Жки. ЖК-мониторы: технологии, характеристики и особенности жидкокристаллических дисплеев — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое ЖК-монитор. Как устроены жидкокристаллические дисплеи. Какие бывают типы ЖК-матриц. Каковы основные характеристики ЖК-мониторов. В чем преимущества и недостатки ЖК-технологии.

Содержание

Что такое ЖК-монитор и как он устроен

Жидкокристаллический монитор (ЖК-монитор, LCD) — это плоский монитор, использующий технологию жидких кристаллов для формирования изображения. Основные компоненты ЖК-монитора включают:

ЖК-матрицу — панель с жидкими кристаллами
Систему подсветки (обычно светодиодную)
Электронику для обработки сигнала
Блок питания
Корпус

Принцип работы ЖК-матрицы основан на изменении ориентации молекул жидких кристаллов под воздействием электрического поля. Это позволяет управлять светопропусканием каждого пикселя и формировать изображение.

Основные технологии производства ЖК-матриц

Существует несколько основных технологий изготовления ЖК-матриц:

TN+film (Twisted Nematic)

Самая простая и дешевая технология. Обеспечивает малое время отклика, но имеет ограниченные углы обзора и невысокую цветопередачу. Часто используется в бюджетных моделях.

IPS (In-Plane Switching)

Обеспечивает широкие углы обзора и хорошую цветопередачу. Имеет более высокую контрастность, чем TN. Недостаток — относительно большое время отклика. Применяется в профессиональных мониторах.

VA (Vertical Alignment)

Компромисс между TN и IPS. Обеспечивает высокую контрастность, неплохие углы обзора и среднее время отклика. Часто используется в мониторах среднего ценового диапазона.

Ключевые характеристики ЖК-мониторов

При выборе ЖК-монитора следует обращать внимание на следующие параметры:

Разрешение экрана — количество пикселей по горизонтали и вертикали
Размер диагонали экрана — физический размер дисплея
Тип матрицы — TN, IPS, VA и др.
Время отклика — скорость изменения состояния пикселей
Контрастность — отношение яркости белого к черному

Яркость — измеряется в кд/м²
Углы обзора — диапазон углов с приемлемым качеством изображения
Частота обновления — количество кадров в секунду

Преимущества ЖК-мониторов перед ЭЛТ

ЖК-мониторы имеют ряд важных преимуществ по сравнению с ЭЛТ-мониторами:

Компактные размеры и малый вес
Отсутствие мерцания изображения
Низкое энергопотребление
Отсутствие геометрических искажений
Нечувствительность к магнитным полям
Долгий срок службы

Эти преимущества сделали ЖК-мониторы доминирующей технологией на рынке.

Недостатки ЖК-технологии

Несмотря на популярность, ЖК-мониторы имеют некоторые недостатки:

Ограниченные углы обзора (особенно у TN-матриц)
Меньший цветовой охват по сравнению с ЭЛТ
Возможность появления битых пикселей
Инерционность (смазывание движущихся объектов)
Неравномерность подсветки
Ограниченная контрастность

Производители постоянно работают над устранением этих недостатков в новых моделях мониторов.

Особенности выбора ЖК-монитора

При выборе ЖК-монитора следует учитывать несколько факторов:

Назначение — для работы, игр или профессиональной обработки графики
Размер и разрешение экрана — зависит от задач и рабочего пространства
Тип матрицы — влияет на качество изображения и скорость отклика
Частота обновления — важна для динамичных игр и видео
Возможности калибровки цвета — для работы с графикой
Эргономика — регулировки положения экрана
Дополнительные функции — встроенные динамики, USB-хаб и т.д.

Правильный выбор позволит получить монитор, оптимально соответствующий потребностям пользователя.

Современные тенденции в развитии ЖК-мониторов

Технология ЖК-мониторов продолжает развиваться. Основные направления развития включают:

Увеличение разрешения (4K, 5K, 8K)
Повышение частоты обновления (144 Гц, 240 Гц)
Расширение цветового охвата (HDR, широкая цветовая гамма)
Уменьшение времени отклика (до 1 мс у TN-матриц)
Применение квантовых точек для улучшения цветопередачи
Изогнутые экраны для повышения эффекта погружения
Безрамочный дизайн

Эти инновации позволяют создавать мониторы с все более высоким качеством изображения.

Альтернативные технологии дисплеев

Хотя ЖК-мониторы доминируют на рынке, существуют и альтернативные технологии:

OLED — органические светодиоды, обеспечивающие высокую контрастность и глубокий черный цвет
Микро-LED — миниатюрные неорганические светодиоды с высокой яркостью и долговечностью
E-ink — электронная бумага, не утомляющая глаза при длительном чтении

Эти технологии пока не получили широкого распространения в мониторах из-за высокой стоимости или технических ограничений, но могут стать более популярными в будущем.

ЖКИ | это… Что такое ЖКИ?

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.

Содержание

1 Назначение ЖК-монитора
2 Устройство ЖК-монитора
3 Технические характеристики ЖК-монитора
4 Технологии
- 4.1 TN+film (Twisted Nematic + film)
- 4.2 IPS (In-Plane Switching)
- 4.3 *VA (Vertical Alignment)
5 Преимущества и недостатки
6 См. также
7 Ссылки
8 Литература

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.

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.

Соотношение сторон экрана(формат): Отношение ширины к высоте, например: 5:4, 4:3, 5:3, 8:5, 16:9, 16:10.

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.