadan kayboldu), bu nedenle tüm dokunmatik panel türlerini açıklamayacağım, yalnızca iki ana panele odaklanacağım: dirençli ve kapasitif.

Direnç sensörüyle başlayalım. 4 ana bileşenden oluşur: tüm dokunmatik panelin taşıyıcısı olarak bir cam panel (1), dirençli kaplamalı iki şeffaf polimer membran (2, 4), bu membranları ayıran bir mikro-izolatör katmanı (3), ve dokunuşu "okumaktan" sorumlu olan 4, 5 veya 8 kablo.

Dirençli sensör cihazı şeması

Böyle bir sensöre belli bir kuvvetle bastığımızda membranlar temas eder, elektrik devresi kapanır, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi direnç ölçülür ve daha sonra koordinatlara dönüştürülür:

4 telli dirençli ekran için koordinatları hesaplama prensibi ()

Her şey son derece basit.

İki şeyi hatırlamak önemlidir: a) birçok Çin telefonundaki dirençli sensörler yüksek kalitede değildir; bunun nedeni tam olarak membranlar arasındaki eşit olmayan mesafe veya düşük kaliteli mikro izolatörler, yani "beyin" olabilir. telefonun ölçülen dirençleri yeterince koordinatlara dönüştürememesi; b) böyle bir sensör, bir zarın diğerine bastırılmasını, itilmesini gerektirir.

Kapasitif sensörler dirençli sensörlerden biraz farklıdır. Sadece artık iPhone ve diğer taşınabilir cihazlarda kullanılan projektif-kapasitif sensörlerden bahsedeceğimizi hemen belirtmekte fayda var.

Böyle bir dokunmatik ekranın çalışma prensibi oldukça basittir. Ekranın iç kısmına bir elektrot ızgarası uygulanır ve dış kısmı örneğin karmaşık bir indiyum kalay oksit olan ITO ile kaplanır. Cama dokunduğumuzda parmağımız böyle bir elektrotla küçük bir kapasitör oluşturur ve işlem elektroniği bu kapasitörün kapasitansını ölçer (bir akım darbesi sağlar ve voltajı ölçer).

Buna göre, kapasitif sensör yalnızca sert bir dokunuşa ve yalnızca iletken nesnelere tepki verir, yani böyle bir ekran, bir çivinin yanı sıra asetona batırılmış veya kurutulmuş bir el ile dokunulduğunda her iki seferde de çalışacaktır. Belki de bu dokunmatik ekranın dirençli ekrana göre ana avantajı, oldukça güçlü bir taban, özellikle de Gorilla Glass gibi güçlü bir cam oluşturma yeteneğidir.

Yüzey kapasitif sensörünün çalışma şeması()

E-Ink ekranı nasıl çalışır?

Belki E-Ink, LCD'ye kıyasla çok daha basittir. Bir kez daha, görüntü oluşumundan sorumlu aktif bir matrisle karşı karşıyayız, ancak burada LCD kristalleri veya arka ışık lambalarının izi yok; bunun yerine iki tür parçacıktan oluşan koniler var: negatif yüklü siyah ve pozitif yüklü beyaz. Görüntü, belirli bir potansiyel farkı uygulanarak ve bu mikrokonilerin içindeki parçacıkların yeniden dağıtılmasıyla oluşturulur; bu, aşağıdaki şekilde açıkça gösterilmiştir:

Yukarıda bir E-Ink ekranının nasıl çalıştığını gösteren bir şema bulunmaktadır, aşağıda böyle bir çalışan ekranın gerçek mikrofotoğrafları bulunmaktadır ()

Bu birisi için yeterli değilse, elektronik kağıdın çalışma prensibi bu videoda gösterilmektedir:

E-Ink teknolojisine ek olarak, yalnızca tek tür parçacıkların bulunduğu ve "dolgunun" siyah olduğu SiPix teknolojisi de vardır:

SiPix ekranının çalışma şeması ()

"Manyetik" elektronik kağıtla ciddi olarak tanışmak isteyenler için lütfen buraya gidin, bir zamanlar Perst'te mükemmel bir makale vardı.

Pratik kısım

Çin telefonu ve Kore akıllı telefonu (direnç sensörü)

Çin telefonundan kalan kartı ve ekranı "dikkatli" bir tornavidayla söktükten sonra, telefonun anakartında tanınmış bir Koreli üreticinin adını görünce çok şaşırdım:

Samsung ve Çin telefonu birdir!

Ekranı dikkatli ve dikkatli bir şekilde parçalarına ayırdım - böylece tüm polarizörler sağlam kaldı, bu yüzden onlarla ve parçalanan nesnenin çalışan büyük kardeşiyle oynamaktan ve optik atölyesini hatırlamaktan kendimi alamadım:

2 polarizasyon filtresi bu şekilde çalışır: bir konumda ışık akısı pratik olarak bunların içinden geçmez, 90 derece döndürüldüğünde tamamen geçer

Lütfen tüm aydınlatmanın yalnızca dört küçük LED'e dayalı olduğunu unutmayın (toplam güçlerinin 1 W'tan fazla olmadığını düşünüyorum).

Sonra uzun süre bir sensör aradım, oldukça kalın bir soket olacağına içtenlikle inandım. Tam tersi ortaya çıktı. Hem Çin hem de Kore telefonlarında sensör, dış panelin camına çok iyi ve sıkı bir şekilde yapıştırılmış birkaç plastik tabakadan oluşur:

Solda Çin telefon sensörü, sağda Kore telefon sensörü

Çin telefonunun dirençli sensörü, Güney Kore'deki daha pahalı muadilinin aksine "ne kadar basitse o kadar iyi" şemasına göre yapılmıştır. Yanılıyorsam yorumlarda beni düzeltin, ancak resimde solda tipik bir 4 pinli sensör, sağda ise 8 pinli bir sensör var.

Çin telefon LCD ekranı

Çin telefonunun ekranı hala kırık olduğundan, Kore telefonu ise sadece biraz hasar gördüğünden, ilk örnekteki LCD'den bahsetmeye çalışacağım. Ama şimdilik tamamen kırmayacağız ama bir optik mikroskop altında bakalım:

Bir Çin telefonunun LCD ekranının yatay çizgilerinin optik mikrografı. Sol üstteki fotoğrafta "yanlış" renkler nedeniyle görüşümüze dair bazı yanılgılar var: beyaz ince şerit temas noktasıdır.

Bir kablo aynı anda iki piksel satırına güç veriyor ve aralarındaki ayırma tamamen alışılmadık bir "elektrik böcek" (sağ alt fotoğraf) kullanılarak düzenleniyor. Tüm bu elektrik devresinin arkasında uygun renklerle boyanmış filtre yolları vardır: kırmızı (R), yeşil (G) ve mavi (B).

Matrisin kablonun takıldığı yere göre diğer ucunda, benzer bir renk dağılımı, parça numaraları ve aynı anahtarları bulabilirsiniz (eğer birisi yorumlarda bunun nasıl çalıştığını açıklayabilirse, çok güzel olurdu! ):

Odalar-odalar-odalar...

Çalışan bir LCD ekranın mikroskop altında görünüşü şöyledir:

Hepsi bu, artık bu güzelliği görmeyeceğiz, kelimenin tam anlamıyla onu ezdim ve biraz acı çektikten sonra böyle bir kırıntıyı ana kısmı oluşturan iki ayrı cam parçasına "böldüm" ekranın...

