В этой статье мы рассмотрим основные характеристики ЖК - мониторов, опуская такую важную характеристику, как тип матрицы. В типах матриц ЖК – мониторов, мы попробуем разобраться в отдельной статье.

ЖК – мониторы классифицируют по рабочему разрешению. В отличии от мониторов на основе ЭЛТ, разрешение которых можно менять очень гибко, ЖК-дисплеи имеют фиксированный набор физических пикселей. Поэтому они рассчитаны на работу с одним фиксированным разрешением, которое называется рабочим. Например, мониторы с диагональю от 17 до 19 дюймов, зачастую имеют рабочее разрешение 1280 х 1024, а это означает, что у данного монитора действительно содержится 1280 пикселей по горизонтали и 1024 по вертикали. Соответственно чем больше разрешение, тем лучше качество картинки.

ЖК – монитор способен выводить изображение в другом разрешении. Такой режим называют интерполяцией, но здесь есть свои недостатки. В этом режиме, в большинстве случаев, может произойти деформация изображения: края элементов на экране могут стать зазубренными и т. д. Поэтому при покупке ЖК-монитора следует понимать, что комфортно можно будет работать только в рабочем разрешении.

Яркость

Высокая яркость ЖК – монитора является его преимуществом, так как иногда превышает в два раза, аналогичный параметр в мониторах на основе ЭЛТ. Сегодня яркость ЖК – мониторов колеблется в рамках 300 – 600 кд. Яркость монитора является очень важным параметром, так как при недостаточной яркости монитора вы не сможете комфортно играть в игры или просматривать фильмы. Но все жё следует понимать, что значительное повышение яркости монитора, увеличит и нагрузку на ваши глаза, так что нужно соблюдать баланс яркости.

В последнее время контрастность изображения мониторов значительно возросла. Сейчас нередко этот показатель достигает значения 1000:1, а иногда и больше. Данный параметр определяется как соотношение между максимальной и минимальной яркостью на белом и чёрном фоне соответственно. Как показывает практика, если в документации к монитору указывается параметр более 500: 1, то этого вполне хватает для комфортной работы.

Угол обзора

Максимальный угол обзора определяется как угол, при обзоре с которого контрастность изображения составляет не менее 10:1. Правда, для большинства пользователей контрастность не имеет особого значения, более приоритетным здесь является корректность цветопередачи, при изменении угла обзора. К примеру, красный цвет превращается в жёлтый, а зелёный - в синий. Подобные искажения у разных моделей мониторов проявляются по-разному, поэтому сравнивать мониторы по углу обзора практически не имеет смысла.

Время реакции пикселя

Теперь речь пойдёт о времени реакции пикселя (время отклика). Очень часто эту характеристику называют слабым местом ЖК-монитора. В ЭЛТ-мониторах, время отклика измеряется в микросекундах, а в ЖК-мониторах – в десятках миллисекунд, что при смене картинки в ряде случаев, может быть заметно невооружённым глазом (хотя на практике такие случаи исключены). При выборе монитора обращайте внимание на эту характеристику, желательно отдать предпочтении моделям, где время реакции пикселя - меньше.

Интерфейс монитора

Для ЖК-мониторов, которые являются цифровыми устройствами, родным считается интерфейс DVI, также допускается подключение через разъем D-sub. Плюс DVI – интерфейса в том, что отсутствуют преобразование сигнала в аналоговый видеокарте (ЦАП), а он поступает сразу в цифровом виде, что уменьшает риск искажений. Правда, на практике, такие искажения не встречаются, поэтому подключать монитор можно по любому интерфейсу, лишь бы соответствующий разъем присутствовал на видеокарте.

DVI

Перейдём к новому стандарту подключения, который пришёл на смену DVI,- это DisplayPort. Уже в ближайшем будущем он должен стать единым интерфейсом для подключения мониторов различных типов. Этот интерфейс прижился у ноутбуков и компьютеров Apple. А вот в мире PC, несмотря на продвижение его фирмой AMD/ATI (с 2007 года в видеоплатах этого производителя имеется соответствующий разъём), несколько стопорится. Фирма NViDIA пока отдает предпочтение HDMI. Новая версия разъёма DisplayPort 1.2, обеспечит пропускную способность для работы с разрешением 3840х2160. Технология Main Link обеспечит скорость до 5 Гбит/с на одну полосу (всего полос может быть до четырёх).

У вас смартфон Xiaomi? Тогда вас должны заинтересовать чехлы на Xiaomi Rendi 3 по доступным ценам.

При покупке монитора, можно обнаружить битые пиксели. Это могут быть светящиеся чёрные точки, которые остаются неизменными независимо от динамики изображения, также эти точки могут проявиться со временем. Вышеперечисленное означает, что один или несколько пикселей вышли из строя. Это не подлежит ремонту, но в ряде случаев может быть заменено по гарантии, хотя тут уже нужно вчитываться в документацию. Отдельные разработчики гарантируют 100% отсутствия битых пикселей, другие же допускают присутствие их незначительного количества.

LCD-мониторы - теория, устройство, принципы работы

Сейчас технология плоскопанельных мониторов, и жидкокристаллических в том числе, является наиболее перспективной. Хотя в настоящее время на долю ЖК-мониторов приходится лишь около 10% продаж во всем мире, этот сектор рынка является наиболее быстрорастущим (65% в год).

Принцип работы

Экраны LCD-мониторов (Liquid Crystal Display, жидкокристаллические мониторы) сделаны из вещества (цианофенил), которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Фактически это жидкости, обладающие анизотропией свойств (в частности оптических), связанных с упорядоченностью в ориентации молекул.

Как ни странно, но жидкие кристаллы старше ЭЛТ почти на десять лет, первое описание этих веществ было сделано еще в 1888 г. Однако долгое время никто не знал, как их применить на практике: есть такие вещества и все, и никому, кроме физиков и химиков, они не были интересны. Итак, жидкокристаллические материалы были открыты еще в 1888 году австрийским ученым Ф. Ренитцером, но только в 1930-м исследователи из британской корпорации Marconi получили патент на их промышленное применение. Впрочем, дальше этого дело не пошло, поскольку технологическая база в то время была еще слишком слаба. Первый настоящий прорыв совершили ученые Фергесон (Fergason) и Вильямс (Williams) из корпорации RCA (Radio Corporation of America). Один из них создал на базе жидких кристаллов термодатчик, используя их избирательный отражательный эффект, другой изучал воздействие электрического поля на нематические кристаллы. И вот в конце 1966 г. корпорация RCA продемонстрировала прототип LCD-монитора - цифровые часы. Значительную роль в развитии LCD-технологии сыграла корпорация Sharp. Она и до сих пор находится в числе технологических лидеров. Первый в мире калькулятор CS10A был произведен в 1964 г. именно этой корпорацией. В октябре 1975 г. уже по технологии TN LCD были изготовлены первые компактные цифровые часы. Во второй половине 70-х начался переход от восьмисегментных жидкокристаллических индикаторов к производству матриц с адресацией каждой точки. Так, в 1976 г. Sharp выпустила черно-белый телевизор с диагональю экрана 5,5 дюйма, выполненного на базе LCD-матрицы разрешением 160х120 пикселов.

Работа ЖКД основана на явлении поляризации светового потока. Известно, что так называемые кристаллы поляроиды способны пропускать только ту составляющую света, вектор электромагнитной индукции которой лежит в плоскости, параллельной оптической плоскости поляроида. Для оставшейся части светового потока поляроид будет непрозрачным. Таким образом поляроид как бы "просеивает" свет, данный эффект называется поляризацией света. Когда были изучены жидкие вещества, длинные молекулы которых чувствительны к электростатическому и электромагнитному полю и способны поляризовать свет, появилась возможность управлять поляризацией. Эти аморфные вещества за их схожесть с кристаллическими веществами по электрооптическим свойствам, а также за способность принимать форму сосуда, назвали жидкими кристаллами.

Основываясь на этом открытии и в результате дальнейших исследований, стало возможным обнаружить связь между повышением электрического напряжения и изменением ориентации молекул кристаллов для обеспечения создания изображения. Первое свое применение жидкие кристаллы нашли в дисплеях для калькуляторов и в электронных часах, а затем их стали использовать в мониторах для портативных компьютеров. Сегодня, в результате прогресса в этой области, начинают получать все большее распространение LCD-дисплеи для настольных компьютеров.

Экран LCD монитора представляет собой массив маленьких сегментов (называемых пикселями), которыми можно манипулировать для отображения информации. LCD монитор имеет несколько слоев, где ключевую роль играют две панели, сделанные из свободного от натрия и очень чистого стеклянного материала, называемого субстрат или подложка, которые собственно и содержат тонкий слой жидких кристаллов между собой [см. рис. 2.1]. На панелях имеются бороздки, которые направляют кристаллы, сообщая им специальную ориентацию. Бороздки расположены таким образом, что они параллельны на каждой панели, но перпендикулярны между двумя панелями. Продольные бороздки получаются в результате размещения на стеклянной поверхности тонких пленок из прозрачного пластика, который затем специальным образом обрабатывается. Соприкасаясь с бороздками, молекулы в жидких кристаллах ориентируются одинаково во всех ячейках. Молекулы одной из разновидностей жидких кристаллов (нематиков) при отсутствии напряжения поворачивают вектор электрического (и магнитного) поля в световой волне на некоторый угол в плоскости, перпендикулярной оси распространения пучка. Нанесение бороздок на поверхность стекла позволяет обеспечить одинаковый угол поворота плоскости поляризации для всех ячеек. Две панели расположены очень близко друг к другу. Жидкокристаллическая панель освещается источником света (в зависимости от того, где он расположен, жидкокристаллические панели работают на отражение или на прохождение света).

Плоскость поляризации светового луча поворачивается на 90° при прохождении одной панели [см. рис. 2.2].

При появлении электрического поля, молекулы жидких кристаллов частично выстраиваются вертикально вдоль поля, угол поворота плоскости поляризации света становится отличным от 90 градусов и свет беспрепятственно проходит через жидкие кристаллы [см. рис. 2.3].

Поворот плоскости поляризации светового луча незаметен для глаза, поэтому возникла необходимость добавить к стеклянным панелям еще два других слоя, представляющих собой поляризационные фильтры. Эти фильтры пропускают только ту компоненту светового пучка, у которой ось поляризации соответствует заданному. Поэтому при прохождении поляризатора пучок света будет ослаблен в зависимости от угла между его плоскостью поляризации и осью поляризатора. При отсутствии напряжения ячейка прозрачна, так как первый поляризатор пропускает только свет с соответствующим вектором поляризации. Благодаря жидким кристаллам вектор поляризации света поворачивается, и к моменту прохождения пучка ко второму поляризатору он уже повернут так, что проходит через второй поляризатор без проблем [см. рис 2.4а].

Рисунок 2.4

а) напряжения нет

б) напряжение есть

В присутствии электрического поля поворота вектора поляризации происходит на меньший угол, тем самым второй поляризатор становится только частично прозрачным для излучения. Если разность потенциалов будет такой, что поворота плоскости поляризации в жидких кристаллах не произойдет совсем, то световой луч будет полностью поглощен вторым поляризатором, и экран при освещении сзади будет спереди казаться черным (лучи подсветки поглощаются в экране полностью) [см. рис 2.4б]. Если расположить большое число электродов, которые создают разные электрические поля в отдельных местах экрана (ячейки), то появится возможность при правильном управлении потенциалами этих электродов отображать на экране буквы и другие элементы изображения. Электроды помещаются в прозрачный пластик и могут иметь любую форму. Технологические новшества позволили ограничить их размеры величиной маленькой точки, соответственно на одной и той же площади экрана можно расположить большее число электродов, что увеличивает разрешение LCD монитора, и позволяет нам отображать даже сложные изображения в цвете. Для вывода цветного изображения необходима подсветка монитора сзади, таким образом, чтобы свет исходил из задней части LCD дисплея. Это необходимо для того, чтобы можно было наблюдать изображение с хорошим качеством, даже если окружающая среда не является светлой. Цвет получается в результате использования трех фильтров, которые выделяют из излучения источника белого света три основные компоненты. Комбинируя три основные цвета для каждой точки или пикселя экрана, появляется возможность воспроизвести любой цвет.

Вообще-то в случае с цветом несколько возможностей: можно сделать несколько фильтров друг за другом (приводит к малой доле проходящего излучения), можно воспользоваться свойством жидкокристаллической ячейки - при изменении напряженности электрического поля угол поворота плоскости поляризации излучения изменяется по-разному для компонент света с разной длиной волны. Эту особенность можно использовать для того, чтобы отражать (или поглощать) излучение заданной длины волны (проблема состоит в необходимости точно и быстро изменять напряжение). Какой именно механизм используется, зависит от конкретного производителя. Первый метод проще, второй эффективнее.

Первые LCD дисплеи были очень маленькими, около 8 дюймов, в то время как сегодня они достигли 15" размеров для использования в ноутбуках, а для настольных компьютеров производятся 20" и более LCD мониторы. Вслед за увеличением размеров следует увеличение разрешения, следствием чего является появление новых проблем, которые были решены с помощью появившихся специальных технологий, все это мы опишем далее. Одной из первых проблем была необходимость стандарта в определении качества отображения при высоких разрешениях. Первым шагом на пути к цели было увеличение угла поворота плоскости поляризации света в кристаллах с 90° до 270° с помощью STN технологии.

Преимущества и недостатки ЖК-мониторов

Среди преимуществ TFT можно отметить отличную фокусировку, отсутствие геометрических искажений и ошибок совмещения цветов. Кроме того, у них никогда не мерцает экран. Почему? Ответ прост - в этих дисплеях не используется электронный луч, рисующий слева направо каждую строку на экране. Когда в ЭЛТ этот луч переводится из правого нижнего в левый верхний угол, изображение на мгновение гаснет (обратный ход луча). Напротив, пиксели дисплея TFT никогда не гаснут, они просто непрерывно меняют интенсивность своего свечения.

В таблице 1.1 показаны все главные отличия рабочих характеристик для разных типов дисплеев:

Таблица 1.1. Сравнительные характеристики ЭЛТ и ЖК-мониторов.

