LCD-мониторы

 

LCD (Liquid Crystal Display) – жидкокристаллические мониторы, сделанные из вещества, которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Жидкие кристаллы были открыты давным-давно, но изначально они использовались для других целей.

 

Жидкий кристалл представляет собой некоторое состояние, в котором вещество обладает некоторыми свойствами как жидкости, как, например, текучесть, так и твердых кристаллов – анизотропией. Для изготовления ЖК-экранов используют так называемые нематические кристаллы, молекулы которых имеют форму палочек или вытянутых пластинок. ЖК-элемент помимо кристаллов включает в себя прозрачные электроды и поляризаторы. В отсутствие электрического поля молекулы нематических кристаллов образуют скрученные спирали. При прохождении в этот момент луча света через ЖК-элемент плоскость поляризации его поворачивается на некоторый угол. Если на входе и выходе этого элемента поместить поляризаторы, смещенные друг относительно друга на такой же угол, то свет беспрепятственно сможет проходить через этот элемент. Если же к прозрачным электродам приложено напряжение, спираль молекул распрямляется и поворота плоскости поляризации уже не происходит. Как следствие, выходной поляризатор не пропускает свет. Примером может служить ЖК-индикатор наручных электронных часов.

Первое свое применение жидкие кристаллы нашли в дисплеях для калькуляторов и в кварцевых часах, а затем их стали использовать в мониторах для портативных компьютеров. Позднее, в результате прогресса в этой области, широчайшее распространение получили LCD-мониторы для настольных компьютеров.

 

Итак, экран LCD-монитора представляет собой матрицу ЖК-элементов, или массив маленьких сегментов. Называются эти сегменты пикселями, и отображение информации осущетвляется как раз таки за счет их манипуляции.  В настоящее время существуют два основных метода адресации ЖК-элементов: прямой, или пассивный, и косвенный, или активный. В пассивной матрице ЖК-элементов выбранная точка изображения активируется подачей напряжения на соответствующие прозрачные адресные проводники-электроды строки и столбца. В этом случае невозможно достичь высокого контраста изображения, так как электрическое поле возникает не только в точке пересечения адресных проводников, но и на всем пути распространения тока. Эта проблема вполне разрешима при использовании так называемой активной матрицы ЖК-элементов, когда каждой точкой изображения управляет свой электронный переключатель. Контраст при использовании активной матрицы ЖК-элементов может достигать значения от 50:1 до 100:1.

 

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. Эти две панели расположены вплотную друг к другу. Жидкокристаллическая панель освещается источником света, и в зависимости от того, где он расположен, жидкокристаллические панели работают на отражение или на прохождение света.

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 19" 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. 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.

 

STN - это акроним, означающий "Super Twisted Nematic". Технология STN позволяет увеличить торсионный угол, т.е. 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. Это называется DSTN (Double Super Twisted Nematic), и этот метод очень популярен среди мониторов для портативных компьютеров, использующих дисплеи с пассивной матрицей, где DSTN обеспечивает улучшение контрастности при отображении изображений в цвете. Две STN-ячейки располагаются вместе так, чтобы при вращении они двигались в разных направлениях. Также STN-ячейки используются в режиме TSTN (Triple Super Twisted Nematic), когда два тонких слоя пластиковой полимерной пленки добавляются для улучшения цветопередачи цветных дисплеев или для обеспечения хорошего качества монохромных мониторов.

 

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 используются отдельные усилительные элементы для каждой ячейки экрана, компенсирующие влияние емкости ячеек и позволяющие значительно уменьшить время изменения их прозрачности.

 

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 построчной регенерации 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.

 

 

Вкратце расскажем о разрешении ЖК-мониторов. Это разрешение одно, и его еще называют native, оно соответствует максимальному физическому разрешению ЭЛТ-мониторов. Именно в native разрешении ЖК-монитор воспроизводит изображение лучше всего. Это разрешение определяется размером пикселей, который у монитора фиксирован. Например, если LCD-монитор имеет native разрешение 1024x768, то это значит, что на каждой из 768 линий расположено 1024 электродов, читай: пикселей. При этом есть возможность использовать и более низкое, чем native, разрешение. Для этого есть два способа.

 

Первый называется "Centering", т.е. центрирование. Суть метода в том, что для изображения используется только то количество пикселей, которое необходимо для формирования изображения с более низким разрешением. В результате оно получается не во весь экран, а только в середине. Все неиспользуемые пиксели остаются черными, т.е. вокруг изображения образуется широкая черная рамка.

Второй метод называется "Expansion", или растяжение. Суть его в том, что при воспроизведении изображения с более низким, чем native, разрешением используются все пиксели, т.е. изображение занимает весь экран. Однако, из-за того, что изображение растягивается на весь экран, возникают небольшие искажения, и ухудшается резкость. Поэтому при выборе ЖК-монитора важно четко знать, какое именно разрешение вам нужно.

 

 

До сих пор не существует унифицированных стандартов для определения того, достаточной ли яркостью обладает ЖК-монитор. При этом в центре яркость ЖК-монитора может быть на 25% выше, чем у краев экрана. Единственный способ определить, подходит ли вам яркость конкретного монитора, это сравнить его яркость с другими LCD-мониторами.

 

 

Еще один параметр, о котором нужно упомянуть, это контрастность. Контрастность LCD-монитора определяется отношением яркостей между самым ярким белым и самым темным черным цветом. Хорошим контрастным соотношением считается 120:1, что обеспечивает воспроизведение живых насыщенных цветов. Контрастное соотношение 300:1 и выше используется тогда, когда требуется точное отображение черно-белых полутонов. Но, как и в случае с яркостью, пока нет никаких стандартов, так что главным определяющим фактором будут являться Ваши глаза.

 

 

Существует два способа регенерации изображения на экране ЖК-монитора - чересстрочная и прогрессивная развертки. Монитор с чересстрочной разверткой регенерирует изображение на экране за два прохода электронного луча. Первый проход воспроизводит нечетные строки, а второй – четные. Монитор с прогрессивной разверткой воспроизводит полное изображение на экране за один проход электронного луча.

 

Мониторы с прогрессивной разверткой обладают лучшими характеристиками, так как они воспроизводят изображение на экране быстрее и без мерцания. Они также имеют более резкие и четкие изображения. Все мониторы высокого качества отображают изображения во всех режимах разрешения с построчной разверткой. Мониторы, имеющие "штатные" режимы с чересстрочной разверткой, ни одной из ведущих фирм, производящих мониторы, уже давно не выпускаются. Поэтому не стоит даже и думать о приобретении монитора с такой разверткой.

 

 

Стоит отметить такую особенность части LCD-мониторов, как возможность поворота самого экрана на 90°, с одновременным автоматическим разворотом изображения. Так Вы можете изменить альбомную (Landscape) ориентацию экрана на портретную (Portrait). Это очень удобно при работе с Web-страницами или большими документами, когда дополнительная высота изображения в портретной ориентации оказывается крайне полезной. Или, например, если Вы занимаетесь версткой, то лист формата A4 можно полностью уместить на экране без необходимости использовать вертикальную прокрутку, чтобы увидеть весь текст на странице. Правда, среди ЭЛТ-мониторов тоже были модели с такой возможностью, но они крайне редки. В случае с ЖК-мониторами эта функция становиться почти стандартной.

 

 

По этим параметрам ЖК-панели имеют неоспоримое преимущество перед традиционными ЭЛТ-мониторами. При одинаковых размерах и высокой контрастности изображения они значительно легче и занимают очень мало места, а некоторые модели можно повесить на стену, что совсем избавит вас от необходимости отводить под монитор место на рабочем столе.

К преимуществам LCD-мониторов можно отнести то, что они действительно плоские в буквальном смысле этого слова, а создаваемое на их экранах изображение отличается четкостью и насыщенностью цветов. Отсутствие искажений на экране и массы других проблем, свойственных традиционным ЭЛТ-мониторам. Добавим, что потребляемая и рассеиваемая мощность у ЖК-мониторов существенно ниже, чем у ЭЛТ-мониторов.