Artık tek tek filtre parçalarına bakabilirsiniz. Üzerlerindeki koyu “noktalardan” biraz sonra bahsedeceğim:

Gizemli noktalara sahip filtrelerin optik mikrografı...

Ve şimdi elektron mikroskobuyla ilgili küçük bir metodolojik husus. Aynı renkli şeritler, ancak elektron mikroskobunun ışınının altında: renk kaybolmuştur! Daha önce de söylediğim gibi (örneğin ilk makalede), elektron ışınının renkli bir maddeyle etkileşime girip girmemesi tamamen “siyah beyaz”dır.

Aynı şeritler gibi görünüyor ama renksiz...

Bir de diğer tarafa bakalım. Transistörler üzerinde bulunur:

Optik bir mikroskopta, renkli...

Ve bir elektron mikroskobu - siyah beyaz görüntü!

Bu, optik mikroskopta biraz daha kötü görülür, ancak SEM, her bir alt pikselin saçaklarını görmenizi sağlar; bu, aşağıdaki sonuç için oldukça önemlidir.

Peki bu garip karanlık alanlar nedir? Uzun süre düşündüm, kafamı karıştırdım, birçok kaynak okudum (belki de en erişilebilir olanı Wiki'ydi) ve bu arada, bu nedenle makalenin yayınlanmasını 23 Şubat Perşembe günü erteledim. Ve ulaştığım sonuç bu (belki de yanılıyorum, beni düzeltin!).

VA veya MVA teknolojisi en basitlerinden biri ve Çinlilerin yeni bir şey bulduklarını sanmıyorum: her alt piksel siyah olmalı. Yani, “normal” durumda (dış etki olmadan) sıvı kristalin yanlış yönlendirildiği ve vermediği gerçeği dikkate alınarak, ışık içinden geçmez (çalışan ve çalışmayan bir ekranın örneği verilmiştir) “Gerekli” polarizasyona göre, her bir ayrı alt pikselin kendi LCD filmine sahip olduğunu varsaymak mantıklıdır.

Böylece panelin tamamı tek mikro LCD ekranlardan oluşuyor. Her bir alt pikselin kenarlarıyla ilgili not, buraya organik olarak uyuyor. Bu benim için tam da makaleyi hazırlarken beklenmedik bir keşif oldu!

Kore telefonunun ekranını kırdığıma pişman oldum: Sonuçta çocuklara ve fakültemize gezi için gelenlere bir şeyler göstermemiz gerekiyor. Görülecek başka ilginç bir şey olduğunu sanmıyorum.

Ayrıca, zevkinize göre, önde gelen iki iletişim cihazı üreticisinin piksellerinin "organizasyonuna" bir örnek vereceğim: HTC ve Apple. iPhone 3, nazik bir insan tarafından ağrısız bir operasyon için bağışlandı ve HTC Desire HD aslında benim:

HTC Desire HD ekranın fotomikrografları

HTC ekranı hakkında küçük bir not: Özel olarak bakmadım ama üstteki iki mikrofotoğrafın ortasındaki bu şerit aynı kapasitif sensörün parçası olabilir mi?!

iPhone 3 ekranının mikrofotoğrafları

Hafızam beni yanıltmıyorsa, HTC'nin süper LCD ekranı var, iPhone 3'ün ise normal LCD'si var. Retina Ekran adı verilen, yani sıvı kristali değiştirmek için her iki kontağın aynı düzlemde bulunduğu bir LCD olan Düzlem İçi Anahtarlama - IPS, iPhone 4'te zaten kuruludur.

Umarım yakın zamanda farklı ekran teknolojilerinin 3DNews desteğiyle karşılaştırılması konusunda bir makale yayınlanır. Şimdilik, HTC ekranının gerçekten sıra dışı olduğu gerçeğini belirtmek istiyorum: bireysel alt piksellerdeki kişiler, iPhone 3'ün aksine standart olmayan bir şekilde - bir şekilde üstte yerleştirilmiştir.

Ve son olarak, bu bölümde, bir Çin telefonu için bir alt pikselin boyutlarının 50 x 200 mikrometre, HTC'nin 25 x 100 mikrometre ve iPhone'un 15-20 x 70 mikrometre olduğunu ekleyeceğim.

Ünlü bir Ukraynalı üreticiden E-Ink

Belki banal şeylerle - "pikseller" veya daha doğrusu görüntünün oluşturulmasından sorumlu hücrelerle başlayalım:

Bir E-Ink ekranın aktif matrisinin optik mikrografı

Böyle bir hücrenin boyutu yaklaşık 125 mikrometredir. Matrise uygulandığı camdan baktığımız için sizden "arka plandaki" sarı katmana dikkat etmenizi rica ediyorum - bu, daha sonra kurtulmamız gereken altın kaplamadır.

Ambaraja doğru ilerleyin!

Yatay (sol) ve dikey (sağ) “girişlerin” karşılaştırılması

Diğer şeylerin yanı sıra, cam alt tabaka üzerinde pek çok ilginç şey keşfedildi. Örneğin, görünüşe göre ekranı üretimde test etmek için tasarlanan konum işaretleri ve kontaklar:

İşaretlerin ve test pedlerinin optik mikrografları

Elbette bu sık sık olmaz ve genellikle bir kazadır, ancak bazen ekranlar bozulur. Örneğin, insan saçı kalınlığından daha az olan bu zar zor fark edilen çatlak, sizi havasız Moskova metrosunda Foggy Albion hakkında en sevdiğiniz kitabı okuma sevincinden sonsuza kadar mahrum bırakabilir:

Ekranlar kırılıyorsa birisinin buna ihtiyacı var demektir... Mesela bana!

Bu arada, işte bahsettiğim altın - mürekkeple yüksek kaliteli temas için hücrenin "alt" pürüzsüz alanı (bunlar hakkında daha fazla bilgi aşağıda). Altını mekanik olarak çıkarıyoruz ve sonuç şu:

Çok cesaretin var. Bakalım neye benziyorlar! (İle)

Aktif matrisin kontrol bileşenleri, eğer buna böyle diyebilirseniz, ince bir altın filmin altında gizlenir.

Ama elbette en ilginç şey “mürekkebin” kendisidir:

Aktif matrisin yüzeyindeki mürekkebin SEM mikrografı.

Elbette, içine bakıp "beyaz" ve "siyah" pigment parçacıklarını görmek için en az bir tahrip edilmiş mikrokapsül bulmak zordur:

Elektronik “mürekkep” yüzeyinin SEM mikrografı

"Mürekkebin" optik mikrografı

Yoksa içeride hâlâ bir şey mi var?

Ya yok edilmiş bir küre ya da destekleyici polimerden yırtılmış

Bireysel topların boyutu, yani E-Ink'teki bir alt pikselin bir benzeri, yalnızca 20-30 mikron olabilir; bu, LCD ekranlardaki alt piksellerin geometrik boyutlarından önemli ölçüde daha düşüktür. Böyle bir kapsülün yarı boyutunda çalışabilmesi koşuluyla, iyi, yüksek kaliteli E-Ink ekranlarda elde edilen görüntü, LCD'den çok daha hoştur.

Ve tatlı olarak E-Ink ekranlarının mikroskop altında nasıl çalıştığına dair bir video.

