Почему жидкокристаллический монитор имеет низкий уровень электромагнитного излучения

Обновлено: 20.11.2024

Человек не может избежать воздействия некоторых излучений. Мы окружены естественной радиоактивностью земли и космическими лучами из космоса. Это называется фоновым излучением, и его нельзя контролировать. Мы также подвергаемся воздействию искусственного излучения, которое можно и нужно контролировать.

Большая часть техногенного излучения, которому люди подвергаются, исходит от электронных продуктов. К ним относятся диагностические рентгеновские аппараты, телевизоры, микроволновые печи, радарные устройства и лазеры. В некоторых случаях, как в случае с диагностическим рентгеновским излучением, излучение этих устройств является преднамеренным и служит полезной цели. В других случаях, как в случае с телевизорами, испускаемое излучение не является преднамеренным и не является необходимым для использования продукта.

Излучают ли телевизоры рентгеновские лучи?

Рентгеновские лучи могут возникать, когда электроны, ускоренные высоким напряжением, сталкиваются с препятствием при движении в вакууме, как в телевизоре с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ). Поскольку многие компоненты телевизоров работают при напряжении в тысячи вольт, существует вероятность генерации рентгеновского излучения. Эти компоненты могут генерировать рентгеновское излучение, способное выходить из телевизионного приемника или ЭЛТ. Это непреднамеренное испускание рентгеновского излучения может представлять потенциальную опасность и должно контролироваться.

Является ли телевизионное излучение опасным?

Ученые не выявили особых последствий для здоровья в результате воздействия чрезвычайно низких доз радиации низкого уровня в течение продолжительного периода времени. Однако в настоящее время предполагается, что не существует порога воздействия, ниже которого рентгеновское излучение не может неблагоприятно воздействовать на здоровье человека. Поэтому желательно, чтобы рентгеновское излучение от телевизоров, а также других широко используемых электронных продуктов было на разумно достижимом низком уровне. Именно с этой целью Конгресс принял Закон о радиационном контроле для здоровья и безопасности от 1968 года (в настоящее время именуемый Федеральным законом о пищевых продуктах, лекарствах и косметических средствах – Подглава C – Радиационный контроль электронных продуктов).

Следует подчеркнуть, что большинство телевизоров не излучают какой-либо измеримый уровень излучения, и нет никаких доказательств того, что излучение от телевизоров привело к травмам человека.

Установление стандартов радиационной безопасности

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) несет ответственность за выполнение программы контроля радиации электронных продуктов в соответствии с положениями о контроле радиации электронных продуктов Закона о пищевых препаратах и ​​косметических средствах. Через свой Центр устройств и радиологического здоровья FDA устанавливает и обеспечивает соблюдение стандартов производительности для электронных продуктов, чтобы гарантировать, что излучение не представляет опасности для здоровья населения.

Федеральный стандарт, ограничивающий рентгеновское излучение от телевизионных приемников до 0,5 миллирентген в час (мР/ч), был опубликован 25 декабря 1969 г. Стандарт распространяется на все телевизоры, изготовленные после 15 января 1970 г. Общий эффект Стандарта требует, чтобы телевизионные приемники не излучали рентгеновское излучение выше уровня 0,5 мР/ч при испытаниях в неблагоприятных условиях эксплуатации. Условия испытаний не соответствуют нормальному использованию и гарантируют, что при использовании в нормальных условиях телевизоры не представляют радиационной опасности.

Убедиться, что телевизоры соответствуют стандартам излучения

Производители телевизионных приемников и компьютерных мониторов, содержащих ЭЛТ, должны подтвердить, что их продукция соответствует стандартам производительности в соответствии с разделом 21 Свода федеральных правил (CFR), часть 1020.10. Все производители телевизоров должны представлять в FDA письменные отчеты по радиационной безопасности с описанием того, как они обеспечивают соответствие каждого телевизора, сходящего с конвейера, федеральному пределу рентгеновского излучения. Эти отчеты содержат описание программы контроля качества и испытаний производителя, а также проект радиационной безопасности телевизора. Производители также должны вести учет данных испытаний и готовить ежегодный отчет для FDA, обобщающий эти записи. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов имеет право запросить данные о радиационной безопасности, включая результаты утечки рентгеновского излучения из выбранных наборов, чтобы определить соответствие стандарту.

