Современные электронные устройства являются практически универсальными. Так, например, смартфон превосходно справляется не только со звонками (их приемом и совершением), но и возможностью бороздить просторы интернета, слушать музыку, просматривать видеоролики или читать книги. Для этих же задач подойдет планшет. Экран является одной из важнейших частей электроники, особенно если он - сенсорный и служит не только для отображения файлов, но и для управления. Ознакомимся с характеристиками дисплеев и технологиями, по которым они создаются. Уделим особое внимание тому, что такое IPS-экран, что это за технология, в чем ее преимущества.
Как устроен ЖК-экран
Прежде всего разберемся, как устроен которым оснащается современная техника. Во-первых, это активная матрица. Она состоит из микропленочных транзисторов. Благодаря им и формируется изображение. Во-вторых, это слой жидких кристаллов. Они оснащены светофильтрами и создают R-, G-, B-субпиксели. В-третьих, это система подсветки экрана, которая позволяет сделать изображение видимым. Она может быть люминесцентной или светодиодной.
Особенности IPS-технологии
Строго говоря, матрица IPS - разновидность технологии TFT, по которой создаются ЖК-экраны. Под TFT часто понимают мониторы, произведенные способом TN-TFT. Исходя из этого, можно произвести их сравнение. Чтобы ознакомиться с тонкостями выбора электроники, разберемся, что такое технология экрана IPS, что это понятие обозначает. Главное, что отличает эти дисплеи от TN-TFT, - расположение жидкокристаллических пикселей. Во втором случае они располагаются по спирали, находятся под углом в девяносто градусов горизонтально между двумя пластинами. В первом (который нас интересует больше всего) матрица состоит из тонкопленочных транзисторов. Причем кристаллы располагаются вдоль плоскости экрана параллельно друг другу. Без поступления на них напряжения они не поворачиваются. У TFT каждый транзистор управляет одной точкой экрана.
Отличие IPS от TN-TFT
Рассмотрим подробнее IPS, что это такое. У мониторов, созданных по данной технологии, есть масса преимуществ. Прежде всего, это великолепная цветопередача. Весь спектр оттенков ярок, реалистичен. Благодаря широкому углу обзора изображение не блекнет, с какой точки на него ни взгляни. У мониторов более высокая, четкая контрастность благодаря тому, что черный цвет передается просто идеально. Можно отметить следующие минусы, которыми обладает тип экрана IPS. Что это, прежде всего, большое потребление энергии, значительный недостаток. К тому же устройства, оснащенные такими экранами, стоят дорого, так как их производство очень затратное. Соответственно, TN-TFT обладают диаметрально противоположными характеристиками. У них меньше угол обзора, при изменении точки взгляда изображение искажается. На солнце ими пользоваться не очень удобно. Картинка темнеет, мешают блики. Однако такие дисплеи имеют быстрый отклик, меньше потребляют энергии и доступны по цене. Поэтому подобные мониторы устанавливают в бюджетных моделях электроники. Таким образом, можно заключить, в каких случаях подойдет IPS-экран, что это великолепная вещь для любителей кино, фото и видео. Однако из-за меньшей отзывчивости их не рекомендуют поклонникам динамичных компьютерных игр.
Разработки ведущих компаний
Сама технология IPS была создана японской компанией Hitachi совместно с NEC. Новым в ней было расположение жидкокристаллических кристаллов: не по спирали (как в TN-TFT), а параллельно друг другу и вдоль экрана. В результате такой монитор передает цвета более яркие и насыщенные. Изображение видно даже на открытом солнце. Угол обзора IPS-матрицы составляет сто семьдесят восемь градусов. Смотреть можно на экран с любой точки: снизу, сверху, справа, слева. Картинка остается четкой. Популярные планшеты с экраном IPS выпускает компания Apple, они создаются на матрице IPS Retina. На один дюйм используется увеличенная плотность пикселей. В результате изображение на дисплее выходит без зернистости, цвета передаются плавно. По словам разработчиков, человеческий глаз не замечает микрочастиц, если пикселей более 300 ppi. Сейчас устройства с IPS-дисплеями становятся более доступными по цене, ими начинают снабжать бюджетные модели электроники. Создаются новые разновидности матриц. Например, MVA/PVA. Они обладают быстрым откликом, широким углом обзора и замечательной цветопередачей.
Устройства с экраном мультитач
В последнее время большую популярность завоевали электронные приборы с сенсорным управлением. Причем это не только смартфоны. Выпускают ноутбуки, планшеты, у которых сенсорный экран IPS, служащий для управления файлами, изображениями. Такие устройства незаменимы для работы с видео, фотографиями. В зависимости от встречаются компактные и полноформатные устройства. мультитач способен распознавать одновременно десять касаний, то есть на таком мониторе можно работать сразу двумя руками. Небольшие мобильные устройства, например смартфоны или планшеты с диагональю в семь дюймов, распознают пять касаний. Этого вполне достаточно, если у вашего смартфона небольшой IPS-экран. Что это очень удобно, оценили многие покупатели компактных устройств.
Наверняка каждый пользователь современного смартфона, телевизора или монитора слышал такое понятие, как IPS LCD матрица. Но что это значит? Какие преимущества присущи таким изделиям, и как работает данная технология? На все эти вопросы вы получите ответы в данной публикации.
Итак, в первую очередь стоит разобраться с тем, что же такое LCD и IPS. Это позволит понять, есть ли между ними какая-либо разница.
1. Что такое LCD
LCD – это сокращение от Liquid Crystal Display, которое в переводе на русский означает жидкокристаллический дисплей. Это объясняет негласное название таких матриц – ЖК. Таким образом, практически любой экран, который есть в вашем доме – монитор, телевизор, мобильный телефон, и даже экраны на бытовой технике, является LCD. На данный момент LCD экраны пользуются наибольшим распространением во всем мире, так как они обладают массой неоспоримых преимуществ, при этом они являются доступными и недорогими. Единственным конкурентом таким экранов является плазменная панель, однако такие экраны стоят немного дороже LCD.
2. Тип LCD экрана IPS
IPS в отличие от LCD является типом матрицы в LCD экранах. Таким образом, невозможно сказать, что лучше IPS или LCD, так как это две составляющие одного целого. ЖК – это тип экрана, а IPS – это тип матрицы в жидкокристаллическом дисплее.
Технология IPS была разработана относительно давно, и сегодня мы можем наблюдать ее активное развитие и улучшение. Основное отличие таких матриц заключается в расположении управляющих электродов, которые расположены на одной плоскости с молекулами жидких кристаллов, в отличие от TN, где электроды расположены на разных сторонах кристаллов.
Такое решение означает, что при выключенном дисплее (при отсутствии электромагнитного поля) жидкие кристаллы располагаются таким образом, чтобы свет не проходил сквозь молекулы, что делает экран черным. Это объясняет тот факт, что в случае выхода пикселя из строя на экране появляется черная точка. Помимо этого, технология IPS позволила увеличить углы обзора до 170˚ (а в новых моделях до 178˚). Среди всех матриц, IPS имеют самый большой угол обзора, сравнимый только с плазменной панелью, что является главным достоинством данной технологии.
Но, как и любая другая технология экрана IPS LCD имеет свой недостаток. Заключается он в длительном времени отклика. Для решения этой проблемы были проведены некоторые доработки. Более того, технология IPS активно развивается и в наше время. Разработчики постоянно улучшают показатели таких матриц и уже на данный момент они ничем не уступают технологии TN по времени отклика, при этом существенно выигрывая в остальных параметрах. По мнению большинства производителей электроники, именно IPS матрицы имеют наибольшие перспективы. Это выражается в том, что подавляющее большинство производителей мониторов, смартфонов и планшетных ПК используют именно IPS матрицы.
3. Super LCD или IPS LCD
Непрерывное активное развитие технологий в области производства высококачественных дисплеев стало причиной появления на свет нового типа матриц, которые получили название – super LCD. Такой тип экранов имеет весьма высокие показатели. Это более естественные цвета, хорошие углы обзора, высокая контрастность и четкость изображения. Все эти показатели существенно превосходят показатели первых IPS дисплеев.
Однако разработчики IPS матриц также не теряли времени, разрабатывая новые решения, позволяющие достичь более высоких показателей по всем характеристикам. Так, почти за 13 лет эволюции в свет вышло несколько улучшений IPS матриц:
- Super IPS – для улучшения времени отклика;
- AS-IPS (Advenced Auper IPS). Данная технология позволила повысить прозрачность самой матрицы, при этом улучшить контрастность и яркость;
- Horisontal IPS–более натуральный белый цвет;
- Professional IPS–повышение количества цветов до 1,07 млрд. Данная технология считается лучшей среди ЖК экранов. В это же время разработчики трудились над улучшением времени отклика, благодаря чему на свет появилась E-IPS матрица, с откликом равным 5 мс.
4. IPS и не IPS матрица на планшете: Видео
Такие разработки позволили матрицам IPS в LCD экранах вырваться на первое место. Лидирующие позиции они занимают в наше время. Конечно, стоит отметить, что современные технологии TN+Film, Super LCD, Amoled и другие, не значительно уступают, а в некоторых областях, даже и превосходят технологию IPS. Поэтому, какой экран выбрать super LCD или IPS зависит только от вас, ваших предпочтений и требований.
5. Преимущества IPS матриц
Как уже говорилось выше, современные IPS матрицы имеют целый ряд преимуществ. Разработчики и сейчас работают над новыми решениями, постоянно повышая показатели дисплеев, работающих на IPS матрицах. Главное преимущество IPS дисплеев – это натуральные цвета. Глубокий и максимально естественный черный цвет, а также чистый белый цвет делают такие дисплеи идеальными для тех, кто работает с фотографиями.
Кроме этого, мониторы IPS имеют самые большие углы обзоров без искажений и потерь цветности. Это спорное преимущество, так как обычно пользователь располагается прямо перед монитором или телевизоров. К тому же такие конкуренты как Amoled, super LCD и TN+Film также имеют большие углы, которые не значительно уступают IPS. Но все же факт остается фактом. В этом плане IPS впереди.
Есть, конечно же, и недостатки, к примеру, более высокая стоимость, в сравнении с TN+Film, а также большее потребление энергии, что очень важно для автономных устройств. Однако в совокупности всех свойств матрицы IPS все же занимают лидирующую позицию, хотя остальные технологии практически не отстают.
Компания МЭЛТ – один из немногих российских производителей электроники, чья продукция соответствует мировому уровню. Сейчас производственная линейка компании насчитывает несколько сотен ЖК-индикаторов, не уступающих иностранным аналогам. При этом отечественные дисплеи обладают рекордно широким диапазоном рабочих температур, поддерживают различные знакогенераторы и имеют вполне конкурентоспособную стоимость.
Присутствие в названии статьи имени российского производителя электроники может направить мысли в сторону актуальной на сегодняшний день проблемы импортозамещения. О замене иностранных товаров, в том числе – электроники, на продукцию отечественного производителя много говорят и пишут. Однако на деле все не так просто.
Российская электроника может составить конкуренцию импортным аналогам лишь в некоторых узких областях. По этой причине каждый успешный отечественный производитель электроники вызывает гордость. Один из них – компания МЭЛТ.
Компания МЭЛТ была основана в 1995 году. Изначально основным направлением ее деятельности была разработка и производство плат АОН (автоматического определения номера). Уже тогда базовым принципом работы компании стала опора на собственные силы – собственную разработку и производство. Благодаря опытной команде разработчиков и закупке современного оборудования был организован полный цикл создания электронных устройств: проектирование, сборка, контроль качества, тестирование и продажа. Эти традиции были сохранены и приумножены. На данный момент МЭЛТ обладает возможностью разрабатывать и производить печатные платы, выполнять сборку электронных блоков с помощью современных технологий монтажа (SMT, COB, TAB).
Стабильное качество продукции МЭЛТ хорошо известно не только российским потребителям, но и их коллегам из стран СНГ, Европы и Ближнего Востока. Чтобы не быть голословными, можно перечислить постоянных партнеров компании МЭЛТ: ЗАО «Связь инжиниринг», ЗАО «МЕТТЭМ-Светотехника», ЗАО «МЕТТЭМ-Технологии», ОАО ПК «Медицинская Техника», Институт космических исследований Российской академии наук, ООО «НПП ИТЭЛМА», ОАО «Саранский приборостроительный завод», ОАО Ставропольский радиозавод «СИГНАЛ», Объединенный институт Ядерных Исследований и многие другие.
В настоящее время компания занимается разработкой и производством печатных плат, ЖК-индикаторов, источников питания, светодиодных линеек.
Среди продукции компании стоит особо отметить ЖК-индикаторы. Знакосинтезирующие и графические ЖК-дисплеи МЭЛТ разрабатываются и производятся за счет собственных мощностей компании. Они зарекомендовали себя с самой лучшей стороны и пользуются заслуженным уважением как крупных производителей электроники, так и непрофессиональных электронщиков-энтузиастов.
Среди достоинств ЖК-индикаторов МЭЛТ можно отметить использование самых современных технологий производства, отличную контрастность, огромный выбор моделей, поддержку русского/английского/белорусского/украинского/казахского знакогенераторов, широкий рабочий диапазон температур, низкую цену и максимальную доступность.
МЭЛТ: современные технологии создания ЖК-панелей
Компания МЭЛТ применяет ЖК-стекла (ЖК-панели) для знакосинтезирующих и графических ЖК-индикаторов по двум наиболее современным технологиям: STN (Super Twisted Nematic) и FSTN (Film Super Twisted Nematic). Каждая из технологий имеет версии с позитивным и негативным изображением (STN Positive/Negative и FSTN Positive/Negative). Кроме того, доступны исполнения, использующие отраженный свет или светодиодную подсветку.
Одним из важнейших достоинств ЖК-панелей МЭЛТ является их рекордно широкий диапазон рабочих температур. Большинство линеек ЖК имеет модели, способные функционировать при температурах -30…80°С, а диапазон температур хранения для них составляет -45…80°С.
Еще одним преимущество ЖК-панелей МЭЛТ является их высокая контрастность. По этому показателю они превосходят своих зарубежных конкурентов.
Стоит отметить, что стекла – это только часть технологического цикла создания ЖК-экранов. Качество ЖК-экрана напрямую зависит от применяемых технологий монтажа электронных компонентов. Здесь у компании МЭЛТ есть особый повод для гордости.
Качество разводки – залог качества ЖК-дисплеев
Очевидно, что одной ЖК-панели мало для создания дисплея. Необходим контроллер, система питания, печатная плата. Кроме того, важно обеспечить качественный монтаж элементов на плату.
МЭЛТ имеет опытную команду инженеров, которая способна самостоятельно разработать схемотехнику и печатную плату дисплея. При этом для большинства модулей применяются ЖК-контроллеры отечественной компании ОАО «АНГСТРЕМ».
Собственное сверхсовременное монтажное производство – гордость компании. В настоящее время МЭЛТ имеет оборудование для выполнения высокопроизводительного монтажа по технологиям SMT и COB.
Технология COB (Chip On Board) предполагает монтаж бескорпусных кристаллов микросхем напрямую на плату. COB имеет преимущества перед использованием стандартных корпусных микросхем.
|
а) пример ручной установки бескорпусных |
|
|
в) заливка компаундом установленных |
|
| Рис. 1. Этапы монтажа кристаллов ЖК-контроллеров по технологии COB | |
Как было сказано выше, COB используется для быстродействующих компонентов. Именно по этой технологии происходит монтаж ЖК-контроллеров в ЖК-дисплеях компании МЭЛТ (рисунок 1). Оборудование МЭЛТ позволяет собственными силами выполнять полный цикл монтажа: установку и позиционирование (рисунок 1а), разварку выводов (рисунок 1б), контроль качества монтажа, герметизация кристалла компаундом (рисунок 1в).
Оборудование для COB компании МЭЛТ имеет следующие характеристики:
- количество развариваемых пинов: до 10000;
- ширина проводника: от 90 мкм;
- зазор между проводниками: от 90 мкм.
Кроме перечисленных выше специализированных технологий, МЭЛТ обладает оборудованием ведущих японских и европейских производителей (YAMAHA, Assembleon, Ersa, Dek и других) для традиционного SMT-монтажа и монтажа выводных компонентов. Гибкость сборки мелких и крупных серий печатных плат достигается за счет наличия двух линий поверхностного монтажа и линии сквозного монтажа.
Первая линия поверхностного монтажа предназначена для сборки крупных серий печатных узлов в автоматическом режиме. Ее максимальная производительность составляет до 20000 компонентов в час. Линия включает следующее оборудование:
- автоматический загрузчик печатных плат Nutek NTM 710 EL;
- автоматический принтер паяльной пасты DEK ELA;
- конвекционную печь ERSA HotFLow 5;
- автоматический разгрузчик печатных плат Nutec NTM 710 EM 2;
Вторая линия поверхностного монтажа предназначена для сборки мелких и средних серий печатных узлов. Именно эта линия позволяет производить монтаж бессвинцовых компонентов. Производительность линии также составляет до 20000 компонентов в час. Она включает в себя следующее оборудование:
- полуавтоматический принтер паяльной пасты DEK 248;
- мультифункциональный станок для расстановки компонентов YAMAHA YS12F;
- конвекционную печь BTU Pyramax 98A;
- автоматический разгрузчик печатных плат Nutec NTM 710 EM 2.
Линия сквозного монтажа включает в себя:
- установку пайки динамической волной припоя KIRSTEN-K5360P;
- установку струйной отмывки печатных плат TRIMAX.
После монтажа блоки проходят контроль качества с помощью оптической 3D-устаовки TRION-2000.
Для испытаний узлов при разной температуре и влажности используется климатическая камера тепла/холода/влажности ESPEC SH-661.
Таким образом, компания МЭЛТ способна не только разрабатывать, но и производить ЖК-дисплеи собственными силами с поддержанием высочайшего качества изготовления.
Восемь причин выбрать ЖК-дисплей МЭЛТ
Существует достаточно широкий круг производителей ЖК-панелей и дисплеев. По этой причине особенно приятно осознавать, что компания МЭЛТ не теряется на их фоне. Более того, по ряду параметров продукция МЭЛТ превосходит зарубежные аналоги.
Назовем целых восемь причин, по которым стоит выбрать именно ЖК-дисплеи МЭЛТ.
Во-первых, великолепные показатели контраста, не уступающие конкурентам. Это достигается благодаря использованию самых современных технологий FSTN и STN.
Во-вторых, широчайший выбор моделей (более 600 представителей): знакосинтезирующие и графические; с позитивным и негативным отображением; с различными цветами подсветки (янтарный, желто-зеленый, красный, голубой, белый); с напряжением питания 2,8/3,0/3,3/5 В; с различными форматами и разрешением; с термокомпенсацией и без.
О многообразии моделей говорит даже фирменное именование дисплеев, состоящее из девяти позиций (таблица 1).
Таблица 1. Именование ЖК-дисплеев МЭЛТ
| MT | -16S24 | -1 | Y | L | G | T | -3V0 | -T |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| Компания (МЭЛТ) | Серия | Tраб./Tхран., °C | Тип ЖК панели | Тип подсветки | Цвет подсветки | Ориентация | Uпит | Термокомпенсация |
| 1: 0…50/-10…60 |
T: TN positive | L: – LED | A: янтарный | (пусто): 6 часов | 2V8 – 2,8 В | (пусто): нет | ||
| N: TN negative | G: желто-зеленый | Т: на 12 часов | 3V0 – 3,0 В | T: есть | ||||
| 2: -20…70/-30…80 |
M: HTN positive | R: красный | 3V3 – 3,3 В | |||||
| H: HTN negative | B: голубой | (пусто) – 5,0 В | ||||||
| 3: -30…70/-40…80 |
Y: STN yellow positive | W: белый | ||||||
| G: STN gray positive | (пусто): опция | |||||||
| 4: -40…80/-40…90 |
B: STN blue positive | |||||||
| K: STN negative (blue) | ||||||||
| 7: -10…50/-30…60 |
F: FSTN positive | |||||||
| V: FSTN negative (black) |
В-третьих, реальная работоспособность при низких и высоких температурах. Существуют дисплеи с диапазоном рабочих температур -40…70°C. При этом диапазон хранения для них -45…80°C. И, в отличие от иностранных аналогов, это не какие-то специализированные труднодоступные версии, выполненные под заказ, а серийные образцы.
А для заказных индикаторов рабочий диапазон и вовсе может достигать -40…80°C.
В-четвертых, цифро-буквенные знакосинтезирующие дисплеи МЭЛТ имеют возможность поддержки русского/английского/белорусского/украинского/казахского знакогенераторов. Кроме того, использование формата букв 5х8 делает отображение букв кириллицы понятнее и больше!
В-пятых, дополнительная страница знакогенератора в кодировке Win-CP1251 упрощает написание программ в среде Microsoft Windows.
В-шестых, высочайшая надежность и качество продукции МЭЛТ.
В-седьмых, доступность и возможность поставки больших партий индикаторов в кратчайшие сроки при низкой стоимости.
И последним восьмым пунктом является возможность заказа уникальных и специализированных индикаторов при минимальных сроках изготовления. Более подробно о заказных ЖК-экранах будет сказано в заключительной части статьи.
Обзор продукции МЭЛТ начнем с серийных моделей.
Знакогенерирующие ЖК-дисплеи МЭЛТ
Номенклатура цифробуквенных ЖК-дисплеев МЭЛТ насчитывает 19 серий, включающих более 500 моделей (таблица 2).
Таблица 2. Серии цифробуквенных ЖК-дисплеев МЭЛТ
| Наименование | Контроллер | Разреше-ние | Габариты, мм | Видимая область, мм |
Символ, мм | Подсветка | Тип стекла | Uпит, В | Траб, °C |
| MT-08S2A | КБ1013ВГ6 | 08х2 | 58x32x12,9 | 3×16 | 3,55х5,56 | 3; 5 | -20…70; -30…70 | ||
| MT-10S1 | КБ1013ВГ6 | 10х1 | 66x31x9,2 | 56×12 | 4,34×8,35 | Желто-зеленая | STN Positive | 5 | 0…50, -20…70, -30…70 |
| MT-16S1A | КБ1013ВГ6 | 16х1 | 122x33x9,3 | 99×13 | 4,86×9,56 | Янтарная, синяя, желто-зеленая, белая | FSTN Positive, FSTN Negative, STN Negative Blue, STN Positive | 3; 5 | -20…70; -30…70 |
| MT-16S1B | КБ1013ВГ6 | 16х1 | 122x33x13,1 | 99×13 | 4,86×9,56 | Янтарная, желто-зеленая, нет | |||
| MT-16S2D | КБ1013ВГ6 | 16х2 | 85x36x13 | 62×19 | 2,95×5,55 | FSTN Positive, FSTN Negative, STN Negative Blue, STN Positive | |||
| MT-16S2H | КБ1013ВГ6 | 16х2 | 84x44x13,0 | 62×19 | 2,95×5,55 | ||||
| MT-16S2J | КБ1013ВГ6 | 16х2 | 85x30x13,5 | 62×19 | 2,95×5,55 | Янтарная, синяя, желто-зеленая, белая, нет | |||
| MT-16S2R | КБ1013ВГ6 | 16х2 | 122x44x13 | 105,2×24 | 4,86×9,56 | Янтарная, синяя, желто-зеленая | FSTN Positive, FSTN Negative, STN Positive | ||
| MT-16S2S | ST7070 | 16х2 | 84x44x13,0 | 62×19 | 2,95×5,55 | Янтарная, синяя, желто-зеленая, белая | FSTN Positive, STN Positive | ||
| MT-16S4A | КБ1013ВГ6 | 16х4 | 87x60x13,1 | 62×26 | 2,95×4,75 | FSTN Positive, FSTN Negative, STN Negative Blue, STN Positive | |||
| MT-20S1L-2FLA | КБ1013ВГ6 | 20х1 | 180x40x9,3 | 149×23 | 6,00×14,54 | Янтарная, синяя, желто-зеленая, белая, нет | |||
| MT-20S2A-2FLA | КБ1013ВГ6 | 20х2 | 116x37x13 | 82×19 | 3,20×5,55 | Янтарная, синяя, желто-зеленая, красная, нет | FSTN Positive, STN Positive | ||
| MT-20S2M | КБ1013ВГ6 | 20х2 | 180x40x9,3 | 149×23 | 6,00×9,63 | Янтарная, синяя, желто-зеленая, белая, красная, нет | FSTN Positive, FSTN Negative, STN Negative Blue, STN Positive | 3; 5 | -20…70; -30…70 |
| MT-20S4A | КБ1013ВГ6 | 20х4 | 98x60x13 | 76×26 | 2,95×4,75 | Янтарная, синяя, желто-зеленая, белая, нет | |||
| MT-20S4M | КБ1013ВГ6 | 20х4 | 146×62,5×13 | 122,5×43 | 4,84×9,22 | Янтарная, синяя, желто-зеленая, белая, красная | |||
| MT-20S4S | ST7070 | 20х4 | 98x60x13 | 76×26 | 2,95×4,75 | Янтарная, синяя, желто-зеленая, белая | FSTN Positive, STN Positive | 5 | -20…70 |
| MT-24S1L | КБ1013ВГ6 | 24х1 | 208x40x14,3 | 178×23 | 6,00×14,75 | FSTN Positive, FSTN Negative, STN Negative Blue, STN Positive | 3; 5 | -20…70; -30…70 | |
| MT-24S2A | КБ1013ВГ6 | 24х2 | 118x36x13,5 | 92,5×14,8 | 3,15×5,72 | Янтарная, синяя, желто-зеленая, белая, нет | FSTN Positive, FSTN Negative, STN Positive | ||
| MT-24S2L-2FLA | КБ1013ВГ6 | 24х2 | 208x40x14,3 | 178×23 | 6,00×9,63 | Янтарная, синяя, желто-зеленая, белая | FSTN Positive, FSTN Negative, STN Negative Blue, STN Positive |
При таком многообразии легко выбрать дисплей с требуемыми характеристиками:
- с применением различных технологий, например, STN Positive/Negative, FSTN Positive/Negative (рисунок 2);
- с различными форматами символов и строк – 08х2, 10х1, 16х1, 16х2, 16х4, 20х1, 20х2, 20х4, 24х1, 24х2;
- с различным цветом подсветки – янтарным, желто-зеленым, красным, голубым, белым;
- с различным напряжением питания: 3 или 5 В;
- с разными рабочими температурными диапазонами, в том числе и -30…70°C;
- с последовательным (контроллер ST7070) или параллельным (контроллер КБ1013ВГ6) коммуникационным интерфейсом.
|
|
|
|
|
|
| Рис. 2. Примеры знакосинтезирующих ЖК-индикаторов МЭЛТ 24 х 2 | |
Стоит особо отметить, что большая часть дисплеев построена на базе отечественного контроллера КБ1013ВГ6 производства ОАО «АНГСТРЕМ». По функционалу он аналогичен контроллерам HD44780 компании Hitachi и KS0066 производства Samsung.
Отличительными чертами КБ1013ВГ6 являются:
- широкий диапазон питающих напряжений: 2,7…5,5 В;
- диапазон питания ЖКИ: 3,0…13 В;
- высокоскоростной интерфейс связи: до 2 МГц (при Uпит = 5 В);
- 80 байт ОЗУ отображаемых данных (80 символов);
- 19840 бит ПЗУ знакогенератора с возможностью программирования двух пользовательских страниц символов;
- 64 байта ОЗУ знакогенератора.
Графические ЖК-дисплеи МЭЛТ
Как и в случае со знакосинтезирующими дисплеями, номенклатура графических ЖК производства компании МЭЛТ также приятно удивляет: 10 линеек, которые объединяют более 120 моделей (таблица 3).
Таблица 3. Серии графических ЖК-дисплеев МЭЛТ
| Наименова-ние | Контрол-лер | Разреш. | Габариты, мм | Видимая область, мм | Размер точки, мм | Подсветка | Тип стекла | Термокомп | Uпит, В | Траб, °C | Тхран, °C |
| КБ145ВГ4 | 122×32 | 77х38х9,5 | 62×19 | 0,4×0,4 | Нет | FSTN Positive, STN Positive | Нет | 5 | -10…60, -30…70 | -10…60, -40…80 | |
| MT-12232A | КБ145ВГ4 | 122×32 | 77х38х13 | 62×19 | 0,4×0,4 | Янтарная, желто-зеленая, синяя, белая, красная | FSTN Positive, FSTN Negative, STN Negative Blue, STN Positive | Нет | 3,3; 5 | -10…60, -20…70, -30…70 | ,-10…60, -30…80, -40…80 |
| MT-12232B | КБ145ВГ4 | 122×32 | 84х44х9,5 | 62×19 | 0,4×0,4 | Нет | FSTN Positive, STN Positive | 5 | -10…60, -30…70 | -10…60, -40…80 | |
| КБ145ВГ4 | 122×32 | 84х44х13,5 | 62×19 | 0,4×0,4 | Янтарная, желто-зеленая, синяя, белая | FSTN Positive, FSTN Negative, STN Negative Blue, STN Positive | 3,3; 5 | -10…60, -20…70, -30…70 | ,-10…60, -30…80, -40…80 | ||
| MT-12232C | КБ145ВГ4 | 122×32 | 77х38х13 | 62×19 | 0,4×0,4 | Янтарная, желто-зеленая | FSTN Positive | 2,8 | -20…70 | -30…80 | |
| MT-12232D | КБ145ВГ4 | 122×32 | 94х48,5х9,6 | 85×26 | 0,62×0,62 | FSTN Positive, FSTN Negative, STN Negative Blue, STN Positive | Нет/Есть | 3; 5 | |||
| MT-12864A | К145ВГ10 | 128×64 | 93х70х13 | 71,7×38,7 | 0,44×0,44 | Янтарная, желто-зеленая | FSTN Positive, FSTN Negative, STN Positive | -20…70, -30…70 | -30…80 | ||
| MT-12864B | NT75451 | 128×64 | 69x48x12 | 65×34,6 | 0,47×0,42 | Возможна | FSTN Positive, STN Negative Blue, STN Positive | 3,3 | |||
| MT-12864J | К145ВГ10 | 128×64 | 75х52,7х8,5 | 60×32,6 | 0,4×0,4 | Янтарная, желто-зеленая, синяя, белая, нет | FSTN Positive, FSTN Negative, STN Negative Blue, STN Positive | Нет | 3; 5 | ||
| MT-6116 | КБ145ВГ4 | 61×16 | 66х31х9,5 | 56×12 | 0,8×0,55 | Янтарная, желто-зеленая, нет | FSTN Positive, STN Positive | Нет | 5 | 0…50 | -10…60 |
| MT-6116B | КБ145ВГ4 | 61×16 | 77х38х13 | 62×19 | 0,92×0,72 | Янтарная, желто-зеленая | Нет | 5 | 0…50 | -10…60 | |
| MT-6464B | К145ВГ10 | 64×64 | 40х56х8,5 | 32×39,5 | 0,42×0,52 | Янтарная, желто-зеленая, синяяб белая | Нет | 3,3; 5 | -20…70 | -30…80 |
Отличительными чертами графических дисплеев МЭЛТ являются:
- современные технологии STN Positive/Negative, FSTN Positive/Negative (рисунок 3);
- широкий выбор разрешений: 122×32, 128×64, 61×16, 64×64;
- различные цвета подсветки: янтарный, желто-зеленый, красный, голубой, белый;
- различные напряжения питания: 2,8/3,0/3,3/5 В;
- различные диапазоны рабочих температур, в том числе и -30…70°C.
|
|
|
|
|
|
| Рис. 3. Примеры графических ЖК-индикаторов МЭЛТ 128 х 64 | |
Важной отличительной чертой большинства графических дисплеев МЭЛТ является использование отечественных ЖК-контроллеров.
К145ВГ10 – ЖК-контроллер производства ОАО «АНГСТРЕМ», аналогичный KS0108 производства компании Samsung.
Кроме совместимости контроллеров, стоит отметить и совместимость дисплеев МЭЛТ с продукцией конкурентов.
Несколько слов об эффективном импортозамещении
Большая часть ЖК-дисплеев МЭЛТ совместима с аналогами других компаний-производителей. При этом, как было показано выше, ЖК от МЭЛТ превосходят их по характеристикам. Это касается как знакосинтезирующих или символьных, так и графических ЖК (таблицы 4, 5).
Таблица 4. Совместимость знакосинтезирующих или символьных ЖК различных производителей
| Формат | Видимая область, мм |
Производитель/Наименование | Производитель/наименование | ||||||||
| МЭЛТ | Winstar | Powertip | Tianma | Bolymin | Microtips | Ampire | Sunlike | Data Vision | Wintek | ||
| 8×2 | 35,0×15,24 | MT-8S2A | WH0802A | PC 0802-A | TM82A | BC0802A | MTC-0802X | AC082A | SC0802A | DV-0802 | WM-C0802M |
| 10×1 | 56,0×12,0 | MT-10S1 | – | – | – | – | – | – | – | – | – |
| 10×2 | 60,5×18,5 | – | – | PC 1002-A | – | – | – | – | – | – | – |
| 12×2 | 46,7×17,5 | – | WH1202A | PC 1202-A | TM122A | BC1202A | – | – | – | – | – |
| 16×1 | 64,5×13,8 | – | WH1601A | PC 1601-A | TM161A | BC1601A1 | MTC-16100X | AC161A | SC1601A | DV-16100 | WM-C1601M |
| 66,0×16,0 | – | WH1601B | PC 1601-H | – | BC1601B | – | – | SC1601B | – | – | |
| 63,5×15,8 | – | – | – | TM161E | – | – | – | – | – | – | |
| 99,0×13,0 | MT-16S1A | WH1601L | PC 1601-L | TM161F | BC1601D1 | MTC-16101X | AC161B | SC1601D | DV-16100 | WM-C1601Q | |
| 120,0×23,0 | – | – | – | – | – | – | AC161J | – | DV-16120 | – | |
| 16х2 | 99,0×24,0 | MT-16S2R (5х8) | WH1602L | PC 1602-L | TM162G | BC1602E | MTC-16201X | AC162E | SC1602E | DV-16210 | WM-C1602Q |
| 36,0×10,0 | – | – | PC 1602-K-Y4 | TM162X | – | – | – | – | – | – | |
| 50,0×12,0 | – | – | – | TM162B | – | – | – | SC1602N | – | – | |
| 62,5×16,1 | MT-16S2J | WH1602D | PC 1602-J | TM162V | BC1602B1 | MTC-16202X | AC162A | SC1602B | DV-16230 | WM-C1602N | |
| 62,2×17,9 | – | – | – | – | – | MTC-16203X | – | – | DV-16235 | – | |
| 62,2×17,9 | MT-16S2D | WH1602C | PC 1602-H | TM162J | BC1602D | – | – | SC1602D | DV-16236 | – | |
| 62,2×17,9 | MT-16S2H | WH1602A | PC 1602-F | TM162D | BC1602H | MTC-16204X | – | SC1602C | DV-16244 | WM-C1602K | |
| 62,5×16,1 | – | WH1602B | PC 1602-D | TM162A | BC1602A | MTC-16205B | – | SC1602A | DV-16252 | WM-C1602M | |
| 55,73×10,98 | – | WH1602M | PC 1602-I | – | BC1602F | – | – | SC81602F | DV-16257 | – | |
| 80,0×20,4 | – | – | – | – | – | – | – | – | DV-16275 | – | |
| 80,0×20,4 | – | – | – | – | – | – | – | – | DV-16276 | – | |
| 16×4 | 61,4×25,0 | MT-16S4A | WH1604A | PC 1604-A | TM164A | BC1604A1 | MTC-16400X | AC164A | SC1604A | DV-16400 | WM-C1604M |
| 60,0×32,6 | – | WH1604B | – | – | – | – | – | – | – | – | |
| 20×1 | 154×16,5 | – | – | – | TM201A | – | – | – | – | DV-20100 | – |
| 149,0×23,0 | MT-20S1L | – | PC 2001-L | – | – | – | – | – | – | – | |
| 20×2 | 83,0×18,8 | MT-20S2A | WH2002A | PC 2002-A | TM202J | BC2002A | MTC-20200X | AC202A | SC2002A | DV-20200 | WM-C2002M |
| 83,0×18,6 | – | – | – | TM202A | – | – | – | – | – | – | |
| 123,0×23,0 | – | WH2002M | PC 2002-L | – | – | – | – | – | – | – | |
| 149,0×23,0 | MT-20S2M (5×8) | WH2002L | PC 2002-M | TM202M | BC2002B | MTC-20201X | AC202B | SC2002C | DV-20210 | WM-C2002P | |
| 147,0×35,2 | – | – | – | – | – | – | AC202D | – | DV-20211 | – | |
| 83,0×18,8 | – | – | – | – | – | – | – | – | DV-20220 | – | |
| 76,0×25,2 | – | – | – | – | – | – | – | – | DV-20206-1 | – | |
| 20×4 | 76,0×25,2 | MT-20S4A | WH2004A | PC 2004-A | TM204A | BC2004A | MTC-20400X | AC204A | SC2004A | DV-20400 | WM-C2004P |
| 60,0×22,0 | – | – | PC 2004-C | – | – | – | – | – | – | – | |
| 77,0×26,3 | – | – | PC 2004-F | – | – | – | – | SC2004G | – | – | |
| 76,0×25,2 | – | – | PC 2004-B | – | – | – | – | SC2004C | – | – | |
| 123,0×42,5 | MT-20S4M | WH2004L | PC 2004-M | TM204K | BC2004B | MTC-20401X | AC204B | – | DV- 20410 | WM-C2004R | |
| 24×1 | 178,0×23,0 | MT-24S1L | – | – | TM241A | – | – | – | – | – | – |
| 24×2 | 94,5×18,0 | MT-24S2A | WH2402A | PC 2402-A | TM242A | BC2402A | MTC-24200X | AC242A | SC2402A | DV-24200 | WM-C2402P |
| 178,0×23,0 | MT-24S2L | – | PC 2402-L | – | – | – | – | – | – | – | |
| 40×1 | 246,0×20,0 | – | – | PC 4001-L | – | – | – | – | – | – | – |
| 40×2 | 154,0×16,5 | – | WH4002A | PC 4002-C | TM402A | BC4002A | MTC-40200X | AC402A | SC4002A | DV-40200 | WM-C4002P |
| 153,5×16,5 | – | – | – | TM402C | – | – | – | – | – | – | |
| 246,0×38,0 | – | – | PC 4002-L | – | – | – | – | – | – | – | |
| 40×4 | 147,0×29,5 | – | WH4004A | PC 4004-A | TM404A | BC4004A | MTC-40400X | AC404A | SC4004A | DV-40400 | WM-C4004M |
| 140,0×29,0 | – | – | PC 4004-D | – | – | – | – | SC4004C | – | – | |
| 244,0×68,0 | – | – | PC 4004-L | – | – | – | – | – | – | – | |
Таблица 5. Совместимость графических ЖК различных производителей
| Разрешение | Видимая область, мм |
Производитель/Наименование | Производитель/Наименование | ||||||||
| МЭЛТ | Winstar | Powertip | Tianma | Bolymin | Microtips | Ampire | Sunlike | Data Vision | Wintek | ||
| 61×16 | 56,0×12,0 | MT-6116 | – | – | – | – | – | – | – | – | – |
| 62,0×19,0 | MT-6116B | – | – | – | – | – | – | – | – | – | |
| 64×64 | 32,0×39,5 | MT-6464B | – | – | – | – | – | – | – | – | – |
| 122×32 | 62,0×19,0 | MT-12232B | WG12232A | PG 12232-A | TM12232A | BG12232A1 | MTG-12232A | AG12232A | SG12232A | DG-12232 | WM-G1203Q |
| 62,0×19,0 | MT-12232A | – | – | – | – | – | – | – | – | – | |
| 85,0×26,0 | MT-12232D | – | – | – | – | – | – | – | – | – | |
| 128×64 | 71,7×38,5 | MT-12864A | WG12864A | PG 12864-A | TM12864L | BG12864A | MTG-12864A | AG12864A | SG12864A | DG-12864 | WM-G1206A |
| 60,0×32,6 | MT-12864J | WG12864B | PG 12864-J | TM12864D | BG12864E | MTG-12864D | AG12864E | SG12864H | DG-12864-15 | WM-G1206M | |
Все перечисленные факты позволяют заменять импортные дисплеи на продукцию компании МЭЛТ в уже готовых изделиях, тем самым улучшая их характеристики (надежность, качество отображения информации, температурный диапазон) без повышения стоимости.
Таким образом, использование изделий МЭЛТ – как раз тот случай, когда импортозамещение оказывается эффективным и выгодным.
Программирование ЖК-индикаторов МЭЛТ
Для того чтобы работать с любым ЖК-модулем, нужно реализовать базовые программные функции: сброс и инициализацию, передачу данных и команд в дисплей, чтение данных из дисплея. В документации на ЖК-модули МЭЛТ содержится вся необходимая для этого информация: последовательность и длительность сигналов при аппаратном сбросе, перечень используемых команд, описание адресного пространства, последовательность команд при программном сбросе и инициализации, детальное описание интерфейса обмена данными.
Конечно, можно написать программные драйвера самостоятельно, то есть «с нуля». Однако в подавляющем большинстве случаев более правильным и быстрым способом будет использование библиотеки примеров, доступной для бесплатного скачивания на сайте компании.
По сути, данная библиотека содержит шаблоны для создания драйверов на языке С. Это значит, что примеры не привязаны к конкретным контроллерам, а, соответственно, часть функций, таких как функции задержки, настройки портов ввода/вывода, необходимо реализовать самостоятельно. Таким образом, эти программы не будут компилироваться, но могут быть основой для создания драйверов.
На настоящий момент библиотека содержит следующие примеры программ:
AllText4.c – пример для буквенно-цифровых ЖК-индикаторов с 4-битным режимом включения;
AllText8.c – пример для буквенно-цифровых ЖК-индикаторов с 8-битным режимом включения;
MT-6116.c – пример для графического ЖК-индикатора MT-6116 с любым буквенным индексом;
MT-12232B.c – пример для графического ЖК-индикатора MT-12232B;
MT-12232A,C,D.с – пример для графических ЖК-индикаторов MT-12232A, MT-12232C, MT-12232D;
MT-12864.c – пример для графического ЖК-индикатора MT-12864 с любым буквенным индексом;
MT-6464B.c – пример для графического индикатора MT-6464B;
MT-10T7,8,9.c – пример для сегментных индикаторов MT-10T7, MT-10T8, MT-10T9;
MT-10T11,12.c – пример для сегментных индикаторов MT-10T11, MT-10T12.
Все примеры содержат базовые функции: инициализации, записи/чтения байта по параллельному интерфейсу, записи команды. Например, AllText8.c является универсальным шаблоном для дисплеев MT10S1, MT16S1, MT20S1, MT24S1, MT16S2, MT20S2, MT24S2, MT20S4, и содержит четыре С-функции: void LCDinit(void); void WriteCmd(byte b); void WriteData(byte b), void WriteByte(byte b, bit cd).
Рассмотрим более подробно функцию инициализации void LCDinit(void) как пример реализации функции инициализации буквенно-цифровых ЖК индикаторов с 8-битным режимом включения:
void LCDinit(void)
{
LCD.E=0; Delay(>20ms); //при необходимости настроить шину данных на вывод
LCD.RW=0; LCD.A0=0; LCD.D=0x30; //установка типа интерфейса (8 бит)
Delay(>40ns); //это время предустановки адреса (tAS)
LCD.E=1; Delay(>230ns); //время предустановки данных попало сюда (tDSW)
LCD.E=0; Delay(>
LCD.E=1; Delay(>230ns); //минимально допустимая длительность сигнала E=1
LCD.E=0; Delay(>40us); //пауза между командами
LCD.E=1; Delay(>230ns);
LCD.E=0; Delay(>270ns); //минимально допустимый интервал между сигналами E=1 //здесь индикатор входит в рабочий режим с установленным типом интерфейса и можно подавать команды как обычно
WriteCmd(0x3A); //настройка правильного режима ЖКИ
WriteCmd(0x0C); //включение индикатора, курсор выключен
WriteCmd(0x01); //очистка индикатора
WriteCmd(0x06); //установка режима ввода данных: сдвигать курсор вправо
}
Анализ позволяет сделать несколько замечаний. Во-первых, в функции уже содержится требуемая последовательность сигналов для аппаратной настройки дисплея (LCD.E, LCD.RW, LCD.A0, LCD.D). Во-вторых, LCDinit использует необходимые временные интервалы и задержки (функция Delay). В-третьих, LCDinit также содержит последовательность команд программной инициализации (функция WriteCmd). Таким образом, пользователю не придется скрупулезно вычитывать документацию на ЖК-модуль в поисках всей необходимой информации.
Вместе с тем стоит заметить, что файл AllText8.c не содержит реализацию функции задержек и функций инициализации и работы с портами ввода/вывода. Пользователь должен создать их самостоятельно для конкретного используемого микроконтроллера.
Все полученные выводы остаются справедливыми и для остальных функций из AllText8.c.
Другие примеры из библиотеки МЭЛТ построены по тому же принципу: все базовые функции реализованы, пользователю остается только «привязать» их к своему контроллеру.
Области применения ЖК-индикаторов МЭЛТ
Богатый выбор моделей позволяет разработчику выбрать оптимальный ЖК-дисплей с учетом уникальных особенностей конкретного приложения.
По сути, модельный ряд МЭЛТ покрывает практически весь спектр возможных областей электроники от промышленного оборудования до портативных приборов и бытовой техники. Тем не менее, можно выделить ряд приложений, где ЖК-дисплеи МЭЛТ определенно превосходят конкурентов.
Автомобильная электроника. Опыт создания автомобильной электроники специального назначения показывает, что выбор ЖК-дисплея оказывается одним из наиболее критичных пунктов разработки.
В качестве примера можно рассмотреть пульт управления агрегатами уборочного автомобиля (рисунок 4). Для удобства использования пульт устанавливается на приборной панели. Это значит, что летом в солнечную погоду он испытывает значительный нагрев от солнечных лучей, а зимой должен работать при низких температурах, особенно если уборочная машина стоит на улице (что является нормой для российских реалий).
