Технологии производства панелей мониторов

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Новосибирский государственный  технический университет

Факультет радиотехники и электроники

Кафедра конструирования  и технологии радиоэлектронных средств

 

 

 

 

 

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине информатика

тема: «Технологии производства панелей мониторов»

 

 

 

 

 

 

Выполнил                                                            Проверил

Группа: РК6-11                                                    Преподаватель: Бизяев А.А.

Студент: Альпинский С.А.                                 Оценка:

                                                                              Дата:

 

 

 

 

 

 

 

Новосибирск 2011

 

Содержание

 Введение…………………………………………………………3

1. ЖК мониторы………………………………………………...4

1.1. Технология производства…………………………………5

1.2 Тип матриц TN……………………………………………...6

1.3 Тип матриц IPS……………………………………………...7

1.4 Тип матриц  VA……………………………………………..8

1.5. Преимущества и недостатки……………………..………..9

2. Стерео мониторы……………………………………….…..11

2.1. Технология производства…………………………...…...13

2.2 Поляризационные 3D мониторы…………………….......13

2.3 Автостереоскопические 3D мониторы…………………..14

2.4. Преимущества и недостатки……………………….....….14

3. Плазменные мониторы………………………………….….15

3.1. Технология производства………………………………..16

3.2. Преимущества и недостатки……………………………..17

Заключение……………………………………………… ……18

 Список литературы……………………………………………19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 Важной частью настольного  персонального компьютера является  монитор. Все мониторы можно  классифицировать:

  -По схеме формирования изображения.

  -По своим размерам.

  -По способу воздействия на человека.

 Как правило, все  широко распространенные современные  мониторы, по схеме формирования  изображения, делятся на два  типа:

- на основе электронно-лучевой  трубке (ЭЛТ, или CRT);

- на основе жидких  кристаллов (ЖК-панель, LCD-панель).

 ЭЛТ-мониторы очень похожи на телевизоры. У них тот же принцип формирования сигнала – направленный электронный пучок вызывает свечение точек на экране. Этот тип мониторов позволяет создание изображения с максимальной контрастностью, яркостью и цветностью. Их недостатки – высокое потребление электроэнергии и вред, наносимый здоровью.

 ЖК-мониторы формируют  изображение за счет того, что  определенные точки экрана становятся  прозрачными или непрозрачными  в зависимости от приложенного  электрического поля. Поскольку  жидкокристаллические ячейки сами  не светятся, ЖК-мониторам нужна  подсветка. ЖК-мониторы имеют  малое потребление энергии, изображение  на них приятно глазам, отсутствует  радиационное излучение монитора. Их недостатки – малая контрастность  изображения и малые скорости  регенерации (обновления изображения)  экрана.

 

 

 

 

 

 

 1.ЖК МОНИТОРЫ

 

 Первые жидкокристаллические  материалы были открыты более  100 лет назад австрийским ученым  Ф. Ренитцером. Со временем было обнаружено большое число материалов, которые можно использовать в качестве жидкокристаллических модуляторов, однако практическое использование технологии началось сравнительно недавно.

 Дисплей на жидких  кристаллах используется для  отображения графической информации  в компьютерных мониторах (также  и ноутбуков), телевизорах, телефонах,  цифровых фотоаппаратах, электронных  книгах, навигаторах, также —  электронных переводчиках, калькуляторах,  часах и тп. а также во многих других электронных устройствах.

 Изображение в нём  формируется с помощью отдельных  элементов, как правило, через  систему развёртки. Простые приборы  с дисплеем (электронные часы, телефоны, плееры, термометры и пр.) могут  иметь монохромный или 2-5 цветный дисплей. Многоцветное изображение формируется с помощью RGB-триад.

 В основе принципа  работы ЖК-монитров лежит поляризация света. То есть, две панели (поляризационные пленки) выступают в качестве преграды для светового потока, тогда, как расположенный между ними тонкий слой кристаллов способствуют преломлению света, пропущенного первой пленкой. Таким образом, происходит свечение экрана, которое можно регулировать. В качестве подсветки обычно используется несколько ламп (от 4 до 6) и дополнительные зеркала (для равномерного распределения света).

 Содержащиеся между  двумя панелями кристаллы могут  изменять свое положение под  воздействием электрического импульса. Современные цветные матрицы  состоят из пикселей, каждый из  которых имеет три ячейки, отвечающие  за красный, зеленый и синий цвета соответственно.

 

 

 

1.1Технология производства ЖК мониторов

 

 Процесс изготовления  ЖК-панелей очень схож с производством  полупроводников. 

 На стекло наносится  слой хромовых проводников для  создания проводящей структуры  транзисторов и запоминающих  конденсаторов. Затем добавляется  тонкий слой оксида кремния,  который будет работать в качестве  диэлектрика для затворов транзисторов  и конденсаторов. После этого  для создания канала транзистора  наносится слой аморфного кремния.  Затем две зоны транзистора  легируются N+ для создания стока и истока. Наконец, наносится слой металлических проводников, чтобы связать транзистор (слева) с запоминающим конденсатором (справа). Этот слой также обеспечивает подключение к металлической шине данных. Хромовая решётка, соединяющая все транзисторы в строчке, работает в качестве горизонтальной адресной линии. Наконец, весь комплекс покрывается оксидной плёнкой для защиты компонентов.

 Так как транзистор  на аморфном кремнии имеет  не такие хорошие характеристики, как транзистор на легированной  подложке, к решётке прикладывается  отрицательное напряжение (-5 В), которое  гарантирует, что транзистор открыт (выключен). Как только транзисторный  слой будет нанесён, можно добавлять  жидкие кристаллы. 

 Чтобы две стеклянные  пластины не соприкасались друг  с другом, добавляется специальный  разделитель (spacer). Затем наносятся жидкие кристаллы и электроды из оксида индия и олова. После этого добавляются цветовые фильтры (в нашем случае зелёный), передняя стеклянная панель и ещё один поляризатор, ось которого перпендикулярна оси первого поляризатора.

 Над транзистором наносится  чёрный фильтр. Причина проста: в  этой области напряжение не  контролируется, в отличие от  пространства под электродом. Оно  зависит от напряжения в линии  данных, которое может меняться даже тогда, когда наш пиксель вовсе не адресуется. Поэтому лучше "замазать" эту область, чтобы она не влияла на результат.

 Сегодня производство  ЖК-матриц происходит по разным  технологиям, соответственно каждая  из них относится к определенному  типу. Различают такие основные типы ЖК-матриц, используемых сегодня для ноутбуков:

 • Twisted Nematic (TN)

 • In-Plane Switch (IPS)

 • Vertical Alignment (VA).

 

 1.2 Тип матриц TN

 

 Тип матриц, изготовленных по технологии TN, можно смело отнести к «ветеранам труда». Матрицы характеризуются своеобразным расположением кристаллов, что сказывается на световом потоке, проходящем через поляризационную пленку. Интенсивность подачи света зависит от напряжения, оказываемого на кристаллы. В таких матрицах весьма проблематично добиться эффекта полного черного цвета. Тем не менее, тип матриц TN имеет свои достоинства, впрочем, как и недостатки.

 Итак, к преимуществам  TN матрицы относятся:

 • максимальная скорость  «реагирования» ячейки;

 • экономичное потребление  электроэнергии;

 • дешевизна относительно  остальных типов матриц.

 Недостаток TN матриц состоит, в первую очередь, в несинхронности движения кристаллов при поворотах. Так, например, когда все кристаллы должны уже закончить разворот, некоторая их часть его только начинает, в результате чего световой поток рассеивается. Также характерно неравномерное изображение картинки под разными ракурсами. (Рис.1)

Рис.1

 

 1.3 Тип матриц IPS

 

 Для тех, кто увлекается  фотографией и компьютерной графикой  трудно найти более подходящий  вариант монитора, чем типы ЖК-матриц, изготовленные по технологии  IPS. Производством этих матриц занимаются такие гиганты электроники, известные всему миру качеством и надежностью техники, как Philips, LG и другие.

