ЖК-монітори. СПК

Рідкокристалічний монітор

Рідкокристалі́чний диспле́й (англ. liquid crystal display (LCD) — це електронний пристрій візуального відображення інформації (дисплей), принцип дії якого ґрунтується на явищі електричного переходу Фредерікса в рідких кристалах. Керування кожною рідкокристалічною коміркою здійснюється з допомогою напруги, яку подає на комірку один з транзисторів тонкої підкладки (TFT — абревіатура англійського виразу «Thin Film Transistors»). Рідкокристалічні дисплеї мають низьке енергоспоживавання, тому вони знайшли широке застосування, як в кишенькових пристроях (годинниках, мобільних телефонах, кишенькових комп'ютерах), так і в комп'ютерних моніторах, телевізорах тощо.

Екран LCD монітора являє собою масив маленьких сегментів (названих пікселями), які можуть маніпулювати для відображення інформації. Технологічні нововведення дозволили обмежити їхні розміри величиною маленької крапки, відповідно на одній і тій же площі екрана можна розташувати більше число електродів, що збільшує дозвіл LCD монітора, і дозволяє нам відображати навіть складні зображення в кольорі. Для висновку кольорового зображення необхідне підсвічування монітора позаду так, щоб світло породжувалося в задній частині LCD дисплея. Це необхідно для того, щоб можна було спостерігати зображення з гарною якістю, навіть якщо навколишнє середовище не є світлою. Кольори виходить у результаті використання трьох фільтрів, які виділяють із випромінювання джерела білого світла три основні кольори. Комбінуючи три основні кольори для кожної крапки або пікселя екрана, з'являється можливість відтворити будь-які кольори.

Головні характеристики сучасних ЖК-моніторів

1. Розширення
2. Яскравість
3. Котрасність
4. Кут огляду
5. Час реакції пікселя
6. Тип матриці
7. Інтерфейс монітора
8. Биті і гарячі пікселі

РК-дисплеї мають фіксований набір фізичних пікселів. Тому вони розраховані на роботу з одним фіксованим дозволом, який називається робочим. Наприклад, монітори з діагоналлю від 17 до 19 дюймів, часто мають робочий дозвіл 1280 х 1024, а це означає, що у даного монітора дійсно міститься 1280 пікселів по горизонталі і 1024 по вертикалі. Відповідно чим більше дозвіл, тим краще якість картинки.

Сьогодні яскравість РК - моніторів коливається в рамках 300 - 600 кд. Яскравість монітора є дуже важливим параметром, так як при недостатній яскравості монітора ви не зможете комфортно грати в ігри або переглядати фільми. Але все ж слід розуміти, що значне підвищення яскравості монітора, збільшить і навантаження на ваші очі, так що потрібно дотримувати баланс яскравості.

Останнім часом контрастність зображення моніторів значно зросла. Зараз нерідко цей показник досягає значення 1000:1, а іноді й більше. Цей параметр визначається як співвідношення між максимальною і мінімальною яскравістю на білому і чорному фоні відповідно.

Проходження світла

Рідкокристалічна панель освітлюється джерелом світла (у залежності від того, де воно розташоване, рідкокристалічні панелі працюють на відображення або на проходження світла). Площина поляризації світлового променя повертається на 90° при проходженні однієї панелі. Якщо до комірки прикласти електричне поле, молекули рідких кристалів частково вибудовуються вертикально уздовж поля, кут повороту площини поляризації світла стає відмінним від 90 градусів. Поворот площини поляризації світлового променя непомітний для ока, тому виникає необхідність додати до скляних панелей ще два інших шари, що виконують роль поляризаційних фільтрів. Ці фільтри пропускають тільки складову світлового променя із заданою поляризацією. Тому при проходженні поляризатора пучок світла буде ослаблений у залежності від кута між його площиною поляризації і віссю поляризатора. При відсутності напруги комірка прозора, тому що перший поляризатор пропускає тільки світло з відповідним вектором поляризації. Завдяки рідким кристалам вектор поляризації світла повертається і до моменту проходження пучком до другого поляризатора він уже повернутий так, що проходить через другий поляризатор без перешкод.

У присутності електричного поля поворот вектора поляризації відбувається на менший кут, тим самим другий поляризатор стає тільки частково прозорим для випромінювання. Якщо різниця потенціалів буде такою, що повороту площини поляризації в рідкому кристалі не відбудеться зовсім, то світловий промінь буде цілком поглинутий другим поляризатором, і освітлений ззаду екран буде здаватися чорним (промені підсвічування цілком поглинаються екраном). Якщо розташувати велике число електродів, що створюють різні електричні поля в окремих місцях екрана (комірках), то з'явиться можливість при правильному керуванні потенціалами цих електродів відображати на екрані елементи зображення. Електроди інкапсулюють в прозорий пластик і надають їм будь-яку форму. Технологічні нововведення дозволили обмежити їхні розміри величиною маленької крапки, відповідно на маленькій ділянці екрана можна розташувати більше число електродів, що збільшує роздільну здатність LCD-монітора і дозволяє відображати навіть складні зображення в кольорі. Для виводу кольорового зображення необхідне підсвічування монітора ззаду, таким чином, щоб світло виходило із задньої частини LCD. Це необхідно для того, щоб можна було спостерігати зображення з гарною якістю, навіть якщо навколишнє середовище не є світлим. Для отримання кольорового зображення використовують три фільтри, що виділяють з випромінювання джерела білого світла три основні компоненти - червоний, зеленій та синій кольори. Завдяки комбінуванню цих трьох основних кольорів для кожної точки або пікселя екрана з'являється можливість відтворити будь-який колір.

Переваги та недоліки

Переваги

РК-монітори споживають до 70 % менше електроенергії в порівнянні з аналогами на електронно-променевих трубках. Займають мало місця на робочому столі, не мають ніяких шкідливих для здоров'я людини випромінювань, так як висока напруга в них не використовується. Мають дуже чітке зображення в оптимальній для нього роздільній здатності .

Дешевизна та добра якість зображення. FULL HD IPS монітори зараз коштують смішних грошей, при тому яке зображення вони видають. Також розвиваються 4К монітори, але ціни на них поки що дуже великі і нема контенту, який під це розширення створюється.

Недоліки

Якісне зображення можливе тільки в так званому "native" режимі екрану, коли на один піксель доводиться три транзистора. Будь-яка зміна призведе до помітного спотворення картинки на моніторі.

Так як підсвічування зображення виконується транзисторами, яскравість РК монітора недостатня для роботи при яскравому освітленні і сонячному світлі.

Неможливість якісного калібрування кольорів викликана як сильною залежністю кольору від освітленості приміщення, так і неможливістю задати правильну передачу кольору.

Часто помітна на око інерційність - вона особливо заважає при перегляді відеофільмів або при запуску динамічної комп'ютерної гри.

Випалювання (псування) окремих пікселів. Через складну технологію дуже часто в матриці буває кілька несправних пікселів, тобто пікселів, колір яких ніколи не змінюється. На жаль, певна кількість(встановлена виробником) таких пікселів не вважається браком і не є підставою для гарантійного ремонту та/або заміни.

Класифікація

Виділяють 3 основних типи матриць - TN, IPS і VA.

• TN + film - (Twisted Nematic + film) - найпростіша технологія. Слово film у назві технології означає додатковий шар, застосовуваний для збільшення кута огляду. В даний час приставку film часто опускають, називаючи такі матриці просто TN. Способу покращення контрастності і кутів огляду для панелей TN поки не знайшли, причому час відгуку у даного типу матриць є на даний момент одним з кращих, а ось рівень контрастності - ні. Матриця TN + film працює таким чином: якщо до субпікселя не постачається напруга, рідкі кристали (і поляризоване світло, який вони пропускають) повертаються один щодо одного на 90° в горизонтальній площині в просторі між двома пластинами. І оскільки напрямок поляризації фільтра на другий пластині складає якраз кут в 90 ° з напрямком поляризації фільтра на першому пластині, світло проходить через нього. Якщо червоні, зелені та сині субпікселі повністю освітлені, на екрані утворюється біла крапка. До переваг технології можна віднести саме маленьке час відгуку серед сучасних матриць, а також невисоку собівартість. Недоліки: найгірша передача кольору, найменші кути огляду.

• IPS - (In - Plane Switching) була розроблена компаніями Hitachi і NEC. Ці компанії користуються двома різними назвами однієї технології - NEC використовує «SFT» , а Hitachi - «IPS». Технологія призначалася для позбавлення від недоліків TN + film. Хоча за допомогою IPS і вдалося домогтися збільшення кута огляду до 178°, а також високої контрастності і передачі кольору, час відгуку залишився на низькому рівні. Станом на 2008 рік, матриці, виготовлені за технологією IPS (SFT), - єдині з ЖК-моніторів, завжди передають повну глибину кольору RGB - 24 біта, по 8 біт на канал. Станом на 2012 рік випущено вже багато моніторів на IPS матрицях (e-IPS виробництва LG.Displays), що мають 6 біт на канал. Старі TN-матриці мають 6 - біт на канал, як і частина MVA. Якщо до матриці IPS не прикладати напруги, молекули рідких кристалів не повертаються. Другий фільтр завжди повернений перпендикулярно першому, і світло через нього не проходить. Тому відображення чорного кольору близько до ідеалу. При виході з ладу транзистора «битий» піксель для панелі IPS буде не білим, як для матриці TN, а чорним.

• VA - (Vertical Alignment) була представлена ​​в 1996 році компанією Fujitsu. Рідкі кристали матриці VA при вимкненній напрузі перпендикулярні по відношенню до другого фільтру, тобто не пропускають світло. При добавленні напруги кристали повертаються на 90°, і на екрані з'являється світла крапка. Як і в IPS-матрицях, пікселі при відсутності напруги не пропускають світло, тому при виході з ладу їх видно як чорні точки. Спадкоємицею технології VA стала технологія MVA (Multi-domain Vertical Alignment), розроблена компанією Fujitsu як компроміс між TN і IPS технологіями. Горизонтальні і вертикальні кути огляду для матриць MVA складають 160° (на сучасних моделях моніторів до 176-178°), при цьому завдяки використанню технологій прискорення (RTC) ці матриці не сильно відстають від TN+Film за часом відгуку. Вони значно перевищують характеристики останніх за глибиною кольорів і точності їх відтворення. Перевагами технології MVA є глибокий чорний колір ( при перпендикулярному погляді ) і відсутність як гвинтовий структури кристалів, так і подвійного магнітного поля. Недоліки MVA в порівнянні з S-IPS : пропажа деталей в тінях при перпендикулярному погляді, залежність колірного балансу зображення від кута зору.

Посилання

dammlab.com

http://we-it.net/index.php/per/19-kharakteristiki-zhk-monitorov