Введение
Еще не забыты те времена, когда при выборе монитора для домашнего или даже офисного использования в основном ориентировались на 15 дюймовые модели CRT-мониторов. Тогда аналогичные (по размерам диагонали) модели LCD-мониторов (Liquid Crystal Display - жидкокристаллический дисплей) не только не могли конкурировать по качеству изображения, но и их цена была просто не достижима для рядового пользователя.

Но прошло всего несколько лет и, в результате прогресса в области производства ЖК-панелей, произошли значительные изменения на рынке мониторов для широкого круга пользователей. Сегодня 15 и даже 17 дюймовые модели LCD-мониторов для настольных компьютеров в ценовом плане выглядят намного привлекательней своих предшественников и начинают получать все большее распространение. Но многие скажут, что цена это не главное и с ними нужно согласиться ведь от качества и безопасности монитора зависит здоровье его хозяина, а цена это уже второстепенный фактор при покупке монитора.

Для начала немного ознакомимся с технологиями производства плоских дисплеев, сравним их и рассмотрим преимущества и недостатки ЖК-панелей (в мире нет ничего идеального :) ).

Плоские дисплеи
Полезно будет ознакомиться и сравнить некоторые типы плоских дисплеев: жидкокристаллические LCD, плазменные PDP (Plasma Display Panel), электролюминесцентные ELD (Electro Luminescent Display), FED (Field Emission Display) и др. Сегодня они в центре внимания как информационные средства XXI века - эры охраны окружающей среды, низкого энергопотребления и шума.


CRT PDP EL
Режим
Излучение
Излучение
Излучение

Напряжение, В
20000-30000
120-130
200

Излучаемый цвет


Любые


Оранжевый (зеленый)
Желтый (зеленый)

Энергопотребление
Большое
Среднее
Среднее

Ресурс (час)
100000
10000
10000


LCD VFD LED
Режим
Поглощение света
Излучение
Излучение

Напряжение, В
5-15
10-40
2

Излучаемый цвет



Черно-белый



Зеленый (красный, синий)
Красный, желтый, зеленый

Энергопотребление
Низкое
Среднее
Большое

Ресурс (час)
50000
100000
100000



Плазменные панели
В плазменных панелях для получения изображения используется эффект газового разряда.

FED-дисплеи
FED-дисплеи относятся к следующему поколению плоских мониторов, обладающему существенно более низким энергопотреблением, меньшей толщиной, и сравнимы по качеству изображения с лучшими образцами мониторов на ЭЛТ. Этот тип мониторов начал осваиваться в США и Европе в ответ на прорыв Японии в области ЖК мониторов. Основы технологии FED дисплеев были заложены в начале 90-х годов, в период интенсивного развития полупроводниковой техники.

FED-дисплеи имеют много преимуществ в сравнении с жидкокристаллическими - матричная адресация, малые вес и толщина. Более того, у них лучшие яркость, цветопередача, и все условия быстрее догнать мониторы на ЭЛТ. Благодаря особой матрице у них есть основания встать в ряд плоских дисплеев нового поколения.

Жидкокристаллический LCD дисплей
В жидкокристаллическом (ЖК) дисплее материал помещен между двумя стеклянными панелями. При этом используются электрооптические свойства жидкого кристалла, помещенного в электрическом поле. От других типов дисплеев он отличается тем, что использует свет от внешнего источника.

ЖК дисплей может быть изготовлен очень тонким и потребляет весьма мало энергии. Жидкий кристалл - промежуточное состояние между жидкой и твердой фазами вещества - проводит или не проводит свет в зависимости от приложенного к нему напряжения или температуры. Отсюда следует, что, управляя напряжением или температурой в определенной области, можно создавать яркие изображения.

Несмотря на очевидные преимущества в размерах и энергоэффективности, применению ЖК мониторов сопутствует ряд нерешенных проблем: контрастность, увеличение угла обзора, довольно высокая стоимость.


ЖК дисплеи с активной матрицей

ЖК дисплеи с активной матрицей (AM-LCD) используют описанный выше принцип действия для элементов каждого цвета. Цветовоспроизводящие элементы в таком дисплее влияют друг на друга. Для устранения этого недостатка используются магнитодиоды.

Тонкопленочные транзисторные (TFT) ЖК дисплеи
В тонкопленочных полупроводниковых жидкокристаллических мониторах TFT LCD (Thin Film Transistor Liquid Crystal Display) жидкокристаллическое вещество расположено между двумя слоями стекла. Свет проходит через кристаллы в соответствии с направлением, в котором повернуты их молекулы. Поляризационные фильтры регулируют проходящий через них свет. При подаче напряжения молекулы кристалла занимают положение, при котором свет встречается с поляризационным фильтром прямо или под углом 90°. Напряжение заставляет жидкие кристаллы работать подобно затвору камеры, блокируя или разрешая прохождение света сквозь фильтры. Высокая эффективность мониторов TFT LCD обусловлена малым расходом материалов и энергии. Высокий КПД и низкий уровень электромагнитного излучения позволяет отнести эти мониторы к разряду устройств, "дружелюбных" к окружающей среде.

В TFT LCD дисплеях для каждого цветового элемента используется 1 транзистор и 1 конденсатор, которые обеспечивают подачу напряжения на элемент в период включенного состояния транзистора. Закрытый транзистор изолирует элемент до момента следующего своего включения. Для создания изображения здесь используется свойство ЖК вещества проводить или блокировать свет в зависимости от приложенного напряжения.

Структура жидкокристаллического TFT монитора

Пленка из аморфного кремния
Наиболее широко в тонкопленочных транзисторных технологиях используется аморфный кремний. Это обусловлено низкой стоимостью стеклянных материалов, которые стали использоваться благодаря низкотемпературному режиму работы аморфного кремния. Другие его преимущества связаны с высоким коэффициентом усиления по току, малым током покоя и высокой стабильностью.

Заднее освещение
ЖК-дисплей не излучает, а работает как оптический затвор. Поэтому для воспроизведения изображения ему требуется внешний источник света, и позади ЖК панели располагается излучатель.

Цветовой фильтр
Цветовой фильтр представляет собой жидкокристаллическую панель, в которой красные, зеленые и синие элементы расположены в определенном порядке, образующем цветовую матрицу. Цветовой фильтр расположен на верхней или нижней стеклянной панели монитора. Три цветовых элемента инициируются независимо друг от друга и в комбинации определяют цвет данного участка.

Относительное отверстие
Апертурное отношение (относительное отверстие) представляет собой отношение площади изображения, или эффективной площади апертуры, к общей площади матрицы ЖК дисплея. Чем это отношение больше, тем ярче дисплей, так как увеличивается площадь, занятая цветовыми элементами. Увеличивается также и контрастность. Относительное отверстие является важным показателем ЖК дисплея, используемым для оценки его качества.

Угол обзора
Контрастность изображения ЖК монитора изменяется в зависимости от угла, под которым ведется его наблюдение. Угол зрения характеризует это изменение. Он может быть выражен через изменение контраста при смещении вверх/вниз и вправо/влево. Пропускная способность жидкого кристалла в большой степени зависит от угла наклона падающего света. Таким образом, изменения контраста определяются коэффициентом передачи на входе и выходе.

Интерференция
Интерференция выражается в отрицательном взаимовлиянии пикселей, когда активизированный напряжением пиксель влияет на соседний пассивный. Это явление характерно в основном для простых панелей типа STN, однако и в панелях с активными матрицами заметно незначительное влияние интерференции.

Яркость
Для измерения яркости ЖК дисплеев используются такие величины, как NIT, Foot Lambert и кандела на квадратный метр - кд/м (cd/m). Яркость дисплея определяется яркостью заднего освещения и пропускной способностью панели. Пропускная способность жидкого кристалла низка, поэтому для усиления яркости изображения используют апертурную решетку с большим относительным отверстием, поляризационные панели и цветовые фильтры с высокой пропускной способностью или призмы.

Масштабирование изображения при многорежимной работе
Для мониторов Samsung TFT рекомендуемое разрешение XGA (1024х768) и SXGA (1280х1024), кроме того, эти мониторы обеспечивают поддержку полноэкранных расширенных режимов SVGA и VGA. Однако при разрешении, соответствующем режиму SVGA и меньшем, символы и изображения могут получиться грубыми и нестабильными. Причина в том, что базовое число пикселей для 14" и 15" TFT панелей было выбрано для режима XGA. Поэтому для воспроизведения изображений в режимах SVGA или VGA они должны быть подвергнуты преобразованию.

Решение данной проблемы лежит в сфере конкурентоспособности фирмы в данной рыночной ситуации. Компания Samsung Electronics предприняла специальные меры к тому, чтобы обеспечить качественное изображение при многорежимной работе монитора. Разработана и реализована функция усовершенствованного масштабирования изображения (Image Enhancement Function), которая, используя метод нелинейной интерполяции для увеличения картинки, позволяет получить ее качественное воспроизведение при разрешении, отличном от базового.

Плюсы и минусы на которые необходимо обратить внимание при выборе монитора.

