Из чего состоит матрица телевизора

Матрица – основная часть любого экрана. Она отвечает за формирование картинки и во многом определяет качество изображения. Изготовление матрицы – сложный и многоэтапный процесс. Производителей данных компонентов в мире немного, и все они держат технологию производства в строгом секрете. Но кое-какие детали нам все-таки известны.

История Началось все в 1888 году, когда австрийский ботаник Фридрих Райницер открыл странную прозрачную субстанцию, которая проявляла свойства как жидких, так и твердых тел. Она получила название жидкий кристалл (ЖК). В 1927 году советский физик Всеволод Фредерикс обнаружил способность данной субстанции изменять поляризацию проходящего через них света, что дало мощный толчок развитию жидкокристаллических технологий. Первый же дисплей, основанный на жидких кристаллах, был создан американцем Джорджем Хелмейером в 1964 году. Новый прорыв ЖК-технологии получили после того, как начали активно применяться гибкие полимеры вместо жестких стеклянных пластин, ранее служивших основной экранов. Благодаря этому решению стало возможным массовое производство жидкокристаллических телевизоров и мониторов. Следующим этапом стало появление OLED-дисплеев, использующих органические материалы, но о них мы расскажем чуть позже. Особенности производства ЖК-матриц Основная часть техпроцессов по изготовлению матриц роботизирована и происходит без участия человека. Производство этих компонентов требовательно к качеству и точности оборудования, что объясняется высокой сложностью и миниатюрностью структуры изделий.

Расположение светофильтров подсветки матрицы телевизора LG + сериал


Этапы изготовления:

  1. Создание основы Для производства больших ЖК-мониторов используют уже готовые подложки с тонкопленочными транзисторами (TFT).
  2. Нанесение на подложку специального узора Топологический рисунок выполняется с помощью высокоточной фотолитографии.
  3. Печать полимерного слоя, на который затем помещаются жидкие кристаллы посредством метода капиллярного заполнения Для предотвращения растекания ЖК применяется особый герметик.
  4. Укладка второго полимерного слоя Он содержит цветовые фильтры, нанесенные методом струйной печати или накаткой с промежуточного носителя. На подложку с фильтрами заранее напыляются спейсеры, которые обеспечивают равномерный зазор между слоями.
  5. Соединение матрицы и пластины с цветофильтрами Оно происходит в вакуумной камере.
  6. Раскрой материала Полученная заготовка нарезается на готовые изделия нужного формата.
  7. Сборка ЖК-панелей Нарезанные матрицы направляются на сборочную линию, где осуществляется нанесение поляризационной пленки, пайка микросхем, установка печатных плат, шлейфов, подсветки и других деталей. Завершающими этапами являются контроль качества и упаковка.

Каждое предприятие, выпускающее ЖК-матрицы, имеет маркировку, соответствующую его технологическим возможностям. Например, обозначение Gen 8 указывает на то, что размер материнской подложки, с которой способен работать завод, не превышает 2160 х 2460 мм.

Как устроены матрицы телевизоров (32″ и более ) (Что у нее внутри)

ЖК-матрицы с квантовыми точками

Эту технологию используют многие производители матриц, чтобы усовершенствовать свои продукты. Добавление квантовых точек позволило улучшить точность цветопередачи и сделать изображение более насыщенным и реалистичным. Данный метод у разных производителей реализуется и называется по-своему. Например, Samsung добавляет слой Quantum Dot между самой матрицей и подсветкой.

Технологию они назвали QLED. В свою очередь LG напыляет специальные наночастицы соединений на светодиоды. Экраны, использующие эту технологию, получили приставку Nano.

Теперь расскажем подробнее об упоминавшейся уже OLED-технологии. Она не нова – способность органических материалов светиться под воздействием тока обнаружили еще в 50-х годах прошлого века. Но только сейчас стало возможным полноценно воплощать ее в жизнь. Сегодня OLED-экраны используются на флагманских смартфонах, телевизорах и мониторах.

