Лекции по курсу Основы телевидения (Лекции по курсу "Основы телевидения"), страница 4

м) сравномерно распределёнными светодиодами мощностью от 30 мВт доединиц Ватт со своими оптическими системами.Триада.Большие экраны на дискретных светодиодах – как правило сетевыеустройства, управляемые по сети Ethernet. Это позволяет строить экранылюбых форм и размеров практически без ограничений по разрешению.Преимущества:+ предельно высокая яркость (экран можно наблюдать в солнечныйдень). Обеспечивается выбором источников света – светодиодов, а такжеприменением дополнительных оптических систем, фокусирующих ихизлучение.+ возможность формирования экранов любых размеровНедостатки:- существенный структурный шум, значительно больший, чем у другихэкранов- ограниченные углы обзора из-за наличия оптических элементов- сложность и громоздкость конструкции, как следствие, применение врекламе и индустрии развлечений27IID11Жидкокристаллические матрицы (ЖК).LCD – liquid crystal display.Под TFT подразумеваются любые ЖК матрицы, хотя аббревиатура неимеет к ним отношения (TFT – thin-film transistor – тонкоплёночныйтранзистор – лишь одна их технологий, используемых в ЖК матрицах).ЖК матрицы являются светоклапанными системами, т.е.

модулируютсвет внешнего источника (люминесцентные лампы – CCFL (Cold CathodeFluorescent Lamp) и светодиоды – LED (Light-emitting diode)).Принцип действия всех ЖК матриц заключается в измененииплоскости поляризации света, прошедшего через ячейку матрицы в слоежидких кристаллов, ориентированных определённым образом вэлектростатическом поле.Жидкие кристаллы – органические вещества, имеющие вытянутыемолекулы. Ориентированные в одном направлении, они образуютполяризационный фильтр для проходящего света. За счёт измененияполяризующего поля можно поворачивать плоскость поляризации.Но человеческий глаз не реагирует на изменения плоскостиполяризации света, поэтому в состав ЖК матриц всегда входят внешниеполяризаторы (один или два).При совпадении плоскости поляризации света, прошедшего сквозьжидкие кристаллы, и внешнего фильтра ячейка матрицы светится, приперпендикулярном направлении – кажется тёмной.Полностью исключить просаживание противоположной поляризациичерез фильтр невозможно, поэтому глубокий чёрный цвет у ЖК матрицыбыть не может.228IID111 – источник света (люминесцентные лампы или матрицы светодиодов)2 – отражатель3 – рассеиватель (для равномерного распределения интенсивностисвета по экрану)4 – внешние поляризаторы5 – переднее и заднее стекло матрицы6 – вертикальные электроды7 – горизонтальные электроды8 – слой жидких кристаллов2Подсветка ЖК матриц.Подсветка может осуществляться с помощью люминесцентных лампили светодиодов.Также подсветка может осуществляться по периметру матрицы или повсей площади экрана.1 – источник света2 – отражатели3 – световодОсновные типы ЖК матриц.1).

TN (Twisted Nematic – «скрученные червяки»)Это первые ЖК матрицы и до сих пор наиболее массовый продукт нарынке экранов (что объясняется отработанной технологией и, ка следствие,дешевизной).Принцип действия, как и в других типах – поворот плоскостиполяризации света при прохождении слоя жидких кристаллов.Матрица имеет 2 поляризатора на переднем и заднем стекле,повёрнутые ортогонально.29IID11Молекулы жидких кристаллов ориентированы следующим образом:- около заднего стекла – горизонтально (за счёт микроскопических бороздокна его поверхности)- у переднего стекла – вертикально (по той же причине)- в толще самих кристаллов – повёрнуты по спирали на 90 градусов (откуда ипроисходит название – «скрученные»).В итоге свет проходит через такую ячейку.При приложении потенциалов к электродам на переднем и заднемстекле молекулы выстраиваются вдоль силовых линий, а именно –перпендикулярно поверхности стекла.

В итоге спиральная структураразрушается, поворота плоскости поляризации на 90 градусов не происходит,и свет не проходит через такую ячейку.Под ячейкой понимается пиксель или один из субпикселей, которыеобразуют полный пиксель. Красные, зелёные и синие субпиксели – на основецветных светофильтров.2Рисунок 1 – без поляризующего напряжения. Молекулы занимаютпромежуточные значения, сворачиваясь по спирали.Рисунок 2 – с поляризующим напряжением. Промежуточные молекулывыстроены в одну линию.Преимущества:+ предельно низкая стоимость из-за отработанной технологии+ высокая яркость, т.к. матрицы изначально прозрачны.+ малое время отклика из-за простоты электродной структурыНедостатки:- малые углы обзораПринцип работы матрицы реализуем лишь при перпендикулярномвзгляде на её поверхность.

При виде сбоку можно наблюдать часть жидкихкристаллов с самыми разными углами поляризации. Прошедший через нихполяризованный свет не отсекается передним поляризатором, что приводит кдополнительной засветке тёмных участков изображения.30IID11- низкая контрастность- плохая цветопередачаВ чистом виде TN матрицы в настоящее время не используются.Контрастность и углы обзора в небольшой степени можно повыситьнанесением простейшего нейтрального светофильтра (технология TN+Film),что используется повсеместно.Коммутация электродной структуры матрицы в чистом виде даётплохой результат из-за большой ёмкости этих электродов. Процессы заряда иразряда электродов затягиваются, что существенно ухудшает время откликаи даёт тянущееся продолжение за всеми движущимися объектами.

Решение –установка коммутирующего элемента (транзистора) в каждой ячейкематрицы. Технология, получившая название TFT (тонкоплёночныетранзисторы), используется повсеместно во всех типах ЖК матриц, поэтомуЖК экраны называют в ряде случаев TFT экранами, что неверно.2IPS матрицы (In-plane switching – «коммутация в плоскости») –разработаны для устранения основного недостатка TN матриц – малых угловобзора.

Чтобы наблюдатель не смог «заглянуть» в глубину жидкихкристаллов, их ориентация производится вблизи переднего стекла матрицы.Для этого электродная структура наносится именно на переднее стекло.Изначально жидкие кристаллы ориентированы перпендикулярноплоскости поляризации переднего светофильтра, т.е. изначально матрица непропускает свет. При приложении потенциала двум электродам, входящим вкаждую ячейку, молекулы жидких кристаллов выстраиваются вдоль силовыхлиний электрического поля, поворачиваясь на 90 градусов относительноисходного положения. Ячейка пропускает свет.31IID11Преимущества:+ большие углы обзора+ высокая контрастность+ хорошая цветопередачаНедостатки:- самая высокая цена среди всех ЖК матриц- большие габариты и повышенное энергопотребление за счёт болеесложной системы подсветки (матрица изначально непрозрачна, требуетсябольшее количество света)Сферы применения – везде, где требуется высокое качество передачиоттенков серого и цвета, т.е. работа с графикой.2PVA (MVA) матрицы.PVA (Patterned Vertical Alignment – «решётчатое вертикальноерасположение»), MVA (Multi-domain Vertical Alignment – «мультидоменноевертикальное расположение»).Ячейка MVA или PVA матрицы является простым объединением двухполовинок обычной ячейки TN матрицы, повёрнутых на небольшой уголотносительно вертикальной оси.

Это обеспечивает увеличение угла обзора вгоризонтальной плоскости при небольшом ухудшении контрастности привзгляде строго перпендикулярно.Преимущества:+ относительно широкие углы обзора+ высокая контрастностьНедостатки:- снижение контрастности при взгляде на экран ортогонально (чёрныедетали приобретают серебристый оттенок)Срок работы ксеноновых ламп небольшой, порядка 2000 часов.Недостаток для бытовой техники: заканчивают срок службы, взрываясь.Поэтому конструктивно выполняются в блоке, поэтому стоят очень дорого.3211IIDЖК проекторы.21 – источник света (ксеноновая лампа)2 – параболический отражатель3 – тепловой фильтр (для охлаждения матрицы)4 – коллиматор (линза Френеля, формирует параллельный пучок света)5 – световод (пластмассовая конструкция, металлизированная внутри,обладает хорошими отражающими свойствами)6 – дихроические зеркала (один цвет отражают, другой пропускают)7 – плоские зеркала под углом 45 градусов8 – поляризационные фильтры9 – ЖК матрицы10 – суммирующая призма11 – светосильный объективБольшинство ЖК проекторов содержит отдельные матрицы дляформирования RGB составляющих.Исходный световой поток мощной ксеноновой лампы с помощьюдихроических зеркал делится на 3 составляющих, каждая из которых посистеме световодов подводится к своей ЖК матрице.

Матрицы работают свнешними поляризаторами, что защищает их от преждевременноговыгорания в мощном световом потоке.После модуляции в матрицах 3 потока складываются в суммирующейвыходной призме и поступают в проекционный объектив, а далее на экран.33IID11Существуют и упрощённые версии ЖК проекторов – так называемыеLED проекторы (по типу подсветки). Они содержат полноцветнуюминиатюрную ЖК матрицу, систему подсветки на основе мощныхсветодиодов и пластиковый проекционный объектив.2Преимущества конструкции:+ малые габариты и весНедостаток:- низкое разрешениеМатрицы микрозеркал.MMD – Micromirror devices.Торговая марка – DLP – digital light processing.Матрицы микрозеркал относятся к светоклапанным системам, но вотличие от рассмотренных ранее работают не на просвет, а на отражение.Матрица микрозеркал – интегральная микросхема, содержащая насвоей подложке несколько миллионов зеркал со стороной квадрата порядка10 микрон.

Каждое зеркало закреплено на подвижном основании и можетотклоняться от среднего положения в ту или иную сторону за счёт силэлектростатики.Отклоняющее поле формируется электродной структурой на подложкематрицы. Так как требуется отклонение на небольшой угол (в сторонуобъектива или мимо него), а также за счёт того, что всё это происходит вмикромире, величины управляющих напряжений невелики.Технология производства – микрофотолитография.3411IID21 – микрозеркало2 – подвижное основание3 – электродная структураДля получения цветного изображения приходится использовать 3матрицы микрозеркал, освещаемые красным, зелёным и синим светом.