Условные обозначения: (+ ) достоинство, (~ ) допустимо, (- ) недостаток

	ЖК-мониторы	ЭЛТ-мониторы
Яркость	(+ ) от 170 до 250 Кд/м 2	(~ ) от 80 до 120 Кд/м 2
Контрастность	(~ ) от 200:1 до 400:1	(+ ) от 350:1 до 700:1
Угол обзора (по контрасту)	(~ ) от 110 до 170 градусов	(+ ) свыше 150 градусов
Угол обзора (по цвету)	(- ) от 50 до 125 градусов	(~ ) свыше 120 градусов
Разрешение	(- ) Одно разрешение с фиксированным размером пикселей. Оптимально можно использовать только в этом разрешении; в зависимости от поддерживаемых функций расширения или компрессии можно использовать более высокое или более низкое разрешение, но они не оптимальны.	(+ ) Поддерживаются различные разрешения. При всех поддерживаемых разрешениях монитор можно использовать оптимальным образом. Ограничение накладывается только приемлемостью частоты регенерации.
Частота вертикальной развертки	(+ ) Оптимальная частота 60 Гц, чего достаточно для отсутствия мерцания	(~ ) Только при частотах свыше 75 Гц отсутствует явно заметное мерцание
Ошибки совмещения цветов	(+ ) нет	(~ ) от 0.0079 до 0.0118 дюйма (0.20 - 0.30 мм)
Фокусировка	(+ ) очень хорошая	(~ ) от удовлетворительной до очень хорошей>
Геометрические/ линейные искажения	(+ ) нет	(~ ) возможны
Неработающие пиксели	(- ) до 8	(+ ) нет
Входной сигнал	(+ ) аналоговый или цифровой	(~ ) только аналоговый
Масштабирование при разных разрешениях	(- ) отсутствует или используются методы интерполяции, не требующие больших накладных расходов	(+ ) очень хорошее
Точность отображения цвета	(~ ) Поддерживается True Color и имитируется требуемая цветовая температура	(+ ) Поддерживается True Color и при этом на рынке имеется масса устройств калибровки цвета, что является несомненным плюсом
Гамма-коррекция (подстройка цвета под особенности человеческого зрения)	(~ ) удовлетворительная	(+ ) фотореалистичная
Однородность	(~ ) часто изображение ярче по краям	(~ ) часто изображение ярче в центре
Чистота цвета/качество цвета	(~ ) хорошее	(+ ) высокое
Мерцание	(+ ) нет	(~ ) незаметно на частоте выше 85 Гц
Время инерции	(- ) от 20 до 30 мсек.	(+ ) пренебрежительно мало
Формирование изображения	(+ ) Изображение формируется пикселями, число которых зависят только от конкретного разрешения LCD панели. Шаг пикселей зависит только от размера самих пикселей, но не от расстояния между ними. Каждый пиксель формируется индивидуально, что обеспечивает великолепную фокусировку, ясность и четкость. Изображение получается более целостным и гладким	(~ ) Пиксели формируются группой точек (триады) или полосок. Шаг точки или линии зависит от расстояния между точками или линиями одного цвета. В результате четкость и ясность изображения сильно зависит от размера шага точки или шага линии и от качества ЭЛТ
Энергопотребление и излучения	(+ ) Практически никаких опасных электромагнитных излучений нет. Уровень потребления энергии примерно на 70% ниже, чем у стандартных CRT мониторов (от 25 до 40 Вт)	(- ) Всегда присутствует электромагнитное излучение, однако их уровень зависит от того, соответствует ли ЭЛТ какому-либо стандарту безопасности. Потребление энергии в рабочем состоянии на уровне 60 - 150 Вт.
Размеры/вес	(+ ) плоский дизайн, малый вес	(- ) тяжелая конструкция, занимает много места
Интерфейс монитора	(+ ) Цифровой интерфейс, однако, большинство LCD мониторов имеют встроенный аналоговый интерфейс для подключения к наиболее распространенным аналоговым выходам видеоадаптеров	(- ) Аналоговый интерфейс

Из таблицы 1.1 следует, что дальнейшее развитие ЖК-мониторов будет связано с повышением четкости и яркости изображения, увеличением угла обзора и уменьшением толщины экрана. Так, например, уже существуют перспективные разработки LCD-мониторов, выполненных по технологии с использованием поликристаллического кремния. Это позволяет, в частности, создавать очень тонкие устройства, поскольку микросхемы управления размещаются в этом случае непосредственно на стеклянной подложке дисплея. Кроме того, новая технология обеспечивает высокую разрешающую способность на сравнительно небольшом по размеру экране (1024x768 точек на 10,4-дюймовом экране).

STN, DSTN, TFT, S-TFT

STN - это сокращение, означающее "Super Twisted Nematic".Технология STN позволяет увеличить торсионный угол (угол кручения) ориентации кристаллов внутри LCD дисплея с 90° до 270°, что обеспечивает лучшую контрастность изображения при увеличении размеров монитора.

Часто STN ячейки используются в паре. Такая конструкция называется DSTN (Double Super Twisted Nematic), в которой одна двухслойная DSTN-ячейка состоит из 2 STN-ячеек, молекулы которых при работе поворачиваются в противоположные стороны. Свет, проходя через такую конструкцию в "запертом" состоянии, теряет большую часть своей энергии. Контрастность и разрешающая способность DSTN достаточно высокая, поэтому появилась возможность изготовить цветной дисплей, в котором на каждый пиксель приходится три ЖК-ячейки и три оптических фильтра основных цветов. Цветные дисплеи не способны работать от отраженного света, поэтому лампа задней подсветки -- их обязательный атрибут. Для сокращения габаритов лампа находится с боку, а напротив нее зеркало [см. рис. 2.5], поэтому большинство LCD-матриц в центре имеют яркость выше, чем по краям (это не относится к настольным ЖК мониторам).

Также STN ячейки используются в режиме TSTN (Triple Super Twisted Nematic), когда два тонких слоя полимерной пленки добавляются для улучшения цветопередачи цветных дисплеев или для обеспечения хорошего качества монохромных мониторов.

Термин пассивная матрица (passive matrix) появился в результате разделения монитора на точки, каждая из которых, благодаря электродам, может задавать ориентацию плоскости поляризации луча, независимо от остальных, так что в результате каждый такой элемент может быть подсвечен индивидуально для создания изображения. Матрица называется пассивной, потому что технология создания LCD дисплеев, которая была описана выше, не может обеспечить быструю смену информации на экране. Изображение формируется строка за строкой путем последовательного подвода управляющего напряжения на отдельные ячейки, делающего их прозрачными. Из-за довольно большой электрической емкости ячеек напряжение на них не может изменяться достаточно быстро, поэтому обновление картинки происходит медленно. Такой дисплей имеет много недостатков с точки зрения качества, потому что изображение не отображается плавно и дрожит на экране. Маленькая скорость изменения прозрачности кристаллов не позволяет правильно отображать движущиеся изображения.

Для решения части вышеописанных проблем применяют специальные технологии, Для улучшения качества динамического изображения было предложено увеличить количество управляющих электродов. То есть вся матрица разбивается на несколько независимых подматриц (Dual Scan DSTN - два независимых поля развертки изображения), каждая из которых содержит меньшее количество пикселей, поэтому поочередное управление ими занимает меньше времени. В результате чего можно сократить время инерции ЖК.

Также лучших результатов с точки зрения стабильности, качества, разрешения, гладкости и яркости изображения можно добиться, используя экраны с активной матрицей, которые, впрочем, стоят дороже.

В активной матрице (active matrix) используются отдельные усилительные элементы для каждой ячейки экрана, компенсирующие влияние емкости ячеек и позволяющие значительно уменьшить время изменения их прозрачности. Активная матрица (active matrix) имеет массу преимуществ по сравнению с пассивной матрицей. Например, лучшая яркость и возможность смотреть на экран даже с отклонением до 45° и более (т.е. при угле обзора 120°-140°) без ущерба качеству изображения, что невозможно в случае с пассивной матрицей, которая позволяет видеть качественное изображение только с фронтальной позиции по отношению к экрану. Заметим, что дорогие модели LCD мониторов с активной матрицей обеспечивают угол обзора в 160° [см рис. 2.6], и есть все основания предполагать, что технология будет совершенствоваться и в дальнейшем. Активная матрица может отображать движущиеся изображения без видимого дрожания, так как время реакции дисплея с активной матрицей около 50 мс против 300 мс для пассивной матрицы, кроме того, контрастность мониторов с активной матрицей выше, чем у ЭЛТ-мониторов. Следует отметить, что яркость отдельного элемента экрана остается неизменной на всем интервале времени между обновлениями картинки, а не представляет собой короткий импульс света, излучаемый элементом люминофором ЭЛТ-монитора сразу после похождения по этому элементу электронного луча. Именно поэтому для LCD мониторов достаточной является частота вертикальной развертки, равная 60 Гц.

Функциональные возможности LCD мониторов с активной матрицей почти такие же, как у дисплеев с пассивной матрицей. Разница заключается в матрице электродов, которая управляет ячейками жидких кристаллов дисплея. В случае с пассивной матрицей разные электроды получают электрический заряд циклическим методом при построчном обновлении дисплея, а в результате разряда емкостей элементов изображение исчезает, так как кристаллы возвращаются к своей изначальной конфигурации. В случае с активной матрицей к каждому электроду добавлен запоминающий транзистор, который может хранить цифровую информацию (двоичные значения 0 или 1) и в результате изображение сохраняется до тех пор, пока не поступит другой сигнал. Частично проблема отсрочки затухания изображения в пассивных матрицах решается за счет использования большего числа жидкокристаллических слоев для увеличения пассивности и уменьшения перемещений, теперь же, при использовании активных матриц появилась возможность сократить число жидкокристаллических слоев. Запоминающие транзисторы должны производиться из прозрачных материалов, что позволит световому лучу проходить сквозь них, а значит, транзисторы можно располагать на тыльной части дисплея, на стеклянной панели, которая содержит жидкие кристаллы. Для этих целей используются пластиковые пленки, называемые "Thin Film Transistor" (или просто TFT).

Thin Film Transistor (TFT), т.е. тонкопленочный транзистор - это те управляющие элементы, при помощи которых контролируется каждый пиксель на экране. Тонкопленочный транзистор действительно очень тонкий, его толщина 0,1 - 0,01 микрона.

В первых TFT-дисплеях, появившихся в 1972г., использовался селенид кадмия, обладающий высокой подвижностью электронов и поддерживающий высокую плотность тока, но со временем был осуществлен переход на аморфный кремний (a-Si), а в матрицах с высоким разрешением используется поликристаллический кремний (p-Si).

Технология создания TFT очень сложна, при этом имеются трудности с достижением приемлемого процента годных изделий из-за того, что число используемых транзисторов очень велико. Заметим, что монитор, который может отображать изображение с разрешением 800х600 пикселей в SVGA режиме и только с тремя цветами имеет 1440000 отдельных транзисторов. Производители устанавливают нормы на предельное количество транзисторов, которые могут быть нерабочими в LCD дисплее. Правда, у каждого производителя свое мнение о том, какое количество транзисторов могут не работать.

Пиксель на основе TFT устроен следующим образом: в стеклянной пластине друг за другом интегрировано три цветных фильтра (красный, зеленый и синий). Каждый пиксель представляет собой комбинацию трех цветных ячеек или субпиксельных элементов [см. рис. 2.7]. Это означает, например, что у дисплея, имеющего разрешение 1280x1024, существует ровно 3840x1024 транзистора и субпиксельных элемента. Размер точки (пикселя) для 15.1" дисплея TFT (1024x768) приблизительно равен 0.0188 дюйма (или 0.30 мм), а для 18.1" дисплея TFT - около 0.011 дюйма (или 0.28 мм).

TFT обладают рядом преимуществ перед ЭЛТ-мониторами, среди которых - пониженное потребление энергии и теплоотдача, плоский экран и отсутствие следа от движущихся объектов. Последние разработки позволяют получить изображение более высокого качества, чем обычные TFT.

Совсем недавно специалистами компании Hitachi была создана новая технология многослойных ЖК-панелей Super TFT, которая значительно увеличила угол уверенного обзора ЖК панели. Технология Super TFT использует простые металлические электроды, установленные на нижней стеклянной пластине и заставляет молекулы вращаться, постоянно находясь в плоскости, параллельной плоскости экрана [см. рис. 2.8]. Так как кристаллы обычной ЖК-панели поворачиваются к поверхности экрана оконечностями, то такие ЖКД более зависимы от угла зрения, чем ЖК-панели Hitachi с технологией Super TFT, В результате изображение на дисплее остается ярким и четким даже при больших углах обзора, достигая качества, сопоставимого с изображением на ЭЛТ-экране.

Японская компания NEC недавно объявила, что по качеству изображения ее LCD дисплеи вскоре достигнут уровня лазерных принтеров, перешагнув порог в 200 ppi, что соответствует 31 точке на мм 2 или шагу точек 0,18 мм. Как сообщили в NEC, применяемые сегодня многими производителями жидкие кристаллы TN (twisted nematic) позволяет строить дисплеи с разрешение до 400 точек на дюйм. Однако главным сдерживающим фактором в повышении разрешения является необходимость создания соответствующих светофильтров. В новой технологии "color filter on TFT" светофильтры, закрывающие тонкопленочные транзисторы, формируются с помощью фотолитографии на нижней стеклянной подложке. В обычных дисплеях светофильтры наносятся на вторую, верхнюю подложку, что требует очень точного совмещения двух пластин.

На прошедшей в 1999 году в США конференции "Society for information Display" было сделано несколько докладов, свидетельствующих об успехах в создании жидкокристаллических дисплеев на пластиковой подложке. Компания Samsung представила прототип монохромного дисплея на полимерном субстрате с диагональю 5,9 дюйма и толщиной 0,5 мм. Толщина самой подложки составляет около 0,12 мм. Дисплей имеет разрешение 480х320 точек и контрастность 4:1. Вес - всего 10 грамм.

Инженеры из Лаборатории кинотехники Университете Штуттгарта использовали не тонкопленочные транзисторы (TFT), а диоды MIM (металл-изолятор-металл). Последнее достижение этой команды - двухдюймовый цветной дисплей с разрешением 96х128 точек и коэффициентом контрастности 10:1.

