Екранна матриця для ноутбуків, lcd-дисплеї

Одними з перших екранів, створених для ноутбуків, були монохромні жидкокристалічні дисплеї, здебільшого, створені на, так називаній, пасивній матриці. Наступною ступінню була поява кольорових LCD-дисплеїв, створених на її основі. Прагнення поліпшити якість зображення виділило технологію подвійного сканування (dual-scan, DSTN) і визначило створення нового класу екранних матриць для ноутбуків - активних (active, TFT), що дають, на сьогоднішній день, найвищу якість зображення, що не уступає моніторам на електронно-променевих трубках.

Основні несправності, що виникають у матрицях:

· Вихід з ладу лампи підсвічування. У монохромних і матрицях подвійного сканування інформація стає ледь помітною, у матриці TFT - зникає зовсім.

· Вихід з ладу плати перетворення живлення лампи підсвічування. Зовнішні ознаки аналогічні попереднім. Нерідко на цій же платі знаходиться перетворювач живлення дешифраторів самої матриці, при виході його з ладу, екран буде освітлений, але інформація на ньому буде відсутня або спотворена.

· Несправність дешифратора матриці або шлейфа до нього. Зовні даний дефект виражається у відсутності необхідного зображення у вертикальних або горизонтальних ділянках екрана.

· Тріщини в матриці виникають у результаті падіння комп'ютера або ударів. У цьому випадку ремонтна служба може зробити тільки її заміну.

· Наявність " вибитих" пікселів - деяка кількість яскравих точок на екрані. Фірми-виготовлювачі LCD-матриць припускають їхню кількість на рівні 5-10. Якщо їх стало більше, що буває рідко, ви маєте право на заміну матриці (за умовами гарантійних зобов'язань виробника або продавця).

Існують альтернативні конструкції засобів відображення, засновані на інших фізичних явищах. Запозичивши технологію у виготівників плоских індикаційних панелей, деякі компанії розробили рідкокристалічні дисплеї, звані також LCD-дисплеями (Liquid-Crystal Display). Для них характерний безбліковий плоский екран і низька споживана потужність (деякі моделі таких дисплеїв споживають 5 Вт, в той час як монітори з електронно-променевою трубкою — порядка 100 Вт). За якістю перенесення кольорів рідкокристалічні панелі з активною матрицею в даний час перевершують більшість моделей моніторів з електронно-променевою трубкою.

Слід зазначити, що роздільна здатність рідкокристалічних екранів, як правило, нижче, ніж у типових електронно-променевих трубок, і коштують пристрою набагато дорожче. Існує декілька різновидів рідкокристалічних дисплеїв: монохромний з пасивною матрицею, кольоровою з пасивною матрицею, кольоровою (аналоговий) з активною матрицею і найсучасніший кольоровий (цифровий) з активною матрицею. В рідкокристалічному екрані поляризаційний світлофільтр створює дві роздільні світлові хвилі і пропускає тільки ту, у якої площина поляризації паралель його осі. Розташовуючи в рідкокристалічному моніторі другий світлофільтр так, щоб його вісь була перпендикулярна осі першого, можна повністю запобігти проходженню світла (екран буде темним).

Обертаючи вісь поляризації другого фільтру, тобто змінюючи кут між осями світлофільтрів, можна змінити кількість світлової енергії, що пропускається, а значить, і яскравість екрану. В кольоровому рідкокристалічному екрані є ще один додатковий світлофільтр, який має три осередки на кожний піксель зображення — по одній для відображення червоної, зеленої і сині крапок.

Світлова хвиля проходить через рідкокристалічний осередок, причому кожний колір має свій осередок. Рідкі кристали є стержнеподібними молекулами, властивості яких подібні рідині. Ця речовина вільно пропускає світло, площина поляризації якого паралель оптичній осі, але під впливом електричного заряду молекули змінюють свою орієнтацію. Одночасно міняється орієнтація площини поляризації проходячої через неї світлової хвилі. Хоча в монохромному рідкокристалічному моніторі немає кольорофільтрів, в ньому на один елемент розкладання доводиться декілька рідкокристалічних осередків для передачі градацій сірого кольору.

В рідкокристалічних моніторах з пасивною матрицею яскравістю кожного осередку управляє електричний заряд (точніше, напруга), що протікає через транзистори, номери яких рівні номерам рядка і стовпця даного осередку в матриці екрану. Кількість транзисторів (по рядках і стовпцях) і визначає дозвіл екрану. Наприклад, екран з дозволом 800х600 містить 800 транзисторів по горизонталі і 600 по вертикалі. Осередок реагує на

поступаючий імпульс напруги таким чином, що повертається площина поляризації проходячої світлової хвилі, причому кут повороту тим більше, чим вище напруга. Повна переорієнтація всіх кристалів осередку відповідає, наприклад, стану включено і визначає максимальний контраст зображення — різницю яскравості по відношенню до сусідньої осередку, який знаходиться в змозі вимкнено. Таким чином, чим більше перепад в орієнтації площин поляризації сусідніх осередків, тим вище контраст зображення.