Ввезенные в США телевизионные приемники, не соответствующие стандарту, не допускаются в страну и уничтожаются, если не вывозятся в течение 90 дней. Однако импортеры могут обратиться в FDA за разрешением исправить нарушения.

Насколько безопасны современные телевизоры?

Выбросы рентгеновского излучения от правильно работающих телевизоров и компьютерных мониторов, содержащих ЭЛТ, хорошо контролируются и не представляют опасности для здоровья населения. Стандарт FDA и современные технологии, такие как электронные цепи безопасности и регулируемые источники питания, эффективно устранили риск рентгеновского излучения этих продуктов. FDA не обнаружило телевизоров, нарушающих стандарт при нормальных (домашних) условиях использования.

Важно также отметить, что плоскопанельные телевизоры с жидкокристаллическими (ЖК) или плазменными дисплеями не способны излучать рентгеновское излучение. Таким образом, эти продукты не подпадают под действие стандарта FDA и не представляют опасности для здоровья населения.

Жидкокристаллические дисплеи (ЖК-дисплеи) состоят из жидких кристаллов, активируемых электрическим током. Чаще всего они используются для отображения одной или нескольких строк буквенно-цифровой информации на различных устройствах: факсимильные аппараты, экраны портативных компьютеров, счетчики вызовов автоответчиков, научные приборы, портативные проигрыватели компакт-дисков, часы и т. д. Самый дорогой и продвинутый тип — дисплеи с активной матрицей — даже используются в качестве экранов для портативных цветных телевизоров. Со временем их можно будет широко использовать для больших экранов телевизоров высокой четкости.

Основой ЖК-технологии являются жидкие кристаллы, вещества, состоящие из сложных молекул. Как и вода, жидкие кристаллы затвердевают при низких температурах. Также как вода, они тают, когда вы их нагреваете. Но когда лед тает, он превращается в прозрачную, легко текущую жидкость. Однако жидкие кристаллы превращаются в мутную жидкость, сильно отличающуюся от таких жидкостей, как вода, спирт или растительное масло. При несколько более высоких температурах мутность исчезает, и они выглядят почти как любые другие жидкости.

Когда жидкий кристалл представляет собой твердое тело, его молекулы выстраиваются параллельно друг другу. В промежуточной мутной фазе (жидкой) молекулы еще сохраняют эту более или менее параллельную ориентацию. Как и в любой жидкости, молекулы могут свободно перемещаться, но они имеют тенденцию «выстраиваться» в одном направлении, отражая свет и вызывая мутный вид. Более высокие температуры, как правило, взбалтывают молекулы и делают жидкость прозрачной.

В ЖК-дисплее электрический ток используется для переключения сегментов жидких кристаллов из прозрачного состояния в мутное, при этом каждый сегмент является частью числа или буквы. Сегменты также могут быть в форме крошечных точек или пикселей и могут быть расположены в строках и столбцах. Они включаются и выключаются индивидуально, чтобы блокировать или пропускать поляризованный свет. Когда свет блокируется, на отражающем экране создается темное пятно.

Существует два основных типа ЖК-дисплеев: пассивная матрица и более новая активная матрица (AMLCD). Более яркие и легко читаемые дисплеи с активной матрицей используют транзисторы за каждым пикселем для повышения качества изображения. Однако производственный процесс для AMLCD намного сложнее, чем для ЖК-дисплеев с пассивной матрицей. Целых 50 процентов сделанных теперь должны быть выброшены из-за несовершенства. Одного недостатка достаточно, чтобы испортить AMLCD. Это делает их очень дорогими в производстве.

Сырье

Рабочий ЖК-дисплей состоит из нескольких компонентов: стекла дисплея, приводной электроники, управляющей электроники, механического блока и блока питания. стекло дисплея, между которым лежат жидкие кристаллы, покрыто электродами строк и столбцов и имеет контактные площадки для подключения управляющей электроники (электрического тока) к каждому электроду строки и столбца. Электроника привода – это интегральные схемы, которые подают ток для "приведения в действие" электродов строки и столбца. Управляющая электроника также представляет собой интегральные схемы. Они декодируют и интерпретируют входящие сигналы — например, от портативного компьютера — и отправляют их на электронику привода. Механический блок представляет собой раму, на которой печатные платы привода и управляющей электроники крепятся к стеклу дисплея. Этот пакет также укрепляет и защищает стекло дисплея и прикрепляет весь дисплей к устройству с ЖК-дисплеем, будь то портативный компьютер, факсимильный аппарат или другое устройство. Наконец, источник питания представляет собой электронную схему, которая подает ток на ЖК-дисплей. Производители оборудования, которые используют ЖК-дисплеи, часто покупают блоки питания отдельно.

Во всех ЖК-дисплеях жидкий кристалл зажат между двумя кусками стекла или прозрачного пластика, называемыми подложками. Просто любое стекло не подойдет. Если в стекле много ионов натрия или других щелочных ионов, они могут перемещаться на поверхность стекла, смешиваться с любой имеющейся там влагой и изменять структуру электрического поля и выравнивание жидких кристаллов. Чтобы этого избежать, производители ЖК-дисплеев либо используют боросиликатное стекло, в котором мало ионов, либо наносят на стекло слой диоксида кремния. Диоксид кремния предотвращает контакт ионов с любой влагой. Еще более простое решение — использовать пластик вместо стекла. Использование пластика также делает дисплей легче. Однако недорогие пластмассы рассеивают свет сильнее, чем стекло, и могут вступать в химическую реакцию с жидкокристаллическими веществами.

Сегодня в большинстве ЖК-дисплеев также используется источник света, поступающего с задней стороны дисплея (подсветка), например флуоресцентная лампа, чтобы жидкие кристаллы казались темнее на экране в мутной фазе. Производители ЖК-дисплеев также используют листы поляризатора для усиления этого эффекта.

Производственный
процесс

Изготовление ЖК-дисплеев с пассивной матрицей — это многоэтапный процесс. Поверхность и заднее стекло дисплея сначала полируются, моются и покрываются диоксидом кремния (SiO2). Затем на стекло напыляется слой оксида индия и олова и вытравливается желаемый рисунок. Затем наносится слой полимера с длинной цепью, чтобы позволить жидким кристаллам правильно выровняться, после чего наносится герметизирующая смола. Затем устанавливаются распорки, и стеклянный сэндвич заполняется жидкокристаллическим материалом.

Подготовка стеклянных подложек

  • 1 Во-первых, две стеклянные подложки должны быть обрезаны до нужного размера, отполированы и вымыты. Резка может быть выполнена с помощью алмазной пилы или скребка, а полировка включает в себя процесс, называемый притиркой, при котором стекло прижимается к вращающемуся колесу с внедренными в него абразивными частицами. После промывки и сушки подложки покрывают слоем диоксида кремния.

Создание рисунка электрода

  • 2 Затем на подложках необходимо нанести рисунок прозрачного электрода. Это делается путем полного покрытия передней и задней стеклянных поверхностей очень тонким слоем оксида индия-олова. Затем производители изготавливают маску с желаемым рисунком, используя процесс шелкографии или фотолитографии. Они наносят готовую маску на стекло с полным покрытием, а ненужные участки оксида индия-олова удаляются химическим путем.
  • 3 Кроме того, более тонкое разрешение можно получить, используя стекло со слоем устойчивого к травлению светочувствительного материала (так называемого фоторезиста) поверх пленки оксида индия и олова. На стекло накладывается маска с нужным рисунком, и стекло бомбардируется ультрафиолетовым светом. Этот свет приводит к тому, что резистивный слой, на который он светит, теряет устойчивость к травлению, позволяя химическим веществам разъедать как экспонированный фоторезист, так и оксид индия-олова под ним, таким образом формируя рисунок. Затем оставшийся ненужный фоторезист можно удалить с помощью других химикатов. Вторая разновидность резистивной пленки устойчива к травлению только после воздействия ультрафиолетового света; в этом случае необходимо использовать негативную маску шаблона. Независимо от того, какой метод используется, узоры на двух подложках спроектированы так, чтобы перекрываться только в определенных местах, конструкция, которая гарантирует, что тонкие полоски оксида индия-олова, передающие напряжение на каждый элемент, не имеют электрода, расположенного прямо напротив, который мог бы появиться во время работы. ячейка работает.

Нанесение полимера

  • 4 После того, как рисунок электрода установлен, подложки должны быть покрыты полимером. Полимер позволяет жидким кристаллам правильно выравниваться по поверхности стекла. Можно использовать поливиниловый спирт, полиамиды и некоторые силаны. Полиамиды являются наиболее популярными агентами, поскольку поливиниловый спирт подвержен проблемам с влажностью, а силаны образуют тонкое и ненадежное покрытие.
  • 5 После нанесения покрытия на стекло производители наносят мягкий материал на полимерное покрытие в одном направлении. Это может привести к вытравливанию в полимере небольших параллельных канавок или просто к растяжению полимерного покрытия. В любом случае этот процесс заставляет жидкие кристаллы располагаться параллельно направлению штриха. Кристаллы можно выровнять другим способом, напылив оксид кремния на поверхность стекла под косым углом. Эта процедура используется для изготовления большинства дисплеев цифровых часов, но неудобна для изготовления крупномасштабных дисплеев. Он также не обеспечивает низкий угол наклона, возможный при использовании предыдущего метода.
  • 6 Если производители ЖК-дисплеев хотят выровнять жидкие кристаллы перпендикулярно поверхности стекла, используется другой метод: покрытие стекла амфофильным материалом. Это материал, молекулы которого проявляют сродство к воде на одном конце молекулы и отталкиваются от воды на другом конце. Один конец — конец сродства — прилипает к поверхности стекла, а другой конец — конец отталкивания — указывает в область жидких кристаллов, отталкивая жидкие кристаллы и формируя их в выравнивание, перпендикулярное поверхности стекла.

Нанесение герметика и введение
жидких кристаллов

  • 7 Затем на подложку наносится герметизирующая смола, а затем пластиковые прокладки, которые придают жидкокристаллической ячейке необходимую толщину. Затем жидкокристаллический материал вводят в соответствующую область между двумя стеклянными подложками. Толщина ячейки ЖК-дисплея обычно ограничена 5-25 микрометрами. Поскольку правильная толщина имеет решающее значение для работы ячейки, а прокладки не всегда достигают одинаковой толщины, производители ЖК-дисплеев иногда помещают в жидкокристаллический материал стеклянные волокна или шарики соответствующего размера. Бусины или волокна не видны невооруженным глазом. Они помогают удерживать ячейку нужной толщины во время схватывания герметика.
  • 8 Чтобы сделать ЖК-дисплеи более заметными, добавляются поляризаторы.Обычно они изготавливаются из растянутых пленок поливинилового спирта, содержащих йод, которые зажаты между слоями ацетата целлюлозы. Также доступны цветные поляризаторы, изготовленные с использованием красителя вместо йода. Производители приклеивают поляризатор к стеклу с помощью акрилового клея и покрывают пластиковой защитной пленкой. Они могут создавать отражающие поляризаторы, которые также используются в ЖК-дисплеях, используя простой отражатель из металлической фольги.

Окончательная сборка

  • 9 После прикрепления поляризаторной пленки устройство подвергается старению. Наконец, готовый стеклянный дисплей в сборе монтируется на печатные платы, содержащие управляющую и управляющую электронику. Затем весь пакет готов к установке на устройство с помощью ЖК-дисплея — ноутбук, факс, часы и т. д.

Производство ЖК-дисплеев с активной матрицей

Процесс, используемый для изготовления ЖК-дисплеев с активной матрицей (AMLCD), очень похож на процесс, используемый для ЖК-дисплеев с пассивной матрицей, хотя он более сложен и труден. Как правило, этапы нанесения покрытия SiO2, нанесения оксида индия-олова и травления фоторезиста заменяются множеством других этапов.

В случае AMLCD каждый компонент ЖК-дисплея должен быть изменен для правильной работы с тонкопленочным транзистором и электроникой, используемой для усиления и четкости изображения ЖК-дисплея. Как и их собратья с пассивной матрицей, дисплеи с активной матрицей представляют собой бутерброды, состоящие из нескольких слоев: поляризационная пленка; натриевую барьерную пленку (SiO2), стеклянную подложку, содержащую черную матрицу, и вторую натриевую барьерную пленку; цветной фильтр и верхний слой цветного фильтра из акрила/уретана; прозрачный электрод; ориентационная пленка из полиамида; и фактический жидкокристаллический материал, включающий пластиковые/стеклянные прокладки для поддержания надлежащей толщины ячейки ЖК-дисплея.

Контроль качества

ЖК-дисплеи, особенно для дисплеев ноутбуков, изготавливаются в строго контролируемых условиях в чистом помещении, чтобы максимально увеличить производительность. «Чистые помещения» имеют специальные устройства для фильтрации воздуха, предназначенные для предотвращения попадания в помещение всех частиц пыли, а работающие в помещении должны носить специальную одежду. Тем не менее, многие ЖК-дисплеи приходится выбрасывать из-за недостатков. Это особенно верно в отношении AMLCD, процент отказов которых в настоящее время составляет примерно 50 процентов. Чтобы свести к минимуму количество отказов, каждое активное устройство проверяется, и как можно больше ремонтируется. Кроме того, сборки активной матрицы проверяются сразу после этапа травления фоторезиста и снова после ввода жидкокристаллического материала.

Будущее

Очевидно, что будущее за ЖК-дисплеями с активной матрицей, несмотря на то, что в настоящее время уровень брака очень высок, а производственный процесс очень дорог. Ожидается постепенное совершенствование процесса производства AMLCD, и фактически компании уже начинают предлагать оборудование для проверки и ремонта, которое может снизить текущий уровень брака с 50 % до примерно 35 %.

Но реальный толчок развитию технологии производства ЖК-дисплеев могут дать все деньги, которые компании вкладывают в процесс исследований и разработок в области широкоформатных дисплеев AMLCD для долгожданного телевидения высокой четкости.

Где узнать больше

Книги

Чандрасекар, С. Жидкие кристаллы, 2-е изд. Издательство Кембриджского университета, 1993 г.

Коллинз, Питер Дж. Жидкие кристаллы: нежная фаза материи в природе. Princeton University Press, 1991.

Доан, Дж. В., изд. Жидкокристаллические дисплеи и приложения. SPIE-International Society for Optical Engineering, 1990.

Drzaic, P.S., изд. Жидкокристаллические материалы, устройства и приложения. SPIE-International Society for Optical Engineering, 1992.

Канеко, Д. Жидкокристаллические телевизионные дисплеи. Kluwer Academic Publishers, 1987.

О'Мара, Уильям К. Жидкокристаллический плоский дисплей: наука и технология производства. Ван Ностранд Рейнхольд, 1993 г.

Периодические издания

Керран, Лоуренс. «Копин, команда Sarnoff в Advanced LCD Effort». Электроника. 10 августа 1992 г., с. 11.

Фицджеральд, Майкл. «Стандарты отображения неуловимы». Computerworld. 21 декабря 1992 г., с. 27.

Флейшманн, Марк. «Настенный телевизор из крошечных ЖК-дисплеев». Популярная наука, июнь 1991 г., с. 94.

Киннаман, Дэниел Э. "ЖК-панели: новое поколение". Технологии и обучение, март 1993 г., стр. 44.

Робинсон, Гейл М. «Системы отображения делают скачок вперед: новые технологии предлагают дизайнерам больше возможностей, чем когда-либо, в области ЭЛТ, ЖК-дисплеев, электролюминесценции и многого другого». Новости дизайна. 13 февраля 1989 г., с. 52.

Вудард, Олли С. старший и Том Лонг. «Технологии отображения». Байт. Июль 1992 г., с. 158.

— Эдвард Дж. Стоун

Процитировать эту статью
Выберите стиль ниже и скопируйте текст для своей библиографии.

