Màn hình LCD hoạt động như thế nào? màn hình LCD

Tinh thể lỏng được phát hiện vào năm 1888. Nhưng họ chỉ tìm thấy ứng dụng thực tế cách đây ba mươi năm. “Tinh thể lỏng” là trạng thái chuyển tiếp của một chất trong đó nó có được tính lưu động nhưng không làm mất cấu trúc tinh thể. Hóa ra mối quan tâm thực tế lớn nhất là tính chất quang học của tinh thể lỏng. Nhờ sự kết hợp giữa trạng thái bán lỏng và cấu trúc tinh thể nên khả năng truyền ánh sáng có thể dễ dàng thay đổi.

Các loại ma trận LCD

Sản phẩm đại chúng đầu tiên sử dụng tinh thể lỏng là đồng hồ điện tử. Như đã biết, màn hình đơn sắc bao gồm các trường riêng lẻ chứa đầy tinh thể lỏng. Khi một điện áp được đặt vào để sắp xếp các tinh thể, các trường mong muốn sẽ chặn đường đi của ánh sáng và xuất hiện màu đen trên nền sáng. Màn hình màu xuất hiện khi kích thước ô giảm đáng kể và mỗi ô được trang bị bộ lọc màu. Ngoài ra, màn hình LCD hiện đại còn sử dụng đèn nền.

Để chiếu sáng, người ta thường sử dụng 4 hoặc 6 đèn và gương để đảm bảo tính đồng nhất. Hoạt động của màn hình LCD dựa trên sự phân cực của ánh sáng. Trên đường truyền ánh sáng có hai màng phân cực có hướng phân cực vuông góc. Tức là tổng cộng hai tấm phim này chặn hết ánh sáng. Các tinh thể lỏng nằm giữa các màng đảo ngược phần dòng chảy bị phân cực bởi màng đầu tiên và do đó điều chỉnh độ sáng của màn hình.

Mạch pixel phụ ma trận LCD.
Mỗi pixel được tạo thành từ các pixel phụ màu xanh lam, đỏ và xanh lục

Một lớp chất tinh thể lỏng được “kẹp” giữa hai màng dẫn hướng với các vết khía nhỏ, theo hướng mà các tinh thể xếp thành hàng. Bạn có thể thay đổi hướng của các tinh thể, chẳng hạn bằng cách sử dụng xung điện, như được thực hiện trong ma trận của màn hình LCD. Trong các ma trận hiện đại, mỗi ô có bóng bán dẫn, điện trở và tụ điện riêng. Trên thực tế, trong ma trận màu, mỗi pixel đại diện cho ba ô: đỏ, lục và lam.

Ma trận TN. Lâu đời nhất và phổ biến nhất

Loại ma trận lâu đời nhất hiện đang được sử dụng là TN. Tên của công nghệ này là viết tắt của Twisted Nematic. Các chất tinh thể lỏng nematic bao gồm các tinh thể thon dài có định hướng không gian, nhưng không có cấu trúc cứng nhắc. Chất như vậy dễ bị ảnh hưởng từ bên ngoài.

Trong ma trận TN, các tinh thể được xếp song song với mặt phẳng màn hình và các lớp tinh thể trên và dưới được quay vuông góc với nhau. Tất cả những thứ còn lại đều được “xoắn” theo hình xoắn ốc. Do đó, tất cả ánh sáng truyền qua cũng bị xoắn và truyền qua màng phân cực bên ngoài mà không bị cản trở. Vì vậy, khi tắt tế bào ma trận TN, nó sẽ phát sáng và khi đặt điện áp vào, các tinh thể sẽ quay dần dần. Điện áp càng cao thì càng có nhiều tinh thể mở ra và càng có ít ánh sáng đi qua. Ngay khi tất cả các tinh thể quay song song với luồng ánh sáng, tế bào sẽ “đóng lại”. Nhưng đối với ma trận TN thì rất khó đạt được màu đen hoàn hảo.

Các tinh thể trong ma trận TN bị “xoắn” theo hình xoắn ốc (1).
Khi có điện áp vào, chúng bắt đầu quay (2).
Khi tất cả các tinh thể vuông góc với bề mặt (3), không có ánh sáng nào truyền qua.

Vấn đề chính của ma trận TN là sự không nhất quán trong chuyển động quay của các tinh thể: một số đã quay hoàn toàn, một số khác mới bắt đầu quay. Do đó, luồng ánh sáng bị phân tán và cuối cùng, hình ảnh trông không giống nhau từ các góc độ khác nhau. Góc nhìn ngang của ma trận hiện đại có thể được coi là chấp nhận được, nhưng khi xoay theo chiều dọc, ngay cả trong giới hạn nhỏ, độ méo vẫn đáng kể. Khả năng hiển thị màu của ma trận TN không còn lý tưởng - về nguyên tắc, chúng không thể hiển thị đầy đủ bảng màu; tôi bù đắp cho việc thiếu sắc thái bằng các thuật toán xảo quyệt. Các thuật toán như vậy, với tần số mà mắt thường không nhìn thấy được, lần lượt tái tạo trong ô các sắc thái gần nhất với sắc thái không thể tái tạo được. Nhưng công nghệ TN cung cấp tốc độ phản hồi của tế bào tối đa, mức tiêu thụ điện năng tối thiểu và giá thành rẻ nhất có thể. Hai hoàn cảnh này làm cho công nghệ lâu đời nhất trở nên phổ biến và phổ biến nhất.

IPS. Lý tưởng cho hình ảnh và đồ họa. Nhưng đắt tiền

Công nghệ phát triển thứ hai là IPS (In Plane Switch). Những ma trận như vậy được sản xuất bởi các nhà máy của Hitachi và LG.Philips. NEC sản xuất ma trận được chế tạo bằng công nghệ tương tự, nhưng có chữ viết tắt SFT (Super Fine TFT) của riêng họ.

Đúng như tên gọi của công nghệ, tất cả các tinh thể được đặt liên tục song song với mặt phẳng bảng điều khiển và quay đồng thời. Để làm được điều này, cần phải đặt hai điện cực ở mặt dưới của mỗi tế bào. Khi tắt đi thì cell có màu đen nên nếu chết sẽ có chấm đen trên màn hình. Và không phát sáng liên tục như TN.

Trong ma trận IPS, các tinh thể luôn song song với bề mặt màn hình

Công nghệ IPS mang lại khả năng tái tạo màu sắc tốt nhất và góc nhìn tối đa. Những nhược điểm đáng kể bao gồm thời gian phản hồi dài hơn TN, lưới liên điểm ảnh dễ nhận thấy hơn và giá cao. Các ma trận cải tiến được gọi là S-IPS và SA-SFT (tương ứng từ LG.Philips và NEC). Họ đã cung cấp thời gian phản hồi chấp nhận được là 25 mili giây và những cái mới nhất thậm chí còn ít hơn - 16 mili giây. Nhờ khả năng hiển thị màu sắc và góc nhìn tốt, ma trận IPS đã trở thành tiêu chuẩn cho màn hình đồ họa chuyên nghiệp.

MVA/PVA. Một sự thỏa hiệp hợp lý?

Công nghệ do Fujitsu phát triển có thể coi là sự dung hòa giữa TN và IPS VA (Căn chỉnh theo chiều dọc). Trong ma trận VA, các tinh thể ở trạng thái tắt nằm vuông góc với mặt phẳng màn chắn. Theo đó, màu đen được đảm bảo tinh khiết và có chiều sâu nhất có thể. Nhưng khi xoay ma trận tương đối với hướng nhìn, các tinh thể sẽ không nhìn thấy được theo cách tương tự. Để giải quyết vấn đề, cấu trúc đa miền được sử dụng. Công nghệ Căn chỉnh theo chiều dọc đa miền (MVA) của Fujitsu có các đường gờ trên các tấm xác định hướng quay của tinh thể. Nếu hai miền phụ xoay theo hướng ngược nhau thì khi nhìn từ bên cạnh, một trong số chúng sẽ tối hơn và miền kia sáng hơn, do đó, đối với mắt người, độ lệch sẽ bị loại bỏ. Không có phần nhô ra trong ma trận PVA do Samsung phát triển và các tinh thể hoàn toàn thẳng đứng khi tắt. Để các tinh thể của các miền phụ lân cận quay theo hướng ngược nhau, các điện cực phía dưới được dịch chuyển so với các điện cực phía trên.

Trong ma trận loại VA, khi tắt, các tinh thể vuông góc với bề mặt màn hình

Để giảm thời gian phản hồi, ma trận Premium MVA và S-PVA sử dụng hệ thống tăng điện áp động cho từng phần riêng lẻ của ma trận, thường được gọi là Overdrive. Khả năng hiển thị màu của ma trận PMVA và SPVA gần như tốt bằng IPS, thời gian phản hồi kém hơn TN một chút, góc nhìn càng rộng càng tốt, màu đen là tốt nhất, độ sáng và độ tương phản cao nhất có thể trong số tất cả các công nghệ hiện có. Tuy nhiên, ngay cả khi hướng nhìn hơi lệch so với phương vuông góc, thậm chí 5–10 độ, vẫn có thể nhận thấy hiện tượng biến dạng ở bán sắc. Đối với hầu hết mọi người, điều này sẽ không được chú ý, nhưng các nhiếp ảnh gia chuyên nghiệp vẫn tiếp tục không thích công nghệ VA cho việc này.

Chọn cái gì?

Đối với nhu cầu sử dụng tại nhà và văn phòng, giá cả thường là yếu tố quyết định và vì lý do này, màn hình TN được ưa chuộng nhất. Chúng cung cấp chất lượng hình ảnh có thể chấp nhận được với thời gian phản hồi tối thiểu, đây là một thông số quan trọng đối với những người hâm mộ trò chơi năng động. Ma trận PVA và MVA không phổ biến do giá cao hơn. Chúng cung cấp độ tương phản rất cao (đặc biệt là PVA), biên độ sáng lớn và khả năng hiển thị màu sắc tốt. Là nền tảng cho một trung tâm đa phương tiện tại nhà (thay thế TV), đây là sự lựa chọn tốt nhất. Ma trận IPS ngày càng hiếm khi được cài đặt trên màn hình có đường chéo lên tới 20 inch. Các mẫu S-IPS và SA-SFT tốt nhất có chất lượng không thua kém màn hình CRT và ngày càng được các chuyên gia trong lĩnh vực nhiếp ảnh, in ấn và thiết kế sử dụng. Những khuyến nghị thiết thực cho việc chọn màn hình có thể được tìm thấy trong bài viết “Hãy chọn một màn hình LCD. Một nhiếp ảnh gia, game thủ và một bà nội trợ nên thích gì hơn?

Hãy mơ mộng một chút

Khá gần đây, tức là. 15 năm trước, khó có nhiều người có thể tưởng tượng rằng màn hình LCD có thể thay thế màn hình CRT. Chất lượng LCD kém và giá cực kỳ cao. Nhưng ngay cả bây giờ công nghệ sản xuất tấm tinh thể lỏng cũng không thể gọi là lý tưởng. Để cải thiện khả năng hiển thị màu sắc, tăng độ tương phản và đảm bảo độ đồng đều của ánh sáng, NEC Reference 21 chuyên nghiệp sử dụng đèn nền đi-ốt. Màn hình này có giá khoảng 6.000 USD và hiện tại nó có thể được coi là một thiết bị in ấn hơn là một thiết bị ngoại vi máy tính. Nhưng chúng ta biết nhiều ví dụ khi công nghệ chuyên nghiệp “chuyển xuống” nghiệp dư.

