2) Жидкокристаллический монитор (lcd – liquid crystal display).

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 получил горячее одобрение.

П

Рис. 37. ЖК-монитор (LCD)

Представим себе ту же картину, которую по точкам вычерчивает пучок электронов в ЭЛТ, и вместо электронных пушек поставим обычную лампу, которая равномерно подсвечивает картинку, как в проекторе. Затем вместо люминофора поставим в каждую точку изображения затвор – элемент, который может полностью закрывать путь света или частично его пропускать. Теперь несложно представить, как множество элементов LCD-монитора формируют картинку. А для того, чтобы картинка получилось цветной, на каждую точку приходится ставить не один затвор, а сразу три – для трех цветов RGB.

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. Разница – в адресации управляющих сигналов. В ЖК мониторе с TFT матрицей каждой точкой экрана управляет свой электронный переключатель. Такой монитор обеспечивает более качественное изображение.

Достоинства и недостатки. Главное достоинство ЖК-моделей – малые габариты. ЖК монитор потребляет меньшую мощность. При работе с ЖК монитором нагрузка на глаза существенно меньше – сказывается ровная плоскость экрана и отсутствие мерцания. Яркость – однозначно выше (поставить мощную лампу проще, чем усилить электронный пучок).

Коэффициент отражения света от поверхности ЖК монитора в три и более раз меньше, чем от поверхности кинескопа с самым совершенным на сегодняшний момент антибликовым покрытием (Sony FD Trinitron, Mitsubishi Diamondtron NF). Соответственно, бликов на экране ЖК монитора в несколько раз меньше.

В жидкокристаллических мониторах каждый пиксель расположен в фиксированной матрице и включается или выключается отдельно, поэтому не возникает никаких проблем со сведением лучей, в отличие от ЭЛТ мониторов, где требуется безукоризненная работа электронных пушек. Как и мониторы на основе ЭЛТ, ЖК-дисплеи обычно имеют размер "зерна" 0.26-0.3 мм, хотя существуют модели и с меньшим "зерном". В силу особенностей технологии "зерно" на ЖК-дисплее выглядит гораздо четче.

Утверждение о том, что ЖК мониторы абсолютно не излучают, неверно. Переменные электромагнитные поля, которые создаются блоком питания и всей электрической схемой, ЖК монитор излучает так же, как и ЭЛТ. Однако ЖК монитор имеет нулевой постоянный потенциал дисплея, то есть не создает вокруг себя гораздо более вредного постоянного электростатического потенциала.

К безусловным плюсам относятся принципиальное отсутствие проблем с фокусировкой и сведением (ЖК-элементы стоят на том месте, где они должны быть), а также полное отсутствие мерцания экрана (свечение ЖК-элементов не надо поддерживать, они пропускают свет, а не создают его). Муар или подобные ему эффекты практически отсутствуют. Экран ЖК-дисплея абсолютно плоский.

Изображение на экране ЖК монитора не мерцает, при работе со статической картинкой (текст, таблицы и т. п.) перерисовывается не весь экран, как в случае с ЭЛТ монитором, а лишь те пиксели, которые изменяются.

Контрастность на некоторых моделях хуже, чем у ЭЛТ – мониторов. Эти модели имеют контрастность 250:1 или 300:1. Правда, последние модели уже выходят на уровень 400:1 и даже 600:1, что вплотную приближает их к ЭЛТ-мониторам.

На большинстве моделей ЖК-мониторов – малый угол обзора. Наибольшая контрастность проявляется при отвесном взгляде в центр экрана. Если смотреть на изображение под некоторым углом, картинка заметно теряет контрастность, это проявляется, даже когда пользователь просто работает с большим экраном – 17 или 18 дюймов. Тогда периферию экрана волей-неволей приходится рассматривать под некоторым углом, и очень неприятно, когда края экрана выглядят не так, как центр. Обычно угол обзора измеряют до 10-процентного падения контрастности. У большинства продаваемых моделей он не уже 110–120 градусов по вертикали и горизонтали, у некоторых – доходит уже до 170.

Пиксели ЖК-монитора не мерцают, но когда изображение приходится быстро менять, в некоторых моделях все еще сказывается их инерционность. При быстрой прокрутке экрана картинка тормозит, не успевая обновляться. Время реакции пикселя у слабых моделей составляет около 40 мс, а у сильных – около 25 мс. Если пересчитать на кадры в секунду, получится всего 25–40. Появились модели со временем реакции пикселя 16 и даже 12 мс.

ЭЛТ мониторы могут работать на нескольких разрешениях в полноэкранном режиме, когда ЖК монитор может работать только с одним разрешением. Меньшие разрешения возможны лишь при использовании части экрана. Так, например, на мониторе с разрешением 1024х768 точек при работе в разрешении 640х480 будет задействовано лишь 66% экрана. Применение же специальных функций "растягивания" изображения на весь экран (полноэкранный режим работы) приводит к катастрофическому падению четкости и искажению изображения.

Существует проблема, так называемых «битых пикселей» – считается допустимым, если в матрице несколько точек не работают, это ремонту не подлежит и основанием для обмена не является.

Главный недостаток ЖК мониторов – высокая цена. Этому способствует сложность изготовления жидкокристаллической панели с огромным числом управляющих элементов. При одинаковых размерах экрана жидкокристаллический дисплей все еще в 2–2,5 раза дороже, чем ЭЛТ-монитор.

3) Плазменные мониторы PDP. Разработка плазменных мониторов (PDP, Plasma Display Panel), начатая еще в 1968 г., базировалась на применении плазменного эффекта, открытого в 1966 г. в Иллинойском университете.

П

Рис. 38. 40-дюймовый плазменный дисплей Mitsubishi Leonardo

В современных цветных плазменных дисплеях применяется так называемая технология Plasmavision. Для формирования изображения используется множество пикселей, состоящих из трех субпикселей красного, зеленого и синего цветов (RGB). Ультрафиолетовое излучение плазмы возбуждает слой люминофора, вызывая видимое свечение. Каждая отдельная точка красного, синего или зеленого цветов может светиться с одним из 256 уровней яркости, что в сочетании дает около 16,7 млн оттенков комбинированного цветного пикселя (триады).

Достоинства и недостатки. К числу несомненных преимуществ технологии PDP относятся высокая яркость и контрастность изображения наряду с отсутствием мерцания. Частота обновления плазменных экранов в несколько раз больше, чем у конкурирующих с ними LCD-панелей. Существующие плазменные мониторы поддерживают разрешения вплоть до 1280x1024 при 16 млн отображаемых цветов. Яркость экрана таких разработок, как Mitsubishi Leonardo (рис. 34), составляет 300 кд/м² при контрастности 400:1. Для сравнения: у профессионального монитора на базе ЭЛТ яркость равняется приблизительно 350, а у телевизора – от 200 до 270 кд/м² при контрастности от 150:1 до 200:1. Таким образом, плазменные панели по качеству изображения намного превосходят даже хорошие кинескопы. Важным преимуществом плазмы по сравнению с жидкокристаллическими панелями является большой угол обзора по вертикали и горизонтали – 160°. Необходимо отметить и стойкость PDP-мониторов к электромагнитным полям, что позволяет использовать их в промышленных условиях – даже мощный магнит, помещенный рядом с таким дисплеем, никак не повлияет на качество изображения.

Сравнительно небольшая масса и малая толщина позволяют вешать такие дисплеи прямо на стену. Некоторым неудобством является небольшой, по сравнению с ЭЛТ-мониторами, срок службы. Но и пять лет – неплохо для компьютерного дисплея.

Главным и, пожалуй, единственным весомым недостатком существующих PDP-мониторов является их высокая цена. Сейчас разработкой и производством плазменных мониторов занимаются такие компании, как Fujitsu, Matsushita, Mitsubishi, NEC, Pioneer.

4) LEP – монитор.

LEP (Light Emitting Polymer – светоизлучающие полимеры) – искусственные материалы, электропроводность разных представителей которых лежит в весьма широком диапазоне. Открыты светоизлучающие полимеры были в 1989 г. Одной из первых областей их применения стали схемные соединения различного типа. Существуют проекты использования LEP в качестве материала для изготовления дорожек на печатных платах.

В 1990-х годах британская компания Cambridge Display Technology (CDT) разработала технологию применения светоизлучающих пластиков в устройствах воспроизведения визуальной информации – дисплеях. При помощи японской корпорации Seiko Epson в феврале 1998 г. появился первый в мире пластиковый монитор. Представленный дисплей был монохромным (но не черно-белым, а черно-желтым), имел разрешение 800x236 точек и площадь около 50 квадратных миллиметров при толщине всего в 2 миллиметра. Каждым пикселем дисплея управлял отдельный тонкопленочный транзистор (TFT), а светоизлучающий полимер наносился на коммутирующую матрицу в жидком виде по технологии, аналогичной стандартной струйной печати.

Достоинства и недостатки. Существует ряд причин, как чисто технических, так и коммерческих, которые делают LEP одним из главных кандидатов на роль основополагающих по технологии мониторов следующего поколения. В первую очередь это относительная простота применения тонкопленочных технологий при низких затратах и высокой надежности производства. LEP-мониторы работают при напряжении питания около 5 В и имеют очень малый вес, что позволяет использовать их в малогабаритных переносных устройствах (цифровых фотоаппаратах, видеокамерах, калькуляторах, мобильных телефонах, дисплеях ноутбуков), которые питаются от аккумуляторов и батарей.

Устройство LEP-монитора достаточно простое – слои полимера наносят прямо на TFT-матрицу и на прозрачную подложку.

Незначительное влияние соседних электродов, обусловленное хорошими изолирующими свойствами полимера, позволяет формировать изображение из самых малых элементов. Таким образом можно получить практически любое разрешение и придать как отдельному пикселю, так и экрану в целом произвольную форму. Так как LEP-мониторы очень тонкие, можно наносить различные поляризационные покрытия, что обеспечивает высокую контрастность изображения. В отличие от жидкокристаллических дисплеев угол обзора новых устройств достигает 180 градусов за счет того, что пластик излучает свет сам и не требует подсветки.

Одной из главных проблем LEP-технологии является низкая эффективность излучения света, то есть отношение его интенсивности к плотности проходящего тока. Существенным недостатком был и достаточно узкий диапазон цветов, в котором излучали пластики. Его границы удалось расширить, и в настоящее время они простираются от синего до ближнего инфракрасного (при этом эффективность излучения составляет порядка 1%). Полимерный экран нуждается в герметизации, чтобы избежать его расслоения под действием водяных паров. Еще одна проблема заключается в крайне низком сроке службы LEP-мониторов из-за обесцвечивания пластика под действием ультрафиолета. Однако за счет использования многослойной структуры и других технических ухищрений срок службы удалось продлить до 5 лет. В 2000 году компания CDT разработала полноцветный полимерный дисплей. С CDT активно сотрудничают фирмы Seiko Epson, Intel, HP.