lcd дисплей: устройство жк монитора и жк матрицы, принцип работы жидкокристаллического монитора

Содержание
  1. Далее в статье мы опишем как работает LCD дисплей и его основные преимущества.
  2. Принцип работы ЖК дисплея
  3. Поляризационная пленка.
  4. LCD-матрица. Принцип работы жидкокристаллической панели.
  5. Источник света
  6. Главное отличие ЭЛТ от ЖК мониторов
  7. Варианты подключения монитора
  8. Какие ещё выходы могут быть у монитора?
  9. Активные матричные технологии
  10. Контроль качества ЖК мониторов
  11. Как устроен LCD дисплей
  12. ЖК матрица
  13. Пассивная матрица
  14. Активная матрица
  15. Модуль подсветки
  16. На базе флуоресцентных ламп
  17. На базе светодиодов
  18. Модуль управления
  19. Блок питания
  20. Корпус
  21. Преимущества LCD-мониторов
  22. Цветные экраны
  23. 2. Устройство LCD монитора и принцип его работы
  24. 2.1. Матрица ЖК-дисплея
  25. 2.2. Управление поляризацией в ЖК мониторах при помощи электродов
  26. 2.3. Получение цветного изображения
  27. Характеристики ЖК мониторов
  28. Тип ЖК матрицы
  29. Разрешение монитора
  30. Яркость
  31. Контрастность
  32. Угол обзора
  33. Время реакции пикселя
  34. Количество отображаемых цветов
  35. Интерфейс монитора
  36. 3. Частота обновления экрана ЖК монитора
  37. 100% гарантия
  38. Недостатки LCD-экранов

Далее в статье мы опишем как работает LCD дисплей и его основные преимущества.

Принцип работы ЖК дисплея

ЖК-экраны (жидкокристаллические дисплеи) или жидкокристаллические мониторы состоят из вещества, называемого цианофенилом. Он находится в жидком состоянии, но обладает свойствами, присущими кристаллическим телам. Цианофенил — это жидкость с азинотропными свойствами, связанными с упорядочением ориентации молекул.

Жидкие кристаллы представляют собой смесь определенных веществ, которые обладают свойствами как жидкостей, так и кристаллов. Несмотря на то, что он жидкий, он жидкий и может заполнить все пространство, в которое он помещен. И, как кристалл, он состоит из молекул, расположенных в четко структурированном порядке.

Жидкие кристаллы, используемые в дисплеях, состоят из молекул в форме стержней. Обычно они располагаются параллельно друг другу. Следовательно, из-за входного напряжения жидкие кристаллы могут менять свое положение в пространстве.

Жидкие кристаллы находятся в основном структурном элементе ЖК-дисплея в пикселях, точнее в субпикселях. В субпикселях кристаллы наслоены и образуют спираль. Такая спиральная система расположена между двумя электродами и двумя пластинами, окрашенными поляризационной пленкой. Поскольку все дисплеи работают по принципу RGB, логично предположить, что ЖК-дисплей работает одинаково. В первой ячейке пластик красный, во второй и третьей — зеленый и синий соответственно.

Поляризационная пленка.

Он позволяет проходить через себя легким колебаниям определенной ориентации. В результате через первую пластину проходят вертикально ориентированные легкие колебания, а через вторую — горизонтальные.

Что произойдет дальше? Субпиксель подсвечивается, свет проходит через первую пластину и ориентируется вертикально.

Дополнительно есть три варианта развития событий:

  1. В отсутствие напряжения на электродах жидкие кристаллы остаются в покое и образуют спираль. В первую очередь через него проходит свет, и в результате ориентация меняется по горизонтали. Пока свет гаснет через вторую пластину. В результате мы видим яркий цвет: красный, зеленый или синий.
  2. Когда на электроды подается напряжение, кристаллы вращаются перпендикулярно первой вертикальной пластине. И сам свет проходит через них, ориентация остается вертикальной и горизонтальная пластина больше не пропускает его. Следовательно, в результате получается более тусклый свет или его отсутствие, т.е черный.
  3. С разным напряжением питания до трех разных субпикселей. Например, красный — сильный, зеленый — слабый, а синий — не напряжение. Следовательно, мы увидим ярко-красный, тускло-зеленый, а синий мы не увидим совсем.

ЖК-дисплеи обычно имеют миллион или более пикселей. И субпикселей соответственно в три раза больше. Поэтому мы можем видеть разные оттенки и полутона. Следовательно, чем больше количество пикселей, тем более приятным и естественным будет изображение на ЖК-мониторе.











