eng
Выпуск #8/2015
И.Матешев, А.Туркин
Sharp и aU OptrOnicS диктуют правила игры на мировом рынке ЖК-дисплеев
Sharp и aU OptrOnicS диктуют правила игры на мировом рынке ЖК-дисплеев
Просмотры: 4926
Приведены примеры используемых признанными мировыми лидерами и основными конкурентами на рынке ЖК-дисплеев – Sharp и AU Optronics (AUO) – технологий изготовления высококачественных ЖК-панелей.
Жидкие кристаллы были открыты более 120 лет назад – в 1888 году, однако долгое время практически не использовались в технических целях. И только в 70-х годах XX столетия компания Radio corporation of America впервые представила жидкокристаллический монохромный экран. Эффект ЖК-дисплеев начал применяться в электронных часах, калькуляторах, измерительных приборах. Со временем появились матричные дисплеи, воспроизводящие черно-белое изображение. В 1987 году компания Sharp разработала первый цветной жидкокристаллический дисплей диагональю три дюйма. Сегодня рынок ЖК-панелей разнообразен – от простых монохромных дисплеев, встраиваемых в часы и бытовую технику, до ультрасовременных моделей с широчайшими углами обзора, возможностью динамически изменять яркость и даже служить в качестве зеркала. Многие из современных жидкокристаллических панелей способны работать по 24 ч семь дней в неделю в жестких условиях эксплуатации – при экстремальных температурах, постоянных вибрациях, под воздействием яркого солнца. Несмотря на доровизну и сложность производства, количество поставщиков постоянно увеличивается и появляются все новые разработки.
Признанными мировыми лидерами и основными конкурентами на рынке ЖК-дисплеев являются две компании – Sharp и AU Optronics (AUO). Именно они диктуют правила игры и задают вектор технологического развития в данной сфере. У каждой своя предыстория становления и свои подходы к ведению бизнеса, при этом общим является уровень разработок и непревзойденное качество выпускаемой продукции. Рассмотрим примеры используемых Sharp и AU Optronics (AUO) технологий изготовления ЖК-панелей.
Технологии компании Sharp
ASV-матрицы
Компания Sharp разработала тип матриц под названием ASV, который существенно отличается от традиционных [1]. Технология ASV (Advanced Super View) стала дальнейшим развитием технологии VA (Vertical Alignment) – режима работы жидких кристаллов, при котором они в выключенном состоянии выстраиваются перпендикулярно фильтру и не пропускают свет. Этот режим также называют гомеотропной ориентацией кристаллов.
Принцип работы ASV-технологии заключается в следующем. В каждом субпикселе два электрода – один в виде подложки в нижней части субпикселя, а второй, точечный, – в верхней части. При включении электрического поля жидкие кристаллы выстраиваются вдоль него, а поскольку оно имеет ярко выраженный наклонный компонент, то расположение кристаллов принимает форму, напоминающую цветок. Такое ориентирование кристаллов в пространстве (рис.1) получило название Continuous Pinwheel Alignment (CPA). Из-за кругового вращения вектора направления ориентации кристаллов (так называемого директора) образуется симметричный конус обзора и, как следствие, очень широкие углы обзора.
Другая методика получения специфического "цветочного" ориентирования жидких кристаллов заключается в формировании на светофильтре специальных выступающих стенок, покрытых ориентирующей полимерной пленкой. Они образуют индивидуальные ЖК-ячейки с требуемой ориентацией кристаллов. Стенки, ограничивающие ЖК-ячейки, получаются в результате внедрения в состав кристалла молекул полимеризованной смолы и облучения полученной смеси ультрафиолетовым излучением после фазового разделения.
Основные достоинства технологии ASV, помимо упоминавшихся широких углов обзора (170°), – высокое качество цветопередачи и быстрое время отклика (сравнимое с TN-матрицами). Благодаря этому ASV-матрицы очень популярны в промышленности и на транспорте. Характеристики основных моделей ЖК-панелей с ASV-матрицами компании Sharp представлены в табл.1. Дальнейшим развитием технологии ASV стала технология UV2A (Ultraviolet-induced Multi-domain Vertical Alignment).
UV2A-матрицы
UV2A – это технология для мультидоменного вертикального выравнивания молекул жидких кристаллов с помощью ультрафиолетового источника [2]. Технология основана на сочетании методики ультрафиолетового облучения со специально разработанными Sharp материалами. UV2A обеспечивает возможность упорядочения молекул жидких кристаллов в определенных местах панели под воздействием ультрафиолетового света.
По сложности структуры на экране, обеспечивающей ориентацию молекул жидких кристаллов, технологии ASV и UV2A одинаковы. Основное различие состоит в том, что для UV2A-технологии микроструктура образуется из специального полимерного слоя, покрывающего стекло экрана, так называемого слоя выравнивания. Полимерные цепи, прилегающие к поверхности слоя выравнивания, ориентируются фотометрическим способом с целью образования микроребер, причем заданный угол наклона ребер совпадает с направлением ультрафиолетового света, вызывающего выравнивание полимерных цепей (рис.2). Ребристая микроструктура обеспечивает возможность точного управления упорядочиванием молекул жидких кристаллов. При этом угол наклона молекул жидких кристаллов размером всего около двух нанометров может быть задан с точностью до пикометров.
Точное упорядочение молекул жидких кристаллов за счет применения UV2A-технологии дает два эффекта, приводящих к повышению качества изображения ЖК-панелей. Во-первых, прекращается утечка света от системы задней подсветки, что повышает статическую контрастность до 5000 : 1 и обеспечивает исключительно высокую глубину черного. Во-вторых, благодаря UV2A-технологии в ЖК-экранах может быть достигнут увеличенный коэффициент апертуры, повышающий проницаемость светового потока от системы задней подсветки более чем на 20%. В результате оптимизируется энергопотребление при достижении более ярких и насыщенных цветов. По заявлению Sharp, все ЖК-панели десятого поколения, выпускаемые на заводе в Сакаи, и восьмого поколения, выпускаемые на предприятии в Камеяма 2, будут изготовлены с использованием технологии UV2A.
Технологии компании AU Optronics
AMVA-матрицы
Один из главных конкурентов Sharp на рынке ЖК-матриц – тайваньская компания AU Optronics, образованная в 2001 году слиянием компаний Acer Display Technology и Unipac Optoelectronics Corporation, дочернего предприятия BenQ Electronics. Среди разработок этой компании особое место занимают технологии AMVA (Advanced MVA) и AHVA (Advanced Hyper-Viewing Angle) [3].
Как и ASV, технология AMVA представляет собой дальнейшее развитие технологии MVA (Multi-Domain Vertical Alignment), призванной бросить вызов основным недостаткам VA-матриц, а именно – неприемлемому искажению цвета при малейшем изменении угла обзора по горизонтали и низкой контрастности.
В панелях, изготовленных по технологии VA, каждый светоизлучающий элемент состоит из нескольких зон – доменов, представляющих собой длинные, вертикально ориентированные цепочки кристаллов. При изменении угла обзора может сильно меняться светоотдача субпикселя, а, следовательно, и цвет результирующего пикселя. Поэтому в новой технологии каждый субпиксель был разделен на несколько зон (отсюда и аббревиатура MVA: Multi Domain Alignment), каждая из которых оптимизирована для светоотдачи в своем секторе обзора. Каждый из доменов излучает свет не перпендикулярно плоскости экрана, а под некоторым углом к ней. Расчеты показали, что наилучший результат с точки зрения угла обзора, с учетом незначительного усложнения технологии, будет достигнут при количестве доменов, равном четырем (рис.3). Таким образом была решена проблема ограниченных углов обзора в исходной технологии VA.
