ЖК-монитор. Технология LCD, принцип работы. Устройство TFT матрицы | Eco

08 Сентября 2019 г.

LCD-матрица. Принцип работы жидкокристаллической панели.

«Сердцем» любого жидкокристаллического монитора является LCD-матрица (Liquid Cristall Display). ЖК-панель представляет из себя сложную многослойную структуру. Упрощенная схема цветной TFT LCD-панели представлена на Рис.2.

Принцип работы любого жидкокристаллического экрана основан на свойстве жидких кристаллов изменять (поворачивать) плоскость поляризации проходящего через них света пропорционально приложенному к ним напряжению. Если на пути поляризованного света, прошедшего через жидкие кристаллы, поставить поляризационный светофильтр (поляризатор), то, изменяя величину приложенного к жидким кристаллам напряжения, можно управлять количеством света, пропускаемого поляризационным светофильтром. Если угол между плоскостями поляризации прошедшего сквозь жидкие кристаллы света и светофильтра составляет 0 градусов, то свет будет проходить сквозь поляризатор без потерь (максимальная прозрачность), если 90 градусов, то светофильтр будет пропускать минимальное количество света (минимальная прозрачность).

Принцип работы LCD-панели

Рис.1. ЖК-монитор. Принцип работы LCD-технологии.

Таким образом, используя жидкие кристаллы, можно изготавливать оптические элементы с изменяемой степенью прозрачности. При этом уровень светопропускания такого элемента зависит от приложенного к нему напряжения. Любой ЖК-экран у монитора компьютера, ноутбука, планшета или телевизора содержит от нескольких сотен тысяч до нескольких миллионов таких ячеек, размером долей миллиметра. Они объединены в LCD-матрицу и с их помощью мы можем формировать изображение на поверхности жидкокристаллического экрана.

Жидкие кристаллы были открыты еще в конце XIX века. Однако первые устройства отображения на их основе появились только в конце 60-х годов XX века. Первые попытки применить LCD-экраны в компьютерах были предприняты в восьмидесятых годах прошлого века. Первые жидкокристаллические мониторы были монохромными и сильно уступали по качеству изображения дисплеям на электронно-лучевых (ЭЛТ) трубках. Главными недостатками LCD-мониторов первых поколений были:

• — низкое быстродействие и инерционность изображения;
• — «хвосты» и «тени» на изображении от элементов картинки;
• — плохое разрешение изображения;
• — черно-белое или цветное изображение с низкой цветовой глубиной;
• — и т.п.

Однако, прогресс не стоял на месте и, со временем, были разработаны новые материалы и технологии в изготовлении жидкокристаллических мониторов. Достижения в технологиях микроэлектроники и разработка новых веществ со свойствами жидких кристаллов позволило существенно улучшить характеристики ЖК-мониторов.

Устройство и работа TFT LCD матрицы.

Одними из главных достижений стало изобретение технологии LCD TFT-матрицы – жидкокристаллической матрицы с тонкопленочными транзисторами (Thin Film Transistors). У TFT-мониторов кардинально возросло быстродействие пикселей, выросла цветовая глубина изображения и удалось избавиться от «хвостов» и «теней».

Структура панели, изготовленной по TFT технологии, приведена на Рис.2

Структура ЖК-панели

Рис.2. Схема структуры TFT LCD матрицы.
Полноцветное изображение на ЖК-матрице формируется из отдельных точек (пикселей), каждая из которых состоит обычно из трех элементов (субпикселей), отвечающих за яркость каждой из основных составляющих цвета — обычно красной (R), зеленой (G) и синей (B) — RGB. Видеосистема монитора непрерывно сканирует все субпиксели матрицы, записывая в запоминающие конденсаторы уровень заряда, пропорциональный яркости каждого субпикселя. Тонкопленочные транзисторы (Thin FilmTrasistor (TFT) — собственно, поэтому так и называется TFT-матрица) подключают запоминающие конденсаторы к шине с данными на момент записи информации в данный субпиксель и переключают запоминающий конденсатор в режим сохранения заряда на все остальное время.

Напряжение, сохраненное в запоминающем конденсаторе TFT- матрицы, действует на жидкие кристаллы данного субпикселя, поворачивая плоскость поляризации проходящего через них света от тыловой подсветки, на угол, пропорциональный этому напряжению. Пройдя через ячейку с жидкими кристаллами, свет попадает на матричный светофильтр, на котором для каждого субпикселя сформирован свой светофильтр одного из основных цветов (RGB). Рисунок взаиморасположения точек разных цветов для каждого типа ЖК-панели разный, но это отдельная тема. Далее, сформированный световой поток основных цветов поступает на внешний поляризационный фильтр, коэффициент пропускания света которого зависит от угла поляризации падающей на него световой волны. Поляризационный светофильтр прозрачен для тех световых волн, плоскость поляризации которых параллельна его собственной плоскости поляризации. С возрастанием этого угла, поляризационный фильтр начинает пропускать все меньше света, вплоть до максимального ослабления при угле 90 градусов. В идеале, поляризационный фильтр не должен пропускать свет, поляризованный ортогонально его собственной плоскости поляризации, но в реальной жизни, все-таки небольшая часть света проходит. Поэтому всем ЖК-дисплеям свойственна недостаточная глубина черного цвета, которая особенно ярко проявляется при высоких уровнях яркости тыловой подсветки.

В результате, в LCD-дисплее световой поток от одних субпикселей проходит через поляризационный светофильтр без потерь, от других субпикселей — ослабляется на определенную величину, а от какой-то части субпикселей практически полностью поглощается. Таким образом, регулируя уровень каждого основного цвета в отдельных субпикселях, можно получить из них пиксель любого цветового оттенка. А из множества цветных пикселей составить полноэкранное цветное изображение.
ЖК-монитор позволил совершить серьезный прорыв в компьютерной технике, сделав ее доступной большому количеству людей. Более того, без LCD-экрана невозможно было бы создать портативные компьютеры типа ноутбуков и нетбуков, планшеты и сотовые телефоны. Но так ли все безоблачно с применением жидкокристаллических дисплеев?

Понравился материал? Поделитесь им в соцсетях:

Категория:

Экраны (тесты)

Дата:

08 Сентября 2019 г.

Устройство и принцип работы ЖК монитора

В наше время технологии не стоят на месте, они стремительно развиваются, благодаря чему в мир выходят все новые, удивительные и высокотехнологичные устройства. Это касается и технологий изготовления LCD мониторов, которые на сегодняшний день пользуются наибольшим распространением и имеют самые большие перспективы. Но каково же устройство ЖК монитора и в чем его преимущества? Именно об этом и пойдет речь в данной публикации.

1. Что такое ЖК монитор

1.1. Принцип работы ЖК монитора

Для начала стоит разобраться, что же такое ЖК монитор. Для этого нужно понять, что такое LCD-дисплей. Как вы, наверное, уже догадались LCD это некое сокращение, полностью название имеет следующий вид – Liquid Crystal Display. В переводе на русский язык это означает жидкокристаллический дисплей. Таким образом, становится понятно, что ЖК и LCD – это одно и то же.

Данная технология построена на использовании специальных молекул жидких кристаллов, которые имеют уникальные свойства. Такие мониторы отличаются рядом неоспоримых преимуществ. Для того чтобы их понять стоит более детально разобрать принцип работы ЖК мониторов.

2. Устройство LCD монитора и принцип его работы

Как уже говорилось выше, для изготовления ЖК-дисплея используются специальные вещества, которые называются цианофенилами. Они находятся в жидком состоянии, однако при этом они имеют уникальные свойства, которые присущи кристаллическим телам. По сути – это такая жидкость, которая имеет анизотропию свойств, в частности оптических. Эти свойства связаны с упорядоченностью в ориентации молекул.

Принцип работы жидкокристаллических мониторов основывается на поляризационных свойствах молекул кристаллов. Эти молекулы способны пропускать исключительно ту составляющую света, вектор электромагнитной индукции которой располагается в параллельной оптической плоскости поляроида (молекулы кристалла). Другие световые спектры кристаллы не пропускают. Другими словами, цианофенилы являются световыми фильтрами, пропускающими только определенный световой спектр – один из основных цветов. Такой эффект и называется поляризацией света.

Благодаря тому, что длинные молекулы жидких кристаллов меняют свое расположение в зависимости от электромагнитного поля, появилась возможность управления поляризацией. То есть в зависимости от силы воздействующего электромагнитного поля на циенофенилы они меняют свое расположение и форму, тем самым меняя углы преломления света и меняя свою поляризацию. Именно благодаря сочетанию электрооптических свойств кристаллов и способности принимать форму сосуда такие молекулы получили название – жидкие кристаллы.

Именно на таких свойствах и основывается принцип работы LCD монитора. Благодаря изменению силы электромагнитного поля молекулы жидких кристаллов меняют свое положение. Таким образом, формируется изображение.

2.1. Матрица ЖК-дисплея

Матрица ЖК мониторы – это массив, состоящий из множества мельчайших сегментов, которые имеют название – пиксели. Каждым из этих пикселей можно управлять в отдельности, благодаря чему и возникает определенная картинка. Матрица LCD монитора состоит из нескольких слоев. Ключевая роль принадлежит двум панелям, которые изготовлены из свободного от натрия, а также абсолютно чистого стеклянного материала. Этот материал имеет название субстрат (или в народе – подложка). Именно между этими двумя слоями и располагается тончайший слой жидких кристаллов.

Помимо этого на панелях имеются специальные бороздки, которые контролируют кристаллы, задавая им нужную ориентацию (положение). Эти бороздки расположены параллельно друг другу на панели и перпендикулярны расположению бороздок на другой панели. То есть, на одной панели они горизонтальны, а на другой вертикальны. Если посмотреть на экран через увеличительное стекло, то можно будет увидеть тончайшие полоски (вертикально и горизонтально). Они образуют маленькие квадратики – это и есть пиксели. Они бывают и круглой формы, но в подавляющем большинстве – квадратные.

Освещение жидкокристаллических панелей может реализовываться двумя способами:

• Отражение света;
• Прохождение света.

При этом плоскость поляризации световых потоков может поворачиваться на 90˚ в момент прохождения через одну панель.

В случае возникновения электрического поля, молекулы кристаллов частично выстраиваются вертикально вдоль этого поля. При этом угол поворота плоскости поляризации световых потоков меняется, и становится отличным от 90˚. Благодаря этому свет беспрепятственно проходит сквозь молекулы.

Такой поворот плоскости абсолютно невозможно заметить невооруженным глазом. Из-за этого появилась потребность в добавлении к стеклянным панелям еще двух других слоев, которые играют роль поляризационных фильтров. Они пропускают исключительно такие спектры световых лучей, ось поляризации которых соответствует установленному значению. Другими словами, благодаря дополнительным панелям в момент прохождения света через поляризатор он будет ослаблен. Интенсивность света зависит от угла между плоскостью поляризации (дополнительных панелей) и осью поляризатора (основные стеклянные панели).

Если напряжение отсутствует, то ячейка будет абсолютно прозрачной, так как первый поляризатор исключительно тот свет, который имеет соответствующее направление поляризации. Направление поляризации задается молекулами жидких кристаллов, и к тому времени, как свет поступит ко второму поляризатору, он уже будет повернут, чтобы пройти через него без затруднений.

В случае воздействия электрического поля поворот вектора поляризации осуществляется на меньший угол. Это в свою очередь делает второй поляризатор частично прозрачным для потоков света. Если сделать так, что поворот плоскости поляризации в молекулах жидких кристаллов вовсе будет отсутствовать, то свет будет полностью поглощаться вторым поляризатором. Другими словами при освещении задней части дисплея передняя часть будет качаться абсолютно черной.

2.2. Управление поляризацией в ЖК мониторах при помощи электродов

Учитывая это, разработчики оснастили дисплеи достаточным количеством электродов, которые создают разные электромагнитные поля в отдельных частях экрана (в каждом пикселе). Благодаря такому решению они достигли возможности, в условиях правильного управления потенциалами этих электродов, воспроизводить на экране дисплея буквы, и даже сложные разноцветные картинки. Эти электроды могут обладать любой формой и располагаются в прозрачном пластике.

Благодаря современным новшествам в технологии, электроды имеют весьма небольшие размеры – их практически не видно не вооруженным глазом. Благодаря этому на относительно небольшой площади дисплея можно разместить достаточно большое количество электродов, что позволяет увеличить разрешение ЖК-дисплея. Это в свою очередь позволяет улучшить качество отображаемой картинки и воспроизводить даже самые сложные картинки.

2.3. Получение цветного изображения

Принцип работы жидкокристаллических мониторов заключается в довольно сложных процессах. Однако благодаря этому пользователь получает высокое качество изображения на своем мониторе. Для того чтобы отображать цветную картинку, дисплею LCD необходима задняя подсветка, благодаря которой свет будет исходить из задней части экрана. Это позволяет пользователям наблюдать максимально высокое качество изображения, даже в условиях затемненной окружающей среды.

Принцип работы ЖК мониторов для вывода цветной картинки основывается на применении все тех же трех основных цветов:

• Синий;
• Зеленый;
• Красный.

Для получения этих спектров используется три фильтра, отсеивающие остальные спектры видимого излучения. При помощи комбинирования этих цветов для каждого пикселя (ячейки) достигается возможность вывода полноценной цветной картинки.

На сегодняшний день существует два способа для получения цветной картинки:

• Использование нескольких фильтров, расположенных друг за другом. Это приводит к малой доле пропускаемого света.
• Использование свойств молекул жидких кристаллов. Для отражения (или поглощения) излучения нужной длины можно изменять силу напряжения электромагнитного поля, которое влияет на расположение молекул жидких кристаллов, тем самым фильтруя излучение.

Каждый производитель выбирает свой вариант получения цветного изображения. Стоит отметить, что первый способ более простой, однако второй – более эффективный. Также стоит отметить, что для повышения качества изображения в современных ЖК-дисплеях, которые обладают высоким разрешением экрана, используется технология STN, позволяющая поворачивать плоскости поляризации света в кристаллах на 270˚. Также были разработаны такие типы матриц как TFT и IPS.

Именно TFT и IPS матрицы пользуются наибольшим распространением в наше время.

TFT – это Thin Film Transistor. Другими словами – это тонкопленочный транзистор, который управляет пикселем. Толщина такого транзистора составляет 0,1-0,01 микрон. Благодаря этой технологии появилась возможность достичь еще более высокого качества изображения путем управления каждым пикселем.

Технология IPS – это самая новая разработка, позволяющая достичь наивысшего качества изображения. Она предоставляет максимальные углы обзора, однако имеет большее время отклика. То есть медленнее реагирует на изменения напряжения. Однако разница во времени между 5 мс и 14 мс абсолютно не видна.

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

3. Частота обновления экрана ЖК монитора

Частота обновления экрана – это характеристика, которая обозначает количество возможных изменений изображения в секунду – количество кадров в секунду. Измеряется этот показатель в Гц. Частота обновления экрана влияет на качество изображение, в частности на плавность движений. Максимальный видимый предел частоты составляет 120 Гц. Частоту выше этого предела мы увидеть не сможем, поэтому увеличивать ее нет смысла. Однако для того, чтобы монитор смог работать на такой частоте необходима мощная видеокарта, которая сможет выдавать те же 120 Гц с запасом.

Помимо этого, частота обновления экрана влияет на органы зрения и даже на психику. Выражается такое воздействие в первую очередь на усталости глаз. При низкой частоте мерцания глаза быстро устают и начинают болеть. Кроме этого, у людей со склонностью к эпилепсии могут вызываться припадки. Однако в современных LCD мониторах используются специальные лампы для подсветки матрицы, которые имеют частоту свыше 150 Гц, а указываемая частота обновления больше влияет на скорость смены картинки, но не на мерцание дисплея. Поэтому LCD мониторы меньше всего влияют на органы зрения и организм человека.

4. Как работает LCD-дисплей: Видео

4.1. Требуемая частота монитора для просмотра 3D

Для использования активных и поляризационных 3D очков используются LCD матрицы, имеющие частоту обновления экрана 120 Гц. Это необходимо для того, чтобы разделить изображения для каждого глаза, при этом частота для каждого глаза должна составлять не менее 60 Гц. Мониторы с частотой 120 Гц можно использовать и для обычных 2D фильмов или для игр. При этом плавность движений заметно лучше, нежели в мониторах с частотой 60 Гц.

Помимо этого, в таких мониторах используются специальные лампы или LED (светодиоды) подсветка, имеющая еще более высокую частоту мерцания, которая составляет около 480 Гц. Это в свою очередь существенно уменьшает нагрузку на органы зрения.

В современных мониторах можно встретить два метода реализации подсветки матрицы:

• LED – светодиодная подсветка;
• Люминесцентные лампы.

Все крупные производители переходят на использование LED подсветки, так как она имеет значительные преимущества перед люминесцентными лампами. Они ярче, компактнее, экономичнее и позволяют достичь более равномерного распределения света.

Благодаря использованию новейших технологий ЖК-мониторы абсолютно не уступают своим прямым конкурентам – плазменным панелям, а в некоторых случаях даже превосходят их.

Устройство и принцип работы ЖК монитора

В наше время технологии не стоят на месте, они стремительно развиваются, благодаря чему в мир выходят все новые, удивительные и высокотехнологичные устройства. Это касается и технологий изготовления LCD мониторов, которые на сегодняшний день пользуются наибольшим распространением и имеют самые большие перспективы. Но каково же устройство ЖК монитора и в чем его преимущества? Именно об этом и пойдет речь в данной публикации.

1. Что такое ЖК монитор

1.1. Принцип работы ЖК монитора

Для начала стоит разобраться, что же такое ЖК монитор. Для этого нужно понять, что такое LCD-дисплей. Как вы, наверное, уже догадались LCD это некое сокращение, полностью название имеет следующий вид – Liquid Crystal Display. В переводе на русский язык это означает жидкокристаллический дисплей. Таким образом, становится понятно, что ЖК и LCD – это одно и то же.

Данная технология построена на использовании специальных молекул жидких кристаллов, которые имеют уникальные свойства. Такие мониторы отличаются рядом неоспоримых преимуществ. Для того чтобы их понять стоит более детально разобрать принцип работы ЖК мониторов.

2. Устройство LCD монитора и принцип его работы

Как уже говорилось выше, для изготовления ЖК-дисплея используются специальные вещества, которые называются цианофенилами. Они находятся в жидком состоянии, однако при этом они имеют уникальные свойства, которые присущи кристаллическим телам. По сути – это такая жидкость, которая имеет анизотропию свойств, в частности оптических. Эти свойства связаны с упорядоченностью в ориентации молекул.

Принцип работы жидкокристаллических мониторов основывается на поляризационных свойствах молекул кристаллов. Эти молекулы способны пропускать исключительно ту составляющую света, вектор электромагнитной индукции которой располагается в параллельной оптической плоскости поляроида (молекулы кристалла). Другие световые спектры кристаллы не пропускают. Другими словами, цианофенилы являются световыми фильтрами, пропускающими только определенный световой спектр – один из основных цветов. Такой эффект и называется поляризацией света.

Благодаря тому, что длинные молекулы жидких кристаллов меняют свое расположение в зависимости от электромагнитного поля, появилась возможность управления поляризацией. То есть в зависимости от силы воздействующего электромагнитного поля на циенофенилы они меняют свое расположение и форму, тем самым меняя углы преломления света и меняя свою поляризацию. Именно благодаря сочетанию электрооптических свойств кристаллов и способности принимать форму сосуда такие молекулы получили название – жидкие кристаллы.

Именно на таких свойствах и основывается принцип работы LCD монитора. Благодаря изменению силы электромагнитного поля молекулы жидких кристаллов меняют свое положение. Таким образом, формируется изображение.

2.1. Матрица ЖК-дисплея

Матрица ЖК мониторы – это массив, состоящий из множества мельчайших сегментов, которые имеют название – пиксели. Каждым из этих пикселей можно управлять в отдельности, благодаря чему и возникает определенная картинка. Матрица LCD монитора состоит из нескольких слоев. Ключевая роль принадлежит двум панелям, которые изготовлены из свободного от натрия, а также абсолютно чистого стеклянного материала. Этот материал имеет название субстрат (или в народе – подложка). Именно между этими двумя слоями и располагается тончайший слой жидких кристаллов.

Помимо этого на панелях имеются специальные бороздки, которые контролируют кристаллы, задавая им нужную ориентацию (положение). Эти бороздки расположены параллельно друг другу на панели и перпендикулярны расположению бороздок на другой панели. То есть, на одной панели они горизонтальны, а на другой вертикальны. Если посмотреть на экран через увеличительное стекло, то можно будет увидеть тончайшие полоски (вертикально и горизонтально). Они образуют маленькие квадратики – это и есть пиксели. Они бывают и круглой формы, но в подавляющем большинстве – квадратные.

Освещение жидкокристаллических панелей может реализовываться двумя способами:

• Отражение света;
• Прохождение света.

При этом плоскость поляризации световых потоков может поворачиваться на 90˚ в момент прохождения через одну панель.

В случае возникновения электрического поля, молекулы кристаллов частично выстраиваются вертикально вдоль этого поля. При этом угол поворота плоскости поляризации световых потоков меняется, и становится отличным от 90˚. Благодаря этому свет беспрепятственно проходит сквозь молекулы.

Такой поворот плоскости абсолютно невозможно заметить невооруженным глазом. Из-за этого появилась потребность в добавлении к стеклянным панелям еще двух других слоев, которые играют роль поляризационных фильтров. Они пропускают исключительно такие спектры световых лучей, ось поляризации которых соответствует установленному значению. Другими словами, благодаря дополнительным панелям в момент прохождения света через поляризатор он будет ослаблен. Интенсивность света зависит от угла между плоскостью поляризации (дополнительных панелей) и осью поляризатора (основные стеклянные панели).

Если напряжение отсутствует, то ячейка будет абсолютно прозрачной, так как первый поляризатор исключительно тот свет, который имеет соответствующее направление поляризации. Направление поляризации задается молекулами жидких кристаллов, и к тому времени, как свет поступит ко второму поляризатору, он уже будет повернут, чтобы пройти через него без затруднений.

В случае воздействия электрического поля поворот вектора поляризации осуществляется на меньший угол. Это в свою очередь делает второй поляризатор частично прозрачным для потоков света. Если сделать так, что поворот плоскости поляризации в молекулах жидких кристаллов вовсе будет отсутствовать, то свет будет полностью поглощаться вторым поляризатором. Другими словами при освещении задней части дисплея передняя часть будет качаться абсолютно черной.

2.2. Управление поляризацией в ЖК мониторах при помощи электродов

Учитывая это, разработчики оснастили дисплеи достаточным количеством электродов, которые создают разные электромагнитные поля в отдельных частях экрана (в каждом пикселе). Благодаря такому решению они достигли возможности, в условиях правильного управления потенциалами этих электродов, воспроизводить на экране дисплея буквы, и даже сложные разноцветные картинки. Эти электроды могут обладать любой формой и располагаются в прозрачном пластике.

Благодаря современным новшествам в технологии, электроды имеют весьма небольшие размеры – их практически не видно не вооруженным глазом. Благодаря этому на относительно небольшой площади дисплея можно разместить достаточно большое количество электродов, что позволяет увеличить разрешение ЖК-дисплея. Это в свою очередь позволяет улучшить качество отображаемой картинки и воспроизводить даже самые сложные картинки.

2.3. Получение цветного изображения

Принцип работы жидкокристаллических мониторов заключается в довольно сложных процессах. Однако благодаря этому пользователь получает высокое качество изображения на своем мониторе. Для того чтобы отображать цветную картинку, дисплею LCD необходима задняя подсветка, благодаря которой свет будет исходить из задней части экрана. Это позволяет пользователям наблюдать максимально высокое качество изображения, даже в условиях затемненной окружающей среды.

Принцип работы ЖК мониторов для вывода цветной картинки основывается на применении все тех же трех основных цветов:

• Синий;
• Зеленый;
• Красный.

Для получения этих спектров используется три фильтра, отсеивающие остальные спектры видимого излучения. При помощи комбинирования этих цветов для каждого пикселя (ячейки) достигается возможность вывода полноценной цветной картинки.

На сегодняшний день существует два способа для получения цветной картинки:

• Использование нескольких фильтров, расположенных друг за другом. Это приводит к малой доле пропускаемого света.
• Использование свойств молекул жидких кристаллов. Для отражения (или поглощения) излучения нужной длины можно изменять силу напряжения электромагнитного поля, которое влияет на расположение молекул жидких кристаллов, тем самым фильтруя излучение.

Каждый производитель выбирает свой вариант получения цветного изображения. Стоит отметить, что первый способ более простой, однако второй – более эффективный. Также стоит отметить, что для повышения качества изображения в современных ЖК-дисплеях, которые обладают высоким разрешением экрана, используется технология STN, позволяющая поворачивать плоскости поляризации света в кристаллах на 270˚. Также были разработаны такие типы матриц как TFT и IPS.

Именно TFT и IPS матрицы пользуются наибольшим распространением в наше время.

TFT – это Thin Film Transistor. Другими словами – это тонкопленочный транзистор, который управляет пикселем. Толщина такого транзистора составляет 0,1-0,01 микрон. Благодаря этой технологии появилась возможность достичь еще более высокого качества изображения путем управления каждым пикселем.

Технология IPS – это самая новая разработка, позволяющая достичь наивысшего качества изображения. Она предоставляет максимальные углы обзора, однако имеет большее время отклика. То есть медленнее реагирует на изменения напряжения. Однако разница во времени между 5 мс и 14 мс абсолютно не видна.

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

3. Частота обновления экрана ЖК монитора

Частота обновления экрана – это характеристика, которая обозначает количество возможных изменений изображения в секунду – количество кадров в секунду. Измеряется этот показатель в Гц. Частота обновления экрана влияет на качество изображение, в частности на плавность движений. Максимальный видимый предел частоты составляет 120 Гц. Частоту выше этого предела мы увидеть не сможем, поэтому увеличивать ее нет смысла. Однако для того, чтобы монитор смог работать на такой частоте необходима мощная видеокарта, которая сможет выдавать те же 120 Гц с запасом.

Помимо этого, частота обновления экрана влияет на органы зрения и даже на психику. Выражается такое воздействие в первую очередь на усталости глаз. При низкой частоте мерцания глаза быстро устают и начинают болеть. Кроме этого, у людей со склонностью к эпилепсии могут вызываться припадки. Однако в современных LCD мониторах используются специальные лампы для подсветки матрицы, которые имеют частоту свыше 150 Гц, а указываемая частота обновления больше влияет на скорость смены картинки, но не на мерцание дисплея. Поэтому LCD мониторы меньше всего влияют на органы зрения и организм человека.

4. Как работает LCD-дисплей: Видео

4.1. Требуемая частота монитора для просмотра 3D

Для использования активных и поляризационных 3D очков используются LCD матрицы, имеющие частоту обновления экрана 120 Гц. Это необходимо для того, чтобы разделить изображения для каждого глаза, при этом частота для каждого глаза должна составлять не менее 60 Гц. Мониторы с частотой 120 Гц можно использовать и для обычных 2D фильмов или для игр. При этом плавность движений заметно лучше, нежели в мониторах с частотой 60 Гц.

Помимо этого, в таких мониторах используются специальные лампы или LED (светодиоды) подсветка, имеющая еще более высокую частоту мерцания, которая составляет около 480 Гц. Это в свою очередь существенно уменьшает нагрузку на органы зрения.

В современных мониторах можно встретить два метода реализации подсветки матрицы:

• LED – светодиодная подсветка;
• Люминесцентные лампы.

Все крупные производители переходят на использование LED подсветки, так как она имеет значительные преимущества перед люминесцентными лампами. Они ярче, компактнее, экономичнее и позволяют достичь более равномерного распределения света.

Благодаря использованию новейших технологий ЖК-мониторы абсолютно не уступают своим прямым конкурентам – плазменным панелям, а в некоторых случаях даже превосходят их.

устройство жк монитора и жк матрицы, принцип работы жидкокристаллического монитора.

Как известно, LCD заняли почётное первое место на рынке, сместив старые ЭЛТ мониторы. В те времена, когда «пузатые ящики» стояли на каждом рабочем столе, выбор монитора был сильно ограничен. И при приобретении компьютерной техники большинство людей брали первый попавшийся дисплей на прилавке. Потому как они практически ничем не отличались друг от друга. «Трубчатые» мониторы имели ряд серьёзных проблем, в том числе и связанные со здоровьем пользователя. Ведь мерцание экрана негативно влияло на глаза. И люди, постоянно работающие за компьютером, регулярно портили себе зрение.

Подобные проблемы и внушительные габариты дисплеев CRT заставляли производителей постоянно улучшать технологии производства. И в результате на свет появились LCD экраны. Разработка получилась настолько удачной, что со временем LCD стали основой для развития всё новых технологий в мониторостроении.

Что означает LCD

Название «Liquid Crystal Display» переводится как «Жидкокристаллический дисплей». Эта технология делает мониторы гораздо тоньше. И при этом значительно увеличивается площадь экрана.

Жидкие кристаллы и управление ими

Liquid Crystal (жидкие кристаллы) представляет собой органические вещества. При воздействии электрического напряжения кристаллы способны менять интенсивность пропускаемого через них света.

LCD матрица устроена так, что между двумя пластинами из стекла или пластика расположена сетка из жидких кристаллов. ЖК кристаллы, в свою очередь, расположены параллельно друг к другу. И это позволяет свету проникать через панель. А когда на матрицу приходит электрический сигнал, кристаллы начинают менять своё положение. И перекрывают проходящий через них свет.

Прилагая к матрице разный уровень напряжения, можно манипулировать интенсивностью света. Таким образом, при подаче слабого напряжения кристаллы будут оставаться в стандартном положении — 0 градусов. И поэтому свет будет проходить без потерь. Однако если изменить напряжение, кристаллы могут повернуться вплоть до 90 градусов. И тогда свет вообще не проникнет через панель – экран будет чёрным.

Любой современный ЖК-дисплей, будь то монитор компьютера, экран ноутбука или смартфона, имеет сотни тысяч таких кристаллов. И все они объединены в LCD матрицу. Именно с помощью таких ячеек, размером долей миллиметра, можно формировать изображение. А также менять яркость, контрастность и цветопередачу.

История создания жидкокристаллического дисплея

История ЖК технологий берёт начало с изобретения английскими учёными стабильного жидкого кристалла. Потому как первые жидкие кристаллы были очень нестабильны. А также потребляли огромное количество энергии. И для серийного производства они, мягко говоря, не годились. Однако в 71-м году, благодаря Джеймсу Ли Фергесону (Fergason), работавшему в корпорации RCA (Radio Corporation of America), мир увидел более совершенную версию ЖК дисплея. Новое открытие вызвало бурю обсуждений, и было принято очень горячё. И с того момента ЖК дисплеи стали распространяться в массы.

Виды ЖК экранов

По типу матрицы мониторы делятся на:

• DSTN (dual-scan twisted nematic) — жидкокристаллические дисплеи с двойным сканированием.
•  TFT (thin film transistor) – экраны с тонкоплёночными транзисторами.

Наибольшее распространение получили как раз TFT дисплеи. Потому как они имеют больший функционал и лучшую стабильность.

Стоит отметить профессиональные LTV мониторы для видеонаблюдения. Такие дисплеи разительно отличаются от обычных компьютерных. Например, могут плавно отображать сразу несколько видеотрансляций на одном экране.

Как устроен LCD дисплей

Устройство LCD дисплея напоминает собой сэндвич. То есть, различные слои наложены друг на друга. В основе лежат пластины из стекла или, редко, из пластика. А между этими пластинами находится «начинка»:

• тонкоплёночный транзистор,
• цветной фильтр, который содержит основные цвета (красный, зелёный и синий),
• слой жидких кристаллов.

Источником света в LCD мониторах являются флуоресцентные лампы или светодиоды.

ЖК матрица

Основой LCD дисплея является матрица. ЖК матрица же состоит из различных слоёв:

• рассеиватель света,
• электроды,
• стекло,
• поляризаторы,
• слой с жидкими кристаллами.

Изображение строится с помощью целого массива пикселей. Которые, в свою очередь, снабжены светодиодами красного, зелёного и синего цвета.

Пассивная матрица

Принцип работы пассивной матрицы состоит в том, что каждая строка и столбец дисплея имеет собственный драйвер. И этот драйвер быстро выполняет анализ сигнала для активации необходимых пикселей. Но в современных реалиях, при увеличении размеров монитора и параметров яркости, изготовление таких матриц становится затруднительным. Потому как приходится увеличивать мощность потока энергии через линию управления. И из-за этого светодиоды в таких дисплеях больше подвержены выгоранию.

Активная матрица

Этот вид матриц решает проблемы с потребляемой энергией за счёт внедрения TFT технологии. Тонкоплёночные транзисторы управляют током через светодиод. А значит, управляют и яркостью отдельного пикселя. В этом случае через матрицу может проходить и более слабый ток для понижения яркости экрана.

Таким образом, яркость, контрастность и отображение цвета на таких матрицах лучше. А потребляемая энергия меньше.

Модуль подсветки

Каждый LCD дисплей снабжён модулем подсветки, который и создаёт свет. Потому что, без дополнительного внутреннего свечения человеческий глаз попросту не распознает изображение.

На базе флуоресцентных ламп

Такой тип подсветки позволяет получить различные цвета, в том числе и белый цвет экрана, который чаще всего используется в LCD дисплеях. Потребление электроэнергии при подсветке флуоресцентными лампами невелико. Однако для стабильной работы нужен источник переменного напряжения 80-100 В.

Дисплеи с такой подсветкой потребляют меньше энергии, но срок службы не так уж и велик.

На базе светодиодов

В отличие от предыдущей схемы подсветки, светодиоды дают более продолжительный срок эксплуатации. А также большую яркость экрана. Такая подсветка может работать и без преобразователей. Но необходима установка токоограничительных транзисторов.

Модуль управления

Плата управления является важным узлом в устройстве дисплея.
Именно на этой плате располагается основная распиновка и два микропроцессора, отвечающие за функционирование монитора.

Первый микропроцессор это восьми битный микроконтроллер. Он отвечает за ряд простых, но очень нужных функций:

• работа кнопочной панели,
• включение и выключение монитора,
• функционирование подсветки.

Для того чтобы настройки монитора не сбивались, к этому микроконтроллеру прилагается схема памяти.

Назначение второго микропроцессора куда обширней. Ведь он отвечает за обработку аналогового сигнала и подготовку его вывода на ЖК-панель.

Таким образом, плату управления можно назвать мозгом дисплея. Потому что всё управление ЖК дисплеем проходит именно в цифровом виде. Сигнал, проходящий с видеокарты, попадает сюда, после чего мы и получаем изображение.

Блок питания

Блок питания ЖК монитора служит для преобразования переменного сетевого напряжения — 220V в постоянное, но небольшой величины, от 4 до 12V.

Стоит отметить, что некоторые неисправности ЖК мониторов возникают именно из-за проблем с блоком питания. Потому как из-за сильных скачков напряжения транзисторы перегорают.

Корпус

Всё, что было перечислено выше, упаковано в корпус монитора. В плане характеристик корпуса всё зависит от фантазий разработчиков. Будь то форма или материал, из которого он изготовлен.

Интересной частью корпуса является панель управления монитором. В этой роли выступают как обычные механические кнопки, так и интерактивные иконки на самом экране. А также каждый монитор снабжён всей необходимой распиновкой. А некоторые даже разъёмами для аудиосистемы.

Характеристики ЖК мониторов

Мониторы компьютерные жидкокристаллические имеют ряд присущих им технических характеристик. И по этому выбрать себе подходящий монитор не так просто. Каждый вид дисплея имеет свои плюсы и минусы. Однако выявить явного фаворита практически невозможно.

Тип ЖК матрицы

Преимущества и недостатки ЖК мониторов во многом зависят от типа матрицы. И при выборе нового дисплея к своему компу, стоит учесть то, чем вы занимаетесь. Потому что каждая матрица в той или иной мере отличается по качеству изображения.

• TN матрица. Это наиболее распространённый и самый старый из представленных типов матриц. Экраны с такой матрицей отличаются самой низкой ценой среди конкурентов. А также быстрым временем отклика. Однако страдают малыми углами обзора и плохими показателями цветопередачи и контрастности.
• IPS матрица. Такие дисплеи подойдут тем, кто работает с фото и видео. А также просто любителям посмотреть фильмы или сериалы. Так как IPS матрицы обеспечивают приемлемую цветопередачу и углы обзора. А минусом можно считать высокую цену и повышенное время отклика экрана.
• MVA матрица. Это нечто среднее между IPS и TN технологиями. Такие экраны обладают отличной контрастностью и неплохим временем отклика. Однако углы обзора заметно ниже, чем у IPS. Так что, эти мониторы хорошо подойдут геймерам.

Отдельно стоит отметить новую прогрессивную технологию LTPS. Она обеспечивает невероятно быстрое время отклика, которое выше показателей IPS в два раза.

Разрешение монитора

Показатель разрешения монитора зависит от соотношения точек с физическими габаритами экрана. И чем больше разрешение экрана, тем больше деталей он отображает.

Яркость

Этот параметр зависит как от типа подсветки, так и от типа самой матрицы. А самыми яркими считаются мониторы со светодиодной подсветкой и IPS матрицами.

Контрастность

Эта характеристика отвечает за баланс чёрного и белого цвета в изображении. И чем выше контрастность, тем глубже отображаются оттенки цветов. Например, хорошей контрастностью отличаются мониторы с MVA матрицей.

Угол обзора

От угла обзора зависит то, с какого положения монитора изображение будет оставаться чётким. Ведь при низких углах обзора цвета начинают отображаться некорректно (затемняются). И тогда приходится смотреть на монитор только под прямым углом. Такого недостатка практически лишены IPS матрицы.

Время реакции пикселя

От этого показателя зависит плавность движения изображения. И при низких его значениях динамическое изображение отображается некорректно. Что проявляется в появлении шлейфов, полос и артефактов. Да, конечно при просмотре обычного видео это не так заметно. А вот при игре в динамичные видеоигры такой недостаток быстро заявит о себе.

Количество отображаемых цветов

Помимо цветных мониторов, и по сей день, продолжает жить монохромный ЖК-дисплей. Такие экраны отображают только один цвет разных оттенков. А используются они, например, в бортовых компьютерах станков, бытовых агрегатов и автомобилей.

Что касается обычных LCD мониторов, то в любом из них используется система RGB Color. Red – красный, Green – зелёный, Blue – синий. При этом, многообразие и качество цветовой гаммы зависит от типа матрицы. А самая качественная цветопередача у IPS матриц.

