Rahasia monitor LCD modern. Jenis adaptor video Terdiri dari apa layar LCD?

Ada tiga opsi utama untuk mengimplementasikan kartu grafis:

    Kartu ekspansi. Dalam hal ini, diasumsikan bahwa kartu ekspansi terpisah dengan antarmuka PCI Express, AGP atau PCI akan digunakan. Hal ini memastikan kinerja tertinggi, kapasitas memori besar, dan dukungan untuk sejumlah besar fungsi.

    Chipset dengan inti grafis terintegrasi. Ini adalah solusi yang paling terjangkau, namun kinerjanya sangat rendah, terutama saat menjalankan game 3D dan aplikasi intensif grafis lainnya. Ini juga memberikan resolusi dan kecepatan refresh yang lebih rendah dibandingkan saat menggunakan kartu ekspansi. Chipset terintegrasi yang paling umum ditemukan pada model laptop murah, serta pada beberapa model kelas menengahnya;

    Prosesor dengan inti grafis terintegrasi (Intel).

Biasanya, komputer desktop yang menggunakan motherboard microATX, FlexATX, microBTX, PicoBTX atau MiniITX dilengkapi dengan inti grafis yang terintegrasi ke dalam chipset yang diproduksi oleh Intel, VIA Technology, SiS, dll.

Konektor kartu video

Adaptor video MDA, Hercules, CGA dan EGA dilengkapi dengan konektor D-Sub 9-pin. Kadang-kadang, konektor Video Komposit koaksial juga hadir, memungkinkan gambar hitam-putih dikeluarkan ke penerima televisi atau monitor yang dilengkapi dengan input video frekuensi rendah.

Konektor D-Sub analog

VGA dan adaptor video yang lebih baru biasanya hanya memiliki satu konektor VGA (D-Sub 15-pin). Kadang-kadang, adaptor VGA versi awal juga memiliki konektor generasi sebelumnya (9-pin) untuk kompatibilitas dengan monitor lama. Pilihan output kerja diatur oleh sakelar pada papan adaptor video.

DVI adalah antarmuka standar yang relatif baru yang paling umum digunakan untuk output video digital. Port DVI hadir dalam dua jenis. DVI-I juga menyertakan sinyal analog yang memungkinkan Anda menyambungkan monitor VGA melalui adaptor D-SUB. DVI-D tidak mengizinkan hal ini.

Konektor DVI (variasi: DVI-I dan DVI-D)

Baru-baru ini, antarmuka rumah tangga baru telah tersebar luas - Antarmuka Multimedia Definisi Tinggi. Standar ini menyediakan transmisi informasi visual dan audio secara simultan melalui satu kabel, dirancang untuk televisi dan bioskop, namun pengguna PC juga dapat menggunakannya untuk mengeluarkan data video menggunakan konektor HDMI. HDMI memungkinkan Anda mengirimkan audio dan video yang dilindungi salinan dalam format digital melalui satu kabel; versi standar pertama didasarkan pada bandwidth 5 Gb/s, dan HDMI 1.3 memperluas batas ini menjadi 10,2 Gb/s.

konektor HDMI

DisplayPort adalah antarmuka video digital yang relatif baru, versi pertama diadopsi oleh VESA (Video Electronics Standards Association) pada musim semi tahun 2006. Ini mendefinisikan antarmuka digital universal baru, bebas lisensi dan bebas royalti, yang dirancang untuk menghubungkan komputer dan monitor, serta peralatan multimedia lainnya.

Dispay Port memungkinkan Anda menghubungkan hingga empat perangkat, termasuk speaker, hub USB, dan perangkat input/output lainnya. Ini mendukung hingga empat jalur data, yang masing-masing dapat mengirimkan 1,62 atau 2,7 gigabit/s. Mendukung mode dengan kedalaman warna dari 6 hingga 16 bit per saluran warna

Port DVI dan HDMI merupakan tahapan evolusi dalam pengembangan standar transmisi sinyal video, sehingga adaptor dapat digunakan untuk menghubungkan perangkat dengan jenis port ini.

Kartu video juga dapat mengakomodasi input dan output komposit dan S-Video.

Konektor komposit

Konektor S-Video 4 dan 7 pin

Beras. 28 – Set konektor untuk kartu video Palit GeForce GTS 450 Sonic 1Gb DDR5 128bit PCI-E (2xDVI, 1 D-Sub, 1 miniHDMI)

Merupakan kebiasaan untuk membedakan tiga wujud materi: padat, cair, dan gas. Tetapi beberapa zat organik, ketika dicairkan dalam fase tertentu, menunjukkan sifat-sifat yang melekat pada kristal dan cairan. Setelah memperoleh karakteristik fluiditas cairan, pada fase ini mereka tidak kehilangan urutan molekul karakteristik kristal padat. Fase ini bisa disebut keadaan agregasi keempat. Benar, kita tidak boleh lupa bahwa hanya zat tertentu yang memilikinya dan hanya dalam kisaran suhu tertentu.

Orientasi spasial molekul kristal cair dalam posisi istirahat disebut tatanan kristal cair. Menurut klasifikasi Friedel, ada tiga kategori utama ordo FA: smectic, nematic dan cholesteric (Gbr. 1).

LC smectic adalah yang paling teratur dan strukturnya lebih dekat dengan kristal padat biasa. Selain orientasi timbal balik yang sederhana dari molekul, mereka juga memiliki pembagian menjadi bidang-bidang.

Arah orientasi preferensi sumbu panjang molekul dalam kristal cair ditunjukkan oleh vektor satuan panjang, yang disebut direktur.

Minat utama adalah pada material dengan tatanan nematik; mereka digunakan dalam semua jenis panel kristal cair modern (TN, IPS dan VA). Dalam nematika, keadaan normal adalah posisi molekul dengan orientasi molekul teratur di seluruh volume, karakteristik kristal, tetapi dengan posisi pusat gravitasinya yang kacau, karakteristik cairan. Molekul-molekul di dalamnya berorientasi relatif paralel, dan sepanjang sumbu pengarah mereka bergeser pada jarak yang berbeda.

Kristal cair dengan susunan kolesterik strukturnya menyerupai nematik, terbagi menjadi beberapa lapisan. Molekul-molekul di setiap lapisan berikutnya diputar relatif terhadap yang sebelumnya dengan sudut kecil tertentu dan pengarahnya berputar dengan mulus dalam bentuk spiral. Sifat berlapis ini, yang dibentuk oleh aktivitas optik molekul, merupakan ciri utama tatanan kolesterik. Kolesterol kadang-kadang disebut "nematics bengkok".

Batasan antara ordo nematik dan kolesterik agak sewenang-wenang. Tatanan kolesterik dapat diperoleh tidak hanya dari bahan kolesterik dalam bentuk murninya, tetapi juga dengan menambahkan bahan tambahan khusus yang mengandung molekul kiral (aktif secara optik) ke dalam bahan nematik. Molekul tersebut mengandung atom karbon asimetris dan, tidak seperti molekul nematik, bersifat asimetris cermin.

Urutan kristal cair ditentukan oleh gaya antarmolekul, yang menciptakan elastisitas bahan LC. Ya, disini kita bisa berbicara secara spesifik tentang sifat elastis, walaupun sifatnya berbeda dengan sifat elastis kristal biasa, karena kristal cair tetap memiliki fluiditas. Dalam keadaan normal (atau dasar), molekul cenderung kembali ke "posisi istirahatnya", misalnya pada bahan nematik ke posisi dengan orientasi pengarah yang sama.

Elastisitas LC beberapa kali lipat lebih rendah daripada elastisitas kristal konvensional dan memberikan peluang unik untuk mengontrol posisinya menggunakan pengaruh eksternal. Pengaruh tersebut dapat berupa, misalnya medan listrik.

Sekarang mari kita lihat lebih dekat bagaimana medan ini dapat mempengaruhi orientasi molekul.

Mari kita ambil sampel yang terdiri dari dua pelat kaca, ruang di antaranya diisi dengan bahan nematik. Jarak antara pelat atas dan bawah dan, karenanya, ketebalan lapisan kristal cair adalah beberapa mikron. Untuk mengatur orientasi yang diinginkan dari pengarah molekul dalam bahan, perlakuan khusus pada permukaan substrat digunakan. Untuk melakukan ini, lapisan tipis polimer transparan diterapkan ke permukaan, setelah itu permukaan diberi kelegaan dengan penggosokan khusus (penggosokan) - alur tertipis dalam satu arah. Molekul kristal memanjang pada lapisan yang bersentuhan langsung dengan permukaan diorientasikan sepanjang relief. Gaya antarmolekul memaksa semua molekul lain mengambil orientasi yang sama.

Susunan molekul kristal cair yang teratur menentukan anisotropi beberapa sifat fisiknya (izinkan saya mengingatkan Anda bahwa anisotropi adalah ketergantungan sifat-sifat suatu medium pada arah dalam ruang). Cairan, dengan susunan molekulnya yang acak, bersifat isotropik. Namun kristal cair sudah memiliki anisotropi, yang merupakan kualitas penting yang memungkinkannya memengaruhi karakteristik cahaya yang melewatinya.

Anisotropi konstanta dielektrik digunakan untuk mengontrol posisi molekul. Ini mewakili perbedaannya

Δε = ε || + ε ⊥ dimana ε || konstanta dielektrik pada arah sejajar vektor pengarah, ε ⊥ konstanta dielektrik pada arah tegak lurus vektor pengarah. Nilai Δε dapat bernilai positif atau negatif.

