Erstellen einer Flüssigkristallanzeige

Die erste funktionierende Flüssigkristallanzeige wurde 1970 von Fergason entwickelt. Davor verbrauchten Flüssigkristallgeräte zu viel Strom, ihre Lebensdauer war begrenzt und der Bildkontrast war beklagenswert. 1971 wurde das neue LCD der Öffentlichkeit vorgestellt und fand damals begeisterte Zustimmung. Flüssigkristalle (Liquid Crystal) sind organische Substanzen, die unter Spannung die Menge des durchgelassenen Lichts verändern können. Der Flüssigkristallmonitor besteht aus zwei Glas- oder Kunststoffplatten, zwischen denen sich eine Aufhängung befindet. Die Kristalle in dieser Aufhängung sind parallel zueinander angeordnet und lassen so Licht durch das Panel hindurch. Bei der Bewerbung elektrischer Strom Die Anordnung der Kristalle ändert sich und sie beginnen, den Lichtdurchgang zu behindern. Die LCD-Technologie ist in Computern und Projektionsgeräten weit verbreitet. Die ersten Flüssigkristalle zeichneten sich durch ihre Instabilität aus und waren für die Massenproduktion wenig brauchbar. Die eigentliche Entwicklung der LCD-Technologie begann mit der Erfindung eines stabilen Flüssigkristalls durch englische Wissenschaftler - Biphenyl (Biphenyl). Flüssigkristallanzeigen der ersten Generation sind in Taschenrechnern, elektronischen Spielen und Uhren zu sehen. Moderne LCD-Monitore werden auch als Flachbildschirme, Dual-Scan-Aktivmatrix, Dünnschichttransistoren bezeichnet. Die Idee von LCD-Monitoren liegt seit mehr als 30 Jahren in der Luft, aber die Forschung hat zu keinem akzeptablen Ergebnis geführt, sodass sich LCD-Monitore keinen Ruf für gute Bildqualität erworben haben. Jetzt werden sie immer beliebter - jeder mag ihr elegantes Aussehen, ihren dünnen Körper, ihre Kompaktheit und ihre Wirtschaftlichkeit (15-30 Watt). Außerdem wird angenommen, dass sich nur wohlhabende und ernsthafte Menschen einen solchen Luxus leisten können.

Eigenschaften von LCD-Monitoren

Arten von LCD-Monitoren

Gruppenebenen überwachen

Es gibt zwei Arten von LCD-Monitoren: DSTN (Dual-Scan Twisted Nematic - Kristallbildschirme mit Doppelabtastung) und TFT (Thin Film Transistor - auf Dünnschichttransistoren), sie werden auch als passive bzw. aktive Matrizen bezeichnet. Solche Monitore bestehen aus folgenden Schichten: einem Polarisationsfilter, einer Glasschicht, einer Elektrode, einer Steuerschicht, Flüssigkristallen, einer weiteren Steuerschicht, einer Elektrode, einer Glasschicht und einem Polarisationsfilter. Frühe Computer verwendeten acht Zoll (diagonal) passive Schwarz-Weiß-Matrizen. Mit dem Übergang zur Aktivmatrix-Technologie ist die Bildschirmgröße gewachsen. Nahezu alle modernen LCD-Monitore verwenden Dünnschichttransistor-Panels, die ein helles, klares Bild in viel größerer Größe liefern.

Monitorauflösung

Die Größe des Monitors bestimmt den Arbeitsplatz, den er einnimmt, und vor allem seinen Preis. Trotz der etablierten Einteilung von LCD-Monitoren nach Bildschirmdiagonale (15, 17, 19 Zoll) ist die Einteilung nach Arbeitsauflösung richtiger. Tatsache ist, dass LCD-Displays im Gegensatz zu CRT-basierten Monitoren, deren Auflösung ziemlich flexibel geändert werden kann, einen festen Satz physikalischer Pixel haben. Aus diesem Grund sind sie so konzipiert, dass sie mit nur einer Berechtigung namens Arbeiten funktionieren. Indirekt bestimmt diese Auflösung auch die Größe der Diagonale der Matrix, jedoch können Monitore mit gleicher Arbeitsauflösung eine Matrix unterschiedlicher Größe haben. Beispielsweise haben Monitore mit einer Diagonale von 15 bis 16 Zoll in der Regel eine Betriebsauflösung von 1024 x 768, was bedeutet, dass dieser Monitor tatsächlich 1024 Pixel horizontal und 768 Pixel vertikal hat. Die Arbeitsauflösung des Monitors bestimmt die Größe der Symbole und Schriftarten, die auf dem Bildschirm angezeigt werden. Beispielsweise kann ein 15-Zoll-Monitor eine Betriebsauflösung von sowohl 1024 x 768 als auch 1400 x 1050 Pixel haben. Im letzteren Fall werden die physikalischen Abmessungen der Pixel selbst kleiner sein, und zwar beim Bilden Standardsymbol In beiden Fällen wird die gleiche Anzahl von Pixeln verwendet, dann ist das Symbol bei einer Auflösung von 1400 x 1050 Pixel physisch kleiner. Für manche Nutzer sind zu kleine Icon-Größen bei einer hohen Monitorauflösung möglicherweise nicht akzeptabel, daher sollten Sie beim Kauf eines Monitors sofort auf die Arbeitsauflösung achten. Natürlich ist der Monitor in der Lage, ein Bild in einer anderen Auflösung als der Arbeitsauflösung anzuzeigen. Diese Arbeitsweise des Monitors wird als Interpolation bezeichnet. Bei Interpolation lässt die Bildqualität zu wünschen übrig. Der Interpolationsmodus wirkt sich erheblich auf die Qualität der Anzeige von Bildschirmschriften aus.

Schnittstelle überwachen

LCD-Monitore sind von Natur aus digitale Geräte, daher ist die "native" Schnittstelle für sie die digitale DVI-Schnittstelle, die zwei Arten von Konvektoren haben kann: DVI-I, kombiniert digital und Analogsignal s und DVI-D, die nur ein digitales Signal übertragen. Es wird angenommen, dass die DVI-Schnittstelle für den Anschluss eines LCD-Monitors an einen Computer vorzuziehen ist, obwohl es auch möglich ist, eine Verbindung über einen Standard-D-Sub-Anschluss herzustellen. Unterstützt wird die DVI-Schnittstelle auch dadurch, dass bei einer analogen Schnittstelle eine doppelte Wandlung des Videosignals erfolgt: Zunächst wird das digitale Signal in der Videokarte in ein analoges umgewandelt (DAC-Wandlung), das dann in umgewandelt wird eine digitale elektronische Einheit des LCD-Monitors selbst (ADC-Wandlung), wodurch das Risiko verschiedener Signalverzerrungen steigt. Viele moderne LCD-Monitore haben sowohl D-Sub- als auch DVI-Anschlüsse, sodass Sie zwei Monitore gleichzeitig an den Monitor anschließen können. Systemblock. Sie können auch Modelle mit zwei digitalen Anschlüssen finden. Bei günstigen Office-Modellen gibt es im Grunde nur einen Standard-D-Sub-Anschluss.

LCD-Matrixtyp

Die Grundkomponente der LCD-Matrix sind Flüssigkristalle. Es gibt drei Haupttypen von Flüssigkristallen: smektisch, nematisch und cholesterisch. Gemäß den elektrischen Eigenschaften werden alle Flüssigkristalle in zwei Hauptgruppen eingeteilt: Die erste Gruppe umfasst Flüssigkristalle mit positiver dielektrischer Anisotropie, die zweite - mit negativer dielektrischer Anisotropie. Der Unterschied liegt darin, wie diese Moleküle auf ein äußeres elektrisches Feld reagieren. Moleküle mit positiver dielektrischer Anisotropie sind entlang der Feldlinien orientiert, und Moleküle mit negativer dielektrischer Anisotropie sind senkrecht zu den Feldlinien. Nematische Flüssigkristalle haben eine positive dielektrische Anisotropie, smektische Flüssigkristalle dagegen eine negative. Eine weitere bemerkenswerte Eigenschaft von LC-Molekülen ist ihre optische Anisotropie. Wenn insbesondere die Orientierung der Moleküle mit der Ausbreitungsrichtung von linear polarisiertem Licht zusammenfällt, dann haben die Moleküle keinen Einfluss auf die Polarisationsebene des Lichts. Ist die Orientierung der Moleküle senkrecht zur Lichtausbreitungsrichtung, so wird die Polarisationsebene parallel zur Orientierungsrichtung der Moleküle gedreht. Die dielektrische und optische Anisotropie von LC-Molekülen macht es möglich, sie als eine Art Lichtmodulator zu verwenden, die es ermöglichen, das gewünschte Bild auf dem Bildschirm zu erzeugen. Das Funktionsprinzip eines solchen Modulators ist ziemlich einfach und basiert auf der Änderung der Polarisationsebene des Lichts, das durch die LC-Zelle hindurchgeht. Die LC-Zelle befindet sich zwischen zwei Polarisatoren, deren Polarisationsachsen senkrecht aufeinander stehen. Der erste Polarisator schneidet linear polarisierte Strahlung aus dem Licht, das von der Hintergrundbeleuchtung ausgeht. Wenn es keine LC-Zelle gäbe, dann würde solches linear polarisiertes Licht vollständig durch den zweiten Polarisator absorbiert werden. Eine LC-Zelle, die in den Weg des durchgelassenen, linear polarisierten Lichts platziert wird, kann die Polarisationsebene des durchgelassenen Lichts drehen. In diesem Fall passiert ein Teil des Lichts den zweiten Polarisator, dh die Zelle wird (ganz oder teilweise) transparent. Je nachdem, wie die Drehung der Polarisationsebene in einer LC-Zelle gesteuert wird, werden mehrere Arten von LC-Matrizen unterschieden. Eine zwischen zwei gekreuzten Polarisatoren platzierte LC-Zelle ermöglicht es also, die durchgelassene Strahlung zu modulieren, wodurch schwarz-weiße Farbabstufungen erzeugt werden. Um ein Farbbild zu erhalten, müssen drei Farbfilter verwendet werden: Rot (R), Grün (G) und Blau (B), die es Ihnen ermöglichen, drei Grundfarben zu erhalten, wenn sie im Weg der Weißausbreitung installiert werden die richtigen Proportionen. Jedes LCD-Pixel besteht also aus drei separaten Subpixeln: Rot, Grün und Blau, die steuerbare LCD-Zellen sind und sich nur in den verwendeten Filtern unterscheiden, die zwischen der oberen Glasplatte und dem Ausgangspolarisationsfilter installiert sind

Klassifizierung von TFT-LCD-Displays

Die wichtigsten Technologien bei der Herstellung von LCD-Displays: TN + Film, IPS (SFT) und MVA. Diese Technologien unterscheiden sich in der Geometrie von Oberflächen, Polymer, Steuerplatte und Frontelektrode. Von großer Bedeutung sind die Reinheit und Art des Polymers mit Flüssigkristalleigenschaften, das in bestimmten Entwicklungen verwendet wird.

TN-Matrix

TN-Zellstruktur

Eine Flüssigkristallmatrix vom TN-Typ (Twisted Nematic) ist eine Mehrschichtstruktur, die aus zwei Polarisationsfiltern, zwei transparenten Elektroden und zwei Glasplatten besteht, zwischen denen sich eine Flüssigkristallsubstanz vom nematischen Typ mit positiver dielektrischer Anisotropie befindet. Auf der Oberfläche der Glasplatten werden spezielle Rillen angebracht, die es ermöglichen, zunächst die gleiche Orientierung aller Flüssigkristallmoleküle entlang der Platte zu erzeugen. Die Rillen auf beiden Platten stehen senkrecht zueinander, sodass die Schicht aus Flüssigkristallmolekülen zwischen den Platten ihre Ausrichtung um 90° ändert. Es stellt sich heraus, dass LC-Moleküle eine spiralförmig verdrehte Struktur bilden (Abb. 3), weshalb solche Matrizen Twisted Nematic genannt werden. Glasplatten mit Rillen befinden sich zwischen zwei Polarisationsfiltern, und die Polarisationsachse in jedem Filter fällt mit der Richtung der Rillen auf der Platte zusammen. Im Normalzustand ist die LC-Zelle offen, da Flüssigkristalle die Polarisationsebene des durch sie hindurchtretenden Lichts drehen. Daher wird die nach Durchgang durch den ersten Polarisator gebildete linear polarisierte Strahlung auch durch den zweiten Polarisator hindurchtreten, da ihre Polarisationsachse parallel zur Polarisationsrichtung der einfallenden Strahlung ist. Unter dem Einfluss eines durch transparente Elektroden erzeugten elektrischen Feldes ändern die Moleküle der Flüssigkristallschicht ihre räumliche Orientierung und richten sich entlang der Richtung der Feldlinien aus. In diesem Fall verliert die Flüssigkristallschicht die Fähigkeit, die Polarisationsebene des einfallenden Lichts zu drehen, und das System wird optisch undurchsichtig, da das gesamte Licht vom Ausgangspolarisationsfilter absorbiert wird. Je nach angelegter Spannung zwischen den Steuerelektroden ist es möglich, die Orientierung der Moleküle entlang des Feldes nicht vollständig, sondern nur teilweise zu verändern, dh den Grad der Verdrillung der LC-Moleküle zu steuern. Dadurch können Sie wiederum die Intensität des Lichts ändern, das durch die LCD-Zelle fällt. Durch Installation einer Hintergrundbeleuchtung hinter der LCD-Matrix und Änderung der Spannung zwischen den Elektroden ist es somit möglich, den Transparenzgrad einer LCD-Zelle zu variieren. TN-Matrizen sind am gebräuchlichsten und billigsten. Sie haben bestimmte Nachteile: nicht sehr große Betrachtungswinkel, geringer Kontrast und die Unfähigkeit, perfektes Schwarz zu erhalten. Der Punkt ist, dass selbst wenn die maximale Spannung an die Zelle angelegt wird, es unmöglich ist, die LC-Moleküle vollständig abzuwickeln und sie entlang der Feldkraftlinien auszurichten. Daher bleiben solche Matrizen leicht transparent, selbst wenn das Pixel vollständig ausgeschaltet ist. Der zweite Nachteil ist mit kleinen Betrachtungswinkeln verbunden. Um dies teilweise zu eliminieren, wird ein spezieller Streufilm auf die Oberfläche des Monitors aufgebracht, mit dem Sie den Betrachtungswinkel vergrößern können. Diese Technologie wurde TN+Film genannt, was auf das Vorhandensein dieses Films hinweist. Herauszufinden, welcher Matrixtyp genau im Monitor verwendet wird, ist gar nicht so einfach. Wenn sich jedoch auf dem Monitor ein „kaputtes“ Pixel befindet, das durch den Ausfall des Transistors entstanden ist, der die LCD-Zelle steuert, brennt es in TN-Matrizen immer hell (rot, grün oder blau), da für ein TN Matrix entspricht ein offenes Pixel dem Fehlen von Spannung an der Zelle. Die TN-Matrix erkennen Sie auch an der schwarzen Farbe bei maximaler Helligkeit – ist sie eher grau als schwarz, dann handelt es sich wahrscheinlich um die TN-Matrix.