LCD-матрица. Принцип работы жидкокристаллической панели.

«Сердце» любого жидкокристаллического монитора — это ЖК-дисплей (жидкокристаллический дисплей). ЖК-панель представляет собой сложную многослойную структуру. Упрощенная схема цветной TFT LCD панели представлена ​​на рис.2.

Принцип работы любого жидкокристаллического дисплея основан на свойстве жидких кристаллов изменять (вращать) плоскость поляризации проходящего через них света пропорционально приложенному к ним напряжению. Если на пути поляризованного света, прошедшего через жидкие кристаллы, установить поляризационный (поляризационный) фильтр, путем изменения напряжения, приложенного к жидким кристаллам, можно контролировать количество света, пропускаемого поляризационным фильтром. Если угол между плоскостями поляризации света, проходящего через жидкий кристалл, и светофильтр равен 0 градусов, свет будет проходить через поляризатор без потерь (максимальная прозрачность), если 90 градусов, фильтр будет пропускать минимальное количество света. (минимальная прозрачность).

LCD_princip_fin.png
Как работает ЖК-панель

Рис. 1. ЖК-монитор. Как работает ЖК-технология.

Таким образом, используя жидкие кристаллы, можно изготавливать оптические элементы с различной степенью прозрачности. В этом случае уровень светопропускания такого элемента зависит от приложенного к нему напряжения. Любой ЖК-экран монитора компьютера, ноутбука, планшета или телевизора содержит от нескольких сотен тысяч до нескольких миллионов таких ячеек, долей миллиметра. Они объединены в ЖК-матрицу и с их помощью мы можем формировать изображение на поверхности жидкокристаллического экрана.
Жидкие кристаллы были открыты в конце 19 века. Однако первые устройства отображения на их основе появились только в конце 60-х годов ХХ века. Первые попытки использовать ЖК-экраны в компьютерах относятся к 1980-м годам. Ранние жидкокристаллические мониторы были монохромными и имели гораздо более низкое качество изображения, чем дисплеи с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ). Основными недостатками ЖК-мониторов первого поколения были:

  • — низкая скорость и инерционность изображения;
  • — «хвосты» и «тени» на изображении от элементов изображения;
  • — плохое разрешение изображения;
  • — черно-белое или цветное изображение с низкой глубиной цвета;
  • — так далее.

Однако прогресс не остановился, и со временем для производства жидкокристаллических мониторов были разработаны новые материалы и технологии. Достижения в области микроэлектронных технологий и разработка новых веществ со свойствами жидких кристаллов значительно улучшили характеристики ЖК-мониторов.

Источник света

Первоначальным источником света для ЖК-дисплеев были газоразрядные лампы с холодным электродом (CCFL).

Под действием газового разряда ртуть излучает ультрафиолетовое свечение, которое, в свою очередь, возбуждает люминофор на стенках шара и превращается в видимый свет. В отличие от обычных люминесцентных ламп, эти лампы имеют неотапливаемый электрод (как следует из названия). Для нормальной работы им необходимо высокое напряжение — до 900 вольт.

Теперь вместо газоразрядных ламп используются светодиоды. Окончательная цена мониторов сильно зависит от их типа. Так, в бюджетном сегменте используются обычные белые светодиоды W-Led. Белые светодиоды основаны на синих светодиодах.

Они покрыты слоем люминофора, который преобразует часть синего спектра в другие цвета. Результат — белые светодиоды из синих светодиодов.

Обычный люминофор для белых светодиодов состоит из многих редкоземельных металлов: иттрия, гадолиния, церия, тербия, лантана.

В профессиональных устройствах белые светодиоды интегрированы с зелеными светодиодами (GB-LED). Это дешевле, чем фосфор, обеспечивающий желаемый спектр. Использование светодиодов RGB, даже в профессиональных устройствах, встречается редко, хотя это позволяет регулировать цветовую температуру и яркость, не нарушая калибровку гамма-кривых монитора.

В последнее время производители обратили внимание не только на обычные люминофоры из редкоземельных металлов, но и на квантовые точки.

Квантовые точки не требуют использования редких компонентов и просты в изготовлении — достаточно смешать два недорогих реагента в правильных условиях. Из-за того, что невозможно идеально выдержать условия, квантовые точки имеют небольшие различия в размерах, поэтому амплитуда спектра излучения составляет около 20 нм.

Этой ширины спектра недостаточно, чтобы перекрыть REC.2020 на 100%, но это значение очень близко.

Главное отличие ЭЛТ от ЖК мониторов

Работа ЭЛТ-монитора основана на специальной стеклянной трубке, внутри которой находится вакуум. Также внутри стеклянной колбы находятся электронные пушки, испускающие поток заряженных частиц (электронов).

Эти электроны заставляют светиться острия люминофора, который покрывает переднюю стенку электронно-лучевой трубки тонким слоем изнутри. То есть энергия электронов превращается в свет, и эти очень яркие точки образуют изображение.

Принцип работы ЖК-монитора совершенно другой. Трубок больше нет, и изображение формируется совершенно по-другому. В названии жидкокристаллических дисплеев уже есть указание на то, что используется для создания изображения на экране. Да, да, именно жидкие кристаллы, открытые в 1888 году, играют ключевую роль в формировании изображения.

Устройство ЖК-монитора больше похоже на слоеный пирог, каждый слой имеет свое предназначение. Следовательно, наш монитор состоит из нескольких слоев.

В жидкокристаллической матрице каждый кристалл отвечает за определенную точку изображения на экране. Когда монитор работает, свет от задней подсветки проходит через слой жидких кристаллов, и наблюдатель видит своего рода «мозаику» пикселей, окрашенных в разные цвета. Каждый пиксель состоит из трех субпикселей: красного, зеленого и синего.

Благодаря этим трем основным цветам экран может отображать до 17 миллионов различных цветовых оттенков. Эта глубина цвета достигается за счет различного количества света, проходящего через каждый пиксель. 17 миллионов возможных комбинаций — 17 миллионов возможных цветов.

Также есть видео, на котором крупным планом показана структура пикселей ЖК-монитора.

Любой свет, как известно, имеет направление, поскольку это тоже электромагнитная волна, у него тоже есть поляризация. Радиус может быть вертикальным, горизонтальным и иметь любой промежуточный угол.

Это очень важно, учитывая, что первый фильтр пропускает только вертикально направленные лучи. Излучение проходит через каждый подпиксель и достигает второго поляризационного фильтра, который пропускает только горизонтальные лучи. Другими словами, не весь свет, излучаемый системой задней подсветки, может достигать пользователя.

Кристаллы изменяют поляризацию световой волны так, что она проходит через второй фильтр. Вообще жидкие кристаллы — чрезвычайно интересное вещество. Их молекулы действительно ведут себя как молекулы жидкого вещества, находящиеся в постоянном движении. Но, как и положено кристаллам, их ориентация остается неизменной.

Ориентация кристаллов изменяется только под действием электрического поля. Когда это происходит, вещество начинает меняться. Возможна выборочная переориентация до субпикселей. То есть кристаллы действуют как крошечные оптические линзы, которые изменяют поляризацию световых волн.

Следовательно, жидкие кристаллы контролируют поляризацию и, следовательно, интенсивность света, проходящего через второй фильтр. Секрет ЖК-монитора в том, что не все лучи могут достигать зрителя, а интенсивность свечения каждого пикселя определяется углом поворота (поляризации) жидких кристаллов.

LCD означает жидкокристаллический дисплей (LCD). ЖК-дисплей, как следует из названия, основан на жидкокристаллической технологии.

LCD или жидкокристаллический дисплей — экран, работающий на основе жидких кристаллов. А основной принцип работы заключается в самих жидких кристаллах. Они также имеют тенденцию вращать плоскость поляризации проходящего через них света.

Варианты подключения монитора

Практически все современные мониторы оснащены разъемами HDMI. Это очень популярный стандарт, способный одновременно передавать не только видео, но и аудио информацию. Имеет поддержку Full HD и 4K.

вы можете подключить внешнее устройство к некоторым мониторам через порт дисплея. Поддержка трансляции в форматах 3D и 4K. А благодаря Display Port вы можете подключить несколько мониторов.

монитор блоггера

Многие мониторы по-прежнему оснащены разъемом DVI, который впервые появился в устройствах более 20 лет назад. DVI может передавать видео в формате FHD. Также есть разъем VGA (D-Sub), который сегодня подходит для нетребовательных задач.

Какие ещё выходы могут быть у монитора?

Некоторые модели среднего и премиального сегментов часто получают дополнительные интерфейсы для подключения различных устройств. Особой популярностью пользуются USB-порты, через которые можно подключать флешки и другие запоминающие устройства, портативные гаджеты, модемы и компьютерные аксессуары. Специальные аудиопорты предназначены для подключения акустики и наушников. А с помощью усовершенствованного интерфейса USB Type-C (Thunderbolt) вы даже можете заряжать свои любимые смартфоны и планшеты одновременно с передачей или копированием данных.

Активные матричные технологии

Активная матрица используется в цветных экранах высокого разрешения, которыми оснащены современные телевизоры и мониторы. Добавляет слой тонкопленочного транзистора (TFT) к цветным и поляризационным фильтрам. В этом случае каждый пиксель управляется своим собственным выделенным полупроводниковым элементом. Транзистор обеспечивает доступ только к одному пикселю в каждом столбце. Когда ряд включен, к нему подключаются все столбцы и на них подается напряжение. Затем линия деактивируется и активируется следующая. При обновлении дисплея все строки активируются последовательно. Экраны с активной матрицей значительно четче и ярче, чем пассивные экраны того же размера, и, как правило, имеют более быстрое время отклика, что обеспечивает гораздо лучшее качество изображения.

Скрученные нематические жидкие кристаллы

Контроль качества ЖК мониторов

Все ЖК-экраны протестированы на соответствие стандартам TCO. Все тесты проводятся на расстоянии 30 см от передней части монитора и вокруг него в радиусе 50 см, а также проверяются по другим параметрам, а именно: удобство использования, влияние на экологию окружающей среды, излучение магнитное и электрическое поле, уровень пожарной безопасности, способность к энергосбережению. Все ЖК-мониторы также проходят испытания на содержание тяжелых металлов.

Как устроен LCD дисплей

Устройство ЖК-дисплея похоже на бутерброд. То есть несколько слоев накладываются друг на друга. В их основе лежат стеклянные или, реже, пластиковые пластины. И среди этих блюд есть «начинка»:

  • тонкопленочный транзистор,
  • цветной фильтр, содержащий основные цвета (красный, зеленый и синий),
  • жидкокристаллический слой.

Источником света в ЖК-мониторах являются люминесцентные или светодиодные лампы.

ЖК матрица

В основе ЖК-дисплея лежит матрица. С другой стороны, ЖК-матрица состоит из нескольких слоев:

  • светорассеиватель,
  • электроды,
  • стакан,
  • поляризаторы,
  • слой с жидкими кристаллами.

Изображение строится с использованием всего массива пикселей. Которые, в свою очередь, оснащены красными, зелеными и синими светодиодами.

Пассивная матрица

Принцип пассивной матрицы заключается в том, что каждая строка и столбец дисплея имеет свой драйвер. И этот драйвер быстро анализирует сигнал, чтобы активировать нужные пиксели. Но в современных реалиях с увеличением размеров монитора и параметров яркости изготовление таких матриц становится затруднительным. Потому что необходимо увеличивать мощность потока энергии через линию управления. И по этой причине светодиоды в таких дисплеях более подвержены выцветанию.

Активная матрица

Этот тип матрицы решает проблемы энергопотребления за счет внедрения технологии TFT. TFT контролируют ток через светодиод. Это означает, что они также управляют яркостью отдельного пикселя. В этом случае более слабый ток может проходить через матрицу, чтобы снизить яркость экрана.

Поэтому яркость, контрастность и цветопередача на таких матрицах лучше. И энергопотребление ниже.

Модуль подсветки

Каждый ЖК-дисплей имеет модуль подсветки, который создает свет. Потому что без дополнительного внутреннего свечения человеческий глаз просто не распознает изображение.

На базе флуоресцентных ламп

Этот тип подсветки позволяет использовать различные цвета, включая белый цвет экрана, который часто используется в ЖК-дисплеях. Энергопотребление при люминесцентном освещении низкое. Однако для стабильной работы требуется источник напряжения 80–100 В переменного тока.

Дисплеи с такой подсветкой потребляют меньше энергии, но долговечность невелика.

На базе светодиодов

В отличие от предыдущей схемы подсветки светодиоды имеют более длительный срок службы. А также более высокая яркость экрана. Такая подсветка может работать без конвертеров. Но необходимо установить токоограничивающие транзисторы.

Модуль управления

Плата управления — важный компонент устройства отображения. Именно на этой плате расположена основная распиновка и два микропроцессора, которые отвечают за работу монитора.

Первый микропроцессор — это восьмиразрядный микроконтроллер. Он отвечает за ряд простых, но очень полезных функций:

  • работа с клавиатурой,
  • включать и выключать монитор,
  • подсветка.

Чтобы настройки монитора не потерялись, к этому микроконтроллеру подключена схема памяти.

Назначение второго микропроцессора намного шире. В конце концов, он отвечает за обработку аналогового сигнала и подготовку его вывода на ЖК-панель.

Поэтому плату управления можно назвать мозгом дисплея. Потому что все управление ЖК-дисплеем осуществляется в цифровом виде. Сюда приходит сигнал, проходящий с видеокарты, после чего мы получаем картинку.

Блок питания

Блок питания ЖК-монитора служит для преобразования сетевого напряжения переменного тока — 220 В в постоянное, но небольшое значение от 4 до 12 В.

Учтите, что некоторые неисправности ЖК-монитора возникают именно из-за проблем с блоком питания. Потому что из-за сильных скачков напряжения транзисторы перегорают.

Корпус

Все перечисленное упаковано в корпус монитора. Что касается характеристик корпуса, все зависит от фантазии разработчиков. Будь то форма или материал, из которого он сделан.

Интересной частью корпуса является панель управления монитором. Эту роль выполняют как обычные механические кнопки, так и интерактивные значки на самом экране. Кроме того, каждый монитор имеет все необходимые распиновки. А у некоторых даже есть аудиоразъемы.

Преимущества LCD-мониторов

  • Бюджетный. Объясняется это тем, что материалы и электричество для ЖК-дисплеев расходуются в меньших и более дешевых количествах. В результате вы легко можете найти дешевый ЖК-телевизор 4K. А цены на устройства с таким экраном примерно в 10 раз ниже, чем у аналогичных устройств с OLED-экраном.
  • Более четкое изображение. По сравнению с OLED-дисплеями, которые также востребованы на рынке, ЖК-мониторы намного резче. Поэтому они лучше передают цвета, четкость и контрастность изображения. Поскольку это связано, в первую очередь, с продолжительностью работы различных светодиодов. Ведь в OLED они изнашиваются намного быстрее. А причина кроется в равномерности излучения света.
  • Отсутствие статистической нагрузки. У каждого в жизни был телевизор с ламповым дисплеем. Обычно на нем скапливается много пыли и при прикосновении к экрану он может слегка вздрагивать от электрического тока. ЖК-мониторы не имеют этих проблем. И напряжение, приложенное к жидким кристаллам, настолько мало, что не может даже вызвать статическое напряжение.
  • Небольшой размер устройства. Жидкокристаллический дисплей не занимает много места в устройстве. Пиксели занимают очень мало места. А по толщине такие экраны имеют максимум 5 сантиметров. А вот ламповые дисплеи заняли совсем другое место.
  • Антибликовое покрытие. Встроенная поляризационная пленка полностью исключает блики. Это очень удобно, когда на экран попадают прямые солнечные лучи. В результате вы не увидите бликов и отражений. В конце концов, экран станет немного темнее, чем есть на самом деле.
  • Низкое энергопотребление. Подсветка пикселей и доступ к напряжению — это основные энергопотребление при использовании ЖК-монитора. В результате такие экраны и дисплеи потребляют намного меньше энергии, чем другие типы экранов.
  • Продолжительность жизни. Срок службы ЖК-мониторов намного больше, чем у других экранов — OLED, LED или CRT. Потому что наработка лампы подсветки составляет 25000 часов и более.

Цветные экраны

В цветных ЖК-дисплеях каждый отдельный пиксель разделен на три ячейки или подпикселя, которые окрашиваются в красный, синий и зеленый цвета с использованием дополнительных фильтров (пигмент и оксид металла). Каждый субпиксель можно независимо контролировать для получения тысяч или миллионов возможных цветов. В старых ЭЛТ используется аналогичный метод.

Цветовые компоненты могут быть организованы в пиксели разной геометрии в зависимости от использования монитора. Если программа знает, какая геометрия используется на определенном дисплее, ее можно использовать для увеличения видимого разрешения с помощью субпиксельного рендеринга. Этот метод особенно полезен для сглаживания текста.

Цветные экраны - фото 4

2. Устройство LCD монитора и принцип его работы

Как упоминалось выше, для изготовления ЖК-дисплея используются специальные вещества, называемые цианофенилами. Они находятся в жидком состоянии, но при этом обладают уникальными свойствами, присущими кристаллическим телам. Действительно, это жидкость, обладающая анизотропными, в частности, оптическими свойствами. Эти свойства связаны с порядком ориентации молекул.

Принцип работы жидкокристаллических мониторов основан на поляризационных свойствах молекул кристалла. Эти молекулы способны передавать только ту составляющую света, вектор электромагнитной индукции которой расположен в параллельной оптической плоскости поляроида (молекулы кристалла). Кристаллы не пропускают другие световые спектры. Другими словами, цианофенилы — это светофильтры, которые пропускают только определенный спектр света, один из основных цветов. Этот эффект называется поляризацией света.

Благодаря тому, что длинные молекулы жидких кристаллов меняют свое положение в зависимости от электромагнитного поля, появилась возможность управлять поляризацией. То есть в зависимости от силы электромагнитного поля, действующего на цианофенилы, они изменяют свое положение и форму, тем самым изменяя углы преломления света и изменяя их поляризацию. Эти молекулы называются жидкими кристаллами благодаря сочетанию электрооптических свойств кристаллов и способности принимать форму сосуда.

именно на этих свойствах основан принцип работы ЖК-монитора. Из-за изменения силы электромагнитного поля молекулы жидких кристаллов меняют свое положение. Таким образом формируется образ.

2.1. Матрица ЖК-дисплея

Матричные ЖК-мониторы представляют собой серию множества меньших сегментов, называемых пикселями. Каждым из этих пикселей можно управлять отдельно, благодаря чему появляется определенное изображение. Матрица ЖК-монитора состоит из нескольких слоев. Ключевую роль играют две панели, которые сделаны из совершенно чистого стекловидного материала, не содержащего натрия. Этот материал называется субстратом (или в народе — субстратом). Именно между этими двумя слоями находится самый тонкий слой жидких кристаллов .

Кроме того, на панелях есть специальные бороздки, которые контролируют кристаллы, устанавливая их в нужной ориентации (положении). Эти канавки параллельны друг другу на панели и перпендикулярны положению канавок на другой панели. То есть на одной панели они горизонтальные, а на другой — вертикальные. Если посмотреть на экран через увеличительное стекло, можно увидеть тончайшие полосы (по вертикали и горизонтали). Они образуют квадратики — это пиксели. Они также имеют круглую форму, но подавляющее большинство имеют квадратную форму.

В этом случае плоскость поляризации световых потоков может поворачиваться на 90 ° при прохождении через панель.

В случае электрического поля молекулы кристалла частично выровнены вертикально вдоль этого поля. При этом угол поворота плоскости поляризации светового потока изменяется и становится отличным от 90˚. Это позволяет свету беспрепятственно проходить сквозь молекулы.

Такой поворот самолета совершенно невозможно заметить невооруженным глазом. По этой причине к стеклянным панелям пришлось добавить еще два слоя, которые действуют как поляризационные фильтры. Они пропускают только те спектры световых лучей, ось поляризации которых соответствует заданному значению. Другими словами, благодаря дополнительным панелям, в тот момент, когда свет проходит через поляризатор, он ослабляется. Интенсивность света зависит от угла между плоскостью поляризации (дополнительные панели) и осью поляризатора (основные стеклянные панели).

Если нет напряжения, ячейка будет абсолютно прозрачной, поскольку первый поляризатор — это только свет, имеющий соответствующее направление поляризации. Направление поляризации определяется молекулами жидкого кристалла, и когда свет достигает второго поляризатора, он уже поворачивается, чтобы беспрепятственно проходить через него.

В случае воздействия электрического поля поворот вектора поляризации осуществляется на меньший угол. Это, в свою очередь, делает второй поляризатор частично прозрачным для световых потоков. Если мы убедимся, что в молекулах жидкого кристалла нет вращения плоскости поляризации, свет будет полностью поглощен вторым поляризатором. Другими словами, когда задняя часть дисплея включена, передняя часть будет полностью черной.

2.2. Управление поляризацией в ЖК мониторах при помощи электродов

Имея это в виду, разработчики оснастили дисплеи достаточным количеством электродов, которые создают разные электромагнитные поля в отдельных частях экрана (в каждом пикселе). Благодаря этому решению они получили возможность в условиях правильного управления потенциалами этих электродов воспроизводить буквы на экране дисплея и даже сложные разноцветные изображения. Эти электроды могут быть любой формы и выполнены из прозрачного пластика.

Благодаря современным технологическим инновациям электроды очень маленькие: они практически не видны невооруженным глазом. Благодаря этому на относительно небольшой площади дисплея можно разместить достаточно большое количество электродов, что позволяет увеличить разрешение ЖК-дисплея. Это, в свою очередь, улучшает качество отображаемого изображения и воспроизводит даже самые сложные изображения.

2.3. Получение цветного изображения

Принцип работы жидкокристаллических мониторов — довольно сложный процесс. Однако благодаря этому пользователь получает на свой монитор качественное изображение. Для отображения цветного изображения ЖК-дисплею требуется подсветка, чтобы излучать свет с задней стороны экрана. Это позволяет пользователям получить максимально возможное качество изображения даже в темноте.

Принцип работы ЖК-мониторов для отображения цветного изображения основан на использовании тех же трех основных цветов:

Синий; Зеленый; Красный.

Для получения этих спектров используются три фильтра, отфильтровывающих оставшиеся спектры видимого излучения. Комбинируя эти цвета для каждого пикселя (ячейки), можно получить полноценное цветное изображение.

Сегодня есть два способа получить цветное изображение:

Использование нескольких фильтров один за другим. Это приводит к небольшой доле проходящего света, используя свойства молекул жидких кристаллов. Чтобы отразить (или поглотить) излучение желаемой длины, можно изменить интенсивность напряжения электромагнитного поля, которое влияет на расположение молекул жидкого кристалла, тем самым фильтруя излучение.

Каждый производитель выбирает свой вариант получения цветного изображения. Следует отметить, что первый способ проще, но второй более эффективен. Также стоит отметить, что для улучшения качества изображения в современных ЖК-дисплеях, имеющих высокое разрешение экрана, используется технология STN, позволяющая повернуть плоскость поляризации света в кристаллах на 270˚. Кроме того, были разработаны такие типы матриц, как TFT и IPS.

Наибольшей популярностью в наше время пользуются матрицы TFT и IPS.

TFT — это тонкопленочный транзистор. Другими словами, это тонкопленочный транзистор, который управляет пикселем. Толщина такого транзистора 0,1-0,01 мкм. Благодаря этой технологии стало возможным добиться еще более высокого качества изображения, проверяя каждый пиксель.

Технология IPS — новейшая разработка для достижения максимального качества изображения. Он обеспечивает максимальные углы обзора, но имеет большее время отклика. То есть медленнее реагирует на изменение напряжения. Однако разница во времени между 5 мс и 14 мс совершенно незаметна.

Теперь вы знаете, как работает ЖК-монитор. Однако это еще не все. Есть такое понятие, как частота обновления экрана.

Характеристики ЖК мониторов

Компьютерные ЖК-мониторы обладают рядом присущих им технических характеристик. И по этой причине выбрать подходящий монитор не так-то просто. У каждого типа дисплея есть свои плюсы и минусы. Однако выделить явного фаворита практически невозможно.

Тип ЖК матрицы

Преимущества и недостатки ЖК-мониторов во многом зависят от типа матрицы. И при выборе нового дисплея для своего компьютера стоит задуматься о том, что вы делаете. Потому что каждая матрица так или иначе отличается по качеству изображения.

  • Матрица TN. Это самый распространенный и самый старый из представленных типов массивов. Экраны с такой матрицей имеют самую низкую цену среди конкурентов. И быстрое время отклика. Однако они страдают небольшими углами обзора и плохой цветопередачей и контрастностью.
  • Матрица IPS. Такие дисплеи подходят тем, кто работает с фото и видео. А также просто для тех, кто любит смотреть фильмы или сериалы. Поскольку матрицы IPS обеспечивают приемлемую цветопередачу и углы обзора. Один недостаток — высокая цена и увеличенное время отклика экрана.
  • Матрица MVA. Это нечто среднее между технологиями IPS и TN. Эти экраны обладают отличной контрастностью и временем отклика. Однако углы обзора значительно меньше, чем у IPS. Следовательно, эти мониторы подходят для геймеров.

Отдельно стоит отметить новую прогрессивную технологию LTPS. Он предлагает невероятно быстрое время отклика, равное двойному IPS.

Разрешение монитора

Индикатор разрешения монитора зависит от соотношения точек и физического размера экрана. И чем выше разрешение экрана, тем больше деталей отображается.

Яркость

Этот параметр зависит как от типа освещения, так и от типа самой матрицы. А самые яркие — это мониторы со светодиодной подсветкой и IPS-матрицами.

Контрастность

Эта функция отвечает за баланс черного и белого на изображении. И чем выше контраст, тем глубже цветовые оттенки. Например, у мониторов с матрицей MVA хороший контраст.

Угол обзора

Угол обзора зависит от положения монитора, изображение останется резким. Действительно, при малых углах обзора цвета начинают отображаться некорректно (темные). И тогда на монитор нужно смотреть только под прямым углом. Матрицы IPS практически лишены этого недостатка.

Время реакции пикселя

От этого показателя зависит плавность движения изображения. А при низких значениях некорректно отображается динамическое изображение. Что проявляется в появлении перьев, полос и артефактов. Да, конечно, при просмотре обычного видео это не так заметно. Но при игре в динамические видеоигры такой недостаток быстро проявится.

Количество отображаемых цветов

В дополнение к цветным мониторам, монохромный ЖК-дисплей продолжает жить до наших дней. Такие экраны отображают только один цвет разных оттенков. И они используются, например, в бортовых компьютерах станков, бытовой техники и автомобилей.

Как и в случае с обычными ЖК-мониторами, каждый из них использует цветовую систему RGB. Красный — красный, Зеленый — зеленый, Синий — синий. При этом разнообразие и качество цветов зависят от типа матрицы. А самая качественная цветопередача у матриц IPS.

Бывает, что цветные мониторы отображают неправильные цвета. Например, есть такое явление, как переворачивание ЖК-дисплея. При инвертировании цвета начинают отображаться некорректно или даже полностью меняют положение.

Интерфейс монитора

Эта функция напрямую зависит от модели и производителя. Итак, помимо стандартных настроек и управления питанием, мониторы оснащены дополнительным аудиоинтерфейсом. Помимо управления подсветкой монитора и многого другого.

3. Частота обновления экрана ЖК монитора

Частота обновления экрана — это характеристика, которая указывает количество возможных изменений изображения в секунду — количество кадров в секунду. Этот показатель измеряется в Гц. Частота обновления экрана влияет на качество изображения, особенно на плавность движения. Максимальный предел видимой частоты составляет 120 Гц, мы не сможем увидеть частоту выше этого предела, поэтому нет смысла увеличивать ее. Однако для того, чтобы монитор работал на этой частоте, необходима мощная видеокарта, способная выдавать те же 120 Гц с запасом.

Кроме того, частота обновления экрана влияет на зрительные органы и даже на психику. Этот эффект в основном выражается при утомлении глаз. При малой частоте моргания глаза быстро устают и начинают болеть. Также судороги могут быть вызваны у людей со склонностью к эпилепсии. Однако в современных ЖК-мониторах используются специальные лампы для подсветки матриц, которые имеют частоту более 150 Гц, и указанная частота обновления больше влияет на скорость изменения изображения, а не на мерцание дисплея. Поэтому ЖК-мониторы влияют меньше, чем все органы зрения и человеческий организм.

100% гарантия

Ряд производителей, особенно южнокорейских, поскольку здесь одни из крупнейших заводов по производству ЖК-панелей (например, LG), сегодня гарантируют отсутствие бракованных пикселей и заменяют экран даже с единичным дефектом. Хотя такая гарантия не предоставляется, важно расположение дефектных участков. Дисплеи с несколькими дефектными ячейками могут оказаться непригодными для использования, если их разместить рядом. Также производители могут заменить панель, если дефект находится в центре дисплея.

Недостатки LCD-экранов

  • Уровень яркости. Эти мониторы нечувствительны к изменениям яркости. Поэтому, даже прокручивая его до максимума, пользователь может не особо заметить изменение яркости. Особенно, если на солнце. Кроме того, некоторые ЖК-мониторы могут просто не обеспечивать комфортный уровень яркости для пользователя.
  • Контраст. ЖК-мониторы имеют меньшую контрастность, чем OLED-мониторы. Кроме того, некоторые мониторы нечувствительны к изменению уровня контрастности экрана. Или может быть нехватка глубины контраста.
  • Равномерность подсветки экрана. Иногда в ЖК-дисплеях бывает довольно сложно получить равномерную подсветку экрана. В результате на дисплее могут появиться более светлые или темные области. Это становится очень заметно на сплошном фоне экрана. И это связано с тем, что чем крупнее дисплей, тем больше в нем установлено массивов, которые его освещают.
  • Качество изображения. При переходе на другое разрешение, отличное от рекомендованного, качество изображения легко «съедается». Но это решаемо. Благодаря как аппаратным, так и программным технологиям сглаживания этот недостаток уже практически устранен.
Оцените статью
Блог про мониторы