Mari kita ambil sampel yang terdiri dari dua pelat kaca dengan jarak beberapa mikron antar pelat, diisi dengan bahan nematik dan disegel. Untuk mengatur orientasi yang diinginkan dari pengarah molekul dalam bahan, perlakuan khusus pada permukaan substrat digunakan; untuk ini, lapisan tipis polimer transparan diterapkan ke permukaan, setelah itu permukaan diberikan relief. dengan menggosok khusus - alur tipis dalam satu arah. Molekul kristal memanjang pada lapisan yang bersentuhan langsung dengan permukaan berorientasi sepanjang relief, dan gaya antarmolekul memaksa semua molekul lain mengambil orientasi yang sama. Jika medan listrik tercipta dalam sampel, energi kristal cair dalam medan ini akan bergantung pada posisi molekul relatif terhadap arah medan. Jika posisi molekul tidak sesuai dengan energi minimum, maka molekul akan berputar pada sudut yang sesuai. Pada bahan dengan konstanta dielektrik positif (anisotropi dielektrik positif), molekul akan cenderung berputar searah medan listrik, pada bahan dengan anisotropi dielektrik negatif - melintasi arah medan. Sudut rotasi akan bergantung pada tegangan yang diberikan.

Misalkan bahan dalam sampel mempunyai anisotropi dielektrik positif, arah medan listrik tegak lurus dengan orientasi awal molekul (Gbr. 2). Ketika tegangan diberikan, molekul akan cenderung berputar sepanjang medan. Namun mereka pada awalnya diorientasikan sesuai dengan relief permukaan bagian dalam sampel, yang dibuat dengan menggosok, dan dihubungkan dengannya dengan daya rekat yang cukup signifikan. Akibatnya, ketika orientasi direktur berubah, akan timbul torsi yang berlawanan arah. Selama medannya cukup lemah, gaya elastis akan menjaga molekul pada posisi konstan. Seiring bertambahnya tegangan, dimulai dari nilai tertentu E c, gaya orientasi medan listrik melebihi gaya elastis, dan rotasi molekul mulai terjadi. Reorientasi di bawah pengaruh medan ini disebut transisi Fredericks. Transisi Fredericks sangat penting dalam organisasi kontrol kristal cair; prinsip pengoperasian semua panel LCD didasarkan pada ini.

Mekanisme yang bisa diterapkan terbentuk:

  • di satu sisi, medan listrik akan memaksa molekul kristal cair berputar ke sudut yang diinginkan (tergantung pada nilai tegangan yang diberikan);
  • sebaliknya, gaya elastis yang disebabkan oleh ikatan antarmolekul akan cenderung mengembalikan orientasi awal direktur ketika tegangan dilepaskan.

Jika orientasi awal pengarah dan arah medan listrik tidak tegak lurus, maka nilai ambang batas medan E c berkurang, sehingga memungkinkan untuk mempengaruhi posisi molekul dengan medan yang jauh lebih kecil.

Pada titik ini kita harus menyimpang sedikit dari kristal cair untuk menjelaskan konsep "polarisasi cahaya" dan "bidang polarisasi"; tanpa keduanya, presentasi lebih lanjut tidak mungkin dilakukan.

Cahaya dapat direpresentasikan sebagai gelombang elektromagnetik transversal, yang komponen listrik dan magnetnya berosilasi pada bidang yang saling tegak lurus (Gbr. 3).

Cahaya alami (juga disebut terpolarisasi alami atau tidak terpolarisasi) mengandung osilasi vektor E, kemungkinannya sama ke segala arah yang tegak lurus terhadap vektor k(Gbr. 4).

Cahaya terpolarisasi sebagian memiliki arah osilasi vektor yang dominan E. Untuk cahaya terpolarisasi sebagian dalam bidang gelombang cahaya, amplitudo proyeksi E ke salah satu arah yang saling tegak lurus selalu lebih besar daripada arah yang lain. Hubungan antara amplitudo ini menentukan derajat polarisasi.

Cahaya terpolarisasi linier adalah cahaya yang mempunyai arah vektor tunggal E untuk semua gelombang. Konsep cahaya terpolarisasi linier bersifat abstrak. Dalam praktiknya, ketika kita berbicara tentang cahaya terpolarisasi linier, yang kami maksud biasanya adalah cahaya terpolarisasi sebagian dengan tingkat polarisasi yang tinggi.

Bidang tempat vektor berada E dan vektor arah gelombang k, disebut bidang polarisasi.

Sekarang mari kita kembali ke LCD.

Sifat fisik terpenting kedua dari kristal cair, setelah anisotropi dielektrik, yang digunakan untuk mengontrol fluks cahaya yang melaluinya, adalah anisotropi optik. Kristal cair mempunyai nilai indeks bias cahaya yang berbeda-beda untuk arah rambat sejajar dan tegak lurus pengarah. Artinya, kecepatan rambat berkas cahaya yang sejajar atau tegak lurus terhadap pengarah akan berbeda-beda, dengan koefisien yang lebih tinggi diketahui lebih rendah. Anisotropi optik atau anisotropi indeks bias adalah perbedaan antara dua koefisien:

Δ N= N|| + N⊥ Di mana N|| indeks bias untuk bidang polarisasi yang sejajar dengan pengarah; N⊥ indeks bias untuk bidang polarisasi yang tegak lurus terhadap pengarah.

Kehadiran dalam materi dua arti yang berbeda untuk N|| Dan N⊥ menyebabkan efek birefringence. Ketika cahaya mengenai material birefringent, seperti nematic, komponen medan listrik gelombang cahaya terbagi menjadi dua komponen vektor, bergetar pada sumbu cepat dan bergetar pada sumbu lambat. Komponen-komponen ini masing-masing disebut sinar biasa dan sinar luar biasa. Arah polarisasi sinar biasa dan sinar luar biasa saling ortogonal. Dan keberadaan sumbu "cepat" dan "lambat" pada material disebabkan oleh apa yang disebutkan di atas - indeks bias yang berbeda untuk sinar yang merambat sejajar atau tegak lurus terhadap arah pengarah.

Gambar 5 menunjukkan perambatan gelombang sepanjang sumbu “cepat” dan “lambat”. Perlu ditegaskan bahwa sumbu dalam hal ini bukanlah garis lurus tetap, melainkan arah bidang tempat gelombang berosilasi.

Karena kecepatan fasa berkas biasa dan berkas luar biasa berbeda, perbedaan fasanya akan berubah seiring dengan rambat gelombang. Perubahan beda fasa komponen ortogonal tersebut menyebabkan perubahan arah polarisasi gelombang cahaya. Pada gambar, agar lebih jelas, jumlah komponen ortogonal diwakili oleh vektor yang dihasilkan E r. Dapat dilihat bahwa ketika gelombang merambat, arah vektornya berputar E r. Dengan demikian, penambahan gelombang pada keluaran material birefringent akan menghasilkan gelombang dengan arah polarisasi yang berubah relatif terhadap gelombang aslinya.

Sudut rotasi bidang polarisasi akan bergantung pada orientasi molekul dalam material.

Desain panel

Ada beberapa teknologi panel LCD. Untuk mengilustrasikan desain dalam kasus ini, TN ditampilkan sebagai yang paling umum (Gbr. 6).

Semua panel kristal cair untuk monitor bersifat transmisif - gambar di dalamnya dibentuk dengan mengubah fluks cahaya dari sumber yang terletak di belakangnya. Modulasi fluks cahaya dilakukan karena aktivitas optik kristal cair (kemampuannya memutar bidang polarisasi cahaya yang ditransmisikan). Hal ini dilaksanakan sebagai berikut. Ketika melewati polarizer pertama, cahaya dari lampu latar menjadi terpolarisasi linier. Kemudian mengikuti lapisan kristal cair yang terdapat di ruang antara dua gelas. Posisi molekul LC di setiap sel panel diatur oleh medan listrik yang dihasilkan dengan memberikan tegangan pada elektroda. Rotasi bidang polarisasi cahaya yang ditransmisikan bergantung pada posisi molekul. Jadi, dengan menyuplai sel dengan nilai tegangan yang diperlukan, rotasi bidang polarisasi dapat dikontrol.

Untuk menyalurkan tegangan ke subpiksel, digunakan jalur data vertikal (jalur data) dan horizontal (jalur gerbang), yang merupakan jalur konduktif logam yang dipasang pada substrat kaca internal (yang paling dekat dengan modul lampu latar). Medan listrik, sebagaimana telah disebutkan, diciptakan oleh tegangan pada elektroda - umum dan piksel. Tegangan yang digunakan bervariasi, karena penggunaan tegangan konstan menyebabkan interaksi ion dengan bahan elektroda, terganggunya keteraturan susunan molekul bahan LC, dan menyebabkan degradasi sel. Transistor film tipis berperan sebagai saklar yang menutup ketika alamat sel yang diperlukan dipilih pada jalur pemindaian, memungkinkan nilai tegangan yang diperlukan untuk “ditulis” dan terbuka kembali pada akhir siklus pemindaian, memungkinkan biaya yang harus ditahan untuk jangka waktu tertentu. Pengisian daya terjadi seiring waktu T= Tf/N , Di mana Tf waktu tampilan bingkai di layar (misalnya, dengan kecepatan refresh 60 Hz, waktu tampilan bingkai adalah 1 dtk / 60 = 16,7 mdtk), N jumlah garis panel (misalnya 1024 untuk panel dengan resolusi fisik 1280x1024). Namun, kapasitas yang melekat pada bahan kristal cair tidak cukup untuk mempertahankan muatan dalam interval antara siklus penyegaran, yang akan menyebabkan penurunan tegangan dan, sebagai akibatnya, penurunan kontras. Oleh karena itu, selain transistor, setiap sel dilengkapi dengan kapasitor penyimpanan, yang juga terisi daya saat transistor dihidupkan dan membantu mengkompensasi kehilangan tegangan sebelum dimulainya siklus pemindaian berikutnya.

