Жидкокристаллические мониторы: прошлое и настоящее

Как устроены LCD-мониторы? В чем их преимущества и недостатки? Вы никак не можете решить, нужен ли вам такой монитор? В этой статье перечислены все основные отличия современных LCD-панелей от ЭЛТ мониторов. Немного истории Первый рабочий жидкокристаллический дисплей был создан Фергесоном (Fergason) в 1970 году. До этого подобные устройства потребляли слишком много энергии, срок их службы был ограничен, а контраст изображения был удручающим. На суд общественности новый LCD-дисплей был представлен в 1971 году и получил горячее одобрение. Жидкие кристаллы (Liquid Crystal) -- это органические вещества, способные под напряжением изменять величину пропускаемого света. Жидкокристаллический монитор представляет собой две стеклянных или пластиковых пластины, между которыми находится суспензия. Кристаллы в ней расположены параллельно по отношению друг к другу. Тем самым они позволяют свету проникать через панель. При подаче электрического тока расположение кристаллов изменяется, и они начинают препятствовать прохождению лучей. LCD-технология получила широкое распространение в компьютерах и в проекционном оборудовании. Отметим, что первые жидкие кристаллы отличались своей нестабильностью. Из-за этого они были мало пригодными к массовому производству. Реальное развитие LCD-технологии началось с изобретением английскими учеными стабильного жидкого кристалла -- бифенила (Biphenyl). Жидкокристаллические дисплеи первого поколения можно наблюдать в калькуляторах, электронных играх и в часах. Эволюция LCD-панелей Современные LCD-мониторы также называют плоскими панелями, активными матрицами двойного сканирования, тонкопленочными транзисторами. Идея LCD-мониторов витала в воздухе более 30 лет, но проводившиеся исследования не приводили к приемлемому результату. В связи с этим они не завоевали репутации устройств, обеспечивающих хорошее качество изображения. Сейчас они стали популярны -- всем нравится их изящный вид, компактность, экономичность. Кроме того, не так давно считалось, что только обеспеченные и серьезные люди могут позволить себе такую роскошь, своего рода атрибут достатка. Сейчас правда цены на них серьезно упали, что сделало данный продукт массовым. Время идет, цены падают, а LCD-мониторы становятся все лучше и лучше. Теперь они обеспечивают качественное контрастное, яркое, отчетливое изображение. Именно по этой причине пользователи уходят от применения традиционных ЭЛТ-мониторов. Раньше жидкокристаллические технологии были медленнее (обладали большой инерционностью, особенно заметной при просмотре динамических изображений), их уровень контрастности был низок. Первые матричные технологии, так называемые пассивные матрицы, вполне неплохо работали с текстовой информацией, но при резкой смене картинки на экране оставались так называемые <призраки>. Поэтому такого рода устройства не подходили для просмотра видеофильмов и игр. Сегодня на пассивных матрицах работает большинство черно-белых портативных компьютеров, пейджеры и мобильные телефоны. Так как при LCD-технологии каждый пиксель управляется отдельным транзистором, четкость получаемого текста выше в сравнении с ЭЛТ-монитором. В отличие от него, у LCD-панели не может быть ни несведения лучей, ни расфокусировки. Существует два вида LCD-мониторов: DSTN (dual-scan twisted nematic -- кристаллические экраны с двойным сканированием) и TFT (thin film transistor -- на тонкопленочных транзисторах), также их называют соответственно пассивными и активными матрицами. Такие мониторы состоят из следующих слоев: поляризующего фильтра, стеклянного слоя, электрода, слоя управления, жидких кристаллов, ещё одного слоя управления, электрода, слоя стекла и поляризующего фильтра. В первых компьютерах использовались восьмидюймовые (по диагонали) пассивные черно-белые матрицы. С переходом на TFT-технологию размер экрана монитора стал больше. Практически все современные LCD-мониторы используют панели на тонкопленочных транзисторах, обеспечивающих яркое, четкое изображение размера, значительно большего, чем 8 дюймов. Как работает LCD-монитор Поперечное сечение панели на тонкопленочных транзисторах представляет собой многослойный бутерброд. Крайний слой любой из сторон выполнен из стекла. Между ними расположен тонкопленочный транзистор, панель цветного фильтра, обеспечивающая нужный цвет -- красный, синий или зеленый, и слой жидких кристаллов. Изнутри экран освещается флуоресцентной подсветкой. При нормальных условиях, когда нет напряжения, жидкие кристаллы находятся в аморфном состоянии. В нем суспензия пропускает свет. С помощью электрического напряжения можно изменять ориентацию кристаллов. Тем самым управляется количество света, проходящего через данный слой. Как и в традиционных электроннолучевых трубках, пиксель в LCD-мониторе формируется из трех участков -- красного, зеленого и синего. А различные цвета получаются в результате изменения величины соответствующего электрического заряда (что приводит к повороту кристалла и изменению яркости проходящего светового потока). TFT-экран состоит из целой сетки таких пикселей. В нем работой каждого цветового участка каждого пикселя управляет отдельный транзистор. Количество пикселей задает разрешение TFT монитора. Для нормального обеспечения экранного разрешения 1024х768 (режим SVGA) монитор должен располагать именно таким количеством пикселей. Основные отличия LCD-мониторов от ЭЛТ 1. Габариты В традиционных электроннолучевых мониторах формообразующим фактором был кинескоп. Его размер и форму нельзя было изменять, поэтому и сами ЭЛТ-мониторы довольно громоздкие. Как ни стараются производители выпускать так называемые укороченные трубки, существенных изменений в этом направлении достичь вряд ли удастся. В LCD-мониторах кинескопа нет, вместо них применяется компактная TFT-LCD матрица, поэтому можно производить максимально компактные мониторы. Сравните 15-дюймовый ЭЛТ-монитор весом 15 кг с жидкокристаллической панелью глубиной (вместе с подставкой) менее 15 см и весом 5-6 кг: 2. Экономичность LCD-монитор потребляет мощность 15-30 Вт, тогда как 17-дюймовый ЭЛТ монитор -- порядка 80-130 Вт. 3. Большая видимая область экрана Размер диагонали видимой области LCD монитора соответствует размеру его реальной диагонали. В ЭЛТ-мониторах он меньше заявляемого примерно на дюйм. 4. Сведение лучей В жидкокристаллических мониторах каждый пиксель расположен в фиксированной матрице и включается или выключается отдельно, поэтому не возникает никаких проблем со сведением лучей, в отличие от ЭЛТ-мониторов, где требуется безукоризненная работа электронных пушек. При этом LCD-мониторы обеспечивают в разрешении, совпадающем с физическим разрешением матрицы, идеальную четкость изображения. Так, картинка 17-дюймового TFT-монитора в разрешении 1280x1024 по четкости превосходит изображение даже 19-дюймовых ЭЛТ-мониторов, для которых режим 1280x1024 считается оптимальным. 5. Электромагнитное излучение Утверждение о том, что LCD-мониторы абсолютно не излучают, неверно. Переменные электромагнитные поля, которые создаются блоком питания и всей электрической схемой, LCD монитор излучает так же, как и ЭЛТ. Однако LCD-монитор имеет нулевой постоянный потенциал дисплея. Это означает, что он не создает вокруг себя гораздо более вредного постоянного электростатического потенциала. 6. Мерцание При работе с LCD-монитором нагрузка на глаза существенно меньше -- сказывается ровная плоскость экрана и отсутствие мерцания. 7. Отсутствие бликов Коэффициент отражения света от поверхности LCD-монитора в три и более раз меньше, чем от поверхности кинескопа с самым совершенным на сегодняшний момент антибликовым покрытием (Sony FD Trinitron, Mitsubishi Diamondtron NF). Соответственно, бликов на экране LCD монитора в несколько раз меньше. 8. Входной интерфейс От стандартной видеокарты компьютера идет аналоговый видеосигнал, хорошо <понятный> ЭЛТ-мониторам, которые по своей сути являются аналоговыми устройствами. LCD-мониторы принципиально являются цифровыми устройствами (дискретный набор пикселей, дискретное управление цветом и яркостью пиксела и т.д.). Поэтому, чтобы аналоговый сигнал стал <понятен> LCD-монитору, необходимо проводить преобразование аналогового сигнала. Фактически, сначала видеокарта кодирует цифровой сигнал от компьютера в аналоговый, затем передает его монитору, который осуществляет обратное преобразование. При этом могут возникать различные нежелательные артефакты. Чтобы избежать этого, производители, сначала мониторов, а теперь уже и видеокарт, стали выпускать видеокарты имеющие два выхода - аналоговый и цифровой. Массовое производство видеокарт с цифровым выходом тормозилось отсутствием общепринятого стандарта на передачу цифрового видеосигнала. Теперь, когда приняты соответствующие соглашения, ситуация изменилась! 9. Разрешение ЭЛТ-мониторы могут работать на нескольких разрешениях в полноэкранном режиме, когда LCD монитор может работать только с одним разрешением. Другие режимы возможны лишь при использовании части экрана. Так, например, на мониторе с разрешением 1024х768 при работе в разрешении 640х480 будет задействовано лишь 66% дисплея. Применение же специальных функций <растягивания> изображения на весь экран (поноэкранный режим работы) приводит к катастрофическому падению четкости и искажению изображения. Как выбирать LCD-монитор? <Внешность обманчива> -- это высказывание верно в отношении многого, и в том числе в отношении жидкокристаллических мониторов. Большинство неопытных покупателей делают свой выбор, руководствуясь внешним видом изделия. На самом деле при покупке LCD-монитора в первую очередь стоит учитывать следующее. На плоской панели может не работать несколько пикселей. Распознать их нетрудно -- они всегда одного цвета. Мертвые пиксели возникают в процессе производства и восстановлению не подлежат. Приемлемым считается, когда в мониторе их не более трех штук. У разных производителей, правда, это число свое, и монитор считается браком лишь в том случае, если у него число мертвых пикселей выше. Перед покупкой дисплея обязательно проверьте его на их наличие. Однако имейте в виду, что вы не сможете предугадать, сколько мертвых пикселей будет у вашего монитора через год-другой. Обратите внимание на угол обзора для выбираемого монитора (как по горизонтали, так и по вертикали). У некоторых моделей дисплеев значение этого угла довольно велико. Таким образом вы можете видеть изображение на нем без потери качества (ухудшения яркости, цветопередачи) даже в тех случаях, когда он не находится непосредственно перед вами. Чем больше угол обзора, тем удобнее работать за монитором. Под контрастностью LCD-монитора подразумевается, сколько уровней яркости могут создавать его пиксели. (Cами по себе пиксели не вырабатывают свет, они лишь пропускают свет от подсветки. И темный экран вовсе не означает, что подсветка не работает -- просто пиксели блокируют этот свет и не пропускают его сквозь экран). Контрастность 250:1 считается хорошей. А насколько ярким может быть LCD-монитор? По правде сказать, яркость жидкокристаллического дисплея может быть выше яркости электронно-лучевой трубки. Но, как правило, яркость LCD-монитора не превышает 225 кандел на квадратный метр -- это сопоставимо с яркостью телевизора. Выводы Итак, что же мы имеем? LCD-монитор имеет идеальную четкость изображения (повторимся, что для этих мониторов не существует понятий несведение и плохая фокусировка), но только в одном фиксированном режиме! Он соответствует физическому разрешению матрицы, которая используется в модели (для 15" это обычно 1024x768, для 17" -- 1280х1024). Это и преимущество, и недостаток. Например, для геймеров, переключающихся с одного экранного разрешения на другое, будет ощутимо плохое качество работы на низших, чем физический размер матрицы режимах. Однако для человека, работающего с офисными приложениями, и использующего единственный видеорежим, это вовсе не ограничение. Изображение на экране LCD-монитора не мерцает. При работе со статической картинкой (текст, таблицы и т.п.) перерисовывается не весь экран, как в случае с ЭЛТ-монитором, а лишь те пиксели, которые изменяются. LCD монитор имеет идеальную геометрию изображения и нулевой постоянный потенциал дисплея. Быстродействие на современных матрицах сейчас достигнуто достаточное для того, чтобы даже в самых динамичных игрушках смазывания изображения вы не замечали. Таким образом, на сегодняшний день LCD-монитор обладает в несколько раз лучшими эргономическими показателями, чем ЭЛТ-монитор. Многие продавцы пытаются объяснить покупателям, что LCD-монитор безопасен, потому что не излучает. Однако на самом деле основное его преимущество в том, что он создает минимальную нагрузку на глаза. К сожалению, дизайнеры и художники пока не могут заменить свои профессиональные ЭЛТ-мониторы на тонкие панели. Это связано с недостатками цветопередачи и невозможностью калибровки дисплеев. Во всех же остальных случаях LCD монитор -- идеальный выбор и достойная альтернатива привычному монитору с кинескопом. Павел Корнеенко
Весь номер

Новости партнеров: