Принцип действия ЖК-дисплеев основан на эффекте линейной поляризации света. В школе демонстрируют простой опыт – берут два поляризующих фильтра и складывают их вместе. Прозрачность полученного «сэндвича» может варьироваться в очень широких пределах – он может быть почти прозрачным, не очень прозрачным и даже почти черным, в зависимости от того, насколько развернуты фильтры друг относительно друга. Почему так происходит? Естественный свет не поляризован. Через первый фильтр проходит только линейно поляризованный свет (плоскость колебаний вектора напряженности электрического поля которого совпадает с плоскостью поляризации фильтра).

Если направление поляризации второго фильтра совпадает с направлением поляризации первого фильтра, свет проходит с минимальными потерями. Если же эти направления перпендикулярны, почти весь свет поглощается. Невооруженный человеческий глаз не различает поляризацию (в отличие, скажем, от глаза пчелы), поэтому такие фокусы со светом, если они не затрагивают интенсивность, для нас незаметны.

Теперь вернемся к дисплеям. Если вместо второго фильтра взять жидкокристаллический полимер, то под воздействием электрического поля (то есть напряжения) его молекулы будут менять свою ориентацию (поворачиваться), в результате чего изменятся поляризующие свойства материала. Изменяя поле, можно задавать угол вращения вектора поляризации слоя жидких кристаллов и управлять тем, какое количество света проходит через такую ЖК-ячейку. Теперь достаточно сделать вместо одной ячейки три, и у нас готов цветной ЖК-дисплей.

Работа LCD или жидкокристаллического дисплея основана на поляризации светового потока. Жидкие кристаллы «просеивают» свет, пропуская лишь определенные волны светового пучка с соответствующей осью поляризации, и оставаясь непрозрачными для всех остальных волн. Изменение вектора поляризации осуществляется жидкими кристаллами в зависимости от приложенного к ним электрического поля. Иными словами при помощи электричества можно изменять ориентацию молекул кристаллов и тем самым обеспечивать создание изображения.

Практически любой LCD-дисплей имеет активную матрицу из транзисторов, с помощью которых формируется изображение, слой жидких кристаллов со светофильтрами, выборочно пропускающих свет, и систему подсветки (как правило, из светодиодов). Последняя необходима для показа цветных изображений. LCD-дисплей имеет несколько слоев, основными из которых являются две стеклянные панели, которые и содержат тонкий слой жидких кристаллов между собой. На панелях имеются бороздки, которые направляют кристаллы, сообщая им ориентацию. Бороздки расположены параллельно на каждой панели, но перпендикулярно между двумя панелями. Соприкасаясь с бороздками, молекулы в жидких кристаллах одинаково ориентируются во всех ячейках.

Непосредственно экран LCD-дисплея представляет собой массив маленьких сегментов – пикселей. На каждый пиксель приходится по три транзистора, каждый из которых отвечает за один из трех цветов, и конденсатор, поддерживающий необходимое напряжение. Комбинируя три основных цвета для каждого пикселя экрана, можно получить любой цвет.

Наиболее распространенными в настоящее время являются жидкокристаллические TFT-дисплеи, в активной матрице которых используются тонкоплёночные прозрачные транзисторы. Количество транзисторов в таких дисплеях может достигать несколько сотен тысяч.

Среди преимуществ LCD-дисплеев сравнительно невысокая стоимость, отличная фокусировка, очень высокая четкость изображения и яркость. А также отсутствие ошибок совмещения цветов и мерцания экрана. Дело в том, что в таких дисплеях не используется электронный луч, рисующий каждую строку на экране. Из недостатков LCD – появление мертвых пикселей из-за сгорания транзисторов, малое количество оттенков цвета, неоднородность яркости картинки (зачастую освещение у края дисплея сильнее) и сравнительно малый угол обзора.

4 распространённых мифа об LCD-мониторах, которые многие считают правдой

Жидкокристаллические мониторы вытеснили своих устаревших ЭЛТ-предшественников. Технологии LCD не стоят на месте и развиваются, порождая множество заблуждений относительно их преимуществ, выбора и эксплуатации. Вот самые популярные из них.

Миф № 1: IPS – самые крутые матрицы

«Если покупать монитор, то только IPS и ни в коем случае не TN», – совет, который вы много раз слышали от своих друзей и о котором читали в интернете. Отчасти он правдив, но не стоит слепо следовать ему. IPS и TN – это две разные технологии. IPS действительно имеет лучшую цветопередачу и углы обзора по сравнению с TN. Однако последняя обладает более высокой частотой обновления и меньшим временем отклика. Для профессиональных геймеров лучшим выбором будут, как ни странно, мониторы с TN-матрицей, тогда как для большинства обычных пользователей предпочтительнее будет IPS. Как восьмиядерные процессоры не всегда лучше четырёхъядерных, так и IPS-мониторы не всегда лучше TN. Если сравнивать мониторы TN и IPS одной ценовой категории, то невооружённым глазом будет заметно превосходство IPS. Но если сравнить дешёвый монитор с IPS-матрицей и дорогой с TN, то разницу уже будет сложно заметить. Вот и получается, что IPS далеко не всегда круче TN, кто бы что ни говорил.

Миф № 2: LED лучше LCD

Ещё одно надуманное мнение, не имеющее под собой основания. В обычных ЖК-мониторах используется подсветка CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp), то есть люминесцентная лампа с холодным катодом. В более новых – LED (Light Emitting Diodes), то есть светодиодная подсветка. Технически мониторы с обеими типами подсветки являются жидкокристаллическими, но маркетологи преподносят мониторы с LED-подсветкой как какой-то отдельный класс. Светодиодная подсветка бывает двух типов: боковой (edge-lit) – когда светодиоды располагаются по краям матрицы и светят в торец, и полной (full-array) – когда источники света располагаются позади матрицы по всей её площади. Большинство мониторов оснащены подсветкой первого типа, поскольку она более доступна. Но все те пресловутые преимущества вроде высокой контрастности и яркости может обеспечить лишь полная подсветка, которая дороже и есть далеко не везде. Поэтому обычный монитор с LED-подсветкой обладает, по сути, только одним преимуществом, а именно меньшим энергопотреблением.

Миф № 3: правило вытянутой руки

Большинство руководств по работе с компьютером советуют располагать монитор на расстоянии 50-60 сантиметров. Считается, что это идеальное расстояние для глаз, позволяющее не напрягать зрение. На самом же деле нет никакого научного подтверждения этого факта, о чём пишет эксперт в области эргономики Деннис Р.Анкрум (Dennis R.Ankrum). Существует понятие покоя аккомодации, которое, если не вдаваться в подробности, означает способность глаза без напряжения фокусироваться на предметах естественным образом. Расстояние, при котором это проявляется, непостоянно и меняется в зависимости от освещения, типа объекта или просто с возрастом. Придумать золотое правило для всех невозможно: некоторым людям нужно как минимум 60 сантиметров, другие не испытывают никакого негативного воздействия и при более близком расстоянии. При этом Анкрум отмечает, что увеличение расстояния более чем на 80 сантиметров никак не сказывается на уменьшении напряжения глаз.

Миф № 4: не стоит покупать мониторы неизвестных брендов

Бренд имеет значение при выборе телевизора, но при покупке монитора для компьютера он мало на что влияет. По сути, вы можете купить действительно качественный монитор от довольно малоизвестных брендов. При выборе вы подсознательно предпочтёте LG или Dell как знакомые и известные бренды, но не спешите с покупкой и сначала посмотрите на предложения AOC, NEC и Hazro. Их продукция гораздо дешевле мониторов аналогичного качества, даже от производителей среднего уровня вроде Asus и ViewSonic. Прежде чем принять решение, прочтите обзоры в интернете, сходите в ближайший магазин и оцените приглянувшийся монитор самостоятельно. Дорогое далеко не всегда означает лучшее.

LCD, LED и OLED: что выбрать и в чем разница дисплеев, мониторов и телевизоров

Жидкокристаллический дисплей (ЖК-дисплей, ЖКД; жидкокристаллический индикатор,ЖКИ; англ. liquid crystal display, LCD) – дисплей на основе жидких кристаллов, а также устройство (монитор, телевизор) на основе такого дисплея.

Экраны LCD-мониторов (Liquid Crystal Display, жидкокристаллические мониторы) изготовлены из вещества (цианофенил), которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Фактически это жидкости, обладающие анизотропией свойств (в частности оптических), связанных с упорядоченностью в ориентации молекул.