Таким образом, в соответствии с ГОСТ 15150-69, пульт может быть отнесен к категории изделий 3 (или 3.1). Это значит, что даже для климатического исполнения для умеренного климата предельный рабочий диапазон, в лучшем случае, составит -40…45°C.
Сейчас не сложно найти микросхемы и электронные компоненты, отвечающие таким требованиям, чего не скажешь о ЖК-дисплее. В итоге именно из-за него приходится в экстренном порядке в ТУ устанавливать более узкий диапазон рабочих температур. В этом несложно убедиться, если посмотреть на характеристики подобных изделий. Для подавляющего большинства из них рабочий диапазон совпадает с диапазоном хранения и составляет всего -20…60°C.
Использование ЖК-дисплеев МЭЛТ сразу расширяет эксплуатационный диапазон до -40…70°C, а температуру хранения – до -45…80°C.
Промышленная электроника. Технологические пульты операторов ЧПУ и консоли управления, несмотря на распространение TFT и других типов дисплеев, по-прежнему часто используют стандартные ЖК-дисплеи.
В условиях промышленного производства негативными факторами являются повышенный уровень запыленности и невысокое качество освещения. Чтобы добиться максимального удобства оператора, необходимо обеспечить высокий контраст изображения при больших углах обзора. Именно этими качествами отличаются индикаторы МЭЛТ.
Не последнюю роль также будет играть поддержка русского знакогенератора.
Нефтегазовая отрасль. Географически нефтегазовая отрасль в нашей стране расположена в восточных и северо-восточных регионах. Для них характерен ярко выраженный континентальный климат с низкими зимними температурами. При этом разработка месторождений очень часто производится в труднодоступных областях. По этой причине замена оборудования в ряде случаев может быть физически недоступной, если поломка случилась, например, в занесенном снегом лагере.
В итоге электроника должна обеспечивать максимально надежную работу в жестких условиях. Стоит ли в таких случаях экономить и использовать ЖК производства небольших компаний из Юго-Восточной Азии? Ответ очевиден. В данном случае высочайшая надежность ЖК-дисплеев МЭЛТ делает их идеальным выбором.
Еще одним важным достоинством дисплеев МЭЛТ является их стоимость. По этому параметру ЖК производства компании МЭЛТ не уступают азиатским аналогам. Например, оптовая стоимость MT-08S2A составляет около 170 рублей. При текущем курсе доллара продукция компании МЭЛТ дешевле азиатских аналогов, приобретенных на месте производства.
Заказные ЖК-индикаторы и ЖК-панели
Компания МЭЛТ предлагает сотрудничество при создании заказных ЖК-дисплеев. При этом МЭЛТ берет на себя все вопросы от разработки до производства этих специальных индикаторов. Выше уже была дана характеристика широким производственным возможностям компании.
Варианты исполнения заказных ЖК-панелей чрезвычайно многообразны. Компания предлагает ЖК-панели с применением:
- различных технологий кристаллов: TN, HTN, STN, FSTN;
- позитивного или негативного режима отображения;
- различных цветов подсветки: желто-зеленой, красной, янтарной, голубой, белой, RGB;
- различных диапазонов рабочих температур, вплоть до -40…70°С;
- изготовления панелей с жесткими металлическими выводами c шагом 0,8…4,0 мм;
- дополнительных конструктивных требований: гибкой печатной платы с установкой контроллера на стекло (COG – chip on glass), контактов для электропроводной резины и так далее.
От заказчика требуется только техническое задание на ЖК-панель или ЖК-индикатор.
Более подробно ознакомиться с техническими возможностями производства и заказа ЖК-панелей можно на официальном сайте производителя: www.melt.com.ru.
Заключение
МЭЛТ – один из немногих российских производителей электроники, выпускающих качественную продукцию, не уступающую зарубежным аналогам, а по ряду параметрам и превосходящую их.
Благодаря опытному коллективу разработчиков и собственному полному циклу производства компания смогла вывести на рынок более шестисот ЖК-дисплеев с различными характеристиками, таких как:
- выполненные по современным технологиям: STN Positive/Negative, FSTN Positive/Negative;
- знакогенерирующие с различными форматами символов и строк: 08х2, 10х1, 16х1, 16х2, 16х4, 20х1, 20х2, 20х4, 24х1, 24х2;
- графические с разрешениями: 122×32, 128×64, 61×16, 64×64;
- с различными цветами подсветки: янтарным, желто-зеленым, красным, голубым, белым;
- с различным напряжением питания: 2,8/3,0/3,3/5 В;
- с различными рабочими температурными диапазонами, в том числе и -30…70°C;
- с последовательным и параллельным коммуникационным интерфейсом.
Богатая номенклатура моделей, низкая стоимость, широкий температурный диапазон, поддержка русского/английского/белорусского/украинского/казахского знакогенераторов, высокая надежность – все это делает дисплеи МЭЛТ идеальным выбором практически для всех областей электроники.
Компания МЭЛТ может выполнить разработку и производство заказных ЖК-индикаторов и панелей.
IPS (In Plane Switching ) – высококачественная жидкокристаллическая матрица, которая была создана для устранения основных недостатков матриц на технологии .
Принцип работы:
Имеют широкие углы обзора, один из лучших показателей качества цветопередачи и контрастности среди LCD матриц. Однако, из-за бо льших ступеней, прослойки кристаллов и определённого расположения электродов – имеет значительно бо льшее время отклика, чем у матриц TN . Происходит это за счёт большего необходимого времени для позиционирования всех кристаллов в нужном положении.
Пользуются популярностью у энтузиастов, графических дизайнеров, мастеров пред печатной подготовки, работающих с профессиональными графическими пакетами, где важна качество цветопередачи, контрастность и точность оттенков.
Данные мониторы имеют немного бо льшую толщину, чем TN модели. Это получается из-за необходимости использовать более мощные по свето -проникающей способности и яркости лампы, а следовательно требуется и больше слоёв для рассеивающего материала.
Часто встречаются IPS панели, подсвечиваемые светодиодной подсветкой. В них используются либо мощные светодиоды, либо матрицы с повышенной светопропускающей способностью . Первый случай используется на крупных панелях, второй на небольших (мониторы, смартфоны, планшетные ПК). Повышенной светопропускной способностью обладают к примеру S-IPS II и E-IPS . Всё это конечно не обходится без ущерба для характеристик матрицы.
Среди конкурентов IPS можно выделить матрицы, которые имеют свои недостатки, но и плюсы в виде значительно лучшей статической контрастности, к примеру.
Самые распространённые разновидности и буквенные обозначения IPS матриц:
S-IPS (Super-IPS ) – была разработана в 1998 году, как улучшенная технология стандартной IPS . Имеет улучшенную контрастность и меньшее время отклика, чем у оригинальной матрицы.
AS-IPS (Advanced Super -IPS, 2002 ) – в сравнении с S-IPS матрицей, улучшена контрастность и прозрачность самой матрицы, что улучшает яркость.
H-IPS (Horisontal-IPS , 2007 ) – контрастность ещё более улучшена, а так же проведена оптимизация белого цвета, сделав его более реалистичным. Созданы для профессиональных фото редакторов, дизайнеров, 3D /2D мастеров и т.д.
P-IPS (Professional-IPS , 2010 ) – обеспечивает 102 -процентный охват цветового пространства NTSC и 98 -процентный Adobe RGB (30 бит или 10 бит на каждый субпиксель (1.07 млрд. цветов )), что делает данную ЖК технологию, одной из лучших в мире . Так же, улучшено время отклика и глубина True Colour режима. Является разновидностью H-IPS . По праву считается профессиональным типом матриц и цена на неё сохраняется одной из самых высоких.
E-IPS (Enhanced-IPS , 2009 ) — улучшено время отклика (до 5мс ), улучшена прозрачность, что позволило использовать менее мощные и более дешёвые лампы подсветки. Стоить заметить, что данные улучшения, скорее всего не лучшим образом скажутся на цветопередаче и качестве полутонов, ведь часть кристаллов, чисто технически была урезана. Тоже является разновидностью H-IPS .
S-IPS II — схожа по характеристикам с E-IPS . Немного меньше glow (глоу) эффект. По сути не является производной H-IPS , а считается отдельным ответвлением.
Продвижением и разработкой данных матриц, в основном занимается компания LG-Displays.
В конце 2011
года была представлена альтернатива матрицам от LG
, корейским производителем электроники Samsung
. Разработка получила название PLS
(Plane-to-Line Switching
) и кроме схожего названия, базируется тоже на IPS
принципах построения матриц.
PLS — матрицы имеют более выгодные характеристики в возможности размещать пиксели более плотно, в высокой светопропускаемости и яркости, а также чуть меньшее энергопотребление чем у IPS . Но есть у PLS и значительные минусы. Самая низкая контрастность среди ЖК матриц, цветовой охват не более sRGB .
Эти два недостатка, автоматически исключают творение Samsung из стана профессиональных решений, но раздвигает рамки для массового рынка, куда разработка собственно говоря и метила.
Матрицы PLS , скорее всего будут применяться как в мониторах, так и в телевизорах, смартфонах и планшетах компании, и её партнёров.
Эмулируется мерцанием с дизерингом [ ] .
