Рідкокристалічні монітори
Електронно-променеві трубки занадто громіздкого і важкі для використання в портативних комп'ютерах, тому для екранів портативних комп'ютерів необхідна зовсім інша технологія. Тут найчастіше використовуються рідкокристалічні дисплеї.Відповідна технологія надзвичайно складна, має кілька варіантів втілення і швидко міняється, проте ми постараємося зробити її опис по можливості коротким і простим.
Рідкі кристали являють собою грузлі органічні молекули, що рухаються, як молекули рідин, але при цьому мають структуру, як у кристала. Вони були відкриті австрійським ботаніком Рейницером (Rheinitzer) у 1888 році і вперше стали застосовуватися при виготовленні різноманітних дисплеїв (для калькуляторів, годин і т.п.) у 1960 році. Коли молекули розташовані в одну лінію, оптичні качества кристала залежать від напрямку і поляризації світла, що впливає. При використанні електричного поля лінія молекул, а отже, і оптичні властивості міняються. Якщо впливати променем світла на рідкий кристал, інтенсивність світла, що виходить із самого рідкого кристала, може контролюватися за допомогою електрики. Ця властивість використовується при створенні індикаторних дисплеїв.
Екран рідкокристалічного дисплея складається з двох скляних паралельно розташованих пластин, між якими знаходиться герметичний простір з рідким кристалом. До обох пластин приєднуються прозорі електроди. Штучне або природне світло за задньою пластиною висвітлює екран зсередини. Електроди, підведені до пластин, використовуються для того, щоб створити електричні поля в рідкому кристалі. На різні части екрана впливає різна напруга, що і дозволяє будувати зображення. До передньої і задньої пластин екрана приклеюються поляроиди, оскільки технологічно дисплей вимагає поляризованого світла.
Сучасні електронно-променеві монітори можуть обновляти зображення на екрані з частотою до 150 і більш раз у секунду. Ця значення, природно, назад пропорційно кількості рядків, з яких будується зображення. В даний час використовуються різні типи рідкокристалічних дисплеїв, але ми розглянемо тільки один з них — дисплей зі скрученим не-матиком(Twisted Nematic, TN). У цьому дисплеї на задній пластині знаходяться малюсінькі горизонтальні желобки, а на передньої — малюсінькі вертикальні желобки, як показано на мал. 2.28, б. При відсутності електричного поля молекули направляються до цим желобкам. Тому що вони (желобки) розташовані перпендикулярно друг до друга, молекули рідкого кристала виявляються скрученими на 90°.
На задній пластині дисплея знаходиться горизонтальний поляроїд. Він пропускає тільки горизонтально поляризоване світло. На передній пластині дисплея знаходиться вертикальний поляроїд. Він пропускає тільки вертикально поляризоване світло. Якби між пластинами не було рідкого кристала, горизонтально поляризований світло, пропущений поляроїдом на задній пластині, блокувався б поляроїдом на передній пластині, що робило би екран цілком чорним.
Однак скручена кристалічна структура молекул, крізь яку проходить світло, змінює площина поляризації світла. При відсутності електричного поля весь рідкокристалічний екран світиться. Якщо подавати напруга до визначених частин пластини, скручена структура руйнується, блокуючи проходження світла в цих частинах.
Для подачі напруги звичайно використовуються два підходи. У дешевому пасивному матричному індикаторіна обох електродах проводу розташовуються паралельно один одному. Наприклад, на дисплеї розміром 640 х 480 електрод задньої пластини містить 640 вертикальних проводів, а електрод передньої пластини —480 горизонтальних проводів. Якщо подавати напруга на один з вертикальних проводів, а потім посилати імпульси на один з горизонтальних, можна змінити напруга у визначеній позиції пікселя і, таким чином, зробити потрібну крапку темної. Якщо то ж саме повторити з наступним пікселем і т.д., можна одержати темний рядок розгорнення, аналогічний рядкам в електронно-променевих трубках. Звичайне зображення на екрані перемальовується 60 разів у секунду, щоб створювалося враження постійної картинки (так само, як в електронно-променевих трубках).
Другий підхід — застосування активного матричного індикатора.Він коштує набагато дорожче, ніж пасивний, але зате дає зображення кращої якості, що є великою перевагою. Замість двох наборів перпендикулярно розташованих проводів в активного матричного індикатора на одному з електродів мається малюсінький перемикач у кожній позиції пікселя. Змінюючи стан перемикачів, можна створювати на екрані довільну комбінацію напруг у залежності від комбінації бітів. Ці перемикачі називаються тонкопленочними транзисторами(Thin Film Transistor, TFT),а плоскі екрани, у яких вони використовуються, — TFT-дисплеями. На основі технології TFT тепер виробляється переважна більшість ноутбуків і автономних рідкоікристалічних моніторів.
Дотепер ми описували, як працюють монохромні монітори. Що стосується кольорових моніторів, досить сказати, що вони працюють на основі тих же загальних принципів, що і монохромні, але деталі набагато складніше. Щоб розділити білий колір на червоній, зеленій і синій, у кожній позиції пікселя використовуються оптичні фільтри, тому ці кольори можуть відображатися незалежно друг від друга. Зі сполучення цих трьох основних квітів можна одержати будь-як колір.