Основной их особенностью является возможность изменять ориентацию в пространстве под воздействием электрического поля. А если сзади матрицы поставить источник света, то, проходя через кристалл, поток будет окрашиваться в определенный цвет. Изменяя напряжённость электрического поля, можно изменять положение кристаллов, а значит и видимое количество одного из основных цветов. Кристаллы работают, как клапан или фильтр. Управление всей матрицей даёт возможность вывода на экран определённого изображения.

Жидкокристаллические материалы были открыты еще в 1888 году австрийским ученым Ф.Ренитцером, но только в 1930-м исследователи из британской корпорации Marconi получили патент на их промышленное применение. В конце 1966 года корпорация RCA продемонстрировала прототип LCD-монитора – цифровые часы. Значительную роль в развитии LCD-технологии сыграла корпорация Sharp. Она и до сих пор находится в числе технологических лидеров. Первый в мире калькулятор CS10A был произведен в 1964 году именно этой корпорацией. В октябре 1975 года уже по технологии TN LCD были изготовлены первые компактные цифровые часы. Во второй половине 70-х начался переход от восьмисегментных жидкокристаллических индикаторов к производству матриц с адресацией каждой точки. Так, в 1976 году Sharp выпустила черно-белый телевизор с диагональю экрана 5,5 дюйма, выполненного на базе LCD-матрицы разрешением 160х120 пикселов.

Одним из самых качественных типов LCD-матриц является IPS. Именно IPS технология доминирует в мобильных устройствах, так как она обладает хорошей цветопередачей и, что особенно важно для смартфонов – хорошими углами обзора. Ресурс работы ЖК телевизора (дисплея) около 60000 часов.

Светодиодный экран (LED screen, LED display) – устройство отображения и передачи визуальной информации (дисплей, монитор, телевизор), в котором каждой точкой – пикселем – является один или несколько полупроводниковых светодиодов (LED).

LED – именно так сейчас принято сокращенно называть жидкокристаллическую (ЖК) панель со светодиодной (LED) подсветкой. Не так давно для подсветки ЖК-матрицы использовались люминисцентные лампы (CCFL), но сегодня их окончательно и бесповоротно вытеснили светодиоды. Матрица работает на просвет. По сути, каждый RGB-пиксель представляет собой «заслонку» (а фактически фильтр) для света, излучаемого светодиодами. Кстати, очень интересный вариант, когда в телевизоре используется «локальная» подсветка, то есть множество светодиодов установлены позади матрицы и могут освещать только определенную зону. Тогда достигается высокий показатель контрастности в одном кадре, однако первые такие модели буквально «шли пятнами». Впрочем, сегодня большинство LED-телевизоров имеют торцевую подсветку, когда диоды расположены по бокам (в торце). Такая конструкция и позволяет сделать предельно плоские, энергоэффективные и легкие видеопанели. Чаще всего срок службы LED телевизоров принадлежит диапазону от 50 до 100 тысяч часов.

Органический светодиод (англ. organic light-emitting diode, сокр. OLED) – полупроводниковый прибор, изготовленный из органических соединений, эффективно излучающих свет при прохождении через них электрического тока. Основная технология создания дисплеев основана на том, что органическая пленка на углеродной основе помещается между двумя проводниками, пропускающими электрический ток, из-за которого пленка излучает свет.

Главное отличие этой технологии от LED в том, что свет испускается каждым пикселем в отдельности, так что яркий белый или красочный цветной пиксель может находиться рядом с пикселем черного или совершенно другого цвета, и они не будут влиять друг на друга. Это отличает их от традиционных ЖК-панелей, которые оснащаются специальной подсветкой, свет от которой проходит через слой пикселей.

К сожалению, между собой OLED пиксели отличаются не только цветом, но и рядом других характеристик – уровнем яркости, сроком службы, скоростью включения/выключения и прочими. Чтобы обеспечить относительно равномерные характеристики экрана в целом, производителям приходится идти на самые разные ухищрения: варьировать форму и размер светодиодов, размещать их в особом порядке, использовать программные трюки, регулировать яркость свечения с помощью ШИМ (то есть, грубо говоря, пульсацией), и так далее. Причем технологии реализации самих матриц немного различаются. Так, в LG используется «сэндвич», а у Samsung – классическая RGB-схема. OLED можно гнуть вроде как без особых последствий. Поэтому вогнутые телевизоры также были построены на базе этой технологии.