Плюсы:

Практически полное отсутствие излучения
Это одна из главных особенностей LCD-мониторов. В любом современном CRT-мониторе кроме электромагнитного присутствует и рентгеновское излучение(возникает при столкновении электрона с поверхностью), что в совокупности очень пагубно влияют на здоровье пользователя.

Отсутствие мерцания изображения
Не утомляется зрение и не создается нервное напряжение, в отличие от CRT-мониторов. В LCD-мониторах изображение обновляется построчно, поэтому оно не дрожит практически при любом разумном значении частоты кадровой развертки.

Плоское изображение по всем направлениям
Сначала, после перехода с CRT-монитора, возникает странное чуство, что экран LCD-монитора вогнут внутрь, но через некоторое время работы с ним это ощущение исчезнет.

Четкость и идеальная геометрия изображения
(Но только в одном режиме, который соответствует физическому разрешению матрицы) Отсутствуют такие недостатки, присущие некоторым CRT-мониторам, как несведение и расфокусировка лучей, котрые приводят к возникновению расплывчатости изображения. Также отсутствую любые геометрические искажения.

При использовании монитора в разрешениях отличных от разрешения матрицы происходит преобразование изображения(для этого существуют два метода:

центрирование (Centering) - для отображения изображения используется только то количество пикселей, которое необходимое для формирования изображения с более низким разрешением(изображение занимает только необходимое количество пикселей по середине экрана);

растяжение (Расширение) - используются все пиксели экрана, но из-за этого возникают незначительные искажения, и ухудшается резкость изображения.

Невозможность одинаково работать в разрешениях отличных от физического разрешения матрицы можна в какой-то мере отнести и к недостаткам. При выборе монитора надо брать, тот у которого физическое разрешение матрицы соответствует тому разрешению, с которым Вы собираетесь работать.

Частота обновления (инертность)
Если у пассивных матриц это недостаток, то для активных матриц, котрые используются для производста ЖК-мониторов для персональных компьютеров, это скорее преимущество над своими собратьями. Современные LCD-мониторы позволяют свободно играть в динамические игры и смотреть видеофильмы.

Размер ЖК-панели соответствует видимой области экрана
В отличии от CRT-мониторов, у которых размер видимой пользователем области экрана меньше (в среднем на 1") чем размер трубки.

Небольшие габаритные размеры монитора
Что позволяет сохранить драгоценное свободное место на Вашем рабочем столе. А малый вес монитора позволяет свободно расположить его на стене как картину.

Возможность поворота экрана на 90° с одновременным разворотом изображения
(Данная особенность присутствует лишь у части LCD-мониторов). Обычный альбомный (Landscape) дисплей легко превращается в портретный (Portrait). Это очень удобно при работе с большими документами (на экране можно полность уместить лист формата А4) и Web-страницами. Поворот самого изображения осуществляется при помощи специального программного, которое поставляется вместе с монитором. Существуют также модели CRT-мониторов с возможностью поворота экрана, но встречаются они очень редко.

Возможные минусы:
"Возможные" так как плюсы, о которых было сказано выше, есть всегда, а минусы могут появляться в зависимости от отдельного экземпляра или произодителя монитора.

Яркость
С яркостью связаны несколько недостатков у LCD-мониторов.

Первый недостаток это недостаточный запас яркости у некоторых моделей мониторов, что негативно сказывается на качестве изображения.

Второй проявляется при использовании не одной, а двух или более ламп подсветки LCD-мониторов. При этом довольно сложно добиться равномерного распределения яркости изображения по всей площади экрана. Возникающие светлые и темные пятна хорошо заметны на равномерном сером фоне. Допустимым считается разница яркостей отдельных участков экрана до 25%(критерий меняется в зависимости от производителя). Также у мониторов с диагональю 14" и более экран состоит не из одной, а из двух матриц, что еще более усиливает неравномерность яркости изображения. Чтобы определить, подходит ли Вам яркость конкретного экземпляра необходимо сравнить его с собратьями.

Контрастность
Определяется отношением яркостей между самым ярким белым и самым темным черным цветом на экране LCD-монитора. Некоторые дисплеи довольно сильно страдают от недостатка глубины контраста. Контрастное соотношением 120:1 считается хорошим (обеспечивает воспроизведение живых насыщенных цветов). На данный момент уже довольно много LCD-мониторов, что имеют контрастные соотношения 300:1 и выше, которое используется для точного отображения черно-белых полутонов.

Недостаточные углы обзора
Активные ЖК-матрицы (как и другие их разновидности) обладают довольно неприятным эффектом, который проявляется при взгляде на матрицу под углом, превышающим определенное значение, тогда цвета становятся бледными или искажаются. Суть проблемы в том, что оптическая система, формирующая яркость каждого пикселя экрана, имеет конкретные углы, гарантирующие полное прохождение светом от источника всех ее составляющих. ЖК-мониторы с низкими допустимыми углами обзора довольно неудобны в работе, так как приходится постоянно следить за положением глаз относительно экрана монитора. Но со временем допустимые углы обзора у новых ЖК-мониторов имеют все большие значения.

Неработающие или заклинившие пиксели
Технология создания TFT очень сложна из-за того, что число используемых транзисторов очень велико и довольно сложно добиться приемлемого процента годных изделий (в мониторах компании Samsung Electronics используются тонкопленочные ЖК-панели, произведенные с точностью 99,999%). Для матрицы с физическим разрешением 1024х768 (практически все 15" ЖК-мониторы) сумарное количество транзисторов равно 3*1024*768=2359296 штук. Для выявления неработающих (всегда черные или ярко белые точки - самые раздражающие из дефектных) и заклинивших пикселей (точки, которые на белом фоне светятся красным, зеленым или синим цветом) необходимо получить на экране монитора абсолютно черный, белый, красный, зеленый и синий фон на которых будут хорошо заметны все виды неработающих или заклинивших пикселей, которые, в зависимости от цвета на экране, будут значительно отличаться от своих соседей.

Производители устанавливают нормы на предельное количество транзисторов, которые могут быть нерабочими в LCD-дисплее. Правда, у каждого производителя свое мнение о том, какое количество транзисторов может не работать. Компанией Samsung Electronics для ЖК-мониторов введены следующие нормативы по колличеству неработающих пикселов для 15" мониторов (при наличии большего количества дефектных пикселей мониторы подлежат замене): темные точки - 7шт., светлые точки - 1шт.(данные на момент написания статьи, в дальнейшем могут измениться в меньшую сторону).

При выборе монитора желательно просмотреть несколько экземпляров и выбрать тот, у которого наименьшее количество дефектных пикселей.

Разбалансировка фазы, проблема синхронизации сигналов
На качество изображения LCD-мониторов сильно влияет настройка таких параметров, как синхронизация и фаза.

Контроллер LCD-монитора, для определения числа пикселов в строке, использует стробирующий синхросигнал, частота которого должна соответствовать частоте сигнала, поступающего от графического адаптера. Если они не совпадают на экране могут появиться чередующиеся вертикальные светлые и темные полосы, изображение может начать дрожать или вообще схлопывается в одну линию. Фаза же отвечает за фокусировку изображения. Результатом разбалансировки фазы могут быть дрожание экрана и едва заметные быстро бегущие горизонтальные темные полосы.

Разбалансировку фазы при обычной работе заметить довольно сложно. Поэтому для проверки правильности настройки фазы необходимо получить на экране монитора равномерный светло-серый фон и тогда при разбалансированой фазе будет хорошо видна рябь, возникающая из-за быстро бегущих темных горизонтальных полос. Также, характерную разбалансированой фазе, рябь можно заметить, если при использовании ОС Windows в "Панели задач/Taskbar" раскрыть меню "Пуск/Start" и выбрать подменю "Завершить работу/Shut Down".

Необходимо обязательно сделать проверку фазы и попытаться избавиться от искажений изображения на экране, если такие присутствуют, и если это не удается сделать, то отказаться от покупки данного экземпляра.

Двойное преобразование сигнала
CRT-мониторы являются аналоговыми устройствами, поэтому в обычных персональных компьютерах устанавливаются видеокарты с аналоговым выходом. А LCD-мониторы - полностью цифровые устройства, но так как с видео карты имеют аналоговый выход производители вынуждены обеспечивать совместимость LCD-мониторов c CRT-мониторами, а в результате соединение цифрового монитора с компьютером осуществляется при помощи аналогового преобразователя. Первоначально цифровой сигнал преобразуется в аналоговый в видеокарте (первое, ЦАП-преобразование), а затем аналоговый сигнал трансформируется в цифровой аналогово-цифровым преобразователем самого LCD-монитора (второе, АЦП-преобразование). При этом возможно появление различных искажений и значительно повышается стоимость как самой видеокарты, так и монитора (в результате пользователи платят дополнительные деньги за дополнительное ухудшение качества).

На данный момент уже существуют модели с цифровыми интерфейсами, но они распространены еще меньше чем сами LCD-мониторы.

Выводы
Покупка монитора - дело самого покупателя. Поэтому выбирайте конкретный экземпляр, который больше всего подходит для Ваших нужд и имеет меньше всего недостатков, по отношению к своим собратьям.



Автор: Владислав Янюк