Cum funcționează afișajul LCD? Monitoare LCD
Cristalele lichide au fost descoperite în 1888. Dar ei au găsit aplicație practică doar acum treizeci de ani. „Lichid-cristalin” este starea de tranziție a unei substanțe în care aceasta capătă fluiditate, dar nu își pierde structura cristalină. Cel mai mare interes practic, după cum se dovedește, îl reprezintă proprietățile optice ale cristalelor lichide. Datorită combinației dintre o stare semi-lichidă și o structură cristalină, capacitatea de a transmite lumina poate fi schimbată cu ușurință.
Tipuri de matrice LCD
Primul produs de masă care folosea cristale lichide a fost un ceas electronic. Afișajul monocrom a constat, după cum se știe, din câmpuri individuale pline cu cristale lichide. Când se aplică o tensiune pentru a ordona cristalele, câmpurile dorite blochează trecerea luminii și apar negre pe un fundal deschis. Afișările color au apărut atunci când dimensiunile celulelor au fost reduse semnificativ și fiecare celulă a fost echipată cu un filtru de culoare. În plus, monitoarele LCD moderne folosesc iluminare de fundal.
Pentru iluminare, de obicei se folosesc 4 sau 6 lămpi și oglinzi pentru a asigura uniformitatea. Funcționarea unui panou LCD se bazează pe polarizarea luminii. Pe calea fluxului luminos există două filme polarizante cu direcții de polarizare perpendiculare. Adică, în total, aceste două filme blochează toată lumina. Cristalele lichide situate între pelicule inversează o parte a fluxului polarizat de primul film și reglează astfel strălucirea ecranului.
Circuit subpixel matrice LCD.
Fiecare pixel este format din subpixeli albaștri, roșii și verzi
Un strat de substanță cristalină lichidă este „sandwich” între două filme de ghidare cu crestături mici, în direcția cărora se aliniază cristalele. Puteți schimba orientarea cristalelor, de exemplu, folosind un impuls electric, așa cum se face în matricele monitoarelor LCD. În matricele moderne, fiecare celulă are propriul său tranzistor, rezistor și condensator. De fapt, în matrice de culoare, fiecare pixel reprezintă trei celule: roșu, verde și albastru.
Matrix TN. Cel mai vechi și cel mai comun
Cel mai vechi tip de matrice care sunt utilizate în prezent este TN. Numele tehnologiei înseamnă Twisted Nematic. Substantele cristaline lichide nematice constau din cristale alungite cu orientare spatiala, dar fara structura rigida. O astfel de substanță este ușor susceptibilă la influențele externe.
În matricele TN, cristalele sunt aliniate paralel cu planul ecranului, iar straturile superioare și inferioare ale cristalelor sunt rotite perpendicular unul pe celălalt. Toate celelalte sunt „răsucite” în spirală. Astfel, toată lumina transmisă este, de asemenea, răsucită și trece nestingherită prin pelicula de polarizare externă. Deci, atunci când celula matricei TN este oprită, strălucește, iar când se aplică tensiune, cristalele se rotesc treptat. Cu cât tensiunea este mai mare, cu atât se desfășoară mai multe cristale și cu atât trece mai puțină lumină. De îndată ce toate cristalele devin paralele cu fluxul de lumină, celula se „închide”. Dar pentru matricele TN este foarte dificil să se obțină un negru perfect.
Cristalele din matricea TN sunt „răsucite” într-o spirală (1).
Când se aplică tensiune, acestea încep să se rotească (2).
Când toate cristalele sunt perpendiculare pe suprafață (3), nu trece nicio lumină.
Principala problemă a matricelor TN este inconsecvența în rotația cristalelor: unele sunt deja complet rotite, altele tocmai au început să se rotească. Din această cauză, fluxul de lumină este împrăștiat și, în cele din urmă, imaginea nu arată la fel din unghiuri diferite. Unghiurile de vizualizare orizontale ale matricelor moderne pot fi considerate acceptabile, dar atunci când sunt rotite pe verticală, chiar și în limite mici, distorsiunea este semnificativă. Redarea culorilor matricelor TN este departe de a fi ideală - ele, în principiu, nu pot afișa întreaga paletă de culori. Compensez lipsa de nuanțe folosind algoritmi vicleni; Astfel de algoritmi, cu o frecventa invizibila pentru ochi, reproduc alternativ in celula nuantele cele mai apropiate de cea care nu poate fi reprodusa. Dar tehnologia TN oferă viteză maximă de răspuns a celulei, consum minim de energie și este cât se poate de ieftină. Aceste două circumstanțe fac ca cea mai veche tehnologie să fie cea mai populară și cea mai răspândită.
IPS. Ideal pentru fotografii și grafică. Dar scump
A doua cea mai dezvoltată tehnologie a fost tehnologia IPS (In Plane Switch). Astfel de matrici sunt produse de fabricile Hitachi și LG.Philips. NEC produce matrici realizate folosind o tehnologie similară, dar cu propria sa abreviere SFT (Super Fine TFT).
După cum sugerează și numele tehnologiei, toate cristalele sunt situate constant paralel cu planul panoului și se rotesc simultan. Pentru a face acest lucru, a fost necesar să plasați doi electrozi pe partea inferioară a fiecărei celule. Când este oprită, celula este neagră, deci dacă este moartă, va apărea un punct negru pe ecran. Și nu strălucește constant, ca TN.
Într-o matrice IPS, cristalele sunt întotdeauna paralele cu suprafața ecranului
Tehnologia IPS oferă cea mai bună reproducere a culorilor și unghiuri de vizualizare maxime. Dezavantajele semnificative includ un timp de răspuns mai lung decât TN, o grilă interpixel mai vizibilă și un preț ridicat. Matricele îmbunătățite au fost numite S-IPS și SA-SFT (de la LG.Philips și, respectiv, NEC). Acestea oferă deja un timp de răspuns acceptabil de 25 ms, iar cele mai noi sunt și mai mici - 16 ms. Datorită redării bune a culorilor și unghiurilor de vizualizare, matricele IPS au devenit standardul pentru monitoarele grafice profesionale.
MVA/PVA. Un compromis rezonabil?
Tehnologia dezvoltată de Fujitsu poate fi considerată un compromis între TN și IPS VA (Aliniere verticală).În matricele VA, cristalele în starea oprită sunt situate perpendicular pe planul ecranului. În consecință, culoarea neagră este asigurată cât mai pură și profundă posibil. Dar când matricea este rotită în raport cu direcția de vizualizare, cristalele nu vor fi vizibile în același mod. Pentru a rezolva problema, se folosește o structură cu mai multe domenii. Tehnologia Multi-Domain Vertical Alignment (MVA) de la Fujitsu prezintă creste pe plăci care determină direcția de rotație a cristalelor. Dacă două subdomenii se rotesc în direcții opuse, atunci când sunt privite din lateral, unul dintre ele va fi mai întunecat, iar celălalt mai deschis, astfel încât pentru ochiul uman abaterile se anulează. Nu există proeminențe în matricele PVA dezvoltate de Samsung, iar cristalele sunt strict verticale atunci când sunt oprite. Pentru ca cristalele subdomeniilor învecinate să se rotească în direcții opuse, electrozii inferiori sunt deplasați în raport cu cei superiori.
În matricele de tip VA, când sunt oprite, cristalele sunt perpendiculare pe suprafața ecranului
Pentru a reduce timpul de răspuns, matricele Premium MVA și S-PVA utilizează un sistem de creștere dinamică a tensiunii pentru secțiuni individuale ale matricei, care este de obicei numit Overdrive. Redarea culorii matricelor PMVA și SPVA este aproape la fel de bună ca cea a IPS, timpul de răspuns este ușor inferior celui TN, unghiurile de vizualizare sunt cât mai largi, culoarea neagră este cea mai bună, luminozitatea și contrastul sunt cele mai ridicate posibil dintre toate tehnologiile existente. Cu toate acestea, chiar și cu o ușoară abatere a direcției de vedere față de perpendiculară, chiar și cu 5-10 grade, pot fi observate distorsiuni în semitonuri. Pentru majoritatea, acest lucru va trece neobservat, dar fotografi profesioniști continuă să nu le placă tehnologia VA pentru asta.
Ce sa aleg?
Pentru uz acasă și la birou, prețul este adesea factorul decisiv și, din această cauză, monitoarele TN sunt cele mai populare. Acestea oferă o calitate acceptabilă a imaginii cu timp de răspuns minim, care este un parametru critic pentru fanii jocurilor dinamice. Matricele PVA și MVA nu sunt la fel de răspândite din cauza prețului lor mai mare. Acestea oferă un contrast foarte ridicat (în special PVA), o marjă mare de luminozitate și o bună redare a culorii. Ca bază pentru un centru multimedia de acasă (înlocuire TV), este cea mai bună alegere. Matricele IPS sunt instalate din ce în ce mai rar pe monitoare cu o diagonală de până la 20 de inchi. Cele mai bune modele S-IPS și SA-SFT nu sunt inferioare ca calitate monitoarelor CRT și sunt din ce în ce mai folosite de profesioniștii din domeniul fotografiei, imprimării și designului. Recomandări practice pentru alegerea unui monitor găsiți în articol „Alegeți un monitor LCD. Ce ar trebui să prefere un fotograf, un jucător și o gospodină?
Hai sa visam putin
Destul de recent, adică Cu 15 ani în urmă, este puțin probabil ca mulți să-și fi imaginat că monitoarele LCD ar putea înlocui monitoarele CRT. Calitatea LCD a fost slabă și prețul extrem de mare. Dar nici acum tehnologia de producere a panourilor cu cristale lichide nu poate fi numită ideală. Pentru a îmbunătăți redarea culorilor, a crește contrastul și a asigura uniformitatea iluminării, NEC Reference 21 profesional folosește iluminarea din spate cu diode. Acest monitor costă aproximativ 6.000 de dolari și deocamdată poate fi considerat mai mult un echipament de imprimare decât un periferic de computer. Dar cunoaștem multe exemple când tehnologiile profesionale „coboară” la amatori.
Multe companii mari (Sanyo, Samsung, Epson) dezvoltă ecrane bazate pe OLED - cristale organice. Cristalele în sine emit lumină atunci când se aplică tensiune, aceste ecrane sunt extrem de economice, luminoase și contrastante. Dar până acum sunt folosite doar în echipamente portabile mici din cauza costurilor ridicate și a problemelor tehnice asociate cu durabilitatea și reproducerea anumitor culori. Într-un viitor foarte îndepărtat, pot apărea tehnologii complet noi despre care doar experții au auzit acum, iar ecranul poate fi rulat într-un tub sau lipit de perete. Sau poate nu vor exista monitoare în sensul nostru obișnuit? Sau poate toată lumea va trece la proiectoare? Și aproape orice suprafață poate fi folosită ca ecran. O perspectivă tentantă.
Și, de asemenea, toate afișajele laptopului folosesc matrice cu culoare pe 18 biți (6 biți pentru fiecare canal RGB), 24 de biți este emulat prin pâlpâire cu dithering.
Ecranele LCD de dimensiuni mici, fără iluminare activă, utilizate la ceasurile electronice, calculatoarele etc., au consum extrem de redus de energie, care asigură funcționarea autonomă pe termen lung (până la câțiva ani) a unor astfel de dispozitive fără a înlocui elementele galvanice.
Pe de altă parte, monitoarele LCD au și multe dezavantaje, care sunt adesea fundamental greu de eliminat, de exemplu:
- spre deosebire de CRT, acestea pot afișa o imagine clară la o singură rezoluție („standard”). Restul se realizează prin interpolare;
- În comparație cu CRT-urile, monitoarele LCD au un contrast scăzut și o adâncime de negru. Creșterea contrastului real este adesea asociată cu pur și simplu creșterea luminozității luminii de fundal, până la niveluri incomode. Stratul lucios utilizat pe scară largă a matricei afectează doar contrastul subiectiv în condiții de iluminare ambientală;
- din cauza cerințelor stricte pentru grosimea constantă a matricelor, există o problemă de neuniformitate a culorii uniforme (neuniformitatea luminii de fundal) - pe unele monitoare există o neuniformitate inamovibilă în transmiterea luminozității (fâșii în gradienți) asociată cu utilizarea blocurilor liniare;
- viteza reală de schimbare a imaginii rămâne, de asemenea, vizibil mai mică decât cea a ecranelor CRT și cu plasmă. Tehnologia Overdrive rezolvă problema vitezei doar parțial;
- Dependența contrastului de unghiul de vizualizare rămâne încă un dezavantaj semnificativ al tehnologiei. Ecranele CRT evită complet această problemă;
- Monitoarele LCD produse în serie sunt slab protejate împotriva deteriorărilor mecanice. Matricea este deosebit de sensibilă dacă nu este protejată de sticlă. Dacă este apăsat puternic, poate apărea o degradare ireversibilă;
- există o problemă de pixeli defecte. Numărul maxim admis de pixeli defecte, în funcție de dimensiunea ecranului, este determinat în standardul internațional ISO 13406-2 (în Rusia - GOST R 52324-2005). Standardul definește 4 clase de calitate pentru monitoarele LCD. Cea mai înaltă clasă - 1, nu permite deloc prezența pixelilor defecte. Cel mai mic este 4, ceea ce permite până la 262 de pixeli defecte la 1 milion de pixeli funcționali. Monitoarele CRT nu sunt afectate de această problemă;
- Pixelii monitoarelor LCD se degradează, deși rata de degradare este cea mai scăzută dintre toate tehnologiile de afișare, cu excepția afișajelor cu laser, care nu sunt supuse deloc acesteia.
- nu o gamă foarte largă de temperaturi de funcționare: caracteristicile dinamice se deteriorează (și apoi devin inoperabile) chiar și la temperaturi ambientale negative scăzute.
- matricele sunt destul de fragile, iar înlocuirea lor este foarte costisitoare
Ecranele OLED (matrice organică de diode emițătoare de lumină) sunt adesea considerate o tehnologie promițătoare care poate înlocui monitoarele LCD, dar a întâmpinat multe dificultăți în producția de masă, în special pentru matricele cu diagonală mare.
Tehnologii
Principalele tehnologii în fabricarea display-urilor LCD: TN+film, IPS (SFT, PLS) și MVA. Aceste tehnologii diferă în geometria suprafețelor, a polimerului, a plăcii de control și a electrodului frontal. Puritatea și tipul polimerului cu proprietăți de cristale lichide utilizate în modele specifice sunt de mare importanță.
Timpul de răspuns al monitoarelor LCD proiectate folosind tehnologia SXRD. Afișaj reflectorizant Silicon X-tal- matrice cu cristale lichide reflectorizante din silicon), redusă la 5 ms.
TN+film
TN + film (Twisted Nematic + film) este cea mai simplă tehnologie. Cuvântul „film” din numele tehnologiei înseamnă „strat suplimentar” folosit pentru a mări unghiul de vizualizare (aproximativ de la 90 la 150°). În prezent, prefixul „film” este adesea omis, denumind astfel de matrici pur și simplu TN. O modalitate de a îmbunătăți contrastul și unghiurile de vizualizare pentru panourile TN nu a fost încă găsită, iar timpul de răspuns al acestui tip de matrice este în prezent unul dintre cele mai bune, dar nivelul de contrast nu este.
Matricea filmului TN+ funcționează astfel: atunci când nu se aplică nicio tensiune subpixelilor, cristalele lichide (și lumina polarizată pe care o transmit) se rotesc cu 90° una față de alta în plan orizontal în spațiul dintre cele două plăci. Și deoarece direcția de polarizare a filtrului de pe a doua placă este exact 90° cu direcția de polarizare a filtrului de pe prima placă, lumina trece prin ea. Dacă subpixelii roșu, verde și albastru sunt complet iluminați, pe ecran va apărea un punct alb.
Avantajele tehnologiei includ cel mai scurt timp de răspuns dintre matricele moderne [ Când?], precum și costuri reduse. Dezavantaje: redare mai slabă a culorilor, cele mai mici unghiuri de vizualizare.
IPS
AS-IPS(Advanced Super IPS - advanced super-IPS) - a fost dezvoltat și de Hitachi Corporation în 2002. Îmbunătățirile au vizat în principal nivelul de contrast al panourilor S-IPS convenționale, apropiindu-l de contrastul panourilor S-PVA. AS-IPS este, de asemenea, folosit ca nume pentru monitoarele NEC (cum ar fi NEC LCD20WGX2) care folosesc tehnologia S-IPS dezvoltată de consorțiul LG Display.
H-IPS A-TW (IPS orizontal cu polarizator alb adevărat avansat) - dezvoltat de LG Display pentru NEC Corporation. Este un panou H-IPS cu un filtru de culoare TW (True White) pentru a face culoarea albă mai realistă și pentru a crește unghiurile de vizualizare fără a distorsiona imaginea (efectul panourilor LCD strălucitoare la un unghi este eliminat - așa-numita „strălucire”. efect”). Acest tip de panou este folosit pentru a crea monitoare profesionale de înaltă calitate.
AFFS (Comutare avansată a câmpului marginal, nume neoficial - S-IPS Pro) este o îmbunătățire suplimentară a IPS, dezvoltată de BOE Hydis în 2003. Intensitatea crescută a câmpului electric a făcut posibilă obținerea de unghiuri de vizualizare și luminozitate și mai mari, precum și reducerea distanței dintre pixeli. Ecranele bazate pe AFFS sunt utilizate în principal în tablete PC-uri, pe matrice fabricate de Hitachi Displays.
| Nume | Denumire scurtă | An | Avantaj | Note |
|---|---|---|---|---|
| TFT super fin | S.F.T. | 1996 | Unghiuri largi de vizualizare, negru adânc | . Odată cu redarea îmbunătățită a culorilor, luminozitatea a devenit puțin mai mică. |
| SFT avansat | A-SFT | 1998 | Cel mai bun timp de răspuns | Tehnologia a evoluat la A-SFT (Advanced SFT, Nec Technologies Ltd. în 1998), reducând semnificativ timpul de răspuns. |
| SFT super-avansat | SA-SFT | 2002 | Transparență ridicată | SA-SFT dezvoltat de Nec Technologies Ltd. în 2002, transparența a crescut de 1,4 ori comparativ cu A-SFT. |
| SFT ultra-avansat | UA-SFT | 2004 | Transparență ridicată Redarea culorilor Contrast mare |
Permis să obțină o transparență de 1,2 ori mai mare în comparație cu SA-SFT, o acoperire de 70% a gamei de culori NTSC și un contrast crescut. |
| Nume | Denumire scurtă | An | Avantaj | Transparenţă/ Contrast |
Note |
|---|---|---|---|---|---|
| Super TFT | IPS | 1996 | Unghiuri largi de vizualizare | 100/100 Un nivel de bază de |
Majoritatea panourilor acceptă și reproducerea reală a culorilor (8 biți pe canal). Aceste îmbunătățiri au venit cu prețul unor timpi de răspuns mai lenți, inițial în jur de 50 ms. Panourile IPS erau, de asemenea, foarte scumpe. |
| Super-IPS | S-IPS | 1998 | Fără schimbare de culoare | 100/137 | IPS a fost înlocuit de S-IPS (Super-IPS, Hitachi Ltd. în 1998), care moștenește toate avantajele tehnologiei IPS reducând în același timp timpul de răspuns |
| Super-IPS avansat | AS-IPS | 2002 | Transparență ridicată | 130/250 | AS-IPS, dezvoltat și de Hitachi Ltd. în 2002, îmbunătățește în principal contrastul panourilor S-IPS tradiționale la un nivel în care acestea devin pe locul doi după unele S-PVA. |
| IPS-provectus | IPS-Pro | 2004 | Contrast mare | 137/313 | Tehnologia panoului IPS Alpha cu o gamă de culori mai largă și un contrast comparabil cu afișajele PVA și ASV fără strălucire de colț. |
| IPS alfa | IPS-Pro | 2008 | Contrast mare | Următoarea generație IPS-Pro | |
| IPS alpha următoarea generație | IPS-Pro | 2010 | Contrast mare | Hitachi transferă tehnologie către Panasonic |
| Nume | Denumire scurtă | An | Note |
|---|---|---|---|
| Super-IPS | S-IPS | 2001 | LG Display rămâne unul dintre principalii producători de panouri bazate pe tehnologia Hitachi Super-IPS. |
| Super-IPS avansat | AS-IPS | 2005 | Contrast îmbunătățit cu gama de culori extinsă. |
| IPS orizontal | H-IPS | 2007 | S-a obținut un contrast și mai mare și o suprafață vizuală a ecranului mai uniformă. De asemenea, tehnologia Advanced True Wide Polarizer bazată pe filmul polarizant NEC a părut, în plus, să atingă unghiuri de vizualizare mai largi și să elimine erupția atunci când este privită într-un unghi. Folosit în lucrări de grafică profesională. |
| IPS îmbunătățit | e-IPS | 2009 | Are o deschidere mai mare pentru a crește transmisia luminii atunci când pixelii sunt complet deschiși, ceea ce permite utilizarea luminilor de fundal care sunt mai ieftine de produs și au un consum mai mic de energie. Unghiul de vizualizare pe diagonală a fost îmbunătățit, timpul de răspuns a fost redus la 5 ms. |
| IPS profesional | P-IPS | 2010 | Oferă 1,07 miliarde de culori (profunzime de culoare de 30 de biți). Mai multe orientări subpixeli posibile (1024 față de 256) și o adâncime mai bună a culorii reale. |
| IPS avansat de înaltă performanță | AH-IPS | 2011 | Redare îmbunătățită a culorilor, rezoluție și PPI crescute, luminozitate crescută și consum redus de energie. |
MVA
Tehnologia VA (prescurtare pentru aliniere verticală) a fost introdusă în 1996 de Fujitsu. Când tensiunea este oprită, cristalele lichide ale matricei VA sunt aliniate perpendicular pe al doilea filtru, adică nu transmit lumină. Când se aplică tensiune, cristalele se rotesc cu 90° și pe ecran apare un punct luminos. Ca și în matricele IPS, pixelii nu transmit lumină atunci când nu există tensiune, așa că atunci când se defectează sunt vizibili ca puncte negre.