Бывает, что цветные мониторы отображают не те цвета. Например, встречается такое явление, как инверсия ЖК дисплея. При инверсии цвета начинают отображаться некорректно, а то и вовсе меняются местами.

Интерфейс монитора

Эта характеристика напрямую зависит от модели и производителя. Так, помимо стандартных элементов настройки и управления питанием, мониторы снабжаются дополнительным интерфейсом аудиосистемы. А также управления подсветкой монитора и многим другим.

Послесловие

LCD дисплеи прошли сложный путь и продолжают развиваться по сей день. И на рынке появляются всё новые конкуренты. Например, плазма и amoled технологии. Однако до сих пор LCD мониторы занимают почётное первое место. И, хотя, технические характеристики таких дисплеев ещё не совершенны. Тем не менее, каждый найдёт себе LCD по вкусу.

Устройство ЖК (LCD) монитора компьютера

Здравствуйте, уважаемые читатели блога Pc-information-guide.ru. Сегодня поговорим об устройстве жидкокристаллического (жк) монитора, точнее о его дисплее. Ведь именно экран монитора, это то место, на которое мы с вами дольше всего смотрим при работе за компьютером.

Надо сказать, современные жидкокристаллические мониторы в значительной степени отличаются от своих «предшественников» — ЭЛТ мониторов (мониторов с электронно-лучевыми трубками), которые сейчас уже нигде не продаются. Вообще, мониторы с электронно-лучевой трубкой стали активно исчезать с прилавков магазинов электроники уже начиная года так с 2007. И это было обусловлено рядом причин, о которых будет сказано чуть ниже.

Рано или поздно это должно было произойти, я имею ввиду массовый переход на жидкокристаллические мониторы, несмотря на скептическое отношение к ним большинства пользователей, уже владеющих ЭЛТ. И действительно, первые модели ЖК мониторов обладали рядом недостатков, которых лишены современные модели, и главным недостатком пожалуй были очень небольшие углы обзора, в основном по горизонтали. Картинка инвертировалась и уходила в негатив буквально при малейшем отклонении головы от положения, когда взгляд падал строго перпендикулярно плоскости экрана.

Вторым аргументом «в пользу» мониторов с электронно-лучевыми трубками служило то, что жк мониторы на первых порах обладали действительно малым временем отклика матрицы, причем это было заметно невооруженным взглядом, когда динамическая смена картинки (например при просмотре фильма) сопровождалась всевозможными шлейфами и артефактами на экране.

Но почему же несмотря на «сырость» тогдашних ЖК мониторов, они все же получили массовую популярность? Я думаю дело в том, что ЭЛТ тоже не были лишены недостатков, они имели большие габариты, часто их глубина (толщина) была примерно равна диагонали самого экрана. К тому же, длительное пребывание за ними приводило к быстрому утомлению, в основном из-за мерцания и интенсивного электромагнитного излучения. Ну а поскольку прогресс идет в направлении уменьшения устройств и их технологического совершенствования, то логично было бы предсказать такую популярность, какую на сегодняшний день имеют LCD мониторы.

Главное отличие ЭЛТ от ЖК мониторов

В основе работы ЭЛТ монитора лежит специальная стеклянная трубка, внутри которой вакуум. Так же, внутри стеклянной колбы находятся электронные пушки, испускающие поток заряженных частиц (электронов).

Эти электроны заставляют светиться точки люминофора, которым тонким слоем изнутри покрыта передняя стенка электронно-лучевой трубки. То есть энергия электронов превращается в свет, вот эти самые светящиеся точки и формируют изображение.

Принцип работы ЖК монитора совершенно иной. Здесь уже нет никаких трубок, а изображение формируется совершенно другим способом. Жидкокристаллические дисплеи уже имеют в своем названии указание на то, с помощью чего создается изображение на экране. Да да, именно жидкие кристаллы, которые были открыты еще в 1888 году, играют ключевую роль в формировании картинки.

Устройство LCD монитора больше напоминает слоеный пирог, каждый слой имеет свое назначение. Итак, можно выделить несколько слоев, из которых и состоит наш монитор.

Первый слой — это система подсветки ЖК матрицы, она может быть выполнена с применением люминесцентных ламп с холодным катодом, либо светодиодов. Вторым слоем идет рассеивающий фильтр, который позволяет повысить уровень равномерности подсветки всей матрицы. Далее идет первый вертикальный поляризационный фильтр, который пропускает только вертикально направленные световые волны. Четвертым слоем представлена сама матрица, представляющая собой две прозрачные стеклянные пластины, между которыми расположены молекулы поляризационного вещества — жидкие кристаллы. Пятым слоем идут специальные цветофильтры, отвечающие за окрас каждого субпикселя. Ну и последним слоем идет второй, уже горизонтальный поляризационный фильтр, который, как вы уже наверное догадались, пропускает только лишь горизонтальные волны. Вот и все устройство ЖК монитора. Разберем подробнее.

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

С помощью этих трех базовых цветов экран способен отображать до 17 млн. различных оттенков цветов. Такая глубина цвета достигается различным количеством света, проходящего через каждый пиксель. 17 миллионов возможных сочетаний — 17 млн. возможных цветов.

Даже видео имеется, где крупным планом показана структура пикселей LCD монитора.

Любой свет, как известно, имеет направление, поскольку это еще и электромагнитная волна, она еще имеет поляризацию. Луч может быть вертикальным, горизонтальным, иметь любой промежуточный угол.

Очень важно, учитывая, что первый фильтр пропускает только вертикально направленные лучи. Излучение проходит сквозь каждый субпиксель и достигает второго поляризационного фильтра, который пропускает только горизонтальные лучи. Иначе говоря, не весь свет, излученный системой подсветки способен дойти до пользователя.

Кристаллы изменяют поляризацию световой волны, чтобы она прошла через второй фильтр. Вообще, жидкие кристаллы — крайне интересная субстанция. Их молекулы действительно ведут себя, как молекулы жидкого вещества, находясь в постоянном движении. Но как и положено кристаллам, их ориентация остается неизменной.

Ориентация кристаллов меняется только под воздействием электрического поля. Когда это происходит, субстанция начинает изменяться. Возможно выборочное изменение ориентации вплоть до субпикселя. То есть кристаллы играют роль крошечных оптических линз, которые меняют поляризацию световых волн.

Итак, жидкие кристаллы контролируют поляризацию, а значит и интенсивность света, проходящего через второй фильтр. Секрет устройства ЖК монитора заключается в том, что не каждый луч сможет добраться до зрителя, а интенсивность свечения каждого пикселя задается углом поворота (поляризацией) жидких кристаллов.

Ну а на этом здесь все, увидимся в следующих статьях блога pc-information-guide.ru, ах да, и да прибудет с вами апгрейд!

Страница не найдена – kpet-ks.ru

И так дорогие друзья, настало время поразмышлять над информацией, точнее над её свойствами. Любую деятельность человека сложно представить без сбора, обработки и хранения информации, принятие решений на её основании. В последнее время мы говорим об информации как о ресурсе научно-технического прогресса. Информация содержится в человеческой речи, в сообщениях средств массовой […]

Дорогие друзья, настало время подведения итогов. Во время игры наблюдались разные участники с первого и второго курса. Кто-то сдался ещё на первых загадках, отгадав одну из двух., сдались потеряв всякую надежду. Были и те, кто наблюдал со стороны: читали загадки, следили за новостями. Но у меня ещё с первых дней […]

Существо, повлиявшее на ход работы программы, вклеенное 9 сентября 1945 года в технический дневник Гарвардского университета с определённой надписью, но будучи вклеенной в тот журнал, существо по сей день является программистам. Комплекс технических, аппаратных и программных средств, выполняющий различного рода информационные процессы.

Загадки те же, интерпретация другая Злоумышленник, добывающий конфиденциальную информацию в обход систем защиты Правильный термин звучал бы как  взломщик, крэкер (англ. cracker). Принудительная высылка лица или целой категории лиц в другое государство или другую местность, обычно — под конвоем. Термины относятся к области информатики.

Загадки При интернет сёрфинге мы передвигаемся по «звеньям одной цепи», то есть по … Можно подумать, что эти специалисты в компьютерном мире самые трудолюбивые «садовники», использующие в качестве инструмента мотыгу, тяпку, кайло. Напоминаю, что термины из области информатики, но “ноги растут” из английских слов. Удачи!

Загадки: Компьютерное изобретение, благодаря которому мы узнали имя одного из первых основателей корпорации Intel.   Инженерное сооружение, отличающееся значительным преобладанием высоты над стороной или диаметром основания. Все термины из области информатики и ИКТ. Будьте внимательны!

Очередная порция загадок: Наука о проектировании зданий, сооружений или набор типов данных и описания ПК. Устройство вывода, которое в переводе с английского языка синонимично «exhibition». Удачи.

Друзья мои, перед вами первая порция  загадок: отсчёт пошёл. Загадки: Устройство ввода, которое определило жизнь маленькой девочки по им. Дюймовочка. Место, расположенное вблизи берега моря или реки, устроенное для стоянки кораблей и судов, по совместительству разъём у ПК, ноутбуков и телефонов. Ответы присылаем на почту ведущего: [email protected]. Убедительная просьба, подписывайтесь […]

Дорогие друзья!!! В течении недели с 23.04.18г. по 28.04.18г., будет проведена онлайн викторина «Загадка о загадке». Где каждый день будет публиковаться порция загадок (всего загадок 10). Каждая загадка оценивается в 5 баллов. Если с первой попытки загадка не отгадана будут даны подсказки, но ответ по подсказке будет оценён в 4 […]

“Проект при поддержке компании RU-CENTER” Подробнее ознакомиться с правилами участия в программе “RU-CENTER – Будущему” Вы также сможете на сайте Миссия программы — содействовать развитию общеобразовательных учреждений и повышению качества образования в нашей стране. Цели  программы — предоставить технические возможности для создания, поддержки и развития сайтов образовательных учреждений; обеспечить условия […]

монитор — это… Что такое ЖК-монитор?

Жидкокристаллический монитор (также Жидкокристаллический дисплей, ЖКД, ЖК-монитор, англ. liquid crystal display, LCD, плоский индикатор) — плоский монитор на основе жидких кристаллов.

LCD TFT (англ. TFT — thin film transistor — тонкоплёночный транзистор) — одно из названий жидкокристаллического дисплея, в котором используется активная матрица, управляемая тонкоплёночными транзисторами. Усилитель TFT для каждого субпиксела применяется для повышения быстродействия, контрастности и чёткости изображения дисплея.

Назначение ЖК-монитора

Жидкокристаллический монитор предназначен для отображения графической информации с компьютера, TV-приёмника, цифрового фотоаппарата, электронного переводчика, калькулятора и пр.

Изображение формируется с помощью отдельных элементов, как правило, через систему развёртки. Простые приборы (электронные часы, телефоны, плееры, термометры и пр.) могут иметь монохромный или 2-5 цветный дисплей. Многоцветное изображение формируется с помощью 2008) в большинстве настольных мониторов на основе TN- (и некоторых *VA) матриц, а также во всех дисплеях ноутбуков используются матрицы с 18-битным цветом(6 бит на канал), 24-битность эмулируется мерцанием с дизерингом.

Устройство ЖК-монитора

Субпиксел цветного ЖК-дисплея

Каждый пиксел ЖК-дисплея состоит из слоя молекул между двумя прозрачными электродами, и двух поляризационных фильтров, плоскости поляризации которых (как правило) перпендикулярны. В отсутствие жидких кристаллов свет, пропускаемый первым фильтром, практически полностью блокируется вторым.

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 — молекулы стремятся выстроиться в направлении 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 течении 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 (непрозрачность структуры не зависит от полярности поля). 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 искусственный источник света, кроме независимости от внешнего освещения это также стабилизирует свойства полученного изображения. Таким образом полноценный ЖК-монитор состоит из электроники, обрабатывающей входной видеосигнал, ЖК-матрицы, модуля подсветки, блока питания и корпуса. Именно совокупность этих составляющих определяет свойства монитора в целом, хотя некоторые характеристики важнее других.

Технические характеристики ЖК-монитора

Важнейшие характеристики ЖК-мониторов:

• Разрешение: Горизонтальный и вертикальный размеры, выраженные в пикселах. В отличие от ЭЛТ-мониторов, ЖК имеют одно, «родное», физическое разрешение, остальные достигаются интерполяцией.

Фрагмент матрицы ЖК монитора (0,78х0,78 мм), увеличеный в 46 раз.

• Размер точки: расстояние между центрами соседних пикселов. Непосредственно связан с физическим разрешением.

• Видимая диагональ: размер самой панели, измеренный по диагонали. Площадь дисплеев зависит также от формата: монитор с форматом 4:3 имеет большую площадь, чем с форматом 16:9 при одинаковой диагонали.

• Контрастность: отношение яркостей самой светлой и самой тёмной точек. В некоторых мониторах используется адаптивный уровень подсветки с использованием дополнительных ламп, приведенная 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 пикселу для изменения своей яркости. Методы измерения неоднозначны.

• Угол обзора: угол, при котором падение контраста достигает заданного, для разных типов матриц и разными производителями вычисляется по-разному, и часто не подлежит сравнению.

