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.

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!

LCD-монитор — принцип работы. — TERABYTE-CLUB.COM

ПК и ноутбуки, Устройства

• 12.09.2020
• Опубликовано Нигматзянова Ляйсан

10 Сен

Прогресс не стоит на месте. Безусловно это касается различных комплектующих компьютера. В силу чего, с неописуемой скоростью развиваются технологии, а также создаются новые. И все они используются в ноутбуках, ПК и смартфонах. Особенно актуальна одна из таких технологий LCD-мониторы или дисплеи. В одной их наших статей мы говорили о характеристиках LCD-мониторов. Сегодня мы расскажем о принципах его работы, преимуществах и недостатках.

LCD, или жидкокристаллический дисплей – экран, который работает на основе жидких кристаллов.

А основной принцип работы заключается в самих жидких кристаллах. Также они имеют свойство поворачивать плоскость поляризации проходящего через них света.

Жидкокристаллические дисплеи используются на данный момент практически на всех устройствах, которые предполагают наличие экрана. Они не только меньше трубочных дисплеев, но и намного качественнее. Цвета на таких экранах намного приятнее, ярче, разнообразнее и четче. Также они легко показывают объекты в движении и имеют более широкий формат.

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

Принцип работы ЖК дисплея

Экраны LCD (Liquid Crystal Display), или жидкокристаллические мониторы, сделаны из вещества под названием цианофенил. Оно находится в жидком состоянии, но обладает свойствами, которые присущи кристаллическим телам. Цианофенил – это жидкость, обладающая азинотропией свойств, связанных с упорядоченностью в ориентации молекул.

Жидкие кристаллы – это смесь определенных веществ, которая обладает свойствами как жидкостей, так и кристаллов. Хотя как жидкость она текучая и может заполнить собой все пространство, в которое помещена. А как кристалл она состоит из молекул, которые располагаются в четком структурированном порядке.

Жидкие кристаллы, которые используются в дисплеях, состоят из стержнеобразных молекул. Обычно они расположенных параллельно друг другу. Как следствие, благодаря поступающему напряжения, жидкие кристаллы могут менять свое положение в пространстве.

Жидкие кристаллы расположены в основном структурном элементе ЖК-дисплея – в пикселях, точнее в субпикселях. В субпикселях кристаллы расположены слоями таким образом, чтобы получалась спираль. Такая спиралевидная система стоит между двумя электродами и двумя цветными пластинками с поляризационной пленкой. Учитывая, что все дисплеи работают по принципу RGB, то логично предположить, что и LCD работает так же. В первой ячейке пластики красные, во второй и третьей – зеленые и синие, соответственно.

Поляризационная пленка.

Она пропускает через себя световые колебания определенной ориентации. В результате вертикально ориентированные световые колебания проходят через первую пластинку, а через вторую – горизонтальные.

Что происходит дальше? Субпиксель подсвечивается, свет проходит через первую пластинку и становится вертикально ориентированным.

Далее есть три варианта развития событий:

1. При отсутствии напряжения на электродах жидкие кристаллы остаются в состоянии покоя и образуют спираль. Прежде всего свет проходит через нее и в итоге ориентация меняется на горизонтальную. В то время как, свет выходит наружу через вторую пластинку. Как итог, мы видим яркий цвет – красный, зеленый или синий.
2. При подаче напряжения на электроды кристаллы поворачиваются перпендикулярно первой вертикальной пластинке. А сам свет проходит через них, ориентация остается вертикальной, а горизонтальная пластинка уже не пропускает его. Поэтому в результате – более тусклый свет или его отсутствие, то есть черный цвет.
3. При различной подаче напряжения на три разных субпикселя. Например, на красный – сильное, на зеленый – послабее, а на синем – отсутствие напряжения. Поэтому мы увидим яркий красный, тусклый зеленый и не увидим синего цвета совсем.

На ЖК-дисплеях установлено обычно от миллиона пикселей. А субпикселей, соответственно, в три раза больше. Именно поэтому мы можем видеть различные оттенки и полутона. Потому чем больше пикселей, тем приятнее и естественные будет выглядеть картинка на вашем LCD-мониторе.

Преимущества LCD-мониторов

• Невысокая стоимость. Объясняется это тем, что материалы и электроэнергия для LCD расходуются в меньшем количестве и дешевле. Как следствие, вы можете легко найти дешевый телевизор с LCD-монитором с разрешением в 4К. И цены устройств с таким экраном порядка в 10 раз ниже, чем у аналогичных с OLED-экраном.
• Более четкое изображение. Если сравнивать с OLED-дисплеями, которые тоже востребованы на рынке, то LCD-мониторы намного четче. Поэтому они лучше передают цвета, четкость и контраст изображения. Так как связано это, во-первых, с продолжительностью работы различных светодиодов. В конце концов в OLED они изнашиваются намного быстрее. А причина заключается в равномерности вывода света.
• Отсутствие статистического напряжения. У каждого в жизни был телевизор с трубочным дисплеем. Обычно на нем всегда скапливалось много пыли. а при касании экрана могло несильно дернуть током. В LCD-мониторах этих проблем нет. А напряжение, подаваемое на жидкие кристаллы, настолько мало, что не может вызвать даже статического напряжения.
• Меньшие габариты устройства. Жидкокристаллический экран не требует большого пространства в устройстве. Пиксели занимают очень мало места. А по толщине такие экраны составляют максимум 5 сантиметров. Тогда как трубочные дисплеи занимали очень иного места.
• Антибликовое покрытие. Встроенная поляризационная пленка устраняет абсолютно любые блики. Это очень удобно, когда на экран светят прямые солнечные лучи. В результате вы не увидите бликов и отсветов. В конце концов, экран будет казаться немного тусклее, чем он есть.
• Малое потребление энергии. Подсветка пикселей и доступ к ним напряжения – основное потребление энергии при работе LCD-монитора. В силу чего такие экраны и дисплеи потребляют намного меньше энергии, чем другие виды экранов.
• Срок службы. Срок службы LCD-мониторов намного выше, чем у других экранов – OLED, LED или ЭЛТ. Потому что время работы лампы подсветки составляет от 25000 часов и даже больше.

Недостатки LCD-экранов

• Уровень яркости. Такие мониторы малочувствительны к изменениям яркости. Поэтому даже при прокрутке ее на максимум пользователь может не особо заметить изменение яркости. Особенно если он находится на солнце. А также некоторые LCD-мониторы могут просто не обеспечивать комфортный уровень яркости для пользователя.
• Контрастность. У жидкокристаллических мониторов контрастность ниже, чем у мониторов OLED. Кроме того некоторые мониторы не чувствительны к изменениям уровня контрастности экрана. Или же может отсутствовать глубина контрастности.
• Равномерность подсветки экрана. Иногда в LCD-дисплеях бывает достаточно сложно добиться равномерности подсветки экрана. В результате чего на дисплее можно заметить более светлые или темные участки. Это становится очень заметно при однотонном фоне экрана. А связано это с тем, что чем больше дисплей, тем больше в нем установлено матриц, которые его подсвечивают.
• Качество изображения. При переходе на другое разрешение отличное, от рекомендуемого, может легко «съедаться» качество изображения. Но это можно исправить. Благодаря технологиям как аппаратного, так и программного сглаживания, этот минус уже почти устранен.

Итоги

В данной статье вы увидели принцип работы жидкокристаллических мониторов. А также их преимущества и недостатки.

Все недостатки, представленные выше, с каждым годом исправляются и корректируются. К счастью их и так немного, но становится их меньше и меньше.

Другое дело преимущества, которых становится все больше и больше с каждой новой моделью LCD-мониторов. Кроме того, приемлемая цена, небольшие размеры и отличные характеристики – что еще нужно для покупки LCD-экрана?

Характеристик жидкокристаллических мониторов вполне достаточно для работы с ними. Вот почему они идеально подойдут для офисной работы, программной, а также игровой и развлекательной деятельности. По цене такие изделия уже давно стали общедоступными. И любой пользователь среднего ценового сегмента может себе позволить устройство с таким экраном.

404: Страница не найдена

Страница, которую вы пытались открыть по этому адресу, похоже, не существует. Обычно это результат плохой или устаревшей ссылки. Мы извиняемся за любые неудобства.

Что я могу сделать сейчас?

Если вы впервые посещаете TechTarget, добро пожаловать! Извините за обстоятельства, при которых мы встречаемся. Вот куда вы можете пойти отсюда:

Поиск

• Пожалуйста, свяжитесь с нами, чтобы сообщить, что эта страница отсутствует, или используйте поле выше, чтобы продолжить поиск
• Наша страница «О нас» содержит дополнительную информацию о сайте, на котором вы находитесь, WhatIs.com.
• Посетите нашу домашнюю страницу и просмотрите наши технические темы

Просмотр по категории

Сеть

• CSU/DSU (блок обслуживания канала/блок обслуживания данных)

  CSU/DSU (Channel Service Unit/Data Service Unit) — аппаратное устройство размером примерно с модем. Он преобразует цифровые данные …

• потоковая передача данных

  Потоковая передача данных — это непрерывная передача данных из одного или нескольких источников с постоянной высокой скоростью для обработки в определенные . ..

• граница службы безопасного доступа (SASE)

  Пограничный сервис безопасного доступа, также известный как SASE и произносится как «дерзкий», представляет собой модель облачной архитектуры, объединяющую сеть и …

Безопасность

• черный список приложений (занесение приложений в черный список)

  Занесение приложений в черный список — все чаще называемое занесением в черный список приложений — представляет собой практику сетевого или компьютерного администрирования, используемую …

• идентификация на основе утверждений

  Идентификация на основе утверждений — это средство аутентификации конечного пользователя, приложения или устройства в другой системе способом, который абстрагирует …

• Сертифицированный специалист по облачной безопасности (CCSP)

  Certified Cloud Security Professional (CCSP) — это международный консорциум по сертификации безопасности информационных систем, или (ISC)2,.

  ..

ИТ-директор

• Общепринятые принципы ведения учета (Принципы)

  Общепринятые принципы ведения документации — это основа для управления записями таким образом, чтобы поддерживать …

• система управления обучением (LMS)

  Система управления обучением представляет собой программное приложение или веб-технологию, используемую для планирования, реализации и оценки конкретных …

• Информационный век

  Информационная эпоха — это идея о том, что доступ к информации и контроль над ней являются определяющими характеристиками нынешней эпохи …

HRSoftware

• аутсорсинг процесса подбора персонала (RPO)

  Аутсорсинг процесса найма (RPO) — это когда работодатель передает ответственность за поиск потенциальных кандидатов на работу …

• специалист по кадрам (HR)

  Специалист по персоналу — это специалист по кадрам, который выполняет повседневные обязанности по управлению талантами, сотрудникам . ..

• жизненный цикл сотрудника

  Жизненный цикл сотрудника — это модель человеческих ресурсов, которая определяет различные этапы, через которые работник проходит в …

Обслуживание клиентов

• Платформа Adobe Experience

  Adobe Experience Platform — это набор решений для управления качеством обслуживания клиентов (CXM) от Adobe.

• виртуальный помощник (помощник ИИ)

  Виртуальный помощник, также называемый помощником ИИ или цифровым помощником, представляет собой прикладную программу, которая понимает естественные …
• входящий маркетинг

  Входящий маркетинг — это стратегия, направленная на привлечение клиентов или лидов с помощью созданного компанией интернет-контента, тем самым …

Как работает технология ЖК-дисплеев

 

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

Жидкокристаллический дисплей является пассивным устройством, что означает, что он не излучает свет для отображения символов, изображений, видео и анимации. Но он просто изменяет свет, проходящий через него. Внутренняя конструкция ЖК-дисплея описывает, как меняется свет при прохождении через него, чтобы создавать какие-либо символы, изображения и т. д.

 

 

Немного истории.

Американский изобретатель Дж. Фергасон создал первый работающий жидкокристаллический дисплей в 1970 году. До этого такие устройства потребляли слишком много энергии, срок их эксплуатации был ограничен, а контрастность изображения была на низком уровне. В 1971 году был представлен новый ЖК-монитор. Несмотря на то, что жидкие кристаллы были открыты давно, поначалу 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. На основе этого открытия и благодаря дальнейшим исследованиям стало возможным обнаружить связь между повышением электрического напряжения и изменением ориентации молекул кристалла для обеспечения создания изображения. Сначала жидкие кристаллы нашли свое применение в дисплеях калькуляторов и кварцевых часов, а затем их использовали в мониторах. Сегодня, благодаря прогрессу в этой области, такие экраны стали очень популярны в настольных компьютерах и многих других устройствах.

 

 

Технология ЖК-дисплея.

ЖК-экраны представляют собой набор небольших сегментов, называемых пикселями, которыми можно манипулировать для отображения информации. Такие дисплеи имеют несколько слоев, где решающую роль играют две панели, изготовленные из стеклянного материала, не содержащего натрия и называемые подложкой. Подложка содержит тонкий слой жидких кристаллов между ними. Панели имеют желобки, 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 прозрачного пластика, которые затем обрабатываются определенным образом. При соприкосновении с желобками молекулы ориентируются одинаково во всех клетках. Жидкокристаллическая панель освещается источником света в зависимости от того, где она расположена, так как ЖК-панели работают на отражение или на пропускание света. Плоскость поляризации светового луча повернута 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 задняя подсветка монитора используется для вывода цветного изображения, так что свет генерируется сзади ЖК-мониторов. Нужно иметь возможность иметь картинку хорошего качества, даже если темно. Цвет получается с помощью трех фильтров, которые выделяют три основных компонента излучения источника белого света. Комбинируя три основных цвета для каждого пикселя экрана, можно 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 экономичность. ЖК-мониторы обеспечивают качественную контрастность и яркое четкое изображение. В прошлом технология жидких кристаллов была медленной, не такой эффективной, как сейчас, а уровень их 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 «призраки». Поскольку ЖК-технология ориентирует каждый пиксель отдельно, четкость принимаемого текста выше по сравнению с ЭЛТ-мониторами, которые в прошлом могли конкурировать с ЖК-мониторами. Сейчас, конечно, с развитием техники и с учетом общего технологического процесса жидкокристаллические мониторы уже давно ушли вперед и занимают лидирующие позиции среди дисплеев, используемых для различных приложений.