Ахроматическое среднемодулированное мерцание, при котором к тестовому полю с течением времени применяются равные приращения и уменьшения яркости, обычно используется как для клинической оценки зрения, так и для экспериментальных исследований зрительных систем. Однако представление мерцания на дисплеях, управляемых компьютером, проблематично; дисплеи обычно вносят артефакты яркости при высокой частоте мерцания или контрастности, что может мешать достоверности результатов. Здесь мы представляем ряд тестов, используемых для оценки относительных достоинств двух дисплеев в отношении представления ахроматического мерцания с модуляцией среднего значения. Эти тесты выявили заметные различия между новым высокопроизводительным жидкокристаллическим дисплеем (LCD; EIZO ColorEdge CG247X) и новым ЖК-дисплеем потребительского класса (Dell U2415b), несмотря на то, что спецификации дисплеев, предоставленные поставщиком, практически идентичны. Мы измерили отображаемую яркость с помощью точечного измерителя и линеаризованного фотодиода. Мы получили несколько показателей, в том числе пространственную однородность, влияние угла обзора, время отклика, амплитудные спектры Фурье и усредненную по циклу яркость. Мы представили парные импульсы яркости для количественной оценки нелинейной динамики дисплеев. CG247X показал относительно хорошую пространственную однородность (например, при умеренной яркости стандартное отклонение 2,8% по сравнению с 5,3% у U2415b). Преобразование Фурье номинально статических тестовых участков выявило спектры без артефактов, за исключением отклика кадра. Время нарастания и спада CG247X зависело как от яркости, от какой, так и от какой он реагировал, как обычно и ожидается от ЖК-дисплеев. Несмотря на это нелинейное поведение, мы смогли определить контрастность и частотный диапазон, в которых CG247X практически не содержал артефактов; взаимосвязь между номинальной яркостью и отображаемой яркостью была точно смоделирована с использованием причинно-следственной линейной неизменной во времени системы. В этот диапазон вошли контрасты до 80% и частоты мерцания до 30 Гц. Эта батарея тестов должна оказаться полезной для других, проводящих клиническую оценку зрения и экспериментальные исследования зрительных систем.

Редактор: Гвидо Майелло, Гиссенский университет им. Юстуса Либиха, ГЕРМАНИЯ

Получено: 22 июля 2020 г.; Принято: 19 февраля 2021 г.; Опубликовано: 24 марта 2021 г.

Авторское право: © 2021 Hallum, Cloherty. Эта статья находится в открытом доступе и распространяется в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Финансирование: эта работа была частично поддержана Фондом развития инженерных исследований Оклендского университета.

Конкурирующие интересы. Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

Введение

Многие клинические оценки и экспериментальные исследования зрительных систем используют мерцающие стимулы, в частности, ахроматическое мерцание со средней модуляцией, при котором приращение и уменьшение яркости одинаковой величины применяются с течением времени к тестовому полю, поддерживая усредненную по времени яркость поля. . Например, потеря зрительной функции, связанная с глаукомой — состояние, поражающее 3,5% людей в возрасте от 40 до 80 лет [1], при котором потеря нервных волокон сетчатки приводит к потере зрения — может быть выявлена ​​путем измерения поведенческих реакций пациента на ахроматические, среднемодулированное мерцание (так называемая периметрия мерцания определенной формы) [2, 3]. Примеры экспериментальных исследований с участием людей включают использование мерцания для количественной оценки временной зрительной чувствительности [4], для выборочного исследования предполагаемых магно- и парвоцеллюлярных зрительных путей [5, 6], а также для измерения стационарных зрительных вызванных потенциалов (обзор Norcia et al. [7]), а также для определения ретинотопических карт в коре головного мозга [8, 9].

Традиционно исследователи зрения и клиницисты представляли ахроматическое среднемодулированное мерцание (а также другие динамические визуальные стимулы) на дисплеях с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ), управляемых компьютером. Эти дисплеи, хотя и далеки от совершенства, могут использоваться для воспроизведения широкого спектра динамических стимулов. Поведение ЭЛТ-дисплеев подробно обсуждалось в литературе по клиническому и экспериментальному зрению [10–17], и в результате ЭЛТ обычно используются в клинике или лаборатории таким образом, что их недостатки не мешают достоверности. выводов. Но ЭЛТ-дисплеи в настоящее время трудно найти, в основном из-за их недавней широко распространенной замены жидкокристаллическими дисплеями (ЖК-дисплеями) в настройках потребительского уровня, что вынуждает исследователей зрения и клиницистов, в свою очередь, заменять устаревшие ЭЛТ-дисплеи на ЖК-дисплеи. ЖК-дисплеи не лишены собственного своеобразного поведения в отношении воспроизведения динамических стимулов. Однако сравнительно мало было написано о ЖК-дисплеях с учетом требований исследователей зрения и клиницистов. В Обсуждении мы рассмотрим исследования, в которых это было сделано, и сравним их результаты с нашими собственными.

Механизм, управляющий отображением света на ЖК-дисплеях, заметно отличается от механизма ЭЛТ-дисплеев. В ЭЛТ-дисплеях кадры визуализируются электронным лучом, растровым сканированием по экрану, содержащему светоизлучающий люминофор [18]. Увеличение и уменьшение люминесценции активированного люминофора (то есть реакции люминофора) происходит быстро (обычно порядка 1 мс; например, см. [28]) относительно скорости сканирования (обычно от 60 до 120 кадров в секунду). . На данном кадре яркость данной точки регулируется путем модуляции тока луча. С точки зрения исследователя зрения или клинициста, этот механизм придает ЭЛТ-дисплею множество желаемых характеристик, включая временную независимость яркости от одного кадра к другому, даже при воспроизведении высокочастотного мерцания; поскольку отклик люминофора быстрый, яркость в точке одного кадра мало влияет на яркость в этой точке последующего кадра. Однако следствием этого механизма является то, что все стимулы, воспроизводимые ЭЛТ, загрязнены пространственно структурированным высококонтрастным мерцанием с частотой кадров дисплея. Мерцание ЭЛТ незаметно в большинстве условий просмотра, поскольку превышает критическую частоту слияния мерцаний [4, 19, 20], однако оно активирует ранний зрительный путь у людей, нечеловеческих приматов и кошек [21, 22] и , предположительно, другие экспериментальные модели животных.

ЖК-дисплеи состоят из пространственного массива пикселей, каждый из которых состоит из пары электродов, и поляризационных фильтров, которые помещают между собой столбик жидкокристаллического (ЖК) материала [23] (краткое описание механизма ЖК-дисплея, предназначенное для исследователей зрения и клиницисты см. Elze & Tanner [24]). Ориентация выровненных молекул ЖК, составляющих колонку, определяет количество света, передаваемого блоком задней подсветки наблюдателю; напряжение, приложенное между парой электродов, в свою очередь, создает крутящий момент для молекул, что, в свою очередь, изменяет ориентацию молекул. Ключевым наблюдением является то, что эти изменения ориентации происходят медленно по сравнению с изменениями напряжения. Кроме того, изменения в ориентации асимметричны: изменения, связанные с увеличением крутящего момента на молекулах, имеют другую временную динамику, чем изменения, связанные с уменьшением крутящего момента [25]. Эта асимметричная динамика еще более усложняется цифровыми механизмами компенсации времени отклика, особенностью большинства современных ЖК-дисплеев, предназначенных для улучшения качества видео за счет ускорения ступенчатых переходов между определенными уровнями яркости [24–27]. Эти механизмы ЖК-дисплеев придают дисплеям множество желаемых характеристик, в том числе независимость от соседних пикселей [28, 29]. Однако из этих механизмов следует, что, как правило, ЖК-дисплеи не могут использоваться для представления ахроматического мерцания со средней модуляцией, потому что, когда время отклика зависит как от яркости источника, так и от места назначения, усредненная по времени яркость зависит от частоты мерцания и контрастности.

Здесь мы представляем ряд тестов, которые использовались для оценки относительных достоинств двух дисплеев. Нас особенно интересует представление ахроматического мерцания со средней модуляцией, как показано в цитированных выше исследованиях [2–9]. Мы использовали эти тесты, чтобы выявить различия между новым высокопроизводительным ЖК-дисплеем (EIZO ColorEdge CG247X) и ЖК-дисплеем потребительского класса (Dell U2415b); эти различия были отмечены, несмотря на то, что спецификации дисплеев, предоставленные поставщиком, были почти идентичными. Время нарастания и спада CG247X зависело как от яркости, на которую он реагировал, так и от яркости, на которую он реагировал, и в целом были медленнее по сравнению с ЖК-дисплеем потребительского уровня. Однако, несмотря на это нелинейное и вялое поведение, наши тесты выявили диапазон контрастности и частот, в котором отображение среднемодулированного мерцания CG247X было без артефактов, то есть соотношение между номинальной и отображаемой яркостью было линейным.

Методы

Экраны и визуальные стимулы

Мы измерили яркость двух ЖК-дисплеев: EIZO ColorEdge CG247X и Dell U2415b. Первый — это высокопроизводительный дисплей; последний представляет собой дисплей потребительского класса. Оба дисплея были куплены в 2018 году, использовались ограниченно и имеют практически идентичные технические характеристики, заявленные поставщиком: тип панели (переключение в плоскости), размер (61,1 см), родное разрешение (1920 х 1200 пикселей при 60 Гц), шаг пикселя (0,270 на 0,270 мм), угол обзора (178 градусов по горизонтали и вертикали), время отклика (от серого к серому от 8 до 10 мс) и светодиодная (LED) подсветка. Мы использовали заводские настройки дисплеев по умолчанию, за одним исключением: «яркость» U2415b была снижена до 35%, чтобы максимальная отображаемая яркость двух устройств была примерно одинаковой (120 кд/м 2 ). Для обоих дисплеев мы использовали пространственное разрешение 1920 на 1200 пикселей и временное разрешение 60 Гц. Яркость визуализировалась на дисплеях с помощью Psychtoolbox [30–32] (версия 3.0.16) и MATLAB (версия 9.5.0.944444, R2018b); Mathworks, Натик, Массачусетс, США). Мы использовали стандартный настольный компьютер под управлением Linux (Ubuntu версии 18.04) с графической картой NVIDIA (QUADRO P620; Санта-Клара, Калифорния, США). Мы всегда давали дисплеям прогреться не менее часа перед тестированием. Наши предварительные измерения не выявили переходных процессов прогрева ни на одном из дисплеев; мы обнаружили незначительную разницу между отображаемой яркостью статического тестового патча через одну минуту и ​​через тридцать минут после включения питания.

ПРИМЕЧАНИЕ. Поскольку каждый из этих шагов может быть возможным решением проблем с отображением, проверяйте функцию отображения после выполнения каждого шага.

  1. Убедитесь, что кабели монитора подключены правильно.
  2. Отсоедините все удлинительные кабели монитора.
  3. Если монитор принимает более одного источника входного сигнала, нажмите кнопку INPUT на мониторе, чтобы просмотреть режимы входного сигнала.
  4. При использовании адаптера переменного тока отсоедините адаптер переменного тока от любого разветвителя или сетевого фильтра и подключите его непосредственно к настенной розетке.

ПРИМЕЧАНИЕ. Если это устранит проблемы с дисплеем, значит, проблема связана с удлинителем или сетевым фильтром. Обратитесь за помощью к производителю разветвителя или устройства защиты от перенапряжения.

ПРИМЕЧАНИЕ. Электрические устройства и флуоресцентное освещение создают невидимое поле электромагнетизма, которое вызывает эффект, называемый электромагнитными помехами (ЭМП). В элементах отображения как в мониторах с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ), так и в жидкокристаллических (ЖК) мониторах используются точно откалиброванные компоненты, на которые могут отрицательно влиять электромагнитные помехи. Удаление таких устройств от монитора сведет к минимуму влияние электромагнитных помех.

  • ЖК-экран можно подключить двумя способами: с помощью кабеля HD-15 или кабеля DVI-D.
  • Убедитесь, что выбранный вход соответствует используемому входному порту.
  • Если покачивания кабеля приводят к тому, что проблема исчезает, а затем возвращается снова, возможно, кабель поврежден или имеет короткое замыкание, либо разъем на ЖК-дисплее неисправен.

ПРИМЕЧАНИЕ. Если это устранит проблемы с отображением, то проблема связана с устройством передачи видео. Свяжитесь с производителем устройства передачи видео для получения дополнительной помощи.

ПРИМЕЧАНИЕ. Если это устраняет проблемы с отображением, значит, в исходной комнате существует проблема электромагнитных помех или напряжения переменного тока. Сетевой кондиционер может помочь, но не гарантирует решения проблем с напряжением.

ПРИМЕЧАНИЕ. Если это устранит проблемы с дисплеем, значит, на исходном компьютере возникла проблема с программным обеспечением или видеокартой.

Если проблемы с дисплеем сохраняются после замены кабеля, разъем на ЖК-дисплее неисправен, и для устранения проблемы потребуется обслуживание. Перейдите к разделу "Ремонт продукта". 

Читайте также: