2. 3. Альтернативные технологии изготовления плоскопанельных мониторов

2.3. Альтернативные технологии изготовления плоскопанельных мониторов.

В настоящее время мониторы на основе жидких кристаллов являются наиболее популярными и технологически отработанными представителями семейства плоскопанельных мониторов. Однако они не единственные — продолжают активно развиваться альтернативные технологии изготовления плоских экранов.

В плазменных дисплеях (Plasma Display Panel, PDF) вместо жидкокристаллического вещества используется ионизированный газ. Его молекулы обладают способностью излучать свет в процессе рекомбинации (т. е. восстановления электрической нейтральности). Для приведения молекул газа в ионизированное состояние, т. е. в состояние плазмы (отсюда и происходит название данной технологии), используется высокое напряжение. При ярком свете изображение на экране плазменного дисплея выглядит немного расплывчатым. В настоящее время выпускаются модели с экраном очень большого размера — 42″. Плазменные дисплеи стоят очень дорого.

Электролюминесцентные мониторы (ElectroLuminescent displays, ELs) no своей конструкции аналогичны ЖК-мониторам, но их принцип действия основан на другом физическом явлении – испускании света при возникновении туннельного эффекта в полупроводниковом p-n-переходе. Такие мониторы имеют высокие частоты развертки и яркость свечения, кроме того, они надежны в работе. Тем не менее, уступают ЖК-мониторам по энергопотреблению (на ячейки подается сравнительно высокое напряжение — около 100 В), а также по чистоте цветов, которые тускнеют при ярком освещении.

Мониторы электростатической эмиссии (Field Emission Displays, FED) являются своего рода гибридом двух технологий: традиционной, основанной на использовании ЭЛТ, и жидкокристаллической. В качестве пикселов применяются такие же зерна люминофора, как и в обычном кинескопе. Благодаря этому удалось получить очень чистые и сочные цвета, свойственные обычным мониторам. Но активизация этих зерен производится не электронным лучом, а электронными ключами наподобие тех, что используются в TFT-экранах. Управление этими ключами осуществляется специальной схемой, принцип действия которой аналогичен принципу действия контроллера ЖК-экрана. Для работы такого монитора необходимо высокое напряжение -около 5000 В. Энергопотребление мониторов электростатической эмиссии значительно выше, чем ЖК-мониторов, но на 30% ниже, чем энергопотребление обычных мониторов с экраном того же размера. В настоящее время эта технология обеспечивает наилучшее качество изображения среди всех плоскопанельных мониторов и самую низкую инерционность (около 5 мкс), однако промышленные образцы, имеющие экран размером 14—15″, на рынке пока не появились.

Технология изготовления органических светодиодных мониторов (Organic LightEmitting Diode displays, OLEDs), или LEP-мониторов (Light Emission Plastics Светоизлучающий пластик), также во многом похожа на технологии изготовления ЖК- и EL-мониторов, но отличается материалом, из которого изготавливается экран: в LEP-мониторах используется специальный органический полимер (пластик), обладающий свойством полупроводимости. При пропускании электрического тока такой материал начинает светиться.

Основные преимущества технологии LEP являются очень низкое энергопотребление (подводимое к пикселу напряжение менее 3 В), простота и дешевизна изготовления, тонкий (около 2 мм) и, возможно, эластичный экран, низкая инерционность (менее 1 мкс).

Недостатком этой технологии являются низкая яркость свечения экрана, монохромность изображения (изготовлены только черно-желтые экраны), маленький экран. LEP-мониторы используются пока только в портативных устройствах, например, в сотовых телефонных трубках.

21. Классификация и краткая характеристика мониторов на плоских панелях.

ЖК мониторы Работа ЖК-мониторов основана на свойстве некоторых веществ проявлять анизотропию в текучем («жидком») состоянии. Первый ЖК-монитор был продемонстрирован американской фирмой RCA в 1966 году. Для изготовления ЖК-мониторов используют так называемые нематические кристаллы, молекулы которых имеют форму палочек или вытянутых пластинок. В отсутствии электрического поля молекулы этого вещества образуют скрученные спирали (обычно 90º). В результате такой ориентации молекул плоскость поляризации проходящего света поворачивается. Если же к прозрачным электродам приложено напряжение, спираль молекул распрямляется (они ориентируются вдоль поля), при этом поворота плоскости поляризации проходящего света не происходит. Используя подходящим образом ориентированный пленочный поляризатор, можно добиться, чтобы в первом случае ЖК-элемент пропускал проходящий свет, а во втором — нет. Таким образом, каждая точка изображения на ЖК-мониторе представляет из себя соответствующий TSTN2) -элемент, а весь экран — матрицу этих элементов. Для адресации ЖК-элементов можно использовать два метода: прямой (пассивный) и косвенный (активный). При прямой адресации элементов каждая выбираемая точка изображения активируется подачей напряжения на соответствующий проводник-электрод для строки (общий для целой строки) и на проводник-электрод для столбца (общий для всего столбца). Матрицы с пассивным управлением («пассивные матрицы») имеют недостаточный контраст изображения, т.к. электрическое поле возникает не только в точке пересечения адресных проводников, но и на всем пути распространения тока. Эта проблема решается при использовании так называемых активных матриц, когда каждой точкой изображения управляет свой независимый электронный переключатель (как правило, TFT3)). При применении активных матриц большое значение имеют такие параметры, как малое время отклика (типичное значение — 10-25 мкс) и большой угол зрения (75º-120º). Достоинства ЖК: — низкое энергопотребление — габариты и легкость — полное использование поверхности экрана — отсутствие излучения Недостатки: — более низкое качество изображения — низкая контрастность — искажение цветопередачи от угла зрения — относительно низкая динамика смены картинок Плазменные мониторы В плазменных панелях, подобно ЖК-панелям, экран состоит из нескольких слоев; так же, как и у ЖК-панелей, с двух сторон подведены электроды, только между ними находятся уже не жидкие кристаллы, а смесь инертных газов неона и ксенона. При подаче напряжения на электроды через смесь газов начинает проходить ток, что приводит к испусканию ионов, которые, как и в ЭЛТ-дисплеях, попадая на находящиеся в верхнем слое частицы люминофора вызывают его свечение. Так как в плазменных дисплеях используется люминофор, подобный тому, что используется в ЭЛТ-дисплеях, то и цветовые гаммы у них близки. Основные достоинства: они имеют малую глубину (порядка 10 см) и в то же время легко можно получить дисплей большого размера; помимо этого они обладают отличной яркостью. К недостаткам следует отнести высокую цену и большое энергопотребление, сравнимое с ЭЛТ для одинаковой площади экрана. Представляют собой активные устройства, в которых люминофор в различных точках светится за счет ударов газообразного вещества (плазмы), где поток плазмы регулируется разностью потенциалов сетки. Достоинства: — активность (с разных точек – яркое свечение) — габариты — пониженное энергопотребление — большие размеры самих панелей Недостатки: — люминофор выгорает (меньше срок действия) Полимерные мониторы (Дисплеи на светодиодах) Дисплеи на светодиодах. Светоизлучающий диод (англ. LED — Light Emission Diode) — это полупроводниковый диод, обладающий дополнительным свойством испускания фотонов определенного цвета при прохождении через него электрического тока. Для построения цветного дисплея для каждого пикселя берется три светодиода — с соответствующими красному, зеленому и синему цветами излучения. Множество таких троек, расположенных на прямоугольной сетке, и образуют экран. Используются в основном для больших наружных дисплеев (реклама и т.п.). Дисплеи на органических светодиодах. Органические светодиоды (англ. OLED — Organic LED) — это светодиоды, при производстве которых используются органические материалы, в частности полимеры, которые обладают свойством гибкости, что позволяет производить гибкие дисплеи. Также их достоинством является то, что их можно производить путем процесса, напоминающего струйную печать, т.е. сравнительно дешево. В настоящ
ее время они используются в основном в портативных устройствах, таких как MP3-плейеры, но возможно найдут более широкое применение в будущем. LEP и OLED технологии. Это светодиодные мониторы. Эти технологии представляют собой полимерный материал, который светится при пропускании через него электрического тока. Это активные устройства. Полимерная пленка м/б толщиной до 1 мм. Недостатки: — чувствительность к окислению. «Электронная бумага» Гибкие дисплеи, способные заменить обычную бумагу. От других типов отличаются тем, что рассчитаны не на постоянное обновление изображения, а наоборот, на его длительное сохранение без электрической энергии. Это является одним из основных требований. Разработано несколько технологий, удовлетворяющих этим требованиям, на данный момент они находятся на стадии прототипов.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Основные характеристики ЭЛТ-мониторов

Диагональ экрана монитора

Диагональ экрана монитора – расстояние между левым нижним и правым верхним углом экрана, измеряемое в дюймах. Размер видимой пользователю области экрана обычно несколько меньше, в среднем на 1″, чем размер трубки. Производители могут указывать в сопровождающей документации два размера диагонали, при этом видимый размер обычно обозначается в скобках или с пометкой «Viewable size», но иногда указывается только один размер — размер диагонали трубки. В качестве стандарта для ПК выделились мониторы с диагональю 15″, что примерно соответствует 36-39 см диагонали видимой области. Для работы в Windows желательно иметь монитор размером, по крайней мере, 17″. Для профессиональной работы с настольными издательскими системами (НИС) и системами автоматизированного проектирования (САПР) лучше использовать монитор размером 20″ или 21.».

Размер зерна экрана

Размер зерна экрана определяет расстояние между ближайшими отверстиями в цветоделительной маске используемого типа. Расстояние между отверстиями маски измеряется в миллиметрах. Чем меньше расстояние между отверстиями в теневой маске и чем больше этих отверстий, тем выше качество изображения. Все мониторы с зерном более 0,28 мм относятся к категории грубых и стоят дешевле. Лучшие мониторы имеют зерно 0,24 мм, достигая 0,2 мм у самых дорогостоящих моделей.

Разрешающая способность монитора

Разрешающая способность монитора определяется количеством элементов изображения, которые он способен воспроизводить по горизонтали и вертикали. Мониторы с диагональю экрана 19″ поддерживают разрешение до 1920* 14400 и выше.

Потребляемая мощность монитора

Покрытия экрана

Покрытия экрана необходимы для придания ему антибликовых и антистатических свойств. Антибликовое покрытие позволяет наблюдать на экране монитора только изображение, формируемое компьютером, и не утомлять глаза наблюдением отраженных объектов. Существует несколько способов получения антибликовой (не отражающей) поверхности. Самый дешевый из них — протравливание. Оно придает поверхности шероховатость. Однако графика на таком экране выглядит нерезко, качество изображения низкое. Наиболее популярен способ нанесения кварцевого покрытия, рассеивающего падающий свет; этот способ реализован фирмами Hitachi и Samsung. Антистатическое покрытие необходимо для предотвращения прилипания к экрану пыли вследствие накопления статического электричества.

Защитный экран (фильтр)

Защитный экран (фильтр) должен быть непременным атрибутом ЭЛТ-монитора, поскольку медицинские исследования показали, что излучение, содержащее лучи в широком диапазоне (рентгеновское, инфракрасное и радиоизлучение), а также электростатические поля, сопровождающие работу монитора, могут весьма отрицательно сказываться на здоровье человека.

По технологии изготовления защитные фильтры бывают: сеточные, пленочные и стеклянные. Фильтры могут крепиться к передней стенке монитора, навешиваться на верхний край, вставляться в специальный желобок вокруг экрана или надеваться на монитор.

Сеточные фильтры

Сеточные фильтры практически не защищают от электромагнитного излучения и статического электричества и несколько ухудшают контрастность изображения. Однако эти фильтры неплохо ослабляют блики от внешнего освещения, что немаловажно при длительной работе с компьютером.

Пленочные фильтры

Пленочные фильтры также не защищают от статического электричества, но значительно повышают контрастность изображения, практически полностью поглощают ультрафиолетовое излучение и снижают уровень рентгеновского излучения. Поляризационные пленочные фильтры, например фирмы Polaroid, способны поворачивать плоскость поляризации отраженного света и подавлять возникновение бликов.

Стеклянные фильтры

Стеклянные фильтры производятся в нескольких модификациях. Простые стеклянные фильтры снимают статический заряд, ослабляют низкочастотные электромагнитные поля, снижают интенсивность ультрафиолетового излучения и повышают контрастность изображения. Стеклянные фильтры категории «полная защита» обладают наибольшей совокупностью защитных свойств: практически не дают бликов, повышают контрастность изображения в полтора-два раза, устраняют электростатическое поле и ультрафиолетовое излучение, значительно снижают низкочастотное магнитное (менее 1000 Гц) и рентгеновское излучение. Эти фильтры изготавливаются из специального стекла.

Устройство жидкокристалического экрана

Устройство LCD дисплея

Жидкие кристаллы – это смесь определенных веществ, находящихся в кристаллическом и жидком состоянии одновременно. Как жидкость эта смесь является текучей и заполняет собой пространство, а как кристалл – образуется из молекул, которые расположены с четкой структурой.

Устройство практически всех LCD дисплеев идентично. Конструкция любого ЖК-дисплея включает следующие составляющие:

  • ЖК-матрица;
  • Светоисточник;
  • Контактный жгут;
  • Корпус.

Жидкие кристаллы, используемые в LCD экранах, состоят из стержнеобразных молекул, располагающихся параллельно друг другу. Так как они являются жидкостными – могут «течь», меняя свою пространственную ориентацию в зависимости от поступления электрического напряжения.

Основным структурным элементом любого LCD дисплея является пиксель, который состоит из субпикселей (три ячейки). Каждый субпиксель состоит из жидких кристаллов, расположенных послойной, образующих из внутренних молекул спираль. Такая структура кристаллов зажимается двумя электродами и цветными пластинами с покрытием из поляризационной пленки. Красные пластины находятся в первой ячейке, зеленые – во второй, синие – в третьей.

Устройство ЭЛТ и ЖК мониторов.

ЭЛТ
Сегодня распространенный тип мониторов — это CRT (Cathode Ray Tube)-мониторы, однако их вытиснение ЖК мониторами растёт большими темпами. Как видно из названия, в основе всех подобных мониторов лежит катодно-лучевая трубка, но это дословный перевод, технически правильно говорить "электронно-лучевая трубка" (ЭЛТ). Используемая в этом типе мониторов технология была создана много лет назад и первоначально создавалась для применения в осциллографах. Развитие этой технологии, применительно к созданию мониторов, за последние годы привело к производству все больших по размеру экранов с высоким качеством и при низкой стоимости. Сегодня найти в магазине 14" монитор не просто, а ведь года три-четыре назад это был стандарт. Сегодня стандартными являются 15" мониторы, и наблюдается явная тенденция в сторону 17" экранов. Скоро 17" мониторы станут стандартным устройством, особенно в свете существенного снижения цен на них, а на горизонте уже 19" мониторы и более.

Рассмотрим принципы работы CRT-мониторов. CRT- или ЭЛТ-монитор имеет стеклянную трубку, внутри которой вакуум, т.е. весь воздух удален. С передней стороны внутренняя часть стекла трубки покрыта люминофором (Luminofor). В качестве люминофоров для цветных ЭЛТ используются довольно сложные составы на основе редкоземельных металлов — иттрия, эрбия и т.п. Люминофор — это вещество, которое испускает свет при бомбардировке его заряженными частицами. Электроны попадают на люминофорный слой, после чего энергия электронов преобразуется в свет, т.е. поток электронов заставляет точки люминофора светиться. Эти светящиеся точки люминофора формируют изображение, которое вы видите на вашем мониторе.

Как правило, в цветном CRT-мониторе используются три электронные пушки, в отличие от одной пушки, применяемой в монохромных мониторах, которые сейчас практически не производятся и мало кому интересны.

Все мы знаем или слышали о том, что наши глаза реагируют на основные цвета: красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue) и на их комбинации, которые создают бесконечное число цветов.

Люминофорный слой, покрывающий переднюю часть электронно-лучевой трубки, состоит из очень маленьких элементов (настолько маленьких, что человеческий глаз их не всегда может различить). Эти люминофорные элементы воспроизводят основные цвета, фактически имеются три типа разноцветных частиц, чьи цвета соответствуют основным цветам RGB (отсюда и название группы из люминофорных элементов — триады).

Люминофор начинает светиться, под воздействием ускоренных электронов, которые создаются тремя электронными пушками. Каждая из трех пушек соответствует одному из основных цветов и посылает пучок электронов на различные частицы люминофор, чье свечение основными цветами с различной интенсивностью комбинируется, и, в результате, формируется изображение с требуемым цветом. Например, если активировать красную, зеленую и синюю люминофорные частицы, то их комбинация сформирует белый цвет.

Для управления электронно-лучевой трубкой необходима и управляющая электроника, качество которой во многом определяет и качество монитора. Кстати, именно разница в качестве управляющей электроники, создаваемой разными производителями, является одним из критериев, определяющих разницу между мониторами с одинаковой электронно-лучевой трубкой.

Понятно, что электронный луч, предназначенный для красных люминофорных элементов, не должен влиять на люминофор зеленого или синего цвета. Чтобы добиться такого действия используется специальная маска.

Хотя тип маски является не критичным при выборе монитора, тем не менее представляется интересным рассмотреть различные типы масок, так как маски определенного типа лучше подходят для тех или иных работ, выполняемых за компьютером.

Тип маски можно определить в терминах формы и расположения зерен (dotes) люминофора на экране. Следует отметить, что именно зерно является минимальным "атомом" изображения на экране, а пиксел может состоять из нескольких зерен (в зависимости от разрешения)

Частота регенерации или обновления (кадровой развертки для CRT мониторов) экрана — это параметр, определяющий, как часто изображение на экране заново перерисовывается. Частота регенерации измеряется в Герцах, (Гц), где один Гц соответствует одному циклу в секунду. Например, частота регенерации монитора в 100 Гц означает, что изображение обновляется 100 раз в секунду. В случае с традиционными CRT-мониторами время свечения люминофорных элементов очень мало, поэтому электронный луч должен проходить через каждый элемент люминофорного слоя достаточно часто, чтобы не было заметно мерцания изображения. Если частота такого обхода экрана становится меньше 70 Гц, то инерционности зрительного восприятия будет недостаточно для того, чтобы изображение не мерцало. Чем выше частота регенерации, тем более устойчивым выглядит изображение на экране. Мерцание изображения (flicker) приводит к утомлению глаз, головным болям и даже к ухудшению зрения. Чем больше экран монитора, тем более заметно мерцание, особенно периферийным (боковым) зрением, так как угол обзора изображения увеличивается. Значение частоты регенерации зависит от используемого разрешения, от электрических параметров монитора и от возможностей видеоадаптера. Минимально безопасной частотой кадров считается 75 Гц, при этом существуют стандарты, определяющие значение минимально допустимой частоты регенерации. Считается, что чем выше значение частоты регенерации, тем лучше, однако исследования показали, что при частоте вертикальной развертки выше 100 Гц глаз человека уже не может заметить никакого мерцания. Частота 100 Гц является рекомендуемой для любых разрешений, однако порогом безопасности считается частота 85 Гц.

ЖК
LCD (Liquid Crystal Display, жидкокристаллические мониторы) жидко-кристаллический дисплей состоит из двух параллельных стеклянных пластин, между которыми расположены поляризаторы, прозрачные адресные электроды и жидкие кристаллы. Фактически, это жидкости, обладающие анизотропией свойств (в частности, оптических), связанных с упорядоченностью в ориентации молекул. Молекулы жидких кристаллов под воздействием электричества могут изменять свою ориентацию и вследствие этого изменять свойства светового луча проходящего сквозь них. На задней панели дисплея расположена лампа равномерной подсветки. Управляющая электроника построчно подает напряжение на определенные электроды, изменяя прозрачность соответствующих ячеек жидких кристаллов. В результате создается изображение на экране дисплея. Картинка обновляется 50-60 раз в секунду. Мерцание экрана может быть более заметным, чем у ЭЛТ. Основываясь на этом открытии и в результате дальнейших исследований, стало возможным обнаружить связь между повышением электрического напряжения и изменением ориентации молекул кристаллов для обеспечения создания изображения. Первое свое применение жидкие кристаллы нашли в дисплеях для калькуляторов и в кварцевых часах, а затем их стали использовать в мониторах для портативных компьютеров. Сегодня, в результате прогресса в этой области, начинают получать все большее распространение LCD-мониторы для настольных компьютеров.

Экран LCD-монитора представляет собой массив маленьких сегментов (называемых пикселями), которыми можно манипулировать для отображения информации. LCD-монитор имеет несколько слоев, где ключевую роль играют две панели сделанные из свободного от натрия и очень чистого стеклянного материала, называемого субстрат или подложка, которые собственно и содержат тонкий слой жидких кристаллов между собой. Мы не будем вдаваться в тонкости работы LCD — мониторов — для понимания принципов их работы необходимы знания физики жидких кристаллов, кроме того, это мало что добавляет к той цели которую мы с Вами ставим, изучая курс.

Вкратце расскажем о разрешении LCD-мониторов. Это разрешение одно, и его еще называют native, оно соответствует максимальному физическому разрешению CRT-мониторов, т.е. физическому количеству пикселей в матрице из жидких кристалов. Именно в native разрешении LCD-монитор воспроизводит изображение лучше всего. Это разрешение определяется размером пикселей, который у LCD-монитора фиксирован. Например, если LCD-монитор имеет native разрешение 1024×768, то это значит, что на каждой из 768 линий расположено 1024 электродов, читай: пикселей. При этом есть возможность использовать и более низкое, чем native, разрешение. Для этого есть два способа. Первый называется "Centering" (центрирование); суть метода в том, что для отображения изображения используется только то количество пикселей, которое необходимо для формирования изображения с более низким разрешением. В результате изображение получается не во весь экран, а только в середине. Все неиспользуемые пиксели остаются черными, т.е. вокруг изображения образуется широкая черная рамка. Второй метод называется "Expansion" (растяжение). Суть его в том, что при воспроизведении изображения с более низким, чем native, разрешением используются все пиксели, т.е. изображение занимает весь экран. Однако, из-за того, что изображение растягивается на весь экран, возникают небольшие искажения, и ухудшается резкость. Поэтому при выборе LCD-монитора важно четко знать, какое именно разрешение вам нужно. Отдельно стоит упомянуть о яркости LCD-мониторов, так как пока нет никаких стандартов для определения того, достаточной ли яркостью обладает LCD-монитор. При этом в центре яркость LCD-монитора может быть на 25% выше, чем у краев экрана. Единственный способ определить, подходит ли вам яркость конкретного LCD-монитора, это сравнить его яркость с другими LCD-мониторами.

Еще один параметр, о котором нужно упомянуть, это контрастность. Контрастность LCD-монитора определяется отношением яркостей между самым ярким белым и самым темным черным цветом. Хорошим контрастным соотношением считается 120:1, что обеспечивает воспроизведение живых насыщенных цветов. Контрастное соотношение 300:1 и выше используется тогда, когда требуется точное отображение черно-белых полутонов. Но, как и в случае с яркостью, пока нет никаких стандартов, поэтому главным определяющим фактором являются ваши глаза.

Серьезным недостатком таких мониторов является угол обзора: даже самые последние модели нередко не позволяют нормально видеть изображение, если пользователь смотрит на монитор под углом. Впрочем эта проблема начинает отходить в прошлое: если еще недавно типичный угол обзора для жидкокристаллического монитора был около 45 градусов, то сегодня есть модели с углом обзора до 170 градусов!

Стоит отметить и такую особенность части LCD-мониторов, как возможность поворота самого экрана на 90°, с одновременным автоматическим разворотом изображения. В результате, например, если вы занимаетесь версткой, то теперь лист формата A4 можно полностью уместить на экране без необходимости использовать вертикальную прокрутку, чтобы увидеть весь текст на странице. Правда, среди CRT-мониторов тоже есть модели с такой возможностью, но они крайне редки. В случае с LCD-мониторами эта функция становиться почти стандартной.

К преимуществам LCD-мониторов можно отнести то, что они действительно плоские в буквальном смысле этого слова, а создаваемое на их экранах изображение отличается четкостью и насыщенностью цветов. Отсутствие искажений на экране и массы других проблем, свойственных традиционным CRT-мониторам. Добавим, что потребляемая и рассеиваемая мощность у LCD-мониторов существенно ниже, чем у CRT-мониторов.

Еще одним достоинством LCD мониторов является их малые размеры в глубину: если у обычного монитора глубина примерно равна диагонали экрана, то жидкокристаллические мониторы весьма тонкие, их толщина обычно порядка 5-10 см.

Главной проблемой развития технологий LCD для сектора настольных компьютеров, похоже, является размер монитора, который влияет на его стоимость. С ростом размеров дисплеев снижаются производственные возможности. В настоящее время максимальная диагональ LCD-монитора, пригодного к массовому производству, достигает 20", а недавно некоторые разработчики представили 43" модели и даже 64" модели LCD-мониторов, готовых к началу коммерческого производства.

Особенности мониторов

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 22.03.2014
Размер файла 23,3 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Классификация и отличительные особенности мониторов

2. Основные параметры и характеристики монитора

Введение

Монитор (дисплей) компьютера — это устройство, предназначенное для вывода на экран текстовой и графической информации. Его можно смело назвать самой важной частью персонального компьютера. С экраном монитора мы постоянно контактируем во время работы. От его размера и качества зависит, насколько будет комфортно нашим глазам. Монитор должен быть максимально безопасным для здоровья по уровню всевозможных излучений. Также он должен обеспечивать возможность комфортной работы, предоставляя в распоряжение пользователя качественное изображение. До пятидесятых годов компьютеры выводили информацию только на печатающие устройства. В то время компьютеры часто оснащали осциллографами, которые, использовались не для вывода информации, а для проверки электронных цепей вычислительной машины. Впервые в 1950 году в Кембриджском университете (Англия) электронно-лучевая трубка осциллографа была использована для вывода графической информации на компьютере EDASC (Electronic Delay Storage Automatic Computer). Через полтора года английский ученый Кристофер Стретчи написал для компьютера «Марк 1» программу, игравшую в шашки и выводившую информацию на экран. Реальный прорыв в представлении графической информации на экране монитора произошел в Америке в рамках военного проекта на базе компьютера «Вихрь». Данный компьютер использовался для фиксации информации о вторжении самолетов в воздушное пространство США. Первая демонстрация «Вихря» прошла 20 апреля 1951 года — радиолокатор посылал информацию о положении самолета компьютеру, и тот передавал на экран положение самолета-цели, которая изображалась в виде точки и буквы T (target). Это был первый крупный проект, в котором электронно-лучевая трубка использовалась для отображения графической информации.

Первые мониторы были векторными — в мониторах этого типа электронный пучок создает линии на экране, перемещаясь непосредственно от одного набора координат к другому. Соответственно нет необходимости разбивать в подобных мониторах экран на пиксели. Позднее появились мониторы с растровым сканированием. В мониторах подобного типа электронный пучок сканирует экран слева направо и сверху вниз, пробегая каждый раз всю поверхность экрана.

Следующей ступенькой развития мониторов явилось цветное изображение, для получения которого требуется уже не один, а три пучка, каждый из которых высвечивает определенные точки на поверхности дисплея. Со временем появились и другие технологии, которые позволили создавать более компактные и легкие экранные панели.

Сегодня, несмотря на обилие новых технологий, CRT-мониторы все еще остаются самыми распространенными и вовсе не торопятся уходить с рынка, напротив — они по-прежнему являются наиболее доступными по цене, размер их экранов постоянно растет, неуклонно совершенствуется качество изображения — при уменьшении габаритов и веса. Реальную конкуренцию мониторам на базе электронно-лучевых трубок пока могут составить только LCD-дисплеи.

По прогнозам экспертов, в будущем будет происходить постепенное слияние мониторов и телевизоров, поэтому привычные экраны мониторов с соотношением величин сторон экрана 4:3, вероятно, будут приведены к стандарту телевидения высокой четкости (ТВЧ, с разрешением 1920 x 1080) и DVD, с соотношением длин сторон изображения 16:9.

1. Классификация и отличительные особенности мониторов

Все мониторы можно классифицировать:

1. По схеме формирования изображения.

2. По своим размерам.

3. По способу воздействия на человека.

Как правило, все широко распространенные современные мониторы, по схеме формирования изображения, делятся на два типа:

— на основе электронно-лучевой трубке (ЭЛТ, или CRT);

— на основе жидких кристаллов (ЖК-панель, LCD-панель).

ЭЛТ-мониторы очень похожи на телевизоры. У них тот же принцип формирования сигнала — направленный электронный пучок вызывает свечение точек на экране. Этот тип мониторов позволяет создание изображения с максимальной контрастностью, яркостью и цветностью. Их недостатки — высокое потребление электроэнергии и вред, наносимый здоровью. монитор компьютерный излучение

ЖК-мониторы формируют изображение за счет того, что определенные точки экрана становятся прозрачными или непрозрачными в зависимости от приложенного электрического поля. Поскольку жидкокристаллические ячейки сами не светятся, ЖК-мониторам нужна подсветка. ЖК-мониторы имеют малое потребление энергии, изображение на них приятно глазам, отсутствует радиационное излучение монитора. Их недостатки — малая контрастность изображения и малые скорости регенерации (обновления изображения) экрана.

Следующим важным свойством монитора является размер его экрана. Как правило, чем больше экран, тем с большим разрешением (соответственно — меньшим размером единицы изображения) можно на нем работать. Но при этом непропорционально высоко возрастает его цена и увеличивается требуемое место для монитора на столе.

За размеры монитора считают размер его экрана по диагонали. Для ЭЛТ стандартными являются размеры 14″, 15″, 17″, 19″, 21″, 23″, 24″ (» — обозначение дюйма.) Для ЖК-мониторов — 13″, 14″, 15″, 17″, 19″.

Любой компьютер неизбежно приносит вредит здоровью. Одним из наиболее опасных компонентов компьютера является монитор.

Наиболее вредными для здоровья являются ЭЛТ-мониторы. Прежде всего, за счет рентгеновского излучения, возникающего из-за торможения электронов в трубке, и паразитного ультрафиолетового излучения монитора. К тому же на глазах человека отрицательно сказывается неравномерная яркость экрана, нечеткость изображения (ведущая к близорукости) и выпуклость экрана (ведущая к астигматизму (1).)

Первым решением, которое хоть как-то ослабляло вред от мониторов, явилось применение защитного экрана на монитор. Он увеличивал контрастность изображения, устранял солнечные блики, защищал от ультрафиолета. Однако его защита все равно была недостаточной. В связи с этим стали выпускаться мониторы, поддерживающие различные эргономические стандарты. Первым таким стандартом являлся шведский стандарт MPR-II. Затем за стандартизацию взялись международные организации, и появились стандарты TCO’92, TCO’95 и TCO’99. Уже для мониторов, удовлетворяющих стандарту TCO’92, не требовалось защитного экрана. Стандарт же TCO’99 гарантирует непричинение вреда здоровью при 8-ми часовой работе за экраном монитора, удовлетворяющего данному стандарту.

В отличие от ЭЛТ-мониторов ЖК-мониторы гораздо меньше приносят вреда здоровью, из-за отсутствия некоторых физических процессов присущих ЭЛТ-мониторам.

2. Основные параметры и характеристики монитора

Основные параметры мониторов:

Размер рабочей области экрана — это размер по диагонали от одного угла экрана до другого.

У ЖК-мониторов номинальный размер диагонали экрана равен видимому, но у ЭЛТ-мониторов видимый размер всегда меньше.

Изготовители мониторов в дополнение к физическим размерам кинескопов также предоставляют сведения о размерах видимой части экрана. Физический размер кинескопа — это внешний размер трубки. Поскольку кинескоп заключен в пластмассовый корпус, видимый размер экрана немного меньше его физического размера. Так, например, для 14″ модели (теоретическая длина диагонали 35,56 см) полезный размер диагонали равен 33,3- 33,8 см в зависимости от конкретной модели, а фактическая длина диагонали 21-дюймовых устройств (53,34 см) составляет от 49,7 до 51 см.

Читайте также: 

Радиус кривизны экрана ЭЛТ

Современные кинескопы по форме экрана делятся на три типа: сферический, цилиндрический и плоский.

У сферических экранов поверхность экрана выпуклая и все пиксели (точки) находятся на равном расстоянии от электронной пушки. Такие ЭЛТ не дороги, но изображение, выводимое на них, не очень высокого качества. В настоящее время применяются только в самых дешевых мониторах.

Цилиндрический экран представляет собой сектор цилиндра: плоский по вертикали и закругленный по горизонтали. Преимущество такого экрана — большая яркость по сравнению с обычными плоскими экранами мониторов и меньшее количество бликов на экране.

Плоские экраны (Flat Square Tube) наиболее перспективны. Устанавливаются в самых совершенных моделях мониторов. Некоторые кинескопы этого типа на самом деле не являются плоскими — но из-за очень большого радиуса кривизна (80 м — по вертикали, 50 м — по горизонтали) они выглядят действительно плоскими (это, например кинескоп FD Trinitron компании Sony).

Важным параметром кинескопа являются отражающие и защитные свойства его поверхности. Если поверхность экрана никак не обработана, то он будет отражать все предметы, находящиеся за спиной пользователя, а также его самого. Кроме того, поток вторичного излучения, возникающий при попадании электронов на люминофор, может негативно влиять на здоровье человека.

Наиболее распространенным и доступным видом антибликовой обработки экрана является покрытие диоксидом кремния. Это химическое соединение внедряется в поверхность экрана тонким слоем. Если поместить обработанный диоксидом кремния экран под микроскоп, то можно увидеть шершавую, неровную поверхность, которая отражает световые лучи от поверхности под различными углами, устраняя блики на экране. Антибликовое покрытие помогает без напряжения воспринимать информацию с экрана, облегчая этот процесс даже при хорошем освещении. Некоторые изготовители кинескопов добавляют в покрытие также химические соединения, выполняющие функции антистатиков. В наиболее передовых способах обработки экрана для улучшения качества изображения используются многослойные покрытия из различных видов химических соединений. Покрытие должно отражать от экрана только внешний свет. Оно не должно оказывать никакого влияния на яркость экрана и четкость изображения, что достигается при оптимальном количестве диоксида кремния, используемого для обработки экрана.

Частота вертикальной развертки

Частота, с которой электронный луч обходит все точки изображения, называется частотой вертикальной развертки и измеряется в «разах в секунду», или Герцах (Гц). Большинство людей не замечают мерцания изображение при частоте 85 Гц, но многие из них, тем не менее, чувствуют утомляемость глаз через несколько часов работы. Наиболее комфортное восприятие достигается при частоте 100-110 Герц. Важной характеристикой монитора является максимальная частота развертки, с которой он способен работать. И чем больше разрешение, в котором работает монитор, тем эта частота меньше. (Разрешение — число точек по горизонтали и вертикали, которое отображает монитор.)

Частота горизонтальной развертки

Это параметр, определяющий, как часто изображение на экране заново перерисовывается. Частота горизонтальной развертки в Гц. В случае с традиционными ЖК мониторами время свечения люминофорных элементов очень мало, поэтому электронный луч должен проходить через каждый элемент люминофорного слоя достаточно часто, чтобы не было заметно мерцания изображения. Если частота такого обхода экрана становится меньше 70 Гц, то инерционности зрительного восприятия будет недостаточно для того, чтобы изображение не мерцало. Чем выше частота регенерации, тем более устойчивым выглядит изображение на экране. Мерцание изображения приводит к утомлению глаз, головным болям и даже к ухудшению зрения. Заметим, что чем больше экран монитора, тем более заметно мерцание, особенно периферийным (боковым) зрением, так как угол обзора изображения увеличивается. Значение частоты горизонтальной развертки зависит от используемого разрешения, от электрических параметров монитора и от возможностей видеоадаптера.

Шаг точек — это диагональное расстояние между двумя точками люминофора одного цвета. Например, диагональное расстояние от точки люминофора красного цвета до соседней точки люминофора того же цвета. Этот размер обычно выражается в миллиметрах (мм). В кинескопах с апертурной решеткой используется понятие шага полос для измерения горизонтального расстояния между полосами люминофора одного цвета. Чем меньше шаг точки или шаг полосы, тем лучше монитор: изображения выглядят более четкими и резкими, контуры и линии получаются ровными и изящными. Очень часто размер токи на периферии больше, чем в центре экрана. Тогда производители указывают оба размера.

Допустимые углы обзора

Для ЖК-мониторов это критический параметр, поскольку не у всякого плоскопанельного дисплея угол обзора такой же, как у стандартного монитора ЭЛТ. Проблемы, связанные с недостаточным углом обзора, долгое время сдерживали распространение ЖК-дисплеев. Поскольку свет от задней стенки дисплейной панели проходит через поляризационные фильтры, жидкие кристаллы и ориентирующие слои, то из монитора он выходит большей частью вертикально ориентированным. Если посмотреть на обычный плоский монитор сбоку, то либо изображения вообще не видно, либо все же его можно увидеть, но с искаженными цветами. В стандартном TFT-дисплее с молекулами кристаллов, ориентированными не строго перпендикулярно подложке, угол обзора ограничивается 40 градусами по вертикали и 90 градусами по горизонтали. Контрастность и цвет варьируются при изменении угла, под которым пользователь смотрит на экран. Эта проблема стала приобретать все большую актуальность по мере увеличения размеров ЖК-дисплеев и количества отображаемых ими цветов. Для банковских терминалов это свойство, конечно, очень ценно (так как обеспечивает дополнительную безопасность), но обычным пользователям приносит неудобства. К счастью, производители уже начали применять улучшенные технологии, расширяющие угол обзора. Они позволяют расширить угол обзора до 160 градусов и выше, что соответствует характеристикам ЭЛТ-мониторов (рис.2). Максимальным углом обзора считается тот, где величина контрастности падает до соотношения 10:1 по сравнению с идеальной величиной (измеренной в точке, непосредственно расположенной над поверхностью дисплея).

Их появление характерно для ЖК-мониторов. Это вызвано дефектами транзисторов, а на экране такие неработающие пиксели выглядят как случайно разбросанные цветные точки. Поскольку транзистор не работает, то такая точка либо всегда черная, либо всегда светится. Эффект порчи изображения усиливается, если не работают целые группы точек или даже области дисплея. К сожалению, не существует стандарта, задающего максимально допустимое число неработающих точек или их групп на дисплее. У каждого производителя есть свои нормативы. Обычно 3-5 неработающих точек считается нормой. Покупатели должны проверять этот параметр при получении компьютера, поскольку подобные дефекты не считаются заводским браком и в ремонт не принимаются.

Максимальное разрешение, поддерживаемое монитором, является одним из ключевых параметров монитора, его указывает каждый производитель. Разрешение обозначает количество отображаемых элементов на экране (точек) по горизонтали и вертикали, например: 1024×768. Физическое разрешение зависит в основном от размера экрана и диаметра точек экрана (зерна) электронно-лучевой трубки экрана (для современных мониторов — 0.28-0.25). Соответственно, чем больше экран и чем меньше диаметр зерна, тем выше разрешение. Максимальное разрешение обычно превосходит физическое разрешение электронно-лучевой трубки монитора.

Конструкция корпуса и подставки

Конструкция монитора должна обеспечивать возможность фронтального наблюдения экрана путем поворота корпуса в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси в пределах ±30° и в вертикальной плоскости вокруг горизонтальной оси в пределах ±30° с фиксацией в заданном положении. Дизайн мониторов должен предусматривать окраску в спокойные мягкие тона с диффузным рассеиванием света. Корпус монитора должен иметь матовую поверхность одного цвета с коэффициентом отражения 0,4 — 0,6 и не иметь блестящих деталей, способных создавать блики.

Способ подключения монитора к компьютеру

Существует два способа подключения монитора к компьютеру: сигнальный (аналоговый) и цифровой.

Монитору необходимо подведение видеосигналов, несущих информацию, отображаемую на экране. Цветному монитору требуется три сигнала, кодирующих цвет (RGB), и два сигнала синхронизации (вертикальной и горизонтальной развертки). Для подключения монитора к компьютеру используют сигнальные (аналоговые) кабели различных типов. Со стороны компьютера такой кабель в большинстве случаев имеет трехрядный разъем DB15/9, который еще называют VGA-разъемом. Этот разъем используется в большинстве IBM-совместимых компьютеров. Компьютеры Macintosh производства компании Apple используют другой соединитель — двухрядный DB15. Кроме того, существуют специальные коаксиальные кабели.

Некоторые мониторы для удобства имеют два переключаемых входных интерфейса: DB15/9 и BNC. Имея два компьютера, можно один монитор использовать для работы с двумя компьютерами (естественно не одновременно).

Помимо сигнального соединения возможно соединение монитора с компьютером через цифровой интерфейс, позволяющий управлять монитором из компьютера: калибровать его внутренние цепи, настраивать геометрические параметры изображения и т.п. в качестве цифрового интерфейса наиболее часто применяется разъем RC-232C.

Средства управления и регулирования

Под управлением понимают подстройку таких параметров, как яркость, геометрия изображения на экране. Существуют два типа систем управления и регулирования монитора: аналоговые (ручки, движки, потенциометры) и цифровые (кнопки, экранное меню, цифровое управление через компьютер). Аналоговое управление используется в дешевых мониторах и позволяет напрямую изменять электрические параметры в узлах монитора. Как правило, при аналоговом управлении пользователь имеет возможность настраивать только яркость и контраст. Цифровое управление обеспечивает передачу данных от пользователя к микропроцессору, управляющему работой всех узлов монитора. Микропроцессор на основании этих данных делает соответствующие коррекции формы и величины напряжений в соответствующих аналоговых узлах монитора. В современных мониторах используется только цифровое управление, хотя количество контролируемых параметров зависит от класса монитора и варьируется от нескольких простейших параметров (яркость, контраст, примитивная подстройка геометрии изображения) до сверхрасширенного набора (25 — 40 параметров) обеспечивают точные настройки.

Заключение

В настоящее время развитие компьютерных технологий требует разработки новых мониторов, большего размера и новых возможностей. Создаваемые новые программы по работе с трехмерной графикой (таких как 3D-моделирование, компьютерная анимация и др.) уже не могут нормально воспроизводиться на старых мониторах. Все это подталкивает разработчиков к усовершенствованию уже имеющихся технологий в области воспроизведения информации.

Устройство и работа TFT LCD матрицы.

Одними из главных достижений стало изобретение технологии LCD TFT-матрицы – жидкокристаллической матрицы с тонкопленочными транзисторами (Thin Film Transistors). У TFT-мониторов кардинально возросло быстродействие пикселей, выросла цветовая глубина изображения и удалось избавиться от «хвостов» и «теней».
Структура панели, изготовленной по TFT технологии, приведена на Рис.2

Структура ЖК-панели

Рис.2. Схема структуры TFT LCD матрицы.
Полноцветное изображение на ЖК-матрице формируется из отдельных точек (пикселей), каждая из которых состоит обычно из трех элементов (субпикселей), отвечающих за яркость каждой из основных составляющих цвета — обычно красной (R), зеленой (G) и синей (B) — RGB. Видеосистема монитора непрерывно сканирует все субпиксели матрицы, записывая в запоминающие конденсаторы уровень заряда, пропорциональный яркости каждого субпикселя. Тонкопленочные транзисторы (Thin FilmTrasistor (TFT) — собственно, поэтому так и называется TFT-матрица) подключают запоминающие конденсаторы к шине с данными на момент записи информации в данный субпиксель и переключают запоминающий конденсатор в режим сохранения заряда на все остальное время.
Напряжение, сохраненное в запоминающем конденсаторе TFT- матрицы, действует на жидкие кристаллы данного субпикселя, поворачивая плоскость поляризации проходящего через них света от тыловой подсветки, на угол, пропорциональный этому напряжению. Пройдя через ячейку с жидкими кристаллами, свет попадает на матричный светофильтр, на котором для каждого субпикселя сформирован свой светофильтр одного из основных цветов (RGB). Рисунок взаиморасположения точек разных цветов для каждого типа ЖК-панели разный, но это отдельная тема. Далее, сформированный световой поток основных цветов поступает на внешний поляризационный фильтр, коэффициент пропускания света которого зависит от угла поляризации падающей на него световой волны. Поляризационный светофильтр прозрачен для тех световых волн, плоскость поляризации которых параллельна его собственной плоскости поляризации. С возрастанием этого угла, поляризационный фильтр начинает пропускать все меньше света, вплоть до максимального ослабления при угле 90 градусов. В идеале, поляризационный фильтр не должен пропускать свет, поляризованный ортогонально его собственной плоскости поляризации, но в реальной жизни, все-таки небольшая часть света проходит. Поэтому всем ЖК-дисплеям свойственна недостаточная глубина черного цвета, которая особенно ярко проявляется при высоких уровнях яркости тыловой подсветки.
В результате, в LCD-дисплее световой поток от одних субпикселей проходит через поляризационный светофильтр без потерь, от других субпикселей — ослабляется на определенную величину, а от какой-то части субпикселей практически полностью поглощается. Таким образом, регулируя уровень каждого основного цвета в отдельных субпикселях, можно получить из них пиксель любого цветового оттенка. А из множества цветных пикселей составить полноэкранное цветное изображение.
ЖК-монитор позволил совершить серьезный прорыв в компьютерной технике, сделав ее доступной большому количеству людей. Более того, без LCD-экрана невозможно было бы создать портативные компьютеры типа ноутбуков и нетбуков, планшеты и сотовые телефоны. Но так ли все безоблачно с применением жидкокристаллических дисплеев?

Чем изогнутый монитор лучше классического

Чтобы ответить на главный вопрос, заданный в начале текста, мы должны тщательно проанализировать все сильные стороны обоих решений.

В случае изогнутых моделей их дизайн устраняет все возможные искажения изображения, особенно на больших поверхностях. К ним, среди прочего, относится неравномерное освещение, которое часто наблюдается в плоских мониторах. В результате изображение может оказаться более качественным, что, конечно же, также зависит от индивидуальных параметров устройства.

Изогнутые мониторы имеют одно большое преимущество – это широкий обзор. Как мы уже упоминали, они адаптируются к естественной кривизне глаза, благодаря чему у нас создается впечатление, что экран больше, чем на самом деле. Благодаря этому мы также можем увидеть больше деталей на отображаемом изображении.

Обсуждаемые устройства перевешивают плоские модели ещё и потому, что они гораздо меньше подвержены воздействию солнечных лучей, выходящих из-за окна. Всё, конечно, из-за их изгиба, что позволяет поддерживать удовлетворительную видимость даже в активного солнечного воздействия.

Со времени своего рождения и до сегодня мониторы прошли определенное «эволюционное» развитие. Оно выразилось в появление на свет трех видов устройств.

1. ЭЛТ-мониторы.

Отличаются крупными габаритными размерами, внушительным весом и мерцающим экраном.

Обязательный элемент конструкции этих приборов — электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). Она представляет собой стеклянный сосуд, заполненный вакуумом. С одной стороны трубка узкая, как горловина, а с другой широкая и плоская. Это и есть экран. С фронтальной стороны он покрыт специальным веществом – люминофором. Оно обладает свойством светиться под воздействием потока электронов. Слегка мерцающее изображение на экране ЭЛТ-монитора является результатом бомбардировки люминофора управляемым потоком заряженных частиц.

В цветных мониторах экран покрыт мельчайшими частицам красного, синего и зеленого люминофора. Поток заряженных частиц обеспечивают три электронных пушки. Так возникает цветное изображение на экранах ЭЛТ-мониторов.

Мониторы с ЭЛТ уходят в прошлое из-за своих главных недостатков – больших габаритов, высокого электропотребления и электромагнитного излучения. Но в то же время они обладают достоинствами, которыми не всегда могут похвастаться более современные виды мониторов. Главные из них – большая скорость вывода изображения на экран и высокое его качество под любым углом обзора. Поэтому с ЭЛТ-мониторами не спешат расставаться любители DVD-фильмов и заядлые геймеры.

2. Жидкокристаллические мониторы.

Их еще называют LSD-мониторами, что в принципе одно и то же. Технология воспроизведения изображения в таких устройствах построена на использовании жидких кристаллов, обладающих уникальными свойствами. Они способны в зависимости от направления электромагнитного поля пропускать или не пропускать определенную цветовую составляющую. То есть можно говорить о том, что молекулы жидких кристаллов являются фильтрами, которыми можно управлять и тем самым регулировать выдачу на экран нужных цветовых эффектов в виде изображений.

К главным достоинствам LSD-мониторов можно отнести их компактность, низкое электропотребление, отсутствие излучения и мерцания экрана. Поэтому, наверное, большинство людей сегодня хотят купить монитор с жидкокристаллическим экраном.

3. Плазменные мониторы.

Отличаются выразительной яркостью и контрастностью изображения. Но есть и недостатки – сравнительно большое электропотребление и невысокая разрешающая способность. Экран плазменного монитора состоит из множества мелких колб, заполненных инертным газом. Их внутренняя поверхность покрыта люминофором, мельчайшие точки которого засвечиваются нужным цветом под воздействием плазменного разряда в среде инертного газа. Разряд возникает в результате подачи напряжения на электроды, которыми «прошиты» колбы.

Рассмотрев все виды мониторов, можно придти к следующему выводу, что наиболее востребованными в настоящее время являются жидкокристалические устройства. Благодаря своим неоспоримым преимуществам, они сумели полностью вытеснить с рынка ЭЛТ-мониторы. Плазменные конструкции для работы с компьютером применяются редко. Они чаще используются в качестве телевизоров и мониторов для больших аудиторий.

Если информации о мониторах в данной статьи для кого-то окажется недостаточно, то больше об этих приборах можно узнать тут.

Шаг №4. Перезаписываем старый диск

К сожалению, встречаются диски, которые нельзя очистить. Но зато их можно перезаписать! В любом варианте записи укажите для программы файлы, которые хотите зафиксировать на диск. Зная о том, и фильмы, вы освободите себя от лишних денежных трат.

Чтобы перезаписать страрый диск настройте дополнительные параметры: скорость, имя, которое необходимо присвоить диску, при надобности запросите его верификацию и отключение ПК после завершения записи. Не забудьте вставить диск в привод. Когда программа запросит подтверждения перезаписи и удаления файлов, нажмите «Да».

Теперь вы знаете, как очистить диск от ненужных файлов. Как вы уже успели понять из статьи, «Студия Дисков» — это удобный софт для работы с дисками. Вы быстро сможете записать абсолютно любую информацию на внешние носители или перезаписать старые диски, заполнив их новыми и полезными данными.

Дисплейные устройства и проекторы. Классификация и принцип действия дисплейных устройств. Технология элт. Технология жкд. Технология осид (элд). ПлАзменные мониторы.

Существуют два основных метода вывода изображения: векторный метод и растровый метод.

Векторный метод. При этом методе рисующий инструмент прорисовывает только изображение фигуры и его траектория движения определяется выводим изображением. Изображение состоит из графических примитивов: отрезки прямых –векторы, дуги, окружности и т.д. ввиду сложности построения системы управления лучом, обеспечивающей быстрое и точное по сложной траектории этот метод пока не нашел широкого применения.

Растровый метод сканирует всю поверхность вывода изображения и обеспечивает рисующий элемент, который способен оставлять видимый след. Траектория движения инструмента постоянна и не зависит от выводимого изображения, но инструмент может рисовать, а может не рисовать отдельные точки. В случае использования Видео монитора , как инструмента рисующего изображение является управляемый луч для черно-белого изображения и три базовых луча (Красный, Зеленый, Синий) для цветного изображения. Луч построчно сканирует экран и вызывает свечение люминофора, нанесенного на внутреннюю поверхность экрана, рис. 29.

При этом, когда луч движется слева направо, он включен, а когда возвращается справа налево он выключен. Каждая строка разбита на некоторое количество точек – пикселей (Picture Elements-элементарные картинки), засветкой каждой из которых может управлять устройство , формирующее изображение (графическая карта).

Рис. 29 – Прогрессивная развертка

В системах с прогрессивной или нечередующейся разверткой луч идет по тем же строкам в различных кадрах (рис. 29), а в системах с чересстрочной разверткой луч пройдет по строкам, смещенным на половину шага строки, и поэтому всю поверхность кадра луч проходит за два цикла кадровой развертки. Это позволяет в два раза снизить частоту строчной развертки, а следовательно и скорость вывода точек изображения на экран (рис. 30).

Рис. 30 – Чересстрочная развертка

Так, как инерционность зрения человека находится на частоте 40-60 Гц, то частота смена кадра не должна быть ниже этого значения, чтобы человек не мог заметить эту смену, т.е. на уровне 50Гц. Для обеспечения качественного изображения на экране луч должен иметь как можно больше количество светящихся точек на экране. Например: 600 строк по 800 точек каждая строка. Следовательно частота строк составит:

50Гц х (600)=30 000 Гц= 30 кГц

При этом , для вывода каждой точки необходима частота:

30кГц х 800= 24000кГц= 48 мГц

А это уже высокая частота для электронных схем.

Кроме того, соседние точки выводимого сигнала не связаны друг с другом, поэтому частоту управления интенсивностью луча должна быть еще увеличена на 25% и тогда составит около 60 мГц.

Такую частоту пропускания должны обеспечивать все устройства видеотракта: видеоусилители, сигнальные линии интерфейсов и сам графический адаптер. На всех этих стадиях обработки и передачи сигнала высокая частота создает технические трудности. Для уменьшения частоты строк обеспечивают чересстрочную развертку изображения за один полукадр:

четные строки засвечиваются в одном полукадре;

нечетные строки – в другом полукадре.

Однако, качество изображения требует увеличение частоты кадра с целью исключения мерцания изображения, этого же требует и увеличение размера экрана монитора, на которое выводится само изображение. При этом, чем выше частота, тем ниже производительность графической системы при построении изображений.

Таким образом, существуют некоторые оптимальные соотношения работы графического редактора и монитора вывода изображения: графический редактор является задающим устройством, а монитор со своими генераторами разверток должен обеспечивать заданные параметры синхронизации разверток луча и кадра.

Классификация мониторов

Монито́р — устройство, предназначенное для визуального отображения информации. Современный монитор состоит из корпуса, блока питания, плат управления и экрана. Информация (видеосигнал) для вывода на монитор поступает с компьютера посредством видеокарты, либо с другого устройства, формирующего видеосигнал.

По виду выводимой информации мониторы делятся на:

алфавитно-цифровые [система текстового (символьного) дисплея (character display system) – начиная с MDA][1]

дисплеи, отображающие только алфавитно-цифровую информацию;

дисплеи, отображающие псевдографические символы.

графические[1]для вывода текстовой и графической (в том числе видео) информации.

векторные (vector-scan display) – лазерное световое шоу;

растровые (raster-scan display) – используется практически в каждой графической подсистеме PC.

ЭЛТ — на основе электронно-лучевой трубки (англ.cathode ray tube, CRT);

ЖК — жидкокристаллические мониторы (англ.liquid crystal display, LCD);

Плазменный — на основе плазменной панели(plasma display panel, PDP, gas-plazma display panel);

Проектор — видеопроектор и экран, размещённые отдельно или объединённые в одном корпусе ;

OLED-монитор — на технологии OLED(англ.organic light-emitting diode — органический светоизлучающий диод).

По виду управления различают:

По размерности отображения:

двухмерный (2D) — одно изображение для обоих глаз

трехмерный (3D) — для каждого глаза формируется отдельное изображение для получения эффекта объема.

По типу интерфейсного кабеля

Электронно-лучевые мониторы

Самым важным элементом такого монитора является кинескоп, называемый также электронно-лучевой трубкой. ЭЛТ представляет собой электронный вакуумный прибор в стеклянной колбе, в горловине которого находится электронная пушка, а на дне — экран, покрытый люминофором. Нагреваясь, электронная пушка испускает поток электронов, которые с большой скоростью устремляются к экрану. Поток электронов (электронный луч) проходит через фокусирующую и отклоняющую катушки, которые направляют его в определенную точку покрытого люминофором экрана. Под воздействием ударов электронов люминофор излучает свет, который видит пользователь, сидящий перед экраном компьютера.

В электронно-лучевых мониторах используются три слоя люминофора: красный, зеленый и синий. Для выравнивания потоков электронов применяется так называемая теневая маска — металлическая пластина, имеющая щели или отверстия, которые разделяют красный, зеленый и синий люминофор на группы по три точки каждого цвета. Качество изображения определяется типом используемой теневой маски; на резкость изображения влияет расстояние между группами люминофора (шаг расположения точек).

На рис. 31 показан типичная электронно-лучевая трубка в разрезе.

Рис. 31 – Цветная ЭЛТ в разрезе: 1 – электронные пушки; 2 – электронные лучи; 3 – фокусирующая катушка; 4 – отклоняющие катушки; 5 – анод; 6 – теневая маска; 7 – люминофор; 8 – маска и зерна люминофора в увеличении.

Химическое вещество, используемое в качестве люминофора, характеризуется временем послесвечения, которое отражает длительность свечения люминофора после воздействия электронного пучка. Время послесвечения и частота обновления изображения должны соответствовать друг другу, чтобы не было заметно мерцание изображения (если время послесвечения очень мало) и отсутствовали размытость и удвоение контуров в результате наложения последовательных кадров (если время послесвечения слишком велико).

Электронный луч движется очень быстро, прочерчивая экран строками слева направо и сверху вниз по траектории, именуемой растром. Период сканирования по горизонтали определяется скоростью перемещения луча поперек экрана. В процессе развертки (перемещения по экрану) луч воздействует на те элементарные участки люминофорного покрытия экрана, где должно появиться изображение. Интенсивность луча постоянно меняется, в результате чего изменяется яркость свечения соответствующих участков экрана. Поскольку свечение исчезает очень быстро, электронный луч должен вновь и вновь пробегать по экрану, возобновляя его. Этот процесс называется регенерацией изображения.

В большинстве мониторов частота регенерации, которую также называют частотой вертикальной развертки, во многих режимах приблизительно равна 85 Гц, т.е. изображение на экране обновляется 85 раз в секунду. Снижение частоты регенерации приводит к мерцанию изображения, что очень утомляет глаза. Следовательно, чем выше частота регенерации, тем комфортнее себя чувствует пользователь.

Очень важно, чтобы частота регенерации, которую может обеспечить монитор, соответствовала частоте, на которую настроен видеоадаптер. Если такого соответствия нет, изображение на экране вообще не появится, а монитор может выйти из строя. В целом видеоадаптеры обеспечивают намного большую частоту регенерации, чем поддерживается большинством мониторов. Именно поэтому изначальная частота регенерации, определенная для большинства видеоадаптеров с целью предотвращения повреждения монитора, составляет 60 Гц.

В настоящее время мониторы на базе ЭЛТ можно считать морально устаревшими.

ЖК мониторы

Экраны LCD-мониторов (Liquid Crystal Display, жидкокристаллические мониторы (ЖК-мониторы)) сделаны из вещества, которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Фактически это жидкости, обладающие анизотропией свойств (в частности оптических), связанных с упорядоченностью в ориентации молекул.

Как ни странно, но жидкие кристаллы старше ЭЛТ почти на десять лет, первое описание этих веществ было сделано еще в 1888 г. Однако долгое время никто не знал, как их применить на практике и никому, кроме физиков и химиков, они не были интересны. В конце 1966 г. корпорация RCA продемонстрировала прототип LCD-монитора – цифровые часы.

Значительную роль в развитии LCD-технологии сыграла корпорация Sharp. Она и до сих пор находится в числе технологических лидеров. Первый в мире калькулятор CS10A был произведен в 1964 г. именно этой корпорацией. В октябре 1975 г. уже по технологии TN LCD были изготовлены первые компактные цифровые часы. Во второй половине 70-х начался переход от восьмисегментных жидкокристаллических индикаторов к производству матриц с адресацией каждой точки. Так, в 1976 г. Sharp выпустила черно-белый телевизор с диагональю экрана 5,5 дюйма, выполненного на базе LCD-матрицы разрешением 160х120 пикселей.

Принцип работы ЖК мониторов

Работа ЖК-мониторов основана на явлении поляризации светового потока. Известно, что так называемые кристаллы поляроиды способны пропускать только ту составляющую света, вектор электромагнитной индукции которой лежит в плоскости, параллельной оптической плоскости поляроида. Для оставшейся части светового потока поляроид будет непрозрачным. Таким образом поляроид как бы «просеивает» свет, данный эффект называется поляризацией света. Когда были изучены жидкие вещества, длинные молекулы которых чувствительны к электро-статическому и электромагнитному полю и способны поляризовать свет, появилась возможность управлять поляризацией. Эти аморфные вещества за их схожесть с кристаллическими веществами по электрооптическим свойствам, а также за способность принимать форму сосуда, назвали жидкими кристаллами.

Экран LCD монитора представляет собой массив маленьких сегментов (называемых пикселями), которыми можно манипулировать для отображения информации. LCD монитор имеет несколько слоев, где ключевую роль играют две панели, сделанные из свободного от натрия и очень чистого стеклянного материала, называемого субстрат или подложка, которые собственно и содержат тонкий слой жидких кристаллов между собой, рис. 32.

Рис. 32 – структура экрана LCD монитора

На панелях имеются бороздки, которые направляют кристаллы, сообщая им специальную ориентацию. Бороздки расположены таким образом, что они параллельны на каждой панели, но перпендикулярны между двумя панелями. Продольные бороздки получаются в результате размещения на стеклянной поверхности тонких пленок из прозрачного пластика, который затем специальным образом обрабатывается. Соприкасаясь с бороздками, молекулы в жидких кристаллах ориентируются одинаково во всех ячейках.

Молекулы одной из разновидностей жидких кристаллов (нематиков) при отсутствии напряжения поворачивают вектор электрического (и магнитного) поля в световой волне на некоторый угол в плоскости, перпендикулярной оси распространения пучка. Нанесение бороздок на поверхность стекла позволяет обеспечить одинаковый угол поворота плоскости поляризации для всех ячеек. Две панели расположены очень близко друг к другу.

Жидкокристаллическая панель освещается источником света (в зависимости от того, где он расположен, жидкокристаллические панели работают на отражение или на прохождение света).

Плоскость поляризации светового луча поворачивается на 90° при прохождении одной панели, рис. 33.

Рис. 33 – Поворот плоскости поляризации светового луча

При появлении электрического поля, молекулы жидких кристаллов частично выстраиваются вертикально вдоль поля, угол поворота плоскости поляризации света становится отличным от 90 градусов и свет беспрепятственно проходит через жидкие кристаллы, рис. 34.

Рис. 34 – Положение молекул в присутствии электрического поля

Поворот плоскости поляризации светового луча незаметен для глаза, поэтому возникла необходимость добавить к стеклянным панелям еще два других слоя, представляющих собой поляризационные фильтры. Эти фильтры пропускают только ту компоненту светового пучка, у которой ось поляризации соответствует заданному. Поэтому при прохождении поляризатора пучок света будет ослаблен в зависимости от угла между его плоскостью поляризации и осью поляризатора. При отсутствии напряжения ячейка прозрачна, так как первый поляризатор пропускает только свет с соответствующим вектором поляризации. Благодаря жидким кристаллам вектор поляризации света поворачивается, и к моменту прохождения пучка ко второму поляризатору он уже повернут так, что проходит через второй поляризатор без проблем, рис 35а.

Читайте также:  Что делать если сгорела видеокарта на компьютере

Рис. 35 – Прохождение света без наличия электрического поля (а) и при наличии (б)

В присутствии электрического поля поворота вектора поляризации происходит на меньший угол, тем самым второй поляризатор становится только частично прозрачным для излучения. Если разность потенциалов будет такой, что поворота плоскости поляризации в жидких кристаллах не произойдет совсем, то световой луч будет полностью поглощен вторым поляризатором, и экран при освещении сзади будет спереди казаться черным, (лучи подсветки поглощаются в экране полностью) рис. 35б. Если расположить большое число электродов, которые создают разные электрические поля в отдельных местах экрана (ячейки), то появится возможность при правильном управлении потенциалами этих электродов отображать на экране буквы и другие элементы изображения. Электроды помещаются в прозрачный пластик и могут иметь любую форму.

Технологические новшества позволили ограничить размеры электродов величиной маленькой точки, соответственно на одной и той же площади экрана можно расположить большее число электродов, что увеличивает разрешение LCD монитора, и позволяет нам отображать даже сложные изображения в цвете.

Для вывода цветного изображения необходима подсветка монитора сзади, таким образом, чтобы свет исходил из задней части LCD дисплея. Это необходимо для того, чтобы можно было наблюдать изображение с хорошим качеством, даже если окружающая среда не является светлой. Цвет получается в результате использования трех фильтров, которые выделяют из излучения источника белого света три основные компоненты. Комбинируя три основные цвета для каждой точки или пикселя экрана, появляется возможность воспроизвести любой цвет.

В случае с цветом существует несколько возможностей: можно сделать несколько фильтров друг за другом (приводит к малой доле проходящего излучения), можно воспользоваться свойством жидкокристаллической ячейки — при изменении напряженности электрического поля угол поворота плоскости поляризации излучения изменяется по-разному для компонент света с разной длиной волны. Эту особенность можно использовать для того, чтобы отражать (или поглощать) излучение заданной длины волны (проблема состоит в необходимости точно и быстро изменять напряжение). Какой именно механизм используется, зависит от конкретного производителя. Первый метод проще, второй эффективнее.

Первые LCD дисплеи были очень маленькими, около 8 дюймов, в то время как сегодня они достигли 15″ размеров для использования в ноутбуках, а для настольных компьютеров производятся 20″ и более LCD мониторы. Вслед за увеличением размеров следует увеличение разрешения, следствием чего является появление новых проблем, которые были решены с помощью появившихся специальных технологий. Одной из первых проблем была необходимость стандарта в определении качества отображения при высоких разрешениях. Первым шагом на пути к цели было увеличение угла поворота плоскости поляризации света в кристаллах с 90° до 270° с помощью STN технологии.

STN — это сокращение, означающее «Super Twisted Nematic». Технология STN позволяет увеличить торсионный угол (угол кручения) ориентации кристаллов внутри LCD дисплея с 90° до 270°, что обеспечивает лучшую контрастность изображения при увеличении размеров монитора.

Часто STN ячейки используются в паре. Такая конструкция называется DSTN (Double Super Twisted Nematic), в которой одна двухслойная DSTN-ячейка состоит из 2 STN-ячеек, молекулы которых при работе поворачиваются в противоположные стороны. Свет, проходя через такую конструкцию в «запертом» состоянии, теряет большую часть своей энергии. Контрастность и разрешающая способность DSTN достаточно высокая, поэтому появилась возможность изготовить цветной дисплей, в котором на каждый пиксель приходится три ЖК-ячейки и три оптических фильтра основных цветов. Цветные дисплеи не способны работать от отраженного света, поэтому лампа задней подсветки — их обязательный атрибут. Для сокращения габаритов лампа находится с боку, а напротив нее зеркало.

Рис. 36 – Задняя подсветка LCD монитора

Также STN ячейки используются в режиме TSTN (Triple Super Twisted Nematic), когда два тонких слоя полимерной пленки добавляются для улучшения цветопередачи цветных дисплеев или для обеспечения хорошего качества монохромных мониторов.

Термин пассивная матрица (passive matrix) появился в результате разделения монитора на точки, каждая из которых, благодаря электродам, может задавать ориентацию плоскости поляризации луча, независимо от остальных, так что в результате каждый такой элемент может быть подсвечен индивидуально для создания изображения. Матрица называется пассивной, потому что технология создания LCD дисплеев, которая была описана выше, не может обеспечить быструю смену информации на экране. Изображение формируется строка за строкой путем последовательного подвода управляющего напряжения на отдельные ячейки, делающего их прозрачными. Из-за довольно большой электрической емкости ячеек напряжение на них не может изменяться достаточно быстро, поэтому обновление картинки происходит медленно. Такой дисплей имеет много недостатков с точки зрения качества, потому что изображение не отображается плавно и дрожит на экране. Маленькая скорость изменения прозрачности кристаллов не позволяет правильно отображать движущиеся изображения.

Для решения части вышеописанных проблем применяют специальные технологии, Для улучшения качества динамического изображения было предложено увеличить количество управляющих электродов. То есть вся матрица разбивается на несколько независимых подматриц (Dual Scan DSTN — два независимых поля развертки изображения), каждая из которых содержит меньшее количество пикселей, поэтому поочередное управление ими занимает меньше времени. В результате чего можно сократить время инерции ЖК.

В настоящее время 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 + film (Twisted Nematic + film)

TN + film — самая простая технология. Часть film в названии технологии означает дополнительный слой, применяемый для увеличения угла обзора (ориентировочно — от 90° до 150°). В настоящее время приставку film часто опускают, называя такие матрицы просто TN. К сожалению, способа улучшения контрастности и времени отклика для панелей TN пока не нашли, причём время отклика у данного типа матриц является на настоящий момент одним из лучших, а вот уровень контрастности — нет.

Матрица TN работает следующим образом: если к пикселям не прилагается напряжение, жидкие кристаллы (и поляризованный свет, который они пропускают) поворачиваются друг относительно друга на 90° в горизонтальной плоскости в пространстве между двумя пластинами. И так как направление поляризации фильтра на второй пластине составляет угол в 90° с направлением поляризации фильтра на первой пластине, свет проходит через него. Если красные, зеленые и синие субпиксели полностью освещены, на экране образуется белая точка.

К достоинствам технологии можно отнести самое маленькое время отклика среди современных матриц, а также невысокую себестоимость.

Недостатки: худшая цветопередача, наименьшие углы обзора.

IPS (In-Plane Switching) или SFT (Super Fine TFT)

Технология In-Plane Switching (Super Fine TFT) была разработана компаниями Hitachi и NEC. Эти компании пользуются этими двумя разными названиями одной технологии — NEC technologies ltd. использует SFT, а Hitachi — IPS. Технология предназначалась для избавления от недостатков TN + film. Однако сначала, хотя с помощью IPS удалось добиться увеличения угла обзора до 170°, а также высокой контрастности и цветопередачи, время отклика осталось на низком уровне.

Если к матрице IPS не приложено напряжение, молекулы жидких кристаллов не поворачиваются. Второй фильтр всегда повернут перпендикулярно первому, и свет через него не проходит. Поэтому отображение чёрного цвета близко к идеалу. При выходе из строя транзистора «битый» пиксель для панели IPS будет не белым, как для матрицы TN, а чёрным.

При приложении напряжения молекулы жидких кристаллов поворачиваются перпендикулярно своему начальному положению и пропускают свет.

IPS в настоящее время вытеснено различными модификациями технологиями S-IPS (Super-IPS), которая наследует все преимущества технологии IPS с одновременным уменьшением времени отклика, а также увеличением контрастности.

Достоинства: отличная цветопередача, большие углы обзора

Недостатки: большое время отклика, высокая себестоимость.

VA (Vertical Alignment)

Матрицы MVA/PVA считаются компромиссом между TN и IPS, как по стоимости, так и по потребительским качествам. MVA (Multi-domain Vertical Alignment). Эта технология разработана компанией Fujitsu как компромисс между TN и IPS технологиями. Горизонтальные и вертикальные углы обзора для матриц MVA составляют 160° (на современных моделях мониторов до 176—178°), при этом благодаря использованию технологий ускорения (RTC) эти матрицы не сильно отстают от TN+Film по времени отклика, но значительно превышают характеристики последних по глубине цветов и точности их воспроизведения.

MVA стала наследницей технологии VA, представленной в 1996 году компанией Fujitsu. Жидкие кристаллы матрицы VA при выключенном напряжении выровнены перпендикулярно по отношению ко второму фильтру, то есть не пропускают свет. При приложении напряжения кристаллы поворачиваются на 90°, и на экране появляется светлая точка. Как и в IPS-матрицах, пиксели при отсутствии напряжения не пропускают свет, поэтому при выходе из строя видны как чёрные точки.

Достоинствами технологии MVA являются глубокий чёрный цвет и отсутствие как винтовой структуры кристаллов, так и двойного магнитного поля.

Недостатки MVA в сравнении с S-IPS: пропадание деталей в тенях при перпендикулярном взгляде, зависимость цветового баланса изображения от угла зрения.

Аналогами MVA являются технологии:

PVA (Patterned Vertical Alignment) от Samsung.

Super PVA от Samsung.

Super MVA от CMO.

Основные технические характеристики LCD мониторов

Разрешение — горизонтальный и вертикальный размеры, выраженные в пикселях. В отличие от ЭЛТ-мониторов, ЖК имеют одно фиксированное разрешение, остальные достигаютсяинтерполяцией;

Размер точки (размер пикселя) — расстояние между центрами соседних пикселей. Непосредственно связан с физическим разрешением;

Соотношение сторон экрана(пропорциональный формат) — отношение ширины к высоте (5:4, 4:3, 16:9 и др.);

Видимая диагональ — размер самой панели, измеренный по диагонали. Площадь дисплеев зависит также от формата: монитор с форматом 4:3 имеет большую площадь, чем с форматом 16:9 при одинаковой диагонали;

Контрастность — отношение яркостей самой светлой и самой тёмной точек. В некоторых мониторах используется адаптивный уровень подсветки с использованием дополнительных ламп, приведённая для них цифра контрастности (так называемая динамическая) не относится к статическому изображению;

Яркость — количество света, излучаемое дисплеем, обычно измеряется в канделахна квадратный метр;

Время отклика — минимальное время, необходимое пикселю для изменения своей яркости;

Угол обзора — угол, при котором падение контраста достигает заданного, для разных типов матриц и разными производителями вычисляется по-разному, и часто не подлежит сравнению.

Преимущества и недостатки ЖК мониторов

К их преимуществам ЖК можно отнести:

малый размер и вес в сравнении с ЭЛТ;

У ЖК-мониторов, в отличие от ЭЛТ, нет видимого мерцания, дефектов фокусировки лучей, помех от магнитных полей, проблем с геометрией изображения и четкостью;

Энергопотребление ЖК-мониторов в зависимости от модели, настроек и выводимого изображения может быть существенно ниже;

Энергопотребление ЖК-мониторов на 95 % определяется мощностью ламп подсветки или светодиодной матрицы подсветки ЖК-матрицы.

С другой стороны, ЖК-мониторы имеют и некоторые недостатки, часто принципиально трудноустранимые, например:

В отличие от ЭЛТ, могут отображать чёткое изображение лишь в одном («штатном») разрешении. Остальные достигаются интерполяцией с потерей чёткости;

Цветовой охват и точность цветопередачи ниже, чем у плазменных панелей и ЭЛТ соответственно. На многих мониторах есть неустранимая неравномерность передачи яркости (полосы в градиентах);

Многие из ЖК-мониторов имеют сравнительно малый контраст и глубину чёрного цвета. Широко применяемое глянцевое покрытие матрицы влияет лишь на субъективную контрастность в условиях внешнего освещения;

Из-за жёстких требований к постоянной толщине матриц существует проблема неравномерности однородного цвета (неравномерность подсветки);

Фактическая скорость смены изображения также остаётся ниже, чем у ЭЛТ и плазменных дисплеев;

Зависимость контраста от угла обзора до сих пор остаётся существенным минусом технологии;

Предельно допустимое количество дефектных пикселей, в зависимости от размеров экрана, определяется в международном стандарте ISO 13406-2 (в России — ГОСТ Р 52324-2005). Стандарт определяет 4 класса качества ЖК-мониторов. Самый высокий класс — 1, вообще не допускает наличия дефектных пикселей. Самый низкий — 4, допускает наличие до 262 дефектных пикселей на 1 миллион работающих.

Плазменные мониторы

Размер всегда был главным препятствием при создании широкоэкранных мониторов. Мониторы размером больше 24″, созданные с использованием ЭЛТ технологии, были слишком тяжелыми и громоздкими. ЖК-мониторы — плоские и легкие, но экраны, размер которых больше 20″, обладали слишком высокой себестоимостью. Плазменная технология нового поколения идеально подходит для создания больших экранов.

Идея плазменной панели появилась вовсе не из чисто научного интереса. Ни одна из существовавших технологий не могла справиться с двумя простыми задачами: добиться высококачественной цветопередачи без неизбежной потери яркости и создать телевизор с широким экраном, чтобы он при этом не занимал всю площадь комнаты. А плазменные панели (PDP), тогда только теоретически, подобную задачу как раз решить могли. Первое время опытные плазменные экраны были монохромными (оранжевыми) и могли удовлетворить спрос только специфических потребителей, которым требовалась, прежде всего, большая площадь изображения. Поэтому первую партию PDP (около тысячи штук) купила Нью-йоркская Фондовая Биржа.

Направление плазменных мониторов возродилось после того, как стало окончательно ясно, что ни ЖК-мониторы, ни ЭЛТ не в состоянии недорого обеспечить получение экранов с большими диагоналями (более двадцати одного дюйма). Поэтому лидирующие производители бытовых телевизоров и компьютерных мониторов, такие, как Hitachi, NEC и другие, вновь вернулись к PDP.

Принцип работы плазменной панели состоит в управляемом холодном разряде разреженного газа (ксенона или неона), находящегося в ионизированном состоянии (холодная плазма). Рабочим элементом (пикселем), формирующим отдельную точку изображения, является группа из трех субпикселей, ответственных за три основных цвета соответственно. Каждый субпиксель представляет собой отдельную микрокамеру, на стенках которой находится флюоресцирующее вещество одного из основных цветов, рис. 37. Пиксели находятся в точках пересечения прозрачных управляющих хром-медь-хромовых электродов, образующих прямоугольную сетку.

Рис. 37 – Структура плазменной панели

Для того чтобы «зажечь» пиксель происходит следующее. На два ортогональных друг другу питающий и управляющий электроды, в точке пересечения которых находится нужный пиксель, подается высокое управляющее переменное напряжение прямоугольной формы. Газ в ячейке отдает большую часть своих валентных электронов, и переходит в состояние плазмы. Ионы и электроны попеременно собираются у электродов по разные стороны камеры, в зависимости от фазы управляющего напряжения. Для «поджига» на сканирующий электрод, подается импульс, одноименные потенциалы складываются, вектор электростатического поля удваивает свою величину. Происходит разряд — часть заряженных ионов отдает энергию в виде излучения квантов света в ультрафиолетовом диапазоне (в зависимости от газа). В свою очередь флюоресцирующее покрытие, находясь в зоне разряда, начинает излучать свет в видимом диапазоне, который и воспринимает наблюдатель. 97% ультрафиолетовой составляющей излучения, вредного для глаз, поглощается наружным стеклом. Яркость свечения люминофора определяется величиной управляющего напряжения.

Рис. 38 – Процесс генерации ячейкой видимого света

Основные преимущества. Высокая яркость (до 500 кд/м2) и контрастность (до 400:1) наряду с отсутствием дрожания являются большими преимуществами таких мониторов (Для сравнения: у профессионального ЭЛТ-монитора яркость равна приблизительно 350, а у телевизора — от 200 до 270 кд/м2 при контрастности от 150:1 до 200:1). Высокая четкость изображения сохраняется на всей рабочей поверхности экрана. Кроме того, угол по отношению к нормали, под которым увидеть нормальное изображение на плазменных мониторах существенно больше, чем у LCD-мониторов. К тому же плазменные панели не создают магнитных полей, (что служит гарантией их безвредности для здоровья), не страдают от вибрации, как ЭЛТ-мониторы, а их небольшое время регенерации позволяет использовать их для отображения видео и телесигнала. Отсутствие искажений и проблем сведения электронных лучей и их фокусировки присуще всем плоскопанельным дисплеям. 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. В домашних же условиях на монитор можно поставить любые колонки, не опасаясь возникновения цветных пятен на экране.