• Тип матрицы: технология, по которой изготовлен ЖК-дисплей.

• Входы: (напр, DVI, HDMI и пр.).

Технологии

Часы с ЖКИ-дисплеем

Жидкокристаллические мониторы были разработаны в 1963 году в исследовательском центре Давида Сарнова (David Sarnoff) компании RCA, Принстон, штат Нью-Джерси.

Основные технологии при изготовлении ЖК дисплеев: TN+film, IPS и MVA. Различаются эти технологии геометрией поверхностей, полимера, управляющей пластины и фронтального электрода. Большое значение имеют чистота и тип полимера со свойствами жидких кристаллов, примененный 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. Компании Sony, Sharp и Philips совместно разработали технологию PALC (англ. Plasma Addressed Liquid Crystal  — плазменное управление жидкими кристаллами), которая соединила в себе преимущества LCD (яркость и сочность цветов, контрастность) и плазменных панелей (большие углы видимости по горизонту, H, и вертикали, V, высокую скорость обновления). В качестве регулятора яркости в этих дисплеях используются газоразрядные плазменные ячейки, а для цветовой фильтрации применяется ЖК-матрица. Технология PALC позволяет адресовать каждый пиксель дисплея по отдельности, а это означает непревзойденную управляемость и качество изображения.

TN+film (Twisted Nematic + film)

Макрофотография TN+film матрицы монитора NEC LCD1770NX. На белом фоне — стандартный курсор Windows

Часть «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. К сожалению, способа улучшения контрастности и времени отклика 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.

TN + film — самая простая технология.

Матрица TN + film работает следующим образом: если к субпикселам 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 так как направление поляризации фильтра на второй пластине составляет 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 маленькое время отклика среди современных матриц, а также невысокую себестоимость.

IPS (In-Plane Switching)

Технология In-Plane Switching была разработана компаниями Hitachi и NEC и предназначалась для избавления от недостатков TN + film. Однако, хотя с помощью IPS удалось добиться увеличения угла обзора до 170°, а также высокой контрастности и цветопередачи, время отклика осталось на низком уровне.

На настоящий момент матрицы, изготовленные по технологии IPS единственные из ЖК-мониторов, всегда передающие полную глубину цвета RGB — 24 бита, по 8 бит на канал. TN-матрицы почти всегда имеют 6-бит, как и часть MVA.

Если к матрице IPS не приложено напряжение, молекулы жидких кристаллов не поворачиваются. Второй фильтр всегда повернут перпендикулярно первому, и свет через него не проходит. Поэтому отображение черного цвета близко к идеалу. При выходе из строя транзистора «битый» пиксель для панели IPS будет не белым, как для матрицы TN, а черным.

При приложении напряжения молекулы жидких кристаллов поворачиваются перпендикулярно своему начальному положению и пропускают свет.

IPS в настоящее время вытеснено технологией S-IPS (Super-IPS, Hitachi 1998 год), которая наследует все преимущества технологии IPS с одновременным уменьшением времени отклика. Но, несмотря на то, что цветность S-IPS панелей приблизилась к обычным мониторам CRT, контрастность все равно остаётся слабым местом. S-IPS активно используется в панелях размером от 20″, LG.Philips, NEC остаются единственными производителями панелей по данной технологии.

Макрофотография S-IPS матрицы монитора NEC 20 WGX2 Pro. Стандартный курсор Windows на оранжевом фоне

AS-IPS — технология 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 LG.Philips.

A-TW-IPS — Advanced True White IPS (Расширенная IPS с настоящим белым), разработано LG.Philips для корпорации

AFFS — Advanced Fringe Field Switching (неофициальное название S-IPS Pro). Технология является дальнейшим улучшением IPS, разработана компанией BOE Hydis в 2003 году. Усиленная мощность 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.

*VA (Vertical Alignment)

MVA — Multi-domain Vertical Alignment. Эта технология разработана 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 градусов), при этом благодаря использованию технологий ускорения (RTC) эти матрицы не сильно отстают от TN+Film по времени отклика, но значительно превышают характеристики последних по глубине цветов и точности их воспроизведения.

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

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

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

Аналогами MVA являются технологии:

• PVA (Patterned Vertical Alignment) от Samsung.
• Super PVA от Samsung.
• Super MVA от CMO.

Матрицы MVA/PVA считаются компромиссом между TN и IPS, как по стоимости, так и по потребительским качествам.

Преимущества и недостатки

Искажение изображения на ЖК-мониторе при большом угле обзора

Макрофотография типичной жк-матрицы. В центре можно увидеть два дефектных субпикселя (зелёный и синий).

В настоящее время ЖК-мониторы являются основным, бурно развивающимся направлением в технологии мониторов. К их преимуществам можно отнести: малый размер и вес в сравнении с ЭЛТ. У ЖК-мониторов, в отличие от ЭЛТ, нет видимого мерцания, дефектов фокусировки и сведения лучей, помех от магнитных полей, проблем с геометрией изображения и четкостью. Энергопотребление ЖК-мониторов в 2-4 раза меньше, чем у ЭЛТ и плазменных экранов сравнимых размеров. Энергопотребление ЖК мониторов на 95 % определяется мощностью ламп подсветки или светодиодной матрицы подсветки (англ. backlight — задний свет) ЖК-матрицы. Во многих современных (2007) мониторах для настройки пользователем яркости свечения экрана используется широтно-импульсная модуляция ламп подсветки частотой от 150 до 400 и более Герц. Светодиодная подсветка в основном используется в небольших дисплеях, хотя в последние годы она все шире применяется в ноутбуках и даже в настольных мониторах. Несмотря на технические трудности её реализации, она имеет и очевидные преимущества перед флуоресцентными лампами, например более широкий спектр излучения, а значит, и цветовой охват.

С другой стороны, ЖК-мониторы имеют и некоторые недостатки, часто принципиально трудноустранимые, например:

• В отличие от ЭЛТ, могут отображать чёткое изображение лишь в одном («штатном») разрешении. Остальные достигаются интерполяцией с потерей чёткости. Причем слишком низкие разрешения (например 320×200) вообще не могут быть отображены на многих мониторах.
• Цветовой охват и точность цветопередачи ниже, чем у плазменных панелей и ЭЛТ соответственно. На многих мониторах есть неустранимая неравномерность передачи яркости (полосы в градиентах).
• Многие из ЖК-мониторов имеют сравнительно 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).
• Фактическая скорость смены изображения также остаётся 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.
• Массово производимые ЖК-мониторы более уязвимы, чем ЭЛТ. Особенно чувствительна матрица, незащищённая стеклом. При сильном нажатии возможна необратимая деградация. Также существует проблема дефектных пикселей.
• Вопреки расхожему мнению пикселы ЖК-мониторов деградируют, хотя скорость деградации наименьшая из всех технологий отображения.

Перспективной технологией, которая может заменить ЖК-мониторы, часто считают OLED-дисплеи. С другой стороны, эта технология встретила сложности в массовом производстве, особенно для матриц с большой диагональю.

См. также

Ссылки

Литература

• Артамонов О. Параметры современных ЖК-мониторов
• С. П. Мирошниченко, П. В. Серба. Устройство ЖКИ. Лекция 1
• Мухин И. А. Как выбрать ЖК-монитор?. «Компьютер-бизнес-маркет», № 4 (292), январь 2005, стр. 284—291.
• Мухин И. А. Развитие жидкокристаллических мониторов. «BROADCASTING Телевидение и радиовещение»: 1 часть — № 2(46) март 2005, с.55-56; 2 часть — № 4(48) июнь-июль 2005, с.71-73.
• Мухин И. А. Современные плоскопанельные отображающие устройства.»BROADCASTING Телевидение и радиовещение»: № 1(37), январь-февраль 2004, с.43-47.
• Мухин И. А., Украинский О. В. Способы улучшения качества телевизионного изображения, воспроизводимого жидкокристаллическими панелями. Материалы доклада на научно-технической конференции «Современное телевидение», Москва, март 2006.

Wikimedia Foundation. 2010.

Как работает технология ЖК-дисплеев

Технология ЖК-экрана

довольно проста: ЖК-мониторы сделаны из вещества, которое постоянно находится в жидком состоянии, но обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам.

Жидкокристаллический дисплей — это пассивное устройство, что означает, что он не излучает свет для отображения символов, изображений, видео и анимации. Но он просто изменяет проходящий через него свет. Внутренняя конструкция ЖК-дисплея описывает, как свет изменялся, когда он проходил через него, чтобы производить какие-либо символы, изображения и т. Д.

Немного об истории.

Американский изобретатель Дж. Фергасон создал первый рабочий жидкокристаллический дисплей в 1970 году. До этого такие устройства потребляли слишком много энергии, срок их службы был ограничен, а контрастность изображения была на низком уровне. Новый ЖК-монитор был представлен в 1971 году. Несмотря на то, что жидкие кристаллы были обнаружены очень давно, сначала они применялись для разных целей.Молекулы жидких кристаллов под действием электричества могут менять свою ориентацию и, как следствие, изменять свойства проходящего через них светового луча. Основываясь на этом открытии и благодаря дальнейшим исследованиям, стало возможным обнаружить связь между увеличением электрического напряжения и изменением ориентации молекул кристалла, чтобы гарантировать создание изображения. Сначала жидкие кристаллы нашли свое применение в дисплеях калькуляторов и кварцевых часов, а затем в мониторах.Сегодня, благодаря прогрессу в этой области, такие экраны стали очень популярными в настольных компьютерах и многих других устройствах.

ЖК-дисплей.

ЖК-экраны

представляют собой массив небольших сегментов, называемых пикселями, которыми можно управлять для отображения информации. Такие дисплеи состоят из нескольких слоев, где две панели, сделанные из стеклянного материала, не содержащего натрия и называемые подложкой, играют решающую роль. Подложка содержит между ними тонкий слой жидких кристаллов.Панели имеют канавки, которые направляют кристаллы, придавая им характерную ориентацию. Канавки параллельны на каждой панели, но перпендикулярны между ними. Продольные канавки получаются в результате нанесения на поверхность стекла тонких пленок из прозрачного пластика, которые затем обрабатываются особым образом. При контакте с канавками молекулы ориентированы одинаково во всех ячейках. Жидкокристаллическая панель освещается источником света в зависимости от того, где она расположена, поскольку ЖК-панели работают на отражение или пропускание света.Плоскость поляризации светового луча поворачивается на 90 ° при прохождении одной панели. При появлении электрического поля молекулы частично выстраиваются вдоль него, и угол поворота плоскости поляризации света становится отличным от 90 °. При производстве экранов с использованием технологии ЖК-мониторов фоновая подсветка монитора используется для вывода цветного изображения, так что свет генерируется на задней панели ЖК-мониторов. Необходимо иметь возможность получить картинку хорошего качества, даже если она темная.Цвет получается с помощью трех фильтров, которые выделяют три основных компонента излучения источника белого света. Комбинируя три основных цвета для каждого пикселя экрана, вы можете воспроизвести любой цвет.

Сравнение ЖК-технологий

: тогда и сейчас.

Современные ЖК-экраны также называют плоскими панелями, активной матрицей с двойным сканированием и тонкопленочными транзисторами. Сейчас они чрезвычайно популярны — всем нравится их элегантный вид, тонкость, компактность и эффективность.ЖК-мониторы обеспечивают качественную контрастность и яркие, четкие изображения. В прошлом технология жидких кристаллов была медленной, не такой эффективной, как сейчас, и их уровень контрастности был низким. Первые матричные технологии, так называемые пассивные матрицы, неплохо работали с текстовой информацией, но при резком изменении картинки на экране появлялись так называемые «привидения». Поскольку ЖК-технология ориентирует каждый пиксель отдельно, четкость получаемого текста выше по сравнению с ЭЛТ-мониторами, которые раньше могли конкурировать с ЖК-мониторами.Сейчас, конечно, с развитием технологий и с учетом всего технологического процесса жидкокристаллические мониторы давно опередили и занимают лидирующие позиции среди дисплеев, используемых для различных приложений. Мониторы на основе жидких кристаллов широко используются не только в настольных компьютерах, но и во множестве электронных устройств: телевизорах, фото- и видеокамерах, ноутбуках, планшетах, смартфонах, автомобильных навигаторах, электронных книгах, MP3 и других плеерах, часах и т. Д.

Что такое ЖК-дисплей (жидкокристаллический дисплей)?

ЖК-дисплей (жидкокристаллический дисплей) — это тип плоского дисплея, в котором в основном режиме работы используются жидкие кристаллы.Светодиоды имеют большой и разнообразный набор вариантов использования для потребителей и предприятий, поскольку их обычно можно найти в смартфонах, телевизорах, компьютерных мониторах и приборных панелях.

ЖК-дисплеи

стали большим прорывом с точки зрения технологии, которую они заменили, включая светоизлучающие диоды (LED) и газо-плазменные дисплеи. ЖК-дисплеи позволили сделать дисплеи намного тоньше, чем технология электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). ЖК-дисплеи потребляют гораздо меньше энергии, чем светодиодные и газовые дисплеи, потому что они работают по принципу блокировки света, а не его испускания.Там, где светодиод излучает свет, жидкие кристаллы в ЖК-дисплее создают изображение с использованием задней подсветки.

