Для получения права самостоятельно публиковать энциклопедические и научные статьи, авторам необходимо отправить заявку произвольной формы с указанием минимальных сведений о своей квалификации на e-mail: [email protected]
Телевизор (от новолатинского televisorium - дальновидец) - электронное устройство для приёма и отображения изображения и звука, передаваемых по беспроводным каналам (в т. ч. телевизионных программ, также сигналов от устройств воспроизведения видеосигнала).
История Идея передачи изображения на расстоянии существовала с глубокой древности. В 1907 г. в первые изобритателем Дикманном был продемонстрирован телевизионный приёмник, с двадцатистрочным экраном размером 3х3 см и частотой развёртки 10 кадр/с.
Жидкокристаллический дисплей (Liquid crystal display, LCD) -плоский дисплей на основе жидких кристаллов. Понятие "жидкие кристаллы" в 1963 г. ими заинтересовалась RCA и начала работу с DSM-эффектом динамического рассеяния в ЖК. В 1969 г. Джеймс Фергюссон (James Fergason) обнаружил эффект скручивания жидких кристаллов-нематиков (twisted nematic effect, TN effect). Фергюссон работал в Кентском университете и патент на твист-нематические кристаллы он получил в 1971 г. совместно со специалистами известной фирмы Hoffman La Roche, мирового производителя 90% всех ЖК-материалов. Это открытие было фундаментальным, поскольку многие ЖК-дисплеи используют принцип вращения кристалла в плоскости поляризации (Надо отметить, есть и другие принципы и эффекты. В частности, Kent Display выпускает ЖК-дисплеи на холестерических ЖК.) В 1973 г. Джордж Грей (George Gray) изобрёл бифениловый (biphenyl) жидкий кристалл, который стабильно работал в условиях нормального давления и температуры. Впервые жидкие кристаллы (ЖК) были использованы в коммерческих целях в 1973 г., когда компания SHARP выпустила первый в мире калькулятор с дисплеем на ЖК. А впервые цветной ЖК телевизор на тонко-пленочных транзисторах (TFT) размером три дюйма по диагонали от SHARP увидел свет уже в 1987 г.
Устройство Каждый пиксел ЖК-дисплея состоит из слоя молекул между двумя прозрачными электродами, и двух поляризационных фильтров. 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 достаточной величине поля практически все молекулы становятся параллельны, что приводит к непрозрачности структуры. Варьируя напряжение, можно управлять степенью прозрачности.
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 ЖК-монитор состоит из электроники, обрабатывающей входной видеосигнал, ЖК-матрицы, модуля подсветки, блока питания и корпуса. Именно совокупность этих составляющих определяет свойства монитора в целом, хотя некоторые характеристики важнее других.
Проблемой ЖК-телевизоров являются углы обзора - если изображение на ЭЛТ практически не страдает даже при взгляде почти параллельно плоскости экрана, то на многих ЖК-матрицах даже небольшое отклонение от перпендикуляра приводит к заметному падению контрастности и искажению цветопередачи. В то же время все производители на данный момент заявляют, казалось бы, более чем достаточные углы обзора - у большинства моделей мониторов они составляют не менее 160 градусов как по вертикали, так и по горизонтали. Проблема здесь, как и с временем отклика, в том, как эти углы измеряются.
Производители указывают только вертикальные и горизонтальные углы обзора, в то время как, очевидно, на монитор можно посмотреть и, скажем, справа сверху. Здесь приведен график зависимости контрастности от обоих углов обзора.
Подсветку телевизоров разделяют на несколько видов:
Самая первая это электролюминесцентная подсветка обеспечивает равномерное освещение и выполняется в тонком и легком конструктиве. Такая подсветка обеспечивает получение различных цветов, в том числе белого, чаще всего используемого в LCD. Потребление при электролюминесцентной подсветке относительно мало, однако для ее организации необходим источник переменного напряжения 80...100 В частотой около 400 Гц. В качестве такого источника используют преобразователи DC/DC, трансформирующие напряжение постоянного тока 5, 12 или 24 В. в переменное напряжение требуемой величины. Это наиболее экономичный с точки зрения потребления тип подсветки, и он чаще всего используется в устройствах с батарейным питанием. Срок жизни электролюминесцентной подсветки составляет в среднем порядка 3...5 тыс. часов и зависит от установленной яркости свечения.
