Жидкокристаллические мониторы
Жидкокристаллический монитор
Жидкокристаллические мониторы, ЖК-дисплеи, ЖКД (Liquid Cristal Display, LCD) — технология производства мониторов, основанная на особых свойствах группы прозрачных химических соединений со «скрученными молекулами», называемых жидкими кристаллами (ЖК). Последние способны изменять под действием электрического поля свою структуру и положение плоскости поляризации света, а следовательно и управлять количеством проходящего через них светового излучения. Свет генерируется источником подсветки и проходит через поляризационные фильтры, расположенные перед и после слоя жидких кристаллов. В зависимости от приложенного к прозрачным электродам напряжения в соответствующей области экрана образуется светлый, серый, черный или цветовой фрагмент. Существуют различные способы построения ЖК-дисплеев. Один из них основан на использовании так называемых светоклапанных модуляторов, представляющих собой решетку полосковых электродов, нанесенных на прозрачные поляризационные пластины. Пластины разделяются зазором, который заполняется жидким кристаллом. Между точками пересечения полосковых электродов на обеих пластинах образуются конденсаторы, собственно и представляющие собой модуляторы. Для создания цветного изображения панель дополняется матрицей RGB-фильтров.

 Устройство ЖК-дисплея с пассивной матрицей
С учетом особенностей конструкции различают LCD с пассивной матрицей (пассивные ЖК-дисплеи) и LCD с активной матрицей (активные ЖК-дисплеи). В пассивной матрице ЖК-элементов (обычно изготавливается по технологии STN — Super Twisted Nematic) выбранная точка изображения активируется подачей напряжения на соответствующие прозрачные адресные проводники-электроды строки и столбца. В этом случае невозможно достичь высокого контраста изображения, так как электрическое поле возникает не только в точке пересечения адресных проводников, но и на всем пути распространения тока. Эта проблема вполне разрешима при использовании так называемой активной матрицы ЖК-элементов, когда каждой точкой изображения управляет свой электронный переключатель, сохраняющий состояние электрического поля в этой точке на некоторое время после его активизации. Это позволяет использовать менее инерционные («быстрые») жидкие кристаллы и таким образом исключить эффект «смазывания» изображения, характерный для LCD c пассивной матрицей. Кроме того, переключатель, в качестве которого используется тонкопленочный транзистор (TFT), Thin-Film Transistor Display, предохраняет пиксел от воздействия соседних ячеек и устраняет перекрестные помехи, что делает изображение более четким. Очевидно, что LCD с активной матрицей являются более сложными и дорогими устройствами. Тем не менее, подавляющее большинство ЖК-мониторов, выпускаемых в настоящее время для настольных и мобильных ПК, использует активные матрицы. Этому способствуют значительные успехи в технологии их изготовления и существенное сокращение их стоимости. Указанное обстоятельство позволило также наладить массовый выпуск широкоформатных (17-20”) ЖК-мониторов.
 
Устройство ЖК-дисплея с активной матрицей
В зависимости от структуры слоя жидких кристаллов различают ЖК-мониторы с матрицами видов: TN (Twisted Nematic) — наиболее эргономичные и дешевые, устанавливаются в большинстве ноутбуков однако обеспечивают сравнительно небольшие углы обзора (до 130-150°) и невысокую контрастность; VA (Vertical Alignment) — обладают высокой контрастностью даже при углах обзора более 170°, однако они более инерционны из-за того, что слой кристаллов может содержать несколько уровней; IPS (In-Plane Switching) — имеют больший, чем у TN, угол обзора за счет того, что жидкие кристаллы вращаются параллельно плоскости дисплея, однако для создания необходимой яркости изображения они требуют большего потребления электроэнергии; Super-IPS — созданы на основе изменения формы и расположения кристаллов в IPS-матрице. Это позволило улучшить цветопередачу при больших углах обзора. Производство IPS-матриц стоит достаточно дорого, поэтому они используются только в мониторах с большим размером диагонали экрана (от 20” и более). Тип матрицы в руководстве по эксплуатации монитора упоминается редко.
Основные достоинства ЖК-мониторов: весьма малая толщина и масса, а также небольшое энергопотребление, что сделало их предпочтительными при использовании в компактных устройствах (ноутбуки, электронные секретари, мобильные телефоны, циферблаты часов и т.д.). Кроме того, вредное для здоровья человека излучение практически отсутствует. ЖК-мониторы могут снабжаться аналоговым, цифровым, обеспечивающим лучшее качество изображения, или гибридным интерфейсом для связи с компьютером.
Основные недостатки: высокая стоимость (в 2-3 раза выше мониторов ЭЛТ), которая существенно зависит от размеров экрана, что до сих пор несколько ограничивает их применение в настольных ПК (офисные ЖК-мониторы), хотя в последние годы цены на ЖК-мониторы заметно снизились; зависимость качества изображения от угла визирования экрана и повышенная (по отношению к ЭЛТ) инерционность, что снижает качество вывода быстро сменяющихся картинок. Последнее обстоятельство до недавнего времени ограничивало использование ЖК-мониторов для приема телевизионных изображений. Однако к 2002 рядом фирм выпущены плоские ЖК-панели, пригодные для высококачественной демонстрации ТВ программ. Кроме того, ЖК-мониторы в отличие от мониторов ЭЛТ рассчитаны на работу в одном разрешении и используют лампы подсветки, которые в дешевых моделях имеют весьма ограниченный срок службы.
В 2004 фирма Sharp эффектно продемонстрировала работу 15-дюймового ЖК-монитора (LL-151-3D), формирующего объемное изображение, которое можно видеть без специальных очков. Высокое качество объемного изображения достигается за счет работы так называемого паралаксного барьера. Формируемая им вертикальная сетка, распределяет распространение света от изображения так, что каждый из глаз (левый и правый) воспринимают только одну из предназначенных им групп пикселов экрана.
 