Группа специалистов IBM разработала технологию производства тонкопленочных транзисторов с применением органических материалов, позволяющую изготавливать гибкие экраны для электронной книги и других устройств. Элементы разработанных IBM транзисторов напыляются на пластиковую подложку при комнатной температуре (традиционные LCD-дисплеи изготавливаются при высокой температуре, что исключает применение органических материалов). Вместо обычного диоксида кремния для изготовления затвора используется цирконат титоната бария (BZT). В качестве полупроводника применяется органическое вещество под названием пентацен (pentacene), представляющее собой соединение фенилэтиламмония с иодидом олова.

Для повышения разрешения LCD-экранов компания Displaytech предложила не создавать изображение на поверхности большого LCD-экрана, а вывести картинку на маленький дисплей высокого разрешения, а затем с помощью оптической проекционной системы увеличить ее до нужных размеров. При этом Displaytech использовала оригинальную технологию Ferroelectric LCD (FLCD). Она основана на так называемых кирально-смектических жидких кристаллах, предложенных для использования еще в 1980 г. Слой материала, обладающего ферроэлектрическими свойствами и способного отражать поляризованный свет с вращением плоскости поляризации, наносится на подающую управляющие сигналы CMOS-подложку. При прохождении отраженного светового потока через второй поляризатор возникает картинка из темных и светлых пикселов. Цветное изображение получается за счет быстрого чередования освещения матрицы красным, зеленым и синим светом.. На базе FLCD-матриц можно производить экраны большого размера с высокой контрастностью и качеством цветопередачи, с широкими углами обзора и малым временем отклика. В 1999 году альянс корпораций Hewlett-Packard и DisplayTech объявил о создании полноцветного микродисплея на базе технологии FLCD. Разрешение матрицы составляет 320х240 точек. Отличительными особенностями устройства являются малое энергопотребление и возможность воспроизведения полноцветного “живого” видео. Новый дисплей предназначен для использования в цифровых камерах, камкодерах, портативных коммуникаторах и мониторах для надеваемых компьютеров.

Развитием низкотемпературной технологии с использованием поликристаллического кремния LTPS занимается Toshiba. По словам представителей этой корпорации, они позиционируют новые устройства пока только как предназначенные для рынка мобильных устройств, не включая сюда ноутбуки, где господствует технология a-Si TFT. Уже выпускаются VGA-дисплеи размером 4 дюйма, а на подходе 5,8-дюймовые матрицы. Специалисты полагают, что 2 млн. пикселов на экране — это далеко не предел. Одной из отличительных черт данной технологии является высокая разрешающая способность.

По оценкам экспертов корпорации DisplaySearch, занимающейся исследованиями рынка плоских дисплеев, в настоящее время при изготовлении практически любых жидкокристаллических матриц происходит замена технологий: TN LCD (Twisted Nematic Liquid Crystal Display) на STN (Super TN LCD) и особенно на a-Si TFT LCD (amorphous-Silicon Thin Film Transistor LCD). В ближайшие 5—7 лет во многих областях применения обычные LCD-экраны будут заменены или дополнены следующими устройствами:

Микродисплеи;

Светоизлучающие дисплеи на базе органических материалов LEP;

Дисплеи на базе автоэлектронной эмиссии FED (Field Emisson Display);

Дисплеи с использованием низкотемпературного поликристаллического кремния LTPS (Low Temperature PolySilicon);

Плазменные дисплеи PDP (Plasma Display Panel).

Взято с http://monitors.narod.ru (сайт не работает)

Московский Государственный Институт Электроники и Математики

(Технический университет)

Кафедра:

«Информационно-Коммуникационные Технологии»

Курсовая работа

«ЖК-мониторы: внутренняя организация, технологии, перспективы».

Выполнила:

Старухина Е.В.

Группа: С-35

Москва 2008 г
Содержание

1.Введение......................................................................................................................................... 3

2.Жидкие кристаллы......................................................................................................................... 3

2.1.Физические свойства жидких кристаллов.......................................................................... 3

2.2.История развития жидких кристаллов................................................................................. 4

3.Структура ЖК-монитора............................................................................................................... 4

3.1.Субпиксел цветного ЖК-дисплея........................................................................................ 5

3.2. Способы подсветки матриц.................................................................................................. 5

4.Технические характеристики ЖК-монитора............................................................................... 5

5.Актуальные технологии изготовления ЖК-матриц................................................................... 7

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

5.2.IPS (In-Plane Switching).......................................................................................................... 8

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

6.Преимущества и недостатки......................................................................................................... 9

7.Перспективные технологии изготовления плоскопанельных монитров.............................. 10

8.Обзор рынка и критерии выбора ЖК-монитора....................................................................... 12

9.Заключение................................................................................................................................... 13

10.Список литературы.................................................................................................................... 14

Введение.

В настоящее время, большую часть рынка мониторов занимают ЖК-мониторы, представленные такими брендами, как Samsung, ASUS, NEC, Acer, Philips и т.д ЖК-технологии также применяются при изготовлении телевизионных панелей, дисплеев ноутбуков, мобильных телефонов, плееров, фотоаппаратов и т.п.. В силу своих физических свойств (рассмотрим их ниже), жидкие кристаллы позволяют создавать экраны, сочетающие в себе такие качества как высокая четкость изображения, экономичное энергопотребление, малая толщина дисплея, высокое разрешение, но при этом широкий диапазон диаганалей: от 0,44 дюйма/11 миллиметров (январь 2008, самый маленький экран от производителя микродисплеев Kopin), до 108 дюймов/2,74 метра (самая большая ЖК-панель, представлена 29 июня 2008 года компанией Sharp Microelectronics Europe). Также плюсом ЖК-мониторов является отсутствие вредного для здоровье излучения и мерцания, которое было проблемой ЭЛТ-мониторов.

Но все же ЖК-мониторы имеют ряд недостатков: наличие такой характеристики как время отклика, не всегда удовлетворительный угол обзора, недостаточно глубокий черный цвет и возможность дефектов матрицы (битые пиксели). Являются ли ЖК-панели достойными преемниками ЭЛТ-мониторов, и есть ли у них будущее, в виду активно развивающейся плазменной технологии? В этом вопросе нам предстоит разобраться, изучив физическую структуру ЖК-мониторов, их характеристики и сравнив их с аналогичными показателями конкурирующих технологий.

1. Жидкие кристаллы.

1.1. Физические свойства жидких кристаллов.

Жидкие кристаллы – это вещества, обладающие свойствами, присущими как жидкостям, так и кристаллам: текучестью и анизотропией. Структурно жидкие кристаллы являются желеобразными жидкостями. Молекулы имеют вытянутую форму и упорядочены во всем объеме. Наиболее характерным свойством ЖК является их способность изменять ориентацию молекул под воздействием электрических полей, что открывает широкие возможности для применения их в промышленности. По типу ЖК обычно разделяют на две большие группы: нематики и смектики. В свою очередь нематики подразделяются на собственно нематические и холестерические жидкие кристаллы.

Холестерические жидкие кристаллы - образуются, в основном, соединениями холестерина и других стероидов. Это нематические ЖК, но их длинные оси повернуты друг относительно друга так, что они образуют спирали, очень чувствительные к изменению температуры вследствие чрезвычайно малой энергии образования этой структуры (порядка 0,01 Дж/моль). Холестерики ярко окрашены и малейшее изменение температуры (до тысячных долей градуса) приводит к изменению шага спирали и, соответственно, изменению окраски ЖК.

У ЖК необычные оптические свойства. Нематики и смектики - оптически одноосные кристаллы. Холестерики вследствие периодического строения сильно отражают свет в видимой области спектра. Поскольку в нематиках и холестериках носителями свойств является жидкая фаза, то она легко деформируется под влиянием внешнего воздействия, а так как шаг спирали в холестериках очень чувствителен к температуре, то, следовательно, и отражение света резко меняется с температурой, приводя к изменению цвета вещества.

Эти явления широко используются в различных приложениях, например, для нахождения горячих точек в микроцепях, локализации переломов и опухолей у человека, визуализации изображения в инфракрасных лучах и др.

1.2. История развития жидких кристаллов.

Жидкие кристаллы были открыты австрийским ботаником Ф. Рейнитцером в 1888 году. Исследуя кристаллы холистерилбензоата и холестерилацетата, он обнаружил что вещества имеют 2 точки плавления и 2 разных жидких состояния – прозрачное и мутное. Однако свойства этих веществ, по началу, не привлекли внимания ученых. Более того, жидкие кристаллы рушили теорию о трех агрегатных состояниях вещества, поэтому физики и химики долгое время не признавали жидкие кристаллы в принципе. Профессор Страсбургскорского университета Отто Леманн в результате многолетних исследований предоставил доказательство, но даже после этого жидкие кристаллы не нашли применения.

В 1963 г. американец Дж. Фергюсон использовал важнейшее свойство жидких кристаллов - изменять цвет под воздействием температуры - для обнаружения не видимых простым глазом тепловых полей. После того как ему выдали патент на изобретение, интерес к жидким кристаллам резко возрос.

В 1965 г. в США собралась Первая международная конференция, посвящённая жидким кристаллам. В 1968 г. американские учёные создали принципиально новые индикаторы для систем отображения информации. Принцип их действия основан на том, что молекулы жидких кристаллов, поворачиваясь в электрическом поле, по-разному отражают и пропускают свет. Под воздействием напряжения, которое подавали на проводники, впаянные в экран, на нём возникало изображение, состоящее из микроскопических точек. И всё же только после 1973 г., когда группа английских химиков под руководством Джорджа Грея синтезировала жидкие кристаллы из относительно дешёвого и доступного сырья, эти вещества получили широкое распространение в разнообразных устройствах.

Впервые дисплеи на основе жидких кристаллах стали применяться при изготовлении ноутбуков в связи с их компактными размерами. На ранних этапах конечные продукты стоили очень дорого, а качество их при этом было весьма невысоким. Однако несколько лет назад появились первые полноценные ЖК-мониторы, стоимость которых оставалась также довольно высокой, но качество их заметно повысилось. И наконец-то сейчас рынок ЖК-мониторов развивается быстрыми темпами. Это связано с тем, что технологии развиваются очень активно и, кроме того, конкуренция среди производителей привела к заметному снижению цен на данный вид продукции.

2. Структура ЖК-монитора.

Жидкокристаллический монитор – это устройство, предназначенное для вывода графичесокой информации с компьютера, фотоаппарата и т.п.

Особенностью жидкокристаллических дисплеев является то, что жидкие кристаллы сами по себе свет не излучают. Каждый пиксель ЖК-монитора состоит из трех субпикселей основных цветов (красный, зеленый, синий). Проходящий через ячейки свет может быть естественным - отражённым от подложки (в ЖК-дисплеях без подсветки). Но чаще применяют искусственный источник света, кроме независимости от внешнего освещения это также стабилизирует свойства полученного изображения. Изображение формируется с помощью отдельных элементов, как правило, через систему развёртки. Таким образом полноценный ЖК-монитор состоит из электроники, обрабатывающей входной видеосигнал, ЖК-матрицы, модуля подсветки, блока питания и корпуса. Именно совокупность этих составляющих определяет свойства монитора в целом, хотя некоторые характеристики важнее других.

2.1. Субпиксел цветного ЖК-дисплея.

Каждый пиксел ЖК-дисплея состоит из слоя молекул между двумя прозрачными электродами, и двух поляризационных фильтров, плоскости поляризации которых (как правило) перпендикулярны. В отсутствие жидких кристаллов свет, пропускаемый первым фильтром, практически полностью блокируется вторым.

Поверхность электродов, контактирующая с жидкими кристаллами, специально обработана для изначальной ориентации молекул в одном направлении. В TN-матрице эти направления взаимно перпендикулярны, поэтому молекулы в отсутствие напряжения выстраиваются в винтовую структуру. Эта структура преломляет свет таким образом, что до второго фильтра плоскость его поляризации поворачивается, и через него свет проходит уже без потерь. Если не считать поглощения первым фильтром половины неполяризованного света - ячейку можно считать прозрачной. Если же к электродам приложено напряжение - молекулы стремятся выстроиться в направлении поля, что искажает винтовую структуру. При этом силы упругости противодействуют этому, и при отключении напряжения молекулы возвращаются в исходное положение. При достаточной величине поля практически все молекулы становятся параллельны, что приводит к непрозрачности структуры. Варьируя напряжение, можно управлять степенью прозрачности. Если постоянное напряжение приложено в течении долгого времени - жидкокристаллическая структура может деградировать из-за миграции ионов. Для решения этой проблемы применяется переменный ток, или изменение полярности поля при каждой адресации ячейки (непрозрачность структуры не зависит от полярности поля). Во всей матрице можно управлять каждой из ячеек индивидуально, но при увеличении их количества это становится трудновыполнимо, так как растёт число требуемых электродов. Поэтому практически везде применяется адресация по строкам и столбцам.

3.2. Способы подсветки матриц.

В настоящее время, технология подсветки матриц при помощи флюорисцентных ламп уступает место светодиодной посветке.

Преимущества светодиодов:

● Более широкий спектр излучения, и, как следствие, увеличение цветового охвата;

● Почти идеальный белый цвет;

● Более просты в управлении;

К недостатками светодиодной подсветки можно отнести трудность реализации данной технологии, а следовательно, ее дороговизну. Однако, разрабатываются технологии, позволяющие снизить число светодоидов без потери яркости изображения и засветов, что уменьшает энергопотребление матриц почти в 2 раза.

3. Технические характеристики ЖК-монитора.

Ниже перечислены важные параметры ЖК-монитора, позволяющие оценить его пригодность для тех или иных целей.

● Разрешение – горизонтальный и вертикальный размеры, выраженные в пикселах. В отличие от ЭЛТ-мониторов, ЖК имеют одно, «родное», физическое разрешение, остальные достигаются интерполяцией.

● Размер точки – расстояние между центрами соседних пикселов. Непосредственно связан с физическим разрешением.

● Соотношение сторон экрана(формат) – отношение ширины к высоте, например: 4:3, 16:9, 16:10, 5:4.

● Видимая диагональ – размер самой панели, измеренный по диагонали. Площадь дисплеев зависит также от формата: монитор с форматом 4:3 имеет большую площадь, чем с форматом 16:10 при одинаковой диагонали.

● Контрастность – отношение яркостей самой светлой и самой тёмной точек. В некоторых мониторах используется адаптивный уровень подсветки, приведенная для них цифра контрастности не относится к контрасту изображения. Для мнимого повышения этого показателя используют матрицы с глянцевым (Glare) покрытием, а также динамическую контрастность. Это означает, что электроника, анализируя изображение, либо повышает, либо снижает яркость подсветки.

● Яркость – количество света, излучаемое дисплеем, обычно измеряется в канделах на квадратный метр.

● Время отклика – время, которое пиксел ЖК-монитора затрачивает, чтобы перейти от активного (белого) в бездействующий (чёрный) и обратно к активному (белому). Этот процесс измеряется в миллисекундах. В большинстве активных TN матриц время отклика не превышает 10 мс, минимальное значение этой величины - 2 мс. Но для человеческого глаза, в силу инертности сетчатки, эффект от снижения времени отклика ниже планки в 10 мс практически не заметен. Поэтому дальнейшее уменьшение данного показателя не имеет смысла.

● Угол обзора – угол, при котором падение контраста достигает заданного, для разных типов матриц и разными производителями считается по-разному, и часто сравнению не подлежит. Как один из вариантов, за угол обзора берется угол, при отклонении на который контрастность изображения уменьшается в 10 раз. В современных мониторах угол обзора составляет около 160 градусов (по 80 в каждую сторону относительно нормали, проведенной к центру экрана).

● Тип матрицы – технология, по которой изготовлен ЖК-дисплей (подробно рассмотрены ниже).

● Частота кадровой развертки - частота обновления экрана. Среднее значение для современных мониторов - 60 Гц. Такой частоты вполне достаточно, ибо в ЖК-мониторах, в отличие от ЭЛТ, как правило, изображение не мерцает. Здесь стоит сделать оговорку, потому как существует технология Black Frame Insertion, разработанная компанией BenQ, которая гасит последовательно одну из 16 ламп подсветки, тем самым создавая эффект ЭЛТ. Данная технология позволяет снизить эффект инертности изображения, но за счет гашения одной из ламп уменьшается яркость изображения, что в принципе при современных показателях яркости не критично. При использовании BFI мерцание может быть заметным при просмотре однотонного изображение. Также в технических характеристиках часто указывают диапазон частот до 75 Гц. Но даже при установленной частоте в 75 Гц, монитор все равно продолжает работать на 60, а лишние кадры электроника просто отбрасывает.

 VGA (Video Graphics Array) - стандарт мониторов и видеоадаптеров. Выпущен IBM в 1987 году для компьютеров PS/2 Model 50 и более старших. VGA являлся последним стандартом, которому следовало большинство производителей видеоадаптеров. 15-пиновый вход, предназначенный для передачи аналогового сигнала.

 DVI (Digital Visual Interface, цифровой видеоинтерфейс) - разъём, предназначенный для передачи видеоизображения на цифровые устройства отображения, такие как жидкокристаллические мониторы и проекторы.

 HDMI (High-Definition Multimedia Interface) - мультимедийный интерфейс высокой чёткости, позволяет передавать цифровые видеоданные высокого разрешения и многоканальные цифровые аудио-сигналы с защитой от копирования (HDCP).

4. Актуальные технологии изготовления ЖК-матриц.

Основные технологии изготовления ЖК дисплеев:

Различаются эти технологии геометрией поверхностей, полимера, управляющей пластины и фронтального электрода. Большое значение имеют чистота и тип полимера со свойствами жидких кристаллов, примененный в конкретных разработках.

4.1. TN+film (Twisted Nematic + film).

Самый распространенный тип цифровых панелей основан на технологии, сокращенно называемой TN TFT или TN+Film TFT (Twisted Nematic + Film), в основе которой лежит традиционная технология скрученных кристаллов. Термин Film обозначает дополнительное наружное пленочное покрытие, позволяющее увеличить угол обзора.

В основе технологии TN+Film лежит использование так называемых активных матриц. В этом случае действует принцип один электрод - одна ячейка, однако каждый пиксель экрана обслуживает еще и дополнительный усилительный элемент, который, во-первых, значительно снижает время, в течение которого происходит смена напряжения на электроде и, во-вторых, компенсирует взаимное влияние соседних ячеек друг на друга. Итого мы имеем, при разрешении 1024x768 786432 точек, а это означает более двух с половиной миллионов независимых ячеек. Благодаря "прикрепленному" к каждой ячейке транзистору, матрица "помнит" состояние всех элементов экрана, и сбрасывает его только в момент получения команды на обновление. В результате повышаются практически все параметры экранной картинки - четкость, яркость и скорость перерисовки элементов изображения, увеличивается угол обзора.

Недостатки:

● Черный цвет, особенно в старых моделях таких дисплеев, не всегда достаточно глубокий.

● При перегорании транзистора, он более не может прикладывать напряжение к своим трем субпикселям. Это важно, поскольку нулевое напряжение на нем означает яркую точку на экране. По этой причине "мертвые" ЖК-пиксели очень яркие и заметные.

К достоинствам технологии можно отнести самое маленькое время отклика среди современных матриц.

4.2. IPS (In-Plane Switching).

Одной из первых ЖК-технологий, призванных сгладить недостатки TN+film, стала технология Super-TFT или IPS (In-Plane Switching - приблизительно это можно перевести как "плоскостное переключение"), разработанная японскими компаниями Hitachi и NEC. IPS представляет собой своеобразный компромисс, когда за счет снижения одних характеристик цифровых панелей оказалось возможным улучшить другие: расширить угол обзора до примерно 170 градусов (что, практически, соотносимо с аналогичными показателями ЭЛТ-мониторов) за счет более точного механизма управления ориентацией жидких кристаллов, что и явилось ее главным достижением. Такой важный параметр, как контрастность, остался на уровне TN TFT, а время отклика даже немного увеличилось.

Суть технологии Super-TFT в том, что разнополярные электроды располагаются не в разных плоскостях, а в одной. При отсутствии электрического поля молекулы жидких кристаллов выстроены вертикально и не влияют на угол поляризации проходящего через них света. Поскольку углы поляризации фильтров перпендикулярны, то свет, идущий через выключенный транзистор, полностью поглощается вторым фильтром. Создаваемое электродами поле поворачивает молекулы жидких кристаллов на 90 градусов относительно позиции покоя, меняя тем самым поляризацию светового потока, который пройдет второй поляризующий фильтр без помех.

Преимущества технологии IPS:

● Четкий черный цвет;

● большой угол обзора (достигает170 градусов);

● "битые" пиксели теперь выглядят черными, а потому они и достаточно малозаметны.

Недостатки:

● Электроды располагаются на одной плоскости, по паре на цветовой элемент, и закрывают собой часть проходящего света. В результате страдает контрастность, которую приходится компенсировать более мощной подсветкой.

● Создание электрического поля в подобной системе требует больших затрат энергии и занимает больше времени, из-за чего растет время отклика.

Дальнейшее совершенствование технологии IPS породило целое семейство технологий: S-IPS (Super IPS), SFT (Super Fine TFT), A-SFT (Advanced SFT), SA-SFT (Super A-SFT).

На настоящий момент матрицы, изготовленные по технологии IPS единственные из ЖК-мониторов, всегда передающие полную глубину цвета RGB - 24 бита, по 8 бит на канал). TN-матрицы почти всегда имеют 6-бит, как и часть MVA.

AS-IPS - технология Advanced Super IPS (Расширенная Супер-IPS), также была разработана корпорацией Hitachi в 2002 году. В основном улучшения касались уровня контрастности обычных панелей S-IPS, приблизив его к контрастности S-PVA панелей. AS-IPS также используется в качестве названия для мониторов корпорации NEC (например NEC LCD20WGX2) созданных по технологии S-IPS, разработанной консорциумом LG.Philips.

A-TW-IPS - Advanced True White IPS (Расширенная IPS с Настоящим Белым), разработано LG.Philips для корпорации NEC. Представляет собой S-IPS панель с цветовым фильтром TW (True White - Настоящий белый) для придания белому цвету большей реалистичности и расширению цветового диапазона. Этот тип панелей используется при создании профессиональных мониторов для использования в фотолабораториях и/или издательствах.

AFFS - Advanced Fringe Field Switching (неофициальное название S-IPS Pro). Технология является дальнейшим улучшением IPS, разработана компанией BOE Hydis в 2003 году. Усиленная мощность электрического поля позволила добиться ещё больших углов обзора и яркости, а также уменьшить межпиксельное расстояние. Дисплеи на основе AFFS в основном применяются в планшетных ПК, на матрицах производства Hitachi Displays.

4.3. MVA (Multi-Domain Vertical Alignment).

Эта технология разработана компанией Fujitsu как компромисс между TN и IPS технологиями. Горизонтальные и вертикальные углы обзора для матриц MVA составляют 160°(на современных моделях мониторов до 176-178 градусов), время отклика, правда, примерно в 2 раза больше, чем для матриц S-IPS, а вот цвета отображаются гораздо более точно, чем на старых TN+Film.

Суть технологии MVA заключается в следующем: для расширения угла обзора все цветовые элементы панели разбиты на ячейки (или зоны), образуемые выступами на внутренней поверхности фильтров. Цель такой конструкции - дать возможность жидким кристаллам двигаться независимо от своих соседей в противоположном направлении. Это позволяет наблюдателю, вне зависимости от угла обзора, видеть один и тот же оттенок цвета - отсутствие такой возможности было главным недостатком предыдущей технологии VA. В выключенном положении молекулы жидких кристаллов ориентированы перпендикулярно второму фильтру (каждому его выступу), что на выходе дает точку черного цвета. При слабом электрическом поле молекулы немного поворачиваются, образуя на выходе точку половинной интенсивности серого цвета. Стоит заметить, что интенсивность света для наблюдателя не зависит от угла обзора, поскольку более яркие ячейки, попавшие в поле зрения, будут компенсироваться находящимися рядом более темными. В полном электрическом поле молекулы выстроятся так, чтобы при разных углах наблюдения на выходе была видна точка максимальной интенсивности.

Используя достижения технологии MVA, некоторые производители создали свои технологии производства ЖК-матриц. Так, компания Samsung во всех своих последних разработках использует технологию PVA (Patterned Vertical Alignment - микроструктурное вертикальное размещение). Это, как отмечает Samsung, позволяет снизить инерционность и обеспечивает широкий конический угол обзора (170 градусов), высокий уровень контрастности (500:1) и улучшенное качество цветопередачи.

● большие углы обзора;

● очень хороший черный цвет.

Однако сложное устройство панели не только серьезно увеличивает стоимость готового ЖК-дисплея на ее основе, но и не позволяет производителю в полной мере реализовать все возможности MVA по причине сложностей технического характера.

5. Преимущества и недостатки.

Как уже было сказано, на данный момент ЖК-технология занимает лидирующее место в сфере производства мониторов. Проведем сравнение ЖК- и ЭЛТ-мониторов по следующим критериям:

1. Физические размеры.

При рассмотрении данного параметра, даже невооруженным глазом видно преимущество монитора на жидких кристаллах. Если взять 2 экземпляра с одинаковой диагональю, легко видеть что наиболее приемлемыми толщиной и весом обладает отнюдь не ЭЛТ-монитор. Это автоматически делает невозможным использование электронно-лучевых трубок в портативных устройствах. Следовательно, этот пункт можно смело отнести к преимуществам ЖК-мониторов.

2. Энергопотребление.

ЭЛТ-мониторы потребляют примерно в 2 раза больше энергии, чем ЖК. Причем в ЖК-мониторах до 95% энергии тратится на подсветку матрицы. Очевидно, что и по этому критерию ЖК-мониторы являются более выгодным объектом для потребителя.

3. Экологичность.

По этому параметру ЭЛТ-мониторы снова оказались далеко не лучшими. Помимо отсутствия вредного электро-магнитного излучения, в ЖК-мониторах нет мерцания изображения, что снимает дополнительную нагрузку с глаз пользователя, и не только снижает риск ухудшения зрения, но и создает более комфортное изображение, что позволяет избежать нежелательных стрессов при работе с компьюетром.

4. Параметры изображения.

В настоящее время ЖК-мониторы позволяют получать довольно высокое качество изображения, но оно все же имеет некоторые изъяны. К недостаткам ЖК-монитора можно отнести недостаточно глубокий черный цвет, наличие таких характеристик как время отклика и углы обзора, разные по осям X и Y.

Но все же ЭЛТ-мониторы значительно проигрывают по яркости, не всегда способны обеспечить идеальную геометрию изображения, очень сильно подвержены влиянию окружающих их источников электромагнитных волн.

Обе технологии не исключают возможности возникновения дефектов изображения в процессе эксплуатации. В ЖК-технологии это, как правило, битые пиксели, которые возникают при сгорании одного или нескольких транзисторов. Их цвет зависит от типа матрицы и цвета субпикселя, вышедшего из строя. Также возможно появление повреждений матрицы вследствие механических нагрузок. У ЭЛТ-мониторов существует проблема неравномерного выгорания люменофоров. Обычно быстрее всего выгорает синий, что приводит к потере качества цветопередачи. Кроме того, при расфокусировки пучка электронов нарушается четкость картинки.

6. Перспективные технологии изготовления плоскопанельных монитров.

Как было выяснено выше, ЖК-технология пока еще не совершенна, и в ней есть над чем поработать, например, над уменьшением времени отклика (особенно в MVA матрицах), увеличении углов обзора и улучшении цветопередачи. Но такие ли большие перспективы у ЖК, или вскоре их вытеснят новые технологии?

В области плоских телевизионных панелей с данной технологией успешно конкурирует плазменная, и не без весомых оснований. Но все же плазма в чистом виде не пригодна для изготовления качественных мониторов, в силу ряда весомых причин.

Главный недостаток плазенных панелей – большой размер субпикселя. Его объем составляет 200 мкм x 200 мкм x 100 мкм. При таких размерах, чтобы добиться качественного разрешения, потребуется диагональ большая, чем при использовании ЖК-технологии и при просмотре с небольшого расстрояния прорисовка изображения вряд ли будет удовлетворительной. Скорее всего, на картинке будет заметно зерно. Кроме того, для управления электродами плазменных панелей требуется довольно высокий уровень напряжения (порядка 40 вольт, против 10 в ЖК). Поэтому плазменные технологии используются в основном для создания панелей большой диагонали. На рынке, в основном, представлены экраны диагональю от 32 дюймов, причем их стоимость ниже, чем у аналогичных ЖК-панелей. Разработчикам удалось снизить энергопотребление плазменных панелей до уровня аналогичных жидкокристаллических, так же возросло качество люминофоров и их срок службы. Самая большая плазменная панель представлена компанией Panasonic в Лас-Вегасе на CES 2008 и имеет диагональ 150 дюймов с разрешением 2160 х 4096 точек.

Но преимущества плазменных экранов не дают покоя разработчикам, и не зря: к плазменным панелям вообще не применимо такое понятие как время отклика, они дают изображение с высоким уровнем цветопередачи, яркостью и контрастом по всем углам обзора.

Компании Sony, Sharp и Philips совместно разработали технологию PALC (Plasma Addressed Liquid Crystal - плазменное управление жидкими кристаллами), которая соединила в себе преимущества LCD (яркость и сочность цветов, контрастность) и плазменных панелей (большие углы обзора и высокую скорость обновления). В качестве регулятора яркости в этих дисплеях используются газоразрядные плазменные ячейки, а для цветовой фильтрации применяется ЖК-матрица. Технология PALC позволяет адресовать каждый пиксель дисплея по отдельности, а это означает непревзойденную управляемость и качество изображения.Первые образцы на основе технологии PALC появились в 1998 году.

В настоящее время считается, что на смену ЖК-монитрам придут OLED-дисплеи. Но пока эта технология не достаточно соврешенна и имеет ряд сложностей, связанных с созданием больших матриц и недолговечностью люминофоров.

OLED (Organic Light-Emmitting Diode - органический светодиод) - тонкоплёночные светодиоды, в которых в качестве излучающего слоя применяются органические соединения. Предполагается, что производство таких дисплеев будет гораздо дешевле, нежели производство жидкокристаллических дисплеев.

При производстве OLED-дисплеев используются полимеры, способные излучать световые волны при подаче электрического напряжения. Электрический ток подводится к органическим молекулам, которые испускают яркий свет.

Преимущества OLED-дисплеев:

● меньшие габариты и вес;

● отсутствие необходимости в подсветке;

● отсутствие такого параметра как угол обзора;

● более качественная цветопередача (высокий контраст);

● более низкое энергопотребление при той же яркости;

● возможность создания гибких экранов.

Таким образом, перспективы у самой ЖК-технологии конечно же есть, но не очень впечатляющие. На мой взгляд, в будущем нам следует ожидать более широкого распространения синтезированных технологий на основе ЖК и плазмы (развитие PALC и появление аналогов) и OLED-дисплеев, при условии развития технологии их производства и постепенного сведения недостатков к минимуму. При нынешнем темпе роста объемов продаж OLED-дисплеев это вполне возможно. Особенно широкое примение эта технология может получить в дисплеях ноутбуков и субноутбуков, для которых важными параметрами является длительность работы от батареи и компактные размеры.

7. Обзор рынка и критерии выбора ЖК-монитора.

На сегодняшний день, на рынке ЖК-мониторов преобладают экземпляры с диапазоном диагоналей от 15 до 22 дюймов, разрешением не менее 1024x768 (в зависимости от формата дисплея). Время отклика варьируется от 2 до 16 миллисекунд, а угол обзора от 160 до 178 градусов. Широкое разнообразие также имеет внешний вид: от строгих цветов и прямоугольных форм до плавных изгибов и нежных оттенков. Возможны разные подставки для мониторов: от обычных с нерегулируемой высотой экрана, до вращающихся в разных плоскостях держателей и кронштейнов для крепления на стену. Модели имеют разные комбинации входов D-Sub(VGA), DVI, HDMI. Свои разработки в этой сфере представляют компании: Samsung, Acer, ASUS, BenQ, LG, NEC, Dell, Philips и др. Не может ни радовать порядок цен, свидетельствующий о наличии спроса на данный вид техники как на основной в своем роде: нижняя грань находится около отметки в 100$. Наибольшее число моделей представлено линейкой 19-дюймовых широкоформатных дисплеев.

Как видно, есть из чего выбирать, и появляется вполне резонный в данных условиях вопрос: как сделать правильный выбор? К этой задаче нужно подойти ответственно, ведь монитор покупается на несколько лет. Для начала нужно определиться с целями. Разделим пользователей на условные группы и определим, какие требования к монитору предъявляет каждая из них.

1. Рассмотрим самую нетребовательную часть пользователей, основное общение с компьютером которых заключается в работе с электронными документами, без использования мощных графических систем. Для этой группы главным критерием выбора монитора является обеспечение комфортной работы с текстовой информацией, т.е. достаточный уровень яркости и контрастности. Поскольку по техническим свойствам современные ЖК-мониторы имеют довольно высокие показатели, то даже при совокупности минимальных характеристик изображение не должно вызывать дискомфорта. Выбор монитора для данной категории пользователей может быть ограничен, разве что, бюджетом и внешним видом.

2. Для людей, профессионально работающих с графикой, важнейшими параметрами монитора является высокое разрешение, большая диагональ, широкий диапазон цветов и отсутствие искажения при их отображении. Для этой категории пользователей подходят мониторы с IPS матрицами. Но монитор с заводскими настройками не всегда дает хорошую цветопередачу. Для решения этой проблемы существуют специальные усройства - калибраторы, которые за небольшое время позволяют значительно улучшить цветопередачу.

3. Одним из главных критериев при выборе монитора для игр является время отклика. При нынешнем качестве графики компьютерных игр немаловажным параметром должна быть контрастность изображения. Поскольку размер диагонали для геймера тем лучше, чем она больше, возможно использование плазменных панелей. Однако на экране с очень большой диагональю и большим расстоянием между точек заниматься чем либо кроме игр и просмотра фильмов не очень комфортно, поэтому, как вариант, можно рассматривать и TN+Film-монитор с минимальным временем отклика.

4. Для обычного пользователя приемлем поиск компромиссного решения. При использовании компьютера для широкого спектра задач, важно иметь в любой ситуации качественное изображение. Значит время отклика не должно быть слишком большим, иначе потери качества при просмотре динамических картинок станут заметны. Также показатели яркости и контраста должны быть не слишком низкими, в силу очевидных причин. Данным условиям вполне удовлетворяют мониторы с TN+Film матрицами. При использовании компьютера в домашних условиях, возможно даже несколькими пользователями, лучше искать модели с регулируемой по высоте и углу наклона подставкой, т.к. от расположения дисплея во многом зависит удобство работы с компьютером.

Помимо подбора монитора по характеристикам, важно проверить его качество непосредственно при совершении покупки. Для этого существует несколько программ тест-мониторов (Nokia Monitor Test). Они помогают обнаружить битые пиксели, проверить цветопередачу, наличие засветов матрицы, геометрию монитора. Следует заметить, что качество изображения ЖК-монитора определяется не столько его паспортными данными, сколько субъективным восприятием пользователя. Несмотря на одинаковое строение глаза, люди по-разному воспринимают цвета и их оттенки, за счет этого восприятие цветопередачи одного и того же монитора может для кого-то быть комфортным и приятным, а кому-то резать глаза.

8. Заключение.

Нет ничего удивительного в том, что ЖК-мониторы завоевали всеобщее признание, их недостатки сегодня сведены к минимуму, а преимущества не оставляют почти никаких шансов ЭЛТ-технологиям.

В ближайшие несколько лет ЖК-мониторы вряд ли смогут быть вытеснены с рынка в виду того, что возможные конкурентные технологии пока не достаточно отточены. Однако у самих ЖК-технологий перспектив не так много: дальнейшее усовершенствование TN+Film матриц вряд ли даст заметные улучшения. Есть смысл работать над уменьшением времени отклика в IPS и *VA матрицах. В общем, от развития уже имеющихся технологий чуда ждать не приходится, никаких революционных новшеств они не привнесут. Значит стоит ждать или принципиально новых технологий на основе жидких кристаллов (о которых пока ничего не слышно), или результаты трудов инженеров на поприще органических светодиодов, что вероятно скоро даст свои плоды. Большие надежды на плазму также возлагать не стоит. Она безусловный лидер в области больших диагоналей, но пока уменьшение размеров субпикселя маловероятно (все-таки это целая флюоресцентная лампа), а следовательно и создание качественных плазменных мониторов не представляется возможным.
Список литературы.

1. Статьи электронной энциклопедии wikipedia.org:

1. Жидкие кристаллы.

2. ЖК-мониторы.

4. Плазменная панель

Полнотекстовый поиск:

Где искать:

везде
только в названии
только в тексте

Выводить:

описание
слова в тексте
только заголовок

Главная > Контрольная работа >Информатика

Филиал НОУ ВПО «Санкт-Петербургский институт внешнеэкономических связей, экономики и права» в г. Перми

Экономический факультет

Заочное отделение

Кафедра экономики и менеджмента

Направление: 080500 «Менеджмент»

Контрольная работа

По дисциплине: «Информатика»

Тема: «Мониторы»

Студента 1-го курса

Мустафаева Андрея Гусейновича

Преподаватель:

Матвеева Марина Алексеевна

ст.преподаватель

Введение. 3

1. История развития мониторов 4

2. Современные мониторы 5

2.1. Электронно-лучевые мониторы (CRT) 5

2.2. Жидкокристаллические мониторы (LCD) 6

3. Технологии будущего 9

3.1. Плазменные экранные матрицы (PDP) 9

3.2. Светоизлучающие пластики (LEP) 9

3.3. Технология OLED 10

Заключение. 12

Список литературы: 13

Введение.

Сперва просто определение.

Монитор (дисплей) компьютера – это устройство, предназначенное для вывода на экран текстовой и графической информации.

Его можно смело назвать самой важной частью персонального компьютера (ну, пожалуй, сразу после системного блока). Почему он так важен? Все очень просто – кого может интересовать информация глубоко запрятанная в «железном ящике»? А если учесть, что 95% информации мы воспринимаем глазами, то можно смело утверждать, что изобретение монитора, после изобретения компьютера, было просто предопределено. Пожалуй монитор, как устройство вывода и мультимедиа-устройство, за очень короткое время, эволюционировал больше других устройств компьютера, периферии и мультимедиа. В разработку новых технологий производства мониторов, корпорации тратили и тратят огромные денежные средства и людские ресурсы. Значит легко можно сделать вывод – этот продукт перспективен и очень востребован.

Так как с экраном монитора мы постоянно контактируем во время работы (появилось даже устойчивое выражение – «пялиться в монитор»), то от его размера и качества зависит, насколько будет комфортно нашим глазам. Монитор должен быть максимально безопасным для здоровья по уровню всевозможных излучений. Также он должен обеспечивать возможность комфортной работы, предоставляя в распоряжение пользователя качественное изображение.

Раз монитор так важен, так высоки предъявляемые к нему требования, то хотелось бы поподробнее узнать о нем, как то: история развития, используемые технологии, ближайшие и долгосрочные перспективы. А так же животрепещущий вопрос пользователя: «Почему стоимость мониторов одного и того же размера по диагонали может отличаться в разы, кто и что влияет на ценообразование этого продукта?»

1. История развития мониторов

До пятидесятых годов компьютеры выводили информацию только на печатающие устройства. В то время компьютеры часто оснащали осциллографами, которые, однако использовались не для вывода информации, а для проверки электронных цепей вычислительной машины. Впервые в 1950 году в Кембриджском университете (Англия) электронно-лучевая трубка осциллографа была использована для вывода графической информации на компьютере EDASC (Electronic Delay Storage Automatic Computer).

Через полтора года английский ученый Кристофер Стретчи написал для компьютера «Марк 1» программу, игравшую в шашки и выводившую информацию на экран.

Реальный прорыв в представлении графической информации на экране монитора произошел в Америке в рамках военного проекта на базе компьютера «Вихрь». Данный компьютер использовался для фиксации информации о вторжении самолетов в воздушное пространство США. Первая демонстрация «Вихря» прошла 20 апреля 1951 года – радиолокатор посылал информацию о положении самолета компьютеру, и тот передавал на экран положение самолета-цели, которая изображалась в виде точки и буквы T (target). Это был первый крупный проект, в котором электронно-лучевая трубка использовалась для отображения графической информации.

Первые электронно-лучевые мониторы были векторными. В мониторах этого типа электронный пучок создает линии на экране, перемещаясь непосредственно от одного набора координат к другому. Из-за этого нет необходимости разбивать экран на пиксели.

Позднее появились мониторы с растровым сканированием. В них электронный пучок сканирует экран слева направо и сверху вниз, пробегая каждый раз всю поверхность экрана.

Первые жидкокристаллические материалы были открыты более 100 лет назад австрийским ученым Ф. Ренитцером. Со временем было обнаружено большое число материалов, которые можно использовать в качестве жидкокристаллических модуляторов, однако практическое использование технологии началось сравнительно недавно.

Первый рабочий жидкокристаллический дисплей был создан Фергесоном (Fergason) в 1970 году. До этого жидкокристаллические устройства потребляли слишком много энергии, срок их службы был ограничен, а контраст изображения был удручающим. Жидкие кристаллы (Liquid Crystal) - это органические вещества, способные под напряжением изменять величину пропускаемого света.

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

2. Современные мониторы

2.1. Электронно-лучевые мониторы (CRT)

Основной элемент монитора -электронно-лучевая трубка. Её передняя, обращенная к зрителю часть с внутренней стороны покрыта люминофором - специальным веществом, способным излучать свет при попадании на него быстрых электронов. Люминофор наносится в виде наборов точек трёх основных цветов - красного, зелёного и синего (триада). Эти цвета называют основными, потому что их сочетаниями (в различных пропорциях) можно представить любой цвет спектра. Наборы точек люминофора располагаются по треугольным триадам. Триада образует пиксель - точку, из которых формируется изображение (англ. pixel - picture element, элемент картинки).

На противоположной стороне трубки расположены три (по количеству основных цветов) электронные пушки. Все три пушки нацелены на один и тот же пиксель, но каждая из них излучает поток электронов в сторону своей точки люминофора.

Чтобы электроны беспрепятственно достигали экрана, из трубки откачивается воздух, а между пушками и экраном создаётся высокое электрическое напряжение, ускоряющее электроны. Перед экраном на пути электронов ставится маска - тонкая металлическая пластина с большим количеством отверстий, расположенных напротив точек люминофора. Маска обеспечивает попадание электронных лучей только в точки люминофора соответствующего цвета.

На ту часть колбы, где расположены электронные пушки, надевается отклоняющая система монитора, которая заставляет электронный пучок пробегать поочерёдно все пикселы строчку за строчкой от верхней до нижней, затем возвращаться в начало верхней строки и т.д.

Для электронно-лучевых (CRT) мониторов существуют свои характеристики, которые либо улучшают работу с компьютером, либо ухудшают ее. Одной из основных характеристик такого монитора является частота обновления экрана . Для электронно-лучевых мониторов достаточной частотой обновления экрана считается 85Гц. Эта величина показывает сколько раз в секунду будет обновляться картинка на экране. Если эта скорость невелика, то глаза начинают улавливать мерцание экрана и из-за этого быстро устают. Оптимальной частотой обновления экрана считается 100Гц, больше не имеет смысла, т.к. человеческий глаз уже не воспринимает разницу.

Еще для работы с компьютером очень важно разрешение экрана – число точек (пикселей) по вертикали и горизонтали. Большое разрешение позволяет отображать соответственно и больший объём информации, но при этом каждой объект становится более мелким. И тут важен такой фактор, как шаг точки или зерно . От этого параметра будет зависеть качество изображения: чем меньше будет его значение, тем выше уровень детализации картинки. Сегодня самое распространенное значение – 0,27мм, но в более дорогих моделях применяют трубки с еще меньшей зернистостью – 0,2-0,24мм.

2.2. Жидкокристаллические мониторы (LCD)

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

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

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

Экран монитора состоит из матрицы LCD-элементов. Для того чтобы получить изображение, нужно адресовать отдельные LCD-элементы. Различают два основных метода адресации и соответственно два вида матриц: пассивную и активную. В пассивной матрице точка изображения активируется подачей напряжения на проводники-электроды строки и столбца. При этом электрическое поле возникает не только в точке пересечения адресных п

Активная матрица LCD

Роводников, но и на всем пути распространения тока, что препятствует достижению высокого контраста. В активной матрице каждой точкой изображения управляет свой электронный переключатель, что обеспечивает высокий уровень контрастности.

Рассмотрим основные характеристики жидкокристаллических мониторов.

Время отклика является характеристикой, показывающей, насколько быстро каждый пиксель, формирующий изображение на мониторе, может изменить свой цвет на заданный. Извечная проблема жидкокристаллических мониторов в том, что изображение на них изменяется с гораздо меньшей скоростью. В результате, на жидкокристаллических мониторах с большим временем отклика при динамичном изменении картинки можно увидеть «замыливание» картинки, когда границы движущегося объекта размываются и теряют свою четкость. Современные жидкокристаллические мониторы практически избавились от данной проблемы, за редким исключением (о чем речь пойдет немного позже).

По общему правилу, чем меньше время отклика, тем лучше. Стоит отметить, что методы измерения производителями времени отклика различны, и обычно указываемое производителями время отклика мало что может сказать о том, как тот или иной монитор поведет себя в реальных приложениях. Обычно времени отклика порядка 8 мс и менее для комфортного просмотра фильмов и динамичных игр более чем достаточно.

Так как время отклика является одной из проблемных характеристик монитора и практически главной характеристикой, на которую делают упор маркетологи фирм производителей, инженерами была разработана технология, позволяющая уменьшить данную характеристику – компенсация времени отклика (RTS) . Однако данная технология принесла с собой не только положительные стороны, но и артефакты «разгона» матриц. В последних моделях мониторов с такой технологией количество артефактов разгона значительно уменьшилось, но говорить об их отсутствии пока рано.

Контрастность жидкокристаллического монитора есть отношение уровня белого цвета (максимальная яркость которого в центре экрана и называется яркостью монитора) к уровню черного. Грубо говоря, от контрастности зависит, насколько черный цвет будет выглядеть черным, а не серым, на экране вашего монитора. Производители указывают контрастность от 500:1 до 3000:1. Но чаще всего это паспортная контрастность матриц, используемых в данных мониторах, которая измеряется производителями на специальных стендах в специальных условиях и не учитывает влияние электроники конкретной модели монитора. Некоторые производители в качестве значения контрастности монитора указывают так называемую «динамическую» контрастность. Обладающие данной технологией мониторы оценивают отображаемое в данный момент изображение и, в зависимости от преобладания светлых или темных тонов, соответственно изменяют яркость подсветки матрицы. Уровень черного измеряется при минимальном значении яркости, а уровень белого – при максимальном, что не совсем честно, так как недостижимо в реальности в каждый отдельный момент времени. Следует также отметить, что при разных значениях яркости монитора контрастность будет также весьма различна, а яркость, необходимая для комфортной работы с текстом, к примеру, значительно ниже яркости, необходимой для просмотра видеофильмов и игр.

Еще одной из важнейших характеристик жидкокристаллических мониторов являются углы обзора . Если изображение на мониторах с ЭЛТ практически не изменяется даже при взгляде на него сбоку, то в случае жидкокристаллических мониторов все обстоит совершенно иным образом – изображение существенно меняется, а при взгляде сверху или снизу явно видно падение контрастности и искажение цветопередачи. Производители указывают в качестве значений углов обзора 160º даже для самых недорогих панелей, т.к. измеряют эти углы при условии падения контрастности до значений 10:1 (а некоторые и 5:1) в центре экрана, что совершенно неприемлемо с точки зрения возможности работы за монитором при таких значениях.

Цветопередача жидкокристаллического монитора – это характеристика, показывающая, насколько полно и точно монитор отображает видимый человеческому глазу цветовой спектр. Для современных мониторов это число традиционно указывается равным 16 миллионам, что совершенно ничего не говорит о качестве цветопередачи в принципе. Данный параметр важен в первую очередь тем, кто собирается использовать монитор для профессиональной работы с цветом либо редактирования цифровых изображений.

От типа матрицы в подавляющем большинстве случаев зависят все остальные характеристики монитора, в том числе и цена. В современных мониторах применяются 3 основных типа матриц – S-IPS, PVA/MVA и наиболее распространенный– TN+film.

Характеристика		PVA / MVA
Время отклика без RTC / с RTC	Среднее / Минимальное	Большое / малое	Среднее / Минимальное
Контрастность
Углы обзора
Цветопередача
Цена	Минимальная – средняя	Средняя – высокая

Как видно из таблицы, мониторы на TN+film проигрывают остальным по характеристикам, но являются, тем не менее, наиболее распространенными из всех в силу одного существенного фактора – цены.

В силу особенностей технологии жидкокристаллические мониторы предназначены для показа изображения только в одном, так называемом «родном» разрешении , совпадающем с физическим количеством пикселей по горизонтали и вертикали. Выставление разрешения ниже, чем физическое, приводит к видимым искажениям и артефактам.

В настоящее насчитывается три основных соотношения сторон экрана монитора:

традиционное 4:3, только в моделях с диагональю 15", 20" и 21";

нестандартное соотношение сторон 5:4 – оно более приближено к квадрату, что несет определенные преимущества при работе с текстом – и неудобство при просмотре фильмов, подавляющее большинство которых выпускаются в широкоэкранном варианте;

стремительно набирающее популярность соотношение 16:10, или так называемые широкоэкранные (wide) мониторы – в силу особенностей физиологии, человеческий глаз более приспособлен к восприятию широкоэкранного изображения, нежели приближенного к квадратному. Однако старые программы и игры разрабатывались для соотношения сторон 4:3, без поддержки широкоэкранных мониторов.

3. Технологии будущего

3.1. Плазменные экранные матрицы (PDP)

Прообразом для создания плазменных экранных матриц (Plasma Display Panels) стали самые обычные лампы дневного освещения. Плазменные мониторы состоят из полой стеклянной панели, заполненной газом. На поверхность внутренней стороны стенок выведены микроскопические электроды, образующие две симметричные матрицы, а снаружи эта конструкция покрыта слоем люминофора. Когда на контакты подается ток, между ними возникает крошечный разряд, который заставляет светиться (в ультрафиолетовой части спектра) располагающиеся рядом молекулы газа. Следствием этого является освещение участка люминофора, как это происходит в обычных CRT-мониторах.

Основные плюсы этой технологии это: во-первых, плазменные мониторы выгодно отличаются от своих конкурентов высокой яркостью и контрастностью изображения; во-вторых, в их габаритах составляющая толщины представляет собой ничтожно малую долю. Основные минусы, не позволяющие использовать эту технологию для производства мониторов, это низкая разрешающая способность и крайне высокая энергоемкость. Кроме того, стоимость таких устройств является заоблачной для массового пользователя. Да и проблемы с цветопередачей для PDP также актуальны, как и для всех прочих решений, отличных от CRT.

3.2. Светоизлучающие пластики (LEP)

Иная альтернатива развития мониторов, не связанная с существующими наработками - технология изготовления и использования дисплеев на основе так называемых светоизлучающих пластиков.

Светоизлучающие пластики (Light Emission Plastics) - сложные полимеры с рядом интересных свойств. Вообще-то, использование пластических полимерных материалов в качестве полупроводников началось уже довольно давно, и встретить их можно в самых различных отраслях техники, в том числе и в бытовой электронике, включая персональные компьютеры. Однако некоторые представители этого семейства обладали и довольно необычным свойством - способностью эмитировать фотоны под воздействием электрического тока, то есть светиться.

Поначалу КПД полимерных светильников был крайне низким, и соотношение излучаемого света к затраченному потоку электронов измерялось долями процента. Но в последнее время компания Cambridge Display Technology существенно продвинулась в разработке светоизлучающего пластика и повысила эффективность этих материалов в сотни раз. Сейчас с уверенностью можно сказать, что LEP сравнились по своей функциональности с привычными светодиодами. Поэтому на повестку дня стал вопрос об их практическом применении.

LEP необычайно просты и дешевы в производстве. В принципе, LEP-дисплей представляет собой многослойный набор тончайших полимерных пленок. Даже по сравнению с экранами на жидких кристаллах пластиковые мониторы кажутся совсем тонкими - всего пары миллиметров вполне достаточно для воспроизводства на них качественного изображения. По многим же параметрам светоизлучающие пластики превосходят всех своих конкурентов. Они не подвержены инверсионным эффектам, что позволяет менять картинку на таком дисплее с очень высокой частотой. Для работы LEP расходуют электрический ток слабого напряжения, да и вообще отличаются низкой электроемкостью. Кроме того, то, что пластик сам излучает, а не использует отраженный или прямой поток от другого источника, позволяет забыть о тех проблемах, с которыми сталкиваются производители мониторов на жидких кристаллах, в частности - ограниченного угла обзора. Конечно, не обошли эту еще молодую технологию и свои специфические проблемы, такие, например, как ограниченный срок службы полимерных матриц, который сегодня намного меньше, чем у электронных трубок и жидкокристаллических дисплеев. Другая проблема касается воспроизведения светоизлучающим пластиком цветных изображений.

3.3. Технология OLED

Уже в самом названии OLED (Organic Light Emitting Diode) содержатся два кардинальных отличия от LCD технологии – «органический» и «светоизлучающий». Стоит поподробнее остановиться на каждом из этих двух пунктов, чтобы понять, почему эта технология столь интересна и почему именно она оказалась следующим этапом после LCD.

Начиная с 60-х годов, микроэлектроника основывается исключительно на неорганических материалах: кремний, германий, арсенид галлия, металлические проводники из алюминия или меди, различные диэлектрики (диоксида кремния). Но не прекращалась исследовательская работа по органическим материалам - полимерам и олигомерам, а также гибридным органическим-неорганическим соединениям. По всему спектру параметров: проводимость, полупроводниковые качества, светоизлучение, не говоря уже о том, что органика обладает рядом интересных качеств, вроде более мягких требований к температуре окружающей среды, зачастую выдающейся гибкостью, и т.д., что открывает перед производителями электронных устройств ряд совершенно новых применений.

Пионером в их исследовании стал Eastman Kodak, чьи ученые еще в 1987 году издали статью «Organic electroluminiscent diodes», описывающую новый класс тонкопленочных устройств на базе органических материалов, обладающих электролюминисцентными качествами, заметно превосходящими все, что было создано в этой области ранее.

Впервые предложенная Kodak схема с двумя слоями органики между электродами вместо одного и сегодня остается основным вариантом, используемым для создания OLED устройств. Вся эта система имеет толщину менее 500 нм, вместе с задней подсветкой, каковой она, помимо всего прочего, сама и является.

Новые OLED материалы представляют из себя куда более сложные комбинации веществ, чем это было на заре их истории. Новые химические формулы базовых слоев, отдельные обогащающие добавки, отвечающие каждая за свою часть спектра - красную, синюю, зеленую. Как в традиционных CRT экранах, OLED экран представляет из себя матрицу состоящую из комбинаций ячеек трех основных цветов - красного, синего, зеленого. В соответствии от того, какой цвет от него требуется - регулируется уровень напряжения на каждой из ячеек матрицы в результате чего смешением трех получившихся оттенков и получается требуемый результат.

Одновременно с распространением своего влияния на традиционные рынки где используются плоские экраны, OLED становится идеальным кандидатом для вновь появляющихся, особенно учитывая то, что компании ведущие разработки в области OLED экранов, заявляют о своей ориентации исключительно на гибкие пластиковые экраны. К примеру, электронная газета - лист пластика, не менее гибкого чем сегодняшний лист бумаги, со встроенной в него схемой беспроводного доступа к Internet, к последним выпускам разнообразных изданий, простая схема навигации, и конечно великолепное качество изображения, позволяющее оценить всю прелесть цветных фотоиллюстраций к статьям. Или обои, или скажем шторы. Ведь, если не зацикливаться на способности отображать четкую информацию с высокими разрешениями, то в случае подобного применения, OLED может стать новым нетрадиционным источником равномерного освещения для помещений, заменив собой лампы под потолком, причем с регулируемыми свойствами, от оттенка света, до конкретного узора на своей поверхности. В несколько более отдаленном будущем, когда технологии позволят достичь высоких разрешений и на OLED экранах с диагональю в несколько метров, такая стена сможет с легкостью превратиться при желании в телевизор или мультифункциональное информационное устройство.

Заключение.

Прогресс не остановить. Так же не останавливается развитие технологий производства мониторов. Новые модели пополняют полки магазинов с завидной регулярностью, рекламные брошюры, журналы посвященные ПК, постоянно призывают нас не пропустить очередную новинку. Цвета становятся все чище, разрешение все выше, энергопотребление падает, порой кажется, что мониторы в скором времени не только перестанут вредно воздействовать на человека, но и наоборот, займутся его оздоровлением. Меняются не только технологии, постоянно меняется и дизайн. Возможно, что мониторы перестанут совершенствовать только тогда, когда они смогут показывать жизнь как в реальности. Чем закончится это совершенствование? Возможно через несколько лет самая распрекрасная по качеству, но плоская, двухмерная картинка монитора покажется нам жутким анахронизмом. Наступит ли эра мониторов 3D, или изображение будет передаваться прямо на сетчатку глаза, никто не скажет определенно. Ну а пока эти, совсем непростые устройства, радуют нас тем, что за умеренную плату, в связке с ПК, они, мониторы, бесконечно расширяют наши возможности в плане познания окружающего мира и его тайн.

Этой диагонали являются... рублей за ЖК монитор диагональю 24дюйма. Монитор диагональю 27 ... Proview 3 Другого (указать) Укажите диагональ монитора , который Вы имеете или хотели...

Оборудование для работы с видеоизображением. Мониторы . Поиск оптимального решения

Реферат >> Информатика

Глава I 4 Обзор разных типов мониторов 4 Классификация мониторов по назначению 6 Глава II 7 ... В случае с телевизионными системами количество мониторов может исчисляться десятками, и располагаются... пять графических ЖК мониторов и один ЭЛТ монитор для контроля...

Плоскопанельные мониторы и цифровой видеоинтерфейс

Реферат >> Коммуникации и связь

Экранов (в ноутбуках, плоских мониторах , демонстрационных панелях) используют... основе ЭЛТ) в плоских мониторах предусматривается поддержка энер­госберегающих технологий. ... пропорций. Популярность плоскопанельных мониторов стремительно растет. Фир­ма...

Устройство ЭЛТ монитора

Реферат >> Информатика

Состоит в определении минимально приемлемых параметров мониторов , например, поддерживаемых разрешений, интенсивности свечения... , запаса яркости, энергопотребления, шумности и т. д. Соответствие монитора стандарту ТСО подтверждается наклейкой. Основные...

Тип матрицы - одна из важнейших характеристик ЖК-мониторов, но не един­ственная. Кроме типа матрицы, мониторы характеризуются рабочим разрешением, максимальной яркостью и контрастностью, углами обзора, временем переключения пиксела и другими менее значимыми параметрами. Рассмотрим эти характеристи­ки более подробно.

Разрешение

Если традиционные ЭЛТ-мониторы принято характеризовать размером экрана по диагонали, то для ЖК-мониторов такая классификация не вполне корректна. Более правильно классифицировать ЖК-мониторы по рабочему разрешению. Дело в том, что, в отличие от мониторов на основе ЭЛТ, разрешение которых можно изменять достаточно гибко, ЖК-дисплеи имеют фиксированный набор физических пикселов. Именно поэтому они рассчитаны на работу только с одним разрешением, называ­емым рабочим.

Косвенно это разрешение определяет и размер диагонали матрицы, однако мониторы с одним и тем же рабочим разрешением могут иметь разную по размерам матрицу. Например, мониторы с диагональю от 17 до 19 дюймов в основ­ном имеют рабочее разрешение 1280 х 1024, а это означает, что у данного монито­ра действительно физически содержится 1280 пикселов по горизонтали и 1024 пик­села по вертикали.

Монитор способен выводить изображение и в другом, отличном от рабочего, раз­решении. Такой режим работы монитора называют интерполяцией. Заметим, что в случае интерполяции качество изображения оставляет желать лучшего. Картин­ка получается зазубренной и шероховатой, кроме того, могут возникать артефакты масштабирования - неровности на окружностях.

СОВЕТ

Режим интерполяции особенно сильно сказывается на качестве отображения экранных шрифтов. Отсюда вывод: если вы, приобретая монитор, планируете использовать его для работы при нестандартном разрешении, то самым простым способом проверки режима ра­боты монитора при интерполяции является просмотр какого-либо текстового документа, набранного мелким шрифтом. По контурам букв легко будет заметить артефакты интерпо­ляции. В случае если в мониторе использован более качественный алгоритм интерполяции, буквы будут более ровными, но все же размытыми.

Скорость, с которой ЖК-монитор производит масштабирование одного кадра, тоже немаловажный параметр, на который стоит обратить внимание, ведь электро­нике монитора требуется время, чтобы произвести интерполяцию.

Яркость

Одна из сильных сторон ЖК-монитора - его яркость. Этот показатель в жидко­кристаллических дисплеях иногда превышает аналогичный параметр в мониторах на основе ЭЛТ более чем в два раза. Для регулировки яркости монитора изменя­ется интенсивность лампы подсветки. Сегодня для ЖК-мониторов максимальная яркость, заявляемая в технической документации, составляет 550 кд/м 2 , типич­ная - 300-450 кд/м 2 . И если яркость монитора достаточна высока, это обязатель­но указывается в рекламных буклетах и преподносится как одно из его основных преимуществ.

Яркость для ЖК-монитора действительно является важной характеристикой. При недостаточной яркости вы вряд ли сможете играть в различные игры или просматривать DVD-фильмы. Кроме того, некомфортной окажется работа за мо­нитором в условиях дневного освещения (внешней засветки). Как показывает опыт, вполне достаточно, чтобы ЖК-монитор имел яркость 250-300 кд/м 2 , но не заяв­ленную, а реально наблюдаемую.

Почему мы делаем различие между заявленной и реальной яркостью монитора? Парадокс заключается в том, что ориентироваться на цифры, указанные в техни­ческой документации, нельзя. Это касается не только яркости, но и контрастности, углов обзора и времени реакции пиксела. Мало того, что они могут вовсе не соот­ветствовать реально наблюдаемым значениям, - иногда вообще трудно понять, что означают эти цифры. Существуют разные методики измерения, описанные в раз­личных стандартах. Естественно, измерения, проводимые по таким методикам, приводят к различным результатам, и вряд ли вы сможете выяснить, по какой методике и как выполнялись измерения.

Вот простой пример. Измеряемая яркость зависит от цветовой температуры, но когда говорят, что яркость монитора составляет 300 кд/м 2 , то возникает вопрос: при какой цветовой температуре эта самая максимальная яркость достигается? Более того, производители указывают яркость не для монитора, а для ЖК-матрицы, что совсем не одно и то же. Для ее измерения используются специальные эталонные сигналы генераторов с точно заданной цветовой температурой, поэтому характе­ристики самого монитора как конечного изделия могут существенно отличаться от того, что заявлено в технической документации. А ведь для пользователя перво­степенное значение имеют характеристики собственно монитора, а не матрицы.

Но если нельзя ориентироваться на паспортные данные монитора, то как же тогда оценить яркость? Ведь далеко не у всех имеется специальный прибор для измере­ния яркости монитора. Лучше всего включить монитор и выставить на максимум его контрастность и яркость. Если при этом изображение получается слишком ярким и для комфортной работы требуется уменьшение яркости, то можно с уве­ренностью утверждать, что запас по яркости у монитора вполне достаточный.

Контрастность

За последнее время контрастность изображения на цифровых панелях заметно выросла. Сейчас нередко этот показатель достигает значения 1000:1, а для некото­рых моделей - и того больше. Данный параметр определяется как соотношение между максимальной и минимальной яркостью на белом и черном фоне соответ­ственно. Но и здесь не все так просто. Дело в том, что контрастность может указы­ваться не для монитора, а для матрицы. Кроме того, существует несколько альтер­нативных методик измерения этого параметра. Впрочем, как показывает опыт, если в паспорте указывается значение более 500:1, то этого вполне достаточно для нормальной работы.

Количество отображаемых цветов

Давайте еще раз вспомним, как образуются цветовые оттенки в ЖК-мониторах. За счет поворота на определенный угол ЖК-молекул в каждом из цветовых субпикселов можно получать не только открытое и закрытое состояния ЖК-ячей­ки, но и промежуточные, формирующие цветовой оттенок. Теоретически угол поворота ЖК-молекул можно сделать любым в пределах от минимального до мак­симального. Однако на практике есть температурные флуктуации, которые препятствуют точному заданию угла поворота. Кроме того, для формирования произвольного уровня напряжения потребуется использование схем ЦАП (цифро- аналоговый преобразователь) с большой разрядностью, что крайне дорого. Поэто­му в современных ЖК-мониторах чаще всего применяют 18-битные ЦАП и ре­же - 24-битные. При использовании 18-битной схемы ЦАП на каждый цветовой канал приходится по 6 бит. Это позволяет сформировать 64 (2 б = 64) различных уровня напряжения и соответственно задать 64 различных ориентации ЖК-моле­кул, что, в свою очередь, приводит к формированию 64 цветовых оттенков в одном цветовом канале. Всего же, смешивая цветовые оттенки разных каналов, можно получить 64 3 = 262 1 44 цветовых оттенка.

При использовании 24-битной матрицы (24-битная схема ЦАП) на каждый канал приходится по 8 бит, что позволяет сформировать уже 256 (2 8 = 256) цветовых от­тенков в каждом канале, а всего такая матрица воспроизводит 256 3 = 16 777 216 цве­товых оттенков.

В то же время для многих 18-битных матриц в паспорте указывается, что они вос­производят 16,2 млн цветовых оттенков. В чем причина и возможно ли такое? Оказывается, что в 18-битных матрицах за счет ухищрений можно увеличить ко­личество цветовых оттенков так, чтобы оно приблизилось к количеству цветов, воспроизводимых настоящими 24-битными матрицами. Для экстраполяции цве­товых оттенков в 18-битных матрицах используются две технологии (и их комби­нации): dithering (дизеринг) и FRC (Frame Rate Control).

Суть технологии dithering заключается в том, что недостающие цветовые оттенки получают за счет смешивания ближайших цветовых оттенков соседних пикселов. Рассмотрим простой пример. Предположим, что пиксел может находиться только в двух состояниях: открытом и закрытом, причем закрытое состояние формирует черный цвет, а открытое - красный. Если вместо одного пиксела рассмотреть группу из двух пикселов, то, кроме черного и красного цветов, можно получить еще и промежуточный цвет и тем самым осуществить экстраполяцию от двухцветного режима к трехцветному. В результате если первоначально такой монитор мог ге­нерировать шесть цветов (по два на каждый канал), то после такого дизеринга монитор будет воспроизводить уже 27 цветов.

Если же рассмотреть группу не из двух, а из четырех пикселов (2 х 2), то исполь­зование дизеринга позволяет получить дополнительно еще по три цветовых оттен­ка в каждом канале и монитор из восьмицветного превратится в 125-цветный. Соответственно группа из девяти пикселов (3×3) позволяет получить дополни­тельно семь цветовых оттенков, pi монитор станет уже 729-цветным.

Схема дизеринга имеет один существенный недостаток. Увеличение цветовых оттенков достигается за счет уменьшения разрешения. Фактически при этом уве­личивается размер пиксела, что может негативно сказаться при прорисовке деталей изображения.

Кроме дизеринга, используется технология FRC, представляющая собой способ манипуляции яркостью отдельных субпикселов с помощью их дополнительного включения/выключения. Как и в предыдущем примере, будем считать, что пиксел может быть либо черным (выключен), либо красным (включен). Напомним, что каждый субпиксел получает команду на включение с частотой кадровой развертки, то есть при частоте кадровой развертки 60 Гц каждый субпиксел получает команду на включение 60 раз в секунду. Это позволяет генерировать красный цвет. Если же принудительно заставлять включаться пиксел не 60 раз в секунду, а только 50 (на каждом 12-м такте производить не включение, а выключение пиксела), то в резуль­тате яркость пиксела составит 83 % от максимальной, что позволит сформировать промежуточный цветовой оттенок красного.

Оба рассмотренных метода экстраполяции цвета имеют свои недостатки. В первом случае это возможное мерцание экрана и некоторое увеличение времени реакции, а во втором - вероятность потери деталей изображения.

Справедливости ради отметим, что отличить на глаз 18-битную матрицу с экстрапо­ляцией цвета от истинной 24-битной практически невозможно. При этом 24-битная матрица будет стоить существенно дороже.

Угол обзора

Несмотря на кажущуюся интуитивную понятность данного термина, необходимо четко представлять, что именно понимает производитель матрицы (а не монитора) под углом обзора. Максимальный угол обзора - как по вертикали, так и по гори­зонтали - определяется как угол, при обзоре с которого контрастность изображе­ния составляет не менее 10:1. Вспомним, что под контрастностью изображения понимается отношение максимальной яркости на белом фоне к минимальной яр­кости на черном фоне. Таким образом, в силу своего определения углы обзора не имеют прямого отношения к правильности цветопередачи при просмотре изобра­жения под углом.

На самом деле для пользователей куда более важным обстоятельством является тот факт, что при просмотре изображения под углом к поверхности монитора про­исходит не падение контрастности, а цветовые искажения. К примеру, красный цвет превращается в желтый, а зеленый - в синий. Причем подобные искажения у разных моделей проявляются по-разному. У некоторых они видны уже при не­значительном угле, который намного меньше угла обзора. Поэтому сравнивать мониторы по углам обзора в принципе неправильно. Сравнить-то можно, но вот практического значения такое сравнение не имеет.

Время реакции пиксела

Время реакции (или время отклика) пиксела тоже является одним из важнейших показателей монитора. Нередко именно эту характеристику называют самым сла­бым местом ЖК-мониторов, поскольку, в отличие от ЭЛТ-мониторов, где время отклика пиксела измеряется в микросекундах, в ЖК-мониторах это время состав­ляет десятки миллисекунд, что в конечном счете приводит к смазанности меня­ющейся картинки и может быть заметно на глаз. С физической точки зрения время реакции пиксела определяет промежуток времени, за который изменяется про­странственная ориентация молекул жидких кристаллов, и чем меньше это время, тем лучше.

Причем необходимо различать время включения и выключения пиксела. Под вре­менем включения пиксела понимается промежуток, необходимый для полного открытия ЖК-ячейки, а под временем выключения - промежуток, необходимый для полного закрытия ЖК-ячейки. Когда же говорят о времени реакции пиксела, то понимают суммарное время включения и выключения пиксела.

Время включения пиксела и время его выключения могут существенно отличать­ся друг от друга. К примеру, если рассмотреть распространенные матрицы TN+Film, то процесс выключения пиксела заключается в переориентации молекул перпен­дикулярно направлениям поляризации под воздействием приложенного напряже­ния, а процесс включения пиксела - это своего рода релаксация ЖК-молекул, то есть процесс перехода в их естественное состояние. При этом очевидно, что время выключения пиксела будет меньше, чем время его включения.

Когда говорят о времени реакции пиксела, указываемом в технической докумен­тации монитора, имеют в виду время реакции именно матрицы, а не монитора. Как ни странно, это не одно и то же, поскольку в первом случае не учитывается вся электроника, требуемая для управления пикселами матрицы. Фактически время реакции пиксела матрицы - это время, требуемое для переориентации молекул, а время реакции пиксела монитора - это время между подачей сигнала на вклю­чение/выключение и самим фактом включения/выключения. Кроме того, говоря о времени реакции пиксела, указываемом в технической документации, необхо­димо учитывать, что производители матриц могут по-разному трактовать это время. К примеру, один из вариантов трактовки времени включения/выключения пиксела заключается в том, что это время изменения яркости свечения пиксела от 10 до 90 % или от 90 до 10 %. При этом вполне возможна ситуация, когда для монитора с хорошим временем реакции пиксела при изменении яркости в пределах от 10 до 90 % полное время реакции пиксела (при изменении яркости от 0 до 100 %) будет достаточно большим. Так, может быть, более корректно производить изме­рения в пределах изменения яркости от 0 до 100 %? Однако яркость от 0 до 10 % воспринимается человеческим глазом как абсолютно черный цвет, и в этом смыс­ле практическое значение имеет именно измерение от уровня яркости 10 %. Ана­логично не имеет смысла измерять изменение уровня яркости до 100 %, поскольку яркость от 90 до 100 % воспринимается как белый цвет. Именно измерение яркости до 90 % имеет практическое значение.

До сих пор, говоря об измерении времени реакции пиксела, мы подразумевали, что речь идет о переключениях между черным и белым цветами. Если с черным цветом вопросов не возникает (пиксел просто закрыт), то выбор белого цвета неочевиден. Как будет меняться время реакции пиксела, если измерять его при переключении между различными полутонами? Этот вопрос имеет огромное практическое зна­чение. Дело в том, что переключение с черного фона на белый или наоборот,
которое определяет время реакции пиксела, в реальных приложениях применяет­ся относительно редко. Примером может быть прокрутка черного текста на белом фоне. В большинстве приложений реализуются, как правило, переходы между полутонами. И если окажется, что время переключения между серым и белым цветами будет меньше, чем время переключения между градациями серого, то никакого практического значения время реакции пиксела просто-напросто не имеет и ориентироваться на эту характеристику монитора нельзя. Действительно, что толку в знании времени реакции пиксела, если реальное время переключения между полутонами может быть больше и при динамическом изменении изображе­ние будет расплываться?

Ответ на этот вопрос довольно сложен и зависит от типа матрицы монитора. Для широко распространенных и наиболее дешевых матриц TN+Film все доста­точно просто: время реакции пиксела, то есть время, которое требуется для полно­го открытия или закрытия ЖК-ячейки, оказывается максимальным. Если цвет описывать градациями R- , G- и В-каналов (R G В), то время перехода от черного (О 0 0) к белому (255 255 255) цвету больше, чем время перехода от черного к гра­дации серого. Аналогично время выключения пиксела (переход от белого к черно­му) оказывается больше, чем время перехода от белого к любой градации серого.

Именно поэтому для матриц TN+Film время реакции пиксела полностью характе­ризует динамические свойства монитора.

Для IPS- и MVA-матриц все не столь очевидно. Для этих типов матриц время пе­реключения между цветовыми оттенками (градациями серого) может оказаться больше, чем время перехода между белым и черным цветами. В таких матрицах знание времени реакции пиксела (даже если вас будут уверять, что оно рекордно низкое) не имеет практического значения и не может рассматриваться как дина­мическая характеристика монитора. Поэтому для данных матриц гораздо более важным параметром является максимальное время перехода между градациями серого - как правило, это время указывается в документации монитора с пристав­кой GtG (Grey to Grey). Если же в силу каких-то причин неизвестно максимальное время переключения пиксела для конкретной матрицы, то лучший способ оценить динамические характеристики монитора - запустить какое-либо игровое динами­ческое приложение или остросюжетный фильм и оценить смазанность картинки.

Интерфейс монитора

Все ЖК-мониторы по своей природе являются цифровыми устройствами, поэтому родным интерфейсом для них считается цифровой DVI. Интерфейс может обла­дать двумя видами коннекторов: DVI-I, совмещающим цифровой и аналоговый сигналы, и DVI-D, передающим только цифровой сигнал. Считается, что для со­единения ЖК-монитора с компьютером предпочтителен интерфейс DVI, хотя допускается подключение и через стандартный разъем D-Sub. В пользу DVI-ин- терфейса свидетельствует то, что в случае аналогового интерфейса выполняется двойное преобразование видеосигнала: первоначально цифровой сигнал преобра­зуется в аналоговый в видеокарте (ЦАП-преобразование), а затем аналоговый сигнал трансформируется в цифровой электронным блоком самого ЖК-монитора (АЦП-преобразование). Вследствие таких преобразований возрастает риск раз­личных искажений сигнала.

СОВЕТ

На практике искажения сигнала, вносимые двойным преобразованием, не встречаются и подключать монитор можно по любому интерфейсу. В этом смысле интерфейс монито­ра - это последнее, на что стоит обращать внимание. Главное, чтобы соответствующий разъем был на самой видеокарте.

Многие современные ЖК-мониторы обладают как D-Sub- , так и DVI-коннектора- ми, что нередко позволяет подключать к монитору одновременно два системных блока. Также можно найти модели, имеющие два цифровых разъема. В недорогих офисных моделях в основном присутствует только один стандартный разъем D-Sub.

Учтите, что мониторы с большой диагональю (от 27 дюймов) требуют для работы подключения сразу по двум каналам DVI (DVI Dual Link). Соответственно, видео­плата вашего компьютера должна поддерживать такую возможность. Если DVI Single Link обеспечивает передачу сигнала с разрешением до 1920 х 1080 (1080р), то при использовании Dual Link максимальное разрешение увеличивается до 2560×1600.

Наконец, необходимо упомянуть и о новом стандарте подключения, пришедшем на смену DVI, - DisplayPort. Уже в ближайшем будущем он должен стать унифи­цированным цифровым интерфейсом, используемым для подключения дисплейных панелей различных типов (включая плазменные, проекционные и ЖК-устройства) как к ПК, так и к бытовым воспроизводящим устройствам. Собственно, DisplayPort уже успешно внедрился и стал стандартом для компьютеров и ноутбуков Apple. К сожалению, в мире PC этот интерфейс так до сих пор и не прижился, несмотря на то, что DisplayPort активно продвигает компания AMD/ATI, в видеоплатах которой с 2007 года имеется соответствующий разъем (NVIDIA пока явно отдает предпочтение HDMI).

Необходимость внедрения этого интерфейса обусловлена еще и распространением видео высокой четкости, а также мониторов с большой диагональю. Все это при­водит к значительному увеличению объема передаваемых по видеоинтерфейсу данных, поэтому для передачи цифрового видеосигнала в режиме реального вре­мени требуется соответствующий интерфейс со значительно большей полосой пропускания. Максимальное разрешение для DisplayPort 1.0 - 2560 х 2048 (60 Гц), а новая версия этого стандарта, DisplayPort 1.2, обеспечит достаточную пропускную способность для работы с разрешением 3840 х 2160 в 30-разрядном цвете. Скорость канала в новой модификации стандарта будет значительно увеличена, благодаря чему станет возможным использовать кабель DisplayPort для передачи информации от устройств, подключенных к встроенному в монитор USB-концентратору, по цепочке.

Одной из технологических составляющих интерфейса DisplayPort является тех­нология Main Link, позволяющая обеспечить широкую полосу пропускания для однонаправленной изохронной передачи потока данных с минимальной временной задержкой. Максимальная скорость передачи потока данных достигает 5 Гбит/с на канал (всего их может быть до четырех).

Спецификация DisplayPort 1.0 предусматривает возможность передачи одного потока видеоданных синхронно с ассоциированным аудиопотоком, для которого зарезервирован специальный субканал. К тому же предусмотрен двунаправленный канал управления удаленным устройством с помощью существующих стандартов VESA (E-DDC, E-EDID, DDC/CI и MCCS).

Благодаря заложенной в спецификации DisplayPort возможности масштабирова­ния в будущем (по мере увеличения разрешающей способности, глубины цвета, частоты смены кадров и прочих параметров) полосу пропусканий данного интер­фейса можно будет увеличить. Кроме того, предполагается, что в следующих вер­сиях интерфейса будет реализована возможность одновременной передачи несколь­ких видеопотоков по одному кабелю.

В число компонентов DisplayPort входит аппаратная система защиты транслиру­емого цифрового сигнала от несанкционированного копирования. Какой именно механизм защиты будет внедрен, пока неизвестно.

Стоит обратить внимание еще на одну интересную особенность Display Port. При­меняемые в настоящее время аналоговые и цифровые видеоинтерфейсы выполня­ют функции исключительно внешних соединений, служащих для подключения одного устройства к другому (например, ОУО-проигрыватель. к телевизору или ПК к монитору). В отличие от них, DisplayPort создан с расчетом на то, что его можно будет использовать в качестве единого решения как для внешних, так и для внутренних соединений, в частности для подключения видеоадаптера ноутбука к панели встроенного дисплея. Такой подход позволит обеспечить производителям большую гибкость в конфигурировании различных устройств - тех же ноутбуков или ЖК-телевизоров.

В настоящее время немало проблем производителям (да и конечным пользователям) доставляют довольно громоздкие корпуса разъемов на кабелях, служащих для подключения к мониторам. Учитывая тенденцию всеобъемлющей миниатюризации, разработчики спецификации физического интерфейса DisplayPort остановили свой выбор на малогабаритном разъеме, который можно будет без проблем разместить на коммутационной панели даже ультракомпактного ноутбука. Кроме того, не будет сложностей с тем, чтобы поместить сразу несколько разъемов DisplayPort на заглушке одного видеоадаптера (если возникнет такая необходимость).

Основным конкурентом DisplayPort считается уже ставший стандартом для до­машней аппаратуры интерфейс HDMI (тем более что этот разъем уже имеется практически во всех видеоплатах средней и высшей ценовой категории). Однако мониторов, рассчитанных на HDMI-подключение, в продаже не так и много. Труд­ности связаны с весьма слабой адаптацией HDMI под компьютерную специфику, а также с тем, что, в отличие от DisplayPort, это коммерческий и закрытый стан­дарт.

Индивидуальные особенности мониторов

Почти каждая модель монитора имеет свои индивидуальные конструктивные и функ­циональные особенности. К ним относятся мультимедийные возможности монитора, на­личие USB-хаба, возможность поворота экра­на (функция Pivot). Нередко мож­но встретить модели со встроенной акустикой. Но не стоит обольщаться: подобного рода «до­вески» не заменят полноценной звуковой сис­темы и в ряде случаев это скорее минус, неже­ли плюс.

Функциональные особенности монитора опре­деляются возможностями экранного меню, наличием быстрых клавиш для регулировки яркости и контраста, возможностью одновре­менного подключения монитора к двум сис­темным блокам с выбором источника сигнала, количеством поддерживаемых цветовых температур, возможностью сохранения настроек в памяти и т. д.

Все эти характеристики играют весомую роль при выборе монитора. Битые и горячие пикселы

В ряде случаев, принеся ЖК-монитор домой и подключив его к компьютеру, поль­зователи замечают, что в видимой области наблюдаются своеобразные артефакты. Это могут быть светящиеся либо черные точки, которые остаются неизменными независимо от того, что в данный момент отображается на экране. Точно такие же изъяны могут появляться и в процессе эксплуатации.

Все эти проявления свидетельствуют о том, что один из пикселов монитора вышел из строя. Это никак не ремонтируется, но является гарантийным случаем. Все за­висит от политики производителя. Отдельные разработчики гарантируют стопро­центное отсутствие сбойных участков, другие допускают их незначительное нали­чие, но не больше какого-то определенного процента.

Поэтому при покупке необходимо обязательно подключить монитор и вниматель­но рассмотреть белый и черный фон, а также заливку основными цветами RGB (красный, зеленый, синий). В каждом из случаев изображение должно быть одно­родным, без видимых изъянов и вкраплений другого цвета.

После столь подробного экскурса в технологию ЖК-мониторов подведем краткие итоги. Как мы уже отмечали, ориентироваться на данные, приводимые в техниче­ской документации, необходимо крайне осторожно. Основываясь на них, нельзя гарантированно утверждать, что один монитор лучше другого.

Отдавая предпочтение той или иной модели, не стоит доверять только цифрам, характеризующим угол обзора, яркость и контрастность. Тип матрицы играет основополагающую роль, поэтому поиск нужной модели необходимо начинать именно по этому параметру.

Самая лучшая рекомендация при выборе ЖК-монитора - проверять его самостоя­тельно и именно тот экземпляр, который вы собираетесь купить. Желательно перед покупкой ознакомиться с моделями мониторов по тестам и обзорам, опубликован­ным в различных авторитетных изданиях.