Günümüzde teknoloji durmuyor, hızla gelişiyor, bu sayede giderek daha fazla yeni, şaşırtıcı ve ileri teknolojiye sahip cihazlar dünyaya geliyor. Bu aynı zamanda günümüzde en yaygın olan ve en büyük beklentilere sahip olan LCD monitörlerin üretim teknolojileri için de geçerlidir. Peki LCD monitörün tasarımı nedir ve avantajları nelerdir? Bu yayında tam olarak tartışılacak olan şey budur.

1. LCD monitör nedir

Öncelikle LCD monitörün ne olduğunu anlamaya değer. Bunu yapmak için LCD ekranın ne olduğunu anlamanız gerekir. Muhtemelen zaten tahmin ettiğiniz gibi, LCD bir tür kısaltmadır, tam adı şu şekildedir - Sıvı Kristal Ekran. Rusçaya çevrildiğinde bu, sıvı kristal ekran anlamına gelir. Böylece LCD ile LCD'nin aynı şey olduğu ortaya çıkıyor.

Bu teknoloji, benzersiz özelliklere sahip özel sıvı kristal moleküllerin kullanımına dayanmaktadır. Bu tür monitörlerin bir takım yadsınamaz avantajları vardır. Bunları anlamak için LCD monitörlerin çalışma prensibini daha detaylı incelemekte fayda var.

2. LCD monitörün tasarımı ve çalışma prensibi

Yukarıda bahsedildiği gibi LCD ekranın yapımında siyanofeniller adı verilen özel maddeler kullanılır. Sıvı haldedirler, ancak aynı zamanda kristal cisimlerin doğasında bulunan benzersiz özelliklere de sahiptirler. Özünde, anizotropi özelliklere, özellikle de optik özelliklere sahip bir sıvıdır. Bu özellikler moleküllerin yönelimindeki düzenle ilişkilidir.

Sıvı kristal monitörlerin çalışma prensibi kristal moleküllerin polarizasyon özelliklerine dayanmaktadır. Bu moleküller, yalnızca elektromanyetik indüksiyon vektörü polaroidin (kristal molekül) paralel bir optik düzleminde bulunan ışık bileşenini iletme yeteneğine sahiptir. Kristaller diğer ışık spektrumlarını iletmez. Başka bir deyişle, siyanofenler, yalnızca belirli bir ışık spektrumunu (ana renklerden biri) ileten ışık filtreleridir. Bu etkiye ışığın polarizasyonu denir.

Sıvı kristallerin uzun moleküllerinin elektromanyetik alana bağlı olarak yer değiştirmesi nedeniyle polarizasyonun kontrol edilmesi mümkün hale gelmiştir. Yani siyenofenillere etki eden elektromanyetik alanın gücüne bağlı olarak konumlarını ve şekillerini değiştirerek ışığın kırılma açılarını ve polarizasyonlarını değiştirirler. Kristallerin elektro-optik özelliklerinin ve bir kabın şeklini alabilme yeteneğinin birleşimi sayesinde bu tür moleküllere sıvı kristaller adı verilir.

Bir LCD monitörün çalışma prensibi bu özelliklere dayanmaktadır. Elektromanyetik alanın gücündeki değişiklikler nedeniyle sıvı kristal moleküllerin konumları değişir. Böylece bir görüntü oluşur.

2.1. LCD matrisi

LCD monitörlerin matrisi, piksel adı verilen çok sayıda küçük parçadan oluşan bir dizidir. Bu piksellerin her biri ayrı ayrı kontrol edilebilir ve sonuçta belirli bir resim elde edilir. LCD monitör matrisi birkaç katmandan oluşur. Anahtar rol, sodyum içermeyen ve kesinlikle saf cam malzemeden yapılmış iki panel tarafından oynanır. Bu malzemeye alt tabaka (ya da popüler adıyla alt tabaka) adı verilir. Bu iki katman arasında en ince sıvı kristal katmanı bulunur.

Ek olarak panellerde kristalleri kontrol ederek onlara istenen yönelimi (konumu) veren özel oluklar bulunur. Bu oluklar panel üzerinde birbirine paralel, diğer paneldeki olukların konumuna dik olarak yerleştirilmiştir. Yani, bir panelde yatay, diğerinde dikeydirler. Ekrana büyüteçle baktığınızda en ince şeritleri (dikey ve yatay) görebileceksiniz. Küçük kareler oluştururlar - bunlar piksellerdir. Yuvarlak şekillerde gelirler ancak büyük çoğunluğu karedir.

Sıvı kristal panellerin aydınlatılması iki şekilde gerçekleştirilebilir:

Işığın yansıması;
Işık geçişi.

Bu durumda ışık akılarının polarizasyon düzlemi bir panelden geçerken 90˚ döndürülebilir.

Bir elektrik alanı durumunda kristal moleküller bu alan boyunca kısmen dikey olarak hizalanır. Bu durumda ışık akılarının polarizasyon düzleminin dönme açısı değişir ve 90˚'den farklı olur. Bu sayede ışık moleküllerin içinden engellenmeden geçer.

Uçağın böyle bir dönüşünü çıplak gözle fark etmek kesinlikle imkansızdır. Bu nedenle cam panellere polarizasyon filtresi görevi görecek iki katman daha eklenmesine ihtiyaç duyuldu. Yalnızca polarizasyon ekseni ayarlanan değere karşılık gelen ışık ışınlarının spektrumlarını iletirler. Yani ek paneller sayesinde ışık polarizörden geçtiği anda zayıflayacaktır. Işık yoğunluğu, polarizasyon düzlemi (ek paneller) ile polarizasyon ekseni (ana cam paneller) arasındaki açıya bağlıdır.

Gerilim yoksa, ilk polarizör yalnızca karşılık gelen polarizasyon yönüne sahip hafif olduğundan hücre tamamen şeffaf olacaktır. Polarizasyonun yönü sıvı kristal moleküller tarafından belirlenir ve ışık ikinci polarizöre ulaştığında, zorluk çekmeden içinden geçmek üzere zaten döndürülmüş olacaktır.

Bir elektrik alanına maruz kalınması durumunda polarizasyon vektörü daha küçük bir açıya döndürülür. Bu da ikinci polarizörü ışık akışlarına karşı kısmen şeffaf hale getirir. Sıvı kristal moleküllerde polarizasyon düzleminde dönme olmayacak şekilde yaparsak, ışık ikinci polarizör tarafından tamamen emilecektir. Yani ekranın arkası aydınlatıldığında ön tarafı tamamen siyah sallanacak.

2.2. Elektrotlar kullanılarak LCD monitörlerde polarizasyon kontrolü

Bunu hesaba katan geliştiriciler, ekranları, ekranın ayrı kısımlarında (her pikselde) farklı elektromanyetik alanlar oluşturan yeterli sayıda elektrotla donattılar. Bu çözüm sayesinde, bu elektrotların potansiyellerinin uygun şekilde kontrol edildiği koşullar altında, harfleri ve hatta karmaşık çok renkli resimleri görüntü ekranında yeniden üretme becerisine ulaştılar. Bu elektrotlar herhangi bir şekle sahip olabilir ve şeffaf plastik içerisine yerleştirilmiştir.

Teknolojideki modern yenilikler sayesinde elektrotların boyutları çok küçüktür; çıplak gözle neredeyse görünmezler. Bu sayede nispeten küçük bir ekran alanına oldukça fazla sayıda elektrot yerleştirilebilir ve bu da LCD ekranın çözünürlüğünün arttırılmasına olanak sağlar. Bu da görüntülenen görüntünün kalitesini artırmanıza ve en karmaşık görüntüleri bile yeniden oluşturmanıza olanak tanır.

2.3. Renkli bir görüntü elde etme

Sıvı kristal monitörlerin çalışma prensibi oldukça karmaşık süreçler içermektedir. Ancak bu sayede kullanıcı monitöründe yüksek kaliteli görüntüler alır. Renkli görüntüleri görüntülemek için LCD ekranın, ışığın ekranın arkasından gelmesini sağlayan bir arka ışığa ihtiyacı vardır. Bu, kullanıcıların karanlık ortamlarda bile mümkün olan en yüksek görüntü kalitesini deneyimlemelerine olanak tanır.

Renkli görüntülerin görüntülenmesine yönelik LCD monitörlerin çalışma prensibi aynı üç ana rengin kullanımına dayanmaktadır:

Mavi;
Yeşil;
Kırmızı.

Bu spektrumları elde etmek için, görünür radyasyonun geri kalan spektrumlarını filtrelemek üzere üç filtre kullanılır. Bu renkleri her piksel (hücre) için birleştirerek tam renkli bir görüntü görüntülemek mümkündür.

Bugün renkli bir resim elde etmenin iki yolu vardır:

Birbiri ardına yerleştirilmiş birkaç filtre kullanma. Bu, iletilen ışığın küçük bir kısmıyla sonuçlanır.
Sıvı kristal moleküllerin özelliklerinin kullanılması. Gerekli uzunluktaki radyasyonu yansıtmak (veya absorbe etmek) için, sıvı kristal moleküllerin düzenini etkileyen elektromanyetik alan voltajının gücünü değiştirebilir, böylece radyasyonu filtreleyebilirsiniz.

Her üretici, renkli bir görüntü elde etmek için kendi seçeneğini seçer. İlk yöntemin daha basit olduğunu, ancak ikincisinin daha etkili olduğunu belirtmekte fayda var. Yüksek ekran çözünürlüğüne sahip modern LCD ekranlarda görüntü kalitesini artırmak için kristallerdeki ışığın polarizasyon düzlemlerini 270˚ döndürmenize olanak sağlayan STN teknolojisinin kullanıldığını da belirtmekte fayda var. TFT ve IPS gibi matris türleri de geliştirilmiştir.

Günümüzde en yaygın olanı TFT ve IPS matrisleridir.

TFT, İnce Film Transistörü anlamına gelir. Başka bir deyişle pikseli kontrol eden ince film bir transistördür. Böyle bir transistörün kalınlığı 0,1-0,01 mikrondur. Bu teknoloji sayesinde her pikseli kontrol ederek daha da yüksek görüntü kalitesi elde etmek mümkün oluyor.

IPS teknolojisi, en yüksek görüntü kalitesine ulaşmanızı sağlayan en son gelişmedir. Maksimum görüş açısı sağlar ancak tepki süresi daha uzundur. Yani voltaj değişimlerine daha yavaş tepki verir. Ancak 5 ms ile 14 ms arasındaki zaman farkı kesinlikle görünmüyor.

Artık bir LCD monitörün nasıl çalıştığını biliyorsunuz. Ancak hepsi bu değil. Ekran yenileme hızı diye bir şey var.

3. LCD monitör yenileme hızı

Ekran yenileme hızı, saniyedeki olası görüntü değişikliği sayısını (saniyedeki kare sayısını) gösteren bir özelliktir. Bu gösterge Hz cinsinden ölçülür. Ekran yenileme hızı, görüntü kalitesini, özellikle de hareketlerin düzgünlüğünü etkiler. Maksimum görünür frekans sınırı 120 Hz'dir. Bu limitin üzerinde bir frekans göremeyeceğiz o yüzden arttırmanın bir anlamı yok. Ancak monitörün bu kadar frekansta çalışabilmesi için aynı 120 Hz'yi marjla üretebilecek güçlü bir ekran kartına ihtiyaç var.

Ayrıca ekran yenileme hızı görsel organları ve hatta ruhu da etkiler. Bu etki öncelikle göz yorgunluğunda ifade edilir. Düşük titreşim frekansıyla gözler hızla yorulur ve ağrımaya başlar. Ayrıca epilepsiye yatkın kişilerde nöbetler meydana gelebilir. Bununla birlikte, modern LCD monitörler, matrisi arkadan aydınlatmak için frekansı 150 Hz'nin üzerinde olan özel lambalar kullanır ve belirtilen yenileme hızının, resim değişim hızı üzerinde daha büyük bir etkisi vardır, ancak ekranın titremesi üzerinde etkisi yoktur. Bu nedenle LCD monitörlerin görme organları ve insan vücudu üzerinde en az etkisi vardır.

4. LCD ekran nasıl çalışır: Video

4.1. 3D görüntüleme için gerekli monitör frekansı

Aktif ve polarize 3D gözlük kullanmak için ekran yenileme hızı 120 Hz olan LCD matrisler kullanılır. Bu, görüntülerin her göze göre ayrılması için gereklidir ve her göz için frekansın en az 60 Hz olması gerekir. 120 Hz frekansına sahip monitörler normal 2D filmler veya oyunlar için kullanılabilir. Aynı zamanda hareketlerin düzgünlüğü 60 Hz frekanslı monitörlere göre gözle görülür derecede daha iyi.

Ek olarak, bu tür monitörler, yaklaşık 480 Hz olan daha da yüksek bir titreme frekansına sahip özel lambalar veya LED arka ışıklar kullanır. Bu da görme organları üzerindeki yükü önemli ölçüde azaltır.

Modern monitörlerde matris arka aydınlatmasını uygulamanın iki yöntemini bulabilirsiniz:

LED – LED arka ışık;
Floresan lambalar.

Tüm büyük üreticiler, floresan lambalara göre önemli avantajlara sahip olduğundan LED arka aydınlatma kullanımına geçiyor. Daha parlaktırlar, daha kompakttırlar, daha ekonomiktirler ve daha düzgün bir ışık dağılımına izin verirler.

En son teknolojilerin kullanılması sayesinde, LCD monitörler doğrudan rakiplerinden - plazma panellerden kesinlikle daha aşağı değildir ve hatta bazı durumlarda onları aşmaktadır.

Bir ışık kaynağının veya aynanın önünde yer alan çok sayıda renkli veya tek renkli pikselden oluşan ince, düz bir görüntüleme cihazıdır.

LCD monitörün avantajı nedir? Az miktarda elektrik tüketmesi ve pille çalışan elektronik cihazlarda kullanıma uygun olması nedeniyle mühendisler tarafından büyük beğeni topluyor. Ayrıca hemen hemen her şekil ve boyutta olabilir, az ısınır ve zararlı elektromanyetik radyasyon yaymaz.

Bu aynı zamanda taşınabilir bilgisayarların başarısının nedenlerinden biridir; aksi takdirde bu kadar kompakt olmazlardı. İlk dizüstü bilgisayar modellerinden bazıları küçük bir CRT monitör içeriyordu ve oldukça hantaldı. Daha sonra LCD ekranlar sadece dizüstü bilgisayarlarda değil, yüksek çözünürlüklü televizyonlarda da kullanılmaya başlandı. Teknoloji ve üretim zamanla ucuzladıkça düz ekran monitörlerin veya HDTV'lerin maliyeti düşmeye devam etti. Sonuçta, tıpkı transistörlerin vakum tüplerinin yerini alması gibi, LCD paneller de geleneksel katot ışın tüplerinin yerini tamamen aldı.

