Мониторы на жидкокристаллических индикаторах

Мониторы на жидкокристаллических индикаторах (ЖКИ, LCD — Liquid Crystal Display) — это цифровые плоские мониторы.

Эти мониторыиспользуют специальную прозрачную жидкость, которая при определенных напряженностях электростатического поля кристаллизуется, при этом изменяются ее прозрачность, коэффициенты поляризации и преломления световых лучей. Эти эффекты и используются для формирования изображения. Конструктивно такой дисплей выполнен в виде двух электропроводящих стеклянных пластин, между которыми и помещается тончайший слой такой кристаллизующейся жидкости. В качестве источника света для задней или боковой подсветки экранов обычно используются флуоресцентные лампы с холодным катодом или электролюминесцентные панели. LCD бывают с активной и пассивной матрицами.

В пассивной матрице каждый элемент экрана (пиксел) выбирается на перекрестии координатных управляющих прозрачных проводов, а в активной для каждого элемента экрана есть свой управляющий транзистор, поэтому их часто называют TFT-экранами (TFT — Thin Film Transistor, тонкопленочный транзистор).

Наряду с монохромными широко используются и цветные дисплеи. У цветных дисплеев каждый элемент изображения состоит из 3-х отдельных пикселов (R, G и B), покрытых тонкими светофильтрами соответствующих цветов. Современные дисплеи с активной матрицей поддерживают стандарт TrueColor, что позволяет отображать до 16,7 млн цветовых оттенков. Сами цвета достаточно глубокие и яркие. Дисплеи с активной матрицей имеют лучшую яркость и предоставляют возможность смотреть на экран даже с отклонением до 85° и более (то есть при угле обзора 170°) 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 уже обеспечивают угол обзора в 178°.

На панели с активной матрицей можно отображать движущиеся изображения без видимого искажения, так как время отклика у них 8–30 мс против 300 мс для пассивной матрицы, а контрастность изображения даже лучше, чем у CRT-мониторов (время отклика — это время за которое можно перевести пиксел из белого состояния в черное). 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 люминофора CRT-монитора сразу после прохождения по этому элементу электронного луча. Именно поэтому для LCD-мониторов достаточной является частота регенерации 60 Гц. Эффективное разрешение у каждого LCD-монитора только одно, его называют native («родное»), оно неизменно и определяется размером и количеством пикселов, которые физически фиксированы. Именно в native-разрешении LCD-монитор воспроизводит изображение лучше всего. Например, если LCD-монитор имеет native-разрешение 1024 768, то на каждой из 768 линий расположено 1024 пиксела. Есть, правда, возможность использовать и более низкое, чем native, разрешение, прибегая к одному из двух методов:

l центрирование (centering) — для отображения берется только то количество пикселов, которое необходимо для формирования картинки с более низким разрешением. В результате изображение получается не во весь экран, а только в его середине. Все неиспользуемые пикселы остаются черными, то есть вокруг изображения образуется широкая черная рамка;

l растяжение (expansion) — при воспроизведении изображения с более низким, чем native, разрешением используются все пикселы, то есть изображение занимает весь экран. Однако из-за того, что изображение растягивается на весь экран, возникают небольшие искажения и ухудшается резкость.

Переход к нужному методу выполняется включением (expansion) или выключением (centering) режима Zoom — масштабирования изображения.

LCD-панель типа XGA имеет native-разрешение 1024 768, панель SXGA — 1280 1024, панель WSXGA – 1680 x 1050 и панель WUSXGA – 1920 x 1200. Существуют TFT-мониторы с разрешением 2048х1536 и даже 2560 х 1600 пикселов. Потребляемая и рассеиваемая мощность у LCD-мониторов существенно ниже, чем у CRT-мониторов.

В табл. 13.3 представлены основные параметры некоторых моделей современных LCD-мониторов.

TMOS – мониторы

Компания UniPixel анонсировала в 2006 году мониторы, использующие для вывода изображения технологию TMOS (Time Multiplexed Optical Shutter – оптические затворы с временным мультиплексированием). Пиксели в этой технологии состоит не из трех составляющих: красного, зеленого и синего суб-пикселей, а представляет собой единый пиксель, который может отображать полный спектр цветовых оттенков. Освещение пикселей происходит от источников, расположенных по краям монитора: пиксели лишь отражают свет, поступающий к нему по светопроводящей пластине от источников. Источники излучают свет трех основных цветов поочередно.

Таблица 13.3. Основные параметры некоторых LCD-мониторов

Фирма	Диагональ, дюймы	Размер пиксела, мм	Угол обзора, град	Время отклика, мс	Разрешение, пикселы	Контрастность	Яркость, кд/м^2	Глубина с подстав кой, См	Вес, кг
1503М NEC	15	0,297	100/120	25	1024 768	400:1	250	18,3	6,6
1703M NEC	17	0,264	140/160	16	1280 1024	400:1	250	19,6	5,3
91VM NEC	19	0,294	170/170	25	1280 1024	700:1	250	20,7	6,0
L1530S LG	15	0,297	140/160	16	1024 768	400:1	250	10,5	3,6
L1730S LG	17	0,264	140/160	12	1280 1024	550:1	250	11,5	4,9
L1910S LG	19	0,294	176/176	25	1280 1024	400:1	250	22,3	7,2
AL-1512 Aser	15	0,297	110/120	23	1024 768	450:1	350	18	3,7
Al-1714 Aser	17	0,264	130/160	14	1280 1024	350:1	370	20,4	5,6
190P5EG Philips	19	0,264	170/170	15	1280 1024	700:1	300	21,0	6,2
510N Samsung	15	0?297	140/120	16	1024 768	450:1	250	17,5	3,1
710N Samsung	17	0,264	160/160	12	1280 1024	600:1	300	17,5	4,4
SM193P Samsung	19	0,294	178/178	8	1280 1024	800:1	250	23,6	7,1
HX73 Sony	17	0,264	160/160	16	1280 1024	500:1	400	26,0	7,1
HX93 Sony	19	0,294	170/170	25	1280 1024	800:1	450	26,5	8,5
16XA 17 Xerox	17	0,26	140/140	8	1280 1024	500:1	300	н/д	н/д
15XA 19 Xerox	19	0,26	170/170	20	1280 1024	600:1	260	н/д	н/д
VG910b Viev Sonic	19	0,294	170/170	25	1280 1024	600:1	250	18,0	7,5

Матрицы состоят из прозрачных проводящих проводников, которые в точках пересечения в зависимости от подаваемых на них сигналов пропускают или не пропускают свет на пиксель (своеобразные оптические затворы пикселя). Достоинства TMOS – мониторов:

· могут создаваться как малых, так и больших размеров: с диагональю от 1 до 100 дюймов;

· малая стоимость;

· большой срок службы: больше 100000 часов (срок службы CRT мониторов примерно 40000 часов, а плазменных – 20000 часов);

· высокая контрастность – 5000:1 и яркость – до 500 кд/кв.м;

· хорошие цветопередача и углы обзора.

Следует отметить, что восприятие изображения происходит в отраженном свете, более привычном для человеческого глаза.

Плазменные монитор ы

В плазменных мониторах (PDP — Plasma Display Panels) изображение формируется сопровождаемыми излучением света газовыми разрядами в пикселах панели. Конструктивно панель состоит из трех стеклянных пластин, на две из которых нанесены тонкие прозрачные проводники: на одну пластину — горизонтально, на другую — вертикально. Между ними находится третья пластина, в которой в местах пересечения проводников двух первых пластин имеются сквозные отверстия, это и есть пикселы. Эти отверстия при сборке панели заполняются инертным газом: неоном или аргоном. При подаче высокочастотного напряжения на один из вертикально и один из горизонтально расположенных проводников в отверстии, находящемся на их пересечении, возникает газовый разряд.

Плазма газового разряда излучает свет в ультрафиолетовой части спектра, который вызывает свечение частиц люминофора в диапазоне, видимом человеком. Фактически, каждый пиксел на экране работает, как обычная флуоресцентная лампа (иначе говоря, лампа дневного света). При разрешающей способности 512 512 пикселов панель имеет размеры порядка 200 200 мм, при 1024 1024 пиксела — 400 400; толщина панели порядка 6–8 мм. Высокая яркость и контрастность наряду с отсутствием дрожания являются большими преимуществами таких мониторов. Кроме того, угол, под которым можно увидеть изображение на плазменных мониторах, существенно больше, чем у LCD-мониторов.

Главными недостатками такого типа мониторов являются довольно высокая потребляемая мощность, возрастающая при увеличении диагонали монитора, и низкая разрешающая способность, обусловленная большим размером элемента изображения. Кроме этого, свойства люминофорных элементов быстро ухудшаются, и экран становится менее ярким, поэтому срок службы плазменных мониторов ограничен 10 000 часами (это около 5 лет в офисных условиях). Из-за этих ограничений такие мониторы используются пока только для конференций, презентаций, информационных щитов, то есть там, где требуются большие размеры экранов для отображения информации. Сейчас ведутся работы по созданию технологии PALC (Plasma Addressed Liquid Crystal), которая обещает соединить в себе преимущества плазменных и LCD-экранов с активной матрицей с целью эффективного использования PALC-панелей в компьютерах.