Nhiều công ty lớn (Sanyo, Samsung, Epson) đang phát triển màn hình dựa trên OLED - tinh thể hữu cơ. Bản thân các tinh thể phát ra ánh sáng khi có điện áp, những màn hình này cực kỳ tiết kiệm, sáng và có độ tương phản. Nhưng cho đến nay chúng chỉ được sử dụng trong các thiết bị cầm tay nhỏ do chi phí cao và các vấn đề kỹ thuật liên quan đến độ bền và khả năng tái tạo một số màu nhất định. Trong một tương lai rất xa, những công nghệ hoàn toàn mới có thể xuất hiện mà đến nay chỉ có các chuyên gia mới nghe nói đến, và màn hình có thể cuộn thành ống hoặc dán vào tường. Hoặc có thể sẽ không có màn hình theo nghĩa thông thường của chúng ta? Hoặc có thể mọi người sẽ chuyển sang sử dụng máy chiếu? Và hầu như mọi bề mặt đều có thể được sử dụng làm màn hình. Một viễn cảnh hấp dẫn.

Và tất cả các màn hình máy tính xách tay đều sử dụng ma trận với màu 18 bit (6 bit cho mỗi kênh RGB), 24 bit được mô phỏng bằng cách nhấp nháy với phối màu.

Màn hình LCD cỡ nhỏ không có đèn nền hoạt động, được sử dụng trong đồng hồ điện tử, máy tính, v.v., có tiêu thụ điện năng cực thấp, đảm bảo hoạt động tự chủ lâu dài (lên đến vài năm) của các thiết bị đó mà không cần thay thế các bộ phận điện.

Mặt khác, màn hình LCD cũng có nhiều nhược điểm mà về cơ bản thường khó loại bỏ, ví dụ:

• không giống như CRT, chúng có thể hiển thị hình ảnh rõ nét chỉ ở một độ phân giải (“tiêu chuẩn”). Phần còn lại đạt được bằng phép nội suy;
• So với CRT, màn hình LCD có độ tương phản và độ sâu màu đen thấp. Việc tăng độ tương phản thực tế thường liên quan đến việc tăng độ sáng của đèn nền, đến mức khó chịu. Lớp phủ bóng được sử dụng rộng rãi của ma trận chỉ ảnh hưởng đến độ tương phản chủ quan trong điều kiện ánh sáng xung quanh;
• do các yêu cầu nghiêm ngặt về độ dày không đổi của ma trận, có vấn đề về màu sắc đồng nhất không đồng đều (không đồng đều đèn nền) - trên một số màn hình có sự không đồng đều không thể loại bỏ được trong việc truyền độ sáng (dải theo độ dốc) liên quan đến việc sử dụng các khối tuyến tính;
• tốc độ thay đổi hình ảnh thực tế cũng thấp hơn đáng kể so với màn hình CRT và plasma. Công nghệ Overdrive chỉ giải quyết được một phần vấn đề tốc độ;
• sự phụ thuộc của độ tương phản vào góc nhìn vẫn là một nhược điểm đáng kể của công nghệ. Màn hình CRT hoàn toàn tránh được vấn đề này;
• Màn hình LCD sản xuất hàng loạt có khả năng bảo vệ kém khỏi hư hỏng cơ học. Ma trận đặc biệt nhạy cảm nếu nó không được bảo vệ bằng kính. Nếu ấn mạnh, có thể xảy ra hiện tượng xuống cấp không thể phục hồi;
• có vấn đề về pixel bị lỗi. Số lượng pixel bị lỗi tối đa cho phép, tùy thuộc vào kích thước màn hình, được xác định theo tiêu chuẩn quốc tế ISO 13406-2 (ở Nga - GOST R 52324-2005). Tiêu chuẩn xác định 4 loại chất lượng cho màn hình LCD. Loại cao nhất - 1, hoàn toàn không cho phép sự hiện diện của các pixel bị lỗi. Mức thấp nhất là 4, cho phép có tới 262 pixel bị lỗi trên 1 triệu pixel đang hoạt động. Màn hình CRT không bị ảnh hưởng bởi sự cố này;
• Các điểm ảnh của màn hình LCD bị suy giảm, mặc dù tốc độ xuống cấp là thấp nhất trong tất cả các công nghệ hiển thị, ngoại trừ màn hình laser hoàn toàn không bị ảnh hưởng.
• phạm vi nhiệt độ hoạt động không quá rộng: các đặc tính động bị suy giảm (và sau đó không thể hoạt động được) ở nhiệt độ môi trường âm thậm chí thấp.
• các ma trận khá mỏng manh và việc thay thế chúng rất tốn kém

Màn hình OLED (ma trận diode phát sáng hữu cơ) thường được coi là công nghệ đầy hứa hẹn, có thể thay thế màn hình LCD, nhưng nó gặp nhiều khó khăn khi sản xuất hàng loạt, đặc biệt đối với các ma trận có đường chéo lớn.

Công nghệ

Các công nghệ chính trong sản xuất màn hình LCD: phim TN+, IPS (SFT, PLS) và MVA. Những công nghệ này khác nhau về hình dạng bề mặt, polyme, tấm điều khiển và điện cực phía trước. Độ tinh khiết và loại polyme có đặc tính tinh thể lỏng được sử dụng trong các thiết kế cụ thể có tầm quan trọng rất lớn.

Thời gian phản hồi của màn hình LCD được thiết kế bằng công nghệ SXRD. Màn hình phản chiếu silicon X-tal- ma trận tinh thể lỏng phản chiếu silicon), giảm xuống còn 5 ms.

phim TN+

Phim TN+ (Twisted Nematic+film) là công nghệ đơn giản nhất. Từ “phim” trong tên công nghệ có nghĩa là “lớp bổ sung” được sử dụng để tăng góc nhìn (khoảng từ 90 đến 150°). Hiện nay, tiền tố “phim” thường bị lược bỏ và gọi các ma trận đó một cách đơn giản là TN. Phương pháp cải thiện độ tương phản và góc nhìn cho tấm nền TN vẫn chưa được tìm ra và thời gian phản hồi của loại ma trận này hiện thuộc hàng tốt nhất nhưng độ tương phản thì không.

Mảng phim TN+ hoạt động như thế này: Khi không có điện áp đặt vào các pixel phụ, các tinh thể lỏng (và ánh sáng phân cực mà chúng truyền tải) quay 90° so với nhau trong một mặt phẳng nằm ngang trong khoảng không giữa hai tấm. Và vì hướng phân cực của bộ lọc trên tấm thứ hai chính xác là 90° với hướng phân cực của bộ lọc trên tấm thứ nhất, nên ánh sáng sẽ truyền qua nó. Nếu các pixel phụ màu đỏ, xanh lá cây và xanh lam được chiếu sáng hoàn toàn, một chấm trắng sẽ xuất hiện trên màn hình.

Ưu điểm của công nghệ bao gồm thời gian phản hồi ngắn nhất trong số các ma trận hiện đại [ Khi?], cũng như chi phí thấp. Nhược điểm: thể hiện màu sắc kém hơn, góc nhìn nhỏ nhất.

IPS

AS-IPS(Advanced Super IPS - super-IPS tiên tiến) - cũng được Tập đoàn Hitachi phát triển vào năm 2002. Những cải tiến chủ yếu liên quan đến mức độ tương phản của tấm S-IPS thông thường, đưa nó đến gần hơn với độ tương phản của tấm S-PVA. AS-IPS cũng được dùng làm tên cho các màn hình NEC (chẳng hạn như NEC LCD20WGX2) sử dụng công nghệ S-IPS do tập đoàn LG Display phát triển.

H-IPS A-TW (IPS ngang với bộ phân cực True White nâng cao) - được phát triển bởi LG Display cho Tập đoàn NEC. Đó là tấm nền H-IPS có bộ lọc màu TW (True White) giúp màu trắng trở nên chân thực hơn và tăng góc nhìn mà không làm biến dạng hình ảnh (loại bỏ hiệu ứng tấm nền LCD phát sáng ở một góc - hay còn gọi là hiện tượng “phát sáng” tác dụng") . Loại bảng này được sử dụng để tạo ra màn hình chuyên nghiệp chất lượng cao.

AFFS (Chuyển đổi trường rìa nâng cao, tên không chính thức - S-IPS Pro) là một cải tiến hơn nữa của IPS, được BOE Hydis phát triển vào năm 2003. Cường độ điện trường tăng lên giúp có thể đạt được góc nhìn và độ sáng lớn hơn cũng như giảm khoảng cách giữa các pixel. Màn hình dựa trên AFFS chủ yếu được sử dụng trong máy tính bảng, trên ma trận do Hitachi Displays sản xuất.

Phát triển công nghệ TFT siêu mịn từ NEC

Tên	Chỉ định ngắn gọn	Năm	Lợi thế	Ghi chú
TFT siêu mịn	S.F.T.	1996	Góc nhìn rộng, màu đen sâu	. Với khả năng hiển thị màu được cải thiện, độ sáng trở nên thấp hơn một chút.
SFT nâng cao	A-SFT	1998	Thời gian phản hồi tốt nhất	Công nghệ này đã phát triển thành A-SFT (Advanced SFT, Nec Technologies Ltd. năm 1998), giảm đáng kể thời gian phản hồi.
SFT siêu tiên tiến	SA-SFT	2002	Tính minh bạch cao	SA-SFT được phát triển bởi Nec Technologies Ltd. năm 2002, tính minh bạch được cải thiện gấp 1,4 lần so với A-SFT.
SFT cực kỳ tiên tiến	UA-SFT	2004	Tính minh bạch cao thể hiện màu sắc Độ tương phản cao	Được phép đạt độ trong suốt cao hơn 1,2 lần so với SA-SFT, độ bao phủ 70% dải màu NTSC và độ tương phản tăng.

Phát triển công nghệ IPS của Hitachi

Tên	Chỉ định ngắn gọn	Năm	Lợi thế	Minh bạch/ Sự tương phản	Ghi chú
Siêu màn hình LCD	IPS	1996	Góc nhìn rộng	100/100 Một mức độ cơ bản của	Hầu hết các tấm nền cũng hỗ trợ tái tạo màu sắc trung thực (8 bit cho mỗi kênh). Những cải tiến này phải trả giá bằng thời gian phản hồi chậm hơn, ban đầu khoảng 50 mili giây. Tấm nền IPS cũng rất đắt tiền.
Super-IPS	S-IPS	1998	Không có sự thay đổi màu sắc	100/137	IPS được thay thế bởi S-IPS (Super-IPS, Hitachi Ltd. năm 1998), kế thừa tất cả ưu điểm của công nghệ IPS đồng thời giảm thời gian phản hồi
Super-IPS tiên tiến	AS-IPS	2002	Tính minh bạch cao	130/250	AS-IPS, cũng được phát triển bởi Hitachi Ltd. vào năm 2002, chủ yếu cải thiện độ tương phản của tấm S-IPS truyền thống đến mức chúng chỉ đứng sau một số S-PVA.
IPS-provectus	IPS-Pro	2004	Độ tương phản cao	137/313	Công nghệ tấm nền IPS Alpha với gam màu rộng hơn và độ tương phản tương đương với màn hình PVA và ASV không có ánh sáng góc.
IPS alpha	IPS-Pro	2008	Độ tương phản cao		IPS-Pro thế hệ tiếp theo
IPS alpha thế hệ tiếp theo	IPS-Pro	2010	Độ tương phản cao		Hitachi chuyển giao công nghệ cho Panasonic

LG phát triển công nghệ IPS

Tên	Chỉ định ngắn gọn	Năm	Ghi chú
Super-IPS	S-IPS	2001	LG Display vẫn là một trong những nhà sản xuất tấm nền dựa trên công nghệ Super-IPS của Hitachi.
Super-IPS tiên tiến	AS-IPS	2005	Cải thiện độ tương phản với gam màu mở rộng.
IPS ngang	HÔNG	2007	Đã đạt được độ tương phản thậm chí còn lớn hơn và bề mặt màn hình đồng đều hơn về mặt hình ảnh. Ngoài ra, công nghệ Advanced True Wide Polarizer dựa trên phim phân cực NEC dường như còn mang lại góc nhìn rộng hơn và loại bỏ hiện tượng lóa khi nhìn ở một góc. Được sử dụng trong công việc đồ họa chuyên nghiệp.
IPS nâng cao	e-IPS	2009	Nó có khẩu độ rộng hơn để tăng khả năng truyền ánh sáng khi các pixel mở hoàn toàn, cho phép sử dụng đèn nền rẻ hơn để sản xuất và tiêu thụ điện năng thấp hơn. Góc nhìn chéo đã được cải thiện, thời gian phản hồi giảm xuống còn 5 ms.
IPS chuyên nghiệp	P-IPS	2010	Cung cấp 1,07 tỷ màu (độ sâu màu 30 bit). Nhiều hướng pixel phụ khả thi hơn (1024 so với 256) và độ sâu màu trung thực tốt hơn.
IPS hiệu suất cao tiên tiến	AH-IPS	2011	Cải thiện khả năng tái tạo màu sắc, tăng độ phân giải và PPI, tăng độ sáng và giảm mức tiêu thụ điện năng.