Второй, более дорогой способ - размещение LED-элементов непосредственно за LCD-субстратом. Такой тип обычно использует элементы трех цветов - красного, зеленого и синего (RGB Led). Производить такие системы с использованием "белых" элементов нерентабельно, хотя возможно что встречаются (ну или встречались) и такие модели. Подсветка более умная - в зависимости от цвета оригинального изображения, фрагмент экрана подсвечивается тем или иным цветом. Однако, так и другая технология имеют как преимущества, так и недостатки.
Третий способ боковая подсветка. "Белые" LED-элементы (White LED) расположены по бокам либо по периметру LCD-матрицы, а за равномерное распределение света отвечает специальная панель.
Преимущества и недостатки
В настоящее время ЖК-мониторы являются основным, бурно развивающимся направлением в технологии мониторов. К их преимуществам можно отнести: малый размер и вес в сравнении с ЭЛТ. У ЖК-мониторов, в отличие от ЭЛТ, нет видимого мерцания, дефектов фокусировки и сведения лучей, помех от магнитных полей, проблем с геометрией изображения и четкостью. Энергопотребление ЖК-мониторов в 2-4 раза меньше, чем у ЭЛТ и плазменных экранов сравнимых размеров. Энергопотребление ЖК мониторов на 95 % определяется мощностью ламп подсветки или светодиодной матрицы подсветки ЖК-матрицы. Светодиодная подсветка в основном используется в небольших дисплеях, хотя в последние годы она все шире применяется в ноутбуках и даже в настольных мониторах. Несмотря на технические трудности её реализации, она имеет и очевидные преимущества перед флуоресцентными лампами, например более широкий спектр излучения, а значит, и цветовой охват.
С другой стороны, ЖК-мониторы имеют и некоторые недостатки, часто принципиально трудноустранимые, например:
В отличие от ЭЛТ, могут отображать чёткое изображение лишь в одном ("штатном") разрешении. Остальные достигаются интерполяцией с потерей чёткости. Причем слишком низкие разрешения (например 320×200) вообще не могут быть отображены на многих мониторах.
Цветовой охват и точность цветопередачи ниже, чем у плазменных панелей и ЭЛТ соответственно. На многих мониторах есть неустранимая неравномерность передачи яркости (полосы в градиентах).
Многие из ЖК-мониторов имеют сравнительно малый контраст и глубину чёрного цвета. Повышение фактического контраста часто связано с простым усилением яркости подсветки, вплоть до некомфортных значений. Широко применяемое глянцевое покрытие матрицы влияет лишь на субъективную контрастность в условиях внешнего освещения.
Из-за жёстких требований к постоянной толщине матриц существует проблема неравномерности однородного цвета (неравномерность подсветки).
Фактическая скорость смены изображения также остаётся ниже, чем у ЭЛТ и плазменных дисплеев. Технология overdrive решает проблему скорости лишь частично.
Зависимость контраста от угла обзора до сих пор остаётся существенным минусом технологии.
Массово производимые ЖК-мониторы плохо защищены от повреждений. Особенно чувствительна матрица, незащищённая стеклом. При сильном нажатии возможна необратимая деградация. Также существует проблема дефектных пикселей.
Перспективной технологией, которая может заменить ЖК-мониторы, часто считают OLED-дисплеи. С другой стороны, эта технология встретила сложности в массовом производстве, особенно для матриц с большой диагональю.
Ведущии производители ЖК-телевизоров на сегодняшний день являются фирмы: JVS, LG, Panasonic, Philips, Samsung, Sony.
Используемые источники
1. ru.wikipedia.org/wiki.
2. compitech.ru.
3. fcenter.ru.