Jalur data vertikal dan horizontal, menggunakan kabel fleksibel datar yang direkatkan, dihubungkan ke chip kontrol panel - driver, masing-masing berbentuk kolom (driver sumber) dan baris (driver gerbang), yang memproses sinyal digital yang berasal dari pengontrol dan menghasilkan tegangan sesuai dengan data yang diterima untuk setiap sel.

Setelah lapisan kristal cair terdapat filter warna yang diterapkan pada permukaan bagian dalam panel kaca dan digunakan untuk membentuk gambar berwarna. Sintesis aditif tiga warna yang biasa digunakan: warna terbentuk sebagai hasil pencampuran optik radiasi dari tiga warna dasar (merah, hijau dan biru). Sebuah sel (piksel) terdiri dari tiga elemen terpisah (subpiksel), yang masing-masing dikaitkan dengan filter warna merah, hijau, atau biru yang terletak di atasnya; kombinasi 256 kemungkinan nilai nada untuk setiap subpiksel dapat menghasilkan hingga 16,77 juta piksel warna.

Struktur panel (jalur data logam vertikal dan horizontal, transistor film tipis) dan daerah batas sel di mana orientasi molekul terganggu harus disembunyikan di bawah bahan buram untuk menghindari efek optik yang tidak diinginkan. Untuk ini, apa yang disebut matriks hitam digunakan, yang menyerupai jaring tipis yang mengisi celah antara masing-masing filter warna. Bahan yang digunakan untuk matriks hitam adalah kromium atau resin hitam.

Peran terakhir dalam pembentukan gambar dimainkan oleh polarizer kedua, yang sering disebut penganalisis. Arah polarisasinya bergeser 90 derajat relatif terhadap yang pertama. Untuk membayangkan tujuan penganalisis, Anda dapat menghapusnya secara kondisional dari permukaan panel yang terhubung. Dalam hal ini, kita akan melihat semua subpiksel diterangi secara maksimal, yaitu layar berwarna putih merata, apa pun gambar yang ditampilkan di dalamnya. Karena cahaya telah terpolarisasi, dan bidang polarisasinya diputar oleh setiap sel secara berbeda, bergantung pada voltase yang diberikan padanya, belum ada perubahan apa pun pada mata kita. Fungsi penganalisis justru untuk memotong komponen gelombang yang diperlukan, yang memungkinkan Anda melihat hasil yang diperlukan pada keluaran.

Sekarang mari kita bicara tentang bagaimana pemotongan komponen-komponen yang diperlukan ini terjadi. Mari kita ambil contoh polarizer dengan arah polarisasi vertikal, yaitu. pancaran gelombang yang berorientasi pada bidang vertikal.

Gambar 7 menunjukkan gelombang yang merambat pada suatu bidang yang terletak pada sudut tertentu terhadap arah polarisasi vertikal. Vektor medan listrik gelombang datang dapat diuraikan menjadi dua komponen yang saling tegak lurus: sejajar dengan sumbu optik polarizer dan tegak lurus terhadapnya. Komponen pertama, sejajar dengan sumbu optik, lewat, komponen kedua (tegak lurus) diblokir.

Oleh karena itu, dua posisi ekstrem terlihat jelas:

  • gelombang yang merambat pada bidang vertikal akan merambat tanpa perubahan;
  • gelombang yang merambat pada bidang horizontal akan dihalangi karena tidak mempunyai komponen vertikal.

Kedua posisi ekstrim ini berhubungan dengan posisi sel terbuka penuh dan tertutup penuh. Mari kita rangkum:

  • Untuk memblokir cahaya yang ditransmisikan selengkap mungkin oleh sel (subpiksel), bidang polarisasi cahaya ini harus ortogonal terhadap bidang transmisi penganalisis (arah polarisasi);
  • Untuk transmisi cahaya maksimum oleh sel, bidang polarisasinya harus sesuai dengan arah polarisasi;
  • Dengan mengatur tegangan yang disuplai ke elektroda sel dengan lancar, dimungkinkan untuk mengontrol posisi molekul kristal cair dan, sebagai konsekuensinya, rotasi bidang polarisasi cahaya yang ditransmisikan. Dan dengan demikian mengubah jumlah cahaya yang ditransmisikan oleh sel.

Karena sudut rotasi bidang polarisasi bergantung pada jarak yang ditempuh cahaya di lapisan kristal cair, lapisan ini harus memiliki ketebalan yang konsisten di seluruh panel. Untuk menjaga jarak yang seragam antara kaca (dengan seluruh struktur diterapkan padanya), spacer khusus digunakan.

Pilihan paling sederhana adalah apa yang disebut ball spacer. Mereka adalah polimer transparan atau manik-manik kaca dengan diameter tertentu dan diaplikasikan pada struktur internal kaca dengan cara disemprotkan. Oleh karena itu, letaknya secara kacau di seluruh area sel dan keberadaannya berdampak negatif pada keseragamannya, karena spacer berfungsi sebagai pusat area yang rusak dan molekul-molekulnya tidak berorientasi tepat di sebelahnya.

Teknologi lain juga digunakan: spacer kolom (column spacer, photo spacer, post spacer). Spacer tersebut ditempatkan dengan presisi fotografis di bawah matriks hitam (Gbr. 8). Keuntungan dari teknologi ini jelas: peningkatan kontras karena tidak adanya kebocoran cahaya di dekat spacer, kontrol keseragaman celah yang lebih tepat karena susunan spacer yang teratur, peningkatan kekakuan panel dan tidak adanya riak saat menekan permukaan.

Panel TN, desain yang ditunjukkan pada Gambar 6, adalah yang paling murah untuk diproduksi, yang menentukan dominasinya di pasar monitor massal. Selain itu, terdapat beberapa teknologi lain yang berbeda dalam lokasi, konfigurasi dan bahan elektroda, orientasi polarizer, campuran LCD yang digunakan, orientasi awal direktur pada bahan kristal cair, dll. Menurut orientasi awal sutradara, semua teknologi yang ada dapat dibagi menjadi dua kelompok:

1. Orientasi planar

Ini mencakup semua teknologi IPS (S-IPS, SA-SFT, dll.), serta FFS (saat ini AFFS), yang dikembangkan dan dipromosikan oleh Boe HyDis. Molekul-molekulnya disejajarkan secara horizontal, sejajar dengan dasar substrat, dalam arah yang ditentukan dengan menggosok, substrat atas dan bawah digosok dalam arah yang sama. Semua elektroda, baik piksel maupun biasa, berada pada substrat kaca yang sama pada panel - bagian dalam, bersama dengan jalur data dan transistor. Dalam teknologi IPS, piksel dan elektroda umum ditempatkan secara paralel, bergantian satu sama lain (Gbr. 9). Garis-garis medan berjalan mendatar, tetapi membentuk sudut tertentu terhadap arah gesekan. Oleh karena itu, ketika tegangan diberikan, molekul-molekul, yang dalam hal ini memiliki anisotropi dielektrik positif, cenderung sejajar dengan arah medan yang diterapkan, berputar pada bidang yang sama dengan sudut bergantung pada kekuatan (medan). Dalam kasus FFS, elektroda umum terletak di bawah piksel. Dengan desain ini, tegangan yang diberikan ke elektroda menghasilkan medan listrik yang memiliki komponen horizontal dan vertikal. Jika untuk IPS pada sumbu koordinat ditunjukkan pada Gambar 9 bidang tersebut dapat dicirikan sebagai E kamu, maka untuk FFS akan terlihat seperti apa nilai yang sesuai E kamu Dan Ez. Susunan garis medan ini memungkinkan penggunaan bahan LC dengan anisotropi dielektrik positif dan negatif. Rotasi molekul, mirip dengan IPS, terjadi pada bidang yang sama dengan arah komponen medan horizontal, tetapi karena zona batas yang lebih sedikit, jumlah molekul yang diputar jauh lebih besar, sehingga memungkinkan untuk mempersempit lebar kisi matriks hitam. dan mencapai rasio aperture panel yang lebih tinggi.

Salah satu keuntungan utama teknologi dengan orientasi direktur planar adalah sedikit perubahan warna pada palet saat sudut pandang berubah. Stabilitas ini dijelaskan oleh konfigurasi spiral yang dibentuk oleh molekul bahan kristal cair di bawah pengaruh medan, yang dalam hal ini berbentuk simetris. Gambar 9 secara skematis menunjukkan posisi molekul LC ketika tegangan diterapkan ke elektroda, jelas bahwa sudut rotasi maksimum dicapai di lapisan tengah. Heterogenitas ini disebabkan oleh fakta bahwa, sebagaimana telah disebutkan, orientasi molekul ke arah yang diinginkan sejajar dengan dasar substrat diperoleh dengan pra-pemrosesan (menyeka) permukaannya. Oleh karena itu, mobilitas molekul pada lapisan yang berbatasan langsung dengan substrat dibatasi oleh topografi substrat, dan pada lapisan terdekat selanjutnya oleh gaya antarmolekul. Akibatnya, di bawah pengaruh medan, molekul-molekul membentuk spiral, menyerupai pita dengan ujung-ujungnya menempel pada satu bidang dan bagian tengahnya diputar. Ada konsep jalur optik, yang bergantung pada indeks bias medium tempat berkas merambat dan pergeseran fasa yang dihasilkan dalam arah rambatnya. Sinar cahaya yang melewati lapisan kristal cair memiliki panjang jalur optik yang berbeda-beda tergantung pada sudut transmisinya. Bentuk spiral molekul yang simetris memungkinkan untuk memperoleh setiap tingkat keabuan penambahan yang tepat pada panjang jalur optik di bagian atas dan bawahnya; konsekuensinya adalah hampir tidak adanya ketergantungan warna yang ditampilkan pada sudut pandang. Berkat properti ini, panel IPS digunakan di sebagian besar monitor yang ditujukan untuk bekerja dengan grafis.

Ketika gelombang cahaya lewat, arah putaran vektor yang dihasilkan (lihat Gambar 5) sebagian mengulangi bentuk lengkung spiral yang dibentuk oleh molekul. Oleh karena itu, perputaran bidang polarisasi ketika gelombang melewati bagian pertama material LC terjadi dalam satu arah, dan melalui bagian kedua dalam arah yang berlawanan. Perbedaan fase lag dari salah satu komponen gelombang, tergantung pada tegangan yang diberikan, mengarah pada fakta bahwa arah vektor yang dihasilkan E r di pintu keluar dari lapisan kristal cair berbeda dari yang asli, hal ini memungkinkan bagian tertentu dari fluks cahaya melewati penganalisis. Bidang pemancar cahaya dari polarizer dan analisa, seperti pada semua teknologi lainnya, digeser relatif satu sama lain dengan sudut 90 derajat.

Semua variasi yang diproduksi saat ini (S-IPS, AFFS, SA-SFT) menggunakan desain sel 2 domain. Untuk tujuan ini, elektroda berbentuk zigzag digunakan, yang menyebabkan molekul berputar dalam dua arah. Versi awal, yang hanya diberi nama "IPS" dan "FFS", tanpa awalan "Super" dan "Advanced", adalah domain mono, oleh karena itu memiliki perubahan warna dan sudut pandang yang lebih kecil (kontrasnya turun dari 140/140 menjadi 10: 1 untuk IPS pertama).

Orientasi planar biasanya mencakup orientasi memutar (atau orientasi memutar). Dalam hal ini, penyelarasan molekul di sepanjang dasar substrat juga dicapai dengan menyeka permukaannya, dengan perbedaan bahwa arah menyeka substrat atas dan bawah diimbangi satu sama lain. Sebagai hasil dari penyelarasan bahan nematik ini, pengarah membentuk heliks yang menyerupai heliks; untuk pembentukan heliks yang benar, aditif khusus yang mengandung molekul kiral digunakan dalam campuran LC. Orientasi putaran digunakan dalam teknologi TN (atau TN+Film) yang paling banyak digunakan. Tidak masuk akal untuk mendeskripsikan dan mengilustrasikan desain TN di sini; hal ini telah dilakukan berulang kali dalam berbagai materi dengan topik serupa; kita dapat mengatakan bahwa ini sudah diketahui dengan baik.

2. Orientasi homeotropik

MVA dan PVA termasuk dalam grup ini. Pengarah diorientasikan tegak lurus terhadap dasar substrat kaca; hal ini dicapai dengan menggunakan surfaktan dalam pelapisan substrat. Elektroda umum dan piksel terletak pada substrat yang berlawanan, bidangnya berorientasi vertikal. Di sini, bahan kristal cair dengan anisotropi dielektrik negatif digunakan, sehingga tegangan yang diberikan menyebabkan molekul LC berputar melawan garis medan. MVA ditandai dengan adanya proyeksi longitudinal mikroskopis (tonjolan) untuk memiringkan molekul pada bagian atas atau kedua substrat terlebih dahulu, sehingga penyelarasan vertikal awal tidak lengkap. Molekul, yang disejajarkan di sepanjang tonjolan ini, menerima sedikit kemiringan awal, yang memungkinkan untuk menetapkan arah tertentu untuk setiap wilayah (domain) sel di mana molekul akan berputar di bawah pengaruh medan. Dalam PVA tidak ada tonjolan seperti itu dan jika tidak ada tegangan, pengarah diorientasikan tegak lurus terhadap permukaan, dan piksel serta elektroda umum diimbangi relatif satu sama lain sehingga bidang yang dibuat tidak sepenuhnya vertikal, tetapi berisi komponen miring. (Gbr. 10).

Teknologi dengan orientasi direktur homeotropik juga mencakup ASV, yang dikembangkan oleh Sharp. Di dalam sebuah subpiksel, terdapat beberapa elektroda piksel yang berbentuk kotak dengan tepi membulat. Prinsip dasarnya sama: elektroda umum ditempatkan pada substrat yang berlawanan, molekul diorientasikan secara vertikal tanpa adanya medan, dan bahan kristal cair dengan anisotropi dielektrik negatif digunakan. Bidang yang dibuat memiliki komponen miring yang jelas dan molekul-molekulnya, yang berputar melawan arah medan, menciptakan struktur yang arah pengarahnya menyerupai bentuk payung yang berpusat di tengah elektroda piksel.

Ada juga pembagian modul LCD menjadi beberapa jenis tergantung pada keadaan sel tanpa adanya tegangan. Biasanya panel putih adalah panel yang, pada tegangan nol pada sel, panel tersebut terbuka sepenuhnya; oleh karena itu, warna putih direproduksi pada layar. Semua panel yang dibuat menggunakan teknologi TN biasanya berwarna putih. Panel yang menghalangi jalannya cahaya tanpa adanya tegangan diklasifikasikan sebagai biasanya hitam (biasanya hitam), semua teknologi lainnya termasuk dalam jenis ini.

Modul lampu latar

...berdasarkan lampu neon

Hanya sebagian kecil fluks cahaya awal dari lampu latar yang melewati badan panel (polarizer, elektroda, filter warna, dll.), tidak lebih dari 3%. Oleh karena itu, kecerahan intrinsik modul lampu latar harus cukup signifikan; sebagai aturan, lampu yang digunakan memiliki kecerahan lebih dari 30.000 cd/m2.

Lampu neon katoda dingin CCFL (tanpa filamen katoda) digunakan untuk penerangan. Lampu CCFL adalah tabung kaca tertutup yang diisi dengan gas inert dengan sedikit campuran merkuri (Gbr. 11). Dalam hal ini, katoda adalah elektroda yang sama, karena arus bolak-balik digunakan untuk catu daya. Dibandingkan dengan lampu dengan katoda pijar (panas), elektroda CCFL memiliki struktur yang berbeda dan ukurannya lebih besar. Suhu pengoperasian katoda sangat berbeda: 80-150 o C versus sekitar 900 o C untuk lampu dengan katoda panas, dengan suhu lampu itu sendiri yang serupa - masing-masing 30-75 o C dan 40 o C. Tegangan operasi CCFL adalah 600-900 V, tegangan awal 900-1600 V (angkanya cukup sewenang-wenang, karena jangkauan lampu yang digunakan sangat luas). Pembentukan cahaya terjadi selama ionisasi gas, dan kondisi yang diperlukan untuk terjadinya lampu katoda dingin adalah tegangan tinggi. Oleh karena itu, untuk menyalakan lampu seperti itu, perlu untuk menerapkan tegangan yang jauh lebih tinggi daripada tegangan operasi ke elektroda selama beberapa ratus mikrodetik. Tegangan bolak-balik tinggi yang diterapkan menyebabkan ionisasi gas dan kerusakan celah antara elektroda, dan terjadi pelepasan muatan listrik.

Perincian kesenjangan pembuangan terjadi karena alasan berikut. Dalam kondisi normal, gas yang mengisi lampu bersifat dielektrik. Ketika medan listrik muncul, sejumlah kecil ion dan elektron, yang selalu ada dalam volume gas, mulai bergerak. Jika tegangan yang cukup tinggi diterapkan pada elektroda, medan listrik memberikan kecepatan tinggi pada ion sehingga ketika mereka bertabrakan dengan molekul netral, elektron akan terlepas dan ion terbentuk. Elektron dan ion yang baru terbentuk, yang bergerak di bawah pengaruh medan, juga masuk ke dalam proses ionisasi, prosesnya bersifat seperti longsoran salju. Ketika ion mulai menerima energi yang cukup untuk melumpuhkan elektron dengan menyerang katoda, terjadi self-discharge. Berbeda dengan lampu katoda panas yang pelepasannya berbentuk busur, jenis pelepasan pada CCFL adalah cahaya.

Pelepasan dipertahankan karena apa yang disebut penurunan potensial katoda. Bagian utama dari penurunan potensial (tegangan) pelepasan terjadi di daerah katoda. Ion-ion yang melewati celah ini dengan beda potensial yang tinggi memperoleh energi kinetik yang tinggi, cukup untuk menjatuhkan elektron keluar dari katoda. Elektron yang tersingkir, karena perbedaan potensial yang sama, dipercepat kembali ke pelepasan, menghasilkan pasangan ion dan elektron baru di sana. Ion-ion dari pasangan ini kembali ke katoda, dipercepat oleh penurunan tegangan antara pelepasan dan katoda, dan sekali lagi melumpuhkan elektron.

Energi arus listrik menyebabkan merkuri dalam lampu berubah dari wujud cair menjadi gas. Ketika elektron bertabrakan dengan atom merkuri, energi dilepaskan karena kembalinya atom dari keadaan tidak stabil ke keadaan stabil. Dalam hal ini, radiasi intens terjadi di wilayah ultraviolet, porsi radiasi ultraviolet adalah sekitar 60% dari total radiasi.

Cahaya tampak dihasilkan oleh lapisan fosfor yang diaplikasikan pada permukaan bagian dalam kaca. Foton ultraviolet yang dilepaskan oleh merkuri merangsang atom-atom dalam lapisan fosfor, sehingga meningkatkan tingkat energi elektron. Ketika elektron kembali ke tingkat energi aslinya, atom-atom pada lapisan tersebut menghasilkan energi dalam bentuk foton cahaya tampak. Fosfor adalah komponen lampu yang paling penting, dan karakteristik spektrum emisi bergantung padanya. Spektrum CCFL sangat tidak merata, mengandung puncak-puncak sempit yang jelas. Bahkan penggunaan lapisan fosfor multilayer (dengan mengorbankan kecerahan maksimum) tidak memungkinkan Anda untuk "menyalip" monitor CRT dalam hal gamut warna. Oleh karena itu, dalam produksi panel, untuk mencapai gamut warna yang dapat diterima, perlu juga memilih filter warna secara akurat, yang pita sandinya harus sedekat mungkin dengan puncak spektrum emisi lampu.

Gamut warna maksimum idealnya dapat diperoleh melalui kombinasi sumber warna primer monokromatik dan filter warna berkualitas tinggi. Apa yang disebut laser LED dapat mengklaim peran sumber cahaya “kuasi-monokromatik”, namun teknologi produksi belum menjamin keuntungan penggunaannya dalam modul lampu latar. Oleh karena itu, saat ini, gamut warna terbaik dapat dicapai dengan modul lampu latar berdasarkan paket LED RGB (lihat di bawah).

Untuk menghasilkan tegangan beberapa ratus volt yang diperlukan untuk pengoperasian lampu, digunakan konverter dan inverter khusus. Kecerahan CCFL dapat disesuaikan dengan dua cara. Yang pertama adalah mengubah arus pelepasan pada lampu. Nilai arus pelepasan adalah 3-8 mA, sebagian besar lampu memiliki rentang yang lebih sempit. Pada arus yang lebih rendah, keseragaman cahaya menurun, pada arus yang lebih tinggi, masa pakai lampu berkurang secara signifikan. Kerugian dari metode penyesuaian ini adalah memungkinkan Anda mengubah kecerahan dalam rentang yang sangat kecil, namun tidak mungkin menguranginya secara signifikan. Oleh karena itu, monitor dengan penyesuaian ini, saat bekerja dalam kondisi pencahayaan sekitar rendah, sering kali menjadi terlalu terang, bahkan pada kecerahan nol. Dengan metode kedua, modulasi lebar pulsa (PWM) dari tegangan yang menyuplai lampu dihasilkan (lebar, yaitu durasi pulsa dikontrol; dengan mengubah lebar pulsa tunggal, level tegangan rata-rata diatur.). Kerugian dari metode ini kadang-kadang termasuk munculnya kedipan lampu ketika PWM diterapkan pada frekuensi rendah 200 Hz dan di bawahnya, namun pada kenyataannya, penyesuaian menggunakan PWM adalah pendekatan yang paling masuk akal, karena memungkinkan Anda untuk mengubah kecerahan melebihi jarak yang lebar.

Untuk mendistribusikan cahaya lampu secara merata, digunakan sistem pemandu cahaya, diffuser, dan prisma. Ada banyak pilihan untuk mengatur distribusi cahaya, salah satunya ditunjukkan pada Gambar 12.

Solusi dengan lampu yang terletak di sisi ujung atas dan bawah panel adalah yang paling umum; pengaturan ini dapat mengurangi ketebalan keseluruhan produk secara signifikan. Dalam modul 17 dan 19 inci, biasanya ada empat lampu yang dipasang: dua di sisi atas dan dua di bawah. Terdapat lubang teknologi khusus di bagian ujung rumah panel tersebut, sehingga tidak perlu membongkar rumah untuk melepas lampu (Gbr. 13-b). Lampu dengan susunan ini sering digabungkan menjadi balok yang terdiri dari dua bagian (Gbr. 13-a).

Pilihan lainnya adalah dengan mengatur lampu di seluruh area sisi belakang modul (Gbr. 13-c) solusi ini digunakan pada panel multi-lampu dengan delapan lampu atau lebih, serta saat menggunakan berbentuk U. CCFL.

Masa pakai lampu minimum dari produsen panel sekarang biasanya ditentukan antara empat puluh hingga lima puluh ribu jam (masa pakai didefinisikan sebagai waktu di mana luminositas lampu berkurang sebesar 50%).

...berdasarkan LED

Selain lampu neon, light emitting diode (LED) juga dapat digunakan sebagai sumber cahaya. Modul lampu latar berbasis LED dibangun di atas LED “putih” atau pada paket LED warna primer (RGB-LED).

Gamut warna terbesar disediakan oleh paket RGB-LED. Faktanya adalah LED "putih" adalah LED biru dengan lapisan fosfor kuning, atau LED ultraviolet dengan kombinasi lapisan fosfor "merah", "hijau" dan "biru". Spektrum LED “putih” tidak lepas dari segala kelemahan spektrum lampu neon. Selain itu, tidak seperti LED "putih", paket LED RGB memungkinkan Anda menyesuaikan suhu warna lampu latar dengan cepat dengan mengontrol intensitas cahaya setiap kelompok LED warna primer secara terpisah.

Hasilnya, dua tujuan tercapai:

  • gamut warna diperluas karena spektrum cahaya latar yang lebih ideal,
  • kemampuan kalibrasi warna diperluas: kemampuan untuk menyesuaikan keseimbangan warna lampu latar ditambahkan ke metode standar berdasarkan tabel konversi koordinat warna untuk piksel gambar.

Kemiringan besar karakteristik arus-tegangan LED tidak memungkinkan penyesuaian kecerahan radiasi yang mulus pada rentang yang luas. Namun karena perangkat memungkinkan pengoperasian dalam mode berdenyut, dalam praktiknya, metode modulasi lebar pulsa paling sering digunakan untuk mengatur kecerahan LED (serta untuk lampu neon).

Oleg Medvedev, Maxim Proskurnya

LCD(Layar kristal cair) atau LCD TV (kristal cair), demikian sebutan populernya, adalah TV dengan layar LCD dan lampu latar. Kristal cair, artinya tampilan (monitor) itu sendiri dibuat atas dasar kristal cair

LCD TFT(Bahasa Inggris: Thin film transistor) - sejenis layar kristal cair yang menggunakan matriks aktif yang dikontrol transistor film tipis. Penguat untuk setiap subpiksel (elemen matriks) digunakan untuk meningkatkan kecepatan, kontras, dan kejelasan gambar tampilan

  • Sedikit sejarah:

    • Kristal cair pertama kali ditemukan oleh seorang ahli botani Austria Reinitzer V 1888 g., tetapi hanya di 1930 -peneliti dari sebuah perusahaan Inggris Marconi menerima paten untuk keperluan industrinya, namun kelemahan basis teknologi tidak memungkinkan pengembangan aktif kawasan ini pada saat itu.

    Para ilmuwan membuat terobosan nyata pertama Fergeson Dan Williams dari sebuah perusahaan Amerika RCA. Salah satu dari mereka menciptakan sensor termal berdasarkan kristal cair, menggunakan efek reflektif selektifnya, yang lain mempelajari pengaruh medan listrik pada kristal nematik. Jadi, pada akhirnya 1966 kota, perusahaan RCA mendemonstrasikan prototipe monitor LCD - jam digital. Kalkulator pertama di dunia - CS10A diproduksi di 1964 perusahaan Tajam, alias, pada bulan Oktober 1975 tahun, merilis jam tangan digital ringkas pertama dengan layar LCD. Sayangnya saya tidak dapat menemukan foto apa pun, tetapi banyak yang masih mengingat jam tangan dan kalkulator ini

    Pada paruh kedua tahun 70-an, transisi dimulai dari indikator LCD delapan segmen ke produksi matriks dengan pengalamatan (kemampuan untuk mengontrol) setiap titik. Jadi, di 1976 tahun, perusahaan Tajam merilis TV hitam putih dengan diagonal layar 5,5 inci, berbasis matriks LCD dengan resolusi 160x120 piksel.

    Tahap selanjutnya dalam perkembangan teknologi LCD dimulai pada tahun 80an, ketika perangkat mulai digunakan elemen STN dengan peningkatan kontras. Kemudian digantikan oleh struktur multilayer yang menghilangkan kesalahan saat mereproduksi gambar berwarna. Sekitar waktu yang sama, matriks aktif berdasarkan teknologi muncul a-Si TFT. Prototipe monitor pertama LCD TFT a-Si diciptakan di 1982 korporasi Sanyo, Toshiba Dan Meriam nah, waktu itu kami suka sekali bermain dengan mainan seperti ini yang memiliki layar LCD

    Sekarang layar LCD hampir sepenuhnya menggantikan TV CRT dari pasaran, menawarkan kepada pembeli berbagai ukuran: dari “dapur” portabel dan kecil hingga yang besar, dengan diagonal lebih dari satu meter. Kisaran harganya juga sangat luas dan memungkinkan setiap orang memilih TV sesuai dengan kebutuhan dan kemampuan finansialnya.

    Desain sirkuit TV LCD jauh lebih kompleks daripada TV CRT sederhana: komponen mini, papan multilayer, unit mahal... Bagi yang berminat, TV dengan panel LCD tanpa penutup belakang, dan jika Anda melepas yang khusus layar pelindung, Anda dapat melihat bagian lain dari sirkuit, tetapi lebih baik tidak melakukan ini, serahkan pada master

  • Desain dan prinsip operasi:

    • Pekerjaan layar LCD(LCD) didasarkan pada fenomena tersebut polarisasi fluks cahaya. Diketahui bahwa yang disebut kristal polaroid hanya mampu mentransmisikan komponen cahaya yang vektor induksi elektromagnetiknya terletak pada bidang yang sejajar dengan bidang optik polaroid. Untuk sisa keluaran cahaya, Polaroid akan menjadi buram. Efek ini disebut polarisasi cahaya.

    Sederhananya, bayangkan “cahaya” dalam bentuk bola-bola bulat kecil, jika kita meletakkan kisi-kisi dengan potongan memanjang (polarizer) di jalurnya, maka setelah itu hanya “panekuk” datar (cahaya terpolarisasi) yang tersisa dari “bola”. Sekarang, jika jaring kedua memiliki potongan memanjang yang sama, pancake akan dapat “menyelinap” melewatinya dan “bersinar” lebih jauh, tetapi jika jaring kedua memiliki celah vertikal, maka “pancake” ringan horizontal tidak akan bisa. melewatinya dan akan “terjebak”

    Ketika zat cair dipelajari, molekul panjang yang sensitif terhadap medan elektrostatik dan elektromagnetik dan mampu mempolarisasi cahaya, menjadi mungkin untuk mengontrol polarisasi. Zat amorf ini disebut kristal cair

    Secara struktural, tampilan terdiri dari matriks LCD(pelat kaca, di antara lapisan-lapisannya terdapat kristal cair), sumber cahaya untuk penerangan, tali pengaman kontak dan membingkai ( perumahan), biasanya plastik, dengan rangka logam yang kaku.

    Setiap piksel Matriks LCD terdiri dari lapisan molekul antara dua elektroda transparan, dan dua filter polarisasi, bidang polarisasinya (biasanya) tegak lurus. Dengan tidak adanya kristal cair, cahaya yang ditransmisikan oleh filter pertama hampir sepenuhnya terhalang oleh filter kedua.

    Permukaan elektroda yang bersentuhan dengan kristal cair diperlakukan secara khusus untuk mengarahkan molekul ke satu arah. Dalam matriks TN, arah-arah ini saling tegak lurus, sehingga molekul-molekul, jika tidak ada tegangan, berbaris dalam struktur heliks. Struktur ini membiaskan cahaya sedemikian rupa sehingga bidang polarisasinya berputar sebelum filter kedua dan cahaya melewatinya tanpa kehilangan. Terlepas dari penyerapan setengah dari cahaya tak terpolarisasi oleh filter pertama, sel dapat dianggap transparan, meskipun tingkat kehilangannya cukup besar.

    Jika tegangan diterapkan pada elektroda, molekul cenderung berbaris searah dengan medan listrik, yang mendistorsi struktur sekrup. Dalam hal ini, gaya elastis melawan hal ini, dan ketika tegangan dimatikan, molekul kembali ke posisi semula. Dengan kekuatan medan yang cukup, hampir semua molekul menjadi paralel, menghasilkan struktur buram; tingkat transparansi dapat dikontrol dengan mengubah tegangan yang diberikan.

    Sumber cahaya (lampu latar matriks LCD) adalah lampu neon katoda dingin(disebut demikian karena katoda pemancar elektron (elektroda negatif) di dalam lampu tidak perlu dipanaskan melebihi suhu sekitar agar lampu dapat menyala.) Seperti inilah tampilan lampu untuk TV LCD; di foto kanan terdapat “rakitan lampu yang sedang beroperasi” untuk TV dengan layar LCD diagonal besar:

    Lampunya sendiri (cahaya putih terang) terletak di tempat khusus penjepit tubuh, dibelakang mereka - reflektor, untuk mengurangi kehilangan fluks cahaya. Agar matriks LCD menyala merata (dan tidak bergaris saat dipasang lampu), ada a penyebar, yang mendistribusikan fluks cahaya secara merata ke seluruh areanya. Sayangnya, di tempat ini juga terjadi kehilangan “kecerahan” lampu yang cukup besar.

    Matriks LCD modern memiliki sudut pandang yang cukup baik (sekitar 160 derajat) tanpa kehilangan kualitas gambar (warna, kecerahan), hal paling tidak menyenangkan yang dapat Anda lihat pada matriks tersebut adalah ini piksel yang rusak, namun, mengingat ukurannya yang sangat kecil, satu atau dua piksel yang "terbakar" tidak akan terlalu mengganggu menonton film dan program, tetapi pada layar monitor hal ini sudah sangat tidak menyenangkan.

  • Keuntungan dan kerugian:

    • Dibandingkan dengan TV CRT, panel LCD memiliki fokus dan kejelasan yang sangat baik, tidak ada kesalahan konvergensi atau pelanggaran geometri gambar, layar tidak pernah berkedip, lebih ringan dan memakan lebih sedikit ruang. Kerugiannya termasuk kecerahan dan kontras yang lemah (dibandingkan dengan CRT), matriksnya tidak tahan lama seperti layar kinescope, serangkaian rem digital dan gangguan dengan sinyal analog atau lemah, serta pemrosesan bahan sumber yang buruk

    “Jantung” dari setiap monitor kristal cair adalah matriks LCD (Liquid Cristall Display). Panel LCD adalah struktur multilayer yang kompleks. Diagram sederhana dari panel LCD TFT berwarna ditunjukkan pada Gambar 2.

    Prinsip pengoperasian layar kristal cair didasarkan pada sifat kristal cair untuk mengubah (memutar) bidang polarisasi cahaya yang melewatinya sebanding dengan tegangan yang diberikan padanya. Jika filter polarisasi (polarizer) ditempatkan pada jalur cahaya terpolarisasi yang melewati kristal cair, kemudian dengan mengubah tegangan yang diberikan ke kristal cair, jumlah cahaya yang ditransmisikan oleh filter polarisasi dapat dikontrol. Jika sudut antara bidang polarisasi cahaya yang melewati kristal cair dan filter cahaya adalah 0 derajat, maka cahaya akan melewati polarizer tanpa kehilangan (transparansi maksimum), jika 90 derajat maka filter cahaya akan melewatinya. mentransmisikan jumlah cahaya minimum (transparansi minimum).

    Gambar.1. Layar LCD. Prinsip pengoperasian teknologi LCD.

    Jadi, dengan menggunakan kristal cair, dimungkinkan untuk menghasilkan elemen optik dengan tingkat transparansi yang bervariasi. Dalam hal ini, tingkat transmisi cahaya elemen tersebut bergantung pada tegangan yang diberikan padanya. Layar LCD apa pun pada monitor komputer, laptop, tablet, atau TV berisi beberapa ratus ribu hingga beberapa juta sel ini, berukuran sepersekian milimeter. Mereka digabungkan menjadi matriks LCD dan dengan bantuannya kita dapat membentuk gambar pada permukaan layar kristal cair.
    Kristal cair ditemukan pada akhir abad ke-19. Namun, perangkat tampilan pertama berdasarkan mereka hanya muncul pada akhir tahun 60an abad ke-20. Upaya pertama untuk menggunakan layar LCD di komputer dilakukan pada tahun delapan puluhan abad terakhir. Monitor kristal cair pertama berbentuk monokrom dan kualitas gambarnya jauh lebih rendah dibandingkan layar tabung sinar katoda (CRT). Kerugian utama dari monitor LCD generasi pertama adalah:

    • - kinerja rendah dan inersia gambar;
    • - "ekor" dan "bayangan" pada gambar dari elemen gambar;
    • - resolusi gambar buruk;
    • - gambar hitam putih atau berwarna dengan kedalaman warna rendah;
    • - dan seterusnya.

    Namun, kemajuan tidak berhenti dan, seiring berjalannya waktu, material dan teknologi baru dikembangkan dalam pembuatan monitor kristal cair. Kemajuan teknologi mikroelektronika dan pengembangan zat baru dengan sifat kristal cair telah meningkatkan kinerja monitor LCD secara signifikan.

    Desain dan pengoperasian matriks LCD TFT.

    Salah satu pencapaian utamanya adalah penemuan teknologi matriks LCD TFT - matriks kristal cair dengan transistor film tipis (Thin Film Transistor). Monitor TFT telah meningkatkan kecepatan piksel secara dramatis, meningkatkan kedalaman warna gambar, dan berhasil menghilangkan “ekor” dan “bayangan”.
    Struktur panel yang diproduksi menggunakan teknologi TFT ditunjukkan pada Gambar 2

    Gambar.2. Diagram struktur matriks LCD TFT.
    Gambar penuh warna pada matriks LCD dibentuk dari titik-titik individu (piksel), yang masing-masing biasanya terdiri dari tiga elemen (subpiksel) yang bertanggung jawab atas kecerahan masing-masing komponen utama warna - biasanya merah (R), hijau (G) dan biru (B) - RGB. Sistem video monitor secara terus-menerus memindai semua subpiksel matriks, mencatat tingkat pengisian daya yang sebanding dengan kecerahan setiap subpiksel ke dalam kapasitor penyimpanan. Transistor Film Tipis (Thin Film Trasistor (TFT) - sebenarnya, itulah mengapa matriks TFT disebut demikian) menghubungkan kapasitor penyimpanan ke bus data pada saat informasi ditulis ke subpiksel tertentu dan mengalihkan kapasitor penyimpanan ke konservasi muatan mode untuk sisa waktu.
    Tegangan yang disimpan dalam kapasitor memori matriks TFT bekerja pada kristal cair dari subpiksel tertentu, memutar bidang polarisasi cahaya yang melewatinya dari lampu latar dengan sudut yang sebanding dengan tegangan ini. Setelah melewati sel dengan kristal cair, cahaya memasuki filter cahaya matriks, di mana filter cahaya dari salah satu warna primer (RGB) dibentuk untuk setiap subpiksel. Pola posisi relatif titik-titik dengan warna berbeda berbeda-beda untuk setiap jenis panel LCD, namun ini merupakan topik tersendiri. Selanjutnya, fluks cahaya warna primer yang dihasilkan memasuki filter polarisasi eksternal, yang transmisi cahayanya bergantung pada sudut polarisasi gelombang cahaya yang datang padanya. Filter polarisasi transparan terhadap gelombang cahaya yang bidang polarisasinya sejajar dengan bidang polarisasinya. Ketika sudut ini meningkat, filter polarisasi mulai mentransmisikan lebih sedikit cahaya, hingga redaman maksimum pada sudut 90 derajat. Idealnya, filter polarisasi tidak boleh mentransmisikan cahaya yang terpolarisasi secara ortogonal ke bidang polarisasinya sendiri, namun dalam kehidupan nyata, sebagian kecil cahaya dapat melewatinya. Oleh karena itu, semua layar LCD memiliki kedalaman hitam yang tidak memadai, yang terutama terlihat pada tingkat kecerahan lampu latar yang tinggi.
    Akibatnya, pada layar LCD, fluks cahaya dari beberapa subpiksel melewati filter polarisasi tanpa kehilangan, dari subpiksel lain dilemahkan dalam jumlah tertentu, dan dari beberapa subpiksel hampir diserap seluruhnya. Jadi, dengan menyesuaikan tingkat setiap warna primer dalam masing-masing subpiksel, dimungkinkan untuk memperoleh piksel dengan corak warna apa pun dari subpiksel tersebut. Dan dari banyak piksel berwarna, buat gambar berwarna layar penuh.
    Monitor LCD memungkinkan terjadinya terobosan besar dalam teknologi komputer, sehingga dapat diakses oleh banyak orang. Apalagi tanpa layar LCD mustahil membuat komputer jinjing seperti laptop dan netbook, tablet, dan ponsel. Namun apakah semuanya begitu cerah dengan penggunaan layar kristal cair?

    Selain teknologi LCD + TFT (transistor film tipis) yang telah terbukti dengan baik, terdapat teknologi dioda pemancar cahaya organik OLED + TFT yang dipromosikan secara aktif, yaitu AMOLED - OLED matriks aktif. Perbedaan utama antara yang terakhir adalah peran polarizer, lapisan LCD dan filter cahaya dimainkan oleh LED organik dalam tiga warna.

    Pada dasarnya, ini adalah molekul yang mampu memancarkan cahaya ketika arus listrik mengalir, dan bergantung pada jumlah arus yang mengalir, mengubah intensitas warna, mirip dengan yang terjadi pada LED konvensional. Dengan menghilangkan polarizer dan LCD dari panel, kita berpotensi membuatnya lebih tipis, dan yang paling penting, fleksibel!

    Jenis panel sentuh apa yang ada?
    Karena sensor saat ini lebih banyak digunakan pada layar LCD dan OLED, menurut saya masuk akal untuk segera membicarakannya.

    Penjelasan yang sangat rinci tentang layar sentuh atau panel sentuh diberikan (sumbernya pernah hidup, tetapi karena alasan tertentu menghilang), jadi saya tidak akan menjelaskan semua jenis panel sentuh, saya hanya akan fokus pada dua yang utama: resistif dan kapasitif.

    Mari kita mulai dengan sensor resistif. Terdiri dari 4 komponen utama: panel kaca (1), sebagai pembawa seluruh panel sentuh, dua membran polimer transparan dengan lapisan resistif (2, 4), lapisan isolator mikro (3) yang memisahkan membran tersebut, dan 4, 5 atau 8 kabel, yang bertanggung jawab untuk “membaca” sentuhan.


    Diagram perangkat sensor resistif

    Ketika kita menekan sensor tersebut dengan kekuatan tertentu, membran bersentuhan, rangkaian listrik ditutup, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah, resistansi diukur, yang kemudian diubah menjadi koordinat:


    Prinsip penghitungan koordinat untuk tampilan resistif 4 kabel ()

    Semuanya sangat sederhana.

    Penting untuk mengingat dua hal: a) sensor resistif pada banyak ponsel Tiongkok tidak berkualitas tinggi, hal ini mungkin disebabkan oleh jarak yang tidak rata antara membran atau isolator mikro berkualitas buruk, yaitu “otak”. telepon tidak dapat secara memadai mengubah resistansi terukur menjadi koordinat; b) sensor seperti itu memerlukan tekanan, mendorong satu membran ke membran lainnya.

    Sensor kapasitif agak berbeda dengan sensor resistif. Perlu segera disebutkan bahwa kami hanya akan berbicara tentang sensor kapasitif proyektif, yang sekarang digunakan di iPhone dan perangkat portabel lainnya.

    Prinsip pengoperasian layar sentuh tersebut cukup sederhana. Kisi-kisi elektroda diaplikasikan pada bagian dalam layar, dan bagian luarnya dilapisi, misalnya, dengan ITO, indium timah oksida kompleks. Ketika kita menyentuh kaca, jari kita membentuk kapasitor kecil dengan elektroda seperti itu, dan elektronik pemrosesan mengukur kapasitansi kapasitor ini (mensuplai pulsa arus dan mengukur tegangan).

    Oleh karena itu, sensor kapasitif hanya bereaksi terhadap sentuhan kuat dan hanya pada benda konduktif, yaitu layar seperti itu akan berfungsi setiap saat jika disentuh dengan paku, serta dengan tangan yang direndam dalam aseton atau mengalami dehidrasi. Mungkin keunggulan utama layar sentuh ini dibandingkan layar sentuh resistif adalah kemampuannya untuk membuat alas yang cukup kuat - terutama kaca yang kuat, seperti Gorilla Glass.


    Skema pengoperasian sensor kapasitif permukaan()

    Bagaimana cara kerja tampilan E-Ink?
    Mungkin E-Ink jauh lebih sederhana dibandingkan LCD. Sekali lagi, kita berurusan dengan matriks aktif yang bertanggung jawab untuk pembentukan gambar, tetapi tidak ada jejak kristal LCD atau lampu latar di sini; sebaliknya, ada kerucut dengan dua jenis partikel: hitam bermuatan negatif dan putih bermuatan positif. Gambar tersebut dibentuk dengan menerapkan beda potensial tertentu dan redistribusi partikel di dalam mikrokon tersebut, hal ini ditunjukkan dengan jelas pada gambar di bawah ini:


    Di atas adalah diagram cara kerja tampilan E-Ink, di bawah ini adalah foto mikro nyata dari tampilan yang berfungsi ()

    Jika ini tidak cukup bagi seseorang, prinsip pengoperasian kertas elektronik ditunjukkan dalam video ini:

    Selain teknologi E-Ink, ada teknologi SiPix yang hanya memiliki satu jenis partikel, dan “isi” sendiri berwarna hitam:


    Skema pengoperasian tampilan SiPix ()

    Bagi yang serius ingin mengenal kertas elektronik “magnetik”, silakan kesini, pernah ada artikel bagus di Perst.

    Bagian praktis

    Ponsel Chinaphone vs Korea (sensor resistif)
    Setelah obeng “hati-hati” membongkar sisa papan dan layar dari ponsel Cina, saya sangat terkejut menemukan penyebutan salah satu pabrikan Korea terkenal di motherboard ponsel tersebut:


    Ponsel Samsung dan Cina adalah satu!

    Saya membongkar layar dengan hati-hati dan hati-hati - sehingga semua polarizer tetap utuh, jadi saya tidak bisa tidak bermain-main dengan mereka dan dengan kakak laki-laki yang bekerja dari objek yang sedang dibedah dan mengingat bengkel optik:


    Beginilah cara kerja 2 filter polarisasi: dalam satu posisi fluks cahaya praktis tidak melewatinya, ketika diputar 90 derajat ia melewati sepenuhnya

    Harap dicatat bahwa semua pencahayaan hanya didasarkan pada empat LED kecil (menurut saya daya totalnya tidak lebih dari 1 W).

    Kemudian saya mencari sensor untuk waktu yang lama, dengan tulus percaya bahwa itu adalah soket yang agak tebal. Ternyata justru sebaliknya. Pada ponsel Cina dan Korea, sensornya terdiri dari beberapa lembar plastik, yang direkatkan dengan sangat baik dan erat ke kaca panel luar:


    Di sebelah kiri adalah sensor ponsel Cina, di sebelah kanan adalah sensor ponsel Korea

    Sensor resistif pada ponsel China dibuat sesuai dengan skema “semakin sederhana semakin baik”, tidak seperti sensor yang lebih mahal dari Korea Selatan. Jika saya salah, koreksi saya di komentar, tetapi di sebelah kiri gambar adalah sensor khas 4-pin, dan di sebelah kanan adalah sensor 8-pin.

    Layar LCD ponsel Cina
    Karena tampilan ponsel Cina masih rusak, dan ponsel Korea hanya rusak ringan, saya akan mencoba membahas LCD menggunakan contoh yang pertama. Namun untuk saat ini kami tidak akan menguraikannya sepenuhnya, tetapi mari kita lihat di bawah mikroskop optik:


    Mikrograf optik dari garis horizontal layar LCD telepon Cina. Foto kiri atas memiliki beberapa penipuan terhadap penglihatan kita karena warna yang "salah": garis tipis putih adalah kontaknya.

    Satu kabel memberi daya pada dua baris piksel sekaligus, dan pemisahan di antara keduanya diatur menggunakan “bug listrik” yang benar-benar tidak biasa (foto kanan bawah). Di belakang seluruh rangkaian kelistrikan ini terdapat jalur filter, dicat dengan warna yang sesuai: merah (R), hijau (G) dan biru (B).

    Di ujung matriks yang berlawanan dengan tempat kabel dipasang, Anda dapat menemukan rincian warna yang serupa, nomor trek, dan sakelar yang sama (jika seseorang dapat menjelaskan di komentar cara kerjanya, itu akan sangat keren! ):


    Kamar-kamar-kamar...

    Berikut tampilan layar LCD yang berfungsi di bawah mikroskop:

    Itu saja, sekarang kita tidak akan melihat keindahan ini lagi, saya menghancurkannya dalam arti kata yang sebenarnya, dan setelah sedikit menderita, saya “membelah” satu remah tersebut menjadi dua bagian kaca terpisah, yang membentuk bagian utama. dari tampilan...

    Sekarang Anda dapat melihat masing-masing trek filter. Saya akan berbicara tentang “bintik-bintik” gelap pada mereka nanti:


    Mikrograf optik filter dengan titik misterius...

    Dan sekarang aspek metodologi kecil mengenai mikroskop elektron. Garis-garis warnanya sama, tetapi di bawah sorotan mikroskop elektron: warnanya telah hilang! Seperti yang saya katakan sebelumnya (misalnya, di artikel pertama), berkas elektron sepenuhnya “hitam dan putih” apakah ia berinteraksi dengan zat berwarna atau tidak.


    Tampaknya garis-garisnya sama, tetapi tanpa warna...

    Mari kita lihat sisi lainnya. Transistor terletak di atasnya:


    Dalam mikroskop optik - berwarna...


    Dan mikroskop elektron - gambar hitam putih!

    Hal ini terlihat sedikit lebih buruk pada mikroskop optik, namun SEM memungkinkan Anda melihat pinggiran setiap subpiksel - ini cukup penting untuk kesimpulan berikut.

    Jadi, apa sajakah area gelap yang aneh ini?! Saya berpikir lama, memutar otak, membaca banyak sumber (mungkin yang paling mudah diakses adalah Wiki) dan, karena alasan ini, saya menunda rilis artikel pada Kamis, 23 Februari. Dan inilah kesimpulan yang saya dapatkan (mungkin saya salah - koreksi saya!).

    Teknologi VA atau MVA adalah salah satu yang paling sederhana, dan menurut saya orang China belum menemukan sesuatu yang baru: setiap subpiksel harus berwarna hitam. Artinya, cahaya tidak melewatinya (contoh tampilan yang berfungsi dan tidak berfungsi diberikan), dengan mempertimbangkan fakta bahwa dalam keadaan "normal" (tanpa pengaruh eksternal) kristal cair salah arah dan tidak memberikan polarisasi yang “diperlukan”, adalah logis untuk mengasumsikan bahwa setiap subpiksel yang terpisah memiliki film LCD sendiri.

    Dengan demikian, seluruh panel dirakit dari satu layar mikro-LCD. Catatan tentang tepi setiap subpiksel cocok secara organik di sini. Bagi saya, ini menjadi semacam penemuan tak terduga saat saya sedang mempersiapkan artikel!

    Saya menyesal merusak tampilan ponsel Korea: lagipula, kami perlu menunjukkan sesuatu kepada anak-anak dan mereka yang datang ke fakultas kami untuk bertamasya. Menurutku tidak ada hal lain yang menarik untuk dilihat.

    Selanjutnya, demi pemanjaan diri, saya akan memberikan contoh “organisasi” piksel dari dua produsen komunikator terkemuka: HTC dan Apple. IPhone 3 disumbangkan untuk operasi tanpa rasa sakit oleh orang yang baik hati, dan HTC Desire HD sebenarnya milik saya:


    Fotomikrograf layar HTC Desire HD

    Catatan kecil tentang tampilan HTC: Saya tidak melihat secara spesifik, tetapi bisakah garis di tengah dua mikrofoto teratas ini menjadi bagian dari sensor kapasitif yang sama?!


    Foto mikro layar iPhone 3

    Jika ingatan saya benar, maka HTC memiliki layar superLCD, sedangkan iPhone 3 memiliki LCD biasa. Apa yang disebut Retina Display, yaitu LCD di mana kedua kontak untuk mengganti kristal cair terletak pada bidang yang sama, In-Plane Switching - IPS, sudah terpasang di iPhone 4.

    Saya berharap artikel akan segera diterbitkan dengan topik membandingkan berbagai teknologi tampilan dengan dukungan 3DNews. Untuk saat ini, saya hanya ingin mencatat fakta bahwa tampilan HTC benar-benar tidak biasa: kontak pada masing-masing subpiksel ditempatkan dengan cara yang tidak standar - entah bagaimana di atas, tidak seperti iPhone 3.

    Dan terakhir, di bagian ini, saya akan menambahkan bahwa dimensi satu subpiksel untuk ponsel Cina adalah 50 kali 200 mikrometer, HTC berukuran 25 kali 100 mikrometer, dan iPhone berukuran 15-20 kali 70 mikrometer.

    E-Ink dari pabrikan terkenal Ukraina
    Mari kita mulai, mungkin, dengan hal-hal yang dangkal - "piksel", atau lebih tepatnya sel yang bertanggung jawab untuk membentuk gambar:


    Mikrograf optik dari matriks aktif layar E-Ink

    Ukuran sel tersebut sekitar 125 mikrometer. Karena kita melihat matriks melalui kaca tempat matriks diterapkan, saya meminta Anda untuk memperhatikan lapisan kuning di "latar belakang" - ini adalah pelapisan emas, yang selanjutnya harus kita singkirkan.


    Maju ke lubang!


    Perbandingan “input” horizontal (kiri) dan vertikal (kanan)

    Antara lain, banyak hal menarik yang ditemukan pada substrat kaca. Misalnya, tanda posisi dan kontak, yang tampaknya dimaksudkan untuk menguji tampilan dalam produksi:


    Mikrograf optik dari tanda dan bantalan uji

    Tentu saja, hal ini tidak sering terjadi dan biasanya merupakan kecelakaan, namun tampilan terkadang rusak. Misalnya, retakan yang hampir tidak terlihat ini, yang tebalnya kurang dari sehelai rambut manusia, selamanya dapat menghilangkan kegembiraan Anda saat membaca buku favorit Anda tentang Foggy Albion di metro Moskow yang pengap:


    Kalau displaynya rusak, berarti ada yang membutuhkannya... Saya, misalnya!

    Ngomong-ngomong, ini dia, emas yang saya sebutkan - area halus di "bawah" sel untuk kontak berkualitas tinggi dengan tinta (lebih lanjut tentangnya di bawah). Kami menghilangkan emas secara mekanis dan inilah hasilnya:


    Kamu punya banyak nyali. Mari kita lihat seperti apa bentuknya! (Dengan)

    Di bawah lapisan emas tipis tersembunyi komponen kontrol matriks aktif, jika Anda bisa menyebutnya begitu.

    Namun yang paling menarik tentu saja adalah “tinta” itu sendiri:


    Mikrograf SEM tinta pada permukaan matriks aktif.

    Tentu saja, sulit untuk menemukan setidaknya satu mikrokapsul yang hancur untuk melihat ke dalam dan melihat partikel pigmen “putih” dan “hitam”:

    Mikrograf SEM dari permukaan “tinta” elektronik


    Mikrograf optik "tinta"

    Atau masih ada sesuatu di dalamnya?!


    Entah bola yang hancur, atau polimer pendukungnya terkoyak

    Ukuran masing-masing bola, yaitu analogi subpiksel di E-Ink, hanya bisa 20-30 mikron, yang jauh lebih rendah daripada dimensi geometris subpiksel di layar LCD. Asalkan kapsul tersebut dapat beroperasi dengan setengah ukurannya, gambar yang diperoleh pada layar E-Ink yang bagus dan berkualitas tinggi jauh lebih menyenangkan daripada pada LCD.

    Dan sebagai hidangan penutup - video tentang cara kerja tampilan E-Ink di bawah mikroskop.