ПРИНЦИП РОБОТИ ЕКРАНА LENOVO СЕРІЇ
IDEAPAD (LAPTOP)
Тип підсвічування – світлодіодна (LED);
Діагональ – 15.6;
Роздільна здатність – 1366x768 HD;
LCD, РК дисплей
ТЕХНОЛОГІЯ LCD, ПРИНЦИП РОБОТИ. ПРИСТРІЙ TFT МАТРИЦІ
"Серцем" будь-якого рідкокристалічного монітора є LCD-матриця (Liquid
Cristall Display). РК-панель є складною багатошаровою структурою.
Спрощена схема кольорової TFT LCD-панелі представлена Рис.2.
Принцип роботи будь-якого рідкокристалічного екрану заснований на
властивості рідких кристалів змінювати (повертати) площину поляризації
світла, що проходить через них, пропорційно доданому до них напруги.
Якщо на шляху поляризованого світла, що пройшло через рідкі кристали,
поставити поляризаційний світлофільтр (поляризатор), то, змінюючи
величину прикладеного до рідких кристалів напруги, можна керувати
кількістю світла, що пропускається поляризаційним світлофільтром. Якщо
кут між площинами поляризації крізь рідкі кристали світла і світлофільтра
становить 0 градусів, то світло проходитиме крізь поляризатор без втрат
(максимальна прозорість), якщо 90 градусів, то світлофільтр пропускатиме
мінімальну кількість світла (мінімальна прозорість).
Рис.1. РК-монітор. Принцип роботи LCD технології.
Таким чином, використовуючи рідкі кристали, можна виготовляти оптичні
елементи зі змінним ступенем прозорості. При цьому рівень
світлопропускання такого елемента залежить від прикладеної до нього
напруги. Будь-який РК-екран у монітора комп'ютера, ноутбука, планшета чи
телевізора містить від кількох сотень тисяч до кількох мільйонів таких
комірок, розміром частини міліметра. Вони об'єднані в LCD-матрицю і з
їхньою допомогою ми можемо формувати зображення на поверхні
рідкокристалічного екрану.
ПРИСТРІЙ І РОБОТА TFT LCD МАТРИЦІ.
Одним із головних досягнень став винахід технології LCD TFT-матриці –
рідкокристалічної матриці з тонкоплівковими транзисторами (Thin Film
Transistors). У TFT-моніторів кардинально зросла швидкодія пікселів,
виросла колірна глибина зображення і вдалося позбутися «хвостів» та
«тіней».
Структура панелі, виготовленої за TFT технологією, наведена на Рис.2
Рис.2. Схема структури TFT LCD матриці.
Повнокольорове зображення на РК-матриці формується з окремих точок
(пікселів), кожна з яких складається зазвичай з трьох елементів (субпікселів),
що відповідають за яскравість кожної з основних складових кольору зазвичай червоної (R), зеленої (G) та синьої (B) - RGB. Відеосистема
монітора безперервно сканує всі субпікселі матриці, записуючи в
конденсатори рівень заряду, пропорційний яскравості кожного субпікселя.
Тонкоплівкові транзистори (Thin FilmTrasistor (TFT) - власне, тому так і
називається TFT-матриця) підключаючи запам'ятовуючі конденсатори до
шини з даними на момент запису інформації в даний субпіксель і
перемикають запам'ятовуючий конденсатор в режим збереження заряду на
решту часу.
Напруга, збережена в запам'ятовуючому конденсаторі TFT-матриці, діє на
рідкі кристали даного субпікселя, повертаючи площину поляризації потоку
світла від тилового підсвічування, на кут, пропорційний цій напрузі.
Пройшовши через комірку з рідкими кристалами, світло потрапляє на
матричний світлофільтр, на якому для кожного субпікселя сформовано свій
світлофільтр одного з основних кольорів (RGB).
Малюнок взаємного розташування точок різних кольорів для кожного типу
РК-панелі різний, але це окрема тема. Далі, сформований світловий потік
основних кольорів надходить на зовнішній поляризаційний фільтр,
коефіцієнт пропускання світла якого залежить від кута поляризації світлової
хвилі, що падає на нього. Поляризаційний світлофільтр прозорий для тих
світлових хвиль, площина поляризації яких паралельна його площині
поляризації. Зі зростанням цього кута, поляризаційний фільтр починає
пропускати все менше світла, аж до максимального ослаблення при куті 90
градусів. В ідеалі, поляризаційний фільтр не повинен пропускати світло, яке
поляризоване ортогонально його власній площині поляризації, але в
реальному житті все ж невелика частина світла проходить. Тому всім РКдисплеям властива недостатня глибина чорного кольору, яка особливо
яскраво проявляється при високих рівнях яскравості підсвічування тилу.
В результаті, в LCD-дисплеї світловий потік від одних субпікселів проходить
через поляризаційний світлофільтр без втрат, з інших субпікселів послаблюється на певну величину, а від якоїсь частини субпікселів
практично повністю поглинається. Таким чином, регулюючи рівень кожного
основного кольору в окремих субпікселях, можна отримати їх піксель будьякого колірного відтінку. А з багатьох кольорових пікселів скласти
повноекранне кольорове зображення.
РК-монітор дозволив зробити серйозний прорив у комп'ютерній техніці,
зробивши її доступною величезній кількості людей. Більш того, без LCDекрана неможливо було б створити портативні комп'ютери типу ноутбуків та
нетбуків, планшети та стільникові телефони.
Рідкокристалічна (LCD) матриця ноутбука – основна складова частина екрану. Вона служить
для відображення інформації, що обробляється ноутбуком, у графічному вигляді, у діапазоні
кольорів та з параметрами світіння, що сприймаються оком людини.
Матриця кріпиться за допомогою кількох болтів усередині кришки ноутбука та закривається
рамкою.
Саме поняття "Матриця" для екрана ноутбука використовується в математичному контексті. Як і в
математиці, де в рядках і стовпцях матриць знаходяться числа, в матрицях LCD таким же чином
розташовані пікселі.
Роздільна здатність матриці (екрана) - є не що інше, як кількість точок (пікселів) в ній по
вертикалі та горизонталі.
Напевно, ви чули такі назви як HD і FullHD? Це маркетингові назви стандартів роздільної
здатності телебачення високої чіткості (HDTV). Ці стандарти мають на увазі, що зображення або
екран (до якого застосовується дане поняття) складається з певної кількості точок, тобто. пікселів.
Наприклад, говорячи про фільм у форматі Full HD, ми маємо на увазі, що кадри у відеофайлі
мають розмір 1920 пікселів по горизонталі і 1080 пікселів по вертикалі тобто. 1920x1080.
Формат HD має на увазі розмір 1366x768. Для матриць ноутбуків, до речі, найпоширеніша
роздільна здатність (малюнок нижче).
Матриця 15.6 співвідношення сторін
Такі дозволи не випадкові, вони підібрані таким чином, щоб дотриматися співвідношення сторін
(відношення ширини кадру до висоти) прийнятих у кінематографі. У випадку з HD та Full HD
співвідношення сторін становить 16 до 9 (16:9). Якщо згадати шкільний курс математики, то
нескладно визначити що 1920 відноситься до 1080 так само як і 16 відноситься до 9 (теж і з
1366x768).
Звідси і супутнє маркування форматів матриць – 16:9, 16:10 тощо.
Ще кілька варіантів виконання матриць з різними дозволами, співвідношеннями сторін та назвами
стандартів:
Прямі або квадратні матриці, співвідношення сторін яких (4:3 або 5:3):
XGA (1024x768), SXGA (1280x1024), SXGA+ (1400x1050), UXGA (1600x1200), QXGA
(2048x1536)
Широкоформатні матриці (W - wide), співвідношення сторін у яких (16:10):
WXGA (1280x768 або 1280x800), WXGA+ (1440x900), WSXGA+ (1680x1050 або 1680x945),
WUXGA (1920x1200)
Матриці високої чіткості (HD - High Definition):
HD (1366×768), HD+ (1600×900), FullHD (1920×1080)
На відміну від матриць звичайних моніторів, матриці ноутбуків, як правило, мають одну
фіксовану (робочу) роздільну здатність і кілька сумісних, у той час як в дисплеях моніторів ПК
різні набори дозволів досягаються за рахунок цифрової інтерполяції, тому їх набагато більше.
Діагональ будь-якого екрана вимірюється дюймами. Матриці ноутбуків є винятком.
Найпоширеніші значення діагоналей – 15.6'; 17.3 '; 10.1 '; 11.1 '; 13.3 '; 14 ' та ін.
Діагональ екрану безпосередньо залежить від співвідношення сторін матриці, її роздільної
здатності (кількості пікселів) та розміру пікселя. Матриці ноутбуків, залежно від стандарту, мають
певну роздільну здатність і співвідношення сторін. Цими параметрами визначається і діагональ.
Наприклад, розміри сторін (ширина і висота) матриці (робоча область, а не весь корпус) дорівнює
382.08 мм і 214.92 мм відповідно.
Розмір сторони визначається розміром пікселя. І якщо розмір пікселя дорівнює 0.2388 мм, то,
маючи роздільну здатність матриці 1600х900 ми отримуємо 1600 * 0.2388 мм = 382,08 мм, а також
900 * 0.2388 = 214.92 мм.
І, очевидно, 1600*900 і 382.08*214.92 ставляться друг до друга як і 16 ставляться до 9. Тобто.
матриця, про яку ми говоримо сконструйована за стандартом 16:9.
А якщо побудувати прямокутник (або взяти матрицю) з розмірами 382.08*214.92 мм та виміряти
діагональ ми отримаємо 17.3 дюйма (17.3').
У даному випадку в розрахунках були використані характеристики матриці моделі N173FGE-L21
(1600*900) LED
Тепер бачимо як матриці класифікуються за розміром діагоналі. Розмір пікселя може бути іншим
(що менше - тим краще), як може бути іншим і роздільна здатність, тоді і діагональ матриці буде
менше або більше і завжди в рамках пропорцій 16: 9 (або інший стандарт).
Піксель - не така вже й проста структура, він складається з 3х субпікселів, кожен з яких
відповідає за свій колір: Red, Green і Blue відповідно.
Ось так виглядає поверхня матриці ноутбука під мікроскопом, на ній добре видно 3 кольорові
області.
Підсвічування матриці
Кольори від трьох областей зливаються в одну точку, яка отримує відтінок залежно від часток
RGB кожного субпікселя.
Як це все працює?
Технології змінюються, а разом із ними і схеми побудови матриць для ноутбуків, однак загальний
принцип залишається незмінним:
Кристали знаходяться між двома частинами скла (дуже прозорих через відсутність у своєму складі
натрію). На склі знаходиться 3 світлофільтри, кожен з яких пропускає один із кольорів RGB.
Під дією електричного струму рідкі кристали вишиковуються певним чином (упорядковуються) і
починають пропускати світло за рахунок поляризації. Світло надходить від лампи або світлодіодів
(тип матриці CCFL та LED відповідно). Джерело світла знаходиться ЗА склом та світлофільтрами.
На світлофільтрах знаходяться транзистори, по одному на кожен субпіксель (тобто по 3 на кожен
колір та піксель), на них підтримується напруга для збереження свічення та кольору пікселя.
Транзистори дуже малі. Усі 3 шт. на піксель вміщуються, у середньому, 0.2 - 0.3 мм. по висоті та
ширині. Це досягається з допомогою застосування TFT.
Сучасні матриці ноутбуків складаються з:
Підсвічування у вигляді лампи (CCFL) або світлодіодів (LED)
Вертикального та горизонтального поляризаційних фільтрів
Рідких кристалів (зазвичай, ця речовина - ціанофеніл)
Фільтр кольору
Транзисторів для збереження стану пікселя (TFT-плівка)
А ось так, схематично виглядає піксель LED-матриці в розрізі: