МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕНОЕ  ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИАНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТЮМЕНСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ЯМАЛЬСКИЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     РЕФЕРАТ 

     Дисциплина: «Информатика»

     Устройство  жидкокристаллического монитора 
 
 
 
 
 

Выполнил: 
студент 1 курса специальности «Менеджмент организации» группа МО-10

Гамрецкая А.И. 

Проверил:

к.п.н., доцент Спирин И.С. 
 
 
 
 
 
 

     Новый Уренгой – 2010

 

     

     Оглавление

     Введение 3

     Глава I. Назначение жидкокристаллических мониторов 4

     Глава II. Устройство ЖК монитора 5

     2.1. Принцип работы 8

     2.2. Важнейшие характеристики 9

     2.3. Технологии STN, DSTN, TFT, S-TFT 10

     Глава III. Преимущества и недостатки ЖК мониторов 15

     Глава IV. Выбор ЖК монитора 17

     Заключение 19

     Список литературы 20 

 

     

     Введение

     Жидкокристаллический дисплей (ЖК-дисплей, ЖКД, англ. Liquid crystal display, LCD), также Жидкокристаллический монитор (ЖК-монитор) — плоский дисплей на основе жидких кристаллов, а также монитор на основе такого дисплея.

     Первый  рабочий жидкокристаллический дисплей  был создан Фергесоном (Fergason) в 1970 году. До этого жидкокристаллические устройства потребляли слишком много энергии, срок их службы был ограничен, а контраст изображения был удручающим. На суд  общественности новый ЖК-дисплей  был представлен в 1971 году и тогда  он получил горячее одобрение. Жидкие кристаллы (Liquid Crystal) - это органические вещества, способные под напряжением  изменять величину пропускаемого света. Жидкокристаллический монитор представляет собой две стеклянных или пластиковых  пластины, между которыми находится  суспензия. Кристаллы в этой суспензии  расположены параллельно по отношению  друг к другу, тем самым они  позволяют свету проникать через  панель. При подаче электрического тока расположение кристаллов изменяется, и они начинают препятствовать прохождению  света. ЖК технология получила широкое  распространение в компьютерах  и в проекционном оборудовании.

     Отметим, что первые жидкие кристаллы отличались своей нестабильностью и были мало пригодными, к массовому производству. Реальное развитие ЖК технологии началось с изобретением английскими учеными стабильного жидкого кристалла - бифенила. Жидкокристаллические дисплеи первого поколения можно наблюдать в калькуляторах, электронных играх и в часах.

     Глава I. Назначение жидкокристаллических мониторов

     Жидкокристаллический  монитор предназначен для отображения  графической информации с компьютера, TV-приёмника, цифрового фотоаппарата и пр. Изображение формируется  с помощью отдельных элементов, как правило, через систему развёртки. Простые приборы (электронные часы, телефоны, плееры, термометры и пр.) могут иметь монохромный или 2-5 цветный дисплей. Многоцветное изображение формируется с помощью RGB-триад. На сегодняшний день (2008) в большинстве настольных мониторов на основе TN- (и некоторых *VA) матриц, и во всех дисплеях ноутбуков используются матрицы с 18-битным цветом(6 бит на канал), 24-битность эмулируется мерцанием с дизерингом.

     

     Рис. 1. ЖК - монитор

     Глава II. Устройство ЖК монитора

     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.

     

     Рис. 2. Схема работы ЖК монитора 

     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.

     Существует  два вида ЖК мониторов: DSTN (dual-scan twisted nematic - кристаллические экраны с двойным  сканированием) и TFT (thin film transistor - на тонкопленочных транзисторах), также их называют соответственно пассивными и активными матрицами. Такие мониторы состоят из следующих  слоев: поляризующего фильтра, стеклянного  слоя, электрода, слоя управления, жидких кристаллов, ещё одного слоя управления, электрода, слоя стекла и поляризующего  фильтра.

       

     Рис. 3. Устройство ЖК мониторов 

     В первых компьютерах использовались восьмидюймовые (по диагонали) пассивные  черно-белые матрицы. С переходом  на технологию активных матриц, размер экрана вырос. Практически все современные  ЖК мониторы используют панели на тонкопленочных транзисторах, обеспечивающих яркое, четкое изображение значительно большего размера.

1. Принцип работы

     Поперечное  сечение панели на тонкопленочных транзисторах представляет собой многослойный бутерброд. Крайний слой любой из сторон выполнен из стекла. Между этими слоями расположен тонкопленочный транзистор, панель цветного фильтра, обеспечивающая нужный цвет - красный, синий или зеленый, и  слой жидких кристаллов. Вдобавок ко всему  существует флуоресцентная подсветка, освещающая экран изнутри.

     При нормальных условиях, когда нет электрического заряда, жидкие кристаллы находятся  в аморфном состоянии. В этом состоянии  жидкие кристаллы пропускают свет. Количеством света, проходящего  через жидкие кристаллы, можно управлять  с помощью электрических зарядов - при этом изменяется ориентация кристаллов.

     Как и в традиционных электроннолучевых  трубках, пиксель формируется из трех участков - красного, зеленого и  синего. А различные цвета получаются в результате изменения величины соответствующего электрического заряда (что приводит к повороту кристалла  и изменению яркости проходящего  светового потока).

     TFT экран состоит из целой сетки  таких пикселей, где работой каждого  цветового участка каждого пикселя  управляет отдельный транзистор. Именно здесь стоит поговорить  о разрешении. Для нормального  обеспечения экранного разрешения 1024х768 (режим SVGA) монитор должен  располагать именно таким количеством  пикселей.

     

     Рис. 4. Структура ЖК мониторов

2. Важнейшие характеристики

     Таблица  1. Характеристики ЖК мониторов

3. Технологии STN, DSTN, TFT, S-TFT

     Таблица  2. Расшифровка видов технологий ЖК мониторов