IPS-Matrizen

IPS-Zellstruktur

IPS-Monitore werden auch als Super-TFT-Monitore bezeichnet. Eine Besonderheit von IPS-Matrizen ist, dass sich bei ihnen die Steuerelektroden in derselben Ebene auf der Unterseite der LCD-Zelle befinden. Bei fehlender Spannung zwischen den Elektroden sind die LC-Moleküle parallel zueinander, zu den Elektroden und zur Polarisationsrichtung des unteren Polarisationsfilters. In diesem Zustand beeinflussen sie den Polarisationswinkel des durchgelassenen Lichts nicht, und das Licht wird vom Ausgangspolarisationsfilter vollständig absorbiert, da die Polarisationsrichtungen der Filter senkrecht zueinander stehen. Wenn Spannung an die Steuerelektroden angelegt wird, dreht das erzeugte elektrische Feld die LC-Moleküle um 90°, sodass sie entlang der Feldlinien ausgerichtet sind. Wenn Licht durch eine solche Zelle geleitet wird, lässt der obere Polarisationsfilter aufgrund der Drehung der Polarisationsebene Licht ungestört durch, dh die Zelle befindet sich im geöffneten Zustand (Abb. 4). Durch Variieren der Spannung zwischen den Elektroden können die LC-Moleküle gezwungen werden, sich um einen beliebigen Winkel zu drehen, wodurch die Transparenz der Zelle verändert wird. Ansonsten ähneln IPS-Zellen TN-Matrizen: Auch hier entsteht durch die Verwendung von drei Farbfiltern ein Farbbild. IPS-Matrizen haben gegenüber TN-Matrizen sowohl Vor- als auch Nachteile. Der Vorteil ist die Tatsache, dass in dieser Fall es wird perfekt schwarz, nicht grau, wie in TN-Matrizen. Sonstiges unbestreitbarer Vorteil gegebene Technik sind große Betrachtungswinkel. Zu den Nachteilen von IPS-Matrizen gehört eine längere Pixelreaktionszeit als bei TN-Matrizen. Wir kommen aber noch einmal auf die Frage nach der Reaktionszeit eines Pixels zurück. Abschließend stellen wir fest, dass es verschiedene Modifikationen von IPS-Matrizen (Super IPS, Dual Domain IPS) gibt, die ihre Leistung verbessern.

MVA-Matrizen

Domänenstruktur einer MVA-Zelle

MVA ist eine Weiterentwicklung der VA-Technologie, d. h. der vertikalen molekularen Ausrichtungstechnologie. Im Gegensatz zu TN- und IPS-Matrizen werden hier Flüssigkristalle mit negativer dielektrischer Anisotropie verwendet, die senkrecht zur Richtung elektrischer Feldlinien orientiert sind. Ohne Spannung zwischen den Platten der LC-Zelle sind alle Flüssigkristallmoleküle vertikal ausgerichtet und haben keinen Einfluss auf die Polarisationsebene des durchgelassenen Lichts. Da das Licht zwei gekreuzte Polarisatoren passiert, wird es vom zweiten Polarisator vollständig absorbiert und die Zelle befindet sich in einem geschlossenen Zustand, während es im Gegensatz zu einer TN-Matrix möglich ist, eine perfekte schwarze Farbe zu erhalten. Legt man an die darüber und darunter liegenden Elektroden eine Spannung an, drehen sich die Moleküle um 90° und orientieren sich senkrecht zu den elektrischen Feldlinien. Wenn linear polarisiertes Licht durch eine solche Struktur hindurchgeht, dreht sich die Polarisationsebene um 90° und das Licht geht ungehindert durch den Ausgangspolarisator, d. h. die LC-Zelle befindet sich im offenen Zustand. Die Vorteile von Systemen mit vertikaler Anordnung von Molekülen sind die Möglichkeit, eine perfekte schwarze Farbe zu erhalten (was wiederum die Möglichkeit beeinflusst, kontrastreiche Bilder zu erhalten) und eine kurze Pixelreaktionszeit. Um die Betrachtungswinkel in Systemen mit vertikaler Anordnung von Molekülen zu vergrößern, wird eine Mehrdomänenstruktur verwendet, die zur Erzeugung von Matrizen vom MVA-Typ führt. Die Bedeutung dieser Technologie liegt in der Tatsache, dass jedes Subpixel in mehrere Zonen (Domänen) unterteilt ist, wobei spezielle Leisten verwendet werden, die die Ausrichtung der Moleküle leicht ändern und sie zwingen, sich an der Oberfläche der Leiste auszurichten. Dies führt dazu, dass jede dieser Domänen in ihre eigene Richtung (innerhalb eines bestimmten Raumwinkels) leuchtet und die Kombination aller Richtungen den Betrachtungswinkel des Monitors erweitert. Zu den Vorteilen von MVA-Matrizen gehören ein hoher Kontrast (aufgrund der Möglichkeit, perfektes Schwarz zu erhalten) und große Betrachtungswinkel (bis zu 170°). Derzeit gibt es mehrere Varianten der MVA-Technologie, wie PVA (Patterned Vertical Alignment) von Samsung, MVA-Premium usw., die die Leistung von MVA-Matrizen weiter verbessern.

Helligkeit

Heutzutage liegt bei LCD-Monitoren die in der technischen Dokumentation angegebene maximale Helligkeit zwischen 250 und 500 cd / m2. Und wenn die Helligkeit des Monitors hoch genug ist, wird dies unbedingt in Werbebroschüren angegeben und als einer der Hauptvorteile des Monitors dargestellt. Doch genau das ist einer der Fallstricke. Das Paradoxe liegt darin, dass es unmöglich ist, sich auf die in der technischen Dokumentation angegebenen Zahlen zu konzentrieren. Das gilt nicht nur für Helligkeit, sondern auch für Kontrast, Blickwinkel und Pixelreaktionszeit. Sie können nicht nur überhaupt nicht den tatsächlich beobachteten Werten entsprechen, es ist manchmal auch schwer nachzuvollziehen, was diese Zahlen überhaupt bedeuten. Zunächst einmal gibt es verschiedene Messtechniken, die in verschiedenen Normen beschrieben sind; Dementsprechend ergeben Messungen, die mit unterschiedlichen Methoden durchgeführt wurden, unterschiedliche Ergebnisse, und es ist unwahrscheinlich, dass Sie herausfinden können, mit welcher Methode und wie die Messungen durchgeführt wurden. Hier ist ein einfaches Beispiel. Die gemessene Helligkeit hängt von der Farbtemperatur ab, aber wenn sie sagen, dass die Helligkeit des Monitors 300 cd / m2 beträgt, stellt sich die Frage: Bei welcher Farbtemperatur wird diese maximale Helligkeit erreicht? Außerdem geben die Hersteller die Helligkeit nicht für den Monitor an, sondern für die LCD-Matrix, was überhaupt nicht dasselbe ist. Zur Messung der Helligkeit werden spezielle Referenzsignale von Generatoren mit genau eingestellter Farbtemperatur verwendet, sodass die Eigenschaften des Monitors selbst als Endprodukt erheblich von den Angaben in der technischen Dokumentation abweichen können. Aber für den Benutzer sind die Eigenschaften des Monitors selbst und nicht der Matrix von größter Bedeutung. Helligkeit ist eine wirklich wichtige Eigenschaft für einen LCD-Monitor. Bei unzureichender Helligkeit ist es beispielsweise unwahrscheinlich, dass Sie verschiedene Spiele spielen oder DVD-Filme ansehen können. Außerdem wird es unangenehm, bei Tageslicht (Fremdbeleuchtung) hinter dem Monitor zu arbeiten. Allerdings wäre es verfrüht, auf dieser Grundlage den Schluss zu ziehen, dass ein Monitor mit einer deklarierten Helligkeit von 450 cd/m2 irgendwie besser ist als ein Monitor mit einer Helligkeit von 350 cd/m2. Erstens sind, wie bereits erwähnt, die deklarierte und die tatsächliche Helligkeit nicht identisch, und zweitens reicht es völlig aus, dass der LCD-Monitor eine Helligkeit von 200-250 cd / m2 hat (aber nicht deklariert, aber tatsächlich beobachtet). Außerdem spielt es eine nicht unerhebliche Rolle, wie die Helligkeit des Monitors eingestellt wird. Aus physikalischer Sicht kann die Helligkeitsanpassung durch Ändern der Helligkeit der Hintergrundbeleuchtungslampen erfolgen. Dies wird entweder durch die Anpassung des Entladungsstroms in der Lampe erreicht (in Monitoren werden Leuchtstofflampen mit einer Kaltkathoden-Fluoreszenzlampe, CCFL als Hintergrundbeleuchtung in Monitoren verwendet) oder durch die sogenannte Pulsweitenmodulation der Lampenversorgung. Bei der Pulsweitenmodulation wird die Spannung der Hintergrundbeleuchtung durch Pulse einer bestimmten Dauer zugeführt. Dadurch leuchtet die Beleuchtungslampe nicht ständig, sondern nur in sich periodisch wiederholenden Zeitintervallen, aber aufgrund der Trägheit des Sehens scheint die Lampe ständig eingeschaltet zu sein (die Impulswiederholungsrate beträgt mehr als 200 Hz). Offensichtlich ist es durch Ändern der Breite der angelegten Spannungsimpulse möglich, die durchschnittliche Helligkeit des Glühens der Hintergrundbeleuchtungslampe einzustellen. Zusätzlich zur Anpassung der Helligkeit des Monitors aufgrund der Hintergrundbeleuchtung wird diese Anpassung manchmal von der Matrix selbst durchgeführt. Tatsächlich wird der Steuerspannung an den Elektroden der LC-Zelle eine konstante Komponente hinzugefügt. Dadurch kann die LCD-Zelle vollständig geöffnet, aber nicht vollständig geschlossen werden. Wenn in diesem Fall die Helligkeit erhöht wird, hört die schwarze Farbe auf, schwarz zu sein (die Matrix wird teilweise transparent, selbst wenn die LCD-Zelle geschlossen ist).

Kontrast

Eine ebenso wichtige Eigenschaft eines LCD-Monitors ist sein Kontrastverhältnis, das als Verhältnis der Helligkeit eines weißen Hintergrunds zur Helligkeit eines schwarzen Hintergrunds definiert ist. Theoretisch sollte der Kontrast eines Monitors nicht von der am Monitor eingestellten Helligkeitsstufe abhängen, dh bei jeder Helligkeitsstufe sollte der gemessene Kontrast den gleichen Wert haben. Tatsächlich ist die Helligkeit des weißen Hintergrunds proportional zur Helligkeit der Hintergrundbeleuchtung. Idealerweise ist das Verhältnis der Lichtdurchlässigkeit einer LCD-Zelle im offenen und geschlossenen Zustand eine Eigenschaft der LCD-Zelle selbst, jedoch kann dieses Verhältnis in der Praxis sowohl von der eingestellten Farbtemperatur als auch von der eingestellten Helligkeit des Monitors abhängen. Der Bildkontrast auf digitalen Monitoren hat in den letzten Jahren stark zugenommen und erreicht heute oft einen Wert von 500:1. Aber auch hier ist nicht alles so einfach. Tatsache ist, dass der Kontrast nicht für den Monitor, sondern für die Matrix angegeben werden kann. Wenn aber im Pass ein Kontrastverhältnis von mehr als 350:1 angegeben ist, dann reicht das erfahrungsgemäß für den normalen Betrieb völlig aus.

Blickwinkel

Der maximale Betrachtungswinkel (sowohl vertikal als auch horizontal) ist definiert als der Betrachtungswinkel, ab dem der Bildkontrast in der Mitte mindestens 10:1 beträgt. Einige Hersteller von Matrizen verwenden bei der Bestimmung des Betrachtungswinkels ein Kontrastverhältnis von nicht 10:1, sondern 5:1, was auch etwas Verwirrung in die technischen Spezifikationen bringt. Die formale Definition von Betrachtungswinkeln ist eher vage und steht vor allem nicht in direktem Zusammenhang mit der korrekten Farbwiedergabe bei schräger Betrachtung eines Bildes. Ein viel wichtigerer Umstand für Anwender ist vielmehr, dass es beim Betrachten eines Bildes schräg zur Monitoroberfläche nicht zu einem Kontrastabfall, sondern zu Farbverfälschungen kommt. Beispielsweise wird Rot zu Gelb und Grün zu Blau. Darüber hinaus solche Verzerrungen verschiedene Modelle machen sich auf unterschiedliche Weise bemerkbar: Bei manchen machen sie sich bereits in einem leichten Winkel bemerkbar, viel kleiner als der Betrachtungswinkel. Daher ist ein Blickwinkelvergleich von Monitoren grundsätzlich falsch. Man kann etwas vergleichen, aber ein solcher Vergleich hat keinen praktischen Wert.

Pixel-Reaktionszeit

Typisches Pixel-Einschalt-Zeitdiagramm für eine TN+Film-Matrix

Typisches Pixel-Abschaltzeitdiagramm für TN+Film-Matrix

Die Reaktionszeit oder Pixelreaktionszeit wird normalerweise in der technischen Dokumentation des Monitors angegeben und gilt als eine der wichtigsten Eigenschaften des Monitors (was nicht ganz stimmt). Bei LCD-Monitoren wird die Pixelreaktionszeit, die von der Art der Matrix abhängt, in mehreren zehn Millisekunden gemessen (in den neuen TN + Film-Matrizen beträgt die Pixelreaktionszeit 12 ms), was zu einer Unschärfe des sich ändernden Bildes führt und kann mit dem Auge wahrnehmbar sein. Unterscheiden Sie zwischen Einschaltzeit und Ausschaltzeit eines Pixels. Die Pixel-Ein-Zeit bezieht sich auf die zum Öffnen der LCD-Zelle erforderliche Zeit, und die Aus-Zeit bezieht sich auf die zum Schließen erforderliche Zeit. Wenn sie über die Reaktionszeit eines Pixels sprechen, verstehen sie die Gesamtzeit zum Ein- und Ausschalten des Pixels. Die Zeit, zu der ein Pixel eingeschaltet wird, und die Zeit, zu der es ausgeschaltet wird, kann erheblich variieren. Wenn sie von der in der technischen Dokumentation des Monitors angegebenen Pixel-Reaktionszeit sprechen, meinen sie die Reaktionszeit der Matrix, nicht des Monitors. Außerdem wird die in der technischen Dokumentation angegebene Pixelreaktionszeit von verschiedenen Matrizenherstellern unterschiedlich interpretiert. Eine der Interpretationsmöglichkeiten für die Ein- (Aus-)Zeit eines Pixels ist beispielsweise, dass dies die Zeit ist, in der die Helligkeit eines Pixels von 10 auf 90 % (von 90 auf 10 %) geändert wird. Wenn man bisher davon spricht, die Reaktionszeit eines Pixels zu messen, spricht man davon, zwischen Schwarz und Weiß umzuschalten. Wenn es keine Fragen mit der schwarzen Farbe gibt (das Pixel ist einfach geschlossen), dann ist die Wahl der weißen Farbe nicht offensichtlich. Wie ändert sich die Reaktionszeit eines Pixels, wenn Sie sie beim Umschalten zwischen verschiedenen Halbtönen messen? Diese Frage ist von großer praktischer Bedeutung. Tatsache ist, dass das Umschalten von einem schwarzen Hintergrund auf einen weißen oder umgekehrt in realen Anwendungen relativ selten vorkommt. In den meisten Anwendungen werden in der Regel Übergänge zwischen Halbtönen implementiert. Und wenn sich herausstellt, dass die Umschaltzeit zwischen Schwarz und Weiß kürzer ist als die Umschaltzeit zwischen Graustufen, hat die Pixelreaktionszeit keinen praktischen Wert und es ist unmöglich, sich auf diese Monitoreigenschaft zu konzentrieren. Welche Schlussfolgerung kann aus dem oben Gesagten gezogen werden? Alles ist sehr einfach: Die vom Hersteller angegebene Pixelreaktionszeit erlaubt keine eindeutige Beurteilung der dynamischen Eigenschaften des Monitors. In diesem Sinne ist es richtiger, nicht von der Zeit des Umschaltens eines Pixels zwischen weißer und schwarzer Farbe zu sprechen, sondern von der durchschnittlichen Zeit des Umschaltens eines Pixels zwischen Halbtönen.

Anzahl der angezeigten Farben

Alle Monitore sind von Natur aus RGB-Geräte, dh ihre Farbe wird durch Mischen der drei Grundfarben Rot, Grün und Blau in verschiedenen Anteilen erhalten. Somit besteht jedes LCD-Pixel aus drei farbigen Subpixeln. Neben dem vollständig geschlossenen oder vollständig geöffneten Zustand der FK-Zelle sind auch Zwischenzustände bei teilweise geöffneter FK-Zelle möglich. So können Sie einen Farbton bilden und die Farbtöne der Grundfarben im richtigen Verhältnis mischen. Dabei hängt die Anzahl der vom Monitor wiedergegebenen Farben theoretisch davon ab, wie viele Farbnuancen in jedem Farbkanal abgebildet werden können. Ein teilweises Öffnen der LC-Zelle wird durch Anlegen des erforderlichen Spannungspegels an die Steuerelektroden erreicht. Daher hängt die Anzahl der reproduzierbaren Farbtöne in jedem Farbkanal davon ab, wie viele verschiedene Spannungspegel an die LCD-Zelle angelegt werden können. Um einen beliebigen Spannungspegel zu bilden, müssen DAC-Schaltungen mit großer Kapazität verwendet werden, was extrem teuer ist. Daher werden in modernen LCD-Monitoren am häufigsten 18-Bit-DACs und seltener 24-Bit-DACs verwendet. Bei Verwendung eines 18-Bit-DAC hat jeder Farbkanal 6 Bit. Damit können Sie 64 (26=64) unterschiedliche Spannungspegel bilden und erhalten dementsprechend 64 Farbnuancen in einem Farbkanal. Insgesamt lassen sich durch Mischen der Farbtöne verschiedener Kanäle 262.144 Farbtöne erzeugen. Bei Verwendung einer 24-Bit-Matrix (24-Bit-DAC-Schaltung) hat jeder Kanal 8 Bit, was es ermöglicht, 256 (28 = 256) Farbtöne in jedem Kanal zu bilden, und insgesamt gibt eine solche Matrix 16.777.216 Farbtöne wieder. Gleichzeitig gibt der Pass für viele 18-Bit-Matrizen an, dass sie 16,2 Millionen Farben wiedergeben. Was ist hier los und ist es möglich? Es stellt sich heraus, dass man in 18-Bit-Matrizen durch allerlei Tricks die Anzahl der Farbnuancen näher an das heranbringen kann, was echte 24-Bit-Matrizen wiedergeben. Zur Extrapolation von Farbtönen in 18-Bit-Matrizen werden zwei Technologien (und deren Kombinationen) verwendet: Dithering (Dithering) und FRC (Frame Rate Control). Die Essenz der Dithering-Technologie besteht darin, dass die fehlenden Farbschattierungen durch Mischen der nächsten Farbschattierungen benachbarter Pixel erhalten werden. Betrachten wir ein einfaches Beispiel. Angenommen, ein Pixel kann nur zwei Zustände haben: offen und geschlossen, und der geschlossene Zustand des Pixels bildet schwarz und der offene Zustand - rot. Betrachten wir statt eines Pixels eine Gruppe von zwei Pixeln, so können wir neben Schwarz und Rot auch eine Zwischenfarbe erhalten und damit von einem Zweifarbenmodus auf einen Dreifarbenmodus extrapolieren. Wenn also ein solcher Monitor anfänglich sechs Farben erzeugen könnte (zwei für jeden Kanal), dann wird er nach einem solchen Dithering bereits 27 Farben wiedergeben. Das Dithering-Schema hat einen wesentlichen Nachteil: Eine Erhöhung der Farbschattierungen wird auf Kosten einer Verringerung der Auflösung erreicht. Tatsächlich erhöht dies die Pixelgröße, was sich nachteilig auf die Wiedergabe von Bilddetails auswirken kann. Die Essenz der FRC-Technologie besteht darin, die Helligkeit einzelner Subpixel zu manipulieren, indem man sie ein- und ausschaltet. Wie im vorherigen Beispiel wird ein Pixel entweder als schwarz (aus) oder rot (an) betrachtet. Jedem Subpixel wird befohlen, sich mit einer Framerate einzuschalten, das heißt, bei einer Framerate von 60 Hz wird jedem Subpixel befohlen, sich 60 Mal pro Sekunde einzuschalten. Dadurch kann die Farbe Rot erzeugt werden. Wenn wir jedoch das Pixel zwingen, nicht 60 Mal pro Sekunde einzuschalten, sondern nur 50 (bei jedem 12. Zyklus das Pixel nicht einschalten, sondern ausschalten), beträgt die Helligkeit des Pixels 83 % des Maximums, was es ermöglicht, einen roten Zwischenfarbton zu bilden. Beide betrachteten Methoden der Farbextrapolation haben ihre Nachteile. Im ersten Fall ist dies ein mögliches Flackern des Bildschirms und eine leichte Verlängerung der Reaktionszeit, im zweiten Fall die Wahrscheinlichkeit, dass Bilddetails verloren gehen. Es ist ziemlich schwierig, mit dem Auge eine 18-Bit-Matrix mit Farbextrapolation von einer echten 24-Bit-Matrix zu unterscheiden. Gleichzeitig sind die Kosten einer 24-Bit-Matrix viel höher.

Das Funktionsprinzip von TFT-LCD-Displays

Das allgemeine Prinzip der Bilderzeugung auf dem Bildschirm ist in Abb. 1. Aber wie steuert man die Helligkeit einzelner Subpixel? Anfängern wird das meist so erklärt: Hinter jedem Subpixel verbirgt sich ein Flüssigkristall-Shutter. Je nach angelegter Spannung lässt er mehr oder weniger Licht der Hintergrundbeleuchtung durch. Und jeder stellt sich sofort einige Klappen an kleinen Schleifen vor, die sich in den gewünschten Winkel drehen ... etwa so:

Tatsächlich ist natürlich alles viel komplizierter. An den Scharnieren befinden sich keine Materiallaschen. In einer echten Flüssigkristallmatrix wird der Lichtstrom etwa so gesteuert:

Das Licht der Hintergrundbeleuchtung (wir gehen das Bild von unten nach oben durch) passiert zunächst den unteren Polfilter (weiß schattierte Platte). Jetzt ist dies kein gewöhnlicher Lichtstrom mehr, sondern polarisiert. Außerdem passiert das Licht durchscheinende Steuerelektroden (gelbe Platten) und trifft auf seinem Weg auf eine Schicht aus Flüssigkristallen. Durch Ändern der Polarisation der Steuerspannung Lichtstrom kann um bis zu 90 Grad verändert (im Bild links) oder unverändert gelassen werden (an gleicher Stelle rechts). Achtung, der Spaß beginnt! Hinter der Schicht aus Flüssigkristallen befinden sich Lichtfilter und hier wird jedes Subpixel in der gewünschten Farbe - rot, grün oder blau - lackiert. Wenn Sie bei entferntem oberen Polarisationsfilter auf den Bildschirm schauen, sehen Sie Millionen leuchtender Subpixel – und jedes leuchtet mit maximaler Helligkeit, weil unsere Augen die Polarisation des Lichts nicht unterscheiden können. Mit anderen Worten, ohne den oberen Polarisator sehen wir nur ein gleichmäßiges weißes Leuchten über die gesamte Oberfläche des Bildschirms. Aber es lohnt sich, den oberen Polarisationsfilter wieder einzusetzen - und er "zeigt" alle Änderungen, die Flüssigkristalle mit der Polarisation des Lichts vorgenommen haben. Einige Subpixel bleiben hell leuchtend, wie das linke in der Abbildung, dessen Polarisation auf 90 Grad geändert wurde, und einige erlöschen, weil der obere Polarisator gegenphasig zum unteren ist und mit der Voreinstellung ( diejenige, die standardmäßig ist) Polarisierung. Es gibt auch Subpixel mit mittlerer Helligkeit - die Polarisation des durch sie hindurchgegangenen Lichtstroms wurde nicht um 90, sondern um eine kleinere Anzahl von Grad gedreht, beispielsweise um 30 oder 55 Grad.

Vorteile und Nachteile

Konventionen: (+) Würde, (~) akzeptabel, (-) Benachteiligung
	LCD-Monitore	CRT-Monitore
Helligkeit	(+) von 170 auf 250 cd/m2	(~) 80 bis 120 cd/m2
Kontrast	(~) 200:1 bis 400:1	(+) 350:1 bis 700:1
Betrachtungswinkel (im Gegensatz)	(~) 110 bis 170 Grad	(+) über 150 Grad
Betrachtungswinkel (nach Farbe)	(-) 50 bis 125 Grad	(~) über 120 Grad
Genehmigung	(-) Einzelauflösung mit fester Pixelgröße. Optimalerweise nur in dieser Auflösung verwendbar; höhere oder niedrigere Auflösungen können je nach unterstützten Expansions- oder Komprimierungsfunktionen verwendet werden, aber diese sind nicht optimal.	(+) Verschiedene Auflösungen werden unterstützt. Bei allen unterstützten Auflösungen kann der Monitor optimal genutzt werden. Die Beschränkung wird nur durch die Annehmbarkeit der Bildwiederholfrequenz auferlegt.
Vertikale Frequenz	(+) Optimale Frequenz 60 Hz, die für kein Flimmern ausreicht	(~) Nur bei Frequenzen über 75 Hz ist kein deutliches Flimmern zu erkennen
Farbanpassungsfehler	(+) nein	(~) 0,0079 bis 0,0118 Zoll (0,20 - 0,30 mm)
Fokussierung	(+) sehr gut	(~) befriedigend bis sehr gut>
Geometrische/lineare Verzerrung	(+) nein	(~) möglich
Pixel, die nicht funktionieren	(-) bis zu 8	(+) nein
Eingangssignal	(+) analog oder digital	(~) nur analog
Skalierung bei unterschiedlichen Auflösungen	(-) Fehlende oder Interpolationsverfahren werden verwendet, die keinen großen Overhead erfordern	(+) sehr gut
Genauigkeit der Farbanzeige	(~) True Color wird unterstützt und die benötigte Farbtemperatur simuliert	(+) True Color wird unterstützt und gleichzeitig gibt es viele Farbkalibrierungsgeräte auf dem Markt, was ein klares Plus ist
Gamma-Korrektur (Farbanpassung an die Eigenschaften des menschlichen Sehens)	(~) zufriedenstellend	(+) fotorealistisch
Gleichmäßigkeit	(~) Oft ist das Bild an den Rändern heller	(~) Oft ist das Bild in der Mitte heller
Farbreinheit/Farbqualität	(~) gut	(+) hoch
flackern	(+) nein	(~) unmerklich über 85 Hz
Trägheitszeit	(-) 20 bis 30 ms.	(+) abwertend klein
Bildgebung	(+) Das Bild wird durch Pixel gebildet, deren Anzahl nur von der spezifischen Auflösung des LCD-Panels abhängt. Der Pixelabstand hängt nur von der Größe der Pixel selbst ab, nicht aber vom Abstand zwischen ihnen. Jedes Pixel ist individuell geformt für hervorragende Fokussierung, Klarheit und Klarheit. Das Bild ist kohärenter und glatter	(~) Pixel werden durch eine Gruppe von Punkten (Triaden) oder Streifen gebildet. Die Teilung eines Punktes oder einer Linie hängt vom Abstand zwischen Punkten oder Linien derselben Farbe ab. Folglich hängt die Schärfe und Klarheit des Bildes stark von der Größe des Punkt- oder Linienabstands und von der Qualität der CRT ab.
Stromverbrauch und Emissionen	(+) Praktisch keine gefährliche elektromagnetische Strahlung. Der Stromverbrauch ist etwa 70 % niedriger als bei Standard-CRT-Monitoren (25 W bis 40 W).	(-) Elektromagnetische Emissionen sind immer vorhanden, ihr Pegel hängt jedoch davon ab, ob die CRT einem Sicherheitsstandard entspricht. Energieverbrauch im Arbeitszustand auf dem Niveau von 60 - 150 Watt.
Maße/Gewicht	(+) flaches Design, geringes Gewicht	(-) Schwere Bauweise, nimmt viel Platz ein
Schnittstelle überwachen	(+) Digitale Schnittstelle, die meisten LCD-Monitore haben jedoch eine eingebaute analoge Schnittstelle zum Anschluss an die gängigsten analogen Ausgänge von Videoadaptern	(-) Analoge Schnittstelle

Literatur

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• N. I. Gurin „Arbeite an persönlicher Computer“,-128p.

Hauptparameter von LCD-Monitoren

Was wissen wir also über Flüssigkristallmonitore? Erstens unterscheiden sie sich in Größe und Farbe. Zweitens - der Preis. Drittens werden sie von mehr als einem Dutzend verschiedener Unternehmen hergestellt. Dadurch ist vielleicht das Wissen eines gewöhnlichen Computerbenutzers begrenzt. Wir werden versuchen, sie zu erweitern.

Die wichtigsten Verbrauchereigenschaften eines LCD-Monitors (bzw. Energieverbrauch.

Preis
Zur Preisgestaltung: Generell gilt: Je teurer der Monitor, desto besser. Es gibt jedoch Nuancen. Zwei Hersteller können ihre Modelle auf der Grundlage derselben Matrix erstellen, aber der Preisunterschied kann mehr als tausend Rubel erreichen. Alles wegen des Designs, der Marketingpolitik des Unternehmens und anderer Faktoren.
Außerdem jeweils Zusatzfunktion oder die Möglichkeit, die Endkosten des Monitors zu erhöhen. Außerdem sind diese Verbesserungen für den Benutzer nicht immer notwendig. Viele von ihnen haben genug Bildqualität und Funktionalität von billigen Modellen auf Basis einer TN-Matrix. Einige erfordern jedoch eine genaue Farbwiedergabe, die nur von teureren Modellen auf Basis von IPS- oder *VA-Matrix geliefert werden kann.
Die Preise für die günstigsten 18,5-Zoll- und 19-Zoll-Monitore beginnen bei 100 US-Dollar.

Bildschirmformat
Die inzwischen veralteten CRT-Monitore hatten ein Standardseitenverhältnis von 4:3 (Breite zu Höhe). Auch die ersten LCD-Monitore wurden so produziert (plus ein 5:4-Format). Jetzt ist es schon schwierig, sie im Verkauf zu finden: Breitbildmodelle sind in den Verkaufsregalen - Modelle mit einem Seitenverhältnis von 16:10, 16:9, 15:9, was mit der aktiven Einführung von Videos im HD-Format (16 :9).
Monitore 4:3 sind eher für das Surfen im Internet, die Arbeit an Texten, das Veröffentlichen und andere Programme zu bevorzugen, bei denen hauptsächlich an vertikalen Objekten (Seiten) gearbeitet wird. Aber als Heimmonitor und als Unterhaltungsmittel (Anzeige verschiedener Videoinhalte, dreidimensionale Spiele) ist ein Breitbildmonitor die beste Wahl.

Bildschirmauflösung
Dieser Parameter gibt an, wie viele Punkte (Pixel) auf dem sichtbaren Teil des Monitors platziert werden. Beispiel: 1680 x 1050 (1680 Punkte horizontal und 1050 Punkte vertikal). Dieser Parameter wird basierend auf dem Rahmenformat bestimmt (die Anzahl der Punkte ist ein Vielfaches des Seitenverhältnisses). In diesem Fall ist es 16:10 Uhr. Es gibt eine endliche Anzahl solcher Zahlenpaare (eine Berechtigungstabelle ist online zu finden).
Bei CRT-Monitoren können Sie jede Auflösung einstellen, die vom Monitor oder der Grafikkarte unterstützt wird. Bei LCD-Monitoren gibt es nur eine feste Auflösung, der Rest wird durch Interpolation erreicht. Dies verschlechtert die Bildqualität. Bei der Wahl zwischen Monitoren mit gleicher Auflösung ist es daher besser, eine größere Diagonale zu wählen. Vor allem, wenn Sie eine Sehbehinderung haben, was in unserer Zeit keine Seltenheit ist. Außerdem muss die Auflösung des LCD-Monitors von Ihrer Grafikkarte unterstützt werden. Bei veralteten Grafikkarten können Probleme auftreten. Andernfalls müssen Sie eine nicht native Auflösung einstellen. Und das ist eine unnötige Verzerrung des Bildes.
Der Kauf eines Monitors mit einer Auflösung von 1920x1080 (Full HD) oder 2560x1600 ist gar nicht nötig. Weil Ihr Computer 3D-Spiele mit dieser Auflösung ausführen kann und Full-HD-Videos noch nicht sehr verbreitet sind.

Bildschirmdiagonale
Dieser Wert wird traditionell in Zoll gemessen und zeigt den Abstand zwischen zwei gegenüberliegenden Ecken an. Die optimale Diagonale für heute in Bezug auf Größe und Preis liegt bei 20-22 Zoll. Übrigens hat ein 4:3-Monitor bei gleicher Diagonale eine größere Fläche.

Kontrast
Dieser Wert gibt das maximale Helligkeitsverhältnis zwischen den hellsten und dunkelsten Punkten an. Wird normalerweise als Zahlenpaar wie 1000:1 angegeben. Je statischer der Kontrast, desto besser, da Sie mehr Schattierungen sehen können (z. B. anstelle von schwarzen Bereichen - Schwarzschattierungen in Fotos, Spielen oder Filmen). Bitte beachten Sie, dass der Hersteller statische Kontrastinformationen möglicherweise durch dynamische Kontrastinformationen ersetzt, die anders berechnet werden und auf die Sie sich bei der Auswahl eines Monitors nicht verlassen sollten.

Helligkeit
Dieser Parameter zeigt die vom Display abgegebene Lichtmenge an. Sie wird in Candela pro Quadratmeter gemessen. Ein hoher Helligkeitswert schadet nicht. In diesem Fall können Sie die Helligkeit je nach Ihren eigenen Vorlieben und der Beleuchtung des Arbeitsplatzes jederzeit reduzieren.

Reaktionszeit
Die Reaktionszeit ist die Mindestzeit, die ein Pixel benötigt, um seine Helligkeit von aktiv (weiß) zu inaktiv (schwarz) und wieder zurück zu ändern. Die Ansprechzeit ist die Summe aus Pufferzeit und Umschaltzeit. Der letzte Parameter wird in den Eigenschaften angegeben. Gemessen in Millisekunden (ms). Weniger ist besser. Lange Reaktionszeiten führen bei schnellen Szenen in Filmen und Spielen zu unscharfen Bildern. Bei den meisten preiswerten Modellen auf Basis einer TN-Matrix überschreitet die Reaktionszeit 10 ms nicht und reicht für komfortables Arbeiten völlig aus. Manche Hersteller sind übrigens schlau, messen die Übergangszeit von einem Grauton zum anderen und geben diesen Wert als Reaktionszeit an.

Blickwinkel
Dieser Parameter gibt an, bei welchem ​​Betrachtungswinkel der Kontrast auf den angegebenen Wert abfällt. In diesem Fall wird die Verzerrung für die Betrachtung unannehmbar. Leider berechnet jedes Unternehmen den Betrachtungswinkel anders, also schaut man sich den Monitor am besten vor dem Kauf genauer an.

Defekte Pixel
Nach der Herstellung der LCD-Matrix kann diese Bildfehler enthalten, die in tote und „heiße“ (abhängige) Pixel unterteilt werden. Das Aussehen der letzteren hängt von einigen Faktoren ab: Sie können beispielsweise bei steigender Temperatur auftreten. Sie können versuchen, „heiße“ Pixel mit dem „Remap“-Verfahren zu entfernen (beschädigte Pixel werden ausgeschaltet). Es ist unwahrscheinlich, dass es gelingt, Pixel loszuwerden.
Stimmen Sie zu, es ist unangenehm, an einem Monitor mit einem ständig brennenden grünen oder roten Punkt zu arbeiten. Führen Sie daher bei der Inspektion des Monitors in einem Geschäft ein Testprogramm aus, um festzustellen, ob defekte Pixel vorhanden sind oder nicht. Oder füllen Sie den Bildschirm abwechselnd mit Schwarz, Weiß, Rot, Grün und Blau und schauen Sie genauer hin. Wenn es keine toten Pixel gibt, können Sie es gerne nehmen. Leider können sie später erscheinen, aber die Wahrscheinlichkeit dafür ist gering.
Noch etwas zu beachten: Die Norm ISO 13406-2 legt vier Qualitätsklassen für Monitore nach der zulässigen Anzahl toter Pixel fest. Daher kann der Verkäufer den Umtausch des Modells verweigern, wenn die Anzahl der toten Pixel die vom Hersteller festgelegte Qualitätsklasse nicht überschreitet.

Matrixtyp
Bei der Herstellung von Displays werden hauptsächlich drei Technologien verwendet: TN, IPS und MVA/PVA. Es gibt andere, aber sie haben keine solche Verteilung. Technologische Unterschiede interessieren uns nicht, kommen wir zu Verbrauchereigenschaften.
TN+Film. Die massivsten und billigsten Paneele. Sie haben eine gute Reaktionszeit, aber einen schlechten Kontrast und einen kleinen Betrachtungswinkel. Auch die Farbwiedergabe ist lahm. Daher werden sie nicht in Bereichen eingesetzt, in denen genaues Arbeiten mit Farbe erforderlich ist. Für den Heimgebrauch - die beste Option.
IPS (SFT). Liebe Tafeln. Guter Betrachtungswinkel, hoher Kontrast, gute Farbwiedergabe, aber lange Reaktionszeit. Die einzigen, die den gesamten RGB-Farbraum wiedergeben können. Derzeit laufen Entwicklungen, um die Reaktionszeiten zu verbessern, den Farbbereich noch weiter zu erweitern und andere Parameter zu verbessern.
MVA/PVA. Etwas zwischen TN und IPS, sowohl in Bezug auf Kosten als auch in Bezug auf die Leistung. Die Reaktionszeit ist nicht viel schlechter als bei TN, Kontrast, Farbwiedergabe und Blickwinkel sind besser.

Schnittstellen
Moderne Monitore können über analoge und digitale Schnittstellen an einen Computer angeschlossen werden. Analoges VGA (D-Sub) ist veraltet, wird aber höchstwahrscheinlich noch lange verwendet werden. Allmählich durch digitales DVI ersetzt. Auch digitale HDMI- und DisplayPort-Schnittstellen sind zu finden.
Grundsätzlich müssen Sie eines wissen: ob Ihre Grafikkarte über die entsprechende Schnittstelle verfügt. Sie haben zum Beispiel einen neuen Monitor mit digitalem DVI gekauft, aber die Grafikkarte hat nur analog. In diesem Fall müssen Sie einen Adapter verwenden.

Abmessungen, Design, Stromverbrauch
Der Monitor muss nicht nur nach Verbrauchermerkmalen ausgewählt werden, sondern auch Aussehen. Aber das ist eine individuelle Einstellung. Wie wir bereits geschrieben haben, erhöht ein schönes Design die Kosten des Monitors. Den Stromverbrauch kannst du vernachlässigen. In fast allen modernen Modellen ist es ziemlich klein. Der Gerätepass gibt den Stromverbrauch an: aktiv (in Betrieb) und passiv (wenn der Monitor ausgeschaltet, aber nicht vom Netzwerk getrennt ist).
Noch eine Frage: Einen Monitor mit glänzender oder matter Oberfläche nehmen? Glanz gibt mehr Kontrast, aber mehr Blendung und wird schneller schmutzig.

Nachteile von LCD-Monitoren
Trotz der Tatsache, dass LCD-Monitore gegenüber CRT-Monitoren mehrere Vorteile haben, gibt es eine Reihe von Nachteilen, die beachtet werden sollten:
1) nur eine „normale“ Auflösung, der Rest wird durch Interpolation mit Verlust an Klarheit erhalten;
2) Farbskala und Farbgenauigkeit sind schlechter;
3) ein relativ niedriges Kontrastniveau und eine schwarze Tiefe;
4) die Reaktionszeit auf Bildänderungen ist länger als die von CRT-Monitoren;
5) das Problem der Kontrastabhängigkeit vom Betrachtungswinkel ist noch nicht gelöst;
6) mögliche Präsenz irreparable defekte Pixel.

Die Zukunft der LCD-Monitore
LCD-Monitore befinden sich derzeit in ihrer Blütezeit. Aber vor einigen Jahren begannen Experten über eine Technologie zu sprechen, die sie eines Tages ersetzen könnte. Am vielversprechendsten sind OLED-Displays (Matrix mit organischen Leuchtdioden). Ihre Massenproduktion ist jedoch immer noch mit Schwierigkeiten behaftet und durch einen ziemlich hohen Preis begrenzt. Darüber hinaus wird die Technologie der LCD-Monitore ständig verbessert, sodass die Ankündigung ihres bevorstehenden Niedergangs verfrüht ist.

Der in einem LCD-Monitor verwendete Matrixtyp ist natürlich eine der wichtigsten Eigenschaften von Monitoren, aber nicht die einzige. Neben der Art der Matrix werden Monitore durch Arbeitsauflösung, maximale Helligkeit und maximalen Kontrast, Blickwinkel, Pixelumschaltzeit sowie andere, weniger wichtige Parameter charakterisiert. Betrachten wir diese Merkmale genauer.

Werden herkömmliche CRT-Monitore üblicherweise durch die Bildschirmdiagonale charakterisiert, so ist eine solche Einteilung bei LCD-Monitoren nicht ganz korrekt. Richtiger ist es, LCD-Monitore nach Arbeitsauflösung zu klassifizieren. Tatsache ist, dass LCD-Displays im Gegensatz zu CRT-basierten Monitoren, deren Auflösung ziemlich flexibel geändert werden kann, einen festen Satz physikalischer Pixel haben. Aus diesem Grund sind sie so konzipiert, dass sie mit nur einer Berechtigung namens Arbeiten funktionieren. Indirekt bestimmt diese Auflösung auch die Größe der Matrixdiagonalen, allerdings können Monitore mit gleicher Arbeitsauflösung eine unterschiedlich große Matrix haben. Beispielsweise haben Monitore mit einer Diagonale von 15 bis 16 Zoll in der Regel eine Arbeitsauflösung von 1024x768, was wiederum bedeutet, dass dieser Monitor tatsächlich 1024 Pixel horizontal und 768 Pixel vertikal hat.

Die Arbeitsauflösung des Monitors bestimmt die Größe der Symbole und Schriftarten, die auf dem Bildschirm angezeigt werden. Beispielsweise kann ein 15-Zoll-Monitor eine Arbeitsauflösung von 1024 x 768 Pixel oder vielleicht 1400 x 1050 Pixel haben. Im letzteren Fall sind die physischen Abmessungen der Pixel selbst kleiner, und da im ersten und zweiten Fall die gleiche Anzahl von Pixeln zur Bildung eines Standardsymbols verwendet wird, wird das Symbol bei einer Auflösung von 1400 x 1050 Pixeln verwendet in den physikalischen Dimensionen kleiner sein. Zu kleine Icon-Größen bei einer hohen Monitorauflösung sind für manche Nutzer möglicherweise nicht akzeptabel, daher sollten Sie beim Kauf eines Monitors sofort auf die Arbeitsauflösung achten.

Natürlich ist der Monitor in der Lage, ein Bild in einer anderen als der Arbeitsauflösung anzuzeigen. Diese Arbeitsweise des Monitors wird als Interpolation bezeichnet. Beachten Sie, dass bei Interpolation die Bildqualität zu wünschen übrig lässt: Das Bild ist gehackt und rau, außerdem können Skalierungsartefakte wie Unebenheiten auf Kreisen auftreten. Der Interpolationsmodus wirkt sich besonders stark auf die Darstellungsqualität von Bildschirmschriften aus. Daher die Schlussfolgerung: Wenn Sie beim Kauf eines Monitors planen, mit einer nicht standardmäßigen Auflösung zu arbeiten, dann auf einfache WeiseÜberprüfen Sie den Monitorbetriebsmodus während der Interpolation, um einige anzuzeigen Text dokument im Kleingedruckten. Es ist leicht, Interpolationsartefakte entlang der Konturen der Buchstaben zu erkennen, und wenn ein besserer Interpolationsalgorithmus im Monitor verwendet wird, werden die Buchstaben gleichmäßiger, aber immer noch verschwommen. Die Geschwindigkeit, mit der der LCD-Monitor ein Einzelbild skaliert, ist ebenfalls ein wichtiger Parameter, auf den Sie achten sollten, da die Monitorelektronik Zeit zum Interpolieren benötigt.

Eine der Stärken eines LCD-Monitors ist seine Helligkeit. Diese Zahl in Flüssigkristallanzeigen übersteigt die in CRT-basierten Monitoren manchmal um mehr als das Doppelte. Um die Helligkeit des Monitors anzupassen, ändern Sie die Intensität der Hintergrundbeleuchtung. Heutzutage liegt bei LCD-Monitoren die in der technischen Dokumentation angegebene maximale Helligkeit zwischen 250 und 300 cd / m2. Und wenn die Helligkeit des Monitors hoch genug ist, wird dies unbedingt in Werbebroschüren angegeben und als einer der Hauptvorteile des Monitors dargestellt.

Die Helligkeit ist in der Tat ein wichtiges Merkmal für einen LCD-Monitor. Reicht beispielsweise die Helligkeit nicht aus, wird es unangenehm, bei Tageslicht (Fremdbeleuchtung) hinter dem Monitor zu arbeiten. Wie die Erfahrung zeigt, reicht es für einen LCD-Monitor völlig aus, eine Helligkeit von 200-250 cd / m2 zu haben - aber nicht deklariert, sondern tatsächlich beobachtet.

Der Bildkontrast auf digitalen Panels hat in den letzten Jahren stark zugenommen und erreicht mittlerweile oft einen Wert von 1000:1. Dieser Parameter ist definiert als das Verhältnis zwischen maximaler und minimaler Helligkeit auf weißem bzw. schwarzem Hintergrund. Aber auch hier ist nicht alles so einfach. Tatsache ist, dass der Kontrast nicht für den Monitor, sondern für die Matrix angegeben werden kann, und außerdem gibt es mehrere alternative Methoden zur Kontrastmessung. Wenn aber im Pass ein Kontrastverhältnis von mehr als 350:1 angegeben ist, dann reicht das erfahrungsgemäß für den normalen Betrieb völlig aus.

Durch die Drehung der LC-Moleküle in jedem der Farbsubpixel um einen bestimmten Winkel ist es möglich, nicht nur die offenen und geschlossenen Zustände der LC-Zelle zu erhalten, sondern auch Zwischenzustände, die den Farbton bilden. Theoretisch kann der Rotationswinkel von LC-Molekülen im Bereich von minimal bis maximal eingestellt werden. In der Praxis treten jedoch Temperaturschwankungen auf, die eine genaue Einstellung des Drehwinkels verhindern. Außerdem ist es zum Bilden eines beliebigen Spannungspegels notwendig, DAC-Schaltungen mit einer großen Kapazität zu verwenden, was extrem teuer ist. Daher werden in modernen LCD-Monitoren am häufigsten 18-Bit-DACs und seltener 24-Bit-DACs verwendet. Bei Verwendung eines 18-Bit-DAC hat jeder Farbkanal 6 Bit. Dadurch ist es möglich, 64 (26 = 64) unterschiedliche Spannungspegel zu bilden und dementsprechend 64 unterschiedliche Orientierungen von LC-Molekülen einzustellen, was wiederum zur Ausbildung von 64 Farbtönen in einem Farbkanal führt. Insgesamt lassen sich durch Mischen der Farbtöne verschiedener Kanäle 262 K Farbtöne erzielen.

Bei Verwendung einer 24-Bit-Matrix (24-Bit-DAC-Schaltung) hat jeder Kanal 8 Bit, was es ermöglicht, 256 (28 = 256) Farbtöne in jedem Kanal zu bilden, und insgesamt gibt eine solche Matrix 16.777.216 Farbtöne wieder.

Gleichzeitig gibt der Pass für viele 18-Bit-Matrizen an, dass sie 16,2 Millionen Farben wiedergeben. Was ist hier los und ist es möglich? Es stellt sich heraus, dass Sie in 18-Bit-Matrizen durch verschiedene Tricks die Anzahl der Farbtöne erhöhen können, sodass diese Anzahl der Anzahl der Farben nahe kommt, die von echten 24-Bit-Matrizen wiedergegeben werden. Zur Extrapolation von Farbtönen in 18-Bit-Matrizen werden zwei Technologien (und deren Kombinationen) verwendet: Dithering (Dithering) und FRC (Frame Rate Control).

Die Essenz der Dithering-Technologie besteht darin, dass die fehlenden Farbtöne durch Mischen der nächsten Farbtöne benachbarter Subpixel erhalten werden. Betrachten wir ein einfaches Beispiel. Angenommen, ein Subpixel kann nur zwei Zustände haben: offen und geschlossen, und der geschlossene Zustand des Subpixels bildet schwarz und der offene Zustand - rot. Betrachtet man statt eines Pixels eine Gruppe von zwei Subpixeln, so kann man neben schwarzen und roten Farben auch eine Zwischenfarbe erhalten und damit von einem zweifarbigen auf einen dreifarbigen Modus extrapolieren (Abb. 1) . Wenn also ein solcher Monitor anfänglich sechs Farben erzeugen könnte (zwei für jeden Kanal), dann reproduziert der Monitor nach einem solchen Dithering bereits 27 Farben.

Abbildung 1 - Dithering-Schema zum Erhalten von Farbschattierungen

Wenn wir eine Gruppe von nicht zwei, sondern vier Subpixeln (2x2) betrachten, können wir durch die Verwendung von Dithering drei zusätzliche Farbschattierungen in jedem Kanal erhalten, und der Monitor wechselt von 8 Farben auf 125 Farben. Dementsprechend können Sie mit einer Gruppe von 9 Subpixeln (3x3) sieben zusätzliche Farbtöne erhalten, und der Monitor hat bereits 729 Farben.

Das Dithering-Schema hat einen wesentlichen Nachteil: Eine Erhöhung der Farbschattierungen wird auf Kosten einer Verringerung der Auflösung erreicht. Tatsächlich erhöht dies die Pixelgröße, was sich nachteilig auf die Wiedergabe von Bilddetails auswirken kann.

Neben der Dithering-Technologie kommt auch die FRC-Technologie zum Einsatz, die eine Möglichkeit darstellt, die Helligkeit einzelner Subpixel durch zusätzliches Ein-/Ausschalten zu manipulieren. Wie im vorherigen Beispiel nehmen wir an, dass das Subpixel entweder schwarz (aus) oder rot (ein) sein kann. Es sei daran erinnert, dass jedem Subpixel befohlen wird, sich mit einer Framerate einzuschalten, d. h. bei einer Framerate von 60 Hz wird jedem Subpixel befohlen, sich 60 Mal pro Sekunde einzuschalten, wodurch Rot erzeugt werden kann. Wenn das Subpixel jedoch gezwungen wird, nicht 60 Mal pro Sekunde einzuschalten, sondern nur 50 (bei jedem 12. Zyklus wird das Subpixel nicht ein-, sondern ausgeschaltet), dann beträgt die Helligkeit des Subpixels 83 % des Maximums, was es ermöglicht, einen roten Zwischenfarbton zu bilden.

Beide betrachteten Methoden der Farbextrapolation haben ihre Nachteile. Im ersten Fall ist dies der mögliche Verlust von Bilddetails, im zweiten Fall ein mögliches Flackern des Bildschirms und eine leichte Verlängerung der Reaktionszeit.

Es ist jedoch zu beachten, dass es nicht immer möglich ist, eine 18-Bit-Matrix mit Farbextrapolation von einer echten 24-Bit-Matrix mit dem Auge zu unterscheiden. In diesem Fall kostet eine 24-Bit-Matrix deutlich mehr.

Das traditionelle Problem von LCD-Monitoren sind die Betrachtungswinkel - wenn das Bild auf einer CRT praktisch nicht leidet, selbst wenn es fast parallel zur Bildschirmebene betrachtet wird, führt bei vielen LCD-Matrizen sogar eine geringfügige Abweichung von der Senkrechten zu einem merklichen Abfall Kontrast und Farbverfälschung. Sensorhersteller definieren den Betrachtungswinkel nach gängigen Standards als den Winkel relativ zur Senkrechten zur Sensormitte, bei dessen Betrachtung der Bildkontrast in der Sensormitte auf 10:1 abfällt (Abb. 2).

Abbildung 2 - Schema zur Bestimmung der Betrachtungswinkel der LCD-Matrix

Trotz der scheinbaren Eindeutigkeit dieses Begriffs ist es notwendig, klar zu verstehen, was genau der Hersteller der Matrix (und nicht des Monitors) unter dem Betrachtungswinkel versteht. Der maximale Betrachtungswinkel sowohl vertikal als auch horizontal ist definiert als der Betrachtungswinkel, ab dem der Bildkontrast mindestens 10:1 beträgt. Denken Sie dabei daran, dass der Bildkontrast das Verhältnis der maximalen Helligkeit auf weißem Hintergrund zur minimalen Helligkeit auf schwarzem Hintergrund ist. Somit stehen Betrachtungswinkel per Definition nicht in direktem Zusammenhang mit der Farbgenauigkeit, wenn sie aus einem bestimmten Winkel betrachtet werden.

Die Reaktionszeit bzw. Response Time eines Subpixels ist ebenfalls eine der wichtigsten Kennziffern eines Monitors. Diese Eigenschaft wird oft als Schwachpunkt von LCD-Monitoren bezeichnet, denn im Gegensatz zu CRT-Monitoren, wo die Pixel-Reaktionszeit in Mikrosekunden gemessen wird, beträgt diese Zeit bei LCD-Monitoren mehrere zehn Millisekunden, was letztendlich zu einer Unschärfe des sich ändernden Bildes führt und kann mit dem Auge wahrnehmbar sein. Aus physikalischer Sicht wird die Reaktionszeit eines Pixels durch das Zeitintervall bestimmt, in dem sich die räumliche Orientierung von Flüssigkristallmolekülen ändert, und je kürzer diese Zeit, desto besser.

In diesem Fall ist es notwendig, zwischen den Einschalt- und Ausschaltzeiten eines Pixels zu unterscheiden. Die Pixel-Ein-Zeit bezieht sich auf die Zeit, die zum vollständigen Öffnen der LC-Zelle erforderlich ist, und die Pixel-Aus-Zeit bezieht sich auf die Zeit, die zum vollständigen Schließen der LC-Zelle erforderlich ist. Spricht man von der Reaktionszeit eines Pixels, so versteht man darunter die Gesamtzeit des Ein- und Ausschaltens des Pixels.

Die Zeit, zu der ein Pixel eingeschaltet wird, und die Zeit, zu der es ausgeschaltet wird, können erheblich voneinander abweichen. Wenn wir beispielsweise übliche TN + -Filmmatrizen betrachten, besteht der Vorgang des Ausschaltens eines Pixels in der Neuorientierung von Molekülen senkrecht zu den Polarisationsrichtungen unter dem Einfluss einer angelegten Spannung, und der Vorgang des Einschaltens eines Pixels ist a Art der Relaxation von LC-Molekülen, dh der Prozess des Übergangs in ihren natürlichen Zustand. In diesem Fall ist es offensichtlich, dass die Ausschaltzeit eines Pixels kleiner sein wird als die Einschaltzeit.

Fig. 3 zeigt typische Zeitdiagramme zum Einschalten (Fig. 3a) und Ausschalten (Fig. 3b) eines TN+Film-Matrix-Pixels. Im gezeigten Beispiel beträgt die Einschaltzeit für ein Pixel 20 ms und die Ausschaltzeit 6 ms. Die Gesamtreaktionszeit eines Pixels beträgt 26 ms.

Wenn sie von der in der technischen Dokumentation des Monitors angegebenen Pixel-Reaktionszeit sprechen, meinen sie die Reaktionszeit der Matrix, nicht des Monitors. Seltsamerweise ist dies jedoch nicht dasselbe, da der erste Fall nicht die gesamte Elektronik berücksichtigt, die zum Steuern der Pixel der Matrix erforderlich ist. Tatsächlich ist die Reaktionszeit des Matrixpixels die Zeit, die für die Neuorientierung von Molekülen erforderlich ist, und die Reaktionszeit des Monitorpixels ist die Zeit zwischen dem Signal zum Ein-/Ausschalten und der eigentlichen Tatsache des Ein-/Ausschaltens. Außerdem muss bei der in der technischen Dokumentation angegebenen Pixel-Response-Time berücksichtigt werden, dass Matrix-Hersteller diese Zeit unterschiedlich interpretieren können.

Abbildung 3 – Typische Zeitdiagramme zum Einschalten (a) und Ausschalten (b) eines Pixels für eine TN-Matrix

Eine der Möglichkeiten, die Ein-/Ausschaltzeit eines Pixels zu interpretieren, ist also, dass damit die Zeit gemeint ist, in der die Helligkeit des Pixelglühens von 10 auf 90 % oder von 90 auf 10 % geändert wird. Gleichzeitig ist es durchaus möglich, dass bei einem Monitor mit einer guten Pixelreaktionszeit bei einer Helligkeitsänderung von 10 auf 90 % die Gesamtpixelreaktionszeit (bei einer Helligkeitsänderung von 0 auf 100 %) recht groß wird .

Vielleicht ist es also richtiger, Messungen im Bereich der Helligkeitsänderung von 0 bis 100 % vorzunehmen? Helligkeiten von 0 bis 10 % werden jedoch vom menschlichen Auge als absolut schwarz empfunden, und in diesem Sinne ist die Messung ab dem Helligkeitswert von 10 % von praktischer Bedeutung. Ebenso ist es nicht sinnvoll, eine Helligkeitsänderung bis 100 % zu messen, da Helligkeit von 90 bis 100 % als weiß empfunden wird und daher gerade die Messung der Helligkeit bis 90 % von praktischer Bedeutung ist.

Wenn wir bisher über die Messung der Reaktionszeit eines Pixels sprachen, meinten wir, dass wir über das Umschalten zwischen Schwarz und Weiß sprechen. Wenn es keine Fragen mit der schwarzen Farbe gibt (das Pixel ist einfach geschlossen), dann ist die Wahl der weißen Farbe nicht offensichtlich. Wie ändert sich die Reaktionszeit eines Pixels, wenn Sie sie beim Umschalten zwischen verschiedenen Halbtönen messen? Diese Frage ist von großer praktischer Bedeutung. Tatsache ist, dass das Umschalten von einem schwarzen Hintergrund auf einen weißen Hintergrund oder umgekehrt, das die Reaktionszeit eines Pixels bestimmt, in realen Anwendungen relativ selten verwendet wird – ein Beispiel wäre das Scrollen von schwarzem Text auf weißem Hintergrund. In den meisten Anwendungen werden in der Regel Übergänge zwischen Halbtönen implementiert. Und wenn sich herausstellt, dass die Umschaltzeit zwischen grauer und weißer Farbe kürzer ist als die Umschaltzeit zwischen Graustufen, dann hat die Pixelreaktionszeit einfach keinen praktischen Wert, sodass Sie sich nicht auf diese Monitoreigenschaft verlassen können. Denn was nützt es, die Reaktionszeit eines Pixels zu bestimmen, wenn die tatsächliche Umschaltzeit zwischen den Halbtönen länger sein kann und das Bild bei dynamischer Bildänderung unscharf wird?

Die Antwort auf diese Frage ist ziemlich kompliziert und hängt von der Art der Monitormatrix ab. Bei den weit verbreiteten und billigsten TN+-Filmmatrizen ist alles ganz einfach: Die Pixelreaktionszeit, also die Zeit, die benötigt wird, um die LCD-Zelle vollständig zu öffnen oder zu schließen, entpuppt sich als maximale Zeit. Wenn die Farbe durch Abstufungen von R-, G- und B-Kanälen (R-G-B) beschrieben wird, dann ist die Übergangszeit von schwarzer (0-0-0) zu weißer (255-255-255) Farbe länger als die Übergangszeit von schwarz nach grau abgestuft. In ähnlicher Weise ist die Ausschaltzeit eines Pixels (Übergang von Weiß zu Schwarz) länger als die Übergangszeit von Weiß zu irgendeiner Graustufe.

Auf Abb. 4 zeigt eine grafische Darstellung der Umschaltzeit zwischen Schwarz und Graustufen und umgekehrt zwischen Graustufen und Schwarz. Wie Sie der Grafik entnehmen können, bestimmt die Umschaltzeit zwischen Schwarz und Weiß und umgekehrt die Reaktionszeit eines Pixels. Aus diesem Grund wird bei TN+Film-Matrizen die Pixelreaktionszeit vollständig durch die dynamischen Eigenschaften des Monitors bestimmt.

Abbildung 4 – Diagramm der Umschaltzeit zwischen Schwarz- und Graustufen

Bei IPS- und MVA-Matrizen ist nicht alles so offensichtlich. Bei diesen Sensortypen kann die Übergangszeit zwischen Farbtönen (Graustufen) länger sein als die Übergangszeit zwischen Weiß und Schwarz. Bei solchen Matrizen ist die Kenntnis der Pixel-Reaktionszeit (selbst wenn Ihnen versichert wird, dass dies eine rekordverdächtig niedrige Zeit ist) ohne praktische Bedeutung und kann nicht als dynamisches Merkmal des Monitors angesehen werden. Infolgedessen für diese Matrizen viel mehr wichtiger Parameter ist die maximale Übergangszeit zwischen Graustufen, diese Zeit ist jedoch nicht in der Monitordokumentation angegeben. Wenn Sie also die maximale Pixelumschaltzeit für einen bestimmten Matrixtyp nicht kennen, dann Der beste Weg Um die dynamischen Eigenschaften des Monitors zu bewerten, müssen Sie eine Art dynamische Spielanwendung starten und die Unschärfe des Bildes mit dem Auge bestimmen.

Alle LCD-Monitore sind von Natur aus digital, daher wird die digitale DVI-Schnittstelle als ihre native Schnittstelle angesehen. Die Schnittstelle kann zwei Arten von Anschlüssen haben: DVI-I, das digitale und analoge Signale kombiniert, und DVI-D, das nur ein digitales Signal überträgt. Es wird angenommen, dass die DVI-Schnittstelle für den Anschluss eines LCD-Monitors an einen Computer vorzuziehen ist, obwohl der Anschluss über einen Standard-D-Sub-Anschluss ebenfalls möglich ist. Für die DVI-Schnittstelle spricht, dass bei einer analogen Schnittstelle eine doppelte Wandlung des Videosignals erfolgt: Zunächst wird das digitale Signal in der Videokarte analog gewandelt (DAC-Wandlung), dann das analoge Signal in eine digitale elektronische Einheit des LCD-Monitors selbst umgewandelt (ADC-Umwandlung) und als Folge solcher Umwandlungen steigt das Risiko verschiedener Signalverzerrungen. Der Fairness halber weisen wir darauf hin, dass in der Praxis keine durch Doppelwandlung verursachten Signalverzerrungen auftreten und Sie einen Monitor über jede Schnittstelle anschließen können. In diesem Sinne ist die Monitorschnittstelle das Letzte, worauf man achten sollte. Die Hauptsache ist, dass sich der entsprechende Anschluss auf der Grafikkarte selbst befindet.

Viele moderne LCD-Monitore haben sowohl D-Sub- als auch DVI-Anschlüsse, wodurch Sie oft zwei Systemeinheiten gleichzeitig an den Monitor anschließen können. Es gibt auch Modelle mit zwei digitalen Anschlüssen.

Strukturdiagramm des LCD-Monitors in Abb. 5

Abbildung 5 - Strukturdiagramm des LCD-Monitors

Das Signal vom Videoadapter wird über analog RGB VGA D-sub oder digital zum Displayeingang geführt DVI-Schnittstelle. Bei Verwendung einer analogen Schnittstelle wandelt der Videoadapter die Bildpufferdaten von digital nach analog um, und die Elektronik des LCD-Monitors ist ihrerseits gezwungen, die umgekehrte Analog-Digital-Umwandlung durchzuführen, was natürlich redundant ist Operationen verbessern zumindest nicht die Bildqualität, erfordern darüber hinaus aber zusätzliche Kosten für ihre Implementierung. Daher wird mit der Allgegenwart von LCD-Displays die VGA-D-Sub-Schnittstelle durch digitales DVI ersetzt. Bei einigen Monitoren verzichten die Hersteller bewusst auf die Unterstützung der DVI-Schnittstelle und beschränken sich lediglich auf VGA D-Sub, da dies den Einsatz eines speziellen TMDS-Empfängers auf der Monitorseite und die Kosten für ein Gerät erfordert, das sowohl analog als auch analog unterstützt digitalen Schnittstellen gegenüber der Option mit nur analogem Eingang höher wäre.

Die Schaltung des Bildverarbeitungsblocks im LCD-Display (von der Analog-Digital-Wandlung des RGB-Signals, seiner Skalierung, Verarbeitung bis hin zur Bildung von LVDS-Ausgangssignalen) erfolgt auf einem einzigen IC mit ein hohes Maß Integration namens Display Engine.

Der LCD-Matrixblock enthält eine Steuerschaltung, den sogenannten Matrixtreiber, in dem der LVDS-Steuerausgangsempfänger sowie Source- und Gate-Treiber integriert sind, die das Videosignal in die Adressierung bestimmter Pixel in Spalten und Zeilen umwandeln.

Der LCD-Matrixblock umfasst auch sein Beleuchtungssystem, das mit seltenen Ausnahmen aus Kaltkathoden-Entladungslampen (Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL) besteht. Die Hochspannung dafür liefert ein Wechselrichter, der sich im Netzteil des Monitors befindet. Die Lampen befinden sich normalerweise oben und unten, ihre Strahlung wird auf das Ende einer hinter der Matrix befindlichen transluzenten Platte gelenkt, die als Lichtleiter dient. Die Qualität der Mattierung und die Homogenität des Materials dieser Platte hängt davon ab wichtige Eigenschaft, als Gleichmäßigkeit der Matrixbeleuchtung

Die Adressierung von LCD-Displays mit Passivmatrix kann im Prinzip wie bei Gasentladungspanels realisiert werden. Die der gesamten Säule gemeinsame vordere Elektrode führt Spannung. Die der gesamten Reihe gemeinsame hintere Elektrode dient als "Masse".

Die Nachteile solcher passiven Matrizen sind bekannt: Die Panels sind sehr langsam und das Bild ist nicht scharf. Und dafür gibt es zwei Gründe. Das erste ist, dass, nachdem wir ein Pixel adressiert und den Kristall gedreht haben, dieser langsam in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehrt und das Bild unscharf wird. Der zweite Grund liegt in der kapazitiven Kopplung zwischen den Steuerleitungen. Diese Kopplung führt zu einer ungenauen Spannungsausbreitung und "verdirbt" benachbarte Pixel leicht.

Die festgestellten Mängel führten zur Entwicklung der Aktivmatrix-Technologie (Abb. 6).

Abbildung 6 - Schema zum Einschalten des Subpixels der aktiven LCD-Matrix

Auflösungsmatrix für LCD-Monitore

Hier wird jedem Pixel ein Transistor hinzugefügt, der als Schalter fungiert. Wenn er offen (an) ist, können Daten auf den Speicherkondensator geschrieben werden. Wenn der Transistor geschlossen (aus) ist, verbleiben die Daten im Kondensator, der als analoger Speicher fungiert. Die Technologie hat viele Vorteile. Wenn der Transistor geschlossen ist, befinden sich die Daten noch im Kondensator, sodass die Spannungsversorgung des Flüssigkristalls nicht unterbrochen wird, während die Steuerleitungen ein anderes Pixel adressieren. Das heißt, das Pixel kehrt nicht in seinen ursprünglichen Zustand zurück, wie es im Fall einer passiven Matrix der Fall ist. Darüber hinaus ist die Schreibzeit auf den Kondensator viel kürzer als die Chip-Turn-Zeit, was bedeutet, dass wir die Panel-Pixel abfragen und Daten schneller dorthin übertragen können.

Diese Technologie ist auch als „TFT“ (Thin Film Transistors, Dünnschichttransistoren) bekannt. Aber heute ist es so populär geworden, dass der Name "LCD" längst zum Synonym dafür geworden ist. Das heißt, mit LCD meinen wir ein Display, das die TFT-Technologie verwendet.

Moskauer Staatliches Institut für Elektronik und Mathematik

(Technische Universität)

Abteilung:

"Informations-und Kommunikationstechnologien"

Kursarbeit

"LCD-Monitore: Interne Organisation, Technologien, Perspektiven".

Aufgeführt:

Starukhina E.V.

Gruppe: S-35

Moskau 2008
Inhalt

1. Einleitung............................................... ................................................. . ........................................ 3

2.Flüssigkristalle ................................................ ................................................. ......................... 3

2.1.Physikalische Eigenschaften von Flüssigkristallen .......................................... ................................................... 3

2.2.Geschichte der Entwicklung von Flüssigkristallen .......................................... ..................................................... vier

3.Aufbau des LCD-Monitors....................................... .................................................... ... ................ vier

3.1.Subpixel des LCD-Farbdisplays .......................................... ...................................................... 5

3.2. Matrixbeleuchtungsverfahren ................................................ ............... ................................... .............. 5

4.Technische Eigenschaften LCD-Monitor ................................................ . ......................... 5

5. Aktuelle Technologien zur Herstellung von LCD-Matrizen .......................................... ...................................... 7

5.1.TN+Film (Twisted Nematic + Film)....................................... ........... .......................................... .......... .7

5.2.IPS (In-Plane-Switching)................................................. ......................................... ........................ acht

5.3.MVA (Multi-Domain Vertical Alignment) .......................................... ................ .................................. ..... 9

6.Vor- und Nachteile ...................................................... .. ................................................ . .......... 9

7. Vielversprechende Technologien für die Herstellung von Flachbildschirmen .................................. ......... 10

8. Marktübersicht und Auswahlkriterien für LCD-Monitore ......................................... ................................................ 12

9. Fazit................................................. .................................................... ... ................................... 13

10. Literaturverzeichnis .................................................. .. ................................................ .................... vierzehn

Einführung.

Derzeit wird der größte Teil des Monitormarktes von LCD-Monitoren eingenommen, vertreten durch Marken wie Samsung, ASUS, NEC, Acer, Philips usw. LCD-Technologien werden auch bei der Herstellung von Fernsehbildschirmen, Laptop-Displays, Mobiltelefone, Player, Kameras usw. Aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften (wir werden sie weiter unten betrachten) können Sie mit Flüssigkristallen Bildschirme erstellen, die Eigenschaften wie hohe Bildschärfe, sparsamen Stromverbrauch, geringe Displaydicke, hohe Auflösung, aber bei der gleichzeitig breites Spektrum an Diagonalen: von 0,44 Zoll / 11 Millimeter (Januar 2008, kleinster Bildschirm des Mikrodisplay-Herstellers Kopin) bis 108 Zoll / 2,74 Meter (größtes LCD-Panel, vorgestellt am 29. Juni 2008 von Sharp Microelectronics Europe) . Der Vorteil von LCD-Monitoren ist auch das Fehlen von schädlicher Strahlung und Flimmern, was bei CRT-Monitoren ein Problem war.

Dennoch haben LCD-Monitore eine Reihe von Nachteilen: das Vorhandensein von Eigenschaften wie Reaktionszeit, nicht immer zufriedenstellender Betrachtungswinkel, unzureichend tiefschwarze Farbe und die Möglichkeit von Matrixdefekten (gebrochene Pixel). Sind LCD-Panels würdige Nachfolger von CRT-Monitoren und haben sie angesichts der sich rasant entwickelnden Plasma-Technologie eine Zukunft? Wir müssen dieses Problem verstehen, indem wir die physische Struktur von LCD-Monitoren und ihre Eigenschaften untersuchen und sie mit denen konkurrierender Technologien vergleichen.

1. Flüssigkristalle.

1.1. Physikalische Eigenschaften von Flüssigkristallen.

Flüssigkristalle sind Substanzen, die Eigenschaften haben, die sowohl Flüssigkeiten als auch Kristallen innewohnen: Fluidität und Anisotropie. Flüssigkristalle sind strukturell geleeartige Flüssigkeiten. Moleküle haben eine längliche Form und sind über ihr gesamtes Volumen geordnet. Die charakteristischste Eigenschaft von LCs ist ihre Fähigkeit, die Orientierung von Molekülen unter dem Einfluss elektrischer Felder zu ändern, was breite Möglichkeiten für ihre Anwendung in der Industrie eröffnet. Je nach Art der LC werden sie normalerweise in zwei große Gruppen eingeteilt: Nematiken und Smekten. Nematiken wiederum werden in eigentliche nematische und cholesterische Flüssigkristalle unterteilt.

Cholesterische Flüssigkristalle - werden hauptsächlich aus Verbindungen von Cholesterin und anderen Steroiden gebildet. Dies sind nematische LCs, aber ihre Längsachsen sind relativ zueinander gedreht, so dass sie Spiralen bilden, die aufgrund der extrem niedrigen Bildungsenergie dieser Struktur (etwa 0,01 J/mol) sehr empfindlich auf Temperaturänderungen reagieren. Cholesterika sind hell gefärbt und die geringste Temperaturänderung (bis zu Tausendstel Grad) führt zu einer Änderung der Steigung der Helix und dementsprechend zu einer Änderung der Farbe des LC.

LCDs haben ungewöhnliche optische Eigenschaften. Nematiken und Smektika sind optisch einachsige Kristalle. Cholesterika reflektieren aufgrund ihrer periodischen Struktur Licht im sichtbaren Bereich des Spektrums stark. Da die flüssige Phase der Träger von Eigenschaften bei Nematiken und Cholesterika ist, verformt sie sich leicht unter dem Einfluss äußerer Einflüsse, und da die Helixganghöhe bei Cholesterika sehr temperaturempfindlich ist, ändert sich daher die Lichtreflexion stark mit der Temperatur, was dazu führt zu einer Veränderung der Farbe des Stoffes.

Diese Phänomene werden häufig in verschiedenen Anwendungen verwendet, z. B. zum Auffinden von Hot Spots in Mikroschaltkreisen, zum Lokalisieren von Frakturen und Tumoren bei Menschen, zur Bildgebung mit Infrarotstrahlen usw.

1.2. Die Geschichte der Entwicklung von Flüssigkristallen.

Flüssigkristalle wurden 1888 vom österreichischen Botaniker F. Reinitzer entdeckt. Bei der Untersuchung von Cholesterylbenzoat- und Cholesterylacetatkristallen fand er heraus, dass Substanzen 2 Schmelzpunkte und 2 verschiedene flüssige Zustände haben – transparent und trüb. Die Eigenschaften dieser Substanzen erregten jedoch zunächst nicht die Aufmerksamkeit der Wissenschaftler. Außerdem zerstörten Flüssigkristalle die Theorie der drei Aggregatzustände der Materie, so Physiker und Chemiker lange Zeit erkannte Flüssigkristalle grundsätzlich nicht. Der Straßburger Universitätsprofessor Otto Lehmann lieferte in langjähriger Forschung den Beweis, aber auch danach fanden Flüssigkristalle keine Anwendung.

1963 nutzte der Amerikaner J. Ferguson die wichtigste Eigenschaft von Flüssigkristallen, die Farbe unter Temperatureinfluss zu ändern, um thermische Felder zu detektieren, die mit bloßem Auge nicht sichtbar sind. Nachdem ihm ein Patent für eine Erfindung erteilt wurde, nahm das Interesse an Flüssigkristallen dramatisch zu.

1965 fand in den USA die erste internationale Konferenz zum Thema Flüssigkristalle statt. 1968 schufen amerikanische Wissenschaftler grundlegend neue Indikatoren für Informationsanzeigesysteme. Das Funktionsprinzip basiert auf der Tatsache, dass die Moleküle von Flüssigkristallen, die sich in einem elektrischen Feld drehen, Licht auf unterschiedliche Weise reflektieren und übertragen. Unter dem Einfluss von Spannung, die an die in den Bildschirm gelöteten Leiter angelegt wurde, erschien darauf ein Bild, das aus mikroskopisch kleinen Punkten bestand. Doch erst nach 1973, als eine Gruppe englischer Chemiker unter der Leitung von George Gray Flüssigkristalle aus relativ billigen und zugänglichen Rohstoffen synthetisierte, fanden diese Substanzen in verschiedenen Geräten weite Verbreitung.

Aufgrund ihrer kompakten Größe wurden erstmals Flüssigkristallanzeigen bei der Herstellung von Laptops verwendet. In der Anfangsphase waren die Endprodukte sehr teuer und von sehr geringer Qualität. Vor einigen Jahren erschienen jedoch die ersten vollwertigen LCD-Monitore, deren Kosten ebenfalls recht hoch blieben, deren Qualität sich jedoch deutlich verbesserte. Und schließlich entwickelt sich jetzt der Markt für LCD-Monitore rasant. Dies liegt daran, dass sich Technologien sehr aktiv entwickeln und der Wettbewerb zwischen den Herstellern zu einem spürbaren Preisverfall für geführt hat diese Art Produkte.

2. Die Struktur des LCD-Monitors.

Ein Flüssigkristallmonitor ist ein Gerät zur Anzeige von grafischen Informationen von einem Computer, einer Kamera usw.

Ein Merkmal von Flüssigkristallanzeigen ist, dass Flüssigkristalle selbst kein Licht emittieren. Jedes Pixel eines LCD-Monitors besteht aus drei Primärfarben-Subpixeln (Rot, Grün, Blau). Das durch die Zellen hindurchtretende Licht kann natürlich sein – vom Substrat reflektiert (bei LCD-Displays ohne Hintergrundbeleuchtung). Häufiger wird jedoch eine künstliche Lichtquelle verwendet, die neben der Unabhängigkeit von externer Beleuchtung auch die Eigenschaften des resultierenden Bildes stabilisiert. Das Bild wird mit gebildet einzelne Elemente, normalerweise durch ein Sweep-System. Ein vollwertiger LCD-Monitor besteht also aus einer Elektronik, die das eingehende Videosignal verarbeitet, einer LCD-Matrix, einem Backlight-Modul, einem Netzteil und einem Gehäuse. Es ist die Kombination dieser Komponenten, die die Eigenschaften des Monitors als Ganzes bestimmt, obwohl einige Eigenschaften wichtiger sind als andere.

2.1. Subpixel-Farb-LCD.

Jedes Pixel eines LCD-Displays besteht aus einer Molekülschicht zwischen zwei transparenten Elektroden und zwei Polarisationsfiltern, deren Polarisationsebenen (normalerweise) senkrecht zueinander stehen. In Abwesenheit von Flüssigkristallen wird das vom ersten Filter durchgelassene Licht vom zweiten fast vollständig blockiert.

Die mit Flüssigkristallen in Kontakt stehende Oberfläche der Elektroden ist speziell behandelt, um die anfängliche Ausrichtung der Moleküle in eine Richtung zu ermöglichen. In der TN-Matrix stehen diese Richtungen senkrecht zueinander, sodass sich die Moleküle in Abwesenheit von Spannung in einer helikalen Struktur anordnen. Diese Struktur bricht Licht so, dass sich vor dem zweiten Filter dessen Polarisationsebene dreht und Licht verlustfrei hindurchtritt. Abgesehen von der Absorption der Hälfte des unpolarisierten Lichts durch den ersten Filter kann die Zelle als transparent betrachtet werden. Wird an die Elektroden eine Spannung angelegt, richten sich die Moleküle in Richtung des Feldes aus, wodurch die helikale Struktur verzerrt wird. In diesem Fall wirken die elastischen Kräfte dem entgegen, und wenn die Spannung abgeschaltet wird, kehren die Moleküle zurück Startposition. Bei ausreichender Feldstärke werden fast alle Moleküle parallel, was zur Opazität der Struktur führt. Durch Variieren der Spannung können Sie den Grad der Transparenz steuern. Wenn für lange Zeit eine konstante Spannung angelegt wird, kann sich die Flüssigkristallstruktur aufgrund von Ionenmigration verschlechtern. Um dieses Problem zu lösen, wird bei jeder Adressierung der Zelle ein Wechselstrom angelegt oder die Polarität des Feldes geändert (die Opazität der Struktur hängt nicht von der Polarität des Feldes ab). In der gesamten Matrix ist es möglich, jede der Zellen einzeln anzusteuern, aber mit zunehmender Anzahl wird dies schwierig, da die Anzahl der benötigten Elektroden zunimmt. Daher wird fast überall die Adressierung nach Zeilen und Spalten verwendet.

Liquid Crystal Monitor (auch Liquid Crystal Display, LCD, LCD Monitor, engl. Liquid Crystal Display, LCD, Flat Indicator) – ein Flachmonitor auf Basis von Flüssigkristallen. LCD-Monitore wurden 1963 entwickelt.

LCD TFT (engl. TFT – thin film transistor – Dünnschichttransistor) ist einer der Namen für eine Flüssigkristallanzeige, die eine aktive Matrix verwendet, die von Dünnschichttransistoren angesteuert wird. Verstärker TFT für jedes Subpixel angewendet, um die Geschwindigkeit, den Kontrast und die Klarheit des Anzeigebilds zu verbessern.

LCD-Monitorgerät

Das Bild wird unter Verwendung einzelner Elemente gebildet, normalerweise durch ein Abtastsystem. Einfache Geräte (elektronische Uhren, Telefone, Player, Thermometer usw.) können ein monochromes oder 2-5-farbiges Display haben. Ein mehrfarbiges Bild wird unter Verwendung von RGB-Triaden gebildet. Die meisten Desktop-Monitore basieren auf TN- (und einigen *VA-) Matrizen, und alle Laptop-Displays verwenden Matrizen mit 18-Bit-Farbe (6 Bit pro Kanal), 24-Bit wird mit gedithertem Flimmern emuliert.

Subpixel-Farb-LCD

Jedes Pixel eines LCD-Displays besteht aus einer Molekülschicht zwischen zwei transparenten Elektroden und zwei Polarisationsfiltern, deren Polarisationsebenen (normalerweise) senkrecht zueinander stehen. In Abwesenheit von Flüssigkristallen wird das vom ersten Filter durchgelassene Licht vom zweiten fast vollständig blockiert.

Die mit Flüssigkristallen in Kontakt stehende Oberfläche der Elektroden ist speziell behandelt, um die anfängliche Ausrichtung der Moleküle in eine Richtung zu ermöglichen. In der TN-Matrix stehen diese Richtungen senkrecht zueinander, sodass sich die Moleküle in Abwesenheit von Spannung in einer helikalen Struktur anordnen. Diese Struktur bricht Licht so, dass sich vor dem zweiten Filter dessen Polarisationsebene dreht und Licht verlustfrei hindurchtritt. Abgesehen von der Absorption der Hälfte des unpolarisierten Lichts durch den ersten Filter kann die Zelle als transparent betrachtet werden. Wird an die Elektroden eine Spannung angelegt, richten sich die Moleküle in Richtung des Feldes aus, wodurch die helikale Struktur verzerrt wird. In diesem Fall wirken die elastischen Kräfte dem entgegen, und wenn die Spannung abgeschaltet wird, kehren die Moleküle in ihre ursprüngliche Position zurück. Bei ausreichender Feldstärke werden fast alle Moleküle parallel, was zur Opazität der Struktur führt. Durch Variieren der Spannung können Sie den Grad der Transparenz steuern. Wenn für lange Zeit eine konstante Spannung angelegt wird, kann sich die Flüssigkristallstruktur aufgrund von Ionenmigration verschlechtern. Um dieses Problem zu lösen, wird bei jeder Adressierung der Zelle ein Wechselstrom angelegt oder die Polarität des Feldes geändert (die Opazität der Struktur hängt nicht von der Polarität des Feldes ab). In der gesamten Matrix ist es möglich, jede der Zellen einzeln anzusteuern, aber mit zunehmender Anzahl wird dies schwierig, da die Anzahl der benötigten Elektroden zunimmt. Daher wird fast überall die Adressierung nach Zeilen und Spalten verwendet. Das durch die Zellen hindurchtretende Licht kann natürlich sein – vom Substrat reflektiert (bei LCD-Displays ohne Hintergrundbeleuchtung). Häufiger wird jedoch eine künstliche Lichtquelle verwendet, die neben der Unabhängigkeit von externer Beleuchtung auch die Eigenschaften des resultierenden Bildes stabilisiert. Ein vollwertiger LCD-Monitor besteht also aus einer Elektronik, die das eingehende Videosignal verarbeitet, einer LCD-Matrix, einem Backlight-Modul, einem Netzteil und einem Gehäuse. Es ist die Kombination dieser Komponenten, die die Eigenschaften des Monitors als Ganzes bestimmt, obwohl einige Eigenschaften wichtiger sind als andere.

Spezifikationen des LCD-Monitors

Genehmigung: Horizontale und vertikale Abmessungen, ausgedrückt in Pixel. Im Gegensatz zu CRT-Monitoren haben LCDs eine „native“ physikalische Auflösung, der Rest wird durch Interpolation erreicht.

Punktgröße: Der Abstand zwischen den Mittelpunkten benachbarter Pixel. Steht in direktem Zusammenhang mit der physikalischen Auflösung.

Seitenverhältnis des Bildschirms (Format): Das Verhältnis von Breite zu Höhe, zum Beispiel: 5:4, 4:3, 5:3, 8:5, 16:9, 16:10.

Sichtbare Diagonale: die Größe des Panels selbst, diagonal gemessen. Auch die Darstellungsfläche hängt vom Format ab: Ein 4:3-Monitor hat eine größere Fläche als ein 16:9-Monitor mit gleicher Diagonale.

Kontrast: Das Verhältnis der Helligkeit des hellsten Punkts zum dunkelsten Punkt. Einige Monitore verwenden ein adaptives Backlight-Level mit zusätzlichen Lampen, der für sie angegebene Kontrastwert (sog. dynamisch) gilt nicht für ein statisches Bild.

Helligkeit: Die vom Display ausgestrahlte Lichtmenge, normalerweise in Candela pro Quadratmeter gemessen.

Reaktionszeit: Die minimale Zeit, die ein Pixel benötigt, um seine Helligkeit zu ändern. Messmethoden sind mehrdeutig.

Blickwinkel: der Winkel, bei dem der Kontrastabfall den angegebenen Wert erreicht, z verschiedene Typen Matrizen und verschiedene Hersteller werden unterschiedlich betrachtet und sind oft nicht vergleichbar.

Matrixtyp: Die Technologie, mit der das LCD hergestellt wird

Eingänge: (ex. DVI, D-SUB, HDMI etc.).

Technologie

Die wichtigsten Technologien bei der Herstellung von LCD-Displays: TN + Film, IPS und MVA. Diese Technologien unterscheiden sich in der Geometrie von Oberflächen, Polymer, Steuerplatte und Frontelektrode. Von großer Bedeutung sind die Reinheit und Art des Polymers mit Flüssigkristalleigenschaften, das in bestimmten Entwicklungen verwendet wird. Reaktionszeit von LCD-Monitoren mit Technologie gebaut SXRD (Silizium-X-tal-reflektierendes Display)- reflektierende Silizium-Flüssigkristallmatrix), auf 5 ms reduziert. Sony-Unternehmen, Scharf und Philips haben gemeinsam die PALC-Technologie (Eng. Plasmaadressierter Flüssigkristall- Plasmakontrolle von Flüssigkristallen), die die Vorteile vereint LCD(Helligkeit und Farbreichtum, Kontrast) und Plasma-Panels (große Betrachtungswinkel am Horizont, H, und vertikal, V, hohe Bildwiederholfrequenz). Diese Displays verwenden Gasentladungs-Plasmazellen zur Helligkeitssteuerung, und eine LCD-Matrix wird zur Farbfilterung verwendet. Mit der PALC-Technologie können Sie jeden Anzeigepixel einzeln ansprechen, was eine unübertroffene Steuerbarkeit und Bildqualität bedeutet.

TN+ Film (Twisted Nematic + Film)

Nahaufnahme von TN+ Film Monitormatrix NEC LCD1770NX. Auf weißem Hintergrund - ein Standard-Windows-Cursor.

Teil " Film" im Namen der Technologie bedeutet eine zusätzliche Schicht, die verwendet wird, um den Betrachtungswinkel zu erhöhen (ungefähr von 90 ° auf 150 °). Derzeit ist das Präfix " Film"Oft wird darauf verzichtet, solche Matrizen einfach TN zu nennen. Leider wurde noch kein Weg gefunden, den Kontrast und die Reaktionszeit für TN-Panels zu verbessern, und die Reaktionszeit für diese Art von Matrix ist derzeit eine der besten, aber die Kontraststufe nicht.

Matrix TN+ Film Das funktioniert so: Wenn keine Spannung an die Subpixel angelegt wird, drehen sich die Flüssigkristalle (und das von ihnen übertragene polarisierte Licht) in einer horizontalen Ebene im Raum zwischen den beiden Platten um 90° relativ zueinander. Und da die Polarisationsrichtung des Filters auf der zweiten Platte mit der Polarisationsrichtung des Filters auf der ersten Platte einen Winkel von 90° bildet, geht Licht hindurch. Wenn die roten, grünen und blauen Subpixel vollständig beleuchtet sind, bildet sich ein weißer Punkt auf dem Bildschirm.

IPS (In-Plane-Switching)

Technologie In- Flugzeugwechsel wurde von Hitachi und NEC entwickelt und sollte die Mängel von TN+ beseitigen Film. Doch während IPS einen Betrachtungswinkel von 170° sowie eine hohe Kontrast- und Farbwiedergabe erreichen konnte, blieb die Reaktionszeit gering.

Wenn keine Spannung an das IPS angelegt wird, drehen sich die Flüssigkristallmoleküle nicht. Der zweite Filter wird immer senkrecht zum ersten gedreht, und kein Licht tritt durch ihn hindurch. Daher ist die Anzeige der schwarzen Farbe nahezu ideal. Wenn der Transistor ausfällt, ist das "kaputte" Pixel für das IPS-Panel nicht weiß wie für die TN-Matrix, sondern schwarz.

Wenn eine Spannung angelegt wird, drehen sich die Flüssigkristallmoleküle senkrecht zu ihrer Ausgangsposition und lassen Licht durch.AS-IPS - Advanced Super IPS-Technologie (Advanced Super-IPS), wurde 2002 ebenfalls von der Hitachi Corporation entwickelt. Die Hauptverbesserungen lagen im Kontrastniveau herkömmlicher S-IPS-Panels, wodurch es näher an das von S-PVA-Panels herangeführt wurde. AS-IPS wird auch als Bezeichnung für NEC-Monitore (z. B. NEC LCD20WGX2) verwendet, die auf der vom LG.Philips-Konsortium entwickelten S-IPS-Technologie basieren.

A-TW-IPS - Advanced True White IPS (Advanced True White IPS), entwickelt von LG.Philips für die NEC Corporation. Es handelt sich um ein S-IPS-Panel mit einem TW-Farbfilter (True White), um Weiß realistischer darzustellen und den Farbbereich zu erweitern. Diese Art von Panel wird verwendet, um professionelle Monitore für den Einsatz in Fotolaboren und/oder Verlagen zu erstellen.

AFFS- Fortgeschrittene Streufeldumschaltung(inoffizieller Name S-IPS Pro). Die Technologie ist eine Weiterentwicklung von IPS, das 2003 von BOE Hydis entwickelt wurde. Die erhöhte Leistung des elektrischen Felds ermöglichte es, noch größere Betrachtungswinkel und Helligkeiten zu erzielen sowie den Interpixelabstand zu verringern. AFFS-basierte Displays werden hauptsächlich in Tablet-PCs auf von Hitachi Displays hergestellten Matrizen verwendet.