При использовании технологии MVA каждая ячейка (субпиксель экрана) разделена на левую и правую части, так что расположенные в них кристаллы, изменяющие фазу проходящего света, поворачиваются в противоположных направлениях. Раз кристаллы в доменах ориентированы по-разному, то не важно, с какой стороны пользователь смотрит на экран. Если кристаллы одного домена развернуты так, что пропускают свет, то кристаллы соседнего домена окажутся под углом к ним и задержат свет. (Разумеется, кроме случая, когда надо отобразить белый цвет, – тогда все кристаллы располагаются почти параллельно плоскости матрицы.) То есть наблюдаемый под углом к монитору световой поток складывается из двух составляющих – из части, которая полностью проходит через фильтры (молекулы перпендикулярны потоку), и части, параллельной молекулам (свет не проходит через второй фильтр). Следовательно, при достаточно малых размерах ячеек обеспечивается одинаковая интенсивность света под любым углом к монитору. Дисплеи на основе этой технологии отличаются достаточно большим углом обзора – до 160° и достаточно малым временем реакции на изменение изображения – менее 25 мс.
К основным недостаткам технологии MVA можно отнести пропадание многих темных оттенков при взгляде точно перпендикулярно экрану и зависимость цветового баланса изображения от угла наблюдения, которые обусловлены наличием выступов на светофильтре, обеспечивающих разделение субпикселя на домены. Однако технология AMVA исправляет это несовершенство традиционных MVA-матриц, сохраняя все их достоинства. Матрицы, изготовленные по данной технологии, дают стереоскопическое изображение и гораздо более четкую картинку, значительно превосходят по контрастности MVA-матрицы (16 000 : 1 против 2000 : 1). Неслучайно матрицы этого типа распространены в рекламных и информационных решениях, таких как активные табло и информационные мониторы. Характеристики основных моделей ЖК-панелей с AMVA-матрицами компании AUO представлены в табл.2.
Структура AMVA-матрицы изображена на рис.4. Суть технологии заключается в нанесении на ЖК-панель направляющей полимерной пленки. В процессе производства в молекулы жидких кристаллов добавляют некоторое количество мономеров, после этого на ячейку подается напряжение, которое задает угол наклона молекул жидких кристаллов рядом с полиимидной областью. Затем ячейка подвергается воздействию УФ-излучения, которое фиксирует угол наклона, стабилизирует полимеры и тем самым завершает процесс ориентирования жидких кристаллов.
AHVA-матрицы
Еще один тип матриц ЖК-панелей – AHVA-матрицы, также разработанные компанией AUO. Характеристики модели ЖК-панели с таким типом матрицы представлены в табл.3.
Несмотря на название, матрицы AHVA не имеют отношения к матрицам с гомеотропной (VA) ориентацией жидких кристаллов. Наоборот, эта технология – дальнейшее развитие альтернативной схемы расположения жидких кристаллов – IPS-матрицы (In Plane Switching). Схема IPS-матрицы представлена на рис.5.
В матрицах IPS жидкокристаллические молекулы расположены в плоскости поляризационных фильтров и поворачиваются в ней на определенный угол в зависимости от прилагаемого напряжения, изменяя соответственно фазу проходящего через них светового пучка. Чем выше управляющее напряжение, тем больше кристаллы закручивают поляризацию светового пучка, и тем ярче субпиксель. При этом часть светового потока, плоскость поляризации которой совпадает с таковой верхнего поляризатора, проходит через него. Жидкие кристаллы в выключенном состоянии не пропускают свет, поэтому субпиксель черный.
Черный цвет получается действительно черным, а не темно-серым, поэтому панели IPS имеют хорошую контрастность, а битые пиксели не так заметны. Достоинство матрицы, помимо отличной цветопередачи, – очень большие углы обзора из-за расположения кристаллов в одной плоскости. Критичность больших углов обзора для многих отраслей промышленности (например, для станкостроения) и транспорта позволяет прогнозировать высокий спрос на данную панель.
Дополнительные функции
современных дисплеев AU Optronics
Компания AUO выпускает широкий спектр продукции для разных сфер применения, и эта стратегия полностью себя оправдывает. Благодаря многообразию, дисплеи от AUO стали палочкой-выручалочкой для множества фирм-производителей готовой продукции. Речь идет не только о небольших компаниях, выпускающих специализированное оборудование, например низкотемпературные дисплеи для железнодорожного транспорта или виброустойчивые мониторы для промышленного оборудования. Среди заказчиков AU Optronics – компании, производящие собственные дисплеи, например такие гиганты, как Samsung, LG и Apple. Поскольку спектр продукции AU Optronics очень широк, компания может предложить готовые решения, для которых уже отлажен процесс производства и не нужно разрабатывать дизайн с нуля для конкретного заказчика, как это часто делают другие компании [4].
Среди моделей AUO есть образцы с функционалом, который выгодно отличает их от продукции конкурентов. Это и дополнительный субпиксель белого цвета, и встроенный сенсорный экран, и функция Reverse Scan. Собственно, из-за наличия нестандартных технологий дисплеи этой компании и стали столь популярными. Следует отметить сверхъяркие (до 1500 кд/м 2) матрицы для использования при ярком внешнем освещении, матрицы, устойчивые к вибрациям, с широким температурным диапазоном, заменяемым элементом подсветки, широкими углами обзора, монохромные и с тонким корпусом. Про светодиодную подсветку вряд ли стоит упоминать – ею оснащены все современные модели (как, в большинстве случаев, и встроенным драйвером для нее).
Среди перечисленных функций особое место занимает виброустойчивость. Современный мир насыщен механизмами, каждый второй состоит из огромного количества подвижных частей. Шестеренки, червяки, валы, роторы и множество других движущихся деталей создают колоссальную тряску. В настоящее время подавляющее большинство этих механизмов не может функционировать без управляющей электроники – контроллеров, процессоров, дисплеев. Необходимость работы в таких условиях породила целый класс виброустойчивых электронных устройств. Труднее всего приходится, пожалуй, дисплеям – у них на борту, помимо управляющей микросхемы, хрупкая матрица, тонкие шлейфы и множество деталей, которые могут сломаться, разбиться или оборваться. Производители стараются решать эти проблемы – укрепляют места соединений проводов, внедряют силовой корпус, сводят к минимуму количество микротрещин, полученных на производстве, и применяют светодиодную подсветку. Это сложные, дорогостоящие и ресурсоемкие процессы, поэтому похвастаться наличием подобных панелей в ассортименте могут лишь некоторые производители. AU Optronics входит в число компаний, которые предлагают такие изделия.
Разработка компанией AUO технологии AHVA (описана выше) [3], которая представляет собой дальнейшее развитие альтернативной схемы расположения жидких кристаллов – IPS, дает возможность значительно увеличить угол обзора – до 178° (боковой).
Главной новинкой 2015 года, возможно, станет разъем eDP (Embedded Display Port), которым компания AU Optronics начала оснащать свои дисплеи [5]. Этот интерфейс был выпущен в 2009 году как расширение интерфейса DisplayPort, а разработан для замены устаревшего стандарта интерфейса низковольтного дифференциального сигнала LVDS. Уже в 2010 году компании-участники VESA (Video Electronics Standarts Association), такие как AMD и Intel, анонсировали постепенный отказ от поддержки LVDS в чипсетах нового поколения к 2013 году в пользу eDP. Связано это с ограниченными возможностями и большим уровнем напряжения LVDS, а также избыточности при наличии функций беспроводной связи, которые сейчас становятся все более распространенными. Стандарт eDP направлен на снижение мощности систем за счет новых функций, таких как частичное обновление дисплея, пониженные перепады вольтажа интерфейса, дополнительные опции скорости соединения, сжатие транспортных данных и управление подсветкой для разных областей. Отдельный канал теперь предназначен для передачи данных функции мультитач от дисплея к процессору системы. Электрические параметры интерфейса eDP регулярно расширяются для поддержки более широкого диапазона форм-факторов и сред передачи.
Характеристики некоторых моделей ЖК-панелей компании AUO с дополнительными функциями представлены в табл. 4.
* * *
Компании Sharp и AU Optronics выпускают большую номенклатуру ЖК-панелей с различными размерами диагоналей. Разработчики дисплеев легко могут выбрать модель, соответствующую конечному продукту. Поэтому ЖК-панели Sharp пользуются неизменным спросом у производителей промышленного и медицинского оборудования, систем автоматизации и др. На сегодняшний день ЖК-дисплеи – одни из самых перспективных среди всех устройств для отображения видеоинформации в промышленности, на транспорте, в быту и в информационной сфере. Своего часа выхода на рынок ждут многочисленные интереснейшие и перспективные разработки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Матешев И., Туркин А. Обзор новых ЖК-панелей Sharp для промышленного применения // Современная электроника. 2014. № 5. С. 22–24.
2. Туркин А. ЖК-панели Sharp для промышленного применения: основные особенности и обзор продукции // Компоненты и технологии. 2012. № 3. С. 80–82.
3. Матешев И., Туркин А. Обзор современных технологий производства ЖК-матриц // Современная электроника. 2014. № 8. С. 16–19.
4. www.auo.com. AUO Technology Center
5. Матешев И., Туркин А. Обзор современных дисплеев AUO с дополнительными функциями // Современная электроника. 2015. № 5. С. 20–22.
Признанными мировыми лидерами и основными конкурентами на рынке ЖК-дисплеев являются две компании – Sharp и AU Optronics (AUO). Именно они диктуют правила игры и задают вектор технологического развития в данной сфере. У каждой своя предыстория становления и свои подходы к ведению бизнеса, при этом общим является уровень разработок и непревзойденное качество выпускаемой продукции. Рассмотрим примеры используемых Sharp и AU Optronics (AUO) технологий изготовления ЖК-панелей.
Технологии компании Sharp
ASV-матрицы
Компания Sharp разработала тип матриц под названием ASV, который существенно отличается от традиционных [1]. Технология ASV (Advanced Super View) стала дальнейшим развитием технологии VA (Vertical Alignment) – режима работы жидких кристаллов, при котором они в выключенном состоянии выстраиваются перпендикулярно фильтру и не пропускают свет. Этот режим также называют гомеотропной ориентацией кристаллов.
Принцип работы ASV-технологии заключается в следующем. В каждом субпикселе два электрода – один в виде подложки в нижней части субпикселя, а второй, точечный, – в верхней части. При включении электрического поля жидкие кристаллы выстраиваются вдоль него, а поскольку оно имеет ярко выраженный наклонный компонент, то расположение кристаллов принимает форму, напоминающую цветок. Такое ориентирование кристаллов в пространстве (рис.1) получило название Continuous Pinwheel Alignment (CPA). Из-за кругового вращения вектора направления ориентации кристаллов (так называемого директора) образуется симметричный конус обзора и, как следствие, очень широкие углы обзора.
Другая методика получения специфического "цветочного" ориентирования жидких кристаллов заключается в формировании на светофильтре специальных выступающих стенок, покрытых ориентирующей полимерной пленкой. Они образуют индивидуальные ЖК-ячейки с требуемой ориентацией кристаллов. Стенки, ограничивающие ЖК-ячейки, получаются в результате внедрения в состав кристалла молекул полимеризованной смолы и облучения полученной смеси ультрафиолетовым излучением после фазового разделения.
Основные достоинства технологии ASV, помимо упоминавшихся широких углов обзора (170°), – высокое качество цветопередачи и быстрое время отклика (сравнимое с TN-матрицами). Благодаря этому ASV-матрицы очень популярны в промышленности и на транспорте. Характеристики основных моделей ЖК-панелей с ASV-матрицами компании Sharp представлены в табл.1. Дальнейшим развитием технологии ASV стала технология UV2A (Ultraviolet-induced Multi-domain Vertical Alignment).
UV2A-матрицы
UV2A – это технология для мультидоменного вертикального выравнивания молекул жидких кристаллов с помощью ультрафиолетового источника [2]. Технология основана на сочетании методики ультрафиолетового облучения со специально разработанными Sharp материалами. UV2A обеспечивает возможность упорядочения молекул жидких кристаллов в определенных местах панели под воздействием ультрафиолетового света.
По сложности структуры на экране, обеспечивающей ориентацию молекул жидких кристаллов, технологии ASV и UV2A одинаковы. Основное различие состоит в том, что для UV2A-технологии микроструктура образуется из специального полимерного слоя, покрывающего стекло экрана, так называемого слоя выравнивания. Полимерные цепи, прилегающие к поверхности слоя выравнивания, ориентируются фотометрическим способом с целью образования микроребер, причем заданный угол наклона ребер совпадает с направлением ультрафиолетового света, вызывающего выравнивание полимерных цепей (рис.2). Ребристая микроструктура обеспечивает возможность точного управления упорядочиванием молекул жидких кристаллов. При этом угол наклона молекул жидких кристаллов размером всего около двух нанометров может быть задан с точностью до пикометров.
Точное упорядочение молекул жидких кристаллов за счет применения UV2A-технологии дает два эффекта, приводящих к повышению качества изображения ЖК-панелей. Во-первых, прекращается утечка света от системы задней подсветки, что повышает статическую контрастность до 5000 : 1 и обеспечивает исключительно высокую глубину черного. Во-вторых, благодаря UV2A-технологии в ЖК-экранах может быть достигнут увеличенный коэффициент апертуры, повышающий проницаемость светового потока от системы задней подсветки более чем на 20%. В результате оптимизируется энергопотребление при достижении более ярких и насыщенных цветов. По заявлению Sharp, все ЖК-панели десятого поколения, выпускаемые на заводе в Сакаи, и восьмого поколения, выпускаемые на предприятии в Камеяма 2, будут изготовлены с использованием технологии UV2A.
Технологии компании AU Optronics
AMVA-матрицы
Один из главных конкурентов Sharp на рынке ЖК-матриц – тайваньская компания AU Optronics, образованная в 2001 году слиянием компаний Acer Display Technology и Unipac Optoelectronics Corporation, дочернего предприятия BenQ Electronics. Среди разработок этой компании особое место занимают технологии AMVA (Advanced MVA) и AHVA (Advanced Hyper-Viewing Angle) [3].
Как и ASV, технология AMVA представляет собой дальнейшее развитие технологии MVA (Multi-Domain Vertical Alignment), призванной бросить вызов основным недостаткам VA-матриц, а именно – неприемлемому искажению цвета при малейшем изменении угла обзора по горизонтали и низкой контрастности.
В панелях, изготовленных по технологии VA, каждый светоизлучающий элемент состоит из нескольких зон – доменов, представляющих собой длинные, вертикально ориентированные цепочки кристаллов. При изменении угла обзора может сильно меняться светоотдача субпикселя, а, следовательно, и цвет результирующего пикселя. Поэтому в новой технологии каждый субпиксель был разделен на несколько зон (отсюда и аббревиатура MVA: Multi Domain Alignment), каждая из которых оптимизирована для светоотдачи в своем секторе обзора. Каждый из доменов излучает свет не перпендикулярно плоскости экрана, а под некоторым углом к ней. Расчеты показали, что наилучший результат с точки зрения угла обзора, с учетом незначительного усложнения технологии, будет достигнут при количестве доменов, равном четырем (рис.3). Таким образом была решена проблема ограниченных углов обзора в исходной технологии VA.
При использовании технологии MVA каждая ячейка (субпиксель экрана) разделена на левую и правую части, так что расположенные в них кристаллы, изменяющие фазу проходящего света, поворачиваются в противоположных направлениях. Раз кристаллы в доменах ориентированы по-разному, то не важно, с какой стороны пользователь смотрит на экран. Если кристаллы одного домена развернуты так, что пропускают свет, то кристаллы соседнего домена окажутся под углом к ним и задержат свет. (Разумеется, кроме случая, когда надо отобразить белый цвет, – тогда все кристаллы располагаются почти параллельно плоскости матрицы.) То есть наблюдаемый под углом к монитору световой поток складывается из двух составляющих – из части, которая полностью проходит через фильтры (молекулы перпендикулярны потоку), и части, параллельной молекулам (свет не проходит через второй фильтр). Следовательно, при достаточно малых размерах ячеек обеспечивается одинаковая интенсивность света под любым углом к монитору. Дисплеи на основе этой технологии отличаются достаточно большим углом обзора – до 160° и достаточно малым временем реакции на изменение изображения – менее 25 мс.