Поскольку ЖК-дисплеи пришли на смену более старым технологиям отображения, ЖК-дисплеи начали заменяться новыми технологиями отображения, такими как OLED.

Как работают ЖК-дисплеи

Дисплей состоит из миллионов пикселей. Качество изображения обычно определяется количеством пикселей; например, дисплей 4K состоит из 3840 x 2160 или 4096 x 2160 пикселей. Пиксель состоит из трех субпикселей; красный, синий и зеленый — обычно называемые RGB.Когда субпиксели в пикселях изменяют цветовые комбинации, может быть получен другой цвет. Когда все пиксели на дисплее работают вместе, дисплей может отображать миллионы разных цветов. Когда пиксели быстро включаются и выключаются, создается изображение.

Способ управления пикселем отличается для каждого типа дисплея; ЭЛТ, светодиоды, ЖК-дисплеи и более новые типы дисплеев управляют пикселями по-разному. Короче говоря, ЖК-дисплеи освещаются задней подсветкой, а пиксели включаются и выключаются электронным способом при использовании жидких кристаллов для вращения поляризованного света.Спереди и сзади всех пикселей расположен поляризационный стеклянный фильтр, передний фильтр расположен под углом 90 градусов. Между обоими фильтрами находятся жидкие кристаллы, которые можно включать и выключать электронным способом.

ЖК-дисплеи

изготавливаются либо с пассивной матрицей, либо с сеткой дисплея с активной матрицей. ЖК-дисплей с активной матрицей также известен как дисплей на тонкопленочных транзисторах (TFT). Пассивный матричный ЖК-дисплей имеет сетку проводников с пикселями, расположенными на каждом пересечении сетки. Ток проходит через два проводника в сетке, чтобы контролировать свет для любого пикселя.Активная матрица имеет транзистор, расположенный на каждом пересечении пикселей, требующий меньшего тока для управления яркостью пикселя. По этой причине ток на дисплее с активной матрицей можно включать и выключать чаще, что сокращает время обновления экрана.

Некоторые ЖК-дисплеи с пассивной матрицей имеют двойное сканирование, что означает, что они дважды сканируют сетку током за то же время, которое требовалось для одного сканирования в оригинальной технологии. Тем не менее, активная матрица по-прежнему является лучшей технологией из двух.

Типы ЖК-дисплеев

Типы ЖК-дисплеев включают:

• Twisted Nematic (TN) — недорогие устройства с высоким временем отклика. Однако дисплеи TN имеют низкие коэффициенты контрастности, углы обзора и цветовые контрасты.
• Дисплеи с переключением панелей (панели IPS), которые имеют гораздо лучшие коэффициенты контрастности, углы обзора и цветовой контраст по сравнению с ЖК-дисплеями TN.
Панели вертикального выравнивания
• (панели VA) — считаются средним качеством между дисплеями TN и IPS.
• Advanced Fringe Field Switching (AFFS) — лучший производитель по сравнению с IPS-дисплеями в диапазоне цветопередачи.

LCD против OLED против QLED ЖК-дисплеи

сегодня опережают другие технологии отображения, но не полностью остались в прошлом. Постепенно ЖК-дисплеи заменяются OLED или органическими светодиодами.

В OLED-дисплеях

используется одна стеклянная или пластиковая панель, а в ЖК-дисплеях — две. Поскольку OLED не требует подсветки, как ЖК-экран, OLED-устройства, такие как телевизоры, обычно намного тоньше и имеют гораздо более глубокий черный цвет, поскольку каждый пиксель на OLED-дисплее освещается индивидуально.Если на ЖК-экране дисплей в основном черный, но нужно освещать только небольшую часть, вся задняя панель по-прежнему горит, что приводит к утечке света на передней панели дисплея. OLED-экран позволяет избежать этого, обеспечивая лучшую контрастность и углы обзора, а также меньшее энергопотребление. С пластиковой панелью OLED-дисплей можно сгибать и складывать, и при этом он продолжает работать. Это можно увидеть в смартфонах, таких как нашумевший Galaxy Fold; или в iPhone X, который изгибает нижнюю часть дисплея над собой, так что ленточный кабель дисплея может доходить до телефона, устраняя необходимость в нижней панели.

Однако OLED-дисплеи, как правило, дороже и могут страдать выгоранием, как и плазменные дисплеи.

QLED означает квантовые светодиоды и светодиоды с квантовыми точками. QLED-дисплеи были разработаны Samsung и используются в более новых телевизорах. QLED работают почти так же, как ЖК-дисплеи, и по-прежнему могут считаться одним из видов ЖК-дисплеев. QLED добавляют слой пленки с квантовыми точками к ЖК-дисплею, что значительно увеличивает цвет и яркость по сравнению с другими ЖК-дисплеями. Пленка с квантовыми точками состоит из мелких кристаллических полупроводниковых частиц.Кристаллические полупроводниковые частицы можно контролировать по их цветному выходу.

При выборе между QLED и OLED-дисплеем QLED имеют гораздо большую яркость и не подвержены выгоранию. Однако OLED-дисплеи по-прежнему имеют лучший коэффициент контрастности и более глубокий черный цвет, чем QLED-дисплеи.

Жидкокристаллический дисплей | электроника

Полная статья

Жидкокристаллический дисплей (ЖКД) , электронное устройство отображения, которое работает путем приложения переменного электрического напряжения к слою жидкого кристалла, вызывая тем самым изменения его оптических свойств.ЖК-дисплеи обычно используются для портативных электронных игр, в качестве видоискателей для цифровых фотоаппаратов и видеокамер, в системах видеопроекции, для электронных рекламных щитов, в качестве мониторов для компьютеров и в плоских телевизорах.

Электрооптические эффекты в жидких кристаллах

Жидкие кристаллы — это материалы, структура которых является промежуточной между жидкостями и кристаллическими твердыми телами. Как и в жидкостях, молекулы жидкого кристалла могут течь друг мимо друга. Однако, как и в твердых кристаллах, они образуют узнаваемые упорядоченные узоры.Как и твердые кристаллы, жидкие кристаллы могут проявлять полиморфизм; то есть они могут принимать различные структурные паттерны, каждый из которых обладает уникальными свойствами. В ЖК-экранах используются нематические или смектические жидкие кристаллы. Молекулы нематических жидких кристаллов выстраиваются параллельно своими осями, как показано на рисунке. С другой стороны, смектические жидкие кристаллы располагаются в слоистых слоях; в разных смектических фазах, как показано на рисунке, молекулы могут принимать различные ориентации относительно плоскости листов.(Для получения дополнительных сведений о физике жидкокристаллического вещества, см. статью о жидких кристаллах.)

Оптические свойства жидких кристаллов зависят от направления света, проходящего через слой материала. Электрическое поле (индуцированное небольшим электрическим напряжением) может изменить ориентацию молекул в слое жидкого кристалла и, таким образом, повлиять на его оптические свойства. Такой процесс называется электрооптическим эффектом, и он лежит в основе ЖК-дисплеев. Для нематических ЖК-дисплеев изменение оптических свойств происходит в результате ориентации осей молекул вдоль или перпендикулярно приложенному электрическому полю, причем предпочтительное направление определяется деталями химической структуры молекулы.Жидкокристаллические материалы, которые выравниваются параллельно или перпендикулярно приложенному полю, могут быть выбраны в соответствии с конкретными приложениями. Небольшие электрические напряжения, необходимые для ориентации молекул жидких кристаллов, были ключевой чертой коммерческого успеха ЖК-дисплеев; другие технологии отображения редко соответствуют их низкому энергопотреблению.

Витые нематические дисплеи

Первые ЖК-дисплеи стали коммерчески доступными в конце 1960-х годов и основывались на эффекте светорассеяния, известном как режим динамического рассеяния.Эти дисплеи использовались во многих часах и карманных калькуляторах из-за их низкого энергопотребления и портативности. Однако проблемы, связанные с их удобочитаемостью и ограниченным сроком службы жидкокристаллических материалов, привели к разработке в 1970-х годах дисплеев из скрученного нематика (TN), варианты которых теперь доступны в компьютерных мониторах и плоских телевизорах.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Ячейка TN, как показано на рисунке, состоит из верхней и нижней пластин подложки, разделенных узким зазором (обычно 5–10 микрометров; 1 микрометр = 10 901 10–6 метр), заполненным слоем жидкого кристалла.Пластины-подложки обычно представляют собой прозрачное стекло и имеют узорчатые электропроводящие прозрачные покрытия из оксида индия и олова. Слои электродов покрыты тонким выравнивающим слоем полимера, который заставляет молекулы жидкого кристалла, контактирующие с ними, выравниваться приблизительно параллельно поверхности. В большинстве производимых в настоящее время дисплеев выравнивающие слои состоят из слоя полимера толщиной в несколько десятков нанометров (1 нанометр = 10 901 · 10 −9 метр), который протирается тканью только в одном направлении.При сборке ячейки верхняя и нижняя пластины подложки располагаются так, что направления выравнивания перпендикулярны друг другу. Вся сборка затем содержится между парой листовых поляризаторов, оси поглощения света которых также перпендикулярны друг другу. В отсутствие напряжения перпендикулярные выравнивающие слои заставляют жидкий кристалл принимать скрученную конфигурацию от одной пластины к другой. В отсутствие жидких кристаллов свет, проходящий через ячейку в любом направлении, будет поглощаться из-за скрещенных поляризаторов, и ячейка будет казаться темной.Однако в присутствии жидкокристаллического слоя ячейка кажется прозрачной, потому что оптика скрученного жидкого кристалла соответствует скрещенному расположению поляризаторов. Подача напряжения от трех до пяти вольт на жидкий кристалл разрушает скрученное состояние и заставляет молекулы ориентироваться перпендикулярно пластинам подложки, придавая ячейке темный вид, как показано на схеме. Для простых дисплеев жидкокристаллическая ячейка работает в режиме отражения, с диффузным отражателем, размещенным за дисплеем, и активированные части рисунка электродов отображаются в виде черных изображений на сером фоне, создаваемого диффузным отражателем.Располагая электроды сегментами или массивом маленьких квадратов, можно отображать буквенно-цифровые символы и изображения с очень низким разрешением — например, в цифровых часах или калькуляторах.

скрученная нематическая ячейка

В выключенном состоянии, в отсутствие электрического поля, сборка прозрачна для света. В состоянии «включено» приложенное поле разрушает скручивание нематика, делая сборку непрозрачной.

Британская энциклопедия, Inc.

Более сложные изображения могут отображаться с использованием метода, известного как адресация с пассивной матрицей (описанного ниже).Однако даже при использовании этого метода дисплеи TN с углом 90 ° могут создавать изображения, состоящие всего из 20 рядов элементов изображения, известных как пиксели.

Строительство, работа, типы и области применения

В настоящее время мы ищем жидкокристаллические дисплеи (ЖК-дисплеи) повсюду; однако развились они не сразу. Так много времени ушло на то, чтобы перейти от разработки жидких кристаллов к большому количеству ЖК-приложений. В 1888 году первые жидкие кристаллы были изобретены Фридрихом Рейнитцером (австрийский ботаник).Когда он растворил такой материал, как холестерилбензоат, он заметил, что сначала он превращается в мутную жидкость и становится прозрачным по мере повышения температуры. После охлаждения жидкость стала синей перед окончательной кристаллизацией. Итак, первый экспериментальный жидкокристаллический дисплей был разработан корпорацией RCA в 1968 году. После этого производители ЖК-дисплеев постепенно разработали гениальные различия и разработки в области технологий, расширив возможности этого устройства отображения.Итак, наконец, количество разработок в LCD было увеличено.

Что такое ЖК-дисплей (жидкокристаллический дисплей)?

Жидкокристаллический или ЖК-дисплей определяет свое определение из самого названия. Это комбинация двух состояний вещества: твердого и жидкого. ЖК-дисплей использует жидкий кристалл для создания видимого изображения. Жидкокристаллические дисплеи — это сверхтонкие технологические дисплеи, которые обычно используются в экранах портативных компьютеров, телевизорах, сотовых телефонах и портативных видеоиграх. ЖК-технологии позволяют сделать дисплеи намного тоньше по сравнению с технологией электронно-лучевой трубки (ЭЛТ).

Жидкокристаллический дисплей состоит из нескольких слоев, которые включают два поляризованных панельных фильтра и электроды. ЖК-технология используется для отображения изображения в ноутбуке или некоторых других электронных устройствах, например, мини-компьютерах. Свет проецируется линзой на слой жидкого кристалла. Эта комбинация цветного света с изображением кристалла в оттенках серого (формируется при протекании электрического тока через кристалл) формирует цветное изображение. Это изображение затем отображается на экране.

ЖК-дисплей

ЖК-дисплей состоит либо из сетки дисплея с активной матрицей, либо из сетки пассивного дисплея.В большинстве смартфонов с ЖК-технологией используются дисплеи с активной матрицей, но в некоторых старых дисплеях по-прежнему используются конструкции сетки с пассивным дисплеем. Большинство электронных устройств в основном зависят от жидкокристаллических дисплеев. Жидкость обладает уникальным преимуществом, заключающимся в более низком энергопотреблении, чем у светодиода или электронно-лучевой трубки.

Жидкокристаллический экран дисплея работает по принципу блокировки света, а не излучения света. ЖК-дисплеям требуется подсветка, поскольку они не излучают свет.Мы всегда используем устройства, состоящие из ЖК-дисплеев, которые заменяют использование электронно-лучевой трубки. Электронно-лучевая трубка потребляет больше энергии по сравнению с ЖК-дисплеями, а также тяжелее и больше.

Как устроены ЖК-дисплеи?

Простые факты, которые следует учитывать при изготовлении ЖК-дисплея:

1. Базовая структура ЖК-дисплея должна контролироваться путем изменения подаваемого тока.
2. Мы должны использовать поляризованный свет.
3. Жидкий кристалл должен иметь возможность управлять обеими операциями по передаче или также изменять поляризованный свет.

Конструкция ЖК-дисплея

Как упоминалось выше, при создании жидкого кристалла нам нужно использовать два фильтра с поляризованным стеклом. Стекло, на поверхности которого нет поляризованной пленки, необходимо натереть специальным полимером, который создаст микроскопические бороздки на поверхности поляризованного стеклянного фильтра. Канавки должны быть в том же направлении, что и поляризованная пленка.

Теперь нам нужно добавить покрытие из пневматического жидкофазного кристалла на один из поляризационных фильтров поляризованного стекла.Микроскопический канал заставляет молекулу первого слоя выравниваться с ориентацией фильтра. Когда у первого слоя появится прямой угол, мы должны добавить второй кусок стекла с поляризованной пленкой. Первый фильтр будет естественно поляризован, когда на него попадет свет на начальном этапе.

Таким образом, свет проходит через каждый слой и направляется к следующему с помощью молекулы. Молекула имеет тенденцию изменять плоскость колебаний света в соответствии со своим углом. Когда свет достигает дальнего конца жидкого кристалла, он колеблется под тем же углом, что и последний слой молекулы.Свету разрешается проникать в устройство только в том случае, если второй слой поляризованного стекла совпадает с последним слоем молекулы.

Как работают ЖК-дисплеи?

Принцип, лежащий в основе ЖК-дисплеев, заключается в том, что при приложении электрического тока к молекуле жидкого кристалла молекула имеет тенденцию раскручиваться. Это вызывает угол света, который проходит через молекулу поляризованного стекла, а также вызывает изменение угла верхнего поляризационного фильтра. В результате небольшое количество света проходит через поляризованное стекло через определенную область ЖК-дисплея.

Таким образом, эта конкретная область станет темной по сравнению с другими. ЖК-дисплей работает по принципу блокировки света. При создании ЖК-дисплеев сзади размещается отраженное зеркало. Плоскость электрода сделана из оксида индия-олова, который находится сверху, а поляризованное стекло с поляризационной пленкой также добавлено снизу устройства. Вся область ЖК-дисплея должна быть окружена общим электродом, а над ним должен находиться жидкий кристалл.

Далее идет второй кусок стекла с электродом в виде прямоугольника снизу и сверху еще одной поляризационной пленкой.Следует учитывать, что обе части держатся под прямым углом. Когда нет тока, свет проходит через переднюю часть ЖК-дисплея, он отражается зеркалом и отражается обратно. Поскольку электрод подключается к батарее, ток от него заставляет жидкие кристаллы между электродом с общей плоскостью и электродом в форме прямоугольника раскручиваться. Таким образом, свет блокируется от прохождения. Эта конкретная прямоугольная область кажется пустой.

Как ЖК-дисплей использует жидкие кристаллы и поляризованный свет?

ЖК-телевизор использует концепцию солнцезащитных очков для управления цветными пикселями.На обратной стороне ЖК-экрана есть огромный яркий свет, который светит в направлении наблюдателя. На передней стороне дисплея он включает миллионы пикселей, где каждый пиксель может состоять из меньших областей, известных как субпиксели. Они окрашены в разные цвета, такие как зеленый, синий и красный. Каждый пиксель на дисплее включает в себя поляризационный стеклянный фильтр на задней стороне, а передняя сторона включает в себя под углом 90 градусов, поэтому пиксель обычно выглядит темным.

Маленький скрученный нематический жидкий кристалл находится среди двух фильтров с электронным управлением.Когда он выключен, он поворачивает свет на 90 градусов, эффективно позволяя свету проходить через два поляризационных фильтра, так что пиксель кажется ярким. После активации он не включает свет, потому что он блокируется поляризатором, и пиксель кажется темным. Каждым пикселем можно управлять через отдельный транзистор, включая и выключая его несколько раз в секунду.

Как выбрать ЖК-дисплей?

Как правило, у каждого потребителя не так много информации о различных типах ЖК-дисплеев, доступных на рынке.Поэтому перед тем, как выбрать ЖК-дисплей, они собирают все данные, такие как характеристики, цена, компания, качество, спецификации, услуги, отзывы клиентов и т. Д. Правда в том, что промоутеры, как правило, извлекают выгоду из истины о том, что большинство клиентов ведут себя крайне минимально. исследование перед покупкой любого продукта.

В ЖК-дисплее размытие при движении может быть следствием того, сколько времени требуется для переключения изображения и отображения на экране. Однако оба этих инцидента очень сильно меняются для отдельной ЖК-панели, несмотря на основные ЖК-технологии.При выборе ЖК-дисплея на основе базовой технологии необходимо уделять больше внимания цене и предпочтительной разнице, углам обзора и воспроизведению цвета, чем предполагаемому размытию и другим игровым качествам. Максимальная частота обновления, а также время отклика должны быть запланированы в любых спецификациях панели. Другая игровая технология, такая как стробоскоп, быстро включает / выключает подсветку для уменьшения разрешения.

Различные типы ЖК-дисплеев

Различные типы ЖК-дисплеев обсуждаются ниже.

Витой нематический дисплей

Производство ЖК-дисплеев TN (Twisted Nematic) может осуществляться наиболее часто, и во всех отраслях промышленности используются различные типы дисплеев.Эти дисплеи наиболее часто используются геймерами, поскольку они дешевы и имеют быстрое время отклика по сравнению с другими дисплеями. Основным недостатком этих дисплеев является то, что они имеют низкое качество, а также частичную контрастность, углы обзора и цветопередачу. Но этих устройств достаточно для повседневной работы.

Эти дисплеи обеспечивают быстрое время отклика, а также быструю частоту обновления. Итак, это единственные игровые дисплеи, доступные с частотой 240 Гц (Гц).Эти дисплеи имеют плохую контрастность и цвет из-за неточного устройства поворота.

Отображение с переключением в плоскости

Дисплеи

IPS считаются лучшими ЖК-дисплеями, потому что они обеспечивают хорошее качество изображения, более высокие углы обзора, яркую точность цветопередачи и разницу. Эти дисплеи в основном используются графическими дизайнерами, а в некоторых других приложениях ЖК-дисплеи требуют максимальных потенциальных стандартов для воспроизведения изображения и цвета.

Панель вертикального выравнивания

Панели вертикального выравнивания (VA) располагаются в любом месте в центре среди технологий Twisted Nematic и коммутационных панелей в плоскости.Эти панели имеют лучшие углы обзора, а также цветопередачу с более качественными характеристиками по сравнению с дисплеями типа TN. Эти панели имеют низкое время отклика. Но они гораздо более разумны и подходят для повседневного использования.

Структура этой панели обеспечивает более глубокий черный цвет, а также лучшие цвета по сравнению со скрученным нематическим дисплеем. Кроме того, несколько вариантов настройки кристаллов позволяют улучшить углы обзора по сравнению с дисплеями типа TN. Эти дисплеи имеют компромисс, потому что они дороги по сравнению с другими дисплеями.А также у них медленное время отклика и низкая частота обновления.

Advanced Fringe Field Switching (AFFS)

ЖК-дисплеи

AFFS предлагают лучшую производительность и широкий диапазон цветопередачи по сравнению с дисплеями IPS. Приложения AFFS очень продвинуты, потому что они могут уменьшить искажение цвета без ущерба для широкого угла обзора. Обычно этот дисплей используется как в высокотехнологичной, так и в профессиональной среде, например, в жизнеспособных кабинах самолетов.

Дисплеи с пассивной и активной матрицей

ЖК-дисплеи с пассивной матрицей работают с простой сеткой, поэтому заряд может подаваться на определенный пиксель ЖК-дисплея. Сетка может быть спроектирована с помощью бесшумного процесса, который начинается с двух подложек, известных как стеклянные слои. Один стеклянный слой дает столбцы, а другой — ряды, созданные с использованием прозрачного проводящего материала, такого как оксид индия-олова.

На этом экране строки, в противном случае столбцы связаны с микросхемами для управления передачей заряда в направлении определенной строки или столбца.Материал жидкого кристалла помещается между двумя слоями стекла, где на внешней стороне подложки может быть добавлена ​​поляризационная пленка. ИС передает заряд по точному столбцу одной подложки, и земля может быть включена в точный ряд другой, чтобы можно было активировать пиксель.

Пассивно-матричная система имеет серьезные недостатки, в частности, время отклика — медленное и неточное регулирование напряжения. Время отклика дисплея в основном относится к способности дисплея обновлять отображаемое изображение.В этом типе дисплея самый простой способ проверить медленное время отклика — быстро переместить указатель мыши с одной стороны дисплея на другую.

ЖК-дисплеи с активной матрицей в основном зависят от TFT (тонкопленочных транзисторов). Эти транзисторы представляют собой небольшие переключающие транзисторы, а также конденсаторы, помещенные в матрицу на стеклянной подложке. Когда активирована соответствующая строка, заряд может быть передан по точному столбцу, чтобы можно было адресовать конкретный пиксель, потому что все дополнительные строки, которые пересекает столбец, выключены, просто конденсатор рядом с обозначенным пикселем получает заряд .

Конденсатор удерживает питание до следующего цикла обновления, и если мы осторожно управляем суммой напряжения, подаваемого на кристалл, то мы можем просто раскрутить, чтобы пропустить немного света. В настоящее время большинство панелей предлагают яркость с 256 уровнями для каждого пикселя.

Как цветные пиксели работают в ЖК-дисплеях?

На задней стороне телевизора подключен яркий свет, а на передней стороне есть много цветных квадратов, которые будут включены / выключены. Здесь мы собираемся обсудить, как каждый цветной пиксель включается / выключается:

Как пиксели ЖК-дисплея выключены

• В ЖК-дисплее свет проходит с задней стороны на переднюю
• Горизонтальный поляризационный фильтр перед светом блокирует все световые сигналы, кроме тех, которые горизонтально вибрируют.Пиксель дисплея может быть отключен с помощью транзистора, пропуская ток через его жидкие кристаллы, в результате чего кристаллы рассортировываются, и потоки света через них не изменяются.
• Световые сигналы исходят от жидких кристаллов и колеблются по горизонтали.
• Поляризационный фильтр вертикального типа перед жидкими кристаллами будет блокировать все световые сигналы, кроме сигналов, вибрирующих по вертикали. Свет, который колеблется по горизонтали, будет проходить через жидкие кристаллы, поэтому они не могут попасть во время вертикального фильтра.
• В этом положении свет не может попасть на ЖК-экран, потому что пиксели тусклые.

Как включаются пиксели ЖК-дисплея

• Яркий свет на задней стороне дисплея светится как раньше.
• Горизонтальный поляризационный фильтр перед источником света блокирует все световые сигналы, кроме тех, которые вибрируют по горизонтали.
• Транзистор активирует пиксель, отключая электрический ток в жидких кристаллах, чтобы кристаллы могли вращаться.Эти кристаллы поворачивают световые сигналы на 90 ° при движении.
• Световые сигналы, которые текут в горизонтально колеблющиеся жидкие кристаллы, выходят из них и начинают колебаться вертикально.
• Вертикальный поляризационный фильтр перед жидкими кристаллами блокирует все световые сигналы, кроме вертикально вибрирующих. Свет, который колеблется в вертикальном направлении, будет исходить от жидких кристаллов и теперь может проникать через вертикальный фильтр.
• Как только пиксель активирован, он придает ему цвет.

Разница между плазмой и ЖК-дисплеем

Оба дисплея, такие как плазменный и жидкокристаллический, похожи, однако работают они совершенно по-разному. Каждый пиксель представляет собой микроскопическую люминесцентную лампу, которая светится сквозь плазму, тогда как плазма — это чрезвычайно горячий тип газа, в котором атомы продуваются отдельно, чтобы сделать электроны (отрицательно заряженные) и ионы (положительно заряженные). Эти атомы текут очень свободно и при столкновении генерируют свечение света. Конструкция плазменного экрана может быть намного больше по сравнению с обычными телевизорами с электронно-лучевой трубкой, но они очень дороги.

Преимущества

К преимуществам жидкокристаллического дисплея можно отнести следующее.

