Как мы уже сказали выше, конструкция и производство активной TFT матрицы процесс достаточно сложный. Это приводит к очень высоким требованиям к отклонениям от нормы. Например, для управления элементами матрицы используются очень тонкие транзисторы, которые должны иметь абсолютно идентичные уровни срабатывания. Как Вы можете понять, все это прямым образом влияет не только на цену, но и доступность TFT дисплеев.
Текущая ценовая ситуация и тенденции
Еще недавно цены на LCD в два – три раза превышали цену аналогичного ЭЛТ-монитора. Так, 15.1″ LCD монитор (эквивалент 17″ ЭЛТ-монитора) стоил от 500 до 1,300$. А 18.1″ TFT (эквивалент 21″ ЭЛТ дисплея) от $2,800 — $3,500.
В начале 1999 года на рынке LCD наблюдалась кратковременная тенденция повышения цен. Многие производители подняли цена примерно на 100$. В общем эта тенденция отличается от традиционного развития IT рынка, однако сложившаяся ситуация позволила держать цены на высоком уровне.
Что такое LCD, TFT, TFT IPS, AMOLED и Super AMOLED
Недавно на рынке наметилось существенное снижение цен. Так сегодня 15″ модель можно купить уже за 399$. Однако, это не предел. Некоторые аналитики утверждают, что при благоприятных условиях 15″ LCD могут достичь цены $80. Не верится?
Да, действительно, LCD могут стоить значительно дешевле ЭЛТ. Однако когда это произойдет, никто не знает.
Современные технологии
Современные дисплейные технологии подразделяются на традиционные с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) и плоско панельные дисплеи. Несмотря на развитие ЭЛТ технологии, мониторы, основанные на ней, занимают достаточно много пространства рабочего стола, имеют высокое энергопотребление и негативно влияют на наше здоровье. Плоско панельные дисплеи – т.е. устройства без ЭЛТ – как следует из названия, плоские и занимают минимум площади рабочего стола. Плоско панельные технологии в свою очередь подразделяются на множество различных технологий типа LCD (Жидкокристаллические дисплеи), плазменные дисплеи, LED (светоизлучающие диоды) и различные другие. Среди этих технологий можно выделить те, которые излучают свет и те, которые управляют проходящим через них светом.
На сегодняшний день наиболее интересной и перспективной технологией считаются т.н. TFT-LCD или как их еще называют в народе активные. Эти устройства для формирования изображения используют проходящий через них свет. Кроме активных LCD, существуют пассивные дисплеи STN и DSTN, однако сегодня они применяются только в дешевых ноутбуках.
Рисунок 1: Краткий обзор современных плоско панельных технологий.
Как работает TFT?
TFT расшифровывается как ’Тонкопленочный транзистор (Thin Film Transistor) и описывает элементы, которые активно управляют индивидуальными пикселями.
Как же формируется изображение? Сам принцип формирования достаточно прост: панель состоит из множества мельчайших пикселей, каждый из которых может формировать любой цвет. Для этого используется задняя подсветка, состоящая из одной или множества флуоресцентных ламп. Для управления проходящим через пиксель светом используется т.н. дверка или затвор. На самом деле технология, которая делает это возможным, значительно сложнее.
Портативный телевизор 7,5″ TFT LCD TV + USB. Распаковка и обзор.
LCD (Жидкокристаллический дисплей) означает дисплей основанный на жидких кристаллах, которые могут изменять свою молекулярную структуру, что приводит к изменению уровня света, проходящему через них (они могут полностью блокировать проходящий через них свет). В процессе формирования точки используются два поляризационных фильтра, цветные фильтры и два уровня выравнивания.
Все это позволяет точно установить уровень проходящего света и его цвет. Уровень выравнивания расположен между двумя стеклянными панелями. Применив определенное напряжение к уровню выравнивания, создается электрическое поле, которое «выравнивает» жидкие кристаллы. Для формирования цвета каждая точка состоит из трех компонентов, один для красного, зеленого и синего – также как на традиционных ЭЛТ дисплеях.
Наиболее часто, сегодня встречаются т.н. скручивающиеся нематические TFT. Ниже на рисунках 2а и 2b показано как работает стандартный TFT (скручивающийся нематический) дисплей.
Когда на уровень выравнивания не подано напряжение, молекулярная структура находится в своем естественном состоянии и искривлена под углом 90 градусов. Свет, испускаемый задней подсветкой, может спокойно проходить через структуру.
Если подать напряжение, создается электрическое поле, и жидкие кристаллы искривляются так, что бы они были вертикально выровнены. Поляризованный свет поглощается вторым поляризатором, что приводит к отсутствию света в конкретной точке.
Архитектура TFT пикселя
Цветные фильтры интегрированы на стеклянную подложку и расположены рядом друг с другом. Как уже мы говорили выше, каждый пиксель состоит из трех цветных ячеек или под-пиксельных элемента. Это означает, что матрица с разрешением 1280 x 1024 пикселя, имеет 3840 x 1024 транзистора и пиксельных элементов. Точка или пиксельный шаг для 15.1″ TFT (1024 x 768 пикселя) составляет около 0.0188″ (или 0.30mm), а для 18.1″ TFT (1280 x 1024 пикселя) около 0.011″ (или 0.28mm).
Рисунок 3: TFT пиксели. В левом верхнем углу каждой ячейки расположен тонкопленочный транзистор. Цветные фильтры позволяют формировать любой RGB цвет.
Говоря о архитектуре пикселя необходимо обратить внимание на физические ограничения TFT. Теоретически, чем меньше интервал между пикселями, тем выше разрешение, однако на 15″ (около 38 cm) дисплее с точкой 0.0117″ (0.297mm), будет невозможно получить разрешение 1280 x 1024. Об отношении между точечным шагом и диагональным размером мы поговорим в одной из будущих статей.
Проблемы масштабирования
Как Вы смогли понять, каждый пиксель находится в фиксированном положении и поэтому определяет разрешающую способность TFT без каких-либо геометрических проблем. Другими словами: максимальное число пикселей соответствует максимальной разрешающей способности. Но, что происходит при уменьшении разрешения, например, при запуске игр или видео?
В этом случае контроллер, отвечающий за масштабирование, уменьшает изображение до размера максимального размера дисплея. Если контроллер не может обрабатывать эту задачу эффективно, результат будет искажен. С технической точки зрения эта задача значительно сложнее изменения масштаба на обычном ЭЛТ-мониторе.
Почему? В случае ЭЛТ, электронный луч может приспосабливаться к новому разрешению простым изменением напряжения отклонения. Кроме того, здесь не имеет значения, если луч сформирует точку между двумя соседними пикселями. В случае TFT все значительно сложнее.
Из-за активного управления каждым пикселем, масштабирующий контроллер должен повторно вычислить данные для меньших разрешений. Если используется целый коэффициент масштабирования (например, 2 при переходе на 800 x 600 с 1600 x 1200) все очень просто: высота и ширина каждого пикселя удваивается.
В случае не целого коэффициента, например, при переходе к 800 x 600 с 1024 x 768 — 1.28, ситуация значительно усложняется. Контроллер должен сам выбрать где отображать один пиксель, а где два. При математическом округлении, возникают ошибки, которые приводят к неприятным эффектам при отображении текста (см. рисунок ниже). Благодаря новым алгоритмам, современные контроллеры могут уменьшать этот эффект, использую уловку (см. продвинутое масштабирование) уменьшая оптическое впечатление: Если данные не могут быть уникально назначены пикселю, то интенсивность пикселя уменьшается.
Рисунок 5: Примеры масштабирования
Какие характеристики являются важными при оценке LCD?
Реальный диагональный размер экрана
Видимый диагональный размер ЭЛТ-монитора всегда меньше фактического диагонального размера трубки. TFT панели не имеют этой краевой области, поэтому указанный диагональный размер тот же, что и видимый диагональный размер. Это означает, что панель размером 15.1″ эквивалентна размеру 17″ ЭЛТ-монитора.
Угол видимости
Эта характеристика является критической практически для всех плоско панельных дисплеев. Не каждый LCD может похвастаться углом видимости, эквивалентным стандартному ЭЛТ-монитору. Меньший угол связан в первую очередь с конструктивными особенностями LCD.
Напомним, что свет от задней подсветки должен пройти через поляризационные фильтры, жидкие кристаллы и т.н. уровни выравнивания, что придает ему некий направленный характер. Если посмотреть на дисплей сбоку под большим углом, изображение будет казаться очень темным или будет наблюдаться искажение цвета. Несмотря на отрицательность этого эффекта, производители смогли найти ему достойное применение. Мы имеем ввиду безопасность. Наибольшее применение этот эффект получил в банках и других учреждениях, где очень важно, что бы отображаемый документ был виден только оператору.
Сегодня разработчики работают над технологией, позволяющими увеличить значение угла видимости, однако уже сегодня известны методы, т.к. IPS (in-plane switching), MVA (multi-domain vertical alignment) и TN+film (twisted nematic and retardation film) которые позволяют увеличить угол до 160 градусов и более, что соответствует стандарту для ЭЛТ-мониторов.