Технические характеристики
Важнейшие характеристики ЖК-дисплеев:
- тип матрицы - определяется технологией, по которой изготовлен ЖК-дисплей;
- класс матрицы; стандарт ISO 13406-2 выделяет четыре класса матриц по допустимому количеству «битых пикселей »;
- разрешение - горизонтальный и вертикальный размеры, выраженные в пикселях . В отличие от ЭЛТ -мониторов, ЖК-дисплеи имеют одно фиксированное разрешение, а поддержка остальные реализуется путём интерполяции (ЭЛТ-мониторы также имеют фиксированное количество пикселей, которые также состоят из красных, зеленых и синих точек, однако из-за особенностей технологии при выводе нестандартного разрешения в интерполяции нет необходимости);
- размер точки (размер пикселя) - расстояние между центрами соседних пикселей. Непосредственно связан с физическим разрешением;
- соотношение сторон экрана (пропорциональный формат) - отношение ширины к высоте (5:4, 4:3, 3:2 (15÷10), 8:5 (16÷10), 5:3 (15÷9), 16:9 и др.);
- видимая диагональ - размер самой панели, измеренный по диагонали. Площадь дисплеев зависит также от формата: при одинаковой диагонали, монитор формата 4:3 имеет большую площадь, чем монитор формата 16:9;
- контрастность - отношение яркостей самой светлой и самой тёмной точек при заданной яркости подсветки. В некоторых мониторах используется адаптивный уровень подсветки с использованием дополнительных ламп, приведённая для них цифра контрастности (так называемая динамическая) не относится к статическому изображению;
- яркость - количество света, излучаемое дисплеем (обычно измеряется в канделах на квадратный метр);
- время отклика - минимальное время, необходимое пикселю для изменения своей яркости. Составляется из двух величин:
- время буферизации (input lag ). Высокое значение мешает в динамичных играх; обычно умалчивается; измеряется сравнением с кинескопом в скоростной съёмке. Сейчас (2011) в пределах 20-50 ; в отдельных ранних моделях достигало 200 мс ;
- время переключения. Указывается в характеристиках монитора. Высокое значение ухудшает качество видео; методы измерения неоднозначны. Сейчас (2016) практически во всех мониторах заявленное время переключения составляет 1-6 мс ;
- угол обзора - угол, при котором падение контраста достигает заданного, для разных типов матриц и разными производителями вычисляется по-разному, и часто не подлежит сравнению. Некоторые производители указывают в технических параметрах своих мониторов углы обзора, такие, к примеру, как: CR 5:1 - 176/176°, CR 10:1 - 170/160°. Аббревиатура CR (англ. contrast ratio ) обозначает уровень контрастности при указанных углах обзора относительно контрастности при взгляде перпендикулярно экрану. В приведённом примере, при углах обзора 170°/160° контрастность в центре экрана снижается до значения не ниже, чем 10:1, при углах обзора 176°/176° - не ниже, чем до значения 5:1.
Устройство
Конструктивно дисплей состоит из следующих элементов:
- ЖК-матрицы (первоначально - плоский пакет стеклянных пластин, между слоями которого и располагаются жидкие кристаллы; в 2000-е годы начали применяться гибкие материалы на основе полимеров);
- источников света для подсветки ;
- контактного жгута (проводов);
- корпуса, чаще пластикового , с металлической рамкой для придания жёсткости.
Состав пикселя ЖК-матрицы:
- два прозрачных электрода ;
- слой молекул, расположенный между электродами;
- два поляризационных фильтра , плоскости поляризации которых (как правило) перпендикулярны.
Если бы жидких кристаллов между фильтрами не было, то свет, пропускаемый первым фильтром, практически полностью блокировался бы вторым фильтром.
Поверхность электродов, контактирующая с жидкими кристаллами, специально обработана для изначальной ориентации молекул в одном направлении. В TN-матрице эти направления взаимно перпендикулярны, поэтому молекулы в отсутствие напряжения выстраиваются в винтовую структуру. Эта структура преломляет свет таким образом, что до второго фильтра плоскость его поляризации поворачивается и через него свет проходит уже без потерь. Если не считать поглощения первым фильтром половины неполяризованного света, ячейку можно считать прозрачной.
Если же к электродам приложено напряжение, то молекулы стремятся выстроиться в направлении электрического поля , что искажает винтовую структуру. При этом силы упругости противодействуют этому, и при отключении напряжения молекулы возвращаются в исходное положение. При достаточной величине поля практически все молекулы становятся параллельны, что приводит к непрозрачности структуры. Варьируя напряжение , можно управлять степенью прозрачности.
Если постоянное напряжение приложено в течение долгого времени, жидкокристаллическая структура может деградировать из-за миграции ионов. Для решения этой проблемы применяется переменный ток или изменение полярности поля при каждой адресации ячейки (так как изменение прозрачности происходит при включении тока, вне зависимости от его полярности).
Во всей матрице можно управлять каждой из ячеек индивидуально, но при увеличении их количества это становится трудновыполнимо, так как растёт число требуемых электродов. Поэтому практически везде применяется адресация по строкам и столбцам.
Проходящий через ячейки свет может быть естественным - отражённым от подложки (в ЖК-дисплеях без подсветки). Но чаще применяют , кроме независимости от внешнего освещения, это также стабилизирует свойства полученного изображения.
Малогабаритные ЖК-дисплеи без активной подсветки, применяемые в электронных часах, калькуляторах и т. п., обладают чрезвычайно низким энергопотреблением , что обеспечивает длительную (до нескольких лет) автономную работу таких устройств без замены гальванических элементов.
С другой стороны, ЖК-мониторы имеют и множество недостатков, часто принципиально трудноустранимых, например:
- в отличие от ЭЛТ , могут отображать чёткое изображение лишь при одном («штатном») разрешении. Остальные достигаются интерполяцией ;
- по сравнению с ЭЛТ, ЖК-мониторы имеют малый контраст и глубину чёрного цвета . Повышение фактического контраста часто связано с простым усилением яркости подсветки, вплоть до некомфортных значений. Широко применяемое глянцевое покрытие матрицы влияет лишь на субъективную контрастность в условиях внешнего освещения;
- из-за жёстких требований к постоянной толщине матриц существует проблема неравномерности однородного цвета (неравномерность подсветки) - на некоторых мониторах есть неустранимая неравномерность передачи яркости (полосы в градиентах), связанная с использованием блоков линейных ;
- фактическая скорость смены изображения также остаётся заметно ниже, чем у ЭЛТ и плазменных дисплеев . Технология overdrive решает проблему скорости лишь частично;
- зависимость контраста от угла обзора до сих пор остаётся существенным минусом технологии. В ЭЛТ-дисплеях эта проблема полностью отсутствует;
- массово производимые ЖК-мониторы плохо защищены от механических повреждений. Особенно чувствительна матрица, не защищённая стеклом. При сильном нажатии возможна необратимая деградация;
- существует проблема дефектных пикселей . Предельно допустимое количество дефектных пикселей, в зависимости от размеров экрана, определяется в международном стандарте ISO 13406-2 (в России - ГОСТ Р 52324-2005). Стандарт определяет 4 класса качества ЖК-мониторов. Самый высокий класс - 1, вообще не допускает наличия дефектных пикселей. Самый низкий - 4, допускает наличие до 262 дефектных пикселей на 1 миллион работающих. Мониторы с ЭЛТ этой проблеме не подвержены;
- пиксели ЖК-мониторов деградируют, хотя скорость деградации наименьшая из всех технологий отображения, за исключением лазерных дисплеев , вообще не подверженных ей.
- не очень большой диапазон рабочих температур: происходит ухудшение динамических характеристик (и далее неработоспособность) при даже небольших отрицательных температурах окружающей среды.
- матрицы довольно хрупкие, а их замена весьма дорогостоящая
Перспективной технологией, которая может заменить ЖК-мониторы, часто считают OLED -дисплеи (матрица с органическими светодиодами), однако она встретила много сложностей в массовом производстве, особенно для матриц с большой диагональю.
Технологии
Основные технологии при изготовлении ЖК-дисплеев: TN+film, IPS (SFT, PLS) и MVA. Различаются эти технологии геометрией поверхностей, полимера, управляющей пластины и фронтального электрода . Большое значение имеют чистота и тип полимера со свойствами жидких кристаллов, применённого в конкретных разработках.
Время отклика ЖК-мониторов, сконструированных по технологии SXRD (англ. Silicon X-tal Reflective Display - кремниевая отражающая жидкокристаллическая матрица), уменьшено до 5 мс .
В настоящее время [когда? ] в России только два предприятия (московский МЭЛТ и саратовское НПП «Дисплей») разрабатывают и производят ЖК-дисплеи по технологиям TN и STN [ ] .
TN+film
TN + film (Twisted Nematic + film) - самая простая технология. Слово «film» в названии технологии означает «дополнительный слой», применяемый для увеличения угла обзора (ориентировочно - от 90 до 150°). В настоящее время приставку «film» часто опускают, называя такие матрицы просто TN. Способа улучшения контрастности и углов обзора для панелей TN пока не нашли, причём время отклика у данного типа матриц является на настоящий момент одним из лучших, а вот уровень контрастности - нет.
Матрица TN + film работает следующим образом: если к субпикселям не прилагается напряжение, жидкие кристаллы (и поляризованный свет, который они пропускают) поворачиваются друг относительно друга на 90° в горизонтальной плоскости в пространстве между двумя пластинами. И поскольку направление поляризации фильтра на второй пластине составляет как раз угол в 90° с направлением поляризации фильтра на первой пластине, свет проходит через него. Если красные, зеленые и синие субпиксели полностью освещены, на экране образуется белая точка.
К достоинствам технологии можно отнести самое малое время отклика среди современных матриц [когда? ] , а также невысокую себестоимость. Недостатки: худшая цветопередача, наименьшие углы обзора.
IPS
AS-IPS (Advanced Super IPS - расширенная супер-IPS) - также была разработана корпорацией Hitachi в 2002 году. В основном улучшения касались уровня контрастности обычных панелей S-IPS, приблизив его к контрастности S-PVA панелей. AS-IPS также используется в качестве названия для мониторов корпорации NEC (например, NEC LCD20WGX2), созданных по технологии S-IPS, разработанной консорциумом LG Display.
H-IPS A-TW (Horizontal IPS with Advanced True White Polarizer ) - разработана LG Display для корпорации NEC . Представляет собой H-IPS панель с цветовым фильтром TW (True White - «настоящий белый») для придания белому цвету большей реалистичности и увеличения углов обзора без искажения изображения (исключается эффект свечения ЖК-панелей под углом - так называемый «глоу-эффект»). Этот тип панелей используется при создании профессиональных мониторов высокого качества .
AFFS (Advanced Fringe Field Switching , неофициальное название - S-IPS Pro) - дальнейшее улучшение IPS, разработана компанией BOE Hydis в 2003 году. Увеличенная напряжённость электрического поля позволила добиться ещё больших углов обзора и яркости, а также уменьшить межпиксельное расстояние. Дисплеи на основе AFFS в основном применяются в планшетных ПК , на матрицах производства Hitachi Displays.
| Название | Краткое обозначение | Год | Преимущество | Примечания |
|---|---|---|---|---|
| Super fine TFT | SFT | 1996 | Широкие углы обзора, глубокий чёрный цвет | . При улучшении цветопередачи яркость стала немного ниже. |
| Advanced SFT | A-SFT | 1998 | Лучшее время отклика | Технология эволюционировала до A-SFT (Advanced SFT, Nec Technologies Ltd. в 1998), значительно уменьшив время отклика. |
| Super-advanced SFT | SA-SFT | 2002 | Высокая прозрачность | SA-SFT, разработанная Nec Technologies Ltd. в 2002, позволила улучшить прозрачность в 1,4 раза по сравнению с A-SFT. |
| Ultra-advanced SFT | UA-SFT | 2004 | Высокая прозрачность Цветопередача Высокая контрастность |
Позволила достичь в 1,2 раза большей прозрачности по сравнению с SA-SFT, 70 % охвата цветового диапазона NTSC и увеличения контрастности. |
| Название | Краткое обозначение | Год | Преимущество | Прозрачность/ Контрастность |
Примечания |
|---|---|---|---|---|---|
| Super TFT | IPS | 1996 | Широкие углы обзора | 100/100 Базовый уровень |
Большинство панелей также поддерживают реалистичную цветопередачу (8 бит на канал) . Эти улучшения появились ценой более медленного времени отклика, изначально около 50 мс. IPS панели также были очень дороги. |
| Super-IPS | S-IPS | 1998 | Отсутствует цветовой сдвиг | 100/137 | IPS был вытеснен S-IPS (Super-IPS, Hitachi Ltd. в 1998), которая наследует все преимущества технологии IPS с одновременным уменьшением времени отклика |
| Advanced super-IPS | AS-IPS | 2002 | Высокая прозрачность | 130/250 | AS-IPS, также разработанный Hitachi Ltd. в 2002, повышает, главным образом, контрастность традиционных S-IPS панелей до уровня, при котором они стали вторыми после некоторых S-PVA. |
| IPS-provectus | IPS-Pro | 2004 | Высокая контрастность | 137/313 | Технология панелей IPS Alpha с более широкой цветовой гаммой и контрастностью, сравнимой с контрастностью PVA и ASV дисплеев без углового свечения. |
| IPS alpha | IPS-Pro | 2008 | Высокая контрастность | Следующее поколение IPS-Pro | |
| IPS alpha next gen | IPS-Pro | 2010 | Высокая контрастность | Hitachi передает технологию Panasonic |
| Название | Краткое обозначение | Год | Примечания |
|---|---|---|---|
| Super-IPS | S-IPS | 2001 | LG Display остается одним из главных производителей панелей, основанных на технологии Hitachi Super-IPS. |
| Advanced super-IPS | AS-IPS | 2005 | Улучшена контрастность с расширенной цветовой гаммой. |
| Horizontal IPS | H-IPS | 2007 | Достигнута ещё большая контрастность и визуальная более однородная поверхность экрана. Также дополнительно появилась технология Advanced True Wide Polarizer на основе поляризационной плёнки NEC, для достижения более широких углов обзора, исключения засветки при взгляде под углом. Используется в профессиональной работе с графикой. |
| Enhanced IPS | e-IPS | 2009 | Имеет более широкую апертуру для увеличения светопроницаемости при полностью открытых пикселях, что позволяет использовать более дешевые в производстве лампы подсветки, с более низким энергопотреблением. Улучшен диагональный угол обзора, время отклика уменьшено до 5 мс. |
| Professional IPS | P-IPS | 2010 | Обеспечивает 1,07 млрд цветов (30-битная глубина цвета). Больше возможных ориентаций для субпикселя (1024 против 256) и лучшая глубина true color-цветопередачи. |
| Advanced high performance IPS | AH-IPS | 2011 | Улучшена цветопередача, увеличено разрешение и PPI , повышена яркость и понижено энергопотребление . |
MVA
Технология VA (сокр. от vertical alignment - вертикальное выравнивание) была представлена 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.
Наследницей технологии VA стала технология MVA (multi-domain vertical alignment ), разработанная компанией Fujitsu как компромисс между TN- и IPS-технологиями. Горизонтальные и вертикальные углы обзора для матриц MVA составляют 160° (на современных моделях мониторов до 176-178°), при этом, благодаря использованию технологий ускорения (RTC), эти матрицы не сильно отстают от TN+Film по времени отклика. Они значительно превышают характеристики последних по глубине цветов и точности их воспроизведения.
Достоинствами технологии MVA являются глубокий чёрный цвет (при перпендикулярном взгляде) 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 Sony-Samsung (S-LCD);
- Super MVA от CMO;
- ASV (advanced super view ), также называется ASVA (axially symmetric vertical alignment ) от Sharp.
Матрицы MVA/PVA считаются компромиссом между TN и IPS, как по стоимости, так и по потребительским свойствам.
PLS
PLS-матрица (plane-to-line switching ) была разработана компанией Samsung как альтернатива IPS и впервые продемонстрирована в декабре 2010 года. Предполагается, что эта матрица будет на 15 % дешевле, чем IPS .
Достоинства:
- плотность пикселей выше по сравнению с IPS (и аналогична с *VA/TN) [ ] ;
- высокая яркость и хорошая цветопередача [ ] ;
- большие углы обзора [ ] ;
- полное покрытие диапазона sRGB [ ] ;
- низкое энергопотребление, сравнимое с TN [ ] .
Недостатки:
- время отклика (5-10 мс) сравнимо с S-IPS, лучше чем у *VA, но хуже чем у TN.
PLS и IPS
Компания Samsung не давала описания технологии PLS . Сделанные независимыми наблюдателями сравнительные исследования матриц IPS и PLS под микроскопом не выявили отличий . То, что PLS является разновидностью IPS, косвенно признала сама корпорация Samsung своим иском против корпорации LG: в иске утверждалось, что используемая LG технология AH-IPS является модификацией технологии PLS .
Подсветка
Сами по себе жидкие кристаллы не светятся. Чтобы изображение на жидкокристаллическом дисплее было видимым, нужен . Источник может быть внешним (например, Солнце), либо встроенным (подсветка). Обычно лампы встроенной подсветки располагаются позади слоя жидких кристаллов и просвечивают его насквозь (хотя встречается и боковая подсветка, например, в часах).
Внешнее освещение
Монохромные дисплеи наручных часов и мобильных телефонов большую часть времени используют внешнее освещение (от Солнца, ламп комнатного освещения и так далее). Обычно позади слоя пикселей из жидких кристаллов находится зеркальный или матовый отражающий слой. Для использования в темноте такие дисплеи снабжаются боковой подсветкой. Существуют также трансфлективные дисплеи , в которых отражающий (зеркальный) слой является полупрозрачным, а лампы подсветки располагаются позади него.
Подсветка лампами накаливания
В прошлом в некоторых наручных часах с монохромным ЖК-дисплеем использовалась сверхминиатюрная лампа накаливания . Но из-за высокого энергопотребления лампы накаливания являются невыгодными. Кроме того, они не подходят для использования, например, в телевизорах, так как выделяют много тепла (перегрев вреден для жидких кристаллов) и часто перегорают.
Электролюминесцентная панель
Монохромные ЖК-дисплеи некоторых часов и приборных индикаторов используют для подсветки электролюминесцентную панель. Эта панель представляет собой тонкий слой кристаллофосфора (например, сульфида цинка), в котором происходит электролюминесценция - свечение под действием тока. Обычно светится зеленовато-голубым или жёлто-оранжевым светом.
Подсветка газоразрядными («плазменными») лампами
В течение первого десятилетия XXI века подавляющее большинство LCD-дисплеев имело подсветку из одной или нескольких
