Мониторы

При появі електричного поля, молекули рідких кристалів частково шикуються уздовж поля і кут повороту площини поляризації світла стає відмінним від 90°.

Для виведення кольорового  зображення необхідне підсвічування  монітора ззаду так, щоб світло породжувалося  в задній частині LCD дисплея. Це необхідно  для того, щоб можна було спостерігати зображення з хорошою якістю. Колір  виходить в результаті використання трьох фільтрів, які виділяють  з випромінювання джерела білого світу три основні компоненти. Комбінуючи три основні кольори  для кожної крапки або пікселя екрану, з'являється можливість відтворити будь-який колір.

Перші LCD дисплеї були дуже маленькими, близько 8 дюймів, тоді як сьогодні вони досягли "15" розмірів для  використання в ноутбуках, а для  настільних комп'ютерів -"17", "19" і більш LCD монітори. Услід за збільшенням  розмірів слідує збільшення роздільної спроможності екрану, слідством чого є поява нових проблем, які  були вирішені за допомогою спеціальних  технологій, що з'явилися, все це ми опишемо далі. Однією з перших проблем  була необхідність стандарту у визначенні якості відображення при високої  роздільної спроможності екрану. Першим кроком на шляху до мети було збільшення кута повороту площини поляризації  світла в кристалах з 90° до 270°.

Коротко розповімо про  роздільну спроможність LCD моніторів. Ії ще називають native, вона відповідає максимальному фізичному дозволу CRT моніторів. Саме в native роздільної спроможності LCD монітор відтворює зображення краще всього. Ця роздільна спроможність визначається розміром пікселів, який у LCD монітора фіксований. Наприклад, якщо LCD монітор має native дозвіл 1024x768, то це означає, що на кожній з 768 ліній розташовано 1024 електродів. При цьому є можливість використовувати і нижче, ніж native, роздільну спроможність. Для цього є два способи. Перший називається "Centering" (центрування), суть методу в тому, що для відображення зображення використовується тільки та кількість пікселів, яка необхідна для формування зображення з нижчою роздільною спроможністю. В результаті зображення виходить не у весь екран, а тільки у середині. Всі невживані пікселі залишаються чорними, тобто навколо зображення утворюється широка чорна рамка. Сутність другого методу в тому, що при відтворенні зображення з нижчою, ніж native, роздільною спроможністю використовуються всі пікселі, тобто зображення займає весь екран. Проте через те, що зображення розтягується на весь екран, виникають невеликі спотворення, і погіршується різкість. Тому, при виборі LCD монітора важливо чітко знати яка саме роздільна спроможність вам потрібна.

Окремо варто згадати  про яскравість LCD моніторів, оскільки поки немає ніяких стандартів для  визначення того, чи достатньою яскравістю володіє LCD монітор. При цьому в  центрі яскравість LCD монітора може бути на 25% вище, ніж у країв екрану. Єдиний спосіб визначити, чи підходить  вам яскравість конкретного LCD монітора, це порівняти його яскравість з іншими LCD моніторами.

І останній параметр, про  який потрібно згадати, це контрастність. Контрастність LCD монітора визначається відношенням яскравостей між найяскравішим білим і найтемнішим чорним кольором. Хорошим контрастним співвідношенням вважається 120:1, що забезпечує відтворення живих насичених кольорів. Контрастне співвідношення 300:1 і вище використовується тоді, коли потрібне точне відображення чорно-білих півтонів. Але, як і у випадку з яскравістю поки немає ніяких стандартів, тому головним визначальним чинником є ваші очі.

Варто відзначити і таку особливість частини LCD моніторів, як можливість повороту самого екрану на 90°, з одночасним автоматичним розворотом зображення. В результаті, наприклад, якщо ви займаєтеся версткою, то тепер  лист формату A4 можна повністю умістити на екрані без необхідності використовувати  вертикальну прокрутку, що б побачити весь текст на сторінці. Правда, серед CRT моніторів теж є моделі з  такою можливістю, але вони украй  рідкісні. У випадку з LCD моніторами, ця функція ставати майже стандартною.

До переваг LCD моніторів  можна віднести те, що вони дійсно плоскі в буквальному розумінні цього  слова, а створюване на їх екранах  зображення відрізняється чіткістю і насиченістю кольорів. Відсутність  спотворень на екрані і маси інших  проблем властивих традиційним CRT моніторам. Додамо, що споживана і  розсіюючи потужність у LCD моніторів  істотно нижче, ніж у CRT моніторів.

LCD монітори мають декілька  переваг над CRT дисплеями, які  проявляються наступним чином:  
- У той час як LCD монітори є компактними, легкими по вазі і споживають менше електроенергії (приблизно 20 Ватт), CRT монітори є громіздкими, важкими і споживають приблизно 150 Ват.  
- На відміну від CRT дисплея, чіткість якої обмежена, LCD монітор дає чітке зображення, прекрасно відображаючи геометрію малюнка. CRT дисплеї створюють розпливчасте і занадто яскраве зображення, в якому відсутні точні геометричні лінії.  
- LCD монітори мають шкалу послідовних тонів, і в їх можливості входить відображення тексту з прекрасним контрастом. CRT дисплеї відображають яскраві частини картинки, що призводить до затемнення інших частин зображення. Крім того, CRT дисплеї мають слабкий контраст тексту через обмежену пропускну здатність.  
- На LCD моніторах зображення, як правило, не трясеться, в той час як мерехтіння зображення є характерною рисою CRT дисплеїв.  
 
Але поряд з перевагами, LCD монітори мають також недоліки в порівнянні з CRT дисплеями:  
- Контраст або колір зображення на LCD моніторі змінюється в залежності від того, під яким кутом він знаходиться, в той час як CRT монітор має постійне зображення незалежно від кута перегляду.  
- LCD монітори можуть змазано відображати руху і нечітко показувати чорний колір на темних зображеннях. CRT монітори руху, як правило, відображають добре і чітко і мають хороший контраст чорного кольору.  
- При перегляді фотографій або відео на LCD моніторі, вони можуть здатися вам бляклими, а яскравість на них буде обмежуватися заднім світлом, в той час як CRT монітор робить фільми / відео / фото живими і яскравими.  
- Якщо екран LCD монітора буде пошкоджений, то можуть виникнути проблеми з пікселями. У CRT моніторі подібна проблема відсутня.  
 
На відміну від CRT дисплеїв, які відображають світло за допомогою фосфору, LCD монітори використовують білий світ і фільтри для отримання бажаних кольорів. Для отримання потрібних кольорів для кожного заданого пікселя існують 3 підпікселя для червоного, зеленого і синього світла. Коли підпіксель вимкнений, фільтр блокує певний колір світла. Коли підпіксель включений, він відкриває фільтр для проходження потрібної кількості світла.

 

 

3.Plasma монітори

Робота плазмових моніторів  дуже схожа на роботу неонових ламп, які зроблені у вигляді трубки, заповненої інертним газом низького тиску. Всередину трубки поміщена пара електродів, між якими запалюється  електричний розряд і виникає  свічення.

Плазмові екрани створюються  шляхом заповнення простору між двома  скляними поверхнями інертним газом, наприклад  аргоном або неоном. Потім на скляну поверхню поміщають маленькі прозорі  електроди, на які подається високочастотна напруга. Під дією цієї напруги в  прилеглій до електроду газовій  області виникає електричний  розряд. Плазма газового розряду випромінює світло в ультрафіолетовому діапазоні, який викликає свічення частинок люмінофора, в діапазоні видимому людиною. Фактично, кожен піксель на екрані працює як звичайна флуоресцентна лампа (інакше кажучи, лампа денного світла). Висока яскравість і контрастність разом з відсутністю тремтіння є великими перевагами таких моніторів. Крім того, кут по відношенню до нормалі, під яким можна побачити нормальне зображення на плазмових моніторах істотно більше, ніж 45° у порівнянні з LCD моніторами. Головними недоліками такого типу моніторів є досить висока споживана потужність, що зростає при збільшенні діагоналі монітора і низька роздільна спроможність, обумовлена великим розміром елементу зображення. Окрім цього, властивості люмінофорних елементів швидко погіршуються, і екран стає менш яскравим, тому термін служби плазмових моніторів обмежений 10000 годинами (це близько 5 років при офісному використанні). Із-за цих обмежень, такі монітори використовуються поки тільки для конференцій, презентацій, інформаційних щитів, тобто там, де потрібні великі розміри екранів для відображення інформації.

Проте є всі підстави припускати, що незабаром існуючі технологічні обмеження будуть подолані, а при  зниженні вартості, такий тип пристроїв  може з успіхом застосовуватися  як телевізійні екрани або монітори для комп'ютерів, на заміну LCD. Подібні телевізори та монітори вже є у широкому використанні , вони мають велику діагональ, дуже тонкі і мають велику вартість.

Ряд провідних розробників  у області LCD і Plasma екранів спільно розробляють технологію PALC (Plasma Addressed Liquid Crystal), яка повинна з’єднати в собі переваги плазмових і LCD екранів з активною матрицею.

 

4. LEP монітори

Протягом останніх 30 років  увага багатьох учених була прикована  до полімерних матеріалів (простіше кажучи - пластикам), що володіють властивостями  провідності і напівпровідності.

Найцікавішим застосуванням  пластикових напівпровідників на даний  момент є створення різного роду пристроїв відображення інформації на їх базі.

Про те, що напівпровідний пластик  під дією електричного струму може випускати фотони (тобто світитися), знали давно. Але украй низька (0,01%) квантова ефективність цього процесу (відношення числа випущених фотонів  до пропущених через пластик зарядів) робила практичне застосування цього  ефекту неможливим. За останні час  компанія CDT зробила прорив в цьому  напрямі, довівши квантову ефективність двуслойного пластика до 5% при випромінюванні жовтого світла, що порівняно з ефективністю сучасних неорганічних світлодіодів (LED). Крім підвищення ефективності, вдалося розширити і спектр випромінювання. Тепер пластик може випускати світло в діапазоні від синього до ближнього інфрачервоного з ефективністю близько 1%.

На сьогодні компанія може представити монохромні (жовтого  свічення) LEP-дисплеї, що наближаються по ефективності до рідкокристалічних  дисплеїв LCD (Liquid Crystal Display), поступливі їм по терміну служби, але що мають ряд істотних переваг. Оскільки багато стадій процесу виробництва LEP- дисплеїв співпадають з аналогічними стадіями виробництва LCD, виробництво легко переобладнати. Крім того, технологія LEP дозволяє наносити пластик на гнучку підкладку великої площі, що неможливе для неорганічного світлодіода (там доводиться використовувати матрицю діодів).

Оскільки пластик сам  випромінює світло, не потрібні підсвічування  і інші хитрощі, необхідні для  отримання кольорового зображення на LCD-моніторі. Оскільки LEP-дисплей  працює при низькій напрузі живлення (менше 3 V) і має малу вагу, його можна  використовувати в портативних  пристроях, що працюють від батарей.

LEP-дисплей має малий  час перемикання (менше 1 мікросекунди), тому його можна використовувати  для відтворення відеоінформації.  Оскільки шар пластика дуже  тонкий, можна використовувати спеціальні  покриття для досягнення високої  контрастності зображення навіть  при сильному зовнішньому засвічені. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.TNF монітори

TN + film (Twisted Nematic + film), чи просто TN – найстаріший і недорогий у виробництві тип матриць, характеризується мінімальним часом відклику, скромною передачею кольору, невеликими кутами огляду з помітним спотворенням кольорів при зміні кута спостереження (особливо по вертикалі), а також невисокою контрастністю.

Утім, технології не стоять на місці і усі вищеописані  недоліки даного типу матриць за допомогою  різноманітних технологій (про які фірми виготовлювачі заявляють на повний голос, але не пояснють принципу їх роботи) або усунуті або зведені до мінімуму. LCD-монітори з матрицями типу TN добре підходять для роботи в інтернеті, з офісними програмами (переважно – текстовими). Можна на них дивитися і фільми, але тільки на самоті – при груповому перегляді будуть позначатися обмежені кути огляду.

Основним їхнім плюсом є мінімайльний час відгуку (про який поговоримо згодом), тому ці матриці якнайкраще підходять для динамічних 3D-ігор. Таким чином, монітори з такими матрицями ми і рекомендуємо для пересічного домашнього користувача.

У матрицях TN кристали розташовані  паралельно площині екрану, а верхній  і нижній шар кристалів повернені  перпендикулярно відносно один одного. Всі інші «скручені» по спіралі. Таким чином, все пропущене світло так само скручується і безперешкодно проходить через зовнішню поляризуючу плівку. Отже у вимкненому стані клітинка TN матриці світиться, а при подачі напруги кристали поступово прокручуються. Чим вище напруга, тим більше кристалів розвертається, і тим менше проходить світла. Як тільки всі кристали розвернуться паралельно світловому потоку, клітинка «закривається».

Для TN матриць добитися ідеально чорного кольору дуже важко. Головна  проблема TN матриць полягає в  неузгодженості повороту кристалів: одні вже повернуті повністю, інші лише почали обертатися. Через це відбувається розсіювання світлового потоку і, кінець кінцем, картинка під різними кутами виглядає не однаково.

Як вже зазначалось, кристали в TN-матрицях просторово зорієнтовані, але немають жорсткої структури, тому й легко піддаються впливу ззовні. Саме цим пояснюється таке явище як “биті пікселі”, тобто кристали не піддаються контролю, застряють в певному положенні, в наслідок чого клітинка або повністю відкрита або пропускає світло лише під певним кутом і піксель постійно світиться певним кольором.

 

 

7. IPS

Технологія IPS була розроблена компанією Hitachi в 1996 році саме для усунення двох проблем TN-матриць – маленьких кутів огляду і низької якості передачі кольорів. Власне назву – In-plane Switching – вона отримала за рахунок того, що кристали у клітинках IPS-панелі завжди розташовані в одній площині і завжди паралельні площині панелі (не рахуючи невеликих спотворень, що вносяться електродами).

При подачі на клітинку напруги  всі кристали повертаються на 90 градусів, причому, на відміну від TN, в активному  стані панель пропускає світло, а  в пасивному (за відсутності напруги) – ні, так що при виході з ладу тонко плівкового транзистора відповідний піксель завжди буде чорним. Згодом на базі IPS було розроблене декілька технологій з покращеними характеристиками – SUPER-IPS (S-IPS), Dual Domain IPS (DD-IPS) і Advanced Coplanar Electrode (ACE). Останні дві технології належать IBM (DD-IPS) і Samsung (ACE) і фактично не зустрічаються у продажу – випуск ACE-панелей взагалі припинений, а панелі за технологією DD-IPS випускає спільне підприємство IBM і Chi Mei Optoelectronics, компанія Idtech; як правило, це вельми недешеві моделі.