Главными недостатками такого типа мониторов является довольно высокая потребляемая мощность, возрастающая при увеличении диагонали монитора и низкая разрешающая способность, обусловленная большим размером элемента изображения. Кроме этого, свойства люминофорных элементов быстро ухудшаются, и экран становится менее ярким, поэтому срок службы плазменных мониторов в большинстве случаев ограничен 10000 часами (это около 5 лет при офисном использовании). Из-за этих ограничений, такие мониторы используются пока только для конференций, презентаций, информа-ционных щитов, т.е. там, где требуются большие размеры экранов для отображения информации. Однако есть все основания предполагать, что в скором времени существующие технологические ограничения будут преодолены, а при снижении стоимости, такой тип устройств может с успехом применяться в качестве телевизионных экранов или мониторов для компьютеров.

Технология OLED

Принцип действия. Для создания органических светодиодов (OLED) используются тонкопленочные многослойные структуры, состоящие из слоев нескольких полимеров. При подаче на анод положительного относительно катода напряжения, поток электронов протекает через прибор от катода к аноду. Таким образом катод отдает электроны в эмиссионный слой, а анод забирает электроны из проводящего слоя, или другими словами анод отдает дырки в проводящий слой. Эмиссионный слой получает отрицательный заряд, а проводящий слой положительный. Под действием электростатических сил электроны и дырки движутся навстречу друг к другу и при встрече рекомбинируют. Это происходит ближе к эмиссионному слою, потому что в органических полупроводниках дырки обладают большей подвижностью, чем электроны. При рекомбинации происходит понижение энергии электрона которое сопровождается выделением (эмиссией) электромагнитного излучения в области видимого света. Поэтому слой и называется эмиссионным. Прибор не работает при подаче на анод отрицательного относительно катода напряжения. В этом случае дырки движутся к аноду, а электроны в противоположном направлении к катоду, и рекомбинации не происходит.

Рис. 39 – Схема 2-х слойной OLED-панели: 1 — катод(−); 2 — эмиссионный слой; 3 — испускаемое излучение; 4 — проводящий слой; 5 — анод (+)

В качестве материала анода обычно используется оксид индия легированный оловом. Он прозрачный для видимого света и имеет высокую работу выхода, которая способствует инжекции дырок в полимерный слой. Для изготовления катода часто используют металлы, такие как алюминий и кальций, так как они обладают низкой работой выхода, способствующей инжекции электронов в полимерный слой.

Классификация по способу управления. Существуют два вида OLED-дисплеев — PMOLED и AMOLED. Разница заключается в способе управления матрицей — это может быть либо пассивной матрицей (PM) или активной матрицей (AM).

В PMOLED-дисплеях используются контроллеры развертки изображения на строки и столбцы. Чтобы зажечь пиксель, необходимо включить соответствующую строку и столбец: на пересечении строки и столбца пиксель будет излучать свет. За один такт можно заставить светиться только один пиксель. Поэтому чтобы заставить светиться весь дисплей, необходимо очень быстро подать сигналы на все пиксели путем перебора всех строк и столбцов. Как это делается в старых.

Рис. 40 – Схема OLED-панели с пассивной матрицей

Дисплеи на базе PMOLED получаются дешевыми, но из-за необходимости строчной развертки изображения не возможно получить дисплеи больших размеров с приемлемым качеством изображения. Обычно размеры PMOLED-дисплеев не превышают 3″ (7,5 см).

В AMOLED-дисплеях каждый пиксель управляется напрямую, поэтому они могут быстро воспроизводить изображение. Для управления каждой ячейкой OLED используются транзисторы, запоминающие необходимую для поддержания светимости пикселя информацию. Управляющий сигнал подается на конкретный транзистор, благодаря чему ячейки обновляются достаточно быстро. Размеры AMOLED-дисплеев могут иметь большие размеры, и на сегодня уже созданы дисплеи с размером 40″ (100 см). Производство AMOLED-дисплеев дорогое из-за сложной схемы управления пикселями, в отличие от PMOLED-дисплеев, где для управления достаточно простого контроллера.

Рис. 41 – Схема OLED-панели с активной матрицей

Классификация по светоизлучающему материалу. В настоящее время в основном развиваются две технологии, показавшие наибольшую эффективность. Различаются они используемыми органическими материалами это микромолекулы (sm-OLED) и полимеры (PLED), последние делятся на просто полимеры, полимерорганические соединения (POLED), и фосфоресцирующие(PHOLED).

Схемы цветных OLED дисплеев. Существуют три схемы цветных OLED дисплеев:

схема с раздельными цветными эмиттерами;

схема WOLOD+CF (белые эмиттеры + цветные фильтры);

схема с конверсией коротковолнового излучения.

Самый простой и привычный вариант – обычная трехцветная модель, которая в технологии OLED называется моделью с раздельными эмиттерами. Три органических материала излучают свет базовых цветов – R, G и B. Этот вариант самый эффективный с позиции использования энергии, однако, на практике оказалось довольно сложно подобрать материалы, которые будут излучать свет с нужной длиной волны, да еще с одинаковой яркостью.

Рис. 42 – Схемы цветных OLED дисплеев

Второй вариант использует три одинаковых белых эмиттера, которые излучают через цветные фильтры, однако он значительно проигрывает по эффективности использования энергии первому варианту, поскольку значительная часть излученного света теряется в фильтрах.

В третьем варианте (CCM – Color Changing Media) применяются голубые эмиттеры и специально подобранные люминесцентные материалы для преобразования коротковолнового голубого излучения в более длинноволновые – красный и зеленый. Голубой эмиттер, естественно, излучает «напрямую». У каждого из вариантов есть свои достоинства и недостатки:

Основные направления современных исследований и разработок

PHOLED (Phosphorescent OLED) — технология, являющаяся достижением Universal Display Corporation (UDC) совместно с Принстонским университетоми университетом Южной Калифорнии. Как и все OLED, PHOLED функционируют следующим образом: электрический ток подводится к органическим молекулам, которые испускают яркий свет. Однако, PHOLED используют принцип электрофосфоресценции, чтобы преобразовать до 100 % электрической энергии в свет. К примеру, традиционные флуоресцентные OLED преобразовывают в свет приблизительно 25-30 % электрической энергии. Из-за их чрезвычайно высокого уровня эффективности энергии, даже по сравнению с другим OLED, PHOLED изучаются для потенциального использования в больших дисплеях типа телевизионных мониторов или экранов для потребностей освещения. Потенциальное использование PHOLED для освещения: можно покрыть стены гигантскими PHOLED-дисплеями. Это позволило бы всем комнатам освещаться равномерно, вместо использования лампочек, которые распределяют свет неравномерно по комнате. Или мониторы-стены или окна — удобно для организаций или любителей поэкспериментировать с интерьером. Также к преимуществам PHOLED-дисплеев можно отнести яркие, насыщенные цвета, а также достаточно долгий срок службы.

TOLED — прозрачные светоизлучающие устройства TOLED (Transparent and Top-emitting OLED) — технология, позволяющая создавать прозрачные (Transparent) дисплеи, а также достигнуть более высокого уровня контрастности.

Рис. 43 – Пример использования TOLED дисплея

Прозрачные TOLED-дисплеи: направление излучения света может быть только вверх, только вниз или в оба направления (прозрачный). TOLED может существенно улучшить контраст, что улучшает читабельность дисплея при ярком солнечном свете.

Так как TOLED на 70 % прозрачны при выключении, то их можно крепить прямо на лобовое стекло автомобиля, на витрины магазинов или для установки в шлеме виртуальной реальности. Также прозрачность TOLED позволяет использовать их с металлом, фольгой, кремниевым кристаллом и другими непрозрачными подложками для дисплеев с отображением вперед (могут использоваться в будущих динамических кредитных картах). Прозрачность экрана достигается при использовании прозрачных органических элементов и материалов для изготовления электродов.

За счёт использования поглотителя с низким коэффициентом отражения для подложки TOLED-дисплея контрастное отношение может на порядок превзойти ЖКИ (мобильные телефоны и кабины военных самолетов-истребителей). По технологии TOLED также можно изготавливать многослойные устройства (например SOLED) и гибридные матрицы (Двунаправленные TOLED делают возможным удвоить отображаемую область при том же размере экрана — для устройств, у которых желаемый объём выводимой информации шире, чем существующий).

FOLED (Flexible OLED) — главная особенность — гибкость OLED-дисплея. Используется пластик или гибкая металлическая пластина в качестве подложки с одной стороны, и OLED-ячейки в герметичной тонкой защитной пленке — с другой. Преимущества FOLED: ультратонкость дисплея, сверхнизкий вес, прочность, долговечность и гибкость, которая позволяет применять OLED-панели в самых неожиданных местах.

Staked OLED — технология экрана от UDC (сложенные OLED). SOLED используют следующую архитектуру: изображение подпикселов складывается (красные, синие и зеленые элементы в каждом пикселе) вертикально вместо того, чтобы располагаться рядом, как это происходит в ЖК-дисплее или электронно-лучевой трубке. В SOLED каждым элементом подпиксела можно управлять независимо. Цвет пиксела может быть отрегулирован при изменении тока, проходящего через три цветных элемента (в нецветных дисплеях используется модуляция ширины импульса). Яркостью управляют, меняя силу тока. Преимущества SOLED: высокая плотность заполнения дисплея органическими ячейками, посредством чего достигается хорошее разрешение, а значит, высококачественная картинка. .(В SOLED-дисплеях в 3 раза улучшено качество изображения в сравнении с ЖКИ и ЭЛТ.

Преимущества и недостатки OLED

Преимущества:

Преимущества в сравнении c плазменными дисплеями:

меньшие габариты и вес;

более низкое энергопотреблениепри той же яркости;

возможность создания гибких экранов.

Преимущества в сравнении c жидкокристаллическими дисплеями:

меньшие габариты и вес;

отсутствие необходимости в подсветке;

отсутствие такого параметра как угол обзора— изображение видно без потери качества с любого угла.

мгновенный отклик (на порядок выше, чем у LCD) — по сути полное отсутствие инерционности;

более качественная цветопередача(высокийконтраст);

возможность создания гибких экранов;

большой диапазон рабочих температур (от −40 до +70C[2]).

Яркость. OLED-дисплеи обеспечивают яркость излучения от нескольких кд/м2 (для ночной работы) до очень высоких яркостей — свыше 100 000 кд/м2, причем их яркость может регулироваться в очень широком динамическом диапазоне. Так как срок службы дисплея обратно пропорционален его яркости, для приборов рекомендуется работа при более умеренных уровнях яркости до 1000 кд/м2. При освещении LCD-дисплея ярким лучом света появляются блики, а картинка на OLED-экране останется яркой и насыщенной при любом уровне освещенности (даже при прямом попадании солнечных лучей на дисплей).

Контрастность. Здесь OLED также лидер. OLED-дисплеи обладают контрастностью 1000000:1 (Контрастность LCD порядка 5000:1, CRT порядка 2000:1)

Углы обзора. Технология OLED позволяет смотреть на дисплей с любой стороны и под любым углом, причем без потери качества изображения.

Энергопотребление. Меньшее энергопотребление при одинаковой яркости.

Недостатки:

маленький срок службы люминофоров некоторых цветов (порядка 2-3 лет);

дороговизна и неотработанность технологии по созданию больших матриц;

Главная проблема для OLED — время непрерывной работы должно быть не более 15 тыс. часов. Проблема, которая в настоящее время препятствует широкому распространению этой технологии, состоит в том, что «красный» OLED и «зелёный» OLED могут непрерывно работать на десятки тысяч часов дольше, чем «синий» OLED. Это визуально искажает изображение, причем время качественного показа неприемлемо для коммерчески жизнеспособного устройства. Однако можно считать это временными трудностями становления новой технологии, поскольку разрабатываются новые все более долговечныелюминофоры.

Эволюция телевизионных экранов

Когда в 1907 году Максом Дикманном широкой публике был продемонстрирован телевизионный приемник, никто и представить себе не мог, что через 100 лет телевизор будет является необходимым устройством практически в каждой семье. Именно с помощью телевизора человек узнает самые свежие и необходимые новости. Тогда еще, более ста лет назад телевизионный приемник Дикманна имел смешной размер 3 на 3 сантиметра с частотой развертки кадров 10 кадров в секунду. В его основе для передачи изображения была использована трубка Брауна.

В дальнейшем, в процессе эволюции телевизионных технологий были использованы различные методы и изобретения с целью передачи изображений. Сейчас же, рынок телевизоров насыщен и способен удовлетворить любые желания потребителя. Не смотря на различие характеристик современных телевизоров (диагональ, яркость экрана, наличие определенных технологий, возможность использования в качестве монитора и т.д.) основным критерием выбора данного устройства покупателем служат тип и размер экрана. В современных телевизорах используются различные технологии, в которых простой потенциальный потребитель может легко запутаться, в следствие чего сделать неверный выбор.

Советская телеприставка «Б-2»

Советская телеприставка «Б-2» с механической разверткой в экспозиции Музея нижегородской радиолаборатории

За все время развития телевизионных технологий были разработаны и введены в эксплуатацию следующие виды экранов телевизоров:

  • Механический
  • Кинескопный (с электронно-лучевыми трубками)
  • Жидкокристаллический
  • Плазменный
  • Лазерный
  • Дисплей с автоэлектронной эмиссией

Рассмотрим каждый из этих типов экранов по подробнее.

Механический экран

Механический экран — разновидность экрана, использующего для разложения изображения на элементы электромеханические устройства. Самые первые телевизионные системы были механическими и чаще всего не предусматривали звукового сопровождения. В отличие от современного, полностью электронного телевидения, механическое предполагает наличие в передающем и приемном устройствах специального механизма для сканирования изображения и его воспроизведения. Из-за небольшого количества передаваемых элементов изображения, механическое телевидение иногда называют малострочным.

Телевизор «17ТН-13»

Телевизор «17ТН-13», СССР, 1939 год

В основе механического экрана лежит диск Нипкова (см. глоссарий), который имеет расположенных по спирали ряд отверстий. В передающей камере сзади диска, расположенного в фокальной плоскости съёмочного объектива, установлен фотоэлемент для регистрации попадающего на него света. В приёмнике вместо фотоэлектрического элемента используется источник модулированного света, обычно неоновая лампа, обладающая малой инерционностью. Каждое отверстие в своём движении образует одну линию развёртки с переменной яркостью, соответствующей яркости передаваемых участков объекта съёмки. Для передачи сигнала яркости от камеры к приёмнику используется радио. Передающие камеры с диском обладали рядом существенных недостатков: в частности, они закреплялись неподвижно из-за риска нарушения развёртки при сотрясении.

Диск Нипкова

Диск Нипкова

Некоторые ранние механические системы сканировали строки не по горизонтали, как это происходит сейчас, а по вертикали. В качестве примера можно привести британскую 30-строчную систему Бэрда (см. глоссарий). Эта система создавала вертикальное прямоугольное изображение (книжная ориентация), вместо горизонтального (альбомная ориентация), распространённого в наши дни. Направление линий зависит от расположения маски кадра относительно диска Нипкова: при расположении слева или справа линии развёртки вертикальные, сверху или снизу — горизонтальные. Из-за низкого разрешения изображений в системе Бэрда, достаточной только для более-менее чёткого изображения одного человека, вертикальная (портретная) ориентация становилась предпочтительней, нежели горизонтальная. Когда в изображении используется 60 или более линий, в кадре можно будет разместить несколько человек. Именно тогда маска была перенесена для создания горизонтального изображения, что и используется по сегодняшний день.

Читайте также:  Визуальные закладки от Яндекс для Google Chrome: установка и настройка

В определенное время технологии механического телевидения нашли применение в DLP-проекторах (см. глоссарий). В них используется матрица маленьких (16 квадратных миллиметров) электростатически заряженных зеркал, которые выборочно отражают свет для создания изображения. Многие дешёвые DLP-проекторы используют цветовое колесо для создания цветного изображения. Эта технология применялась также в электронном цветном телевидении до изобретения кинескопов с теневой маской.

Кинескопный экран

Кинескоп — электронно-лучевой прибор, преобразующий электрические сигналы в световые. Широко применяется в устройстве телевизоров, до 1990-х годов использовались телевизоры исключительно на основе кинескопа.

Кинескоп, в основе которого лежала электронная пушка, имел следующий принцип работы: в баллоне электронной пушки создан глубокий вакуум — сначала выкачивается воздух, затем все металлические детали кинескопа нагреваются индуктором для выделения поглощённых газов, для постепенного поглощения остатков воздуха используется геттер.

Схема электронной пушки

Схема электронной пушки

Для того, чтобы создать электронный луч, применяется устройство, именуемое электронной пушкой. Катод, нагреваемый нитью накала, испускает электроны. Чтобы увеличить испускание электронов, катод покрывают веществом, имеющим малую работу выхода (крупнейшие производители ЭЛТ (электронно-лучевая трубка, англ. cathode ray tube — CRT) для этого применяют собственные запатентованные технологии). Изменением напряжения на управляющем электроде можно изменять интенсивность электронного луча и, соответственно, яркость изображения (также существуют модели с управлением по катоду). Кроме управляющего электрода, пушка современных ЭЛТ содержит фокусирующий электрод (до 1961 года в отечественных кинескопах применялась электромагнитная фокусировка при помощи фокусирующей катушки с сердечником), предназначенный для фокусировки пятна на экране кинескопа в точку, ускоряющий электрод для дополнительного разгона электронов в пределах пушки и анод. Покинув пушку, электроны ускоряются анодом, представляющем собой металлизированное покрытие внутренней поверхности конуса кинескопа, соединённое с одноимённым электродом пушки. В цветных кинескопах со внутренним электростатическим экраном его соединяют с анодом. В ряде кинескопов ранних моделей, таких, как 43ЛК3Б, конус был выполнен из металла и представлял анод сам собой. Напряжение на аноде находится в пределах от 7 до 30 киловольт. В ряде малогабаритных осциллографических ЭЛТ анод представляет собой только один из электродов электронной пушки и питается напряжением до нескольких сот вольт. Далее луч проходит через отклоняющую систему, которая может менять направление луча (на рисунке показана магнитная отклоняющая система). В телевизионных ЭЛТ применяется магнитная отклоняющая система как обеспечивающая большие углы отклонения. В осциллографических ЭЛТ применяется электростатическая отклоняющая система как обеспечивающая большее быстродействие.

Электронный луч попадает в экран, покрытый люминофором. От бомбардировки электронами люминофор светится и быстро перемещающееся пятно переменной яркости создаёт на экране изображение.

В настоящий момент телевизоры и мониторы на основе кинескопа не производят ввиду технологического процесса и вреда для здоровья потребителя (ренгеновское излучение, излучение электромагнитного поля, вред зрению человека). На смену кинескопу пришли экраны на основе жидких кристаллов.

Жидкокристаллический экран

Конструктивно дисплей состоит из жидкокристаллической матрицы (ЖК-матрицы) (стеклянной пластины, между слоями которой и располагаются жидкие кристаллы), источников света для подсветки, контактного жгута и обрамления (корпуса), чаще пластикового, с металлической рамкой жёсткости.

ЖК-телевизор Samsung

ЖК-телевизор Samsung

Каждый пиксель ЖК-матрицы состоит из слоя молекул между двумя прозрачными электродами, и двух поляризационных фильтров, плоскости поляризации которых (как правило) перпендикулярны. Если бы жидких кристаллов не было, то свет, пропускаемый первым фильтром, практически полностью блокировался бы вторым фильтром.

Поверхность электродов, контактирующая с жидкими кристаллами, специально обработана для изначальной ориентации молекул в одном направлении. В TN-матрице (см. глоссарий) эти направления взаимно перпендикулярны, поэтому молекулы в отсутствие напряжения выстраиваются в винтовую структуру. Эта структура преломляет свет таким образом, что до второго фильтра плоскость его поляризации поворачивается и через него свет проходит уже без потерь. Если не считать поглощения первым фильтром половины неполяризованного света, ячейку можно считать прозрачной.

Если же к электродам приложено напряжение, то молекулы стремятся выстроиться в направлении электрического поля, что искажает винтовую структуру. При этом силы упругости противодействуют этому, и при отключении напряжения молекулы возвращаются в исходное положение. При достаточной величине поля практически все молекулы становятся параллельны, что приводит к непрозрачности структуры. Варьируя напряжение, можно управлять степенью прозрачности.

Если постоянное напряжение приложено в течение долгого времени, жидкокристаллическая структура может деградировать из-за миграции ионов. Для решения этой проблемы применяется переменный ток или изменение полярности поля при каждой адресации ячейки (так как изменение прозрачности происходит при включении тока, вне зависимости от его полярности).

Во всей матрице можно управлять каждой из ячеек индивидуально, но при увеличении их количества это становится трудновыполнимо, так как растёт число требуемых электродов. Поэтому практически везде применяется адресация по строкам и столбцам.

Проходящий через ячейки свет может быть естественным — отражённым от подложки (в ЖК-дисплеях без подсветки). Но чаще применяют искусственный источник света, кроме независимости от внешнего освещения это также стабилизирует свойства полученного изображения.

Таким образом, полноценный монитор с ЖК-дисплеем состоит из высокоточной электроники, обрабатывающей входной видеосигнал, ЖК-матрицы, модуля подсветки, блока питания и корпуса с элементами управления. Именно совокупность этих составляющих определяет свойства монитора в целом, хотя некоторые характеристики важнее других.

В настоящее время ЖК-мониторы являются основным, бурно развивающимся направлением в технологии мониторов. К их преимуществам можно отнести: малые размер и масса в сравнении с ЭЛТ. У ЖК-мониторов, в отличие от ЭЛТ, нет видимого мерцания, дефектов фокусировки лучей, помех от магнитных полей, проблем с геометрией изображения и четкостью. Энергопотребление ЖК-мониторов на 95 % определяется мощностью ламп подсветки или светодиодной матрицы подсветки ЖК-матрицы. Во многих мониторах 2007 года для настройки пользователем яркости свечения экрана используется широтно-импульсная модуляция ламп подсветки частотой от 150 до 400 и более герц.

С другой стороны, ЖК-мониторы имеют и некоторые недостатки, например:

  • В отличие от дисплеев с электронно-лучевыми трубками, могут отображать чёткое изображение лишь в одном («штатном») разрешении. Остальные достигаются интерполяцией с потерей чёткости.
  • Многие из ЖК-мониторов имеют сравнительно малый контраст и глубину чёрного цвета. Повышение фактического контраста часто связано с простым усилением яркости подсветки, вплоть до некомфортных значений. Широко применяемое глянцевое покрытие матрицы влияет лишь на субъективную контрастность в условиях внешнего освещения.
  • Из-за жёстких требований к постоянной толщине матриц существует проблема неравномерности однородного цвета (неравномерность подсветки) — на некоторых мониторах есть неустранимая неравномерность передачи яркости (полосы в градиентах), связанная с использованием блоков линейных ртутных ламп.
  • Фактическая скорость смены изображения также остаётся ниже, чем у ЭЛТ и плазменных дисплеев. Технология overdrive решает проблему скорости лишь частично.
  • Зависимость контраста от угла обзора до сих пор остаётся существенным минусом технологии.
  • Массово производимые ЖК-мониторы плохо защищены от повреждений. Особенно чувствительна матрица, не защищённая стеклом. При сильном нажатии возможна необратимая деградация.
  • Существует проблема дефектных пикселей. Предельно допустимое количество дефектных пикселей, в зависимости от размеров экрана, определяется в международном стандарте ISO 13406-2 (в России — ГОСТ Р 52324-2005). Стандарт определяет 4 класса качества ЖК-мониторов. Самый высокий класс — 1, вообще не допускает наличия дефектных пикселей. Самый низкий — 4, допускает наличие до 262 дефектных пикселей на 1 миллион работающих.
  • Пиксели ЖК-мониторов деградируют, хотя скорость деградации наименьшая из всех технологий отображения, за исключением лазерных дисплеев, вообще не подверженных ей.

LED-телевизор (LED TV, сокр. от Light Emitting Diode TeleVision) — это тот же самый ЖК-телевизор, подсветка экрана которого осуществляется светодиодной матрицей (LED).

Перспективной технологией, которая может заменить ЖК-мониторы, часто считают OLED-дисплеи (матрица с органическими светодиодами), однако она встретила сложности в массовом производстве, особенно для матриц с большой диагональю.

Органический светодиод (Organic Light-Emitting Diode, OLED) — органический светоизлучающий диод, полупроводниковый прибор, изготовленный из органических соединений, который эффективно излучает свет, если пропустить через него электрический ток.

OLED-телевизор

OLED-телевизор

Основное применение технология OLED находит при создании устройств отображения информации (дисплеев). Предполагается, что производство таких дисплеев будет гораздо дешевле, нежели производство жидкокристаллических дисплеев.

Для создания органических светодиодов (OLED) используются тонкопленочные многослойные структуры, состоящие из слоев нескольких полимеров. При подаче на анод положительного относительно катода напряжения, поток электронов протекает через прибор от катода к аноду. Таким образом, катод отдает электроны в эмиссионный слой, а анод забирает электроны из проводящего слоя, или другими словами анод отдает дырки в проводящий слой. Эмиссионный слой получает отрицательный заряд, а проводящий слой — положительный. Под действием электростатических сил электроны и дырки движутся навстречу друг к другу и при встрече рекомбинируют. Это происходит ближе к эмиссионному слою, потому что в органических полупроводниках дырки обладают большей подвижностью, чем электроны. При рекомбинации происходит понижение энергии электрона, которое сопровождается испусканием (эмиссией) электромагнитного излучения в области видимого света. Поэтому слой и называется эмиссионным.

Прибор не работает при подаче на анод отрицательного относительно катода напряжения. В этом случае дырки движутся к аноду, а электроны в противоположном направлении к катоду, и рекомбинации не происходит.

В качестве материала анода обычно используется оксид индия, легированный оловом. Он прозрачный для видимого света и имеет высокую работу выхода, которая способствует инжекции дырок в полимерный слой. Для изготовления катода часто используют алюминий, так как он обладает низкой работой выхода, способствующей инжекции электронов в полимерный слой.

Главная проблема OLED — время непрерывной работы должно быть более 15 тыс. часов. Одна проблема, которая в настоящее время препятствует широкому распространению этой технологии в мониторах и телевизорах, состоит в том, что «красный» OLED и «зелёный» OLED могут непрерывно работать на десятки тысяч часов дольше, чем «синий» OLED. Это визуально искажает изображение, причем время качественного показа неприемлемо для коммерчески жизнеспособного устройства.

Можно считать это временными трудностями становления новой технологии, поскольку разрабатываются новые долговечные люминофоры. Также растут мощности по производству матриц.

Потребность в преимуществах, демонстрируемых органическими дисплеями с каждым годом растёт. Этот факт позволяет заключить, что в скором времени дисплеи, произведённые по OLED технологиям, с высокой вероятностью станут доминантными на рынке электроники народного потребления.

Жидкокристаллические матрицы в зависомости от технологии изготовления подразденяються на:

1. TM+film матрица (см. глоссарий). Матрица TN + film работает следующим образом: если к субпикселям не прилагается напряжение, жидкие кристаллы (и поляризованный свет, который они пропускают) поворачиваются друг относительно друга на 90° в горизонтальной плоскости в пространстве между двумя пластинами. И поскольку направление поляризации фильтра на второй пластине составляет как раз угол в 90° с направлением поляризации фильтра на первой пластине, свет проходит через него. Если красные, зеленые и синие субпиксели полностью освещены, на экране образуется белая точка.

К достоинствам технологии можно отнести самое маленькое время отклика среди современных матриц, а также невысокую себестоимость. Недостатки: худшая цветопередача, наименьшие углы обзора.

2. IPS (SFT) матрица. Технология IPS (англ. In-Plane Switching), или SFT (Super Fine TFT), была разработана компаниями Hitachi и NEC. Эти компании пользуются этими двумя разными названиями одной технологии — NEC использует «SFT», а Hitachi — «IPS». Технология предназначалась для избавления от недостатков TN + film. Хотя с помощью IPS и удалось добиться увеличения угла обзора до 178°, а также высокой контрастности и цветопередачи, время отклика осталось на низком уровне.

По состоянию на 2008 год, матрицы, изготовленные по технологии IPS (SFT), — единственные из ЖК-мониторов, всегда передающие полную глубину цвета RGB — 24 бита, по 8 бит на канал. По состоянию на 2012 год выпущено уже много мониторов на IPS матрицах (e-IPS производства LG.Displays), имеющих 6 бит на канал. Старые TN-матрицы имеют 6-бит на канал, как и часть MVA.

Если к матрице IPS не приложено напряжение, молекулы жидких кристаллов не поворачиваются. Второй фильтр всегда повернут перпендикулярно первому, и свет через него не проходит. Поэтому отображение чёрного цвета близко к идеалу. При выходе из строя транзистора «битый» пиксель для панели IPS будет не белым, как для матрицы TN, а чёрным.

При приложении напряжения молекулы жидких кристаллов поворачиваются перпендикулярно своему начальному положению и пропускают свет.

3. MVA/PVA матрицы. Матрицы MVA/PVA (VA — сокр. от vertical alignment — вертикальное выравнивание) считаются компромиссом между TN и IPS, как по стоимости, так и по потребительским свойствам.

Технология MVA (Multi-domain Vertical Alignment) разработана компанией Fujitsu как компромисс между TN и IPS технологиями. Горизонтальные и вертикальные углы обзора для матриц MVA составляют 160° (на современных моделях мониторов до 176—178°), при этом благодаря использованию технологий ускорения (RTC) эти матрицы не сильно отстают от TN+Film по времени отклика. Они значительно превышают характеристики последних по глубине цветов и точности их воспроизведения.

MVA стала наследницей технологии VA, представленной в 1996 году компанией Fujitsu. Жидкие кристаллы матрицы VA при выключенном напряжении выровнены перпендикулярно по отношению ко второму фильтру, то есть не пропускают свет. При приложении напряжения кристаллы поворачиваются на 90°, и на экране появляется светлая точка. Как и в IPS-матрицах, пиксели при отсутствии напряжения не пропускают свет, поэтому при выходе из строя видны как чёрные точки.

Достоинствами технологии MVA являются глубокий чёрный цвет (при перпендикулярном взгляде) и отсутствие как винтовой структуры кристаллов, так и двойного магнитного поля. Недостатки MVA в сравнении с S-IPS: пропадание деталей в тенях при перпендикулярном взгляде, зависимость цветового баланса изображения от угла зрения.

Аналогами MVA являются технологии:

  • PVA (Patterned Vertical Alignment) от Samsung
  • Super PVA от Sony-Samsung (S-LCD)
  • Super MVA от CMO

4. PLS матрицы. PLS-матрица (Plane-to-Line Switching) была разработана компанией Samsung как альтернатива IPS и впервые продемонстрирована в декабре 2010 года. Предполагается, что эта матрица будет на 15 % дешевле, чем IPS.

  • плотность пикселей выше по сравнению с IPS (и аналогична с *VA/TN);
  • высокая яркость и хорошая цветопередача;
  • большие углы обзора;
  • полное покрытие диапазона sRGB;
  • низкое энергопотребление, сравнимое с TN.
  • время отклика (5—10 мс) сравнимо с S-IPS, лучше чем у *VA, но хуже чем у TN;
  • более низкая контрастность (600:1), чем у всех остальных типов матриц;
  • неравномерная подсветка.

5. AMOLED матрицы — (Active Matrix Organic Light-Emitting Diode, AMOLED) — технология создания дисплеев для мобильных устройств, компьютерных мониторов и телевизоров. Технология подразумевает использование органических светодиодов в качестве светоизлучающих элементов и активной матрицы из тонкоплёночных транзисторов (TFT) для управления светодиодами.

В настоящее время все больше распространяется улучшенная технология — Super AMOLED.

Super AMOLED и обычная ЖК-матрица

Наглядной сравнение Super AMOLED-матрицы с обычной ЖК-матрицей

Super Active Matrix Organic Light-Emitting Diode (Super AMOLED) — улучшенная технология создания тачскринов на основе AMOLED. В отличие от предшественников, сенсорный слой приклеен к самому экрану, что позволяет избавиться от прослойки воздуха в промежутке между ними. Это повышает четкость, читаемость на солнце, насыщенность цветов, позволяет получить меньшую толщину дисплея.

Преимущества Super AMOLED перед AMOLED:

  • на 20% ярче предшественника;
  • на 80% меньше отражает солнечный свет;
  • на 20% снижено энергопотребление;
  • в промежуток между экраном и тачскрином не может попасть пыль.

Плазменный дисплей

Газоразрядный экран (плазменная панель) — устройство отображения информации, монитор, основанный на явлении свечения люминофора под воздействием ультрафиолетовых лучей, возникающих при электрическом разряде в ионизированном газе, иначе говоря в плазме.

Плазменный телевизор Panasonic

Плазменный телевизор Panasonic

Работа плазменной панели состоит из трех этапов:

  • Инициализация, в ходе которой происходит упорядочивание положения зарядов среды и её подготовка к следующему этапу (адресации). При этом на электроде адресации напряжение отсутствует, а на электрод сканирования относительно электрода подсветки подается импульс инициализации, имеющий ступенчатый вид. На первой ступени этого импульса происходит упорядочивание расположения ионовой газовой среды, на второй ступени разряд в газе, а на третьей — завершение упорядочивания.
  • Адресация, в ходе которой происходит подготовка пикселя к подсвечиванию. На шину адресации подается положительный импульс (+75 В), а на шину сканирования отрицательный (-75 В). На шине подсветки напряжение устанавливается равным +150 В.
  • Подсветка, в ходе которой на шину сканирования подается положительный, а на шину подсветки отрицательный импульс, равный 190 В. Сумма потенциалов ионов на каждой шине и дополнительных импульсов приводит к превышению порогового потенциала и разряду в газовой среде. После разряда происходит повторное распределение ионов у шин сканирования и подсветки. Смена полярности импульсов приводит к повторному разряду в плазме. Таким образом, меняя полярность импульсов обеспечивается многократный разряд ячейки.

После разряда происходит повторное распределение ионов у шин сканирования и подсветки. Смена полярности импульсов приводит к повторному разряду в плазме. Таким образом, меняя полярность импульсов обеспечивается многократный разряд ячейки.

Один цикл «инициализация — адресация — подсветка» образует формирование одного подполя изображения. Складывая несколько полуполей можно обеспечивать изображение заданной яркости и контраста. В стандартном исполнении каждый кадр плазменной панели формируется сложением восьми полуполей.

Таким образом, при подведении к электродам высокочастотного напряжения происходит ионизация газа или образование плазмы. В плазме происходит емкостной высокочастотный разряд, что приводит к ультрафиолетовому излучению, которое вызывает свечение люминофора: красное, зелёное или синее. Это свечение проходя через переднюю стеклянную пластину попадает в глаз зрителя.

Плазменный экран имеет ряд преимуществ по сравнению со своим главным конкурентом – жидкокристаллическим дисплеем:

  • более насыщенные цвета (в особенности черный цвет на плазменных панелях для человеческого зрения является действительно черным, в то время как на ЖК-дисплеях черный цвет представляется ненасыщенным, а является по сути темно-серым);
  • меньшее энергопотребление;
  • отсутствие «битых пикселей»;
  • скорость обновления экрана.

Но, не смотря на ряд преимуществ, плазма имеет лишь один существенный недостаток – в случае отображения на экране статической картинки (логотип канала, рабочий стол и т.д.) на данном участке экрана происходит выгорание газа, что ведет к следующим последствиям: отображаемая статическая картинка в таком случае будет отображается на экране всю оставшуюся жизнь дисплея, не зависимо от того, какое изображение отображается на экране.

Лазерный дисплей

Лазерный телевизор — телевизор, созданный на основе технологии цветных лазеров.

проекции. Стандарт en:xvYCC (Extended Video YCC), предложенный в рамках технологии en:X.v.Colour компанией Sony, обеспечивает аналогичное (близкое к теоретическому пределу) расширение цветового охвата. Кроме того, преимущество лазерных телевизоров перед жидкокристаллическими заключается в том, что в последних возникают проблемы с передачей оттенков чёрного: при необходимости отображения черного цвета лазеры просто отключаются.

Лазерные телевизоры способны поддерживать высокую действительную частоту обновления изображения экрана — от 120 Гц, благодаря чему в комплекте с затворными стереоочками способны воспроизводить стереоизображение. Например, телевизоры Mitsubishi способны работать в качестве 3D-дисплея.

Срок службы лазеров практически неограничен, пиксели лазерных дисплеев не подвержены деградации или выгоранию.

Лазерный телевизор имеет толщину куда больше старых LCD (Liquid crystal display, рус. — жидкокристаллический дисплей) (38 см для 75″ модели и 25 см для 65″), но имеет, примерно, в 4-5 раз меньшее энергопотребление в сравнении с LCD и плазменными телевизорами сопоставимых размеров экрана.

Телевизор с лазерным дисплеем компании Mitsubishi

Телевизор с лазерным дисплеем компании Mitsubishi

Принцип технологии заключается в том, что лазерный RGB пучок, подаётся на специальную микросхему, которая отражает как зеркало в определённых участках только нужные цвета, в заданном разрешении. Этот пучок проходит через фильтр удвоения кадров и линзы для распределения пучка по проецируемой поверхности (экрану). Зритель видит обратную сторону проекции. То есть принцип заключается в знакомой всем проекции, только лазерным светом и с обратной стороны.

Источник-микросхема-удвоитель кадров-линза

Принцип работы лезерного телевизора: источник-микросхема-удвоитель кадров-линза

Источник RGB-пучка

Источник RGB-пучка

Технология впервые была представлена австралийской компанией Arasor на CES 2006, в виде прототипа. По договорённости с Mitsubishi Electric, в этом же году был выпущен ещё один прототип. Идею подхватили Seiko Epson, Samsung Electronics и Sony.

В настоящее время лазерная тезнология используется в DLP-проекторах.

Дисплей с автоэлектронной эмиссией

FED (англ. Field Emission Display, дисплей с автоэлектронной эмиссией) — одна из дисплейных технологий. Позволяет получать плоские экраны с большой диагональю. Название FED используется компаниями Sony и AU Optronics. Аналогичные дисплеи, создаемые компаниями Canon и Toshiba, носят название «SED-дисплей».

Особенностью тонких FED-экранов является низкое энергопотребление, широкий угол обзора и безынерционность. Как сообщается, FED-экраны могут обновлять «картинку» с частотой до 240 раз в секунду, что гораздо чаще, чем даже самые «продвинутые» жидкокристаллические экраны. Ещё одним достоинством FED-экранов является то, что даже при выходе из строя до 20 % излучателей электронов на дисплее не появятся «мёртвые» пиксели.

В 2008 году Sony продемонстрировала образец 19,2-дюймовой FED-панели, имеющую разрешение 1280×960 пикселей, яркость 400 кд/м?, уровень контрастности 20000:1 и частоту обновления 240 FPS. Картинка на экране такой панели формируется за счет электронных лучей, создаваемых в нанотрубках. Начало промышленного производства FED-телевизоров Sony было запланировано на 2009 год.

К концу 2009 года FED-дисплеи в продаже не появились. Японская компания FED, занимающаяся разработкой таких дисплеев, по некоторым данным закрылась. Таким образом, будущее дисплеев типа FED остается под вопросом. AU Optronics выкупила активы у Field Emission Technologies, соглашение распространяется на ряд патентов, ноу-хау, изобретения и оборудование, относящиихся к перспективной технологии плоcкопанельных дисплеев — Field Emission Display (FED).

Основой для FED послужил принцип работы обычного кинескопа. Электронно-лучевая пушка генерирует поток электронов, падающий на экран — покрытую люминофором поверхность. Под «электронной» бомбардировкой люминофор светится. Отклоняемый магнитными полями, поток электронов «обегает» (сканирует) построчно все точки экрана. Таким образом создается кадр. Это самое слабое место ЭЛТ-телевизора. Для эффективного управления потоком-лучом требуется значительное пространство, отчего кинескопы громоздки и тяжеловесны.

Технология FED лишена этого недостатка. Дисплей состоит из двух стеклянных панелей. От одного стекла до другого — считанные миллиметры.

На одной панели нанесены эмиттеры электронов — мини-аналоги электронно-лучевой пушки, на противоположной — люминофор, аналогичный используемому в обычных ЭЛТ. В отличие от обычного кинескопа каждому пикселю соответствует электронный эмиттер, отдельный для каждого из трех цветов — красного, зелёного, синего.

Сравнение CRT и FED (SED) дисплеев

Сравнение CRT и FED (SED) дисплеев

Именно поэтому экран не нуждается в едином потоке электронов, «обегающем» экран, что позволяет существенно сэкономить длину (глубину) «кинескопа».

Технология позволяет создавать легкие и тонкие стеклянные панели с широкими, формата 16:9 экранами. Экономически целесообразная диагональ — от 50 до (в перспективе) 100 дюймов.

FED наделен всеми преимуществами настоящего ЭЛТ-дисплея — сочным, красочным изображением, отличным отображением чёрного (с чем частенько имеют проблемы LCD) и, по информации производителей, отличной контрастностью — до 100000:1. Например, для большинства LCD контрастность 1000:1.

Благодаря особенностям технологии, время отклика достигает 1 мс — это пока абсолютно недостижимая для LCD величина, в какой бы системе ни проводились измерения. Поэтому, изначально исключаются «шлейфы», размытость и пр. дефекты изображения при просмотре сцен с быстрым движением.

Ещё одна непревзойденная характеристика FED — угол обзора. Он достигает теоретического максимума в 180 градусов. Потому что, в отличие от телевизоров с внутренним освещением (LCD, проекционных), свет не проецируется сквозь экран, а экран сам служит источником света.

В заключение

В настоящее время на рынке телевизоров наибольшую долю занимают продукты с ЖК-дисплеями (TN/TFT, PVA/MVA, IPS). Плазменные телевизоры в виду их ощутимого недостатка не так сильно распространены и их доля на рынке падает. OLED и лазерные дисплеи преимущественно используются на мобильных телефонах и планшетных компьютерах, плотно заняв в данном секторе рынка свою нишу.

В заключении хочется сказать, что чувствуется, что через 100 лет другой автор, который запланирует писать по развитие телевизионных технологий, на современные OLED будет смотреть так же, как и мы сейчас на древние механические экраны. Эволюция не стоит на месте, она двигается и развивается, притом в геометрической прогрессии.

Глоссарий

Диск Нипкова — механическое устройство для сканирования изображений, изобретённое Паулем Нипковым в 1884 году. Этот диск являлся неотъемлемой частью многих систем механического телевидения вплоть до 1930-х годов.

Джон Лоуги Бэрд — шотландский инженер, получивший известность за создание первой механической телевизионной системы.

DLP (Digital Light Processing) — технология, используемая в проекторах. Её создал Лари Хорнбек из компании Texas Instruments в 1987 году. В DLP-проекторах изображение создаётся микроскопически маленькими зеркалами, которые расположены в виде матрицы на полупроводниковом чипе, называемом Digital Micromirror Device (DMD, цифровое микрозеркальное устройство). Каждое такое зеркало представляет собой один пиксель в проецируемом изображении.

TN + film (Twisted Nematic + film) — самая простая технология, используемая и ЖК-дисплеях. Слово film в названии технологии означает дополнительный слой, применяемый для увеличения угла обзора (ориентировочно — от 90 до 150°). В настоящее время приставку film часто опускают, называя такие матрицы просто TN. Способа улучшения контрастности и углов обзора для панелей TN пока не нашли, причём время отклика у данного типа матриц является на настоящий момент одним из лучших, а вот уровень контрастности — нет.

LED-монитор

Вместо обычных люминесцентных ламп, используемых в ЖК-технологии, в мониторах LED применяется высокоэффективная светодиодная LED-подсветка (Light Emitting Diode – светоизлучающий диод). Данная разработка обеспечивает множество преимуществ – более высокое качество изображения, компактные размеры, экономичность и долговечность работы.

Зимой 2009 года британская компания Advertising Standards Authority опровергла рекламу Samsung за использование термина «LED TV» – поскольку компания несколько искажает действительность и тем самым вводит потребителей в заблуждение. Позже организация все же позволила использовать его, потребовав однако, разъяснения в рекламе – что используется именно LED-подсветка, а не неизвестный LED-дисплей нового типа.

Два основных типа LED-подсветки. Первый, это боковая подсветка. «Белые» LED элементы (White LED) расположены по бокам либо по периметру LCD-матрицы, а за равномерное распределение света отвечает специальная панель.

Второй, более дорогой способ – размещение LED-элементов непосредственно за LCD субстратом. Такой тип обычно использует элементы трех цветов – красного, зеленого и синего (RGB Led). Производить такие системы с использованием «белых» элементов нерентабельно, хотя возможно что встречаются и такие модели. Подсветка более умная — в зависимости от цвета оригинального изображения, фрагмент экрана подсвечивается тем или иным цветом.

Экономичность и экологичность Применение светодиодной подсветки позволило значительно снизить энергопотребление телевизоров и сделать их более безопасными с экологической точки зрения. В отличие от люминесцентных ламп, при производстве телевизоров с LED-подсветкой не используются вредные для окружающей среды вещества.

Реальная картинка Применение нового типа подсветки позволило сделать изображение на экране по-настоящему реалистичным и контрастным. В новой разработке мониторов, светодиоды расположены по принципу direct LED, то есть по всей плоскости экрана, а не только по краям. За счет этого удалось добиться невероятно глубокого черного цвета – в устройствах реализована функция локального затемнения (Local Dimming). Это означает, что матрица монитора постоянно подсвечивается, а в темных сценах соответствующие участки гаснут. Таким образом, изображение делается еще более контрастным. Кроме того, благодаря светодиодной подсветке существенно ярче отображаются и другие цвета и оттенки спектра. В результате картинка, которую передают новые мониторы с LED-технологией, становится действительно живой и максимально достоверной. За получение наилучшего изображения отвечают сразу несколько систем шумоподавления, в том числе специальный цифровой фильтр 3D Comb Filter. Высокое разрешение – 1920х1080 пикселей — делает данный монитор идеальным средством отображения HD-видео.

Тонкий корпус Применение светодиодной подсветки позволило реализовать еще одно преимущество – конструкторам удалось разработать сверхтонкий корпус: толщина панели составляет всего лишь 5 см. Это позволяет идеальным образом вписать панель в пространство помещения.

Преимущества LED:

  • Все типы LED-подсветки позволяют серьезно экономить электроэнергию – потребление электричества едва ли не вполовину меньше, чем у сопоставимых LCD-телевизоров. Особенно это касается моделей с боковой подсветкой.
  • В отличие от флуоресцентных ламп подсветки, LED не содержит ртути.

White LED подсветка (с боковой подсветкой). Такая система стоит намного дешевле, чем RGB-LED, однако по своим характеристикам она достаточно близка к обычным LCD. Главное ее достоинство – возможность выпуска действительно тонких дисплеев, в некоторых случаях менее 10 мм. Однако возможность регулировать подсветку на разных участках экрана отсутствует, не говоря уже о многоцветной подсветке.

RGB LED подсветка. Действительно довольно интересный вариант, используемый в некоторых моделях (например, от Sony) уже несколько лет. Поскольку система обеспечивает цветную подсветку отдельных фрагментов дисплея, изображение получается чрезвычайно четким и невероятно контрастным, в современных моделях до 1000000:1 и даже выше. Гарантирован глубокий черный цвет – благодаря возможности вовсе отключать отдельные участки.

Есть еще одно явное преимущество светодиодной подсветки в сравнении с традиционными лампами – это быстрая готовность монитора к работе. LED-монитор готов к работе практически сразу после включения питания.

ЭЛТ-мониторы с гнездовой маской

И, наконец, последний, комбинированный тип электронно-лучевой трубки, так называемый CromaСlear/OptiClear (впервые предложенный фирмой NEC) — это вариант теневой маски, в которой используются не круглые отверстия, а щели, как в апертурной решетке, только короткие — «пунктиром», и люминофор наносится в виде таких же эллиптических полосок, а полученные таким образом гнезда для большей равномерности расположены в «шахматном» порядке.

Такая гибридная технология позволяет сочетать все преимущества вышеописанных типов при отсутствии их недостатков. Четкий и ясный текст, натуральные, но достаточно яркие цвета и высокая контрастность изображения неизменно привлекают к этим мониторам все группы пользователей.

Ссылка на основную публикацию