 Данный тип матриц  подразумевает собой стабильное  расположение кристаллов (параллельно  полотну монитора), которые синхронно  поворачиваются, обеспечивая безупречную  картинку. Такого эффекта удалось  достичь благодаря использованию  дополнительных электродов, расположенных  на нижней части каждой отдельно  взятой ячейки. О неисправности  ячейки можно судить в том  случае, если при включении она  продолжает иметь черный оттенок.  (Рис.2)

Рис.2

 Оценивая тип матриц  IPS по качеству конечного изображения, можно с уверенностью сказать, что это идеальный вариант.

 К преимуществам технологии  можно причислить:

 • отличную цветопередачу; 

 • широкие углы  обзора.

 К недостаткам же  относятся: 

 • меньшая скорость (по сравнению с предыдущей  технологией) «срабатывания»;

 • оказывающая негативное  воздействие на глаза, слишком  явная межпиксельная сетка; 

 • высокая цена.

 

1.4 Тип матриц  VA

 

 Проанализировав типы  ЖК-матриц IPS и TN, можно сделать вывод, что первый вариант – недостаточно идеален в плане качества изображения, тогда как второй не всем по карману. На самом деле это не проблема. Те, кто привык находить оптимальные решения для поставленных задач, оценят компромиссный вариант – технологию VA.

 Этот тип матриц  отличаются глубоким и насыщенным  черным цветом. Особенность его  заключается в наличии мультимедийной  структуры, благодаря которой  даже при повороте матрицы  можно достичь максимального  эффекта равномерного расположения  кристаллов, то есть приемлемого  изображения для человеческого  глаза под разными ракурсами  монитора. (Рис.3)

Рис.3

 MVA стала наследницей технологии VA, представленной в 1996 году компанией Fujitsu. Жидкие кристаллы матрицы VA при выключенном напряжении выровнены перпендикулярно по отношению ко второму фильтру, то есть не пропускают свет. При приложении напряжения кристаллы поворачиваются на 90°, и на экране появляется светлая точка. Как и в IPS-матрицах, пиксели при отсутствии напряжения не пропускают свет, поэтому при выходе из строя видны как чёрные точки.

 Достоинствами технологии  MVA являются глубокий чёрный цвет и отсутствие как винтовой структуры кристаллов, так и двойного магнитного поля.

 Недостатки MVA в сравнении с S-IPS: пропадание деталей в тенях при перпендикулярном взгляде, зависимость цветового баланса изображения от угла зрения.

 Аналогами MVA являются технологии:

 • PVA (Patterned Vertical Alignment) от Samsung.

 • Super PVA от Samsung.

 • Super MVA от CMO.

 Характеристики матриц Premium MVA и S-PVA:

 • хорошая цветопередача,  почти не уступающая IPS;

 • насыщенный черный  цвет;

 • высокая скорость  отклика; 

 • широкие углы  обзора;

 • высокие показатели  яркости и контрастности изображения.

 

1.5Преимущества и недостатки

 

 В настоящее время  ЖК-мониторы являются основным, бурно  развивающимся направлением в  технологии мониторов. К их  преимуществам можно отнести:  малый размер и вес в сравнении  с ЭЛТ. У ЖК-мониторов, в отличие  от ЭЛТ, нет видимого мерцания, дефектов фокусировки и сведения  лучей, помех от магнитных полей,  проблем с геометрией изображения  и четкостью. Энергопотребление  ЖК-мониторов в 2—4 раза меньше, чем у ЭЛТ и плазменных экранов  сравнимых размеров. Энергопотребление  ЖК-мониторов на 95 % определяется  мощностью ламп подсветки или  светодиодной матрицы подсветки  (англ. backlight — задний свет) ЖК-матрицы. Во многих мониторах 2007 года для настройки пользователем яркости свечения экрана используется широтно-импульсная модуляция ламп подсветки частотой от 150 до 400 и более герц.