MVA

Công nghệ VA (viết tắt của căn chỉnh dọc) được Fujitsu giới thiệu vào năm 1996. Khi điện áp tắt, các tinh thể lỏng của ma trận VA được căn chỉnh vuông góc với bộ lọc thứ hai, nghĩa là chúng không truyền ánh sáng. Khi có điện áp vào, các tinh thể quay 90° và một chấm sáng xuất hiện trên màn hình. Giống như trong ma trận IPS, các pixel không truyền ánh sáng khi không có điện áp, vì vậy khi bị lỗi, chúng hiển thị dưới dạng các chấm đen.

Sự kế thừa của công nghệ VA là công nghệ MVA ( căn chỉnh theo chiều dọc đa miền), được Fujitsu phát triển như một sự dung hòa giữa công nghệ TN và IPS. Góc nhìn ngang và dọc cho ma trận MVA là 160° (trên các mẫu màn hình hiện đại lên tới 176-178°) và nhờ sử dụng công nghệ tăng tốc (RTC), các ma trận này không thua xa TN+Film về thời gian phản hồi. Chúng vượt xa đáng kể các đặc điểm của cái sau về độ sâu màu và độ chính xác của quá trình tái tạo.

Ưu điểm của công nghệ MVA là màu đen sâu (khi nhìn vuông góc) và không có cả cấu trúc tinh thể xoắn ốc lẫn từ trường kép. Nhược điểm của MVA so với S-IPS: mất chi tiết ở vùng tối khi nhìn vuông góc, sự phụ thuộc vào cân bằng màu sắc của hình ảnh vào góc nhìn.

Tương tự của MVA là các công nghệ:

• PVA (căn chỉnh dọc theo mẫu) của Samsung;
• Super PVA của Sony-Samsung (S-LCD);
• Siêu MVA từ CMO;
• ASV (siêu xem nâng cao), còn được gọi là ASVA ( căn chỉnh dọc đối xứng theo trục) của Sharp.

Ma trận MVA/PVA được coi là sự dung hòa giữa TN và IPS, cả về chi phí lẫn đặc tính tiêu dùng.

làm ơn

Ma trận PLS (chuyển đổi giữa các mặt phẳng) được Samsung phát triển để thay thế cho IPS và được trình diễn lần đầu tiên vào tháng 12 năm 2010. Ma trận này dự kiến ​​sẽ rẻ hơn 15% so với IPS.

Thuận lợi:

• Mật độ điểm ảnh cao hơn so với IPS (và tương tự *VA/TN) [ ] ;
• độ sáng cao và khả năng thể hiện màu sắc tốt [ ] ;
• góc nhìn lớn [ ] ;
• Phạm vi phủ sóng sRGB đầy đủ [ ] ;
• mức tiêu thụ điện năng thấp tương đương với TN [ ] .

Sai sót:

• thời gian phản hồi (5-10 ms) tương đương với S-IPS, tốt hơn *VA nhưng kém hơn TN.

PLS và IPS

Samsung chưa cung cấp mô tả về công nghệ PLS. Các nghiên cứu so sánh dưới kính hiển vi của ma trận IPS và PLS do các nhà quan sát độc lập thực hiện cho thấy không có sự khác biệt. Việc PLS là một loại IPS đã được chính Samsung gián tiếp thừa nhận trong vụ kiện chống lại Tập đoàn LG: vụ kiện cáo buộc rằng công nghệ AH-IPS mà LG sử dụng là một bản sửa đổi của công nghệ PLS.

Đèn nền

Bản thân tinh thể lỏng không phát sáng. Để hiển thị hình ảnh trên màn hình tinh thể lỏng, bạn cần có. Nguồn có thể ở bên ngoài (ví dụ Mặt trời) hoặc tích hợp (đèn nền). Thông thường, đèn nền tích hợp nằm phía sau lớp tinh thể lỏng và chiếu xuyên qua nó (mặc dù ánh sáng bên cũng được tìm thấy, chẳng hạn như trong đồng hồ).

Chiếu sáng bên ngoài

Màn hình đơn sắc trên đồng hồ đeo tay và điện thoại di động hầu hết sử dụng ánh sáng bên ngoài (từ Mặt trời, đèn phòng, v.v.). Thông thường đằng sau lớp pixel tinh thể lỏng là một lớp phản chiếu gương hoặc mờ. Để sử dụng trong bóng tối, những màn hình như vậy được trang bị đèn chiếu sáng bên. Ngoài ra còn có màn hình phản chiếu, trong đó lớp phản chiếu (gương) trong mờ và đèn nền được đặt phía sau nó.

Đèn sợi đốt

Trước đây, một số đồng hồ đeo tay LCD đơn sắc sử dụng đèn sợi đốt cực nhỏ. Nhưng do tiêu thụ năng lượng cao nên đèn sợi đốt không có lãi. Ngoài ra, chúng không thích hợp để sử dụng, chẳng hạn như trong tivi, vì chúng tạo ra nhiều nhiệt (quá nóng có hại cho tinh thể lỏng) và thường bị cháy.

Bảng điện phát quang

Màn hình LCD đơn sắc của một số đồng hồ và màn hình dụng cụ sử dụng bảng điện phát quang để chiếu sáng. Bảng này là một lớp phốt pho tinh thể mỏng (ví dụ, kẽm sunfua), trong đó xảy ra hiện tượng điện phát quang - phát sáng dưới tác động của dòng điện. Thường phát sáng màu xanh lục hoặc vàng cam.

Chiếu sáng bằng đèn phóng điện khí (“plasma”)

Trong thập kỷ đầu tiên của thế kỷ 21, phần lớn màn hình LCD được chiếu sáng ngược bởi một hoặc nhiều đèn phóng khí (thường là đèn cathode lạnh - CCFL, mặc dù EEFL gần đây đã được đưa vào sử dụng). Trong những loại đèn này, nguồn sáng là plasma được tạo ra bởi sự phóng điện qua chất khí. Những màn trình diễn như vậy không nên nhầm lẫn với

TV LCD xuất hiện trên thị trường cách đây khá lâu và mọi người đều đã quen với chúng. Tuy nhiên, mỗi năm ngày càng có nhiều mẫu máy mới xuất hiện, khác nhau về ngoại hình, kích thước màn hình, giao diện và hơn thế nữa. Ngoài ra, còn có các mẫu màn hình tinh thể lỏng khác nhau về tốc độ cập nhật đặc biệt, loại đèn LED và đèn nền. Tuy nhiên, hãy nói về mọi thứ từng cái một. Để bắt đầu, tôi khuyên bạn nên hiểu nó là gì – màn hình LCD.

Chắc hẳn nhiều bạn đã từng nghe đến khái niệm tấm nền LCD. LCD là từ viết tắt của cụm từ: Liquid Crystal Display. Dịch sang tiếng Nga, điều này có nghĩa là màn hình tinh thể lỏng, có nghĩa là màn hình LCD và LCD là một và giống nhau.

Công nghệ hiển thị hình ảnh dựa trên việc sử dụng tinh thể ở dạng lỏng và những đặc tính tuyệt vời của chúng. Những tấm như vậy có rất nhiều phẩm chất tích cực nhờ sử dụng công nghệ này. Vì vậy, hãy tìm hiểu làm thế nào nó hoạt động.

Màn hình LCD hoạt động như thế nào?

Các tinh thể được sử dụng để tạo ra các màn hình này được gọi là cyanophenyls. Khi ở trạng thái lỏng, chúng phát triển các đặc tính quang học độc đáo và các đặc tính khác, bao gồm khả năng định vị chính xác trong không gian.

Một màn hình như vậy bao gồm một cặp tấm được đánh bóng trong suốt, trên đó đặt các điện cực trong suốt. Giữa hai tấm này các cyanophenyl được sắp xếp theo một trật tự nhất định. Điện áp được cung cấp thông qua các điện cực trên các tấm, được cung cấp cho các phần của ma trận màn hình. Ngoài ra còn có hai bộ lọc nằm song song với nhau gần các tấm.

Ma trận thu được có thể được điều khiển, làm cho tinh thể có truyền được chùm ánh sáng hay không. Để thu được các màu khác nhau, các bộ lọc gồm ba màu cơ bản được lắp đặt phía trước tinh thể: xanh lá cây, xanh lam và đỏ. Ánh sáng từ tinh thể đi qua một trong các bộ lọc này và tạo ra màu pixel tương ứng. Một sự kết hợp màu sắc nhất định cho phép bạn tạo ra các sắc thái khác phù hợp với hình ảnh chuyển động.

Các loại ma trận

Màn hình LCD có thể sử dụng một số loại ma trận khác nhau về công nghệ.

TN+phim ảnh. Đây là một trong những công nghệ tiêu chuẩn đơn giản nhất, được phân biệt bởi tính phổ biến và chi phí thấp. Loại mô-đun này có mức tiêu thụ điện năng thấp và tần suất cập nhật tương đối thấp. Đặc biệt, bạn có thể thường xuyên tìm thấy một mô-đun tương tự trong các mẫu bảng điều khiển cũ hơn. “+film” trong tên có nghĩa là một lớp phim khác đã được sử dụng, giúp góc nhìn lớn hơn. Tuy nhiên, vì ngày nay nó được sử dụng ở mọi nơi nên tên của ma trận có thể rút gọn thành TN.

Một màn hình LCD như vậy có rất nhiều nhược điểm. Thứ nhất, chúng có khả năng tái tạo màu kém do chỉ sử dụng 6 bit cho mỗi kênh màu. Hầu hết các sắc thái thu được bằng cách trộn các màu cơ bản. Thứ hai, độ tương phản của màn hình LCD và góc nhìn cũng còn nhiều điều chưa được mong đợi. Và nếu một số pixel phụ hoặc pixel ngừng hoạt động đối với bạn, thì rất có thể chúng sẽ liên tục phát sáng, điều này sẽ khiến ít người hài lòng.

IPS. Những ma trận như vậy khác với các loại khác ở chỗ chúng có khả năng tái tạo màu sắc tốt nhất và góc nhìn rộng. Độ tương phản trong các ma trận như vậy cũng không phải là tốt nhất và tốc độ làm mới thậm chí còn thấp hơn so với ma trận TN. Điều này có nghĩa là nếu bạn di chuyển nhanh, một vệt đáng chú ý có thể xuất hiện phía sau hình ảnh, điều này sẽ cản trở việc xem TV. Tuy nhiên, nếu một pixel bị cháy trên ma trận như vậy, nó sẽ không phát sáng mà ngược lại sẽ mãi mãi có màu đen.

Dựa trên công nghệ này, có các loại ma trận khác, cũng thường được sử dụng trong màn hình, màn hình hiển thị, màn hình TV, v.v.

• S-IPS. Một mô-đun như vậy xuất hiện vào năm 1998 và chỉ khác ở tần suất cập nhật phản hồi thấp hơn.
• AS-IPS. Loại ma trận tiếp theo, ngoài tốc độ cập nhật, độ tương phản cũng được cải thiện.
• A-TW-IPS. Về cơ bản, đây là cùng một ma trận S-IPS, trong đó bộ lọc màu có tên “True White” đã được thêm vào. Thông thường, một mô-đun như vậy được sử dụng trong màn hình dành cho nhà xuất bản hoặc phòng tối, vì nó làm cho màu trắng trở nên chân thực hơn và tăng phạm vi sắc thái của nó. Nhược điểm của ma trận như vậy là màu đen có tông màu tím.
• HÔNG. Mô-đun này xuất hiện vào năm 2006 và được phân biệt bởi tính đồng nhất của màn hình và độ tương phản được cải thiện. Nó không có ánh sáng đen khó chịu như vậy, mặc dù góc nhìn đã nhỏ hơn.
• E-IPS. Xuất hiện vào năm 2009. Công nghệ này đã giúp cải thiện góc nhìn, độ sáng và độ tương phản của màn hình LCD. Ngoài ra, thời gian làm mới màn hình đã giảm xuống còn 5 mili giây và lượng năng lượng tiêu thụ cũng giảm.
• P-IPS. Loại mô-đun này xuất hiện tương đối gần đây, vào năm 2010. Đây là ma trận tiên tiến nhất. Nó có 1024 mức tăng dần cho mỗi pixel phụ, tạo ra màu 30 bit, điều mà không ma trận nào khác có thể đạt được.

V.A.. Đây là loại ma trận đầu tiên dành cho màn hình LCD, là giải pháp dung hòa giữa hai loại mô-đun trước đó. Những ma trận như vậy truyền tải độ tương phản và màu sắc của hình ảnh tốt nhất, nhưng ở một góc xem nhất định, một số chi tiết có thể biến mất và cân bằng màu trắng có thể thay đổi.

Mô-đun này cũng có một số phiên bản phái sinh khác nhau về đặc điểm của chúng.

• MVA là một trong những ma trận đầu tiên và phổ biến nhất.
• PVA – mô-đun này được Samsung phát hành và có tính năng cải thiện độ tương phản video.
• S-PVA cũng được Samsung sản xuất cho tấm nền LCD.
• S-MVA
• P-MVA, A-MVA - do AU Optronics sản xuất. Tất cả các ma trận tiếp theo chỉ khác nhau ở các công ty sản xuất. Tất cả các cải tiến chỉ dựa trên việc giảm tốc độ phản hồi, điều này đạt được bằng cách áp dụng điện áp cao hơn ngay khi bắt đầu thay đổi vị trí của các pixel phụ và sử dụng hệ thống 8 bit đầy đủ mã hóa màu trên mỗi kênh.

Ngoài ra còn có một số loại ma trận LCD khác, cũng được sử dụng trong một số mẫu bảng điều khiển.

• IPS Pro - chúng được sử dụng trong TV Panasonic.
• AFFS – ma trận từ Samsung. Chỉ được sử dụng trong một số thiết bị chuyên dụng.
• ASV - ma trận từ Tập đoàn Sharp dành cho TV LCD.

Các loại đèn nền

Màn hình tinh thể lỏng cũng khác nhau về loại đèn nền.

• Đèn phóng điện plasma hoặc khí. Ban đầu, tất cả các màn hình LSD đều có đèn nền bằng một hoặc nhiều đèn. Về cơ bản, những loại đèn như vậy có cực âm lạnh và được gọi là CCFL. Sau đó, đèn EEFL bắt đầu được sử dụng. Nguồn sáng trong các đèn như vậy là plasma, xuất hiện do sự phóng điện truyền qua chất khí. Đồng thời, bạn không nên nhầm lẫn TV LCD với TV plasma, trong đó mỗi pixel là một nguồn sáng độc lập.
• Đèn nền LED hoặc đèn LED. Những chiếc TV như vậy xuất hiện tương đối gần đây. Màn hình như vậy có một hoặc nhiều đèn LED. Tuy nhiên, điều đáng chú ý là đây chỉ là loại đèn nền chứ không phải bản thân màn hình bao gồm các điốt thu nhỏ này.

Phản hồi nhanh và giá trị cần thiết để xem video 3D

Tốc độ phản hồi là số lượng khung hình mỗi giây mà TV có thể hiển thị. Cài đặt này ảnh hưởng đến chất lượng và độ mượt của hình ảnh. Để đạt được chất lượng này, tốc độ làm mới phải là 120 Hz. Để đạt được tần số này, TV sử dụng card màn hình. Ngoài ra, tốc độ khung hình này không tạo ra hiện tượng nhấp nháy màn hình, điều này sẽ tốt hơn cho mắt.

Để xem phim ở định dạng 3D, tốc độ làm mới này sẽ khá đủ. Đồng thời, nhiều TV có đèn nền có tốc độ làm mới 480 Hz. Điều này đạt được bằng cách sử dụng các bóng bán dẫn TFT đặc biệt.

Đặc điểm khác của TV LCD

Độ sáng, độ sâu màu đen và độ tương phản	Độ sáng của những chiếc TV như vậy ở mức khá cao, nhưng độ tương phản còn nhiều điều chưa được mong đợi. Điều này là do với hiệu ứng phân cực, độ sâu của màu đen sẽ ở mức tối đa mà đèn nền cho phép. Do độ sâu và độ tương phản của màu đen không đủ, các sắc thái tối có thể hợp nhất thành một màu.
Đường chéo màn hình	Ngày nay, bạn có thể dễ dàng tìm thấy các màn hình LCD có cả đường chéo lớn, có thể được sử dụng làm rạp hát tại nhà và các mẫu có đường chéo khá nhỏ.
Góc nhìn	Các mẫu TV hiện đại có góc nhìn khá tốt, có thể lên tới 180 độ. Nhưng các dòng máy cũ không có đủ góc, có thể khiến màn hình trông khá tối hoặc màu sắc bị méo khi nhìn vào màn hình ở một số góc nhất định.
thể hiện màu sắc	Khả năng hiển thị màu của những màn hình như vậy không phải lúc nào cũng có chất lượng khá tốt. Điều này một lần nữa áp dụng chủ yếu cho các mẫu màn hình cũ hơn. Nhưng các mẫu TV hiện đại thường thua kém các loại TV khác.
Hiệu suất năng lượng	Màn hình LCD tiêu thụ điện năng ít hơn 40% so với các loại khác.
Kích thước và trọng lượng	Những chiếc TV như vậy có trọng lượng và độ dày khá nhẹ, nhưng ngày nay có những tấm nền có độ dày và trọng lượng ít hơn.

*VA(Căn chỉnh theo chiều dọc) Ma trận đầu tiên thuộc loại này, được gọi là “VA”, được phát triển bởi Fujitsu. Sau đó, các ma trận này đã được cải tiến và sản xuất bởi một số công ty. Chúng được đặc trưng như một sự thỏa hiệp về hầu hết các đặc điểm (bao gồm chi phí và mức tiêu thụ điện năng) giữa TN và IPS, cũng như IPS khiến pixel hoặc pixel phụ bị lỗi ở trạng thái tối. Ưu điểm chính của chúng là độ tương phản cao kết hợp với khả năng hiển thị màu sắc tốt (đặc biệt là các tùy chọn mới nhất), nhưng không giống như IPS, chúng có đặc điểm tiêu cực, thể hiện ở việc mất chi tiết trong vùng tối khi nhìn vuông góc và sự phụ thuộc của cân bằng màu của hình ảnh vào góc nhìn.

• MVA - Căn chỉnh theo chiều dọc đa miền. Loại ma trận phổ biến đầu tiên trong họ này
• PVA (Căn chỉnh dọc theo mẫu) - đã phát triển công nghệ *VA, do công ty đề xuất, có đặc điểm chủ yếu là tăng độ tương phản hình ảnh.
• S - PVA (Super-PVA) từ ,
• S - MVA (Super MVA) của Công ty Quang Điện Tử Chi Mei,
• P-MVA, A-MVA (MVA nâng cao) từ AU Optronics. Phát triển hơn nữa công nghệ *VA từ nhiều nhà sản xuất khác nhau. Các cải tiến chủ yếu tập trung vào việc giảm thời gian phản hồi bằng cách điều khiển việc cung cấp điện áp cao hơn ở giai đoạn đầu thay đổi hướng của các tinh thể pixel phụ (công nghệ này được gọi là “Overdrive” hoặc “Response Time Bù” trong các nguồn khác nhau) và quá trình chuyển đổi cuối cùng sang màu mã hóa 8 bit đầy đủ trong mỗi kênh.

Có một số loại ma trận LCD khác hiện không được sử dụng trong:

• IPS Pro (được phát triển bởi IPS Alpha) - được sử dụng trong TV LCD Panasonic.
• AFFS - ma trận nhỏ gọn do Samsung sản xuất cho các ứng dụng đặc biệt.
• ASV - ma trận do Tập đoàn Sharp sản xuất cho TV LCD.

Bạn có thể đọc về các tính năng kỹ thuật của các loại ma trận khác nhau tại đây.

Để làm việc với các ứng dụng văn phòng, bất kỳ màn hình LCD nào cũng sẽ phù hợp với bạn một cách hoàn hảo, vì vậy bạn có thể yên tâm lựa chọn dựa trên thiết kế, giá cả của thiết bị và những cân nhắc khác. Lưu ý duy nhất là nếu bạn mua màn hình có đường chéo lớn - 20" trở lên thì nên kết nối qua giao diện DVI, vì khi làm việc với văn bản và bảng biểu, hình ảnh rõ nét nhất có thể là mong muốn. (Khi mua một màn hình giá rẻ để chơi game và xem phim, sự hiện diện của đầu vào kỹ thuật số không quá quan trọng.)

Để làm việc với đồ họa raster (xử lý ảnh, v.v.), cũng như chỉnh sửa video và bất kỳ ứng dụng nào khác mà việc tái tạo màu đáng tin cậy là rất quan trọng, bạn nên chọn các kiểu máy có ma trận họ IPS hoặc, điều này hơi tệ hơn trong trường hợp này, * VA.

Trong nhiều trường hợp, màn hình có ma trận IPS cũng có thể là một lựa chọn rất tốt cho gia đình, vì nhược điểm đáng kể duy nhất của màn hình hiện đại loại này là giá tương đối cao. Và mặc dù thời gian phản hồi vượt quá thời gian phản hồi của màn hình TN tốt nhất, nhưng nó không áp đặt bất kỳ hạn chế nào đối với việc sử dụng những màn hình đó trong trò chơi.

Có lẽ, tùy chọn tốt nhất làm màn hình gia đình phổ thông cho nhiều người dùng có thể là màn hình có ma trận *VA hiện đại, vì nó mang lại khả năng xem phim và ảnh thoải mái hơn nhiều so với các tùy chọn TN rẻ hơn và các đặc tính tốc độ sẽ đủ cho hầu hết người dùng. ngoại trừ những game thủ khét tiếng nhất.

Nếu màn hình được mua chủ yếu cho các trò chơi 3D (đặc biệt là game bắn súng và mô phỏng), ma trận TN có thể là một lựa chọn thích hợp, khi sử dụng trong trò chơi, những nhược điểm chính của công nghệ này không quá đáng chú ý. Ngoài ra, những màn hình này là rẻ nhất. (Nếu chúng ta so sánh các mô hình có cùng đường chéo).

Các màn hình hiện đại cũng khác nhau về tỷ lệ khung hình - thông thường, với tỷ lệ khung hình 4:3 hoặc 5:4 và màn hình rộng, với tỷ lệ khung hình 16:10 hoặc 16:9.

Vì trường nhìn hai mắt của một người có tỷ lệ khung hình gần giống với tỷ lệ khung hình của những thứ khác bằng nhau, nên về mặt lý thuyết sẽ thoải mái hơn khi làm việc với chúng và họ đang dần thay thế những thứ đó bằng tỷ lệ khung hình “bình thường”. Một số vấn đề có thể chỉ xảy ra với các trò chơi cũ không hỗ trợ chế độ video với tỷ lệ khung hình phù hợp, nhưng thực tế cho thấy rằng trong những trường hợp như vậy, việc thích ứng với hình ảnh “phẳng” diễn ra rất nhanh và thực tế này không gây khó chịu. Vì vậy, chúng tôi khuyên bạn nên chọn tỷ lệ khung hình của màn hình dựa trên sở thích của riêng bạn, mặc dù màn hình màn hình rộng chắc chắn sẽ thuận tiện hơn khi “sử dụng tại nhà”.

Chúng tôi cũng khuyên bạn nên dựa vào ấn tượng chủ quan của riêng mình khi chọn loại lớp phủ cho màn hình của mình - lớp phủ “bóng” làm cho hình ảnh có độ tương phản trực quan cao hơn (đặc biệt là trên các ma trận rẻ tiền), nhưng nó ngày càng chói và khó chịu hơn, không giống như lớp mờ.

Chúng tôi xin nhắc bạn rằng việc đánh giá quá cao thường có thể xảy ra không chỉ do việc sử dụng ma trận đắt tiền và chất lượng cao mà còn do các tính năng không liên quan trực tiếp đến hiệu suất của màn hình đối với chức năng chính của nó, tức là. sự hiện diện của các thiết bị ngoại vi cụ thể (loa, loa siêu trầm, máy ảnh web), đầu vào bổ sung (ví dụ: kỹ thuật số, DVI hoặc HDMI thứ hai và analog, chẳng hạn như S-Video hoặc đầu vào thành phần) hoặc các giải pháp thiết kế độc đáo.

So sánh trực quan về ảnh hưởng của góc nhìn (ảnh chụp ở góc 50°) đến đặc điểm hình ảnh của màn hình với các loại ma trận khác nhau:

     Bảng biểu thị các đặc điểm so sánh của người dùng tùy thuộc vào loại ma trận được sử dụng:

Tạo màn hình LCD

Màn hình tinh thể lỏng hoạt động đầu tiên được tạo ra bởi Fergason vào năm 1970. Trước đây, các thiết bị LCD tiêu thụ quá nhiều điện năng, tuổi thọ sử dụng hạn chế và độ tương phản hình ảnh kém. Màn hình LCD mới được giới thiệu tới công chúng vào năm 1971 và sau đó nó nhận được sự tán thành nồng nhiệt. Tinh thể lỏng là chất hữu cơ có thể thay đổi lượng ánh sáng truyền dưới điện áp. Màn hình tinh thể lỏng bao gồm hai tấm thủy tinh hoặc nhựa có hệ thống treo ở giữa chúng. Các tinh thể trong huyền phù này được sắp xếp song song với nhau, nhờ đó cho phép ánh sáng xuyên qua tấm nền. Khi có dòng điện chạy vào, sự sắp xếp của các tinh thể thay đổi và chúng bắt đầu chặn đường đi của ánh sáng. Công nghệ LCD đã trở nên phổ biến trong máy tính và thiết bị trình chiếu. Các tinh thể lỏng đầu tiên có đặc điểm là không ổn định và không phù hợp để sản xuất hàng loạt. Sự phát triển thực sự của công nghệ LCD bắt đầu từ việc các nhà khoa học Anh phát minh ra tinh thể lỏng ổn định - biphenyl. Thế hệ màn hình tinh thể lỏng đầu tiên có thể được nhìn thấy trong máy tính, trò chơi điện tử và đồng hồ. Màn hình LCD hiện đại còn được gọi là màn hình phẳng, quét kép ma trận chủ động, bóng bán dẫn màng mỏng. Ý tưởng về màn hình LCD đã có từ hơn 30 năm nay, nhưng nghiên cứu được thực hiện không dẫn đến kết quả chấp nhận được nên màn hình LCD không nổi tiếng về việc cung cấp chất lượng hình ảnh tốt. Bây giờ chúng đang trở nên phổ biến - mọi người đều thích vẻ ngoài thanh lịch, dáng người mảnh khảnh, nhỏ gọn, hiệu quả (15-30 watt), ngoài ra, người ta tin rằng chỉ những người giàu có và nghiêm túc mới có thể mua được sự sang trọng như vậy

Đặc điểm của màn hình LCD

Các loại màn hình LCD

Giám sát các lớp tổng hợp

Có hai loại màn hình LCD: DSTN (nematic xoắn kép) và TFT (bóng bán dẫn màng mỏng), còn được gọi tương ứng là ma trận thụ động và chủ động. Những màn hình như vậy bao gồm các lớp sau: bộ lọc phân cực, lớp thủy tinh, điện cực, lớp điều khiển, tinh thể lỏng, lớp điều khiển khác, điện cực, lớp thủy tinh và bộ lọc phân cực. Những chiếc máy tính đầu tiên sử dụng ma trận đen trắng thụ động 8 inch (theo đường chéo). Với việc chuyển đổi sang công nghệ ma trận hoạt động, kích thước màn hình đã tăng lên. Hầu như tất cả các màn hình LCD hiện đại đều sử dụng tấm bóng bán dẫn màng mỏng, cung cấp hình ảnh sáng, rõ ràng ở kích thước lớn hơn nhiều.

Độ phân giải màn hình

Kích thước của màn hình quyết định không gian làm việc mà nó chiếm giữ và quan trọng là giá của nó. Mặc dù việc phân loại màn hình LCD đã được thiết lập tùy thuộc vào kích thước đường chéo của màn hình (15-, 17-, 19 inch), nhưng việc phân loại chính xác hơn là dựa trên độ phân giải hoạt động. Thực tế là, không giống như màn hình dựa trên CRT, độ phân giải có thể thay đổi khá linh hoạt, màn hình LCD có một bộ pixel vật lý cố định. Đó là lý do tại sao chúng được thiết kế để hoạt động với chỉ một độ phân giải, được gọi là làm việc. Một cách gián tiếp, độ phân giải này cũng xác định kích thước đường chéo của ma trận, tuy nhiên, các màn hình có cùng độ phân giải hoạt động có thể có kích thước ma trận khác nhau. Ví dụ: màn hình 15 đến 16 inch thường có độ phân giải hoạt động là 1024 x 768, có nghĩa là một màn hình nhất định thực sự chứa 1024 pixel ngang và 768 pixel dọc. Độ phân giải hoạt động của màn hình xác định kích thước của các biểu tượng và phông chữ sẽ hiển thị trên màn hình. Ví dụ: màn hình 15 inch có thể có độ phân giải hoạt động là 1024 x 768 và 1400 x 1050 pixel. Trong trường hợp sau, kích thước vật lý của bản thân các pixel sẽ nhỏ hơn và do cùng một số pixel được sử dụng khi tạo biểu tượng tiêu chuẩn trong cả hai trường hợp, nên ở độ phân giải 1400×1050 pixel, biểu tượng sẽ nhỏ hơn kích thước vật lý. Đối với một số người dùng, kích thước biểu tượng quá nhỏ với độ phân giải màn hình cao có thể không được chấp nhận, vì vậy khi mua màn hình, bạn nên chú ý ngay đến độ phân giải làm việc. Tất nhiên, màn hình có khả năng hiển thị hình ảnh ở độ phân giải khác với màn hình đang hoạt động. Chế độ hoạt động giám sát này được gọi là nội suy. Trong trường hợp nội suy, chất lượng hình ảnh còn nhiều điều chưa được mong muốn. Chế độ nội suy ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng hiển thị font chữ của màn hình.

Giao diện màn hình

Màn hình LCD về bản chất là thiết bị kỹ thuật số, vì vậy giao diện “bản địa” của chúng là giao diện kỹ thuật số DVI, có thể có hai loại bộ đối lưu: DVI-I, kết hợp tín hiệu số và tín hiệu analog, và DVI-D, chỉ truyền tín hiệu một tín hiệu số. Người ta tin rằng giao diện DVI thích hợp hơn để kết nối màn hình LCD với máy tính, mặc dù cũng được phép kết nối qua đầu nối D-Sub tiêu chuẩn. Giao diện DVI cũng được hỗ trợ bởi thực tế là trong trường hợp giao diện analog, xảy ra chuyển đổi kép tín hiệu video: đầu tiên, tín hiệu số được chuyển đổi sang analog trong card màn hình (chuyển đổi DAC), sau đó được chuyển thành tín hiệu analog. tín hiệu số từ chính bộ phận điện tử của màn hình LCD (chuyển đổi ADC), do đó, nguy cơ biến dạng tín hiệu khác nhau sẽ tăng lên. Nhiều màn hình LCD hiện đại có cả đầu nối D-Sub và DVI, cho phép bạn kết nối đồng thời hai bộ phận hệ thống với màn hình. Bạn cũng có thể tìm thấy các mẫu có hai đầu nối kỹ thuật số. Các mẫu văn phòng giá rẻ hầu hết chỉ có đầu nối D-Sub tiêu chuẩn.

Loại ma trận LCD

Thành phần cơ bản của ma trận LCD là tinh thể lỏng. Có ba loại tinh thể lỏng chính: smectic, nematic và cholesteric. Theo tính chất điện của chúng, tất cả các tinh thể lỏng được chia thành hai nhóm chính: nhóm thứ nhất bao gồm các tinh thể lỏng có tính dị hướng điện môi dương, nhóm thứ hai - có tính dị hướng điện môi âm. Sự khác biệt nằm ở cách các phân tử này phản ứng với điện trường bên ngoài. Các phân tử có tính dị hướng điện môi dương được định hướng dọc theo các đường sức và các phân tử có tính dị hướng điện môi âm được định hướng vuông góc với các đường sức. Tinh thể lỏng nematic có tính dị hướng điện môi dương, trong khi tinh thể lỏng smectic thì ngược lại, có tính dị hướng điện môi âm. Một đặc tính đáng chú ý khác của phân tử LC là tính dị hướng quang học của chúng. Đặc biệt, nếu hướng của các phân tử trùng với hướng truyền của ánh sáng phân cực phẳng thì các phân tử đó không có bất kỳ ảnh hưởng nào lên mặt phẳng phân cực của ánh sáng. Nếu hướng của các phân tử vuông góc với hướng truyền ánh sáng thì mặt phẳng phân cực được quay sao cho song song với hướng truyền của các phân tử. Tính dị hướng điện môi và quang học của các phân tử LC cho phép sử dụng chúng như một loại bộ điều biến ánh sáng, cho phép hình thành hình ảnh cần thiết trên màn hình. Nguyên lý hoạt động của bộ điều biến như vậy khá đơn giản và dựa trên việc thay đổi mặt phẳng phân cực của ánh sáng truyền qua tế bào LCD. Tế bào LCD nằm giữa hai bản phân cực, trục phân cực của chúng vuông góc với nhau. Bộ phân cực đầu tiên cắt bức xạ phân cực phẳng khỏi ánh sáng truyền từ đèn nền. Nếu không có tế bào LC thì ánh sáng phân cực phẳng như vậy sẽ bị hấp thụ hoàn toàn bởi bản phân cực thứ hai. Một tế bào LCD được đặt trong đường đi của ánh sáng phân cực mặt phẳng truyền qua có thể làm quay mặt phẳng phân cực của ánh sáng truyền qua. Trong trường hợp này, một phần ánh sáng đi qua bản phân cực thứ hai, nghĩa là tế bào trở nên trong suốt (toàn bộ hoặc một phần). Tùy thuộc vào cách điều khiển chuyển động quay của mặt phẳng phân cực trong tế bào LC, một số loại ma trận LC được phân biệt. Vì vậy, một tế bào LCD được đặt giữa hai bản phân cực chéo nhau cho phép điều chế bức xạ truyền qua, tạo ra sự chuyển màu đen và trắng. Để có được hình ảnh màu, cần sử dụng ba bộ lọc màu: đỏ (R), xanh lục (G) và xanh lam (B), khi lắp đặt trong đường đi của ánh sáng trắng, sẽ cho phép bạn thu được ba màu cơ bản trong các tỷ lệ cần thiết. Vì vậy, mỗi pixel của màn hình LCD bao gồm ba pixel phụ riêng biệt: đỏ, lục và lam, là các ô LCD được điều khiển và chỉ khác nhau ở các bộ lọc được sử dụng, được lắp giữa tấm kính trên cùng và bộ lọc phân cực đầu ra

Phân loại màn hình TFT-LCD

Các công nghệ chính trong sản xuất màn hình LCD: phim TN+, IPS (SFT) và MVA. Những công nghệ này khác nhau về hình dạng của bề mặt, polyme, tấm điều khiển và điện cực phía trước. Độ tinh khiết và loại polyme có đặc tính tinh thể lỏng được sử dụng trong các phát triển cụ thể có tầm quan trọng rất lớn.

Ma trận TN

Cấu trúc tế bào TN

Ma trận tinh thể lỏng loại TN (Twisted Nematic) là một cấu trúc nhiều lớp bao gồm hai bộ lọc phân cực, hai điện cực trong suốt và hai tấm kính, giữa đó đặt chất tinh thể lỏng nematic thực tế có tính dị hướng điện môi dương. Các rãnh đặc biệt được áp dụng trên bề mặt của các tấm kính, giúp tạo ra hướng ban đầu giống hệt nhau của tất cả các phân tử tinh thể lỏng dọc theo tấm. Các rãnh trên cả hai tấm vuông góc với nhau, do đó lớp phân tử tinh thể lỏng giữa các tấm thay đổi hướng của nó 90°. Hóa ra các phân tử LC tạo thành một cấu trúc xoắn ốc (Hình 3), đó là lý do tại sao các ma trận như vậy được gọi là Twisted Nematic. Các tấm kính có rãnh nằm giữa hai bộ lọc phân cực và trục phân cực trong mỗi bộ lọc trùng với hướng của các rãnh trên tấm. Ở trạng thái bình thường, một ô LCD mở vì các tinh thể lỏng làm quay mặt phẳng phân cực của ánh sáng đi qua chúng. Do đó, bức xạ phân cực phẳng được tạo ra sau khi đi qua bản phân cực thứ nhất cũng sẽ đi qua bản phân cực thứ hai, vì trục phân cực của nó sẽ song song với hướng phân cực của bức xạ tới. Dưới tác dụng của điện trường do các điện cực trong suốt tạo ra, các phân tử của lớp tinh thể lỏng thay đổi hướng không gian, xếp thành hàng dọc theo hướng của các đường sức. Trong trường hợp này, lớp tinh thể lỏng mất khả năng quay mặt phẳng phân cực của ánh sáng tới và hệ thống trở nên mờ đục về mặt quang học, vì tất cả ánh sáng đều bị bộ lọc phân cực đầu ra hấp thụ. Tùy thuộc vào điện áp đặt vào giữa các điện cực điều khiển, có thể thay đổi hướng của các phân tử dọc theo trường không hoàn toàn mà chỉ một phần, tức là điều chỉnh mức độ xoắn của các phân tử LC. Ngược lại, điều này cho phép bạn thay đổi cường độ ánh sáng truyền qua ô LCD. Do đó, bằng cách lắp đặt đèn nền phía sau ma trận LCD và thay đổi điện áp giữa các điện cực, bạn có thể thay đổi mức độ trong suốt của một ô LCD. Ma trận TN là phổ biến nhất và rẻ nhất. Chúng có những nhược điểm nhất định: góc nhìn không lớn, độ tương phản thấp và không có khả năng thu được màu đen hoàn hảo. Thực tế là ngay cả khi đặt điện áp tối đa vào tế bào, không thể quay hoàn toàn các phân tử LC và định hướng chúng dọc theo các đường sức. Do đó, các ma trận như vậy vẫn hơi trong suốt ngay cả khi pixel bị tắt hoàn toàn. Hạn chế thứ hai liên quan đến góc nhìn nhỏ. Để loại bỏ một phần nó, một lớp màng tán xạ đặc biệt được dán lên bề mặt màn hình, cho phép bạn tăng góc nhìn. Công nghệ này được gọi là TN+Film, cho biết sự hiện diện của loại phim này. Việc tìm ra chính xác loại ma trận nào được sử dụng trong màn hình không phải là điều dễ dàng. Tuy nhiên, nếu có một pixel “bị hỏng” trên màn hình do bóng bán dẫn điều khiển ô LCD bị hỏng, thì trong ma trận TN, nó sẽ luôn sáng rực rỡ (đỏ, lục hoặc lam), vì đối với ma trận TN, pixel mở tương ứng với việc thiếu điện áp trên tế bào. Bạn có thể nhận ra ma trận TN bằng cách nhìn vào màu đen ở độ sáng tối đa - nếu nó có nhiều màu xám hơn màu đen thì đó có thể là ma trận TN.

Ma trận IPS

Cấu trúc tế bào IPS

Màn hình có ma trận IPS còn được gọi là màn hình Super TFT. Một đặc điểm khác biệt của ma trận IPS là các điện cực điều khiển được đặt trong cùng một mặt phẳng ở mặt dưới của ô LCD. Trong trường hợp không có điện áp giữa các điện cực, các phân tử LC nằm song song với nhau, các điện cực và hướng phân cực của bộ lọc phân cực dưới. Ở trạng thái này, chúng không ảnh hưởng đến góc phân cực của ánh sáng truyền qua và ánh sáng được bộ lọc phân cực đầu ra hấp thụ hoàn toàn, do hướng phân cực của các bộ lọc vuông góc với nhau. Khi điện áp được đặt vào các điện cực điều khiển, điện trường được tạo ra sẽ làm quay các phân tử LC 90° để chúng được định hướng dọc theo các đường sức. Nếu ánh sáng truyền qua một ô như vậy thì do mặt phẳng phân cực quay, bộ lọc phân cực phía trên sẽ truyền ánh sáng mà không bị nhiễu, tức là ô sẽ ở trạng thái mở (Hình 4). Bằng cách thay đổi điện áp giữa các điện cực, có thể buộc các phân tử LC quay ở bất kỳ góc nào, từ đó thay đổi độ trong suốt của tế bào. Ở tất cả các khía cạnh khác, các ô IPS tương tự như ma trận TN: một hình ảnh màu cũng được hình thành thông qua việc sử dụng ba bộ lọc màu. Ma trận IPS có cả ưu điểm và nhược điểm so với ma trận TN. Ưu điểm là trong trường hợp này màu đen hoàn toàn chứ không phải màu xám như trong ma trận TN. Một ưu điểm không thể phủ nhận khác của công nghệ này là góc nhìn lớn. Nhược điểm của ma trận IPS bao gồm thời gian phản hồi pixel dài hơn so với ma trận TN. Tuy nhiên, chúng ta sẽ quay lại vấn đề thời gian phản hồi pixel sau. Tóm lại, chúng tôi lưu ý rằng có nhiều sửa đổi khác nhau của ma trận IPS (Super IPS, IPS miền kép) có thể cải thiện các đặc tính của chúng.

ma trận MVA

Cấu trúc miền của một ô MVA

MVA là sự phát triển của công nghệ VA, tức là công nghệ có trật tự phân tử theo chiều dọc. Không giống như ma trận TN và IPS, trong trường hợp này các tinh thể lỏng có tính dị hướng điện môi âm được sử dụng, được định hướng vuông góc với hướng của các đường sức điện trường. Trong trường hợp không có điện áp giữa các tấm của tế bào LC, tất cả các phân tử tinh thể lỏng được định hướng theo chiều dọc và không ảnh hưởng đến mặt phẳng phân cực của ánh sáng truyền qua. Vì ánh sáng đi qua hai bản phân cực chéo nhau nên nó bị hấp thụ hoàn toàn bởi bản phân cực thứ hai và tế bào ở trạng thái đóng, trong khi, không giống như ma trận TN, có thể thu được màu đen hoàn hảo. Khi đặt một điện áp vào các điện cực nằm phía trên và phía dưới, các phân tử sẽ quay 90°, tự định hướng vuông góc với các đường sức điện trường. Khi ánh sáng phân cực phẳng đi qua cấu trúc như vậy, mặt phẳng phân cực quay 90° và ánh sáng truyền tự do qua bộ phân cực đầu ra, nghĩa là tế bào LC ở trạng thái mở. Ưu điểm của hệ thống có thứ tự phân tử dọc là khả năng thu được màu đen lý tưởng (do đó, ảnh hưởng đến khả năng thu được hình ảnh có độ tương phản cao) và thời gian phản hồi pixel ngắn. Để tăng góc nhìn, các hệ thống có thứ tự phân tử theo chiều dọc sử dụng cấu trúc đa miền, dẫn đến việc tạo ra ma trận loại MVA. Ý tưởng đằng sau công nghệ này là mỗi pixel phụ được chia thành nhiều vùng (miền) bằng cách sử dụng các phần nhô ra đặc biệt, làm thay đổi một chút hướng của các phân tử, buộc chúng phải thẳng hàng với bề mặt của phần nhô ra. Điều này dẫn đến thực tế là mỗi miền như vậy tỏa sáng theo hướng riêng của nó (trong một góc đặc nhất định) và tổng thể của tất cả các hướng sẽ mở rộng góc nhìn của màn hình. Ưu điểm của ma trận MVA bao gồm độ tương phản cao (do khả năng thu được màu đen hoàn hảo) và góc nhìn lớn (lên tới 170°). Hiện nay, có một số loại công nghệ MVA, ví dụ như PVA (Căn chỉnh dọc theo mẫu) của Samsung, MVA-Premium, v.v., giúp nâng cao hơn nữa các đặc tính của ma trận MVA.

độ sáng

Ngày nay, màn hình LCD, độ sáng tối đa được nêu trong tài liệu kỹ thuật nằm trong khoảng từ 250 đến 500 cd/m2. Và nếu độ sáng của màn hình đủ cao thì điều này nhất thiết phải được nêu trong các tài liệu quảng cáo và được trình bày như một trong những ưu điểm chính của màn hình. Tuy nhiên, đây chính xác là một trong những cạm bẫy. Điều nghịch lý là không thể dựa vào những con số ghi trong tài liệu kỹ thuật. Điều này không chỉ áp dụng cho độ sáng mà còn cho độ tương phản, góc nhìn và thời gian phản hồi của pixel. Chúng không những có thể không tương ứng với các giá trị thực tế được quan sát mà đôi khi thậm chí còn khó hiểu những con số này có ý nghĩa gì. Trước hết, có các kỹ thuật đo lường khác nhau được mô tả theo các tiêu chuẩn khác nhau; Theo đó, các phép đo được thực hiện bằng các phương pháp khác nhau sẽ cho kết quả khác nhau và bạn khó có thể tìm ra chính xác phương pháp nào và cách thức thực hiện các phép đo. Đây là một ví dụ đơn giản. Độ sáng đo được phụ thuộc vào nhiệt độ màu, nhưng khi họ nói rằng độ sáng màn hình là 300 cd/m2, câu hỏi đặt ra: độ sáng tối đa này đạt được ở nhiệt độ màu nào? Hơn nữa, các nhà sản xuất chỉ ra độ sáng không phải cho màn hình mà cho ma trận LCD, điều này hoàn toàn không giống nhau. Để đo độ sáng, các tín hiệu của bộ tạo tham chiếu đặc biệt có nhiệt độ màu được chỉ định chính xác được sử dụng, do đó, các đặc tính của màn hình khi tạo ra sản phẩm cuối cùng có thể khác biệt đáng kể so với các đặc tính được nêu trong tài liệu kỹ thuật. Nhưng đối với người dùng, các đặc điểm của chính màn hình chứ không phải ma trận là hết sức quan trọng. Độ sáng là một đặc tính thực sự quan trọng đối với màn hình LCD. Ví dụ: nếu độ sáng không đủ, bạn khó có thể chơi nhiều trò chơi khác nhau hoặc xem phim DVD. Ngoài ra, sẽ không thoải mái khi làm việc với màn hình trong điều kiện ánh sáng ban ngày (chiếu sáng bên ngoài). Tuy nhiên, sẽ còn quá sớm để kết luận trên cơ sở này rằng màn hình có độ sáng được công bố là 450 cd/m2 về mặt nào đó sẽ tốt hơn màn hình có độ sáng 350 cd/m2. Thứ nhất, như đã lưu ý, độ sáng được công bố và độ sáng thực không giống nhau, thứ hai, màn hình LCD có độ sáng 200-250 cd/m2 (không được công bố nhưng được quan sát thực tế) là khá đủ. Ngoài ra, cách điều chỉnh độ sáng của màn hình cũng rất quan trọng. Từ quan điểm vật lý, việc điều chỉnh độ sáng có thể được thực hiện bằng cách thay đổi độ sáng của đèn nền. Điều này đạt được bằng cách điều chỉnh dòng phóng điện trong đèn (trong màn hình, Đèn huỳnh quang Cathode lạnh, CCFL được sử dụng làm đèn nền) hoặc bằng cái gọi là điều chế độ rộng xung của nguồn điện cho đèn. Với điều chế độ rộng xung, điện áp được cung cấp cho đèn nền theo xung trong một khoảng thời gian nhất định. Kết quả là đèn nền không phát sáng liên tục mà chỉ phát sáng theo các khoảng thời gian lặp lại định kỳ mà do quán tính của thị giác nên dường như đèn sáng liên tục (tốc độ lặp lại xung lớn hơn 200 Hz). Rõ ràng, bằng cách thay đổi độ rộng của xung điện áp được cung cấp, bạn có thể điều chỉnh độ sáng trung bình của đèn nền. Ngoài việc điều chỉnh độ sáng của màn hình bằng đèn nền, đôi khi việc điều chỉnh này được thực hiện bởi chính ma trận. Trên thực tế, một thành phần DC được thêm vào điện áp điều khiển ở các điện cực của tế bào LCD. Điều này cho phép ô LCD mở hoàn toàn nhưng không cho phép nó đóng hoàn toàn. Trong trường hợp này, khi độ sáng tăng lên, màu đen sẽ không còn là màu đen (ma trận trở nên trong suốt một phần ngay cả khi đóng ô LCD).

Sự tương phản

Một đặc điểm quan trọng không kém của màn hình LCD là độ tương phản của nó, được định nghĩa là tỷ lệ giữa độ sáng của nền trắng và độ sáng của nền đen. Về mặt lý thuyết, độ tương phản của màn hình không nên phụ thuộc vào mức độ sáng được đặt trên màn hình, nghĩa là ở bất kỳ mức độ sáng nào, độ tương phản đo được phải có cùng giá trị. Thật vậy, độ sáng của nền trắng tỷ lệ thuận với độ sáng của đèn nền. Lý tưởng nhất là tỷ lệ truyền ánh sáng của ô LCD ở trạng thái mở và đóng là đặc tính của chính ô LCD, nhưng trên thực tế, tỷ lệ này có thể phụ thuộc vào cả nhiệt độ màu đã đặt và mức độ sáng đã đặt của màn hình. Gần đây, độ tương phản hình ảnh trên màn hình kỹ thuật số đã tăng lên đáng kể và hiện nay con số này thường đạt tới 500:1. Nhưng ở đây mọi thứ không đơn giản như vậy. Thực tế là độ tương phản có thể được chỉ định không phải cho màn hình mà cho ma trận. Tuy nhiên, theo kinh nghiệm cho thấy, nếu hộ chiếu cho thấy độ tương phản lớn hơn 350:1 thì điều này là khá đủ để hoạt động bình thường.

Góc nhìn

Góc nhìn tối đa (cả dọc và ngang) được định nghĩa là góc mà độ tương phản hình ảnh ở trung tâm ít nhất là 10:1. Một số nhà sản xuất ma trận, khi xác định góc nhìn, sử dụng tỷ lệ tương phản 5:1 thay vì 10:1, điều này cũng gây ra một số nhầm lẫn trong các thông số kỹ thuật. Định nghĩa chính thức về góc nhìn khá mơ hồ và quan trọng nhất là không ảnh hưởng trực tiếp đến việc hiển thị màu sắc chính xác khi xem hình ảnh ở một góc. Trên thực tế, đối với người dùng, một tình huống quan trọng hơn nhiều là khi xem hình ảnh ở một góc so với bề mặt màn hình, điều đó không xảy ra hiện tượng giảm độ tương phản mà xảy ra hiện tượng biến dạng màu sắc. Ví dụ, màu đỏ chuyển thành màu vàng và màu xanh lá cây chuyển thành màu xanh lam. Hơn nữa, những biến dạng như vậy biểu hiện khác nhau ở các mô hình khác nhau: ở một số mô hình, chúng trở nên đáng chú ý ngay cả ở một góc nhỏ, nhỏ hơn nhiều so với góc nhìn. Vì vậy, về cơ bản, việc so sánh màn hình dựa trên góc nhìn là sai lầm. Có thể so sánh nhưng so sánh như vậy không có ý nghĩa thực tiễn.

Thời gian phản hồi của pixel

Sơ đồ thời gian bật pixel điển hình cho ma trận TN+Film

Sơ đồ thời gian tắt pixel điển hình cho ma trận TN+Film

Thời gian phản ứng, hay thời gian phản hồi của pixel, thường được chỉ định trong tài liệu kỹ thuật dành cho màn hình và được coi là một trong những đặc điểm quan trọng nhất của màn hình (điều này không hoàn toàn đúng). Trong màn hình LCD, thời gian phản hồi pixel, tùy thuộc vào loại ma trận, được đo bằng hàng chục mili giây (trong ma trận TN+Phim mới, thời gian phản hồi pixel là 12 ms) và điều này dẫn đến làm mờ hình ảnh đang thay đổi và có thể được nhận thấy bằng mắt. Sự khác biệt được tạo ra giữa thời gian bật và tắt pixel. Pixel đúng giờ đề cập đến khoảng thời gian cần thiết để mở ô LCD và thời gian tắt đề cập đến khoảng thời gian cần thiết để đóng nó. Khi nói về thời gian phản ứng của pixel, chúng tôi muốn nói đến tổng thời gian pixel bật và tắt. Thời gian một pixel bật và thời gian nó tắt có thể khác nhau đáng kể. Khi họ nói về thời gian phản hồi pixel được nêu trong tài liệu kỹ thuật dành cho màn hình, họ muốn nói đến thời gian phản hồi của ma trận chứ không phải màn hình. Ngoài ra, thời gian phản hồi pixel được nêu trong tài liệu kỹ thuật được các nhà sản xuất ma trận khác nhau diễn giải khác nhau. Ví dụ: một trong các tùy chọn để diễn giải thời gian bật (tắt) pixel là đây là thời điểm độ sáng của pixel thay đổi từ 10 đến 90% (từ 90 đến 10%). Cho đến nay, khi nói về việc đo thời gian phản hồi của pixel, người ta cho rằng chúng ta đang nói về việc chuyển đổi giữa màu đen và màu trắng. Nếu không có vấn đề gì với màu đen (pixel chỉ bị đóng), thì việc lựa chọn màu trắng là không rõ ràng. Thời gian phản hồi của pixel sẽ thay đổi như thế nào nếu được đo khi nó chuyển đổi giữa các bán sắc khác nhau? Câu hỏi này có tầm quan trọng thực tế lớn. Thực tế là việc chuyển từ nền đen sang nền trắng hoặc ngược lại là tương đối hiếm trong các ứng dụng thực tế. Trong hầu hết các ứng dụng, quá trình chuyển đổi giữa các bán sắc thường được thực hiện. Và nếu thời gian chuyển đổi giữa màu đen và trắng nhỏ hơn thời gian chuyển đổi giữa thang độ xám, thì thời gian phản hồi của pixel sẽ không có ý nghĩa thực tế nào và bạn không thể dựa vào đặc điểm này của màn hình. Kết luận nào có thể được rút ra từ những điều trên? Mọi thứ rất đơn giản: thời gian phản hồi pixel do nhà sản xuất công bố không cho phép chúng tôi đánh giá rõ ràng các đặc tính động của màn hình. Theo nghĩa này, sẽ đúng hơn khi nói không phải về thời gian một pixel chuyển đổi giữa màu trắng và đen, mà là về thời gian trung bình mà một pixel chuyển đổi giữa các nửa tông màu.

Số màu hiển thị

Về bản chất, tất cả các màn hình đều là thiết bị RGB, nghĩa là màu sắc trong chúng thu được bằng cách trộn ba màu cơ bản theo tỷ lệ khác nhau: đỏ, lục và lam. Do đó, mỗi pixel LCD bao gồm ba pixel phụ màu. Ngoài trạng thái đóng hoàn toàn hoặc mở hoàn toàn của ô LCD, các trạng thái trung gian cũng có thể xảy ra khi ô LCD mở một phần. Điều này cho phép bạn tạo thành một sắc thái màu và trộn các sắc thái màu của các màu cơ bản theo tỷ lệ mong muốn. Trong trường hợp này, về mặt lý thuyết, số lượng màu được màn hình tái tạo phụ thuộc vào số lượng sắc thái màu có thể được hình thành trong mỗi kênh màu. Việc mở một phần tế bào LCD đạt được bằng cách áp mức điện áp cần thiết vào các điện cực điều khiển. Do đó, số sắc thái màu có thể tái tạo trong mỗi kênh màu phụ thuộc vào số lượng mức điện áp khác nhau có thể được áp vào ô LCD. Để tạo ra một mức điện áp tùy ý, bạn sẽ cần sử dụng các mạch DAC có dung lượng bit lớn, cực kỳ tốn kém. Do đó, màn hình LCD hiện đại thường sử dụng DAC 18 bit và ít thường xuyên hơn - DAC 24 bit. Khi sử dụng DAC 18 bit, có 6 bit cho mỗi kênh màu. Điều này cho phép bạn tạo ra 64 (26=64) mức điện áp khác nhau và theo đó, thu được 64 sắc thái màu trong một kênh màu. Tổng cộng, bằng cách trộn các sắc thái màu của các kênh khác nhau, có thể tạo ra 262.144 sắc thái màu. Khi sử dụng ma trận 24 bit (mạch DAC 24 bit), mỗi kênh có 8 bit, cho phép tạo ra 256 (28=256) sắc thái màu trong mỗi kênh và tổng cộng ma trận như vậy tái tạo 16.777.216 sắc thái màu. Đồng thời, đối với nhiều ma trận 18 bit, bảng dữ liệu chỉ ra rằng chúng tái tạo 16,2 triệu sắc thái màu. Vấn đề ở đây là gì và điều này có thể xảy ra không? Hóa ra là trong ma trận 18 bit, thông qua đủ loại thủ thuật, bạn có thể đưa số lượng sắc thái màu đến gần hơn với những gì được tái tạo bởi ma trận 24 bit thực. Để ngoại suy tông màu trong ma trận 18 bit, hai công nghệ (và sự kết hợp của chúng) được sử dụng: phối màu và FRC (Kiểm soát tốc độ khung hình). Bản chất của công nghệ phối màu là các sắc thái màu còn thiếu có được bằng cách trộn các sắc thái màu gần nhất của các pixel lân cận. Hãy xem xét một ví dụ đơn giản. Giả sử rằng một pixel chỉ có thể ở hai trạng thái: mở và đóng, với trạng thái đóng của pixel tạo ra màu đen và trạng thái mở tạo ra màu đỏ. Nếu thay vì một pixel, chúng ta xem xét một nhóm gồm hai pixel, thì ngoài màu đen và đỏ, chúng ta cũng có thể thu được một màu trung gian, từ đó ngoại suy từ chế độ hai màu sang chế độ ba màu. Kết quả là, nếu ban đầu một màn hình như vậy có thể tạo ra sáu màu (hai màu cho mỗi kênh), thì sau khi phối màu như vậy, nó sẽ tái tạo được 27 màu. Sơ đồ phối màu có một nhược điểm đáng kể: việc tăng sắc thái màu đạt được bằng cách giảm độ phân giải. Trên thực tế, điều này làm tăng kích thước pixel, có thể có tác động tiêu cực khi vẽ chi tiết hình ảnh. Bản chất của công nghệ FRC là điều khiển độ sáng của từng pixel phụ bằng cách bật/tắt thêm chúng. Như trong ví dụ trước, một pixel được coi là đen (tắt) hoặc đỏ (bật). Mỗi pixel phụ được lệnh bật ở tốc độ khung hình, tức là ở tốc độ khung hình 60 Hz, mỗi pixel phụ được lệnh bật 60 lần mỗi giây. Điều này cho phép tạo ra màu đỏ. Nếu bạn buộc pixel bật không phải 60 lần mỗi giây mà chỉ 50 lần (ở mỗi chu kỳ đồng hồ thứ 12, hãy tắt pixel thay vì bật), thì độ sáng thu được của pixel sẽ là 83% mức tối đa, điều này sẽ cho phép hình thành một màu trung gian là màu đỏ. Cả hai phương pháp ngoại suy màu được thảo luận đều có nhược điểm. Trong trường hợp đầu tiên, màn hình có thể nhấp nháy và thời gian phản ứng tăng nhẹ, còn trong trường hợp thứ hai, có thể xảy ra hiện tượng mất chi tiết hình ảnh. Khá khó để phân biệt ma trận 18 bit có phép ngoại suy màu với ma trận 24 bit thực sự bằng mắt. Đồng thời, giá thành của ma trận 24 bit cao hơn nhiều.

Nguyên lý hoạt động của màn hình TFT-LCD

Nguyên lý chung về sự hình thành ảnh trên màn được minh họa rõ ràng trên hình 2. 1. Nhưng làm cách nào để kiểm soát độ sáng của từng pixel phụ? Nó thường được giải thích cho người mới bắt đầu theo cách này: đằng sau mỗi pixel phụ có một màn trập tinh thể lỏng. Tùy thuộc vào điện áp đặt vào nó, nó truyền nhiều hay ít ánh sáng từ đèn nền. Và mọi người ngay lập tức tưởng tượng ra một số loại bộ giảm chấn trên bản lề nhỏ có thể xoay theo góc mong muốn... đại loại như thế này:

Tất nhiên, trong thực tế, mọi thứ phức tạp hơn nhiều. Không có nắp vật liệu trên bản lề. Trong ma trận tinh thể lỏng thực, quang thông được điều khiển như thế này:

Ánh sáng từ đèn nền (chúng ta theo hình ảnh từ dưới lên trên) trước tiên đi qua bộ lọc phân cực thấp hơn (tấm bóng mờ màu trắng). Bây giờ đây không còn là luồng ánh sáng thông thường nữa mà là luồng ánh sáng phân cực. Sau đó, ánh sáng đi qua các điện cực điều khiển mờ (tấm màu vàng) và gặp một lớp tinh thể lỏng trên đường đi. Bằng cách thay đổi điện áp điều khiển, độ phân cực của quang thông có thể thay đổi tới 90 độ (trong hình bên trái) hoặc không thay đổi (trong hình bên phải). Chú ý, cuộc vui sắp bắt đầu! Sau lớp tinh thể lỏng, các bộ lọc ánh sáng được đặt và ở đây mỗi pixel phụ được tô màu theo màu mong muốn - đỏ, lục hoặc lam. Nếu chúng ta nhìn vào màn hình khi loại bỏ bộ lọc phân cực trên cùng, chúng ta sẽ thấy hàng triệu pixel phụ phát sáng - và mỗi pixel phát sáng với độ sáng tối đa, vì mắt chúng ta không thể phân biệt được sự phân cực của ánh sáng. Nói cách khác, nếu không có bộ phân cực trên cùng, chúng ta sẽ chỉ nhìn thấy ánh sáng trắng đồng đều trên toàn bộ bề mặt màn hình. Nhưng ngay khi bạn đặt bộ lọc phân cực phía trên vào vị trí, nó sẽ “tiết lộ” tất cả những thay đổi mà tinh thể lỏng đã tạo ra đối với sự phân cực của ánh sáng. Một số pixel phụ sẽ vẫn phát sáng rực rỡ, giống như pixel bên trái trong hình, có độ phân cực bị thay đổi 90 độ và một số sẽ tắt đi vì bộ phân cực trên ngược pha với bộ phân cực dưới và không truyền ánh sáng với độ phân cực mặc định. Ngoài ra còn có các pixel phụ có độ sáng trung gian - độ phân cực của luồng ánh sáng truyền qua chúng không được quay một góc 90 mà theo một số độ nhỏ hơn, chẳng hạn như 30 hoặc 55 độ.

Ưu điểm và nhược điểm

Ký hiệu: (+) ưu điểm, (~) chấp nhận được, (-) nhược điểm
	màn hình LCD	màn hình CRT
độ sáng	(+) từ 170 đến 250 cd/m2	(~) từ 80 đến 120 cd/m2
Sự tương phản	(~) 200:1 đến 400:1	(+) từ 350:1 đến 700:1
Góc nhìn (ngược lại)	(~) 110 đến 170 độ	(+) trên 150 độ
Góc nhìn (theo màu sắc)	(-) từ 50 đến 125 độ	(~) trên 120 độ
Sự cho phép	(-) Độ phân giải đơn với kích thước pixel cố định. Tối ưu chỉ có thể được sử dụng ở độ phân giải này; Tùy thuộc vào chức năng nén hoặc mở rộng được hỗ trợ, có thể sử dụng độ phân giải cao hơn hoặc thấp hơn nhưng chúng không tối ưu.	(+) Hỗ trợ nhiều độ phân giải khác nhau. Với tất cả các độ phân giải được hỗ trợ, màn hình có thể được sử dụng một cách tối ưu. Giới hạn chỉ được áp đặt bởi khả năng chấp nhận tần số tái tạo.
Tần số dọc	(+) Tần số tối ưu 60 Hz, đủ để tránh hiện tượng nhấp nháy	(~) Chỉ ở tần số trên 75 Hz mới không có hiện tượng nhấp nháy rõ ràng
Lỗi đăng ký màu	(+) không	(~) 0,0079 đến 0,0118 inch (0,20 - 0,30 mm)
Lấy nét	(+) rất tốt	(~) từ đạt yêu cầu đến rất tốt>
Biến dạng hình học/tuyến tính	(+) không	(~) có thể
Pixel bị hỏng	(-) lên tới 8	(+) không
Tín hiệu đầu vào	(+) tương tự hoặc kỹ thuật số	(~) chỉ tương tự
Chia tỷ lệ ở các độ phân giải khác nhau	(-) không có hoặc sử dụng các phương pháp nội suy không yêu cầu chi phí lớn	(+) rất tốt
Độ chính xác màu	(~) True Color được hỗ trợ và nhiệt độ màu yêu cầu được mô phỏng	(+) True Color được hỗ trợ và có rất nhiều thiết bị hiệu chỉnh màu trên thị trường, đây là một điểm cộng rõ ràng
Hiệu chỉnh gamma (điều chỉnh màu sắc theo đặc điểm thị giác của con người)	(~) thỏa đáng	(+) ảnh thực
Tính đồng nhất	(~) thường thì ảnh sáng hơn ở phần rìa	(~) thường thì ảnh sáng hơn ở trung tâm
Độ tinh khiết màu/chất lượng màu	(~) tốt	(+) cao
nhấp nháy	(+) không	(~) không đáng chú ý trên 85 Hz
thời gian quán tính	(-) từ 20 đến 30 mili giây.	(+) không đáng kể
Sự hình thành hình ảnh	(+) Hình ảnh được tạo thành bởi các pixel, số lượng pixel chỉ phụ thuộc vào độ phân giải cụ thể của màn hình LCD. Cao độ pixel chỉ phụ thuộc vào kích thước của các pixel chứ không phụ thuộc vào khoảng cách giữa chúng. Mỗi pixel được định hình riêng biệt để lấy nét, rõ ràng và sắc nét vượt trội. Hình ảnh hoàn thiện và mượt mà hơn	(~) Điểm ảnh được hình thành bởi một nhóm các dấu chấm (bộ ba) hoặc sọc. Cao độ của một điểm hoặc đường phụ thuộc vào khoảng cách giữa các điểm hoặc đường cùng màu. Do đó, độ sắc nét và rõ ràng của hình ảnh phụ thuộc rất nhiều vào kích thước của khoảng cách điểm hoặc khoảng cách đường và chất lượng của CRT
Tiêu thụ năng lượng và phát thải	(+) Thực tế không có bức xạ điện từ nguy hiểm. Mức tiêu thụ điện năng thấp hơn khoảng 70% so với màn hình CRT tiêu chuẩn (25 đến 40 W).	(-) Bức xạ điện từ luôn hiện diện nhưng mức độ còn phụ thuộc vào việc CRT có đáp ứng tiêu chuẩn an toàn nào hay không. Năng lượng tiêu thụ trong điều kiện hoạt động là 60 - 150 W.
Kích thước/trọng lượng	(+) thiết kế phẳng, trọng lượng nhẹ	(-) thiết kế nặng, chiếm nhiều diện tích
Giao diện màn hình	(+) Giao diện kỹ thuật số, tuy nhiên, hầu hết các màn hình LCD đều có giao diện analog tích hợp để kết nối với các đầu ra analog phổ biến nhất của bộ điều hợp video	(-) Giao diện tương tự

Văn học

• A.V.Petrochenkov “Phần cứng-máy tính và thiết bị ngoại vi”, -106 trang.
• V.E. Figurnov “IBM PC cho người dùng”, -67 trang.
• “HARD "n" SOFT" (tạp chí máy tính dành cho nhiều đối tượng người dùng) số 6 năm 2003.
• N.I. Gurin “Làm việc trên máy tính cá nhân” - 128 trang.