25 характеристиками жидкокристаллических мониторов пк являются. Основные параметры жк-мониторов. Частота регенерации или обновления изображения

В заключение обзора приведем таблицу 1, в которой сведены все особенности различных типов ЖК-матриц.

Таблица 1. − Особенности различных ЖК-матриц

Исходя из особенностей ЖК-матриц различного типа, можно сделать один важный вывод по поводу выбора ЖК-мониторов. Так, если монитор построен на матрице типа TN+Film, то благодаря хорошей скорости реакции пикселя он прекрасно подойдет для офисной работы, а также в качестве игрового монитора.

Мониторы на матрице S-IPS являются универсальными мониторами. Они прекрасно подойдут и для офисной работы, и для просмотра видео, и для игр, и даже (с некоторой натяжкой) для работы с цветом.

Мониторы на основе PVA-матриц производства компании Samsung универсальны и их можно смело рекомендовать для любых приложений.

Сегодня в ЖК-мониторах максимальная яркость, заявляемая в технической документации, составляет от 250 до 500 кд/м 2 . И если яркость монитора достаточна высока, то это обязательно указывается в рекламных буклетах и преподносится как одно из основных преимуществ монитора. Впрочем, как раз в этом кроется один из подводных камней. Парадокс заключается в том, что ориентироваться на цифры, указанные в технической документации, нельзя. Это касается не только яркости, но и контраста, углов обзора и времени реакции пикселя.

Мало того, что они могут вовсе не соответствовать реально наблюдаемым значениям, иногда вообще трудно понять, что означают эти цифры. Прежде всего, существуют разные методики измерения, описанные в различных стандартах; соответственно измерения, проводимые по разным методикам, дают различные результаты, причем вы вряд ли сможете выяснить, по какой именно методике и как проводились измерения. Вот один 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 достигается эта самая максимальная яркость? Более того, производители указывают яркость не для монитора, а для ЖК-матрицы, что совсем не одно и то же.

Для измерения яркости используются специальные эталонные сигналы генераторов с точно заданной цветовой температурой, поэтому характеристики самого монитора как конечного изделия могут существенно отличаться от заявленных в технической документации. А ведь для пользователя первостепенное значение имеют характеристики собственно монитора, а не матрицы.

Яркость является для ЖК-монитора действительно важной характеристикой. К примеру, при недостаточной яркости вы вряд ли сможете играть в различные игры или просматривать DVD-фильмы. Кроме того, окажется некомфортной работа за монитором в условиях дневного освещения (внешней засветки).

Однако делать на этом основании вывод, что монитор с заявленной яркостью 450 кд/м 2 чем-то лучше монитора с яркостью 350 кд/м 2 , было бы преждевременно. Во-первых, как уже отмечалось, заявленная и реальная яркость – это не одно и то же, а во-вторых, вполне достаточно, чтобы ЖК-монитор имел яркость 200-250 кд/м 2 (но не заявленную, а реально наблюдаемую). Кроме того, немаловажное значение имеет и тот факт, каким образом регулируется яркость монитора.

С точки зрения физики регулировка яркости может производиться путем изменения яркости ламп подсветки. Это достигается либо за счет регулировки тока разряда в лампе (в мониторах в качестве ламп подсветки используются лампы дневного света с холодным катодом ColdCathodeFluorescentLamp, CCFL), либо за счет так называемой широтно-импульсной модуляции питания лампы. При широтно-импульсной модуляции напряжение на лампу подсветки подается импульсами определенной длительности. В результате лампа подсветки светится не постоянно, а только в периодически повторяющиеся интервалы времени, но за счет инертности зрения создается впечатление, что лампа горит постоянно (частота следования импульсов составляет более 200 Гц).

Очевидно, что, меняя ширину подаваемых импульсов напряжения, можно регулировать среднюю яркость свечения лампы подсветки. На рис. 6 показан пример широтно-импульсной модуляции лампы подсветки, наблюдаемой при различных значениях установленного уровня яркости монитора.

Рис. 6. − Регулирование яркости монитора методом широтно-

импульсной модуляции

Кроме регулирования яркости монитора за счет лампы подсветки, иногда это регулировка осуществляется самой матрицей. Фактически, к управляющему напряжению на электродах ЖК-ячейки добавляется постоянная составляющая. Это позволяет полностью открывать ЖК-ячейку, но не позволяет полностью ее закрывать. В этом случае при увеличении яркости черный цвет перестает быть черным (матрица становится частично прозрачной даже при закрытой ЖК-ячейке).

2.7 Контрастность

Не менее важной характеристикой ЖК-монитора является его контрастность, которая определяется как отношение яркости белого фона к яркости черного фона:

Теоретически контрастность монитора не должна зависеть от установленного на мониторе уровня яркости, то есть при любом уровне яркости измеренный контраст должен иметь одно и то же значение. Действительно, яркость белого фона пропорциональна яркости лампы подсветки B и равна

Аналогично, яркость черного фона можно выразить по формуле:

– коэффициент пропускания света ЖК-ячейкой в закрытом состоянии. Тогда контраст можно выразить по формуле:

В идеальном случае отношение коэффициентов пропускания света ЖК-ячейкой в открытом и закрытом состоянии является характеристикой самой ЖК-ячейки, однако на практике это отношение может зависеть и от установленной цветовой температуры, и от установленного уровня яркости монитора.

За последнее время контрастность изображения на цифровых мониторах заметно выросла, и сейчас этот показатель нередко достигает значения 500:1. Но и здесь все не так просто. Дело в том, что контраст может указываться не для монитора, а для матрицы. Впрочем, как показывает опыт, если в паспорте указывается контраст более 350:1, то этого вполне достаточно для нормальной работы.

2.8 Угол обзора

Максимальный угол обзора (как по вертикали, так и по горизонтали) определяется как угол, при обзоре с которого контрастность изображения в центре составляет не менее 10:1. Некоторые производители матриц при определении углов обзора используют контрастность не 10:1, а 5:1, что также вносит некоторую путаницу в технические характеристики. Формальное определение углов обзора довольно туманно и, что самое главное, не имеет 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 становятся заметными уже при незначительном угле, много меньшем угла обзора. Поэтому сравнивать мониторы по углам обзора в принципе неправильно. Сравнить-то можно, но вот практического значения такое сравнение не имеет.

2.9 Время реакции пикселя

Время реакции, или время отклика пикселя, как правило, указывается в технической документации на монитор и считается одной из важнейших характеристик монитора (что не совсем верно).

В ЖК-мониторах время реакции пикселя, которое зависит от типа матрицы, измеряется десятками миллисекунд (в новых TN+Film-матрицах время реакции пикселя составляет 12 мс), а это приводит к смазанности меняющейся картинки и может быть заметно на глаз.

Различают время включения и время выключения пикселя. Под временем включения пикселя понимается промежуток времени, необходимый для открытия ЖК-ячейки, а под временем выключения – промежуток времени, необходимый для ее закрытия. Когда же говорят о времени реакции пикселя, то понимают суммарное время включения и выключения пикселя.

Время включения пикселя и время его выключения могут существенно различаться.

На рис. 7 показаны типичные временные диаграммы включения (рис. 7а) и выключения (рис. 7б) пикселя для TN+Film-матрицы. В приведенном примере время включения пикселя составляет 20 мс, а выключения – 6 мс. Суммарное же время реакции пикселя равно 26 мс.

Когда говорят о времени реакции пикселя, указываемом в технической документации на монитор, то имеют в виду время реакции именно матрицы, а не монитора. Кроме того, время реакции пикселя, указываемое в технической документации, различными производителями матриц трактуется по-разному. К примеру, один из вариантов трактовки времени включения (выключения) пикселя заключается в том, что это время изменения яркости пикселя от 10 до 90% (от 90 до 10%).

Одним из основных недостатков LCD-мониторов является отсутствие универсальности применения их для решения разноплановых задач. Качественный ЭЛТ-монитор пригоден для работы с текстом, для обработки фотографий, для игр и т. д.

Однако среди LCD-устройств можно назвать модели, подходящие только для игр, но непригодные для работы с фотографиями, или можно обнаружить модели, обладающие прекрасной цветопередачей, но плохо подходящие для динамичных игр.

К сожалению, сегодня отсутствует универсальная технология производства LCD-панелей, потребительские характеристики которых удовлетворяли бы всех пользователей. Поэтому выбор LCD-монитора дело непростое. Покупатель изучает колонки технических характеристик, сравнивает качество изображения стоящих рядом мониторов и старается сделать "правильный выбор". Иногда производители сознательно завышают параметры своих изделий, не указывая, что они понимают под тем или иным заявленным параметром и как они его измеряют. Техническим характеристикам LCD-мониторов и посвящена данная статья.

Время отклика

Время отклика является наиболее "популярной" характеристикой любого LCD-монитора, т.к. именно на него в первую очередь обращают внимание покупатели при выборе устройства.

Физика процесса.

Яркость пиксела в LCD-панели меняется за счет изменения угла поворота жидких кристаллов под действием приложенного к ним электрического поля. Поскольку жидкие кристаллы - вещество вязкое, то поворот происходит не мгновенно, а за достаточно большое время - единицы или десятки миллисекунд.

Время отклика

это суммарное время переключения пиксела с черного цвета на белый и обратно (измеряется время изменения яркости пиксела от 10% до 90%). Момент начала загорания пиксела и момент достижения им яркости 100% невозможно достоверно определить из-за наличия шумов и ограниченной точности измерительного оборудования, поэтому говорят лишь о вхождении яркости пиксела в 10% интервал. Полученное таким образом время отклика является минимальным (т.е. это минимальное значение, которое может продемонстрировать матрица). Подобный подход к измерению времени отклика не даёт покупателю полного представления о том, как будет себя вести монитор при работе с динамичной графикой.

Напряженность электрического поля и угол поворота кристаллов.

Во многих игрушках, имеющих преимущественно затемненные сцены, гораздо чаще происходит переключение пиксела не с черного на белый, а с черного на темно-серый цвет. В этом случае кристаллам необходимо повернуться на меньший угол, но скорость их поворота пропорциональна напряженности приложенного электрического поля (именно напряженностью поля и определяется угол поворота: чем меньший угол нам необходим, тем меньше должна быть напряженность прикладываемого электрического поля). Следовательно, мы имеем две противоположные тенденции. Как показывают исследования, с уменьшением угла поворота падает и скорость реакции пиксела. Т. о., в реальности время отклика всегда будет больше, чем при переключении с черного цвета на белый.

Тип матрицы.

Исходя из паспортного времени отклика нельзя определенно сказать, насколько быстр монитор, т.к. у разных типов матриц зависимость времени отклика от начального и конечного состояния пиксела проявляется по-разному. Напрямую сравнивать мониторы, построенные на базе "технологически различных" матриц, полагаясь лишь на заявленные производителем цифры, некорректно. Для подобного сравнения необходим трехмерный график (поверхность) зависимости времени отклика от конечного состояния пиксела при всех возможных переходах, включая переходы между двумя промежуточными уровнями (между двумя градациями серого). Как правило, производители панелей и мониторов такой информации о своих детищах не предоставляют.

Отмеченная особенность LCD-панелей наиболее существенно будет сказываться в динамичных играх с недостаточно контрастным изображением ("темных" играх). Смазывание изображения может оказаться достаточно заметным, при малом заявленном времени отклика.

Яркость и контрастность

Скорость переключения пиксела с черного на белый цвет не является абсолютным показателем времени отклика, т. к. она зависит от установленной на мониторе контрастности и яркости - снижение контрастности всегда ведет к увеличению времени отклика монитора.

Например, регулировка "Brightness" в большинстве мониторов реализована изменением яркости ламп подсветки, не связана с матрицей и никак не влияет на время отклика. Однако существуют мониторы, в которых яркость регулируется трансформацией матрицы, например, в моделях от Sony присутствует отдельная регулировка "Backlight", изменяющая яркость ламп подсветки, и регулировка "Brightness", управляющая матрицей. В случае использования "Brightness" очевидно, что время отклика зависит от положения регулятора - при низких значениях, установленных пользователем, оно может существенно возрастать.

Несимметричность времени отклика пиксела

это разница между временем зажигания и временем гашения пиксела. Например, если мы изучим два монитора со временем отклика 20 мс, у первого из них соотношение времени зажигания и гашения будет 15/5 мс (TN-панель), а у второго - 10/10 мс (MVA- и PVA-панели), то движущиеся объекты на них будут выглядеть по-разному. Тонкие черные линии при движении на белом фоне у первого монитора будут выглядеть значительно тоньше, чем они должны быть, в то время как у второго они будут сохранять свою толщину, становясь лишь несколько светлее, что воспринимается глазом значительно лучше.

Вывод: покупатель может лишь субъективно оценить время отклика монитора на качественном уровне - "меня устраивает" или "меня не устраивает", наблюдая за отображением динамичной игры на экране LCD-панели.

Углы обзора

Если качество изображения на ЭЛТ-мониторе не страдает при взгляде почти параллельно плоскости экрана, то на многих LCD-панелях даже небольшое отклонение от перпендикуляра приводит к заметному падению контрастности и искажению цветопередачи.

Угол обзора

это угол относительно перпендикуляра к центру панели, при наблюдении под которым контрастность изображения в центре панели падает до 10:1.

Недостатки такого подхода к оценке углов обзора:

Искажения изображения становятся заметны при падении контрастности уже до 100:1, т. е. используемый показатель мягок, т.к. заметить отличие картинки от идеальной можно и при меньших углах обзора. Отдельные производители указывают углы обзора для предельной контрастности не 10:1, а вдвое меньше - 5:1, в результате чего "легким движением руки" TN+Film-панель с углами обзора 150/140 градусов превращается в панель с углами уже 160/160 градусов.

Измерения контрастности проводятся в центре экрана, в то время как пользователь, находящийся перед монитором, видит края экрана под другим углом, нежели центр.

Производитель панели указывает контрастность, наблюдаемую при взгляде строго перпендикулярно экрану, и под каким углом эта контрастность упадет до 10:1, но мы ничего не знаем о том, как она изменяется между этими двумя точками.

При измерении углов обзора учитывается только падение контрастности, но не искажение цветопередачи.

Указывается суммарный угол обзора в обе стороны от нормали (т.е. с вертикальным углом обзора суммируются предельные углы при взгляде на панель сверху и при взгляде снизу). Например, для моделей на TN+Film-матрицах угол обзора сверху существенно больше, однако при взгляде сверху нижняя часть изображения сначала выцветает, а потом, по мере увеличения угла, инвертируется (белый цвет приобретает характерный синеватый оттенок и становится темнее светлых оттенков серого). В результате, в паспортных характеристиках указан большой угол обзора по вертикали, в реальности малейшее отклонение экрана монитора назад приводит к заметному потемнению его верхней части.

Углы обзора по вертикали и горизонтали (т.е. именно те углы, которые указываются в характеристиках) максимальны, в то время как "диагональные" углы обзора существенно меньше.

Выводы. Техническая характеристика монитора "углы обзора" мало говорит о том, как будет выглядеть изображение на экране. С углами связано такое количество ограничений и допущений для различных типов матриц, что единственный пригодный для покупателя способ оценки качества монитора - это посмотреть на различные образцы воочию, не полагаясь на скупые паспортные данные, и принять решение.

Яркость и контрастность

Яркость - это яркость белого цвета (т. е. на матрицу подается максимальный сигнал) в центре экрана.

Контрастность - это отношение уровня белого цвета к уровню черного в центре экрана.

Говорить о "яркости" и "контрастности" монитора некорректно, т.к. в качестве этих параметров производители мониторов в большинстве случаев заявляют паспортные параметры панели, предоставленные им производителями этих панелей. Если на время отклика и углы обзора электроника всего устройства не оказывает существенного влияния, то в случае с яркостью и контрастностью ситуация меняется.

Физика процесса.

Проблема с контрастностью LCD-панелей вытекает из принципа их действия. В отличие от абсолютного большинства электронных устройств отображения информации, по отношению к свету матрица является не активным, а пассивным элементом. Она не способна излучать свет, а лишь способна модулировать световой поток, проходящий через нее. Поэтому позади LCD-матрицы всегда размещается модуль подсветки, а матрица лишь управляет прозрачностью, ослабляя свет от модуля подсветки в заданное количество раз. Регулировка прозрачности осуществляется за счет поворота плоскости поляризации с помощью жидких кристаллов, расположенных между двумя сонаправленными поляризаторами. Сонаправленность поляризаторов означает, что если свет между ними не изменил свою плоскость поляризации, то он преодолеет второй поляризатор без потерь. Если же плоскость поляризации была повернута жидкими кристаллами, то второй поляризатор задержит световой поток, и соответствующая ячейка будет выглядеть черной. Из-за неидеальности поляризаторов и расположения кристаллов задержать весь свет невозможно, поэтому какой-то процент светового потока всегда будет проходить через матрицу, слегка "подсвечивая" черный цвет монитора.

Измерения контрастности выполняются производителями панелей, а не мониторов. На специальном стенде панель подключается к источнику тестового сигнала, а лампы подсветки питаются током определенной величины, и получаются эталонные значения. В реальном мониторе добавляется влияние его электроники, которая:

Тактируется генератором сигналов, отличным от лабораторного;

Управляется пользователем, регулирующим яркость, контрастность, цветовую температуру и другие параметры.

Даже заявляемая многими производителями панелей контрастность 500...1000:1 далека от идеала. При такой контрастности монитор не может обеспечить глубокого черного цвета. Если посмотреть на экран при неярком внешнем освещении, то он может выглядеть темно-серым, но не черным.

Пользователь самостоятельно способен регулировать яркость и контрастность, что влияет на параметры изображения.

Некорректно говорить, что пользователь меняет яркость и контрастность ручками "Brightness" и "Contrast", т.к. непонятно - яркость чего он регулирует и за счет чего меняется контрастность. Регулировкой "Contrast" пользователь меняет яркость белого цвета (и всех оттенков серого, но вот черный цвет остается неизменным), а регулировкой "Brightness" - яркость как черного, так и белого одновременно.

В большинстве мониторов регулировкой "Brightness" изменяется яркость ламп подсветки. Встречается регулировка яркости с помощью матрицы - при увеличении яркости пользователем монитор добавляет к подаваемому на матрицу сигналу постоянную составляющую. При таком способе регулировки страдает контрастность, т. к. лампы подсветки всегда работают на мощности, необходимой для обеспечения максимально возможной для монитора яркости. Поэтому на небольшой яркости, даже если добавляемая к сигналу постоянная составляющая будет равняться нулю, такой монитор покажет заведомо более высокий уровень черного. Регулировка яркости с помощью матрицы негативно влияет и на время отклика.

У матриц с невысокой контрастностью часто страдает равномерность подсветки. Это проявляется в виде светлых или темных полос или пятен (светлые пятна могут соответствовать расположению ламп подсветки), иногда в виде светлых полос у края матрицы.

Вывод:
- целесообразно сравнивать два монитора на матрицах одинакового типа по паспортному значению контрастности;
- сравнивать мониторы на разных типах матриц и делать какие-то выводы о контрастности по одним заявленным производителем монитора цифрам вряд ли стоит;
- снова приходится выбирать на качественном уровне - "лучше-хуже".

Цветопередача

Производители обычно указывают лишь одну цифру - количество цветов, которое традиционно равняется 16,2 млн. или 16,7 млн. Однако многие из выпускаемых сегодня матриц (а из "быстрых" матриц - все поголовно) не умеют отображать более 262 тысяч цветов (что равно 18 битам, или по 6 бит на каждый из трех базовых цветов).

Физика процесса .

Производители панелей используют Frame Rate Control (FRC) - метод эмуляции недостающих цветов, при котором цвет пиксела меняется с каждым кадром в небольших пределах. Допустим, нам необходимо вывести цвет RGB:{154; 154; 154}, который наша матрица физически не поддерживает, однако она поддерживает два соседних цвета - RGB:{152; 152; 152} и RGB:{156; 156; 156}. Если поочередно (с частотой кадровой развертки) выводить эти два цвета, то в результате близости цветов и инерционности человеческого глаза и матрицы мы будем видеть усредненный цвет, то есть искомый RGB:{154; 154; 154}. Однако эмуляция не дотягивает до полноценной "true color"-цветопередачи, поэтому в описаниях мониторов с такими матрицами обычно указывают, что он воспроизводит 16,2 млн. цветов.

Применяются более сложные механизмы FRC, работающие в сочетании с привычным для пользователей дизерингом (когда нужный цвет формируется несколькими расположенными рядом пикселами с незначительно различающимися цветами), т. е. меняющие на каждом кадре цвет не одного пиксела, а группы из четырех пикселов. Это позволяет более точно передавать недоступные матрице оттенки цвета, однако суть от этого не меняется - "полноцветными" такие матрицы можно называть лишь условно. Качество цветопередачи подобных матриц определяется качеством реализации FRC.

Цветовая температура.

Цветовая температура определяет тональность изображения на экране монитора. Чем ниже температура, тем теплее цвета (таково восприятие цветовой температуры человеком. Как более холодный он воспринимает спектр излучения тела, которое на самом деле более горячее). Необходимость в цветовой температуре возникает потому, что нет универсального белого цвета, который глаз всегда бы воспринимал как белый. В зависимости от условий глаз подстраивается под определенный цветовой диапазон. Оттенок белого цвета на экране монитора будет слегка меняться в зависимости от внешнего освещения, под которое подстраивается и глаз. Рекомендуется устанавливать на экране монитора такую цветовую температуру, при которой белый цвет на экране не имеет каких-то дополнительных оттенков.

Специфичные для LCD-мониторов особенности установки цветовой температуры:

Цветовая температура может существенно различаться для разных оттенков серого.

Если ЭЛТ-мониторы позволяют плавно (с шагом 50...100 К) регулировать цветовую температуру от 5000 К до 9300 К, то LCD-мониторы имеют три-четыре значения температуры, из которых пользователь выбирает наиболее подходящее. При снижении температуры экран LCD-мониторов приобретает розоватый или даже зеленоватый оттенок, при увеличении серый цвет настолько ударяется в синеву, что калибратор зашкаливает при попытке измерить его цветовую температуру.

Цветовой охват .

Сегодня все мониторы соответствуют стандарту sRGB. Диапазон цветов sRGB весьма мал по сравнению с видимым глазом диапазоном, а потому многие цвета на этапе получения изображения оказываются за его пределами (sRGB-монитор в принципе не способен воспроизвести ни один действительно чистый цвет). Различия между моделями (вплоть до различий между ЭЛТ и LCD-мониторами) не столь велики, чтобы заметно влиять на цветопередачу, поэтому ее качество ограничивается другими факторами.

Ожидается появление LCD-мониторов с отличным цветовым охватом за счет применения белой светодиодной подсветки вместо привычных ртутных ламп дневного света с холодным катодом. Лампы имеют неровный спектр излучения, в то время как у светодиодов он равномерен и хорошо вписывается в полосы пропускания светофильтров матрицы, что и позволяет существенно улучшить изображение.

Вывод: обеспечение качественной цветопередачи - сложная и комплексная задача. Одна надпись "16,7 millions of colors" не говорит практически ни о чем.

Создание жидкокристаллического дисплея

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. На суд общественности новый ЖК-дисплей был представлен в 1971 году и тогда он получил горячее одобрение. Жидкие кристаллы (Liquid Crystal) - это органические вещества, способные под напряжением изменять величину пропускаемого света. Жидкокристаллический монитор представляет собой две стеклянных или пластиковых пластины, между которыми находится суспензия. Кристаллы в этой суспензии расположены параллельно по отношению друг к другу, тем самым они позволяют свету проникать через панель. При подаче электрического тока расположение кристаллов изменяется, и они начинают препятствовать прохождению света. ЖК технология получила широкое распространение в компьютерах и в проекционном оборудовании. 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. Современные ЖК мониторы также называют плоскими панелями, активными матрицами двойного сканирования, тонкопленочными транзисторами. Идея ЖК мониторов витала в воздухе более 30 лет, но проводившиеся исследования не приводили к приемлемому результату, поэтому ЖК мониторы не завоевали репутации устройств, обеспечивающих хорошее качество изображения. Сейчас они становятся популярными - всем нравится их изящный вид, тонкий стан, компактность, экономичность (15-30 ватт), кроме того, считается, что только обеспеченные и серьезные люди могут позволить себе такую роскошь

Характеристики ЖК мониторов

Виды ЖК мониторов

Составные слои монитора

Существует два вида ЖК мониторов: DSTN (dual-scan twisted nematic - кристаллические экраны с двойным сканированием) и TFT (thin film transistor - на тонкопленочных транзисторах), также их называют соответственно пассивными и активными матрицами. Такие мониторы состоят из следующих слоев: поляризующего фильтра, стеклянного слоя, электрода, слоя управления, жидких кристаллов, ещё одного слоя управления, электрода, слоя стекла и поляризующего фильтра. В первых компьютерах использовались восьмидюймовые (по диагонали) пассивные черно-белые матрицы. С переходом на технологию активных матриц, размер экрана вырос. Практически все современные ЖК мониторы используют панели на тонкопленочных транзисторах, обеспечивающих яркое, четкое изображение значительно большего размера.

Разрешение монитора

От размера монитора зависят и занимаемое им рабочее пространство, и, что немаловажно, его цена. Несмотря на устоявшуюся классификацию ЖК-мониторов в зависимости от размера экрана по диагонали (15-, 17-, 19-дюймовые), более корректной является классификация по рабочему разрешению. Дело в том, что, в отличие от мониторов на основе ЭЛТ, разрешение которых можно менять достаточно гибко, ЖК-дисплеи имеют фиксированный набор физических пикселей. Именно поэтому они рассчитаны на работу только с одним разрешением, называемым рабочим. Косвенно это разрешение определяет и размер диагонали матрицы, однако мониторы с одинаковым рабочим разрешением могут иметь разную по размерам матрицу. Например, мониторы с диагональю от 15 до 16 дюймов в основном имеют рабочее разрешение 1024Ѕ768, а это означает, что у данного монитора действительно физически содержится 1024 пикселя по горизонтали и 768 пикселей по вертикали. Рабочее разрешение монитора определяет размер иконок и шрифтов, которые будут отображаться на экране. К примеру, 15-дюймовый монитор может иметь рабочее разрешение и 1024Ѕ768, и 1400Ѕ1050 пикселей. В последнем случае физические размеры самих пикселей будут меньшими, а поскольку при формировании стандартной иконки в обоих случаях используется одно и то же количество пикселей, то при разрешении 1400Ѕ1050 пикселей иконка по своим физическим размерам окажется меньше. Для некоторых пользователей слишком маленькие размеры иконок при высоком разрешении монитора могут оказаться неприемлемыми, поэтому при покупке монитора нужно сразу обращать внимание на рабочее разрешение. Конечно же, монитор способен выводить изображение и в другом, отличном от рабочего разрешении. Такой режим работы монитора называют интерполяцией. В случае интерполяции качество изображения оставляет желать лучшего. Режим интерполяции заметно сказывается на качестве отображения экранных шрифтов.

Интерфейс монитора

ЖК-мониторы по своей природе являются цифровыми устройствами, поэтому «родным» интерфейсом для них считается цифровой интерфейс DVI, который может обладать двумя видами конвекторов: DVI-I, совмещающим цифровой и аналоговый сигналы, и DVI-D, передающим только цифровой сигнал. Считается, что для соединения ЖК-монитора с компьютером более предпочтителен интерфейс DVI, хотя допускается подключение и через стандартный D-Sub-разъем. В пользу DVI-интерфейса говорит и то, что в случае аналогового интерфейса происходит двойное преобразование видеосигнала: сначала цифровой сигнал преобразуется в аналоговый в видеокарте (ЦАП-преобразование), который затем трансформируется в цифровой электронным блоком самого ЖК-монитора (АЦП-преобразование), вследствие чего возрастает риск различных искажений сигнала. Многие современные ЖК-мониторы обладают как D-Sub-, так и DVI-коннекторами, что позволяет одновременно подключать к монитору два системных блока. Также можно найти модели, имеющие два цифровых разъема. В недорогих офисных моделях в основном присутствует только стандартный D-Sub-разъем.

Тип ЖК матрицы

Базовым компонентом ЖК-матрицы являются жидкие кристаллы. Существует три основных типа жидких кристаллов: смектические, нематические и холестерические. По электрическим свойствам все жидкие кристаллы делятся на две основные группы: к первой относятся жидкие кристаллы с положительной диэлектрической анизотропией, ко второй - с отрицательной диэлектрической анизотропией. Разница заключается в том, как эти молекулы реагируют на внешнее электрическое поле. Молекулы с положительной диэлектрической анизотропией ориентируются вдоль силовых линий поля, а молекулы с отрицательной диэлектрической анизотропией - перпендикулярно силовым линиям. Нематические жидкие кристаллы обладают положительной диэлектрической анизотропией, а смектические, наоборот, - отрицательной. Другое замечательное свойство ЖК-молекул заключается в их оптической анизотропии. В частности, если ориентация молекул совпадает с направлением распространения плоскополяризованного света, то молекулы не оказывают никакого воздействия на плоскость поляризации света. Если же ориентация молекул перпендикулярна направлению распространения света, то плоскость поляризации поворачивается таким образом, чтобы быть параллельной направлению ориентации молекул. Диэлектрическая и оптическая анизотропия ЖК-молекул дает возможность использовать их в качестве своеобразных модуляторов света, позволяющих формировать требуемое изображение на экране. Принцип действия такого модулятора довольно прост и основан на изменении плоскости поляризации проходящего через ЖК-ячейку света. ЖК-ячейка располагается между двумя поляризаторами, оси поляризации которых взаимно перпендикулярны. Первый поляризатор вырезает плоскополяризованное излучение из проходящего от лампы подсветки света. Если бы не было ЖК-ячейки, то такой плоскополяризованный свет полностью поглотился бы вторым поляризатором. ЖК-ячейка, размещенная на пути проходящего плоскополяризованного света, может поворачивать плоскость поляризации проходящего света. В таком случае часть света проходит через второй поляризатор, то есть ячейка становится прозрачной (полностью или частично). В зависимости от того, каким образом осуществляется управление поворотом плоскости поляризации в ЖК-ячейке, различают несколько типов ЖК-матриц. Итак, ЖК-ячейка, помещаемая между двумя скрещенными поляризаторами, позволяет модулировать проходящее излучение, создавая градации черно-белого цвета. Для получения цветного изображения необходимо применение трех цветных фильтров: красного (R), зеленого (G) и голубого (B), которые, будучи установленными на пути распространения белого цвета, позволят получить три базовых цвета в нужных пропорциях. Итак, каждый пиксель ЖК-монитора состоит из трех отдельных субпикселов: красного, зеленого и голубого, представляющих собой управляемые ЖК-ячейки и различающихся только используемыми фильтрами, установленными между верхней стеклянной пластиной и выходным поляризующим фильтром

Классификация TFT-LCD дисплеев

Основные технологии при изготовлении ЖК дисплеев: TN+film, IPS (SFT) и MVA. Различаются эти технологии геометрией поверхностей, полимера, управляющей пластины и фронтального электрода. Большое значение имеют чистота и тип полимера со свойствами жидких кристаллов, применённый в конкретных разработках.

TN-матрица

Структура TN-ячейки

Жидкокристаллическая матрица TN-типа (Twisted Nematic) представляет собой многослойную структуру, состоящую из двух поляризующих фильтров, двух прозрачных электродов и двух стеклянных пластинок, между которыми располагается собственно жидкокристаллическое вещество нематического типа с положительной диэлектрической анизотропией. На поверхность стеклянных пластин наносятся специальные бороздки, что позволяет создать первоначально одинаковую ориентацию всех молекул жидких кристаллов вдоль пластины. Бороздки на обеих пластинах взаимно перпендикулярны, поэтому слой молекул жидких кристаллов между пластинами изменяет свою ориентацию на 90°. Получается, что ЖК-молекулы образуют скрученную по спирали структуру (рис. 3), из-за чего такие матрицы и получили название Twisted Nematic. Стеклянные пластины с бороздками располагаются между двух поляризационных фильтров, причем ось поляризации в каждом фильтре совпадает с направлением бороздок на пластине. В обычном состоянии ЖК-ячейка является открытой, поскольку жидкие кристаллы поворачивают плоскость поляризации проходящего через них света. Поэтому плоскополяризованное излучение, образующееся после прохождения первого поляризатора, пройдет и через второй поляризатор, так как ось его поляризации будет параллельна направлению поляризации падающего излучения. Под воздействием электрического поля, создаваемого прозрачными электродами, молекулы жидкокристаллического слоя меняют свою пространственную ориентацию, выстраиваясь вдоль направления силовых линий поля. В этом случае жидкокристаллический слой теряет способность поворачивать плоскость поляризации падающего света, и система становится оптически непрозрачной, так как весь свет поглощается выходным поляризующим фильтром. В зависимости от приложенного напряжения между управляющими электродами можно менять ориентацию молекул вдоль по полю не полностью, а лишь частично, то есть регулировать степень скрученности ЖК-молекул. Это, в свою очередь, позволяет менять интенсивность света, проходящего через ЖК-ячейку. Таким образом, установив лампу подсветки позади ЖК-матрицы и меняя напряжение между электродами, можно варьировать степень прозрачность одной ЖК-ячейки. TN-матрицы являются наиболее распространенными и дешевыми. Им свойственны определенные недостатки: не очень большие углы обзора, невысокая контрастность и невозможность получить идеальный черный цвет. Дело в том, что даже при приложении максимального напряжения к ячейке невозможно до конца раскрутить ЖК-молекулы и сориентировать их вдоль силовых линий поля. Поэтому такие матрицы даже при полностью выключенном пикселе остаются слегка прозрачными. Второй недостаток связан с небольшими углами обзора. Для частичного его устранения на поверхность монитора наносится специальная рассеивающая пленка, что позволяет увеличить угол обзора. Данная технология получила название TN+Film, что указывает на наличие этой пленки. Узнать, какой именно тип матрицы применяется в мониторе, не так-то просто. Однако если на мониторе имеется «битый» пиксель, возникший вследствие выхода из строя управляющего ЖК-ячейкой транзистора, то в TN-матрицах он всегда будет ярко гореть (красным, зеленым или синим цветом), поскольку для TN-матрицы открытый пиксель соответствует отсутствию напряжения на ячейке. Распознать TN-матрицу можно и посмотрев на черный цвет при максимальной яркости - если он скорее серый, чем черный, то это, вероятно, именно TN-матрица.

IPS-матрицы

Структура IPS-ячейки

Мониторы с IPS-матрицей называют также Super TFT-мониторами. Отличительной особенностью IPS-матриц является то, что управляющие электроды расположены в них в одной плоскости на нижней стороне ЖК-ячейки. При отсутствии напряжения между электродами ЖК-молекулы расположены параллельно друг другу, электродам и направлению поляризации нижнего поляризующего фильтра. В этом состоянии они не влияют на угол поляризации проходящего света, и свет полностью поглощается выходным поляризующим фильтром, поскольку направления поляризации фильтров перпендикулярны друг другу. При подаче напряжения на управляющие электроды создаваемое электрическое поле поворачивает ЖК-молекулы на 90° так, что они ориентируются вдоль силовых линий поля. Если через такую ячейку пропустить свет, то за счет поворота плоскости поляризации верхний поляризующий фильтр пропустит свет без помех, то есть ячейка окажется в открытом состоянии (рис. 4). Варьируя напряжение между электродами, можно заставлять ЖК-молекулы поворачиваться на любой угол, меняя тем самым прозрачность ячейки. Во всем остальном IPS-ячейки подобны TN-матрицам: цветное изображение также формируется за счет использования трех цветовых фильтров. IPS-матрицы имеют как преимущества, так и недостатки по сравнению с TN-матрицами. Преимуществом является тот факт, что в данном случае получается идеально черный цвет, а не серый, как в TN-матрицах. Другим неоспоримым преимуществом данной технологии являются большие углы обзора. К недостаткам IPS-матриц стоит отнести большее, чем для TN-матриц, время реакции пикселя. Впрочем, к вопросу о времени реакции пикселя мы еще вернемся. В заключение отметим, что существуют различные модификации IPS-матриц (Super IPS, Dual Domain IPS), позволяющие улучшить их характеристики.

MVA-матрицы

Доменная структура MVA-ячейки

MVA является развитием технологии VA, то есть технологии с вертикальным упорядочиванием молекул. В отличие от TN- и IPS-матриц, в данном случае используются жидкие кристаллы с отрицательной диэлектрической анизотропией, которые ориентируются перпендикулярно к направлению линий электрического поля. В отсутствие напряжения между обкладками ЖК-ячейки все жидкокристаллические молекулы ориентированы вертикально и не оказывают никакого влияния на плоскость поляризации проходящего света. Поскольку свет проходит через два скрещенных поляризатора, он полностью поглощается вторым поляризатором и ячейка оказывается в закрытом состоянии, при этом, в отличие от TN-матрицы, возможно получение идеально черного цвета. Если к электродам, расположенным сверху и снизу, прикладывается напряжение, молекулы поворачиваются на 90°, ориентируясь перпендикулярно к линиям электрического поля. При прохождении плоскополяризованного света через такую структуру плоскость поляризации поворачивается на 90° и свет свободно походит через выходной поляризатор, то есть ЖК-ячейка оказывается в открытом состоянии. Достоинствами систем с вертикальным упорядочиванием молекул являются возможность получения идеально черного цвета (что, в свою очередь, сказывается на возможности получения высококонтрастных изображений) и малое время реакции пикселя. С целью увеличения углов обзора в системах с вертикальным упорядочиванием молекул используется мультидоменная структура, что и приводит к созданию матриц типа MVA. Смысл этой технологии заключается в том, что каждый субпиксел разбивается на несколько зон (доменов) с использованием специальных выступов, которые несколько меняют ориентацию молекул, заставляя их выравниваться по поверхности выступа. Это приводит к тому, что каждый такой домен светит в своем направлении (в пределах некоторого телесного угла), а совокупность всех направлений расширяет угол обзора монитора. К достоинствам MVA-матриц следует отнести высокую контрастность (благодаря возможности получения идеально черного цвета) и большие углы обзора (вплоть до 170°). В настоящее время существует несколько разновидностей технологии MVA, например PVA (Patterned Vertical Alignment) компании Samsung, MVA-Premium и др., которые в еще большей степени повышают характеристики MVA-матриц.

Яркость

Сегодня в ЖК-мониторах максимальная яркость, заявляемая в технической документации, составляет от 250 до 500 кд/м2. И если яркость монитора достаточна высока, то это обязательно указывается в рекламных буклетах и преподносится как одно из основных преимуществ монитора. Впрочем, как раз в этом кроется один из подводных камней. Парадокс заключается в том, что ориентироваться на цифры, указанные в технической документации, нельзя. Это касается не только яркости, но и контраста, углов обзора и времени реакции пикселя. Мало того, что они могут вовсе не соответствовать реально наблюдаемым значениям, иногда вообще трудно понять, что означают эти цифры. Прежде всего, существуют разные методики измерения, описанные в различных стандартах; соответственно измерения, проводимые по разным методикам, дают различные результаты, причем вы вряд ли сможете выяснить, по какой именно методике и как проводились измерения. Вот один простой пример. Измеряемая яркость зависит от цветовой температуры, но когда говорят, что яркость монитора составляет 300 кд/м2, то возникает вопрос: при какой цветовой температуре достигается эта самая максимальная яркость? Более того, производители указывают яркость не для монитора, а для ЖК-матрицы, что совсем не одно и то же. Для измерения яркости используются специальные эталонные сигналы генераторов с точно заданной цветовой температурой, поэтому характеристики самого монитора как конечного изделия могут существенно отличаться от заявленных в технической документации. А ведь для пользователя первостепенное значение имеют характеристики собственно монитора, а не матрицы. Яркость является для ЖК-монитора действительно важной характеристикой. К примеру, при недостаточной яркости вы вряд ли сможете играть в различные игры или просматривать DVD-фильмы. Кроме того, окажется некомфортной работа за монитором в условиях дневного освещения (внешней засветки). Однако делать на этом основании вывод, что монитор с заявленной яркостью 450 кд/м2 чем-то лучше монитора с яркостью 350 кд/м2, было бы преждевременно. Во-первых, как уже отмечалось, заявленная и реальная яркость - это не одно и то же, а во-вторых, вполне достаточно, чтобы ЖК-монитор имел яркость 200-250 кд/м2 (но не заявленную, а реально наблюдаемую). Кроме того, немаловажное значение имеет и тот факт, каким образом регулируется яркость монитора. С точки зрения физики регулировка яркости может производиться путем изменения яркости ламп подсветки. Это достигается либо за счет регулировки тока разряда в лампе (в мониторах в качестве ламп подсветки используются лампы дневного света с холодным катодом Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL), либо за счет так называемой широтно-импульсной модуляции питания лампы. При широтно-импульсной модуляции напряжение на лампу подсветки подается импульсами определенной длительности. В результате лампа подсветки светится не постоянно, а только в периодически повторяющиеся интервалы времени, но за счет инертности зрения создается впечатление, что лампа горит постоянно (частота следования импульсов составляет более 200 Гц). Очевидно, что, меняя ширину подаваемых импульсов напряжения, можно регулировать среднюю яркость свечения лампы подсветки. Кроме регулирования яркости монитора за счет лампы подсветки, иногда это регулировка осуществляется самой матрицей. Фактически, к управляющему напряжению на электродах ЖК-ячейки добавляется постоянная составляющая. Это позволяет полностью открывать ЖК-ячейку, но не позволяет полностью ее закрывать. В этом случае при увеличении яркости черный цвет перестает быть черным (матрица становится частично прозрачной даже при закрытой ЖК-ячейке).

Контрастность

Не менее важной характеристикой ЖК-монитора является его контрастность, которая определяется как отношение яркости белого фона к яркости черного фона. Теоретически контрастность монитора не должна зависеть от установленного на мониторе уровня яркости, то есть при любом уровне яркости измеренный контраст должен иметь одно и то же значение. Действительно, яркость белого фона пропорциональна яркости лампы подсветки. В идеальном случае отношение коэффициентов пропускания света ЖК-ячейкой в открытом и закрытом состоянии является характеристикой самой ЖК-ячейки, однако на практике это отношение может зависеть и от установленной цветовой температуры, и от установленного уровня яркости монитора. За последнее время контрастность изображения на цифровых мониторах заметно выросла, и сейчас этот показатель нередко достигает значения 500:1. Но и здесь все не так просто. Дело в том, что контраст может указываться не для монитора, а для матрицы. Впрочем, как показывает опыт, если в паспорте указывается контраст более 350:1, то этого вполне достаточно для нормальной работы.

Угол обзора

Максимальный угол обзора (как по вертикали, так и по горизонтали) определяется как угол, при обзоре с которого контрастность изображения в центре составляет не менее 10:1. Некоторые производители матриц при определении углов обзора используют контрастность не 10:1, а 5:1, что также вносит некоторую путаницу в технические характеристики. Формальное определение углов обзора довольно туманно и, что самое главное, не имеет 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 становятся заметными уже при незначительном угле, много меньшем угла обзора. Поэтому сравнивать мониторы по углам обзора в принципе неправильно. Сравнить-то можно, но вот практического значения такое сравнение не имеет.

Время реакции пикселя

Типичная временная диаграмма включения пикселя для TN+Film-матрицы

Типичная временная диаграмма выключения пикселя для TN+Film-матрицы

Время реакции, или время отклика пикселя, как правило, указывается в технической документации на монитор и считается одной из важнейших характеристик монитора (что не совсем верно). В ЖК-мониторах время реакции пикселя, которое зависит от типа матрицы, измеряется десятками миллисекунд (в новых TN+Film-матрицах время реакции пикселя составляет 12 мс), а это приводит к смазанности меняющейся картинки и может быть заметно на глаз. Различают время включения и время выключения пикселя. Под временем включения пикселя понимается промежуток времени, необходимый для открытия ЖК-ячейки, а под временем выключения - промежуток времени, необходимый для ее закрытия. Когда же говорят о времени реакции пикселя, то понимают суммарное время включения и выключения пикселя. Время включения пикселя и время его выключения могут существенно различаться. Когда говорят о времени реакции пикселя, указываемом в технической документации на монитор, то имеют в виду время реакции именно матрицы, а не монитора. Кроме того, время реакции пикселя, указываемое в технической документации, различными производителями матриц трактуется по-разному. К примеру, один из вариантов трактовки времени включения (выключения) пикселя заключается в том, что это время изменения яркости пикселя от 10 до 90% (от 90 до 10%). До сих пор, говоря об измерении времени реакции пикселя, подразумевается, что речь идет о переключениях между черным и белым цветами. Если с черным цветом вопросов не возникает (пиксель просто закрыт), то выбор белого цвета не очевиден. Как будет меняться время реакции пикселя, 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, в реальных приложениях встречается сравнительно редко. В большинстве приложений реализуются, как правило, переходы между полутонами. И если время переключения между черным и белым цветами окажется меньше, чем время переключения между градациями серого, то никакого практического значения время реакции пикселя иметь не будет и ориентироваться на эту характеристику монитора нельзя. Какой же вывод можно сделать из вышеизложенного? Все очень просто: заявляемое производителем время реакции пикселя не позволяет однозначно судить о динамической характеристике монитора. Более правильно в этом смысле говорить не о времени переключения пикселя между белым и черным цветами, а о среднем времени переключения пикселя между полутонами.

Количество отображаемых цветов

Все мониторы по своей природе являются RGB-устройствами, то есть цвет в них получается за счет смешения в различных пропорциях трех базовых цветов: красного, зеленого и синего. Таким образом, каждый ЖК-пиксель состоит из трех цветных субпикселов. Кроме полностью закрытого или полностью открытого состояния ЖК-ячейки, возможны и промежуточные состояния, когда ЖК-ячейка частично открыта. Это позволяет формировать цветовой оттенок и смешивать цветовые оттенки базовых цветов в нужных пропорциях. При этом количество воспроизводимых монитором цветов теоретически зависит от того, сколько цветовых оттенков можно сформировать в каждом цветовом канале. Частичное открытие ЖК-ячейки достигается за счет подачи требуемого уровня напряжения на управляющие электроды. Поэтому количество воспроизводимых цветовых оттенков в каждом цветовом канале зависит от того, сколько различных уровней напряжений можно подавать на ЖК-ячейку. Для формирования произвольного уровня напряжения потребуется использование схем ЦАП 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 ЦАП на каждый цветовой канал приходится по 6 бит. Это позволяет сформировать 64 (26=64) различных уровня напряжения и соответственно получить 64 цветовых оттенка в одном цветовом канале. Всего же за счет смешения цветовых оттенков разных каналов возможно создание 262 144 цветовых оттенков. При использовании 24-битной матрицы (24-битная схема ЦАП) на каждый канал приходится по 8 бит, что позволяет сформировать уже 256 (28=256) цветовых оттенков в каждом канале, а всего такая матрица воспроизводит 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 же тут дело и возможно ли такое? Оказывается, что в 18-битных матрицах за счет всяческих ухищрений можно приблизить количество цветовых оттенков к тому, что воспроизводится 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 дизеринга заключается в том, что недостающие цветовые оттенки получают за счет смешения ближайших цветовых оттенков соседних пикселов. Рассмотрим простой пример. Предположим, что пиксель может находиться только в двух состояниях: открытом и закрытом, причем закрытое состояние пикселя формирует черный цвет, а открытое - красный. Если вместо одного пикселя рассмотреть группу из двух пикселов, то, кроме черного и красного, можно получить еще и промежуточный цвет, осуществив тем самым 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 он будет воспроизводить уже 27 цветов. Схема дизеринга имеет один существенный недостаток: увеличение цветовых оттенков достигается за счет уменьшения разрешения. Фактически при этом увеличивается размер пикселя, что может негативно сказаться при прорисовке деталей изображения. Суть технологии FRC заключается в манипуляции яркостью отдельных субпикселов с помощью их дополнительного включения/выключения. Как и в предыдущем примере, считается, что пиксель может быть либо черным (выключен), либо красным (включен). 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 пиксель не 60 раз в секунду, а только 50 (на каждом 12-м такте производить не включение, а выключение пикселя), то в результате яркость пикселя 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. Отличить на глаз 18-битную матрицу с экстраполяцией цвета от истинной 24-битной довольно сложно. При этом стоимость 24-битной матрицы значительно выше.

Принцип действия TFT-LCD дисплеев

Общий принцип формирования изображения на экране хорошо иллюстрирует рис. 1. А вот как управлять яркостью отдельных субпикселей? Новичкам обычно объясняют так: за каждым субпикселем стоит жидкокристаллическая заслонка. В зависимости от приложенного к ней напряжения она пропускает больше или меньше света от задней лампы подсветки. И все сразу представляют себе некие заслонки на маленьких петельках, которые поворачиваются на нужный угол... примерно так:

На самом деле, конечно, всё гораздо сложнее. Нет никаких материальных заслонок на петлях. В реальной жидкокристаллической матрице световой поток управляется примерно так:

Свет от лампы подсветки (идём по картинке снизу вверх) первым делом проходит сквозь нижний поляризующий фильтр (белая заштрихованная пластина). Теперь это уже не обычный поток света, а поляризованный. Дальше свет проходит через полупрозрачные управляющие электроды (жёлтые пластинки) и встречает на своём пути слой жидких кристаллов. Изменением управляющего напряжения поляризацию светового потока можно менять на величину до 90 градусов (на картинке слева), или оставлять неизменной (там же справа). Внимание, начинается самое интересное! После слоя жидких кристаллов расположены светофильтры и тут каждый субпиксель окрашивается в нужный цвет – красный, зелёный или синий. Если посмотреть на экран, убрав верхний поляризующий фильтр – мы увидим миллионы светящихся субпикселей – и каждый светится с максимальной яркостью, ведь наши глаза не умеют различать поляризацию света. Иными словами, без верхнего поляризатора мы увидим просто равномерное белое свечение по всей поверхности экрана. Но стоит поставить верхний поляризующий фильтр на место – и он «проявит» все изменения, которые произвели с поляризацией света жидкие кристаллы. Некоторые субпиксели так и останутся ярко светящимися, как левый на рисунке, у которого поляризация была изменена на 90 градусов, а некоторые погаснут, ведь верхний поляризатор стоит в противофазе нижнему и не пропускает света с дефолтной (той, что по умолчанию) поляризацией. Есть и субпиксели с промежуточной яркостью – поляризация потока света, прошедшего через них, была развёрнута не на 90, а на меньшее число градусов, например, на 30 или 55 градусов.

Плюсы и минусы

Литература

• А.В.Петроченков “Hardware-компьютер и периферия “, -106стр.ил.
• В.Э.Фигурнов “IBM PC для пользователя “, -67стр.
• “HARD "n" SOFT “ (компьютерный журнал для широкого круга пользователей) №6 2003г.
• Н.И.Гурин “Работа на персональном компьютере “,-128стр.

Основным элементом конструкции является сеть ячеек (1) , заполненных жидкими кристаллами, – веществом, молекулы которого могут менять пространственную ориентацию под воздействием электрического поля. Управляющая электроника (2) дисплея получает с видео входа (3) сигнал, в зависимости от которого на ячейку либо подается напряжение, либо нет. В зависимости от наличия/отсутствия напряжения жидкие кристаллы располагаются так, что поляризующая пленка (4) перестает пропускать свет ламп подсветки (5), распределенный специальной пленкой (6), или, наоборот, практически полностью его пропускает. Рисунок на экране образует «мозаика» из множества ячеек, закрытых на заданную величину .

Каждый пиксел состоит из трех субпикселов, снабженных светофильтрами базовых цветов – красного, зеленого и синего, – благодаря этому становится возможным вывод цветных изображений. В матрицах типа TN+Film применяется пленка, увеличивающая максимальные углы обзора (7).

Основные характеристики монитора

Прежде чем идти в магазин за новым дисплеем, надо определить, по каким критериям его оценивать. Понятие «качественное изображение» складывается из нескольких объективных параметров, понимание сущности и важности которых необходимо для осознанного выбора. Малую часть из них можно почерпнуть из паспортных данных устройства, некоторые характеристики пользователь может оценить самостоятельно, но самые важные параметры можно измерить только с помощью специального оборудования – в этом лучше полагаться на тесты мониторов.

1.Размер экрана . Самая понятная характеристика монитора. На сегодняшний день модели с диагональю 20–22 дюйма являются универсальными для домашнего использования. Более крупные мониторы хорошо подходят для просмотра видео, но работать будет не очень удобно. Покупка моделей меньшего размера для большинства пользователей попросту лишена смысла: даже большинство 24-дюймовых мониторов сейчас можно приобрести по цене до 10 тыс. руб.

2. Соотношение сторон . Стандартной пропорцией экрана для современных мониторов является 16:10. Дисплеи формата 4:3 уже практически вымерли. При этом появились первые модели мониторов с весьма спорным соотношением сторон 16:9. Разрешение на их экранах соответствует формату High Definition. К примеру, классический широкоформатный монитор с диагональю 24 дюйма имеет разрешение 1920х1200 точек, а «новомодный» – 1920х1080 и, соответственно, высота его экрана меньше на 120 точек. Единственное, что оправдывает эту потерю, – возможность смотреть фильмы в HD без горизонтальных черных полос по краям.

3. Зерно . Мониторы, по размеру экрана принадлежащие к смежным категориям, нередко имеют одинаковое разрешение (например, у 20- и 22-дюймовых дисплеев штатно – 1680х1050 точек). В таких случаях единственное преимущество, которое имеет более крупная модель, – более крупная картинка. Размер изображения в пикселах у большего дисплея не превышает размер у меньшего, более того – на мониторе с большей диагональю в этом случае картинка будет менее четкой изза большего размера пиксела (который и называется зерном).

Внимание! Ноутбучные экраны отличаются большим разнообразием комбинаций размера экрана и разрешения. В продаже можно найти модели с одинаковой диагональю дисплея, при этом количество пикселов на них будет различаться раза в полтора. В этом случае до покупки устройства необходимо посмотреть оба варианта «вживую», иначе вполне вероятно, что картинка на экране приобретенного ноутбука будет казаться недостаточно четкой, либо вам придется «ломать глаза», работая с мелкими элементами интерфейса при повышенном разрешении.

4 Яркость . Этот параметр измеряется в канделах на квадратный метр (кд/кв. м). Для комфортной работы с текстовыми документами и веб-серфинга яркость монитора не должна быть менее 80 кд/кв. м., а для игр и просмотра фильмов можно дать только одну рекомендацию: чем выше яркость, тем лучше. Вопреки возможным опасениям, монитор с «избыточной» яркостью не повредит глаза, так как ее можно понизить, а вот повысить яркость сверх максимума в случае, если монитор «ослепнет» в яркий солнечный день, уже не получится. Яркость монитора всегда указывают в его техническом описании, и этим данным можно верить – в большинстве случаев они недалеки от реальности.

5. Контрастность . Определяется как отношение яркости белого цвета на экране к яркости черного (см. следующий параметр) и записывается как пропорция (например, 500:1). Высокая контрастность делает изображение более «осязаемым» и «живым», поэтому ее значение трудно переоценить. Для современного жидкокристаллического дисплея нормой является контрастность в районе 400–500:1, у более «серьезных» моделей этот параметр может доходить до 700:1 и даже выше. Минимальный рекомендуемый уровень контрастности для домашнего монитора – 300:1. В отличие от яркости контрастность монитора, указанная производителем, не всегда соответствует действительности.

6. Глубина черного цвета . Жидкокристаллическая матрица не излучает собственного света и, независимо от того, черный или белый цвет отображает, подсвечивается лампами постоянной яркости. Недостаток такого подхода заключается в том, что закрытые пикселы не полностью задерживают свет и некоторая его доля попадает наружу, превращая черный цвет в темно-серый. При ярком дневном свете этот недостаток может быть не заметен, но он способен подпортить удовольствие от ночного просмотра фильма или компьютерной игры. Производители мониторов не указывают конкретные данные об обеспечиваемой их продуктами глубине черного цвета. Но для того чтобы сравнить разные дисплеи, этот параметр можно вычислить самостоятельно, зная яркость и контрастность устройств: просто поделите первое значение на второе. Например, у дисплея с яркостью 200 кд/кв. м. и контрастностью 400:1 яркость черного цвета (или, как говорят, черной точки) составит 0,5 кд/кв. м – это довольно много для современного дисплея. А у модели с той же яркостью и контрастностью, равной 800:1, черные пикселы будут «светить» с яркостью 0,25 кд/кв. м – очень хороший результат.