LCD monitör nasıl çalışır?

Ekran pikselleri, şeffaf elektrotlar arasında düzenlenmiş LCD moleküllerinin yanı sıra kutup eksenleri birbirine dik olan bir çift polarizasyon filtresinden oluşur. Sıvı kristalin yokluğunda, bir polarizörden geçen ışık bir diğeri tarafından engellenir.

Elektrotların sıvı kristal fazdaki bir maddeyle temas halindeki yüzeyi, moleküllerin belirli bir yönde sıralanması için işlenir. Kural olarak, bir bezle silinerek tek yöne yönlendirilen ince bir polimer tabakasıyla kaplanırlar (sıvı kristaller aynı yönde sıralanır).

LCD monitörün çalışma prensibi aşağıdaki gibidir. Bir elektrik alanı uygulanmadan önce LC molekülleri yüzeylerin hizalanma yönüne göre hizalanır. En yaygın LCD ekran tipinde - bükülmüş nematik - elektrot yüzeylerinin hizalanma yönleri diktir, çünkü moleküller sarmal bir yapı oluşturur, yani bükülürler. Sıvı kristallerin özelliği, farklı polarizasyonlara sahip ışığın farklı hızlarda hareket etmesi olduğundan, bir polarizasyon filtresinden geçen ışın, ikincisinden geçebilmesi için bir LCD spiral tarafından döndürülür. Bu durumda ışığın yarısı birinci polarizörde emilir, aksi halde tüm düzenek şeffaftır.

Elektrotlara voltaj uygulandığında, bükülmüş nematik kristalin moleküllerini elektrik alanı boyunca hizalayan ve sarmal yapıyı düzelten bir tork harekete geçmeye başlar. Yüzeylerdeki moleküller serbest olmadığından bu durum elastik kuvvetler tarafından önlenir. Polarizasyon dönüşü azalır ve piksel gri görünür. Ancak sıvı kristallerin yeterince yüksek bir potansiyel farkla eşitlenme özelliği nedeniyle içlerinden geçen ışık dönmez. Sonuç olarak polarizasyon yönü ikinci filtreye dik hale gelir, tamamen bloke olur ve piksel siyah görünür. Her görüntü öğesinin LCD katmanının her iki tarafındaki elektrotlar arasındaki voltajın değiştirilmesi, iletilen ışık miktarını ve buna bağlı olarak parlaklığını kontrol eder.

Işığın elektrik tüketmeden mümkün olduğu kadar parlak olmasını ve voltaj uygulandığında elde edilen karartmanın eşit olmasını sağlamak için çapraz polarizasyon filtreleri arasına bükümlü nematik sıvı kristaller yerleştirilir. Paralel polarizasyon filtreleri kullanmak mümkündür. Bu durumda karanlık ve aydınlık haller tersine değişir. Ancak bu konfigürasyonda siyah tekdüze olmayacaktır.

Sıvı kristal madde ve tesviye katmanı iyonik bileşikler içerir. Belirli bir polaritede elektrik alanı uzun süre uygulanırsa iyonik malzeme yüzeylere çekilecek ve LCD monitörün performansı düşecektir. Bu, alternatif akım kullanılarak veya cihaza erişilirken elektrik alanının polaritesi değiştirilerek önlenebilir (LCD katmanının tepkisi polariteye bağlı değildir).

Çoklayıcı ekranı

Bir ekran çok sayıda pikselden oluştuğunda, her birinin bağımsız elektrotlara ihtiyacı olacağından her birini doğrudan kontrol etmek imkansızdır. Bunun yerine monitör çoğullanır. Bu durumda elektrotlar gruplandırılır ve bağlanır (genellikle sütunlar halinde) ve her gruba ayrı ayrı güç verilir. Hücrenin diğer tarafında elektrotlar da gruplandırılmıştır (genellikle sıralar halinde) ve ayrı ayrı bağlanmıştır. Gruplar, her pikselin benzersiz bir kaynak ve hedef kombinasyonuna sahip olacağı şekilde oluşturulur. Elektronikler veya onları kontrol eden yazılım, grupları sırayla açar ve kontrol eder.

Bir LCD'yi değerlendirirken dikkate alınması gereken önemli faktörler çözünürlük, görünen boyut, tepki süresi (senkronizasyon hızı), sensör tipi (pasif veya aktif), görüntüleme açısı, renk desteği, monitör parlaklığı ve kontrast oranı, en boy oranı ve giriş bağlantı noktalarıdır (örn. DVI veya VGA).

Renkli ekranlar

Renkli LCD ekranlarda her bir piksel, ek filtreler (pigment ve metal oksit) kullanılarak kırmızı, mavi ve yeşil renkte üç hücreye veya alt piksele bölünür. Her bir alt piksel, binlerce veya milyonlarca olası renk üretmek üzere bağımsız olarak kontrol edilebilir. Daha eski CRT'ler benzer bir yöntem kullanır.

Monitörün kullanımına bağlı olarak renk bileşenleri farklı piksel geometrilerine yerleştirilebilir. Yazılım belirli bir ekranda ne tür geometrinin kullanıldığını biliyorsa, bu, alt piksel oluşturma yoluyla görünür çözünürlüğü artırmak için kullanılabilir. Bu yöntem özellikle metni yumuşatmak için kullanışlıdır.

Pasif matris

Cep hesap makinelerinde ve dijital saatlerde kullanılanlar gibi az sayıda segmente sahip LCD monitörler, her öğe için bir elektrik kontağı sağlar. Harici özel devre, her segmenti çalıştırmak için gereken elektrik yükünü sağlar. Çok sayıda ekran elemanı ile böyle bir yapı çok hantal hale gelir.

Eski dizüstü bilgisayarlarda kullanılanlar gibi küçük monokrom ekranlar, renk kayması sorununu düzelten süper bükülmüş nematik (STN) veya çift katmanlı STN (DSTN) teknolojisini kullanan pasif bir matris yapısına sahiptir. Her satır veya sütunda bir elektrik devresi bulunur. Her piksel dönüşümlü olarak satır ve sütun adresiyle adreslenir. Bu tür gösterime pasif matris denir çünkü her bir hücrenin durumunun elektrik yükü olmadan korunması gerekir. Öğelerin (ve satırların ve sütunların) sayısı arttıkça ekran daha karmaşık hale gelir. Pasif matris ekranlar çok yavaş yanıt verme eğilimindedir ve kontrastı zayıftır.

Aktif matris teknolojileri

Modern TV'lerin ve monitörlerin donattığı yüksek çözünürlüklü renkli ekranlar aktif bir matris kullanır. Renk ve polarizasyon filtrelerine bir ince film transistör (TFT) katmanı ekler. Bu durumda her piksel kendine özel yarı iletken eleman tarafından kontrol edilir. Transistör her sütunda yalnızca bir piksele erişim sağlar. Bir satır etkinleştirildiğinde tüm sütunlar ona bağlanır ve onlara voltaj uygulanır. Daha sonra hat devre dışı bırakılır ve bir sonraki hat etkinleştirilir. Ekran güncellendiğinde tüm satırlar sırayla etkinleştirilir. Aktif matris ekranlar, aynı boyuttaki pasif ekranlardan önemli ölçüde daha keskin ve daha parlaktır ve genellikle daha hızlı yanıt süreleri sunarak çok daha iyi görüntü kalitesi sağlar.

Bükülmüş nematik (TN)

TN ekranlar, iletilen ışık miktarını düzenlemek için değişen derecelerde bükülen ve çözülen LCD elemanları içerir. TN matrisinin LCD hücresinin elektrotlarına voltaj uygulanmazsa ışın içinden geçebilecek şekilde polarize edilir. Sıvı kristaller uygulanan potansiyel farkla orantılı olarak 90°'ye kadar bükülür, polarizasyonu değiştirir ve arka ışığı engeller. Belirli bir voltaj seviyesi uygulanarak neredeyse her türlü gri tonu elde edilebilir.

3LCD teknolojisi

Görüntü oluşturmak için 3 adet mikro ekran paneli kullanan bir video projeksiyon sistemidir. 1995 yılında kompaktlığı ve yüksek kalitesi nedeniyle bu teknoloji birçok ön projektör üreticisi tarafından kullanılmaya başlandı ve 2002'den beri Active Matrix mükemmel renk üretimi, yüksek parlaklık ve net görüntüler ve yüksek sıcaklıkta polisilikon kullanımı sağlıyor. daha fazla siyah derinliği sağlar.

IPS teknolojisi

IPS kısaltması Düzlem İçi Anahtarlama anlamına gelir. Bu tip LCD monitörün çalışma prensibi sıvı kristal hücrelerin yatay düzlemde hizalanmasına dayanmaktadır. Yöntem, kristalin her iki ucundan bir elektrik alanı geçirmeyi içeriyor ancak standart bir TFT ekranda olduğu gibi piksel başına bir yerine iki transistör gerektiriyor. Bunun sonucu olarak ekran alanı daha fazla engellenir, bu da daha parlak bir arka ışık gerektirir ve bu da daha fazla güç kullanır. Bu, bunun dizüstü bilgisayarlarda kullanımına kısıtlamalar getirir.

Sıfır Güç Ekranları

QinetiQ'nun zirvedeki iki kararlı elemanları (ZBD'ler), harici bir elektrik alanı olmadan yönelimlerini koruyabilirler. Bu tip LCD monitörün çalışma prensibi, kristallerin "siyah" veya "beyaz" olmak üzere iki konumdan birinde olabileceği gerçeğine dayanmaktadır. Güç yalnızca LCD elemanının durumunu tersine değiştirmek için gereklidir. Bu teknolojiye dayalı ekranlar ZBD Displays tarafından üretilmektedir. Hem siyah beyaz hem de renkli ZBD ekranlar sunar.

Fransız Nemoptic şirketi, görüntüyü kaydetmek için güce ihtiyaç duymayan başka bir teknoloji geliştirdi. Kağıt benzeri LCD ekranlar Temmuz 2003'ten bu yana Tayvan'da üretiliyor. Bu teknoloji, dizüstü bilgisayarlar ve e-okuyucular gibi düşük güçlü mobil cihazlara yöneliktir. Sıfır güç tüketimine sahip LCD'ler e-kağıtla rekabet ediyor.

Kent Displays ayrıca stabilize polimer sıvı kristal ChLCD'leri kullanan sıfır güçlü bir ekran geliştirdi. Bu teknolojinin temel dezavantajı, düşük sıcaklıklarda daha da yavaşlayan düşük yenileme hızıdır.

Kalite kontrol

LCD ekranlar arızalı transistörlere sahip olabilir ve bu da piksellerin parlak bir şekilde aydınlatıldığı veya siyah kaldığı, kalıcı olarak açık veya kapalı alanlara neden olabilir. Entegre devreler söz konusu olduğunda bu bir kusur anlamına gelse de, genellikle birkaç çalışmayan noktaya sahip ekranlar kullanılır. LCD paneller çiplerden önemli ölçüde daha büyük olduğundan, ekonomik nedenlerden dolayı bu yasaklanamaz. Üreticiler, kabul edilebilir maksimum kusurlu piksel sayısını belirlemek için farklı standartlar kullanır. Örneğin ThinkPad dizüstü bilgisayarlarda 2048 x 1536 çözünürlüğe sahip bir panel için 16'dır. Bunlardan 15 piksel parlak, 16 piksel karanlık olabilir.

LCD ekran arızası çoğu IC'den daha olasıdır. Örneğin, 12" SVGA ekranın 8 kusuru olabilir ve 6" yonga levhanın yalnızca 3 kusuru olabilir. Aynı zamanda, 137 damgadan 134'ü neredeyse sıfır LCD kusuruyla kabul edilebilir olacaktır. Üreticiler arasındaki şiddetli rekabet ve geliştirilmiş kontroller sayesinde kalite standartları bugün eskisinden çok daha yüksektir. 4 kusurlu piksele sahip bir SVGA ekranı artık kusurlu kabul ediliyor ve müşteriler ekranı yenisiyle değiştirme seçeneğine sahip.

%100 garanti

Bir dizi üretici, özellikle Güney Koreli olanlar, LCD panel üretimi için en büyük fabrikalardan bazılarına (örneğin LG) sahip olduklarından, bugün hatalı piksellerin bulunmadığını garanti ediyor ve ekranı tek bir kusurla bile değiştiriyor. Böyle bir garanti verilmese bile arızalı alanların yeri önemlidir. Birden fazla hatalı hücreye sahip ekranlar yan yana yerleştirildiğinde kullanılamaz hale gelebilir. Ayrıca kusur ekranın ortasındaysa üreticiler paneli değiştirebilir.

Monitörlerin teşhisi ve onarımı

Aşağıda en yaygın arızalar ve bunları ortadan kaldırma yöntemleri bulunmaktadır.

Güç göstergesi sürekli yanıyor ancak görüntü yok. Arka ışık veya invertörü hasar görebilir. Bir LCD monitörü teşhis etmenin en basit yolu, video oynatmayı açmak ve parlak bir ışını ekrana neredeyse paralel veya dik olarak yönlendirmektir. Bu, arkadan aydınlatma olmadan bile görüntüyü görmenizi sağlar. Monitörün onarımı, arka ışık lambasının veya büyük olasılıkla invertörünün değiştirilmesinden oluşur.

Güç göstergesi yanıp sönüyor. Bu durumda, sinyalin ekran tarafından alınıp alınmadığını kontrol etmeniz gerekir; kablo veya konektör muhtemelen hasar görmüştür. Her şey yolundaysa, belirli bir monitör markasının arızasının ana nedeni internette aranmalıdır. Örneğin Dell 1702FP için bu, bazı kapasitörlerin arızasıdır. Bu durumda en basit çıkış yolu tüm kapları değiştirmektir. Arızalı bir kapasitörü, iyi olduğu bilinen bir kapasitörle de bypass edebilirsiniz.

Güç göstergesi yanmıyor. Olası neden monitörün güç kaynağının bozulmasıdır. Yeni bir ekran satın alarak veya eski bir ekranın yedek parçalarını kullanarak değiştirmeyi deneyebilirsiniz. Diğer bir olası neden ise kapasitörün kısa devresi (görsel olarak bulunması kolay) ve sigortanın yanmasıdır. Bu durumda değiştirilmeleri gerekir.

Dikey veya yatay çizgiler. Monitörünüz çalışıyor ancak ekranın tüm genişliğini veya yüksekliğini uzatan çizgilere sahipse veya görüntünün dikey veya yatay olarak çatallanması söz konusuysa, muhtemelen sorun bir transistör veya ekran bağlantısıdır. Yüzlerce konnektörden biri arızalı veya kısa devre yaparsa piksel sırasının tamamı etkilenir. Dizüstü bilgisayarlar için bazen sorunlu bölgeyi sıkıştırmak yeterli olur ve sorun yıllarca ortadan kalkar. PC ekranı için hatalı bağlantıya ulaşmak ve baskı uygulamak için arka paneli çıkarmanız gerekecektir.

Bakımın özellikleri

Bazen görüntü kalitesi basit bir LCD bezle eski haline getirilebilir. Tozu, yemek lekelerini, parmak izlerini, böcek izlerini, kir ve lekeleri ortadan kaldıracaktır.

Temizleme spreyleri ve aerosol köpükler gibi profesyonel ürünleri kullanmak daha iyidir ancak bunlar, izopropil alkol veya eşit oranlarda seyreltilmiş sirke ile değiştirilebilir.

Ekrana, özellikle de parlama önleyici kaplamaya zarar verebileceğinden alkol, amonyak veya aseton bazlı ürünler kullanmayın.

Temizlik maddesi kire değil beze uygulanmalıdır.

Ekranı silerken güç kullanmayın.

Tamamen kuruyana kadar monitörü açmayın.

Kusurlar

LCD teknolojisinin diğer yaklaşımlarla karşılaştırıldığında hala bazı dezavantajları vardır:

Elektro-ışın tüpleri distorsiyon yaratmadan farklı çözünürlüklerde çalışabilirken, LCD'ler yalnızca "doğal çözünürlüklerinde" netlik sağlar. Desteklenmeyen ekran ayarlarını yapmaya çalışırsanız görüntü ölçeklenir, bulanık veya bloklu olur.
LCD paneller, plazma veya LED panellere göre daha düşük kontrast sağlar. Bunun nedeni ışığın çoğu zaman polarizasyon filtresinden geçmesi ve rengin siyah yerine gri görünmesidir. Ancak parlak ortam ışığında, maksimum parlaklığın daha yüksek olması nedeniyle LCD kontrastı diğer bazı ekranlardan daha yüksek olabilir.
LCD ekranlar, plazma emsallerine göre daha uzun tepki süresine sahiptir ve görüntü hızlı hareket ettiğinde gözle görülür gölgelenmeler yaratır, ancak bu gösterge teknoloji geliştikçe sürekli olarak gelişmektedir ve modern LCD panellerde neredeyse görünmezdir. Çoğu TN ve IPS ekranın yanıt süresi 5-8 ms'dir.
Bazı panellerde kullanılan aşırı hız, değişen görüntünün alanlarında gürültünün artması veya gölgelenme şeklinde bozulmalara neden olur. Bu yan etkinin nedeni, piksellerin amaçlanan parlaklığa (veya gerekli miktarda ışığı geçirmek için gereken voltaja) ulaşma eğiliminde olmaları ve ardından hedef seviyeye geri dönerek daha iyi tepki süresi sağlamalarıdır.
LCD ekranların izleme açıları sınırlıdır, bu da ekrana aynı anda daha az izleyicinin bakabileceği anlamına gelir. Aşırı açıya ulaşıldığında kontrast ve renk sunumu bozulur. Ancak bazı üreticiler, örneğin halka açık yerlerde dizüstü bilgisayar kullanırken daha fazla mahremiyet sağlamak için LCD monitörün kasıtlı olarak sınırlı bir görünümünü sunarak bu etkiden yararlanır. Ayrıca bir gözlemci için 2 farklı görüntü oluşturmanıza olanak tanıyarak stereoskopik etki yaratır.
Bazı eski LCD monitörler, 50 Hz'de çalışan arka ışıkların titremesi nedeniyle migren ve görme sorunlarına neden olabilir. Modern ekranlarda yüksek frekanslı akım güç kaynağına geçişle bu durum ortadan kalktı.
LCD ekranlarda bazen yanma sorunu yaşanır. Teknoloji ilerledikçe, sorunu ortadan kaldıracak yeni yöntemler ortaya çıktıkça bu sorun azalıyor. Bazen uzun süre beyaz bir görüntü görüntülenerek ekran eski durumuna getirilebilir.
Bazı LCD'ler düşük çözünürlük modunda (örneğin 320 x 200) çalışma özelliğine sahip değildir. Ancak bu, LCD monitörün özelliklerinden değil, kontrol devresinden kaynaklanmaktadır.
Düz panel ekranlar çok hassastır. Ancak hafif olmaları hasar olasılığını azaltır ve bazı modeller camla korunur.

LCD'ler (Sıvı Kristal Ekranlar), sıvı haldeki bir maddeden yapılmıştır, ancak aynı zamanda kristal cisimlerin doğasında bulunan bazı özelliklere de sahiptir. Sıvı kristaller uzun zaman önce keşfedildi ancak başlangıçta başka amaçlar için kullanıldılar. Elektriğin etkisi altındaki sıvı kristal molekülleri yönlerini değiştirebilir ve bunun sonucunda içlerinden geçen ışık ışınının özelliklerini değiştirebilir. Bu keşfe dayanarak ve daha fazla araştırma yoluyla, elektrik voltajının arttırılması ile kristal moleküllerin yöneliminin görüntü oluşturulmasını sağlayacak şekilde değiştirilmesi arasında bir bağlantının keşfedilmesi mümkün oldu. Sıvı kristaller ilk olarak hesap makinelerinin ve kuvars saatlerin ekranlarında kullanılmış, daha sonra dizüstü bilgisayarların monitörlerinde kullanılmaya başlanmıştır. Günümüzde bu alandaki ilerlemenin bir sonucu olarak masaüstü bilgisayarlar için LCD monitörler giderek yaygınlaşmaktadır.

Bir LCD monitör ekranı, bilgileri görüntülemek için değiştirilebilen bir dizi küçük parçadan (piksel adı verilen) oluşur. Bir LCD monitörün birkaç katmanı vardır; burada anahtar rol, sodyum içermeyen ve çok saf cam malzemeden yapılmış iki panel tarafından oynanır. alt tabaka veya alt tabaka, aslında kendi aralarında ince bir sıvı kristal tabakası içerirler. Panellerde kristalleri belirli yönlere yönlendiren oluklar bulunur. Oluklar, her panelde paralel fakat iki panel arasında dik olacak şekilde konumlandırılmıştır. Boyuna oluklar, şeffaf plastikten ince filmlerin cam yüzeye yerleştirilmesiyle elde edilir ve daha sonra özel olarak işlenir. Oluklarla temas halinde olan sıvı kristallerdeki moleküller, tüm hücrelerde aynı şekilde yönlendirilir. Gerilim yokluğunda sıvı kristal (nematik) çeşitlerinden birinin molekülleri, böyle bir ışık dalgasındaki elektrik (ve manyetik) alanın vektörünü ışın yayılma eksenine dik bir düzlemde belirli bir açıyla döndürür. İki panel birbirine çok yakın konumlandırılmıştır. Sıvı kristal panel bir ışık kaynağı ile aydınlatılır (bulunduğu yere bağlı olarak sıvı kristal paneller ışığı yansıtarak veya ileterek çalışır). Işık ışınının polarizasyon düzlemi bir panelden geçerken 90° döner.