На осередки рідкокристалічного монітора з пасивною матрицею подається пульсуюча напруга, тому вони поступаються по яскравості зображення рідкокристалічним моніторам з активною матрицею, в кожний осередок яких подається постійна напруга.

Для підвищення яскравості зображення в деяких конструкціях використовується метод управління, що одержав назву подвійне сканування, і відповідні йому пристрої — рідкокристалічні монітори з подвійним скануванням (double-scan LCD).

В монохромних (чорно-білих) рідкокристалічних моніторах градації сірого кольору (аж до 64) створюються за рахунок зміни або яскравості осередку, або співвідношення між кількістю включених і вимкнених осередків, відповідних одному пікселю. В кольорових рідкокристалічних моніторах на один піксель доводиться три осередки, і, управляючи їх яскравістю, можна добитися різного кольору зображення на екрані. В даний час найбільшу популярність завоювали рідкокристалічні монітори з пасивною матрицею і подвійним скануванням, оскільки за якістю зображення вони наблизилися до екранів з активною матрицею, а коштують не набагато дорожче звичайних рідкокристалічних моніторів з пасивною матрицею.

Серйозною проблемою, що виникає при виробництві екранів з активною матрицею, є високий відсоток відбраковки при вихідному контролі: в панелях виявляється дуже багато непрацюючих осередків (в основному через несправні транзистори). Це робить їх значно дорожче, оскільки вартість відбракованої продукції входить у вартість якісної.

Кращі кольорові дисплеї — це дисплеї з активною матрицею, або тонкоплівкові транзисторні (TFT), в яких кожним пікселем управляють три транзистори (для червоного, зеленого і синього кольору). Монітори з активною матрицею по яскравості зображень набагато перевершують пасивні дисплеї, і тому зображення на них легко видні під кутом.

Плоскопанельні рідкокристалічні монітори

В даний час рідкокристалічні монітори сталі активно застосовуватися не тільки в портативних комп'ютерах, але і в настільних системах. Вони володіють цілим рядом достоїнств, які відрізняють їх від моніторів з електронно-променевими трубками.

· Для відображення інформації використовується вся поверхня екрану монітора. Наприклад, видима область рідкокристалічного 17-дюймового монітора — 17 дюймів, в той час як у монітора з електронно-променевою трубкою — всього лише 15 дюймів.

· Менша глибина, що дозволяє економити робочий простір.

· Деякі моделі мають знімну опорну підставку, що дозволяє встановлювати монітори на стіні або будь-якій підставці.

· Більш низьке енергоспоживання і, як наслідок, менше виділення тепла.

· Рідкокристалічні монітори не схильні “вигорянню” люмінофора.

· Можливість повороту монітора на 90°, що особливо обрадує дизайнерів.

· Вага рідкокристалічних панелей набагато менше, ніж електронно-променевих моніторів тих же розмірів. Наприклад, 15-дюймовий рідкокристалічний дисплей

· ViewSonic VA 550 важить тільки 10, 1 фунтів (приблизно 4, 5 кг), тоді як вага 17-дюймового електронно-променевого монітора досягає 35–50 фунтів (15, 8–22, 6 кг).

Існує два основні стандарти цифрових рідкокристалічних моніторів.

· Стандарт Digital Flat Panel (DFP), прийнятий Асоціацією за стандартами в області відеоелектроніки (Video Electronic Standards Association — VESA) в лютому 1999 роки. Стандарт DFP був раніше відомий як PanelLink.

· Стандарт Digital Visual Interface (DVI), прийнятий Digital Display Working Group (DDWG) в квітні 1999 року. Він більш популярний серед виробників апаратного забезпечення і, по суті, є промисловим стандартом.

На мал. Нижче показані роз'єми DFP і DVI, що використовуються в деякій графічній платні і цифрових рідкокристалічних моніторах, а також стандартні роз'єми VGA, що використовуються в традиційних відеоадаптерах, електронно-променевих моніторах і аналогосумісних рідкокристалічних моніторах.

Вибір аналогового рідкокристалічного монітора не тільки дозволяє трохи заощадити, але і дає можливість використовувати наявний відеоадаптер. Слід помітити

що це може позначитися на якості тексту або зображення, що виводиться на екран, що пов'язане з перетворенням цифрового сигналу комп'ютера в аналоговий (у відеоадаптері) і назад в цифровий (в рідкокристалічному моніторі). Це перетворення часто приводить до флуктуації (або плаванню) пікселів, що відбувається при безладному включенні і виключенні суміжних осередків рідкокристалічної панелі через неможливість визначення порядку ініціалізації осередків. Більшість моніторів поставляється із спеціальним програмним забезпеченням, яке здатне поліпшити якість зображення, що виводиться проте не дозволяє усунути цю проблему повною мірою.

Цифрові рідкокристалічні панелі, підключені до сумісних відеоадаптерів, дозволяють уникнути проблем, пов'язаних з перетворенням сигналу. На жаль більшість існуючих відеоадаптерів не підтримує цифрові сигнали. Деякі цифрові рідкокристалічні панелі розраховані на роботу лише з визначеними цифровими відеоадаптерами, що приводить до підвищення їх вартості.