Кстати, если Вы не знаете, напоминаем, что максимальный угол обзора равен крайнему значению, при котором коэффициент контрастности снижается до 10:1 от оригинального значения при перпендикулярном положении к плоскости экрана.
Коэффициент контрастности
Коэффициент контрастности получается из значений максимального и минимального значения яркости. На ЭЛТ-мониторах это коэффициент равен 500:1 и позволяет получить фото реалистическое качество. Для LCD этот коэффициент имеет значительно меньшее значение. Особенно это заметно при отображении черного цвета.
На ЭЛТ-мониторе черный цвет формируется достаточно просто, изменением уровня всех цветовых составляющих. На LCD свет подсветки обычно не регулируется, и находится постоянно во включенном состоянии. Для отображения черного цвета, жидкие кристаллы должны полностью блокировать прохождение света. Однако, физически это не возможно.
Несмотря на полную блокировку, свет частично будет проходить через кристаллы. Разработчики работают на этой проблемой и сегодня приемлемыми значениями для LCD являются 250:1.
Яркость
Здесь TFT дисплеи лидируют. Максимальная яркость определяется возможностями лампы подсветки. Поэтому получить значения в 200 — 250 кандела не проблема. Хотя технически возможно получить еще большее значение яркости, на практике этого не требуется.
Максимальная яркости ЭЛТ-мониторов находится на уровне 100 — 120 cd/m 2 . Большее значение яркости получить возможно, однако это требует поднятия напряжения ускорения, что негативно влияет на срок службы фосфорного покрытия.
Пиксельные ошибки
На некоторых LCD мониторах (даже новых) имеются т.н. «заклинившие» или «мертвые» точки. Это происходит из-за дефектных транзисторов. Т.е. конкретный транзистор не может управлять световым потоком. Он либо всегда блокирует свет, либо всегда пропускает. Этот факт очень раздражает, однако, стандарты учитывают наличие до пяти «мертвых» точек на новом LCD.
При этом успокаивает только, то, что в будущем они не появятся. Для тех, кого эта проблема особенно волнует, мы рекомендуем тщательно проверять монитор при покупке.
Время отклика
Одной из критических характеристик многих TFT дисплеев является время отклика жидких кристаллов. Это приводит к видимой задержке при отображении анимированных сюжетов. Для современных систем типичным значением отклика является 20 — 30 миллисекунд.
Для сравнения: Для нормального просмотра видео необходимо отображать 25 кадров в секунду, т.е. каждый кадр может отображаться не более 40 миллисекунд. Это говорит о том, что TFT в принципе подходит для просмотра видео.
Цветовое качество – подготовка аналоговых входных сигналов
П сравнению с цифровыми плоско панельными дисплеями, LCD, оборудованные стандартным VGA разъемом, должны конвертировать аналоговый сигнал обратно в цифровой, что приводит к потере цветового качества. Некоторые производители рекомендуют использовать A/D конвертеры, которые могут передавать только 18 bit (3 x 6 bit на каждый цвет (красный, зеленый и синий)). Это приводит к снижению числа отображаемых цветов до 262,144 (псевдо RGB). Режим «True Color» требует отображения 16.7 миллионов цветов.
Преимущества и недостатки TFT дисплеев
После знакомства с оcновными характеристиками TFT дисплеев, мы хотели бы провести сравнение обычного ЭЛТ монитора и TFT. TFT дисплеи предлагают очень хорошие характеристики фокусировки из-за активного управления пикселями. Кроме того, TFT дисплеи лишены различных геометрических искажений и ошибок сходимости. Также мы хотим отметить отсутствие нежелательного мерцания.
Все эти преимущества TFT перед ЭЛТ связаны с технической природой. Так, например, для формирования изображения на экране ЭЛТ, электронный луч должен пройти весь экран с лева на право с верху в низ, после чего экран гаснет, и луч переходит в исходную позицию. В большинстве случаев возникшее мерцание не заметно, однако оно имеет негативное влияние на наши глаза. В случае TFT дисплеев каждый пиксель горит постоянно, меняется только интенсивность свечения.
В таблице ниже мы привели сравнение основных характеристик ЭЛТ и TFT дисплеев.
