2. Жидкокристаллический монитор (жк-монитор) — плоский дисплей на основе жидких кристаллов

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

Конструктивно дисплей состоит из ЖК-матрицы (стеклянной пластины, между слоями которой и распологаются жидкие кристаллы), источников света для подсветки, контактного жгута и обрамления (корпуса), чаще пластикового, с металлической рамкой жёсткости.

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

Поверхность электродов, контактирующая с жидкими кристаллами, специально обработана для изначальной ориентации молекул в одном направлении. В TN-матрице эти направления взаимно перпендикулярны, поэтому молекулы в отсутствие напряжения выстраиваются в винтовую структуру. Эта структура преломляет свет таким образом, что до второго фильтра плоскость его поляризации поворачивается и через него свет проходит уже без потерь. Если не считать поглощения первым фильтром половины неполяризованного света, ячейку можно считать прозрачной.

Если же к электродам приложено напряжение, то молекулы стремятся выстроиться в направлении электрического поля, что искажает винтовую структуру. При этом силы упругости противодействуют этому, и при отключении напряжения молекулы возвращаются в исходное положение. При достаточной величине поля практически все молекулы становятся параллельны, что приводит к непрозрачности структуры. Варьируя напряжение, можно управлять степенью прозрачности.

Если постоянное напряжение приложено в течение долгого времени, жидкокристаллическая структура может деградировать из-за миграции ионов. Для решения этой проблемы применяется переменный ток или изменение полярности поля при каждой адресации ячейки (так как изменение прозрачности происходит при включении тока, вне зависимости от его полярности).

Во всей матрице можно управлять каждой из ячеек индивидуально, но при увеличении их количества это становится трудновыполнимо, так как растёт число требуемых электродов. Поэтому практически везде применяется адресация по строкам и столбцам.

Проходящий через ячейки свет может быть естественным — отражённым от подложки (в ЖК-дисплеях без подсветки). Но чаще применяют искусственный источник света, кроме независимости от внешнего освещения это также стабилизирует свойства полученного изображения.

Таким образом, полноценный монитор с ЖК-дисплеем состоит из электроники, обрабатывающей входной видеосигнал, ЖК-матрицы, модуля подсветки, блока питания и корпуса с элементами управления. Именно совокупность этих составляющих определяет свойства монитора в целом, хотя некоторые характеристики важнее других.

Общие характеристики ЖК мониторов.

1. Размер экрана: 13”, 17”, 19”; 

2. Ориентация: портрет и ландшафт.

3. Поле обзора, характеризуется углами обзора. По вертикали 120⁰-170⁰, по горизонтали 140⁰-170⁰.

4. Разрешение экрана. Строго фиксировано для каждого монитора. Разрешение определяется размером ЖК-экрана и размером отдельной ЖК-ячейки. Чаще всего используется разрешение 1024х768. Можно изменить разрешение экрана для ЖК-монитора, но при этом пострадает качество изображения.

5. Частота обновления кадров (частота развертки) от 60 до 120 Гц.

6. Яркость. Чем выше яркость, тем лучше: изображение будет более красочным, блики станут менее заметны, углы обзора увеличатся. Яркость всегда можно уменьшить с помощью регуляторов, а вот ее недостаток восполнить нельзя. Средняя яркость для ЖК - мониторов составляет 150-200 кд/м².

7. Контрастность изображения на ЖК – экране показывает, во сколько раз изменяется его яркость при изменении уровня видеосигнала от максимального до минимального. Эту величину часто называют коэффициентом контрастности и обозначают в виде отношения (например, 150:1, где 150 – это значение яркости, а 1 - видеосигнал). Чем выше контрастность ЖК – экрана, тем более четкое изображение можно на нем получить. Приемлемая цветопередача обеспечивается при контрастности не менее 130:1, высококачественная цветопередача требует контрастности 300:1.

8. Инертность ЖК – экрана характеризуется минимальным временем, необходимым для активизации его ячейки. ^ Это время у современных ЖК - мониторов значительно уменьшилась по сравнению с первыми моделями. Инертность современных ЖК – мониторов составляет 15-70 мс, т.е. соответствует значениям аналогичных параметров обычных мониторов.

9. Палитра. В отличие от традиционных, плоскопанельные мониторы имеют ограниченную палитру, т.е. характеризуются ограниченным количеством воспроизводимых на экране оттенков цветов. Эта ограниченность объясняется тем, что ЖК – монитор является цифровым и требует выполнения дополнительного аналого-цифрового преобразования RGB – сигнала видеоадаптера перед подачей его на ЖК – ячейки. Типовой размер палитры современных ЖК – мониторов составляет 265 144 или 16 777 216 оттенков цветов.

Достоинства

1. Нет излучений.

2. Энергопотребление на 70% ниже чем у CRT (не больше 35-50 Вт в рабочем режиме и 5-8 Вт в режиме ожидания).

3. Размер и масса.

Недостатки.

1. Зависимость качества изображения от внешнего света.

2. Ограниченный угол обзора.

3. Искажение цветопередачи

4. Проблемные пикселы. Наличие на некоторых ЖК – экранах проблемных, «заклинивающих» или «битых» пикселов, яркость которых при смене изображения и даже при выключении монитора остается неизменной. Поэтому, при приобретении монитора следует внимательно изучить поверхность его экрана на предмет наличия таких пикселов и при их обнаружении требовать другой монитор.

5. Высокая стоимость.

Преимущества ЖК с ЭЛТ мониторами.