Видео – стеной. Разберем-ка ее по кристалликам

Современные диспетчерские и ситуационные центры, предназначенные для управления энергетикой, технологическими процессами, дорожным движением, аэропортами и многим другим строят на основе систем отображения, позволяющих в режиме реального времени, на большом экране, в высоком разрешении выдавать специалистам всю необходимую информацию, поступающую из различных источников и от разных объектов, для её совместного контроля, анализа и выработки управленческих решений. Выбор технологии для таких систем – сложная инженерно-техническая задача. Видеостены на основе светодиодных панелей позволяют собирать из т.н. "кабинетов" экраны любого размера, но обладают невысоким разрешением и малым быстродействием, плазменные панели потребляют много энергии и выделяют много тепла. Системы с разрешением 4К позволяют создавать дисплеи вообще без стыков, однако, их диагональ не превышает единиц метров. В настоящее время в центрах управления чаще всего используют видеостены, состоящие из тонкошовных ЖК-панелей и видеостены из проекционных DLP-кубов с долговечным светодиодным источником света.

Жидкие кристаллы без швов

Жидкие кристаллы случайно открыл в 1888 году австрийский ботаник Ф. Рейнитцер, написал о них статью и забыл о своём открытии. Спустя 15 лет теоретическое обоснование эффекта дал немецкий физик Отто Леман, он же придумал сам термин. Получилось так, что об эффекте жидких кристаллов вспомнили в США в конце ХХ века, когда искали замену электронно-лучевым трубкам. Первый цветной LCD дисплей с диагональю всего-навсего 3 дюйма (7,62 см) выпустила на рынок компания Sharp в 1987 г. Современные дисплеи по техническим характеристикам, конечно, не сравнимы со своими предшественниками, но принцип их действия остался неизменным – это оптический затвор.

В цветной ЖК-панели каждый пиксель состоит из трёх субпикселей. Перед каждым из них располагается красный, зелёный или синий фильтр. Свет, проходящий через элемент с фильтром, формирует видимые на экране цвета.

Свет, формируемый источником, проходя через жидкокристаллическую матрицу и цветные фильтры, создаёт изображение на экране. В ЖК-технологии используют жидкие кристаллы особого вида, называемые скрученными нематиками (Twisted Nematic, TN), молекулы которых действительно имеют скрученную структуру. «Раскрутить» эти молекулы, а значит, изменить их прозрачность, можно путём подачи на них электрического тока с помощью сетки электродов. Название нематических кристаллов дало название самой популярной и дешёвой технологии ЖК – TN+Film.

В 1996 году компании Hitachi и NEC разработали технология IPS (In-Plane Switching), с помощью которой удалось добиться увеличения угла обзора до 178°, а также получить высокую контрастность и цветопередачу.

Позднее компания LG Display разработала для корпорации NEC панели H-IPS с улучшенной передачей белого и без «глоу-эффекта» – свечения ЖК-панелей под углом. Этот тип панелей используется при создании профессиональных мониторов высокого качества.

Наконец, японская компания Fujitsu создала технологию MVA (Multi-domain Vertical Alignment), которая стала компромиссом между TN и IPS.

Типичные дефекты ЖК-панелей

Тепло, образующееся при прохождении света через многослойную ЖК-панель, может, при отсутствии эффективного охлаждения, вызвать перегрев и, как следствие, перегорание отдельных пикселей – тепловую деградацию панели. В современных ЖК-панелях на смену лампам с холодным катодам пришли сверхъяркие светодиоды белого свечения, которые потребляют меньше энергии и выделяют на треть меньше тепла. Проблема тепловой деградации особенно актуальна для панелей, расположенных в верхних рядах видеостен. Производители панелей считают тепловую деградацию негарантийным случаем.

Иногда происходит отказ механизма, посредством которого осуществляется передача электрического тока к одному или нескольким пикселям. В этом случае, в зависимости от используемой технологии, на экране возникает чёрная или белая точка.

Другой проблемой ЖК-панелей, вызванной сложными физико-химическими причинами, является эффект «водяных знаков» – появление на экране остаточного изображения, например, в месте отображения логотипов и других статических картинок. Этот эффект обычно имеет временный характер и, отключив ЖК-дисплей на несколько часов или дней, обычно можно добиться полного или частичного исчезновения остаточного изображения. Также может помочь использование экранной заставки с постоянно меняющейся картинкой или белого изображения, занимающего всю область отображения дисплея, но в ряде случаев дефект может стать и постоянным. Поэтому все крупные производители ЖК-панелей считают появление водяных знаков негарантийным случаем.

При появлении дефектных (битых) пикселей, вызванных отказом управляющего тонкоплёночного транзистора, единственный способ устранения дефекта – замена неисправной панели. Из-за быстрого обновления модельных рядов ЖК-панелей поиск запасной часто выливается в сложную проблему.

Тонкошовные жидкокристаллические панели появились на рынке в 2010 году, и в дальнейшем эта технология стала быстро развиваться. В настоящее время в центрах управления и мониторинга применяются панели с диагональю 46 и 55 дюймов.

В следующей публикации АВ Клуба читайте анализ и историю появления DLP-технологии.