Bir elektrik alanı ortaya çıktığında, sıvı kristal molekülleri kısmen alan boyunca hizalanır ve ışığın polarizasyon düzleminin dönme açısı 90°'den farklı olur.

Renkli bir görüntüyü görüntülemek için, ışığın LCD ekranın arkasında üretilmesi için monitörün arkadan aydınlatılması gerekir. Bu, çevredeki ortam parlak olmasa bile görüntünün iyi kalitede izlenebilmesi için gereklidir. Renk, beyaz ışık kaynağının emisyonundan üç ana bileşeni ayıran üç filtre kullanılarak üretilir. Ekrandaki her nokta veya piksel için üç ana rengin birleştirilmesiyle herhangi bir rengin yeniden üretilmesi mümkündür.

İlk LCD ekranlar 8 inç civarında oldukça küçük iken, günümüzde dizüstü bilgisayarlarda kullanılmak üzere 15" boyutlara ulaşmış olup, masaüstü bilgisayarlar için 19" ve daha büyük LCD monitörler üretilmektedir. Boyuttaki artışı, çözünürlükteki artış takip ediyor ve bu da, aşağıda açıklanan, gelişen özel teknolojilerin yardımıyla çözülen yeni sorunların ortaya çıkmasına neden oluyor. İlk zorluklardan biri, yüksek çözünürlüklerde görüntü kalitesini tanımlayacak bir standarda duyulan ihtiyaçtı. Hedefe doğru atılan ilk adım, kristallerdeki ışığın polarizasyon düzleminin dönme açısını 90°'den 270°'ye çıkarmaktı.

Gelecekte, teknolojinin gelişmesiyle birlikte cihazların nihai fiyatının düşmesi ve daha fazla kullanıcının yeni ürünler satın almasına olanak sağlaması sayesinde LCD monitörlerin pazara girişinin artmasını bekleyebiliriz.

Kısaca bahsedelim izin LCD monitörler. Bu çözünürlük birdir ve doğal olarak da adlandırılır; CRT monitörlerin maksimum fiziksel çözünürlüğüne karşılık gelir. LCD monitör görüntüyü en iyi şekilde doğal çözünürlükte üretir. Bu çözünürlük, LCD monitöre sabitlenen piksel boyutuna göre belirlenir. Örneğin, bir LCD monitörün doğal çözünürlüğü 1024x768 ise, bu, 768 satırın her birinde 1024 elektrot veya piksel bulunduğu anlamına gelir. Aynı zamanda native'den daha düşük bir çözünürlük kullanmak da mümkündür. Bunu yapmanın iki yolu var. İlki denir "Merkezleme"(merkezleme), yöntemin özü, bir görüntüyü görüntülemek için yalnızca daha düşük çözünürlüklü bir görüntü oluşturmak için gerekli olan piksel sayısının kullanılmasıdır. Sonuç olarak görüntü ekranın tamamında değil, yalnızca ortasında belirir. Kullanılmayan tüm pikseller siyah kalır; Görüntünün etrafında geniş siyah bir çerçeve belirir. İkinci yöntem denir "Genleşme"(germe). Bunun özü, doğaldan daha düşük bir çözünürlüğe sahip bir görüntüyü yeniden üretirken tüm piksellerin kullanılmasıdır, yani. Görüntü ekranın tamamını kaplıyor. Ancak görüntünün ekranın tamamına yayılması nedeniyle hafif bozulmalar meydana geliyor ve keskinlik bozuluyor. Bu nedenle LCD monitör seçerken hangi çözünürlüğe ihtiyacınız olduğunu açıkça bilmeniz önemlidir.

Ayrı ayrı bahsetmeye değer parlaklık LCD monitörler, çünkü bir LCD monitörün yeterince parlak olup olmadığını belirleyecek standartlar henüz yoktur. Aynı zamanda, bir LCD monitörün ortasındaki parlaklık, ekranın kenarlarına göre %25 daha yüksek olabilir. Belirli bir LCD monitörün parlaklığının sizin için uygun olup olmadığını belirlemenin tek yolu parlaklığını diğer LCD monitörlerle karşılaştırmaktır.

Ve belirtilmesi gereken son parametre ise zıtlık. LCD monitörün kontrastı, en parlak beyaz ile en koyu siyah arasındaki parlaklık oranıyla belirlenir. İyi bir kontrast oranının canlı, zengin renklerin çoğaltılmasını sağlayan 120:1 olduğu kabul edilir. Siyah ve beyaz yarı tonların doğru temsili gerektiğinde 300:1 veya daha yüksek bir kontrast oranı kullanılır. Ancak parlaklıkta olduğu gibi henüz standartlar yoktur, bu nedenle asıl belirleyici faktör gözlerinizdir.

Bazı LCD monitörlerin, eşzamanlı otomatik görüntü döndürmeyle ekranın kendisini 90° döndürme yeteneği gibi bir özelliğine dikkat etmek önemlidir. Sonuç olarak, örneğin mizanpaj yapıyorsanız, artık sayfadaki tüm metni görmek için dikey kaydırmayı kullanmanıza gerek kalmadan bir A4 sayfası ekrana tamamen sığabilir. Doğru, CRT monitörler arasında bu özelliğe sahip modeller de var, ancak bunlar oldukça nadir. LCD monitörlerde bu işlev neredeyse standart hale gelir.

LCD monitörlerin avantajları, kelimenin tam anlamıyla gerçekten düz olmaları ve ekranlarında oluşturulan görüntünün netlik ve renk doygunluğu ile ayırt edilmesidir. Ekranda bozulma yok ve geleneksel CRT monitörlerin doğasında olan birçok başka sorun var. LCD monitörlerin güç tüketiminin ve dağılımının CRT monitörlere göre oldukça düşük olduğunu da ekleyelim.

Masaüstü sektörü için LCD teknolojisinin geliştirilmesindeki temel sorun, maliyeti etkileyen monitörün boyutu gibi görünüyor. Ekran boyutları arttıkça üretim yetenekleri azalır. Şu anda seri üretime uygun bir LCD monitörün maksimum köşegeni 20"e ulaşıyor ve son zamanlarda bazı geliştiriciler ticari üretime hazır TFT-LCD monitörlerin 43" modellerini ve hatta 64" modellerini piyasaya sürdüler.

Ancak CRT ile LCD monitörler arasında pazarda yer edinmek için verilen mücadelenin sonucu şimdiden belli gibi görünüyor. Ve CRT monitörlerin lehine değil. Görünüşe göre gelecek hala aktif matrisli LCD monitörlere ait. Savaşın sonucu, IBM'in inç başına 200 piksel matrisli, yani CRT monitörlerin iki katı yoğunluğa sahip bir monitörün piyasaya sürüldüğünü duyurmasının ardından netleşti. Uzmanlara göre görüntünün kalitesi, matris ve lazer yazıcılarda yazdırırken olduğu gibi farklılık gösteriyor. Bu nedenle LCD monitörlerin yaygın kullanımına geçiş sorunu yalnızca fiyatlarıyla ilgilidir.