Технология производства дисплеев на органических светодиодах следующая:

  1. В вакуумную камеру помещается кремниевая, стеклянная или полимерная подложка. Там она подвергается плазменной очистке.
  2. На подложку наносится первый слой органического электролюминесцентного материала.
  3. Производится напыление токопроводящего металла.
  4. Многослойная структура герметизируется для защиты от влаги и кислорода.
  5. На заготовку добавляется стекло с цветовыми фильтрами.
  6. Пластина разрезается на части нужного формата, после чего устанавливают интерфейсные платы и шлейфы.
  7. На экран наносится защитная пленка, и он отправляется на фасовку.

Основные производители матриц

  • BOE Крупнейший в мире производитель ЖК-матриц. Заводы компании расположены в Китае, Корее, Франции.
  • AU Optronics Тайваньская корпорация, которая поставляет матрицы на конвейеры Apple, Samsung, Sony, LG, Philips, Acer.
  • LG Display Подразделение корейской корпорации LG, которое специализируется на выпуске матриц.
  • Samsung Ее QLED- и QD-OLED-экраны можно встретить не только на одноименной технике, но и на устройствах Sony, Dell, HP, Xiaomi.
  • InnoLux Тайваньский производитель, главным клиентом которого является холдинг ВВК. Фабрики расположены в Китае, Японии, США и Германии.

Источник: kaprionika.ru

Признаки неисправности матрицы жк телевизора

Матрица представляет собой комбинацию большого числа жидких кристаллических ячеек, располагающихся системно. Характерным для нее является то, что положение каждого из этих элементов описывается двумя координатами: номерами строк и столбцов.

С другой стороны, в ее конструкции предусмотрены следующие модули (смотрите фото ниже):

Обратите внимание: Последний компонент имеется не у всех моделей LCD-панелей.

Первый из модулей (интерфейс LVDS) обеспечивает высокую скорость приема данных и существенное снижение линейных помех. Благодаря этому узлу панель приобретает универсальные свойства, позволяющие эксплуатировать ее с любой управляющей платой, имеющей аналогичный интерфейс.

При его использовании информация на ЖК-панель передается в последовательном виде – поэтому в ее составе предусмотрен специальный чип, преобразующий данные в параллельный код. Он представляет собой интегральную микросхему, выполняющую функцию приемника. Далее данные в параллельном коде поступают на микросхему контроллера TCON.

Вторая составляющая матрицы обеспечивает выполнение следующих операций:

На выходном шлейфе контроллера формируется столько сигналов, сколько необходимо для управления транзисторами, встроенными в панель. Общее их количество определяется разрешением, которое поддерживается данным конкретным образцом матрицы. При разрешении 1600х1200, например, на экране будет 1200 строк и 4800 столбцов (1600х3).

Еще по теме:  Мгтс телевизор не работает

Дополнительная информация: Умножение на 3 означает, что каждый цветной элемент формируется на базе трех располагающихся рядом точек.

В панелях большинства марок используется полосковая топология, называемая Stripe. Пример расположения точек на поверхности матрицы приводится на фото снизу.

Характерные неисправности

К числу основных проблем, чаще всего возникающих при эксплуатации матриц, следует отнести:

Рассмотрим каждую из неисправностей более подробно.

В первом случае, возможно, вышел из строя внутренний источник питания, который можно попробовать отремонтировать. Однако специалисты советуют при наличии возможностей сразу заменить его новым изделием (сделать это можно, если он оформлен как отдельный модуль). В ситуации, когда источник входит в состав управляющей платы – придется полностью обновить этот узел. Причиной этой неполадки также могут быть:

Для устранения этих нарушений сначала нужно проверить «подозрительную» деталь, модуль или плату с помощью тестера (на предмет наличия нужных напряжений и отсутствия обрывов в рабочих цепях). При обнаружении поврежденных узлов или элементов плату, адаптер или кнопку придется заменить.

При выявлении неисправности второго рода (изменился уровень яркости) причину следует искать в нарушениях в работе инвертора, лампочек задней подсветки или ПУ. После проверки импульсных напряжений на выходе инвертора и управляющей платы можно будет убедиться в их состоянии.

Важно! Для получения полной картины с управляющими сигналами удобнее всего воспользоваться цифровым осциллографом.

Если нужные импульсные напряжения на выходе этих узлов отсутствуют – потребуется заменить их исправными. При наличии всех сигналов можно попробовать обновить лампочки подсветки. В ряде моделей следует начинать с проверки соединительного шлейфа между инвертором и ПУ на предмет его целостности.

При мигающем экране неисправными могут быть инвертор или лампа задней подсветки. Для устранения этой неисправности придется проделать все те же операции, что и в предыдущем случае. При обнаружении нарушений в формировании импульсных сигналов или обрыва шлейфа – необходимо заметь эти элементы новыми изделиями. Неисправную лампочку подсветки также потребуется обновить.

При наличии опыта соответствующих работ можно попытаться отремонтировать инвертор своими руками. Однако в этом случае надеяться на положительный результат можно не всегда. Если экран потемнел и ни изменяет свое состояние (фото ниже) – нужно проверить преобразователь в плате ПУ или инвертор.

В первом случае следует убедиться с помощью тестера в наличии напряжений у всех стабилизаторов и при обнаружении нарушений заменить неисправный элемент новой деталью. При выявлении отклонений в работе инвертора проще всего заменить его рабочим аналогом.

Если экран выключается через неопределенное время – нарушение, скорее всего, кроется в срабатывании токовой защиты инвертора. Другой причиной может быть неисправность лампочки задней подсветки. Для решения вопроса в этом случае рекомендуется заменить оба узла.

Распространённые неисправности ЖК-телевизоров и их устранение

Ежедневно пользователи обнаруживают различные неисправности ЖК-телевизоров. Поломки мешают просмотру. Они проявляются в виде отсутствия звука или сигнала, появлении полос, помех, а также прочих дефектов. В некоторых ситуациях ТВ и вовсе не включается. Рассмотрим наиболее распространённые неисправности и причины их появления.

Проанализируем способы восстановления корректной работы телевизора.

Неисправность LCD телевизоров №1

Анализируя множество неисправностей ЖК телевизоров, можно выделить одну наиболее часто встречающуюся проблему. Причем кто поистине является виновником данной поломки не совсем понятно. В один прекрасный момент владелец телевизора замечает, что на изображении появились артефакты в виде вертикальных цветных или белых столбов, отсутствие изображения на половине экрана или же полное отсутствие изображения при видимой задней подсветке жк матрицы. В чём же дело?

Всё просто – попала вода в жк матрицу! Нет, не сквозь стекло и поляризационную плёнку, а именно в нижнюю часть LCD – панели, где собственно располагается горизонтальная соединительная планка драйверов. Что происходит дальше. Вода начинает окислять все элементы, находящиеся на планке. В первую очередь окисляются конденсаторы цепей питания столбцовых драйверов матрицы.

Затем процесс принимает другие обороты. В присутствии оксида меди, воды и различных напряжений питания драйверов начинается электрохимическая реакция окисления или даже можно сказать – электролиза. Токопроводящие дорожки на соединительной планке начинают просто растворяться!

В первую очередь “худеют” дорожки цепей питания, а дальше уже сигнальные дорожки, подходящие непосредственно к шлейфам матрицы. Растворяются даже контакты коннектора гибкого шлейфа идущего от платы T- con, причем у шлейфа тоже контакты “исчезают” Самое страшное, что весь этот процесс происходит тайно. Потому как жк- панель со всех сторон закрыта и порой добраться до планки, чтобы хотя бы посмотреть на её состояние, не так просто. Чтобы прервать процесс окисления нужно либо избавиться от жидкости и окислов, которые уже превратились в электролит, либо обесточить жк-панель. Но зачастую, когда люди замечают неисправность у своего жк телевизора – уже слишком поздно.

В некоторых, не особо тяжелых случаях плату можно восстановить. Например один из керамических конденсаторов стоящий по питанию вовремя встал на КЗ и увел источник питания в защиту. Под источником питания здесь, я имею в виду dc-dc преобразователи платы T-con. Дорожки не успели сильно окислиться и всё что надо – это промыть спиртом плату на несколько раз и поменять спасительный конденсатор, возможно еще 2-3 дорожки восстановить. Но зачастую на КЗ встаёт не конденсатор, а сам столбцовый драйвер, находящийся на шлейфе или стекле матрицы. Тогда вы увидите такую картину:

Выгорает проводник питания драйвера насквозь, причем это не самое страшное фото прогоревшего шлейфа драйвера…

Еще по теме:  Девушка вылезающая из телевизора как зовут

Я думаю, вы понимаете, что в данном случае что-то сделать практически невозможно. Потому как здесь ничего не меняется. Матрицу в данном случае только на замену. Разберем другой случай. Допустим, что у нас не сильно пострадали элементы на плате от окисления, нет прожженных шлейфов с драйверами, как на картинке выше.

Мы промыли планку, поменяли 1-2 конденсатора, запаяли 2-3 дорожки – включаем и телевизор показывает, как и должен.

Кажется, что можно радоваться, но смею вас огорчить! В половине случаев это ненадолго. Дело в том, что вы не в состоянии отмыть весь этот раствор окиси и деградация дорожек продолжится, только уже на межслойных уровнях. Эти платы многослойные – то есть, у них несколько слоёв с дорожками, а между слоями дорожки соединяют отверстия с металлизацией – вот по ним и будет следующий удар!

На фото ниже: Прогоревший шлейф. Дорожки, питающие драйвер выгорели насквозь. Причина – короткое замыкание драйвера вследствие попадания воды или другой жидкости на горизонтальную соединительную планку.

Теперь давайте подводить итоги и искать крайнего….

Сейчас вы знаете, что жидкость попавшая в нижнюю щель между стеклом матрицы и рамкой корпуса телевизора – это

зло.. Зло заявит о себе от 2-х дней до месяца, когда уже будет полный ахтунг… В 80% случаев это замена матрицы. Так как стоимость матрицы почти равна стоимости телевизора – делайте выводы сами. Даже если в некоторых случаях можно восстановить, гарантии давать на такой ремонт вряд ли кто отважится. Просто вода протекла – просто телевизор на свалку…

Так кто же виноват? В первую очередь это домохозяйки – жены, тещи, свекрови и тд.

Источник: iptv-online.ru

Виды жидкокристаллических матриц, их отличия и особенности

Жидкокристаллические мониторы ещё в прошлом году обошли по объёмам продаж традиционные устройства на электронно-лучевых трубках и продолжают своё победное шествие. Однако, покупая монитор, мало кто задумывается, как же работает это, на самом деле, крайне сложное устройство. В этой статье мы постараемся объяснить принцип работы ЖК-матриц и их отличия друг от друга.

История открытия жидких кристаллов

Впервые жидкие кристаллы были обнаружены в 1888 году австрийским ботаником Фридрихом Райнитцером в ходе исследования холестеринов в растениях. Он выделил вещество, имеющее кристаллическую структуру, но при этом странно ведущее себя при нагреве. При достижении 145.5°C вещество мутнело и становилось текучим, но при этом сохраняло кристаллическую структуру вплоть до 178.5°C, когда, наконец, превращалось в жидкость. Райнитцер сообщил о необычном явлении своему коллеге – немецкому физику Отто Леманну, который выявил ещё одно необычное качество вещества: эта псевдожидкость в электромагнитных и оптических свойствах проявляла себя как кристалл. Именно Леманн и дал название одной из ключевых технологий отображения информации на сегодняшний день – «жидкий кристалл».

Технический словарь разъясняет термин «жидкий кристалл» как мезофазу, переходное состояние вещества между твёрдым и изотропным жидким. В этой фазе вещество сохраняет кристаллический порядок расположения молекул, но при этом обладает значительной текучестью и стабильностью в широком диапазоне температур.

Почти столетие это открытие относилось к рангу удивительных особенностей природы, пока в 70-х годах ХХ века компания Radio Corporation of America не представила первый работающий монохромный экран на жидких кристаллах. Вскоре после этого технология начала проникать на рынок потребительской электроники, в частности, наручных часов и калькуляторов. Однако до появления цветных экранов было ещё очень далеко.

Принцип работы жидкокристаллических экранов

Работа жидкокристаллических матриц основана на таком свойстве света, как поляризация. Обычный свет является неполяризованным, т.е. амплитуды его волн лежат в огромном множестве плоскостей. Однако существуют вещества, способные пропускать свет только с одной плоскости. Эти вещества называют поляризаторами, поскольку прошедший сквозь них свет становится поляризованным только в одной плоскости.

Если взять два поляризатора, плоскости поляризации которых расположены под углом 90° друг к другу, свет через них пройти не сможет. Если же расположить между ними что-то, что сможет повернуть вектор поляризации света на нужный угол, мы получим возможность управлять яркостью свечения, гасить и зажигать свет так, как нам хочется. Таков, если описывать вкратце, принцип работы ЖК-матрицы. Конкретную реализацию этого принципа в разных матрицах мы рассмотрим ниже.

В упрощенном виде матрица жидкокристаллического дисплея состоит из следующих частей:

  • CCFL (ртутная) лампа подсветки;
  • система отражателей и полимерных световодов, обеспечивающая равномерную подсветку;
  • фильтр-поляризатор;
  • стеклянная пластина-подложка, на которую нанесены контакты;
  • жидкие кристаллы;
  • ещё один поляризатор;
  • снова стеклянная подложка с контактами.

structure Строение ЖК-матрицы

В цветных матрицах каждый пиксель формируется из трёх цветных точек (красной, зелёной и синей), поэтому добавляется ещё и цветной фильтр. В каждый момент времени каждая из трёх ячеек матрицы, составляющих один пиксель, находится либо во включённом, либо в выключенном положении. Комбинируя их состояния, получаем оттенки цвета, а включая все одновременно – белый цвет.

Глобально матрицы делятся на пассивные (простые) и активные. В пассивных матрицах управление производится попиксельно, т.е. по порядку от ячейки к ячейке в строке. Проблемой, встающей при производстве ЖК-экранов по этой технологии, стало то, что при увеличении диагонали увеличиваются и длины проводников, по которым передаётся ток на каждый пиксель.

Во-первых, пока будет изменён последний пиксель, первый успеет потерять заряд и погаснуть. Во-вторых, большая длина требует большего напряжения, что приводит к росту помех и наводок. Это резко ухудшает качество картинки и точность цветопередачи. Из-за этого пассивные матрицы применяются только там, где не нужны большая диагональ и высокая плотность отображения.

Еще по теме:  Как обновить модуль Триколор на телевизоре LG

Для преодоления этой проблемы были разработаны активные матрицы. Основой стало изобретение технологии, известной всем по аббревиатуре TFT, что означает Thin Film Transistor – тонкоплёночный транзистор. Благодаря TFT, появилась возможность управлять каждым пикселем на экране отдельно. Это резко сокращает время реакции матрицы и делает возможными большие диагонали матриц.

Транзисторы изолированы друг от друга и подведены к каждой ячейке матрицы. Они создают поле, когда им приказывает управляющая логика – драйвер матрицы. Для того, чтобы ячейка не потеряла заряд преждевременно, к ней добавляется небольшой конденсатор, который играет роль буферной ёмкости. С помощью этой технологии удалось радикально уменьшить время реакции отдельных ячеек матрицы.

Виды матриц

Различия между разными типами матриц обусловлены расположением жидких кристаллов и, как следствие, особенностями прохождения через них света.

TN+film

tn Кристаллы в TN-матрице

Первой и наиболее простой технологией производства матриц была технология TN (Twisted Nematic, скрученные нематические), представленная в далёком 1973 году. Особенностью нематических кристаллов является то, что они выстраиваются друг за другом, как солдаты в колонне. Организация их в матрице выглядит как спираль.

Для этого на стеклянных подложках делаются специальные бороздки, благодаря которым первый кристалл в спирали всегда расположен в одной и той же плоскости. Следующие за ним кристаллы располагаются друг за другом по спирали, пока последний не укладывается в аналогичную бороздку на второй подложке, расположенную под углом 90° к первой.

К каждому концу спирали подведены электроды, которые и влияют на расположение кристаллов созданием электрического поля. При отсутствии напряжения и поля кристаллы поворачивают ось поляризации света, прошедшего через первый поляризатор, на 90°, чтобы он оказался в одной плоскости со вторым поляризатором и беспрепятственно прошёл сквозь него. Так получается белый пиксель.

Если подать напряжение на электроды, спираль начинает сжиматься. Максимальное значение напряжения соответствует такому положению, при котором кристаллы не поворачивают поляризованный свет, и он поглощается вторым поляризатором (чёрный пиксель). Для получения градаций (оттенков серого) напряжение варьируется, тогда кристаллы занимают такое положение, при котором свет проходит через фильтры неполностью.

principle resize Принцип работы ЖК-матриц на примере TN

Из-за особенностей TN чёткое формирование оттенков сильно затруднено, и по сей день цветопередача является их ахиллесовой пятой.

Проблемой первых TN-матриц были очень небольшие углы обзора, при которых ячейка была видна с нужным цветом. Поэтому была разработана специальная плёнка, которая накладывается сверху на матрицу и расширяет углы обзора. Технология стала называться TN+film. В этом исполнении она существует и по сей день. Разъясним её.

Угол между нормалью фронта световой волны и углом директора молекул ЖК (так научно называются те самые бороздки) равен j. Интенсивность пропущенного через 2 поляризатора света равна sin2 j. С практической точки зрения эти построения означают, что при полностью включённом пикселе угол j составляет не более 30°, а интенсивность света меняется в пределах 10%.

А вот в среднем положении при уровне серого 50% угол j составит 45°, а изменение интенсивности – примерно 90%. Естественно, вряд ли кого устроит то, что, пошевелившись на стуле, он увидит вместо красного цвета зелёный. Поэтому сверху на матрицу клеится плёнка, имеющая другое значение j, из-за чего изменение интенсивности при смене угла обзора уже не так заметно. Сегодняшние матрицы обеспечивают нормальное изображение при отклонении от центра примерно на 50-60° по горизонтали (угол обзора 100-120°), а вот с вертикальными углами дело обстоит хуже. При отклонении от центра по вертикали хотя бы на 30 градусов нижняя часть матрицы начинает светлеть, иногда появляются тёмные полосы и т.д.

Ещё одна особенность TN состоит в том, что положением пикселя по умолчанию (т.е. при отключённом токе на электродах) является белый цвет. При этом, если транзистор сгорает, мы получаем всегда ярко горящую точку на мониторе. А если учесть, что добиться абсолютно точного положения кристаллов невозможно, на TN-матрицах невозможно добиться и хорошего отображения чёрного цвета.

В связи с ограниченной скоростью пассивных матриц для уменьшения скорости реакции была разработана технология STN (Super Twisted Nematic). Смысл её заключается в том, что бороздки на стеклянных подложках, ориентирующие первый и последний кристалл, расположены под углом более 200° друг к другу, а не 90°, как в обычной TN.

В таком случае переход между крайними состояниями резко ускоряется, однако становится крайне сложно управлять кристаллами в средних положениях. Более-менее стабильными они были при углах между бороздками около 210°. Однако без недостатков не обошлось и тут: при отклонении от центра ячейки белый свет становился либо грязно-жёлтым, либо голубоватым.

Чтоб хоть как-то сгладить эту проблему, инженеры Sharp разработали DSTN – Dual-Scan Twisted Nematic. Суть технологии состоит в том, что экран делится на две части, каждая из которых управляется отдельно. Помимо увеличения скорости, преимуществом технологии было смягчение искажений цветов, а недостатком – большой вес и высокая стоимость. Итак, выделим достоинства и недостатки матриц TN+film (во всех исполнениях) на сегодняшний день:

Плюсы Минусы
высокая скорость переключения ячеек абсолютно низкое качество цветопередачи
низкая цена малые углы обзора
низкая контрастность (соотношение между белым и чёрным)
низкая цена

К сожалению, подавляющее большинство производимых сегодня ЖК-мониторов самой ходовой диагонали 17” производится на базе TN+film из-за дешевизны технологии. В принципе, для нетребовательного к качеству изображения пользователя ничего страшного в этом нет, однако для работы с графикой придётся обратить взор на другие матрицы.

Источник: www.ferra.ru

Оцените статью
Добавить комментарий