Succesorul tehnologiei VA este tehnologia MVA ( aliniere verticală cu mai multe domenii), dezvoltat de Fujitsu ca un compromis între tehnologiile TN și IPS. Unghiurile de vizualizare orizontale și verticale pentru matricele MVA sunt de 160° (la modelele moderne de monitor până la 176-178°) și, datorită utilizării tehnologiilor de accelerare (RTC), aceste matrici nu sunt cu mult în urmă cu TN+Film în timpul de răspuns. Ele depășesc semnificativ caracteristicile acestora din urmă în ceea ce privește adâncimea culorii și acuratețea reproducerii lor.
Avantajele tehnologiei MVA sunt culoarea neagră profundă (când este privită perpendicular) și absența atât a unei structuri cristaline elicoidale, cât și a unui câmp magnetic dublu. Dezavantaje ale MVA în comparație cu S-IPS: pierderea detaliilor în umbră atunci când este privită perpendicular, dependența echilibrului de culoare al imaginii de unghiul de vizualizare.
Analogii MVA sunt tehnologii:
- PVA (aliniere verticală modelată) de la Samsung;
- Super PVA de la Sony-Samsung (S-LCD);
- Super MVA de la CMO;
- ASV (supervizualizare avansată), numit și ASVA ( alinierea verticală axial simetrică) de la Sharp.
Matricele MVA/PVA sunt considerate un compromis între TN și IPS, atât în ceea ce privește costul, cât și proprietățile consumatorului.
PLS
Matricea PLS (comutarea plan-la-line) a fost dezvoltată de Samsung ca alternativă la IPS și a fost demonstrată pentru prima dată în decembrie 2010. Această matrice este de așteptat să fie cu 15% mai ieftină decât IPS.
Avantaje:
- Densitate mai mare de pixeli în comparație cu IPS (și similar cu *VA/TN) [ ] ;
- luminozitate ridicată și redare bună a culorilor [ ] ;
- unghiuri mari de vizualizare [ ] ;
- Acoperire completă sRGB [ ] ;
- consum redus de energie comparabil cu TN [ ] .
Defecte:
- timpul de răspuns (5-10 ms) este comparabil cu S-IPS, mai bun decât *VA, dar mai rău decât TN.
PLS și IPS
Samsung nu a oferit o descriere a tehnologiei PLS. Studiile microscopice comparative ale matricelor IPS și PLS de către observatori independenți nu au evidențiat diferențe. Faptul că PLS este un tip de IPS a fost indirect admis chiar de Samsung în procesul său împotriva LG Corporation: procesul a susținut că tehnologia AH-IPS utilizată de LG este o modificare a tehnologiei PLS.
Iluminare de fundal
Cristalele lichide în sine nu strălucesc. Pentru ca imaginea de pe afișajul cu cristale lichide să fie vizibilă, aveți nevoie. Sursa poate fi externă (de exemplu, Soarele) sau încorporată (iluminare de fundal). De obicei, lămpile de iluminare din spate încorporate sunt situate în spatele stratului de cristale lichide și strălucesc prin acesta (deși iluminarea laterală se găsește și, de exemplu, la ceasuri).
Iluminat exterior
Afișajele monocrome de pe ceasurile de mână și telefoanele mobile folosesc iluminarea externă de cele mai multe ori (de la Soare, luminile camerei etc.). De obicei, în spatele stratului de pixeli cu cristale lichide se află o oglindă sau un strat reflectorizant mat. Pentru utilizare pe întuneric, astfel de afișaje sunt echipate cu iluminare laterală. Există și afișaje transflective, în care stratul reflectorizant (oglindă) este translucid, iar lămpile de iluminare din spate sunt situate în spatele acestuia.
Iluminare incandescentă
În trecut, unele ceasuri de mână LCD monocrome foloseau o lampă incandescentă subminiaturală. Dar din cauza consumului mare de energie, lămpile cu incandescență sunt neprofitabile. În plus, nu sunt potrivite pentru utilizare, de exemplu, la televizoare, deoarece generează multă căldură (supraîncălzirea dăunează cristalelor lichide) și adesea se ard.
Panou electroluminiscent
Ecranele LCD monocrome ale unor ceasuri și afișaje de instrumente folosesc un panou electroluminiscent pentru iluminare de fundal. Acest panou este un strat subțire de fosfor cristalin (de exemplu, sulfură de zinc), în care apare electroluminiscența - strălucesc sub influența curentului. De obicei, strălucește verzui-albastru sau galben-portocaliu.
Iluminare cu lămpi cu descărcare în gaz („plasmă”)
În timpul primului deceniu al secolului 21, marea majoritate a ecranelor LCD au fost iluminate din spate de una sau mai multe lămpi cu descărcare în gaz (cel mai adesea lămpi cu catod rece - CCFL, deși EEFL-urile au intrat recent în uz). În aceste lămpi, sursa de lumină este plasmă produsă de o descărcare electrică printr-un gaz. Astfel de afișaje nu trebuie confundate cu
Televizoarele LCD au apărut pe piață cu destul de mult timp în urmă și toată lumea s-a obișnuit deja cu ele. Cu toate acestea, în fiecare an apar tot mai multe modele noi, care diferă ca aspect, dimensiunea ecranului, interfață și multe altele. În plus, există și modele de afișaje cu cristale lichide care diferă prin viteza lor specială de actualizare, tipurile de LED-uri și iluminarea din spate. Cu toate acestea, să vorbim despre toate unul câte unul. Pentru început, îmi propun să înțelegem ce este – monitoare LCD.
Probabil că mulți dintre voi ați auzit conceptul de panouri LCD. LCD este o abreviere care înseamnă: Liquid Crystal Display. Tradus în rusă, aceasta înseamnă afișaj cu cristale lichide, ceea ce înseamnă că panourile LCD și LCD sunt unul și același.
Tehnologia de afișare a imaginilor se bazează pe utilizarea cristalelor sub formă lichidă și pe proprietățile lor uimitoare. Astfel de panouri au un număr mare de calități pozitive datorită utilizării acestei tehnologii. Deci, să ne dăm seama cum funcționează.
Cum funcționează un monitor LCD?
Cristalele folosite pentru a crea aceste monitoare se numesc cianofenili. Când sunt în stare lichidă, dezvoltă proprietăți optice și alte proprietăți unice, inclusiv capacitatea de a se poziționa corect în spațiu.
Un astfel de ecran constă dintr-o pereche de plăci lustruite transparente, pe care sunt aplicați electrozi transparenți. Între aceste două plăci cianofenilii sunt localizați într-o anumită ordine. Tensiunea este furnizată prin electrozii de pe plăci, care sunt furnizate secțiunilor matricei ecranului. Există, de asemenea, două filtre situate paralel unul cu celălalt lângă plăci.
Matricea rezultată poate fi manipulată, determinând ca cristalele să transmită sau nu un fascicul de lumină. Pentru a obține culori diferite, în fața cristalelor se instalează filtre de trei culori de bază: verde, albastru și roșu. Lumina din cristal trece printr-unul dintre aceste filtre și produce culoarea pixelului corespunzătoare. O anumită combinație de culori vă permite să creați alte nuanțe care se vor potrivi cu imaginea în mișcare.
Tipuri de matrice
Monitoarele LCD pot folosi mai multe tipuri de matrice, care diferă unele de altele prin tehnologia lor.
TN+film. Aceasta este una dintre cele mai simple tehnologii standard, care se distinge prin popularitatea și costul scăzut. Acest tip de modul are un consum redus de energie și o frecvență de actualizare relativ scăzută. Puteți găsi adesea un modul similar în modelele de panouri mai vechi. „+film” din nume înseamnă că a fost folosit un alt strat de film, ceea ce ar trebui să mărească unghiul de vizualizare. Cu toate acestea, deoarece astăzi este folosit peste tot, numele matricei poate fi scurtat la TN.
Un astfel de monitor LCD are un număr mare de dezavantaje. În primul rând, au o reproducere slabă a culorii datorită utilizării a doar 6 biți pentru fiecare canal de culoare. Cele mai multe nuante sunt obtinute prin amestecarea culorilor primare. În al doilea rând, contrastul monitoarelor LCD și unghiul de vizualizare lasă, de asemenea, mult de dorit. Și dacă unii subpixeli sau pixeli nu mai funcționează pentru tine, atunci cel mai probabil vor străluci constant, ceea ce va face pe puțini oameni fericiți.
IPS. Astfel de matrici diferă de alte tipuri prin faptul că au cea mai bună reproducere a culorilor și un unghi larg de vizualizare. Contrastul în astfel de matrice nu este, de asemenea, cel mai bun, iar rata de reîmprospătare este mai mică chiar decât cea a unei matrice TN. Aceasta înseamnă că, dacă vă mișcați rapid, în spatele imaginii poate apărea o urmă vizibilă, ceea ce va interfera cu vizionarea la televizor. Cu toate acestea, dacă un pixel se arde pe o astfel de matrice, acesta nu va străluci, ci, dimpotrivă, va rămâne negru pentru totdeauna.
Pe baza acestei tehnologii, există și alte tipuri de matrice, care sunt adesea folosite și în monitoare, afișaje, ecrane TV etc.
- S-IPS. Un astfel de modul a apărut în 1998 și diferă doar prin frecvența de actualizare a răspunsului mai mică.
- AS-IPS. Următorul tip de matrice, în care, pe lângă viteza de actualizare, a fost îmbunătățit și contrastul.
- A-TW-IPS. Aceasta este în esență aceeași matrice S-IPS, la care a fost adăugat un filtru de culoare numit „True White”. Cel mai adesea, un astfel de modul a fost folosit în monitoare destinate editurilor sau camerelor întunecate, deoarece a făcut culoarea albă mai realistă și a mărit gama de nuanțe. Dezavantajul unei astfel de matrice a fost că culoarea neagră avea o tentă violet.
- H-IPS. Acest modul a apărut în 2006 și s-a remarcat prin uniformitatea ecranului și contrastul îmbunătățit. Nu are o lumină neagră atât de neplăcută, deși unghiul de vizualizare a devenit mai mic.
- E-IPS. A apărut în 2009. Această tehnologie a ajutat la îmbunătățirea unghiului de vizualizare, luminozitatea și contrastul monitoarelor LCD. În plus, timpul de reîmprospătare a ecranului a fost redus la 5 milisecunde, iar cantitatea de energie consumată a fost redusă.
- P-IPS. Acest tip de modul a apărut relativ recent, în 2010. Aceasta este cea mai avansată matrice. Are 1024 de gradații pentru fiecare subpixel, rezultând o culoare de 30 de biți, pe care nicio altă matrice nu le-ar putea realiza.
V.A.. Acesta este primul tip de matrice pentru afișajele LCD, care este o soluție de compromis între cele două tipuri anterioare de module. Astfel de matrici transmit cel mai bine contrastul și culoarea imaginii, dar la un anumit unghi de vizualizare unele detalii pot dispărea și echilibrul de culoare albă se poate modifica.
Acest modul are, de asemenea, mai multe versiuni derivate care diferă unele de altele prin caracteristicile lor.
- MVA este una dintre primele și cele mai populare matrice.
- PVA – acest modul a fost lansat de Samsung și are un contrast video îmbunătățit.
- S-PVA a fost fabricat și de Samsung pentru panouri LCD.
- S-MVA
- P-MVA, A-MVA - fabricat de AU Optronics. Toate matricele ulterioare diferă numai în companiile producătoare. Toate îmbunătățirile se bazează doar pe reducerea vitezei de răspuns, care se realizează prin aplicarea unei tensiuni mai mari chiar la începutul modificării poziției subpixelilor și folosind un sistem complet de 8 biți care codifică culoarea pe fiecare canal.
Există, de asemenea, câteva alte tipuri de matrice LCD, care sunt, de asemenea, utilizate în unele modele de panouri.
- IPS Pro - sunt folosite la televizoarele Panasonic.
- AFFS – matrice de la Samsung. Folosit numai în unele dispozitive specializate.
- ASV - matrice de la Sharp Corporation pentru televizoare LCD.
Tipuri de iluminare de fundal
Ecranele cu cristale lichide diferă și în ceea ce privește tipurile de iluminare de fundal.
- Lămpi cu plasmă sau cu descărcare în gaz. Inițial, toate monitoarele LSD erau iluminate din spate de una sau mai multe lămpi. Practic, astfel de lămpi aveau un catod rece și se numeau CCFL. Mai târziu, lămpile EEFL au început să fie folosite. Sursa de lumină din astfel de lămpi este plasma, care apare ca urmare a unei descărcări electrice care trece printr-un gaz. Cu toate acestea, nu trebuie să confundați televizorul LCD cu televizorul cu plasmă, în care fiecare pixel este o sursă de lumină independentă.
- Iluminare LED sau LED. Astfel de televizoare au apărut relativ recent. Astfel de afișaje au unul sau mai multe LED-uri. Cu toate acestea, merită remarcat faptul că acesta este doar tipul de iluminare de fundal și nu afișajul în sine, care constă din aceste diode miniaturale.
Răspuns rapid și valoarea necesară pentru vizionarea videoclipurilor 3D
Viteza de răspuns este câte cadre pe secundă poate afișa televizorul. Această setare afectează calitatea și netezimea imaginii. Pentru ca această calitate să fie atinsă, rata de reîmprospătare trebuie să fie de 120 Hz. Pentru a atinge această frecvență, televizoarele folosesc o placă video. În plus, această frecvență a cadrelor nu creează pâlpâirea ecranului, care, la rândul său, este mai bună pentru ochi.
Pentru a viziona filme în format 3D, această rată de reîmprospătare va fi suficientă. În același timp, multe televizoare au o lumină de fundal care are o rată de reîmprospătare de 480 Hz. Acest lucru se realizează prin utilizarea tranzistoarelor speciale TFT.
Alte caracteristici ale televizoarelor LCD
| Luminozitate, profunzime negru și contrast | Luminozitatea unor astfel de televizoare este la un nivel destul de ridicat, dar contrastul lasa de dorit. Acest lucru se datorează faptului că, odată cu efectul de polarizare, adâncimea culorii negre va fi atât cât permite lumina de fundal. Din cauza profunzimii și contrastului negru insuficient, nuanțele întunecate se pot îmbina într-o singură culoare. |
| Diagonala ecranului | Astăzi găsești cu ușurință panouri LCD atât cu diagonale mari, care pot fi folosite ca home theater, cât și modele cu diagonale destul de mici. |
| Unghi de vedere | Modelele moderne de televizoare au un unghi de vizualizare destul de bun, care poate ajunge la 180 de grade. Dar modelele mai vechi nu au suficient unghi, ceea ce poate face ca ecranul să arate destul de întunecat sau culorile să fie distorsionate atunci când privești ecranul din anumite unghiuri. |
| Redarea culorilor | Redarea culorilor unor astfel de afișaje nu este întotdeauna de o calitate destul de bună. Acest lucru se aplică din nou în principal modelelor de ecrane mai vechi. Dar modelele moderne sunt adesea inferioare altor tipuri de televizor. |
| Eficienta energetica | Ecranele LCD consumă cu 40% mai puțină energie electrică decât alte tipuri. |
| Dimensiuni si greutate | Astfel de televizoare sunt destul de ușoare ca greutate și grosime, dar astăzi există panouri cu mai puțină grosime și greutate. |
*VA(Vertical Alignment) Prima matrice de acest tip, care a fost numită „VA”, a fost dezvoltată de Fujitsu. Ulterior, aceste matrici au fost îmbunătățite și produse de o serie de companii. Ele sunt caracterizate ca un compromis în majoritatea caracteristicilor (inclusiv costul și consumul de energie) între TN și IPS, precum și acesta din urmă lăsând pixelul sau subpixelul defecte într-o stare întunecată. Principalul lor avantaj este contrastul ridicat combinat cu o redare bună a culorilor (în special cele mai recente opțiuni), dar spre deosebire de IPS au o caracteristică negativă, exprimată în pierderea detaliilor în umbră atunci când sunt privite perpendicular și dependența echilibrului de culoare al imaginii de unghiul de vizualizare.
- MVA - Multi-domain Vertical Alignment. Primul tip de matrice răspândit din această familie
- PVA (Patterned Vertical Alignment) - tehnologia dezvoltată *VA, propusă de companie, se caracterizează în primul rând prin contrast crescut al imaginii.
- S - PVA (Super-PVA) din ,
- S - MVA (Super MVA) de la Chi Mei Optoelectronics,
- P-MVA, A-MVA (Advanced MVA) de la AU Optronics. Dezvoltarea în continuare a tehnologiei *VA de la diverși producători. Îmbunătățirile s-au rezumat în principal la o reducere a timpului de răspuns prin manipularea furnizării unei tensiuni mai mari în stadiul inițial de schimbare a orientării cristalelor subpixeli (această tehnologie se numește „Overdrive” sau „Compensarea timpului de răspuns” în diferite surse) și tranziția finală la culoarea de codificare completă pe 8 biți în fiecare canal.
- IPS Pro (dezvoltat de IPS Alpha) - folosit la televizoarele LCD Panasonic.
- AFFS - matrici compacte fabricate de Samsung pentru aplicatii speciale.
- ASV - matrice produse de Sharp Corporation pentru televizoare LCD.
Pentru a lucra cu aplicații de birou, orice monitor LCD ți se va potrivi perfect, astfel încât să poți alege în siguranță în funcție de design, prețul dispozitivului și alte considerente. Singura notă este că dacă cumpărați un monitor cu o diagonală mare – 20” sau mai mare, atunci este indicat ca acesta să fie conectat printr-o interfață DVI, deoarece atunci când lucrați cu texte și tabele, este de dorit cea mai mare claritate posibilă a imaginii. (Când cumpărați un monitor ieftin pentru jocuri și vizionați filme, prezența unei intrări digitale nu este atât de critică.)
Pentru a lucra cu grafică raster (procesare foto, etc.), precum și cu editarea video și orice alte aplicații în care reproducerea fiabilă a culorilor este critică, ar trebui să alegeți modele cu o matrice de familie IPS sau, ceea ce este oarecum mai rău în acest caz, * VA.
În multe situații, un monitor cu matrice IPS poate fi și o alegere foarte bună pentru casă, întrucât singurul dezavantaj semnificativ al celor moderne de acest tip este prețul relativ ridicat. Și deși timpul de răspuns îl depășește pe cel al celor mai bune monitoare TN, nu impune nicio restricție privind utilizarea unor astfel de monitoare în jocuri.
Probabil, cea mai bună opțiune ca monitor universal de acasă pentru mulți utilizatori poate fi cea cu o matrice *VA modernă, deoarece oferă o vizionare mult mai confortabilă a filmelor și fotografiilor decât opțiunile TN mai ieftine, iar caracteristicile de viteză vor fi suficiente pentru majoritatea utilizatorilor. cu excepția celor mai notorii jucători.
Dacă monitorul este achiziționat în primul rând pentru jocuri 3D (în special shootere și simulatoare), o matrice TN poate fi o alegere adecvată atunci când este utilizată în jocuri, principalele dezavantaje ale acestei tehnologii nu sunt atât de vizibile; În plus, aceste monitoare sunt cele mai ieftine. (Dacă comparăm modele cu aceeași diagonală).
Monitoarele moderne diferă și în raportul de aspect al ecranului - obișnuit, cu un raport de aspect de 4:3 sau 5:4 și ecran lat, cu un raport de aspect de 16:10 sau 16:9.
Întrucât câmpul vizual binocular al unei persoane are un raport de aspect mult mai apropiat de cel al lui , atunci, celelalte lucruri fiind egale, este teoretic mai confortabil să lucrezi cu ele și le înlocuiesc treptat pe cele cu un raport de aspect „normal”. Unele probleme pot apărea doar cu jocurile mai vechi care nu acceptă moduri video cu raportul de aspect adecvat, dar practica arată că în astfel de cazuri adaptarea la o imagine „aplatizată” are loc foarte repede și acest fapt nu provoacă disconfort. Așa că vă recomandăm să alegeți raportul de aspect al monitorului în funcție de propriile preferințe, deși un monitor cu ecran lat este cu siguranță mai convenabil „pentru uz casnic”.
De asemenea, vă recomandăm să vă bazați pe propriile impresii subiective atunci când alegeți tipul de acoperire pentru monitorul dvs. - o acoperire „lucioasă” face imaginea mai contrastantă vizual (în special pe matrice ieftine), dar strălucește mult din ce în ce mai neplăcut, spre deosebire de mat.
Vă reamintim că de foarte multe ori supraestimarea poate fi cauzată nu numai de utilizarea unei matrice scumpe și de înaltă calitate, ci și de caracteristici care nu sunt direct legate de performanța monitorului a funcției sale principale, de exemplu. prezența unor periferice specifice (difuzoare, subwoofere, camere web), intrări suplimentare (digitale, de exemplu, un al doilea DVI sau HDMI, și analogice, cum ar fi S-Video sau intrare componente) sau soluții unice de design.
O comparație vizuală a influenței unghiurilor de vizualizare (fotografii făcute la un unghi de 50°) asupra caracteristicilor imaginii monitoarelor cu diferite tipuri de matrice:
Tabel indicativ al caracteristicilor comparative ale utilizatorului în funcție de tipul de matrice utilizată:
Crearea unui display LCD
Primul afișaj cu cristale lichide funcțional a fost creat de Fergason în 1970. Anterior, dispozitivele LCD consumau prea multă energie, aveau o durată de viață limitată și aveau un contrast slab al imaginii. Noul ecran LCD a fost prezentat publicului în 1971 și apoi a primit aprobare caldă. Cristalele lichide sunt substanțe organice care pot modifica cantitatea de lumină transmisă sub tensiune. Un monitor cu cristale lichide este format din două plăci de sticlă sau plastic cu o suspensie între ele. Cristalele din această suspensie sunt aranjate paralel între ele, permițând astfel luminii să pătrundă în panou. Când se aplică un curent electric, dispunerea cristalelor se schimbă și acestea încep să blocheze trecerea luminii. Tehnologia LCD a devenit larg răspândită în calculatoare și echipamente de proiecție. Primele cristale lichide s-au caracterizat prin instabilitatea lor și nu erau potrivite pentru producția de masă. Dezvoltarea reală a tehnologiei LCD a început odată cu inventarea de către oamenii de știință englezi a unui cristal lichid stabil - bifenil. Prima generație de afișaje cu cristale lichide poate fi văzută în calculatoare, jocuri electronice și ceasuri. Monitoarele LCD moderne mai sunt numite și panouri plate, scanare duală cu matrice activă, tranzistori cu film subțire. Ideea monitoarelor LCD este în aer de mai bine de 30 de ani, dar cercetările efectuate nu au condus la rezultate acceptabile, așa că monitoarele LCD nu și-au câștigat reputația de a oferi o calitate bună a imaginii. Acum devin populare - tuturor le place aspectul lor elegant, silueta subțire, compactitatea, eficiența (15-30 wați), în plus, se crede că numai oamenii bogați și serioși își pot permite un astfel de lux
Caracteristicile monitoarelor LCD
Tipuri de monitoare LCD
Monitorizați Straturile Compozite
Există două tipuri de monitoare LCD: DSTN (dual-scan twisted nematic) și TFT (thin film tranzistor), numite și matrice pasive și, respectiv, active. Astfel de monitoare constau din următoarele straturi: un filtru polarizant, un strat de sticlă, un electrod, un strat de control, cristale lichide, un alt strat de control, un electrod, un strat de sticlă și un filtru polarizant. Primele calculatoare au folosit matrici pasive alb-negru de opt inci (diagonale). Odată cu trecerea la tehnologia matricei active, dimensiunea ecranului a crescut. Aproape toate monitoarele LCD moderne folosesc panouri cu tranzistori cu peliculă subțire, care oferă imagini luminoase, clare, de dimensiuni mult mai mari.
Rezoluția monitorului
Dimensiunea monitorului determină spațiul de lucru pe care îl ocupă și, important, prețul acestuia. În ciuda clasificării stabilite a monitoarelor LCD în funcție de dimensiunea ecranului în diagonală (15-, 17-, 19-inch), o clasificare mai corectă se bazează pe rezoluția de funcționare. Cert este că, spre deosebire de monitoarele bazate pe CRT, a căror rezoluție poate fi modificată destul de flexibil, afișajele LCD au un set fix de pixeli fizici. De aceea sunt concepute să funcționeze cu o singură rezoluție, numită lucru. Indirect, această rezoluție determină și dimensiunea diagonală a matricei, totuși, monitoarele cu aceeași rezoluție de funcționare pot avea dimensiuni diferite ale matricei. De exemplu, monitoarele de 15 până la 16 inchi au, în general, o rezoluție de lucru de 1024 x 768, ceea ce înseamnă că un anumit monitor conține de fapt 1024 pixeli orizontali și 768 pixeli verticali. Rezoluția de funcționare a monitorului determină dimensiunea pictogramelor și fonturilor care vor fi afișate pe ecran. De exemplu, un monitor de 15 inchi poate avea o rezoluție de lucru atât de 1024 x 768, cât și de 1400 x 1050 pixeli. În acest din urmă caz, dimensiunile fizice ale pixelilor înșiși vor fi mai mici și, deoarece același număr de pixeli este utilizat atunci când se formează o pictogramă standard în ambele cazuri, atunci la o rezoluție de 1400×1050 pixeli pictograma va fi mai mică în ea. dimensiuni fizice. Pentru unii utilizatori, dimensiuni prea mici de pictograme cu o rezoluție mare a monitorului pot fi inacceptabile, așa că atunci când achiziționați un monitor ar trebui să acordați imediat atenție rezoluției de lucru. Desigur, monitorul este capabil să afișeze imagini cu o rezoluție diferită de cea de lucru. Acest mod de funcționare a monitorului se numește interpolare. În cazul interpolării, calitatea imaginii lasă de dorit. Modul de interpolare afectează semnificativ calitatea afișării fonturilor de pe ecran.
Interfața monitorului
Monitoarele LCD prin natura lor sunt dispozitive digitale, astfel încât interfața „nativă” pentru ele este interfața digitală DVI, care poate avea două tipuri de convectoare: DVI-I, care combină semnale digitale și analogice și DVI-D, care transmite doar un semnal digital. Se crede că interfața DVI este mai de preferat pentru conectarea unui monitor LCD la un computer, deși este permisă și conectarea prin intermediul unui conector D-Sub standard. Interfața DVI este susținută și de faptul că în cazul unei interfețe analogice are loc o conversie dublă a semnalului video: mai întâi, semnalul digital este convertit în analog în placa video (conversie DAC), care este apoi transformat într-un semnal digital de către unitatea electronică a monitorului LCD propriu-zis (conversie ADC), Ca urmare, crește riscul diferitelor distorsiuni ale semnalului. Multe monitoare LCD moderne au atât conectori D-Sub, cât și conectori DVI, ceea ce vă permite să conectați simultan două unități de sistem la monitor. De asemenea, puteți găsi modele care au doi conectori digitali. Modelele de birou ieftine au în mare parte doar un conector D-Sub standard.
Tip matrice LCD
Componenta de bază a matricei LCD sunt cristalele lichide. Există trei tipuri principale de cristale lichide: smectice, nematice și colesterice. În funcție de proprietățile lor electrice, toate cristalele lichide sunt împărțite în două grupuri principale: prima include cristale lichide cu anizotropie dielectrică pozitivă, a doua - cu anizotropie dielectrică negativă. Diferența constă în modul în care aceste molecule reacționează la un câmp electric extern. Moleculele cu anizotropie dielectrică pozitivă sunt orientate de-a lungul liniilor de câmp, iar moleculele cu anizotropie dielectrică negativă sunt orientate perpendicular pe liniile de câmp. Cristalele lichide nematice au anizotropie dielectrică pozitivă, în timp ce cristalele lichide smectice, dimpotrivă, au anizotropie dielectrică negativă. O altă proprietate remarcabilă a moleculelor LC este anizotropia lor optică. În special, dacă orientarea moleculelor coincide cu direcția de propagare a luminii polarizate în plan, atunci moleculele nu au niciun efect asupra planului de polarizare al luminii. Dacă orientarea moleculelor este perpendiculară pe direcția de propagare a luminii, atunci planul de polarizare este rotit astfel încât să fie paralel cu direcția de orientare a moleculelor. Anizotropia dielectrică și optică a moleculelor LC face posibilă utilizarea lor ca un fel de modulatori de lumină, permițând formarea imaginii necesare pe ecran. Principiul de funcționare a unui astfel de modulator este destul de simplu și se bazează pe schimbarea planului de polarizare a luminii care trece prin celula LCD. Celula LCD este situată între două polarizatoare, ale căror axe de polarizare sunt reciproc perpendiculare. Primul polarizator elimină radiația polarizată plană din lumina care trece de la lampa de iluminare de fundal. Dacă nu ar exista o celulă LC, atunci o astfel de lumină polarizată în plan ar fi absorbită complet de cel de-al doilea polarizator. O celulă LCD plasată pe calea luminii polarizate în plan transmis poate roti planul de polarizare al luminii transmise. În acest caz, o parte din lumină trece prin al doilea polarizator, adică celula devine transparentă (complet sau parțial). În funcție de modul în care este controlată rotația planului de polarizare în celula LC, se disting mai multe tipuri de matrice LC. Deci, o celulă LCD plasată între două polarizatoare încrucișate permite modularea radiației transmise, creând gradații de culoare alb-negru. Pentru a obține o imagine color, este necesar să folosiți trei filtre de culoare: roșu (R), verde (G) și albastru (B), care, atunci când sunt instalate în calea luminii albe, vă vor permite să obțineți trei culori de bază în proportiile cerute. Deci, fiecare pixel al unui monitor LCD este format din trei sub-pixeli separati: roșu, verde și albastru, care sunt celule LCD controlate și diferă doar prin filtrele utilizate, instalate între placa de sticlă superioară și filtrul de polarizare de ieșire.
Clasificarea ecranelor TFT-LCD
Principalele tehnologii în fabricarea display-urilor LCD: TN+film, IPS (SFT) și MVA. Aceste tehnologii diferă prin geometria suprafețelor, polimer, plăci de control și electrod frontal. Puritatea și tipul polimerului cu proprietăți de cristal lichid utilizat în dezvoltări specifice sunt de mare importanță.
matricea TN
Structura celulei TN
O matrice de cristale lichide de tip TN (Twisted Nematic) este o structură multistrat constând din două filtre polarizante, doi electrozi transparenți și două plăci de sticlă, între care se află substanța nematică de cristal lichid cu anizotropie dielectrică pozitivă. Pe suprafața plăcilor de sticlă sunt aplicate caneluri speciale, ceea ce face posibilă crearea unei orientări inițial identice a tuturor moleculelor de cristale lichide de-a lungul plăcii. Canelurile de pe ambele plăci sunt reciproc perpendiculare, astfel încât stratul de molecule de cristal lichid dintre plăci își schimbă orientarea cu 90°. Se dovedește că moleculele LC formează o structură răsucită în spirală (Fig. 3), motiv pentru care astfel de matrici sunt numite Twisted Nematic. Plăcile de sticlă cu caneluri sunt situate între două filtre polarizante, iar axa de polarizare din fiecare filtru coincide cu direcția canelurilor de pe placă. În starea sa normală, o celulă LCD este deschisă deoarece cristalele lichide rotesc planul de polarizare a luminii care trece prin ele. Prin urmare, radiația polarizată plană generată după trecerea prin primul polarizator va trece și prin cel de-al doilea polarizator, deoarece axa sa de polarizare va fi paralelă cu direcția de polarizare a radiației incidente. Sub influența câmpului electric creat de electrozii transparenți, moleculele stratului de cristale lichide își schimbă orientarea spațială, aliniindu-se de-a lungul direcției liniilor de câmp. În acest caz, stratul de cristale lichide își pierde capacitatea de a roti planul de polarizare al luminii incidente, iar sistemul devine optic optic, deoarece toată lumina este absorbită de filtrul de polarizare de ieșire. În funcție de tensiunea aplicată între electrozii de control, este posibil să se schimbe orientarea moleculelor de-a lungul câmpului nu complet, ci doar parțial, adică să se regleze gradul de răsucire al moleculelor LC. Acest lucru, la rândul său, vă permite să modificați intensitatea luminii care trece prin celula LCD. Astfel, prin instalarea unei lămpi de iluminare de fundal în spatele matricei LCD și schimbarea tensiunii dintre electrozi, puteți varia gradul de transparență al unei celule LCD. Matricele TN sunt cele mai comune și mai ieftine. Au anumite dezavantaje: unghiuri de vizualizare nu foarte mari, contrast scăzut și incapacitatea de a obține culoarea neagră perfectă. Faptul este că, chiar și atunci când tensiunea maximă este aplicată celulei, este imposibil să rotiți complet moleculele LC și să le orientați de-a lungul liniilor de câmp. Prin urmare, astfel de matrici rămân ușor transparente chiar și atunci când pixelul este complet oprit. Al doilea dezavantaj este legat de unghiurile mici de vizualizare. Pentru a o elimina parțial, pe suprafața monitorului este aplicată o peliculă specială de împrăștiere, ceea ce vă permite să măriți unghiul de vizualizare. Această tehnologie se numește TN+Film, ceea ce indică prezența acestui film. A afla exact ce tip de matrice este utilizat pe monitor nu este atât de ușor. Cu toate acestea, dacă pe monitor există un pixel „rupt” rezultat din defecțiunea tranzistorului care controlează celula LCD, atunci în matricele TN se va aprinde întotdeauna puternic (roșu, verde sau albastru), deoarece pentru o matrice TN o matrice deschisă pixelul corespunde unei lipse de tensiune pe celulă. Puteți recunoaște o matrice TN uitându-vă la culoarea neagră la luminozitate maximă - dacă este mai mult gri decât negru, atunci probabil că este o matrice TN.
Matrice IPS
Structura celulei IPS
Monitoarele cu matrice IPS sunt numite și monitoare Super TFT. O caracteristică distinctivă a matricelor IPS este că electrozii de control sunt localizați în același plan pe partea inferioară a celulei LCD. În absența tensiunii între electrozi, moleculele LC sunt situate paralele între ele, electrozii și direcția de polarizare a filtrului de polarizare inferior. În această stare, ele nu afectează unghiul de polarizare al luminii transmise, iar lumina este complet absorbită de filtrul de polarizare de ieșire, deoarece direcțiile de polarizare ale filtrelor sunt perpendiculare între ele. Când se aplică tensiune electrozilor de control, câmpul electric generat rotește moleculele LC cu 90°, astfel încât acestea să fie orientate de-a lungul liniilor de câmp. Dacă lumina trece printr-o astfel de celulă, atunci datorită rotației planului de polarizare, filtrul de polarizare superior va transmite lumină fără interferențe, adică celula va fi în stare deschisă (Fig. 4). Variind tensiunea dintre electrozi, este posibil să forțați moleculele LC să se rotească în orice unghi, modificând astfel transparența celulei. În toate celelalte privințe, celulele IPS sunt similare cu matricele TN: o imagine color este, de asemenea, formată prin utilizarea a trei filtre de culoare. Matricele IPS au atât avantaje, cât și dezavantaje în comparație cu matricele TN. Avantajul este faptul că în acest caz culoarea este perfect neagră, și nu gri, ca în matricele TN. Un alt avantaj incontestabil al acestei tehnologii este unghiurile mari de vizualizare. Dezavantajele matricelor IPS includ un timp de răspuns mai lung al pixelilor decât pentru matricele TN. Cu toate acestea, vom reveni la problema timpului de reacție a pixelilor mai târziu. În concluzie, remarcăm că există diverse modificări ale matricelor IPS (Super IPS, Dual Domain IPS) care le pot îmbunătăți caracteristicile.
Matrice MVA
Structura domeniului unei celule MVA
MVA este o dezvoltare a tehnologiei VA, adică o tehnologie cu ordonare moleculară verticală. Spre deosebire de matricele TN și IPS, în acest caz se folosesc cristale lichide cu anizotropie dielectrică negativă, care sunt orientate perpendicular pe direcția liniilor câmpului electric. În absența tensiunii între plăcile celulei LC, toate moleculele de cristale lichide sunt orientate vertical și nu au niciun efect asupra planului de polarizare a luminii transmise. Deoarece lumina trece prin două polarizatoare încrucișate, este complet absorbită de cel de-al doilea polarizator și celula este în stare închisă, în timp ce, spre deosebire de matricea TN, este posibil să se obțină o culoare perfect neagră. Când se aplică o tensiune electrozilor aflați deasupra și dedesubt, moleculele se rotesc cu 90°, orientându-se perpendicular pe liniile câmpului electric. Când lumina polarizată plană trece printr-o astfel de structură, planul de polarizare se rotește cu 90 ° și lumina trece liber prin polarizatorul de ieșire, adică celula LC este în stare deschisă. Avantajele sistemelor cu ordonarea verticală a moleculelor sunt capacitatea de a obține culoarea neagră ideală (care, la rândul său, afectează capacitatea de a obține imagini cu contrast ridicat) și timpul de răspuns scurt al pixelilor. Pentru a crește unghiurile de vizualizare, sistemele cu ordonarea verticală a moleculelor utilizează o structură multidomeniu, ceea ce duce la crearea de matrici de tip MVA. Ideea din spatele acestei tehnologii este că fiecare subpixel este împărțit în mai multe zone (domenii) folosind proeminențe speciale care modifică ușor orientarea moleculelor, forțându-le să se alinieze cu suprafața proeminenței. Acest lucru duce la faptul că fiecare astfel de domeniu strălucește în propria sa direcție (într-un anumit unghi solid), iar totalitatea tuturor direcțiilor extinde unghiul de vizualizare al monitorului. Avantajele matricelor MVA includ contrastul ridicat (datorită capacității de a obține o culoare perfect neagră) și unghiuri mari de vizualizare (până la 170°). În prezent, există mai multe varietăți de tehnologie MVA, de exemplu PVA (Patterned Vertical Alignment) de la Samsung, MVA-Premium etc., care îmbunătățesc și mai mult caracteristicile matricelor MVA.
Luminozitate
Astăzi, la monitoarele LCD, luminozitatea maximă menționată în documentația tehnică variază de la 250 la 500 cd/m2. Și dacă luminozitatea monitorului este suficient de mare, atunci acest lucru este neapărat indicat în broșurile publicitare și prezentat ca unul dintre principalele avantaje ale monitorului. Cu toate acestea, tocmai aici se află una dintre capcane. Paradoxul este că este imposibil să te bazezi pe numerele indicate în documentația tehnică. Acest lucru se aplică nu numai luminozității, ci și contrastului, unghiurilor de vizualizare și timpului de răspuns al pixelilor. Nu numai că pot să nu corespundă deloc cu valorile reale observate, dar uneori este chiar dificil de înțeles ce înseamnă aceste numere. În primul rând, există diferite tehnici de măsurare descrise în diferite standarde; În consecință, măsurătorile efectuate folosind diferite metode dau rezultate diferite și este puțin probabil să puteți afla exact ce metodă și cum au fost efectuate măsurătorile. Iată un exemplu simplu. Luminozitatea măsurată depinde de temperatura culorii, dar când se spune că luminozitatea monitorului este de 300 cd/m2, se pune întrebarea: la ce temperatură de culoare se atinge această luminozitate maximă? Mai mult, producătorii indică luminozitatea nu pentru monitor, ci pentru matricea LCD, ceea ce nu este deloc același lucru. Pentru a măsura luminozitatea, se folosesc semnale speciale ale generatorului de referință cu o temperatură de culoare specificată cu precizie, astfel încât caracteristicile monitorului în sine ca produs final pot diferi semnificativ de cele menționate în documentația tehnică. Dar pentru utilizator, caracteristicile monitorului în sine, și nu matricea, sunt de o importanță capitală. Luminozitatea este o caracteristică cu adevărat importantă pentru un monitor LCD. De exemplu, dacă luminozitatea este insuficientă, este puțin probabil să puteți juca diverse jocuri sau să vizionați filme pe DVD. În plus, va fi incomod să lucrați la monitor în condiții de lumină naturală (iluminare externă). Cu toate acestea, ar fi prematur să se concluzioneze pe această bază că un monitor cu o luminozitate declarată de 450 cd/m2 este cumva mai bun decât un monitor cu o luminozitate de 350 cd/m2. În primul rând, după cum s-a menționat deja, luminozitatea declarată și reală nu sunt același lucru, iar în al doilea rând, este suficient ca monitorul LCD să aibă o luminozitate de 200-250 cd/m2 (nedeclarat, dar efectiv observat). În plus, este important și modul în care este reglată luminozitatea monitorului. Din punct de vedere fizic, reglarea luminozității se poate face prin schimbarea luminozității luminii de fundal. Acest lucru se realizează fie prin ajustarea curentului de descărcare în lampă (în monitoare, lămpile fluorescente cu catod rece, CCFL-urile sunt folosite ca lumini de fundal), fie prin așa-numita modulare a lățimii impulsului a sursei de alimentare a lămpii. Cu modularea lățimii impulsului, tensiunea este furnizată lămpii de iluminare de fundal în impulsuri de o anumită durată. Drept urmare, lampa de iluminare de fundal nu strălucește constant, ci doar la intervale de timp care se repetă periodic, dar din cauza inerției vederii, se pare că lampa este aprinsă în mod constant (rata de repetare a pulsului este mai mare de 200 Hz). Evident, prin modificarea lățimii impulsurilor de tensiune furnizate, puteți regla luminozitatea medie a luminii de fundal. Pe lângă reglarea luminozității monitorului folosind iluminarea de fundal, uneori această ajustare este efectuată de matrice în sine. De fapt, o componentă de curent continuu este adăugată la tensiunea de control la electrozii celulei LCD. Acest lucru permite deschiderea completă a celulei LCD, dar nu permite să fie complet închisă. În acest caz, pe măsură ce luminozitatea crește, culoarea neagră încetează să mai fie neagră (matricea devine parțial transparentă chiar și atunci când celula LCD este închisă).
Contrast
O caracteristică la fel de importantă a unui monitor LCD este contrastul acestuia, care este definit ca raportul dintre luminozitatea fundalului alb și luminozitatea fundalului negru. Teoretic, contrastul monitorului nu ar trebui să depindă de nivelul de luminozitate setat pe monitor, adică la orice nivel de luminozitate, contrastul măsurat ar trebui să aibă aceeași valoare. Într-adevăr, luminozitatea fundalului alb este proporțională cu luminozitatea luminii de fundal. În mod ideal, raportul dintre transmisia luminii a unei celule LCD în stările deschis și închis este o caracteristică a celulei LCD în sine, dar în practică acest raport poate depinde atât de temperatura de culoare setată, cât și de nivelul de luminozitate setat al monitorului. Recent, contrastul imaginii pe monitoarele digitale a crescut semnificativ, iar acum această cifră ajunge adesea la 500:1. Dar aici totul nu este atât de simplu. Cert este că contrastul poate fi specificat nu pentru monitor, ci pentru matrice. Cu toate acestea, după cum arată experiența, dacă pașaportul indică un contrast mai mare de 350:1, atunci acesta este suficient pentru funcționarea normală.
Unghi de vedere
Unghiul maxim de vizualizare (atât vertical, cât și orizontal) este definit ca unghiul din care contrastul imaginii în centru este de cel puțin 10:1. Unii producători de matrice, atunci când determină unghiurile de vizualizare, folosesc un raport de contrast de 5:1 mai degrabă decât 10:1, ceea ce introduce, de asemenea, o oarecare confuzie în specificațiile tehnice. Definiția formală a unghiurilor de vizualizare este destul de vagă și, cel mai important, nu are nicio legătură directă cu redarea corectă a culorii atunci când vizualizați o imagine într-un unghi. De fapt, pentru utilizatori, o circumstanță mult mai importantă este faptul că atunci când se vizualizează o imagine în unghi față de suprafața monitorului, nu apare o scădere a contrastului, ci distorsiuni de culoare. De exemplu, roșul se transformă în galben, iar verdele se transformă în albastru. Mai mult, astfel de distorsiuni se manifestă diferit în diferite modele: în unele devin vizibile chiar și la un unghi ușor, mult mai mic decât unghiul de vizualizare. Prin urmare, este fundamental greșit să compari monitoare pe baza unghiurilor de vizualizare. Puteți compara, dar o astfel de comparație nu are nicio semnificație practică.
Timp de răspuns în pixeli
Diagrama de timp tipică a pornirii pixelilor pentru o matrice TN+Film
Diagrama de timp tipică a opririi pixelilor pentru o matrice TN+Film
Timpul de reacție, sau timpul de răspuns al pixelilor, este de obicei indicat în documentația tehnică a monitorului și este considerat una dintre cele mai importante caracteristici ale monitorului (ceea ce nu este în întregime adevărat). La monitoarele LCD, timpul de răspuns al pixelilor, care depinde de tipul de matrice, este măsurat în zeci de milisecunde (în matricele noi TN+Film, timpul de răspuns al pixelilor este de 12 ms), ceea ce duce la estomparea imaginii în schimbare și poate fi vizibilă pentru ochi. Se face o distincție între timpul de pornire și oprire a pixelilor. Timpul de activare a pixelului se referă la perioada de timp necesară pentru deschiderea celulei LCD, iar timpul de oprire se referă la perioada de timp necesară pentru închiderea acesteia. Când vorbim despre timpul de reacție al unui pixel, ne referim la timpul total în care pixelul se aprinde și se oprește. Timpul la care un pixel se aprinde și timpul la care se oprește pot varia semnificativ. Când vorbesc despre timpul de răspuns al pixelilor indicat în documentația tehnică pentru monitor, se referă la timpul de răspuns al matricei, nu al monitorului. În plus, timpul de răspuns al pixelilor indicat în documentația tehnică este interpretat diferit de către diferiți producători de matrice. De exemplu, una dintre opțiunile pentru interpretarea timpului de pornire (dezactivare) a unui pixel este că acesta este momentul în care luminozitatea pixelului se schimbă de la 10 la 90% (de la 90 la 10%). Până acum, când vorbim despre măsurarea timpului de răspuns al pixelilor, se presupune că vorbim despre comutarea între culorile alb și negru. Dacă nu există probleme cu negru (pixelul este pur și simplu închis), atunci alegerea albului nu este evidentă. Cum se va schimba timpul de răspuns al unui pixel dacă este măsurat pe măsură ce comută între diferite semitonuri? Această întrebare este de mare importanță practică. Cert este că trecerea de la un fundal negru la unul alb, sau invers, este relativ rară în aplicațiile reale. În majoritatea aplicațiilor, tranzițiile între semitonuri sunt de obicei implementate. Și dacă timpul de comutare între culorile alb și negru se dovedește a fi mai mic decât timpul de comutare între tonuri de gri, atunci timpul de răspuns al pixelilor nu va avea nicio semnificație practică și nu vă puteți baza pe această caracteristică a monitorului. Ce concluzie se poate trage din cele de mai sus? Totul este foarte simplu: timpul de răspuns al pixelilor declarat de producător nu ne permite să judecăm clar caracteristicile dinamice ale monitorului. În acest sens, este mai corect să vorbim nu despre timpul în care un pixel comută între culorile alb și negru, ci despre timpul mediu al unui pixel între semitonuri.
Numărul de culori afișate
Toate monitoarele prin natura lor sunt dispozitive RGB, adică culoarea din ele se obține prin amestecarea în diverse proporții a celor trei culori de bază: roșu, verde și albastru. Astfel, fiecare pixel LCD este format din trei subpixeli de culoare. Pe lângă starea complet închisă sau complet deschisă a celulei LCD, sunt posibile și stări intermediare atunci când celula LCD este parțial deschisă. Acest lucru vă permite să formați o nuanță de culoare și să amestecați nuanțele de culoare ale culorilor de bază în proporțiile dorite. În acest caz, numărul de culori reproduse de monitor depinde teoretic de câte nuanțe de culoare pot fi formate în fiecare canal de culoare. Deschiderea parțială a celulei LCD se realizează prin aplicarea nivelului de tensiune necesar la electrozii de control. Prin urmare, numărul de nuanțe de culoare reproductibile din fiecare canal de culoare depinde de câte niveluri de tensiune diferite pot fi aplicate celulei LCD. Pentru a genera un nivel de tensiune arbitrar, va trebui să utilizați circuite DAC cu o capacitate mare de biți, ceea ce este extrem de costisitor. Prin urmare, monitoarele LCD moderne folosesc cel mai adesea DAC-uri pe 18 biți și mai rar - cele pe 24 de biți. Când utilizați un DAC pe 18 biți, există 6 biți pe canal de culoare. Acest lucru vă permite să generați 64 (26=64) niveluri de tensiune diferite și, în consecință, să obțineți 64 de nuanțe de culoare într-un canal de culoare. În total, prin amestecarea nuanțelor de culoare ale diferitelor canale, este posibil să se creeze 262.144 de nuanțe de culoare. Când se utilizează o matrice de 24 de biți (circuit DAC de 24 de biți), fiecare canal are 8 biți, ceea ce face posibilă generarea a 256 (28=256) nuanțe de culoare pe fiecare canal, iar în total o astfel de matrice reproduce 16.777.216 de nuanțe de culoare. În același timp, pentru multe matrice de 18 biți, fișa de date indică faptul că acestea reproduc 16,2 milioane de nuanțe de culoare. Care este problema aici și este posibil acest lucru? Se dovedește că în matricele de 18 biți, prin tot felul de trucuri, poți aduce numărul de nuanțe de culoare mai aproape de ceea ce este reprodus de matricele reale de 24 de biți. Pentru a extrapola tonurile de culoare în matrice de 18 biți, sunt utilizate două tehnologii (și combinații ale acestora): dithering și FRC (Frame Rate Control). Esența tehnologiei de dithering este că nuanțele de culoare lipsă sunt obținute prin amestecarea celor mai apropiate nuanțe de culoare ale pixelilor vecini. Să ne uităm la un exemplu simplu. Să presupunem că un pixel poate fi doar în două stări: deschis și închis, cu starea închisă a pixelului producând negru, iar starea deschisă producând roșu. Dacă în loc de un pixel luăm în considerare un grup de doi pixeli, atunci, pe lângă negru și roșu, putem obține și o culoare intermediară, extrapolând astfel de la un mod cu două culori la unul cu trei culori. Drept urmare, dacă inițial un astfel de monitor ar putea genera șase culori (două pentru fiecare canal), atunci după o astfel de dithering va reproduce deja 27 de culori. Schema de dithering are un dezavantaj semnificativ: o creștere a nuanțelor de culoare se obține prin reducerea rezoluției. De fapt, acest lucru crește dimensiunea pixelilor, ceea ce poate avea un impact negativ atunci când desenați detaliile imaginii. Esența tehnologiei FRC este de a manipula luminozitatea subpixelilor individuali prin pornirea/dezactivarea acestora. Ca și în exemplul anterior, un pixel este considerat fie negru (dezactivat), fie roșu (activat). Fiecare subpixel este comandat să se pornească la o rată de cadre, adică la o rată de cadre de 60 Hz, fiecărui subpixel i se comandă să se pornească de 60 de ori pe secundă. Acest lucru permite generarea culorii roșii. Dacă forțați pixelul să pornească nu de 60 de ori pe secundă, ci doar de 50 (la fiecare al 12-lea ciclu de ceas, opriți pixelul în loc să îl porniți), atunci luminozitatea rezultată a pixelului va fi de 83% din maxim, care va permite formarea unei nuanţe de culoare intermediare de roşu. Ambele metode de extrapolare a culorilor discutate au dezavantajele lor. În primul caz, există o posibilă pâlpâire a ecranului și o ușoară creștere a timpului de reacție, iar în al doilea, există posibilitatea pierderii detaliilor imaginii. Este destul de dificil să distingem o matrice de 18 biți cu extrapolare de culoare de o matrice adevărată de 24 de biți cu ochi. În același timp, costul unei matrice pe 24 de biți este mult mai mare.
Principiul de funcționare al afișajelor TFT-LCD
Principiul general al formării imaginii pe ecran este bine ilustrat în Fig. 1. Dar cum să controlezi luminozitatea subpixelilor individuali? De obicei, este explicat începătorilor astfel: în spatele fiecărui subpixel există un obturator cu cristale lichide. În funcție de tensiunea aplicată acestuia, transmite mai mult sau mai puțină lumină din spate. Și toată lumea își imaginează imediat un fel de amortizoare pe balamale mici care se rotesc la unghiul dorit... cam așa:
În realitate, desigur, totul este mult mai complicat. Nu există clapete de material pe balamale. Într-o matrice de cristale lichide reale, fluxul luminos este controlat cam așa:
Lumina din spate (urmărim imaginea de jos în sus) trece mai întâi prin filtrul de polarizare inferior (placă umbrită albă). Acum acesta nu mai este un curent de lumină obișnuit, ci unul polarizat. Apoi lumina trece prin electrozii de control translucizi (plăci galbene) și întâlnește un strat de cristale lichide pe drum. Prin schimbarea tensiunii de control, polarizarea fluxului luminos poate fi modificată cu până la 90 de grade (în imaginea din stânga), sau lăsată neschimbată (chiar acolo). Atenție, distracția este pe cale să înceapă! După stratul de cristale lichide sunt amplasate filtre de lumină și aici fiecare subpixel este colorat în culoarea dorită - roșu, verde sau albastru. Dacă ne uităm la ecranul cu filtrul de polarizare de sus scos, vom vedea milioane de subpixeli strălucitori - și fiecare strălucește cu luminozitate maximă, deoarece ochii noștri nu pot distinge polarizarea luminii. Cu alte cuvinte, fără polarizatorul superior vom vedea pur și simplu o strălucire albă uniformă pe întreaga suprafață a ecranului. Dar, de îndată ce puneți filtrul de polarizare superior, acesta va „dezvălui” toate modificările pe care cristalele lichide le-au făcut în polarizarea luminii. Unii subpixeli vor rămâne strălucitori, precum cel din stânga din figură, a cărui polarizare a fost modificată cu 90 de grade, iar unii se vor stinge, deoarece polarizatorul superior este în antifază față de cel inferior și nu transmite lumină cu polarizarea implicită. Există și subpixeli cu luminozitate intermediară - polarizarea fluxului de lumină care trece prin ei a fost rotită nu cu 90, ci cu un număr mai mic de grade, de exemplu, cu 30 sau 55 de grade.
Avantaje și dezavantaje
|
Simboluri: (+) avantaj, (~) acceptabil, (-) dezavantaj |
||
| Monitoare LCD
| Monitoare CRT
|
|
| Luminozitate | (+) de la 170 la 250 cd/m2 | (~) de la 80 la 120 cd/m2 |
| Contrast | (~) 200:1 până la 400:1 | (+) de la 350:1 la 700:1 |
| Unghiul de vizualizare (prin contrast) | (~) 110 până la 170 de grade | (+) peste 150 de grade |
| Unghiul de vizualizare (după culoare) | (-) de la 50 la 125 de grade | (~) peste 120 de grade |
| Permisiune | (-) Rezoluție unică cu dimensiune fixă a pixelilor. În mod optim, poate fi utilizat numai în această rezoluție; În funcție de funcțiile de expansiune sau compresie acceptate, pot fi utilizate rezoluții mai mari sau mai mici, dar nu sunt optime. | (+) Sunt acceptate diferite rezoluții. Cu toate rezoluțiile acceptate, monitorul poate fi utilizat optim. Limitarea este impusă doar de acceptabilitatea frecvenței de regenerare. |
| Frecvența verticală | (+) Frecvența optimă 60 Hz, care este suficientă pentru a evita pâlpâirea | (~) Numai la frecvențe de peste 75 Hz nu există nicio pâlpâire clar vizibilă |
| Erori de înregistrare a culorilor | (+) nr | (~) 0,0079 până la 0,0118 inchi (0,20 - 0,30 mm) |
| Concentrarea | (+) foarte bine | (~) de la satisfăcător la foarte bun> |
| Distorsiuni geometrice/liniare | (+) nr | (~) posibil |
| Pixeli sparți | (-) până la 8 | (+) nr |
| Semnal de intrare | (+) analogic sau digital | (~) numai analogic |
| Scalare la diferite rezoluții | (-) lipsește sau se folosesc metode de interpolare care nu necesită cheltuieli generale mari | (+) foarte bine |
| Precizia culorii | (~) True Color este acceptată și temperatura de culoare necesară este simulată | (+) True Color este acceptat și există o mulțime de dispozitive de calibrare a culorii pe piață, ceea ce este un plus sigur |
| Corecție gamma (ajustarea culorii la caracteristicile vederii umane) | (~) satisfăcător | (+) fotorealist |
| Uniformitate | (~) adesea imaginea este mai luminoasă la margini | (~) adesea imaginea este mai luminoasă în centru |
| Puritatea culorii/calitatea culorii | (~) bun | (+) ridicat |
| Pâlpâi | (+) nr | (~) nu se observă peste 85 Hz |
| Timp de inerție | (-) de la 20 la 30 ms. | (+) neglijabil |
| Formarea imaginii | (+) Imaginea este formată din pixeli, al căror număr depinde doar de rezoluția specifică a panoului LCD. Pasul pixelilor depinde doar de dimensiunea pixelilor înșiși, dar nu și de distanța dintre ei. Fiecare pixel este modelat individual pentru focalizare, claritate și claritate superioare. Imaginea este mai completă și mai netedă | (~) Pixelii sunt formați dintr-un grup de puncte (triade) sau dungi. Pasul unui punct sau a unei linii depinde de distanța dintre puncte sau linii de aceeași culoare. Ca rezultat, claritatea și claritatea imaginii depind în mare măsură de dimensiunea pasului punctului sau a liniilor și de calitatea CRT |
| Consumul de energie și emisiile | (+) Practic nu există radiații electromagnetice periculoase. Consumul de energie este cu aproximativ 70% mai mic decât monitoarele CRT standard (25 până la 40 W). | (-) Radiația electromagnetică este întotdeauna prezentă, dar nivelul depinde de dacă CRT îndeplinește vreun standard de siguranță. Consumul de energie în stare de funcționare este de 60 - 150 W. |
| Dimensiuni/greutate | (+) design plat, greutate redusă | (-) design greu, ocupă mult spațiu |
| Interfața monitorului | (+) Interfață digitală, totuși, majoritatea monitoarelor LCD au o interfață analogică încorporată pentru conectarea la cele mai comune ieșiri analogice ale adaptoarelor video | (-) Interfață analogică |
Literatură
- A.V.Petrochenkov „Hardware-calculator și periferice”, -106 pag.
- V.E. Figurnov „PC IBM pentru utilizator”, -67 pagini.
- „HARD "n" SOFT" (revista de computer pentru o gamă largă de utilizatori) Nr. 6 2003.
- N.I. Gurin „Lucrul pe un computer personal” - 128 de pagini.