(Cathod Ray Tube, CRT) — технология построения мониторов, основанная на использовании достаточно крупного электровакуумного прибора — электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) с широким основанием, служащим в качестве «экрана», с нанесенным на него слоем флюорисцирующего покрытия. Формирование изображения производится на этом слое потоком электронов, активизирующим его свечение (в том числе цветовое). Источником потока электронов служит расположенная напротив экрана так называемая электронная пушка. В различных конструкциях ЭЛТ могут использоваться от одной до трех электронных пушек — по одной на каждый воспроизводимый цвет изображения. Управление шириной пучка электронов, его движением по поверхности экрана и интенсивностью производится электромагнитными полями. Для обеспечения передачи цветного изображения используется люминофор с матричной структурой и установленная перед люминофором специальная маска. Последняя сужает пучок электронов и направляет его на один из трех участков элемента матрицы, воспроизводящих определенный цвет (см., например RGB). Используются различные технологии, формирования «матриц» и «масок» в ЭЛТ, включая так называемую трехточечную теневую маску (Dot-Trio Shadow-Mask), щелевую апертурную решетку (Aperture-Grille CRT) и гнездовую маску (Slot-Mask CRT). Наиболее эффективными считаются две последние технологии.
  Устройство ЭЛТ
В ЭЛТ-мониторах могут использоваться трубки различных геометрий передней поверхности (экрана): сферические трубки (использовались в устаревших мониторах, экран представлял собой часть сферы), цилиндрические трубки (цилиндрический экран, плоский в вертикальном направлении и закругленный в горизонтальном), плоские трубки (экран является фрагментом сферы с большим радиусом из-за чего кажется визуально плоским, при этом искажения сводятся к нулю).
Важнейшими характеристиками мониторов на базе ЭЛТ являются: разрешающая способность экрана (число пикселов по горизонтали и вертикали, соотносится с его размерами), частота вертикальной (кадровой) и горизонтальной (строчной) развертки (при том или ином разрешении), полоса пропускания видеосигнала, размеры пиксела. Как правило, мониторы имеют большую разрешающую способность и меньшие размеры пиксела, большую частоту смены кадров чем телевизоры ЭЛТ соответствующих размеров.
Достоинства мониторов на ЭЛТ: высокая разрешающая способность, независимость от угла наблюдения экрана, хорошая цветопередача и относительно невысокая стоимость.
Основные недостатки: значительные габариты, энергопотребление и уровень вредных электромагнитных излучений.
В последние годы с целью ликвидации указанных недостатков и повышения конкурентоспособности мониторов на ЭЛТ начали развиваться новые и весьма перспективные технологии их построения: FED, NED и SED.

Устройство ЭЛТ.

Монитор (дисплей; monitor, display) — в вычислительной технике устройство отображения данных, используемое для прямого их считывания, а также контроля и управления работой системы. В качестве синонимичного часто употребляется термин «дисплей», хотя эти термины не являются синонимами, так как «монитор» обозначает все устройство (блок) отображения данных, а «дисплей» — только его часть, на которой данные отображаются. Мониторы различаются:
по типу экрана (ЭЛТ, жидкокристаллические дисплеи (индикаторы, мониторы) — ЖКД, ЖКИ (LCD, Liquid-Crystal Display) (активные и пассивные), плазменные, электролюминесцентные, органические светодиодные, вакуумные флюорисцирующие, полипланарные оптические, автоэлектронной эмиссии, гибридные) и соответственно принципам формирования изображения на экране;
возможности цветопередачи (цветные и монохроматические);
типу используемого видеоадаптера (см. MDA, CGA, Hercules, EGA, VGA, SVGA) и поддерживаемому режиму работы видеокарт; 
размеру экрана (измеряется по его диагонали в дюймах, например, 15, 17, 19, 21); 
разрешающей способности экрана; 
частоте обновления экрана (измеряется в Гц: 75 Гц, 100 Гц, 120 Гц), зависит от типа экрана и видеоадаптера, а также разрешающей способности. Чем выше частота обновления кадров (в мониторах ЭЛТ), тем более устойчиво изображение и менее заметно мерцание экрана.
передаваемой яркости изображения (измеряется отношением силы света, выраженной в «свечах» или канделах (кд), к площади излучающей поверхности в кв. метрах); 
контрастности изображения (соотношение яркости между «белым» и «черным», например: 100:1, 200:1, 500:1);
инерционности или «времени отклика (реакции)» (измеряется в миллисекундах: 5мс, 8мс) — чем меньше время отклика, тем быстрее выводится/изменяется картинка на экране.
Мониторы работают в режимах текстовом и графическом. В текстовом режиме работы экран монитора (дисплей) разбивается на отдельные участки (например, на 25 строк по 80 символов), в которые могут быть выведены изображения заранее заданных форматом системы символов (букв, цифр, знаков, псевдографических символов) в допустимых для каждого конкретного типа монитора и его видеоадаптера способах их представления (цвет, яркость, размер).
В графическом режиме экран монитора разделяется на множество черно-белых или «цветных» точек — пикселов (pixel, picture element), управлением яркостью свечения которых могут выводиться графики, рисунки и символы в произвольной форме их представления. Разрешающая способность изображения на экране измеряется их числом в строке и по вертикали (например, 640х200). Величина разрешающей способности каждого типа монитора, а также количество отображаемых им градаций цвета и яркости (уровней серого) определяются типом видеоадаптера и конструкцией его экрана.