Плоско панельные дисплеи (TFT)
Источник: reviews.ru
TFT LCD: дисплей для Arduino
Цифровая эпоха открыла целый ряд новых технологий отображения. ЖК-экраны TFT это одна из тех технологий, которые произвели революцию в индустрии электронных устройств в последние годы. Эти новые дисплеи позволили производителям предлагать инновационные пользовательские интерфейсы, быстрое время отклика и четкое изображение на самых разных устройствах, от телевизоров до смартфонов и всего, что между ними.
Эта статья познакомит вас с миром ЖК-экранов TFT. TFT означает Жидкокристаллический дисплей на тонкопленочных транзисторах (тонкопленочный транзисторный жидкокристаллический дисплей), в то время как ЖК-дисплей относится к его общему использованию в большинстве электронных устройств, таких как телевизоры, компьютерные мониторы и проекторы, среди прочего. Если вы знакомы с основами этих технологий отображения, вы уже на полпути.
- 1 Что такое ЖК-экран TFT?
- 2 Типы TFT-LCD
- 3 Преимущества ЖК-дисплеев TFT
- 4 Недостатки ЖК-экранов TFT
- 5 Лучшие TFT-дисплеи, совместимые с Arduino
Что такое ЖК-экран TFT?
ЖК-экран TFT представляет собой электронный дисплей на тонкопленочных транзисторах (ТФТ). Это означает, что, как и в обычном ЖК-экране, в этом экране используется жидкокристаллический материал. Однако ключевое различие между типичным ЖК-дисплеем и ЖК-дисплеем TFT заключается в способе использования жидкокристаллического материала в ЖК-дисплее TFT. В отличие от обычного ЖК-экрана, который работает путем включения и выключения напряжения на жидкокристаллическом материале, TFT имеет цифровую схему управления. Этот элемент управления типа переключателя позволяет отображать на экране изображения, включая текст и графику.
Типы TFT-LCD
- активная матрица: ЖК-дисплеи TFT с активной матрицей используют тонкий слой жидкокристаллического материала, заключенный между двумя слоями тонких прозрачных электродов. Между этими электродами вставлена тонкая прозрачная проводящая пленка, которая действует как переключатель. Когда на эти электроды подается напряжение, жидкокристаллический материал вынужден изменить свое состояние поляризации, вызывая изменение его оптических свойств. Это свойство используется для включения и выключения пикселей для создания изображения.
- Пассивная матрица: В ЖК-дисплеях TFT с пассивной матрицей жидкокристаллическая панель зажата между двумя стеклянными пластинами. Когда между двумя электродами стекла подается напряжение, электроды переходят в проводящее состояние, а жидкий кристалл переходит из одного состояния в другое. Таким образом, пиксели контролируются самой панелью.
Преимущества ЖК-дисплеев TFT
Между преимущества экрана TFT являются:
- хорошая норма газировки: Частота обновления относится к скорости, с которой цифровой экран может отображать новые изображения. Например, большинство телевизоров с ЭЛТ отображают изображения с частотой обновления 60 Гц, что означает, что отображаемое на экране изображение обновляется 60 раз в секунду. Благодаря новым технологиям, таким как ЖК-дисплеи, эта частота обновления была снижена до 244 Гц, что означает, что изображения, отображаемые на экране, обновляются только 244 раза в секунду. В большинстве случаев для обеспечения приемлемого качества изображения требуется частота обновления не менее 60 Гц. Экран с частотой обновления ниже этой выглядит неровной и размытой.
- Широкий угол обзора: В отличие от ЭЛТ-телевизоров, отображающих изображения с узким углом обзора, современные ЖК-дисплеи способны отображать изображения с широким углом обзора. Это означает, что вы можете просматривать изображения со своими коллегами и друзьями под широким углом без ущерба для качества изображения.
- Компактный размер: Будучи плоским, он намного компактнее и тоньше по сравнению с ЭЛТ-экраном. Кроме того, ЭЛТ обычно не имеют такого большого разнообразия размеров, как большие, так и меньшие предназначены только для ЖК-дисплеев.
Недостатки ЖК-экранов TFT
Среди недостатков этих экранов по сравнению со старыми ЭЛТ:
- Коста: Основным преимуществом ЖК-экрана является его низкая себестоимость. По сравнению со стоимостью производства TFT, ЖК-дисплей стоит меньше, что делает его более доступной технологией отображения для масс. Однако в последнее время в технологии микролинз произошел ряд достижений, позволивших производить высококачественные дисплеи при относительно низких производственных затратах.
- Потребление: Потому что они должны быть с подсветкой.
Лучшие TFT-дисплеи, совместимые с Arduino
Si VAS купить TFT экраны Вот несколько примеров, которые мы рекомендуем для ваших проектов с Arduino:
Источник: www.hwlibre.com