ЖК-дисплеи

• потребляют меньше энергии по сравнению с ЭЛТ и светодиодами
ЖК-дисплеи
• состоят из нескольких микроватт для отображения по сравнению с несколькими миллиаваттами для светодиодов
. ЖК-дисплеи
• имеют низкую стоимость
• Обеспечивает отличный контраст
ЖК-дисплеи
• тоньше и легче по сравнению с электронно-лучевой трубкой и светодиодами
.

Недостатки

К недостаткам жидкокристаллического дисплея можно отнести следующее.

• Требуются дополнительные источники света
• Диапазон температур ограничен для работы
• Низкая надежность
• Скорость очень низкая
ЖК-дисплею
• требуется привод переменного тока

Приложения

Применения жидкокристаллического дисплея включают следующее.

Жидкокристаллическая технология широко применяется в области науки и техники, а также в электронных устройствах.

• Жидкокристаллический термометр
• Оптическое изображение
• Технология жидкокристаллического дисплея также применима для визуализации радиоволн в волноводе
• Используется в медицине

Несколько ЖК-дисплеев

Таким образом, это все об обзоре ЖК-дисплея, и его структура от задней до передней стороны может быть выполнена с использованием подсветки, листа1, жидких кристаллов, листа2 с цветными фильтрами и экрана.Стандартные жидкокристаллические дисплеи используют подсветку, такую ​​как CRFL (люминесцентные лампы с холодным катодом). Эти источники света последовательно расположены на задней стороне дисплея, чтобы обеспечить надежное освещение всей панели. Таким образом, уровень яркости всех пикселей изображения будет одинаковым.

Надеюсь, вы хорошо разбираетесь в жидкокристаллических дисплеях. Здесь я оставляю вам задачу. Как ЖК-дисплей подключен к микроконтроллеру? кроме того, любые вопросы по этой концепции или электрическому и электронному проекту. Оставьте свой ответ в разделе комментариев ниже.

Фото:

Технология

: основы ЖКД | Япония Display Inc.

Жидкий кристалл

Жидкий кристалл относится к веществу, находящемуся в промежуточном состоянии между твердым (кристаллом) и жидким. Когда кристаллы с высоким уровнем порядка в молекулярной последовательности плавятся, они обычно превращаются в жидкость, которая обладает текучестью, но не имеет такого порядка вообще. Однако тонкие органические молекулы в форме стержней, когда они плавятся, сохраняют свой порядок в молекулярном направлении, хотя они теряют его в молекулярных положениях.В состоянии, в котором молекулы находятся в однородном направлении, они также имеют показатели преломления, диэлектрические постоянные и другие физические характеристики, аналогичные характеристикам кристаллов, в зависимости от их направления, даже если они жидкие. Вот почему они называются жидкокристаллическими. На диаграмме ниже показана структура 5CB (4-пентил-4’-цианобифенил) в качестве примера молекул жидкого кристалла.

Пример молекулы жидкого кристалла

Принцип жидкокристаллического дисплея

Жидкокристаллический дисплей (ЖКД) состоит из жидкокристаллического материала, зажатого между двумя листами стекла.Без приложения напряжения между прозрачными электродами молекулы жидких кристаллов выстраиваются параллельно поверхности стекла. При приложении напряжения они меняют свое направление и поворачиваются вертикально к поверхности стекла. Они различаются по оптическим характеристикам в зависимости от ориентации. Следовательно, количество светопропускания можно контролировать, комбинируя движение молекул жидкого кристалла и направление поляризации двух поляризационных пластин, прикрепленных к обеим внешним сторонам стеклянных листов.ЖК-дисплеи используют эти характеристики для отображения изображений.

Принцип работы ЖК-дисплея

TFT ЖК-дисплей

ЖК-дисплей состоит из множества пикселей. Пиксель состоит из трех субпикселей (красный / зеленый / синий, RGB). В случае разрешения Full-HD, которое широко используется для смартфонов, имеется более шести миллионов (1080 x 1 920 x 3 = 6220 800) субпикселей. Чтобы активировать эти миллионы субпикселей, в каждом субпикселе требуется TFT. TFT — это аббревиатура от «Тонкопленочный транзистор».TFT — это разновидность полупроводникового устройства. Он служит регулирующим клапаном для подачи соответствующего напряжения на жидкие кристаллы для отдельных субпикселей. TFT LCD имеет жидкокристаллический слой между стеклянной подложкой, образованной TFT и прозрачными пиксельными электродами, и другой стеклянной подложкой с цветным фильтром (RGB) и прозрачными противоэлектродами. Кроме того, на внешней стороне каждой стеклянной подложки размещены поляризаторы, а на задней стороне — источник подсветки. Изменение напряжения, приложенного к жидким кристаллам, изменяет коэффициент пропускания панели, включая две поляризационные пластины, и, таким образом, изменяет количество света, проходящего от задней подсветки на лицевую поверхность дисплея.Этот принцип позволяет ЖК-дисплею TFT воспроизводить полноцветные изображения.

Структура TFT LCD

Ссылки, отмеченные этим символом, откроют новое окно

LCD (жидкокристаллический дисплей) Определение

Обозначает «Жидкокристаллический дисплей». LCD — это технология плоских дисплеев, обычно используемая в телевизорах и компьютерных мониторах. Он также используется в экранах мобильных устройств, таких как ноутбуки, планшеты и смартфоны.

ЖК-дисплеи

не только выглядят иначе, чем громоздкие ЭЛТ-мониторы, но и способ их работы значительно отличается.Вместо того, чтобы стрелять электронами в стеклянный экран, ЖК-дисплей имеет подсветку, которая обеспечивает светом отдельные пиксели, расположенные в прямоугольной сетке. Каждый пиксель имеет красный, зеленый и синий подпиксель RGB, который можно включить или выключить. Когда все субпиксели пикселя выключены, он кажется черным. Когда все субпиксели включены на 100%, он выглядит белым. Регулируя отдельные уровни красного, зеленого и синего света, можно получить миллионы цветовых комбинаций.

Как работает ЖК-дисплей

Подсветка жидкокристаллического дисплея обеспечивает ровный источник света позади экрана.Этот свет поляризован, то есть только половина света проходит через жидкокристаллический слой. Жидкие кристаллы состоят из твердого, частично жидкого вещества, которое можно «скрутить», приложив к ним электрическое напряжение. Когда они выключены, они блокируют поляризованный свет, но при активации отражают красный, зеленый или синий свет.

Каждый ЖК-экран содержит матрицу пикселей, отображающих изображение на экране. Ранние ЖК-дисплеи имели экраны с пассивной матрицей, которые управляли отдельными пикселями, отправляя заряд в их строку и столбец.Поскольку каждую секунду можно было посылать ограниченное количество электрических зарядов, экраны с пассивной матрицей были известны тем, что выглядели размытыми при быстром перемещении изображений на экране. Современные ЖК-дисплеи обычно используют технологию активной матрицы, которая содержит тонкопленочные транзисторы или TFT. Эти транзисторы содержат конденсаторы, которые позволяют отдельным пикселям «активно» сохранять свой заряд. Следовательно, ЖК-дисплеи с активной матрицей более эффективны и кажутся более отзывчивыми, чем дисплеи с пассивной матрицей.

ПРИМЕЧАНИЕ: Подсветка ЖК-дисплея может быть либо традиционной лампочкой, либо светодиодной.«Светодиодный дисплей» — это просто ЖК-экран со светодиодной подсветкой. Это отличается от OLED-дисплея, на котором для каждого пикселя загораются отдельные светодиоды. Хотя жидкие кристаллы блокируют большую часть подсветки ЖК-дисплея, когда они выключены, часть света все еще может просвечивать (что может быть заметно в темной комнате). Поэтому OLED-дисплеи обычно имеют более темный уровень черного, чем ЖК-дисплеи.

Обновлено: 8 июня 2017 г.

TechTerms — Компьютерный словарь технических терминов

Эта страница содержит техническое определение ЖК-дисплея.Он объясняет в компьютерной терминологии, что означает ЖК-дисплей, и является одним из многих терминов по аппаратному обеспечению в словаре TechTerms.

Все определения на веб-сайте TechTerms составлены так, чтобы быть технически точными, но также простыми для понимания. Если вы найдете это определение ЖК-дисплея полезным, вы можете сослаться на него, используя приведенные выше ссылки для цитирования. Если вы считаете, что термин следует обновить или добавить в словарь TechTerms, отправьте электронное письмо в TechTerms!

Подпишитесь на рассылку TechTerms, чтобы получать избранные термины и тесты прямо в свой почтовый ящик.Вы можете получать электронную почту ежедневно или еженедельно.

Подписаться

Что такое жидкокристаллический дисплей (ЖКД)?

Сокращенный ЖК-дисплей, жидкокристаллический дисплей — это плоский тонкий дисплей, пришедший на смену более старому дисплею с ЭЛТ. ЖК-дисплей обеспечивает лучшее качество изображения и поддерживает большие разрешения.

Как правило, ЖК-дисплей относится к типу монитора, использующему технологию ЖК-дисплея, но также и к дисплеям с плоским экраном, например, в ноутбуках, калькуляторах, цифровых камерах, цифровых часах и других подобных устройствах.

Фото с Amazon

Существует также команда FTP, в которой используются буквы «LCD». Если это то, что вам нужно, вы можете узнать больше об этом на веб-сайте Microsoft, но это не имеет ничего общего с компьютерами или телевизорами.

Как работают ЖК-экраны?

Как указывает жидкокристаллический дисплей , ЖК-экраны используют жидкие кристаллы для включения и выключения пикселей для отображения определенного цвета. Жидкие кристаллы похожи на смесь твердого тела и жидкости, где электрический ток может быть применен для изменения их состояния, чтобы произошла определенная реакция.

Эти жидкие кристаллы можно рассматривать как оконные ставни. Когда ставни открыты, свет может легко проходить в комнату. В ЖК-экранах, когда кристаллы выровнены особым образом, они больше не пропускают этот свет.

Это задняя часть ЖК-экрана, которая пропускает свет через экран. Перед источником света находится экран, состоящий из пикселей красного, синего или зеленого цвета. Жидкие кристаллы отвечают за электронное включение или выключение фильтра, чтобы показать определенный цвет или сохранить этот пиксель черным.

Это означает, что ЖК-экраны работают, блокируя свет, исходящий от задней части экрана, а не сами создают свет, как работают ЭЛТ-экраны. Это позволяет ЖК-мониторам и телевизорам потреблять гораздо меньше энергии, чем ЭЛТ.

ЖК-дисплей

против светодиода: в чем разница?

LED означает светоизлучающий диод. Хотя он имеет другое название, чем жидкокристаллический дисплей y, это не что-то совсем другое, а на самом деле просто другой ЖК-экран типа .

Основное различие между ЖК-экранами и светодиодными экранами заключается в том, как они обеспечивают подсветку. Подсветка относится к тому, как экран включает или выключает свет, что имеет решающее значение для обеспечения отличного изображения, особенно между черными и цветными частями экрана.

Обычный ЖК-экран использует люминесцентную лампу с холодным катодом (CCFL) для подсветки, в то время как в светодиодных экранах используются более эффективные светодиоды (LED) меньшего размера. Разница между ними заключается в том, что ЖК-дисплеи с CCFL-подсветкой не всегда могут блокировать все черных цветов, и в этом случае что-то вроде черно-белой сцены в фильме может не выглядеть таким черным, в то время как ЖК-дисплеи со светодиодной подсветкой может локализовать темноту для более глубокого контраста.

Если вам сложно это понять, просто рассмотрите сцену из темного фильма в качестве примера. В сцене действительно темная черная комната с закрытой дверью, которая пропускает свет через нижнюю щель. ЖК-экран со светодиодной подсветкой может справиться с этим лучше, чем экраны с подсветкой CCFL, потому что первые могут включать цвет только для части вокруг двери, позволяя всему остальному экрану оставаться по-настоящему черным.

Не каждый светодиодный дисплей способен локально затемнять экран, как вы только что читали.Обычно это полноразмерные телевизоры (а не телевизоры с боковой подсветкой), которые поддерживают локальное затемнение.

Дополнительная информация о ЖК-дисплее

При очистке ЖК-экранов, будь то телевизоры, смартфоны, компьютерные мониторы и т. Д., Важно соблюдать особую осторожность.

В отличие от ЭЛТ-мониторов и телевизоров, ЖК-экраны не имеют частоты обновления. Возможно, вам придется изменить настройку частоты обновления монитора на экране ЭЛТ, если утомление глаз является проблемой, но это не требуется для новых ЖК-экранов.

Большинство компьютерных ЖК-мониторов имеют разъемы для кабелей HDMI и DVI. Некоторые по-прежнему поддерживают кабели VGA, но это встречается гораздо реже. Если видеокарта вашего компьютера поддерживает только старое соединение VGA, обязательно дважды проверьте, есть ли соединение на ЖК-мониторе. Возможно, вам потребуется приобрести адаптер VGA-HDMI или VGA-DVI, чтобы оба конца можно было использовать на каждом устройстве.