К основным недостаткам технологии MVA можно отнести пропадание многих темных оттенков при взгляде точно перпендикулярно экрану и зависимость цветового баланса изображения от угла наблюдения, которые обусловлены наличием выступов на светофильтре, обеспечивающих разделение субпикселя на домены. Однако технология AMVA исправляет это несовершенство традиционных MVA-матриц, сохраняя все их достоинства. Матрицы, изготовленные по данной технологии, дают стереоскопическое изображение и гораздо более четкую картинку, значительно превосходят по контрастности MVA-матрицы (16 000 : 1 против 2000 : 1). Неслучайно матрицы этого типа распространены в рекламных и информационных решениях, таких как активные табло и информационные мониторы. Характеристики основных моделей ЖК-панелей с AMVA-матрицами компании AUO представлены в табл.2.
Структура AMVA-матрицы изображена на рис.4. Суть технологии заключается в нанесении на ЖК-панель направляющей полимерной пленки. В процессе производства в молекулы жидких кристаллов добавляют некоторое количество мономеров, после этого на ячейку подается напряжение, которое задает угол наклона молекул жидких кристаллов рядом с полиимидной областью. Затем ячейка подвергается воздействию УФ-излучения, которое фиксирует угол наклона, стабилизирует полимеры и тем самым завершает процесс ориентирования жидких кристаллов.
AHVA-матрицы
Еще один тип матриц ЖК-панелей – AHVA-матрицы, также разработанные компанией AUO. Характеристики модели ЖК-панели с таким типом матрицы представлены в табл.3.
Несмотря на название, матрицы AHVA не имеют отношения к матрицам с гомеотропной (VA) ориентацией жидких кристаллов. Наоборот, эта технология – дальнейшее развитие альтернативной схемы расположения жидких кристаллов – IPS-матрицы (In Plane Switching). Схема IPS-матрицы представлена на рис.5.
В матрицах IPS жидкокристаллические молекулы расположены в плоскости поляризационных фильтров и поворачиваются в ней на определенный угол в зависимости от прилагаемого напряжения, изменяя соответственно фазу проходящего через них светового пучка. Чем выше управляющее напряжение, тем больше кристаллы закручивают поляризацию светового пучка, и тем ярче субпиксель. При этом часть светового потока, плоскость поляризации которой совпадает с таковой верхнего поляризатора, проходит через него. Жидкие кристаллы в выключенном состоянии не пропускают свет, поэтому субпиксель черный.
Черный цвет получается действительно черным, а не темно-серым, поэтому панели IPS имеют хорошую контрастность, а битые пиксели не так заметны. Достоинство матрицы, помимо отличной цветопередачи, – очень большие углы обзора из-за расположения кристаллов в одной плоскости. Критичность больших углов обзора для многих отраслей промышленности (например, для станкостроения) и транспорта позволяет прогнозировать высокий спрос на данную панель.
Дополнительные функции
современных дисплеев AU Optronics
Компания AUO выпускает широкий спектр продукции для разных сфер применения, и эта стратегия полностью себя оправдывает. Благодаря многообразию, дисплеи от AUO стали палочкой-выручалочкой для множества фирм-производителей готовой продукции. Речь идет не только о небольших компаниях, выпускающих специализированное оборудование, например низкотемпературные дисплеи для железнодорожного транспорта или виброустойчивые мониторы для промышленного оборудования. Среди заказчиков AU Optronics – компании, производящие собственные дисплеи, например такие гиганты, как Samsung, LG и Apple. Поскольку спектр продукции AU Optronics очень широк, компания может предложить готовые решения, для которых уже отлажен процесс производства и не нужно разрабатывать дизайн с нуля для конкретного заказчика, как это часто делают другие компании [4].
Среди моделей AUO есть образцы с функционалом, который выгодно отличает их от продукции конкурентов. Это и дополнительный субпиксель белого цвета, и встроенный сенсорный экран, и функция Reverse Scan. Собственно, из-за наличия нестандартных технологий дисплеи этой компании и стали столь популярными. Следует отметить сверхъяркие (до 1500 кд/м 2) матрицы для использования при ярком внешнем освещении, матрицы, устойчивые к вибрациям, с широким температурным диапазоном, заменяемым элементом подсветки, широкими углами обзора, монохромные и с тонким корпусом. Про светодиодную подсветку вряд ли стоит упоминать – ею оснащены все современные модели (как, в большинстве случаев, и встроенным драйвером для нее).
Среди перечисленных функций особое место занимает виброустойчивость. Современный мир насыщен механизмами, каждый второй состоит из огромного количества подвижных частей. Шестеренки, червяки, валы, роторы и множество других движущихся деталей создают колоссальную тряску. В настоящее время подавляющее большинство этих механизмов не может функционировать без управляющей электроники – контроллеров, процессоров, дисплеев. Необходимость работы в таких условиях породила целый класс виброустойчивых электронных устройств. Труднее всего приходится, пожалуй, дисплеям – у них на борту, помимо управляющей микросхемы, хрупкая матрица, тонкие шлейфы и множество деталей, которые могут сломаться, разбиться или оборваться. Производители стараются решать эти проблемы – укрепляют места соединений проводов, внедряют силовой корпус, сводят к минимуму количество микротрещин, полученных на производстве, и применяют светодиодную подсветку. Это сложные, дорогостоящие и ресурсоемкие процессы, поэтому похвастаться наличием подобных панелей в ассортименте могут лишь некоторые производители. AU Optronics входит в число компаний, которые предлагают такие изделия.
Разработка компанией AUO технологии AHVA (описана выше) [3], которая представляет собой дальнейшее развитие альтернативной схемы расположения жидких кристаллов – IPS, дает возможность значительно увеличить угол обзора – до 178° (боковой).
Главной новинкой 2015 года, возможно, станет разъем eDP (Embedded Display Port), которым компания AU Optronics начала оснащать свои дисплеи [5]. Этот интерфейс был выпущен в 2009 году как расширение интерфейса DisplayPort, а разработан для замены устаревшего стандарта интерфейса низковольтного дифференциального сигнала LVDS. Уже в 2010 году компании-участники VESA (Video Electronics Standarts Association), такие как AMD и Intel, анонсировали постепенный отказ от поддержки LVDS в чипсетах нового поколения к 2013 году в пользу eDP. Связано это с ограниченными возможностями и большим уровнем напряжения LVDS, а также избыточности при наличии функций беспроводной связи, которые сейчас становятся все более распространенными. Стандарт eDP направлен на снижение мощности систем за счет новых функций, таких как частичное обновление дисплея, пониженные перепады вольтажа интерфейса, дополнительные опции скорости соединения, сжатие транспортных данных и управление подсветкой для разных областей. Отдельный канал теперь предназначен для передачи данных функции мультитач от дисплея к процессору системы. Электрические параметры интерфейса eDP регулярно расширяются для поддержки более широкого диапазона форм-факторов и сред передачи.
Характеристики некоторых моделей ЖК-панелей компании AUO с дополнительными функциями представлены в табл. 4.
* * *
Компании Sharp и AU Optronics выпускают большую номенклатуру ЖК-панелей с различными размерами диагоналей. Разработчики дисплеев легко могут выбрать модель, соответствующую конечному продукту. Поэтому ЖК-панели Sharp пользуются неизменным спросом у производителей промышленного и медицинского оборудования, систем автоматизации и др. На сегодняшний день ЖК-дисплеи – одни из самых перспективных среди всех устройств для отображения видеоинформации в промышленности, на транспорте, в быту и в информационной сфере. Своего часа выхода на рынок ждут многочисленные интереснейшие и перспективные разработки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Матешев И., Туркин А. Обзор новых ЖК-панелей Sharp для промышленного применения // Современная электроника. 2014. № 5. С. 22–24.
2. Туркин А. ЖК-панели Sharp для промышленного применения: основные особенности и обзор продукции // Компоненты и технологии. 2012. № 3. С. 80–82.
3. Матешев И., Туркин А. Обзор современных технологий производства ЖК-матриц // Современная электроника. 2014. № 8. С. 16–19.
4. www.auo.com. AUO Technology Center
5. Матешев И., Туркин А. Обзор современных дисплеев AUO с дополнительными функциями // Современная электроника. 2015. № 5. С. 20–22.
Отзывы читателей
