К плоскопанельным мониторам не относятся
Несмотря на широкое распространение, мониторы на основе ЭЛТ имеют ряд существенных недостатков, ограничивающих (а порой и делающих невозможным) использование мониторов. Такими недостатками являются:
Большие масса и габариты.
Значительное энергопотребление, наличие тепловыделения.
Излучения, вредные для здоровья человека.
Значительная нелинейность растра, сложность ее коррекции.
Первые два недостатка не позволяют использовать мониторы на основе ЭЛТ в переносных компьютерах типа Laptop и Notebook, остальные осложняют работу оператора и наносят вред его здоровью. Однако главными недостатками обычных мониторов все же являются большие габариты, масса и энергопотребление. Для устранения этих недостатков были разработаны малогабаритные дисплеи на основе жидких кристаллов, которые в дальнейшем будем называть ЖК-мониторами. Главное отличие ЖК-монитора от обычного состоит в том, что он совершенно плоский. По этой причине мониторы подобного типа стали называть плоскопанельными.
В настоящее время плоскопанельные мониторы используются не только в составе переносных компьютеров типа Notebook, но и в качестве самостоятельного устройства отображения, которое можно подключить к любому PC. Обладая рядом важных преимуществ по сравнению с мониторами на основе ЭЛТ, плоскопанельные мониторы, несмотря на более высокую стоимость, получают все более широкое распространение.
2.1. Принципы действия жк-мониторов.
Основным элементом ЖК-монитора является ЖК-экран, состоящий из двух панелей, выполненных из стекла, между которыми размещен слой жидкокристаллического вещества. Эти стеклянные панели обычно называют подложками. Как и в обычном мониторе, экран ЖК-монитора представляет собой совокупность отдельных элементов — ЖК-ячеек, каждая из которых генерирует 1 пиксель изображения. Однако, в отличие от зерна люминофора ЭЛТ, ЖК-ячейка сама не генерирует свет, а лишь управляет интенсивностью проходящего света, поэтому ЖК-мониторы всегда используют подсветку.
По сути ЖК-ячейка представляет собой электронно-управляемый светофильтр, принцип действия которого основан на эффекте поляризации световой волны. Жидкокристаллическое вещество, размещенное между подложками, имеет молекулы вытянутой формы, называемые нематическими. Благодаря этому молекулы ЖК-вещества имеют упорядоченную ориентацию, что приводит к появлению оптической анизотропии, при которой показатель преломления ЖК-вещества зависит от направления распространения световой волны. Если нанести на подложки мелкие бороздки, то молекулы ЖК-вещества будут ориентированы вдоль этих бороздок. Другим важным свойством ЖК-вещества является зависимость ориентации молекул от направления внешнего электрического поля. Используя два этих свойства, можно создать электронно-управляемый светофильтр.
Рис. 4.7. Принцип действия ячейки ЖК-монитора.
В ЖК-мониторах чаще всего используются ЖК-ячейки с твистированной (закрученной на 90°) ориентацией молекул (рис. 4.7, а). Для создания такой ячейки применяются подложки, у которых ориентирующие канавки также развернуты друг относительно друга на угол 90°. Такая ячейка называется твистированной нематической (Twisted Nematic). Проходя через эту ячейку, плоскость поляризации световой волны также поворачивается на 90°. Помимо ориентирующего действия, подложки ЖК-ячейки играют роль поляризационных фильтров, поскольку пропускают световую волну только с линейной поляризацией. Верхняя подложка называется поляризатором, а нижняя — анализатором. Векторы поляризации подложек так же, как и векторы их ориентирующего действия, развернуты на 90° друг относительно друга.
При отсутствии внешнего электрического поля падающий на ячейку свет проходит через поляризатор и приобретает определенную поляризацию, совпадающую с ориентацией молекул жидкокристаллического вещества у поверхности поляризатора. По мере распространения света по направлению к нижней подложке (анализатору) его плоскость поляризации поворачивается на 90°. Достигнув анализатора, свет свободно проходит через него, поскольку плоскость его поляризации совпадает с плоскостью поляризации анализатора. В результате ЖК-ячейка оказывается прозрачной.
Ситуация изменится, если к подложкам приложить напряжение 3-10 В. В этом случае между подложками возникнет электрическое поле и молекулы жидкокристаллического вещества расположатся параллельно силовым линиям поля (рис. 4.7, б). Твистированная структура жидкокристаллического вещества исчезает, и поворота плоскости поляризации проходящего через него света не происходит. В результате плоскость поляризации света не совпадает с плоскостью поляризации анализатора, и ЖК-ячейка оказывается непрозрачной.
В качестве ламп подсветки ЖК-экранов используют специальные электро-люминисцентные лампы с холодным катодом, характеризующиеся низким энергопотреблением. Это, наряду с низким управляющим напряжением ЖК-ячейки, объясняет низкое энергопотребление ЖК-экранов (обычно на 70% меньше, чем потребляют ЭЛТ-мониторы). В зависимости от места расположения подсветки экраны бывают с подсветкой сзади (backlight, или backlit) и с подсветкой по бокам (sidelihgt, или sidelif).
Если пиксел изображения образован единственной ЖК-ячейкой, изображение на экране будет монохромным. Для получения цветного изображения ЖК-ячейки объединяют в триады, снабдив каждую из них светофильтром, пропускающим один из трех основных цветов.
Благодаря применению технологии Twisted Nematic была решена проблема габаритов и энергопотребления, однако эта технология имеет ряд серьезных недостатков:
Низкое быстродействие ячеек — на изменение ориентации молекул жидкокристаллического вещества требовалось до 500 мс, что не позволяло использовать такие ЖК-экраны для отображения динамических изображений (например, на экране монитора пропадало изображение указателя мыши при ее быстром перемещении).
Сильная зависимость качества изображения (яркости, контрастности) от внешних засветок.
Сильное взаимное влияние ячеек, вызванное влиянием управляющего сигнала одной ячейки на соседние.
Ограниченный угол зрения, под которым изображение на ЖК-экране хорошо видно.
Низкая яркость и насыщенность изображения.
Ограниченные размеры ЖК-экрана.
Для устранения перечисленных выше недостатков технология Twisted Nematic была усовершенствована. С целью улучшения контрастности изображения угол закручивания молекул ЖК-вещества был увеличен сначала до 120°, а затем — до 270°. Такие ячейки получили название STN (Super-Twisted Nematic — Сверхзакрученные нематические ячейки).
Дальнейшим шагом в этом направлении стало использование не одной, а двух ячеек одновременно, последовательно поворачивающих плоскость поляризации в противоположных направлениях. Эта технология получила название DSTN (Dual Super-Twisted Nematic — Двойные сверхзакрученные нематические ячейки).
Проблема низкого быстродействия ЖК-ячеек была частично решена путем использования так называемого двойного сканирования, когда весь ЖК-экран разбивается на четные и нечетные строки, обновление которых выполняется одновременно. Двойное сканирование совместно с использованием более подвижных молекул позволило снизить время реакции ЖК-ячейки до 150 мс и значительно повысить частоту обновления экрана.
Радикально повысить контрастность и быстродействие ЖК-экранов позволила так называемая технология активных ЖК-ячеек. От обычной (пассивной) активная ЖК-ячейка отличается наличием собственного электронного ключа, выполненного на транзисторе. Такой ключ позволяет коммутировать более высокое (десятки вольт) напряжение, используя сигнал низкого уровня (около 0,7 В).
Благодаря применению активных ЖК-ячеек стало возможным значительно снизить уровень сигнала управления и, тем самым, решить проблему частичной засветки соседних пикселов. Поскольку электронные ключи выполняются по тонкопленочной технологии, подобные ЖК-экраны получили название TFT-экраны (Thin Film Transistor— Тонкопленочный транзистор).
Технология TFT была разработана специалистами фирмы Toshiba. Она позволила не только значительно улучшить показатели ЖК-мониторов (например, яркость, контрастность, угол зрения), но и создать на основе активной ЖК-матрицы цветной монитор. Каждый элемент такой ЖК-матрицы образован тремя тонкопленочными транзисторами и триадой управляемых ими ЖК-ячеек. Каждая ячейка триады снабжена светофильтром одного из трех основных цветов: красного, зеленого или синего. Изменяя уровень поданного на транзистор управляющего сигнала, можно регулировать яркость каждой ячейки триады. Таким образом, TFT-экран ЖК-монитора состоит из таких же триад, как экран обычного монитора на основе ЭЛТ.
Формирование и подача управляющего сигнала видеоадаптера на каждую ЖК-ячейку экрана — трудная задача. Для ее решения в состав плоскопанельного монитора входит специальная электронная схема управления -контроллер ЖК-экрана. Контроллер является наиболее сложным элементом ЖК-монитора. Он выполняет синхронизацию по частоте и фазе выходных сигналов видеоадаптера и управляющих ЖК-экраном синхросигналов, формируемых схемами управления строками и столбцами. Рассогласование этих сигналов по частоте ведет к нарушению корректности обновления строк: нарушается соответствие положения элементов растра на экране временным параметрам видеосигнала. В результате этого появляются такие дефекты изображения, как дрожание растра, появление вертикальных линий на изображении либо его полное пропадание. После выравнивания частот указанных сигналов контроллер ЖК-экрана производит их синхронизацию по фазе, что позволяет добиться необходимой фокусировки изображения и полностью устранить его дрожание.
Помимо адресации ячеек и синхронизации изображения, контроллер ЖК-экрана выполняет дополнительное аналого-цифровое преобразование видеосигнала. Необходимость преобразования обусловлена тем, что ЖК-экран (как совокупность огромного количества ячеек) представляет собой устройство с цифровым управлением, т. е. на схему адресации ячеек необходимо подавать цифровой код. В результате значительно уменьшается количество оттенков цвета, отображаемых ЖК-монитором.
Несмотря на широкое распространение, мониторы на основе ЭЛТ имеют ряд существенных недостатков, ограничивающих (а порой и делающих невозможным) использование мониторов. Такими недостатками являются:
Большие масса и габариты.
Значительное энергопотребление, наличие тепловыделения.
Излучения, вредные для здоровья человека.
Значительная нелинейность растра, сложность ее коррекции.
Первые два недостатка не позволяют использовать мониторы на основе ЭЛТ в переносных компьютерах типа Laptop и Notebook, остальные осложняют работу оператора и наносят вред его здоровью. Однако главными недостатками обычных мониторов все же являются большие габариты, масса и энергопотребление. Для устранения этих недостатков были разработаны малогабаритные дисплеи на основе жидких кристаллов, которые в дальнейшем будем называть ЖК-мониторами. Главное отличие ЖК-монитора от обычного состоит в том, что он совершенно плоский. По этой причине мониторы подобного типа стали называть плоскопанельными.
В настоящее время плоскопанельные мониторы используются не только в составе переносных компьютеров типа Notebook, но и в качестве самостоятельного устройства отображения, которое можно подключить к любому PC. Обладая рядом важных преимуществ по сравнению с мониторами на основе ЭЛТ, плоскопанельные мониторы, несмотря на более высокую стоимость, получают все более широкое распространение.
2.1. Принципы действия жк-мониторов.
Основным элементом ЖК-монитора является ЖК-экран, состоящий из двух панелей, выполненных из стекла, между которыми размещен слой жидкокристаллического вещества. Эти стеклянные панели обычно называют подложками. Как и в обычном мониторе, экран ЖК-монитора представляет собой совокупность отдельных элементов — ЖК-ячеек, каждая из которых генерирует 1 пиксель изображения. Однако, в отличие от зерна люминофора ЭЛТ, ЖК-ячейка сама не генерирует свет, а лишь управляет интенсивностью проходящего света, поэтому ЖК-мониторы всегда используют подсветку.
По сути ЖК-ячейка представляет собой электронно-управляемый светофильтр, принцип действия которого основан на эффекте поляризации световой волны. Жидкокристаллическое вещество, размещенное между подложками, имеет молекулы вытянутой формы, называемые нематическими. Благодаря этому молекулы ЖК-вещества имеют упорядоченную ориентацию, что приводит к появлению оптической анизотропии, при которой показатель преломления ЖК-вещества зависит от направления распространения световой волны. Если нанести на подложки мелкие бороздки, то молекулы ЖК-вещества будут ориентированы вдоль этих бороздок. Другим важным свойством ЖК-вещества является зависимость ориентации молекул от направления внешнего электрического поля. Используя два этих свойства, можно создать электронно-управляемый светофильтр.
Рис. 4.7. Принцип действия ячейки ЖК-монитора.
В ЖК-мониторах чаще всего используются ЖК-ячейки с твистированной (закрученной на 90°) ориентацией молекул (рис. 4.7, а). Для создания такой ячейки применяются подложки, у которых ориентирующие канавки также развернуты друг относительно друга на угол 90°. Такая ячейка называется твистированной нематической (Twisted Nematic). Проходя через эту ячейку, плоскость поляризации световой волны также поворачивается на 90°. Помимо ориентирующего действия, подложки ЖК-ячейки играют роль поляризационных фильтров, поскольку пропускают световую волну только с линейной поляризацией. Верхняя подложка называется поляризатором, а нижняя — анализатором. Векторы поляризации подложек так же, как и векторы их ориентирующего действия, развернуты на 90° друг относительно друга.
При отсутствии внешнего электрического поля падающий на ячейку свет проходит через поляризатор и приобретает определенную поляризацию, совпадающую с ориентацией молекул жидкокристаллического вещества у поверхности поляризатора. По мере распространения света по направлению к нижней подложке (анализатору) его плоскость поляризации поворачивается на 90°. Достигнув анализатора, свет свободно проходит через него, поскольку плоскость его поляризации совпадает с плоскостью поляризации анализатора. В результате ЖК-ячейка оказывается прозрачной.
Ситуация изменится, если к подложкам приложить напряжение 3-10 В. В этом случае между подложками возникнет электрическое поле и молекулы жидкокристаллического вещества расположатся параллельно силовым линиям поля (рис. 4.7, б). Твистированная структура жидкокристаллического вещества исчезает, и поворота плоскости поляризации проходящего через него света не происходит. В результате плоскость поляризации света не совпадает с плоскостью поляризации анализатора, и ЖК-ячейка оказывается непрозрачной.
В качестве ламп подсветки ЖК-экранов используют специальные электро-люминисцентные лампы с холодным катодом, характеризующиеся низким энергопотреблением. Это, наряду с низким управляющим напряжением ЖК-ячейки, объясняет низкое энергопотребление ЖК-экранов (обычно на 70% меньше, чем потребляют ЭЛТ-мониторы). В зависимости от места расположения подсветки экраны бывают с подсветкой сзади (backlight, или backlit) и с подсветкой по бокам (sidelihgt, или sidelif).
Если пиксел изображения образован единственной ЖК-ячейкой, изображение на экране будет монохромным. Для получения цветного изображения ЖК-ячейки объединяют в триады, снабдив каждую из них светофильтром, пропускающим один из трех основных цветов.
Благодаря применению технологии Twisted Nematic была решена проблема габаритов и энергопотребления, однако эта технология имеет ряд серьезных недостатков:
Низкое быстродействие ячеек — на изменение ориентации молекул жидкокристаллического вещества требовалось до 500 мс, что не позволяло использовать такие ЖК-экраны для отображения динамических изображений (например, на экране монитора пропадало изображение указателя мыши при ее быстром перемещении).
Сильная зависимость качества изображения (яркости, контрастности) от внешних засветок.
Сильное взаимное влияние ячеек, вызванное влиянием управляющего сигнала одной ячейки на соседние.
Ограниченный угол зрения, под которым изображение на ЖК-экране хорошо видно.
Низкая яркость и насыщенность изображения.
Ограниченные размеры ЖК-экрана.
Для устранения перечисленных выше недостатков технология Twisted Nematic была усовершенствована. С целью улучшения контрастности изображения угол закручивания молекул ЖК-вещества был увеличен сначала до 120°, а затем — до 270°. Такие ячейки получили название STN (Super-Twisted Nematic — Сверхзакрученные нематические ячейки).
Дальнейшим шагом в этом направлении стало использование не одной, а двух ячеек одновременно, последовательно поворачивающих плоскость поляризации в противоположных направлениях. Эта технология получила название DSTN (Dual Super-Twisted Nematic — Двойные сверхзакрученные нематические ячейки).
Проблема низкого быстродействия ЖК-ячеек была частично решена путем использования так называемого двойного сканирования, когда весь ЖК-экран разбивается на четные и нечетные строки, обновление которых выполняется одновременно. Двойное сканирование совместно с использованием более подвижных молекул позволило снизить время реакции ЖК-ячейки до 150 мс и значительно повысить частоту обновления экрана.
Радикально повысить контрастность и быстродействие ЖК-экранов позволила так называемая технология активных ЖК-ячеек. От обычной (пассивной) активная ЖК-ячейка отличается наличием собственного электронного ключа, выполненного на транзисторе. Такой ключ позволяет коммутировать более высокое (десятки вольт) напряжение, используя сигнал низкого уровня (около 0,7 В).
Благодаря применению активных ЖК-ячеек стало возможным значительно снизить уровень сигнала управления и, тем самым, решить проблему частичной засветки соседних пикселов. Поскольку электронные ключи выполняются по тонкопленочной технологии, подобные ЖК-экраны получили название TFT-экраны (Thin Film Transistor— Тонкопленочный транзистор).
Технология TFT была разработана специалистами фирмы Toshiba. Она позволила не только значительно улучшить показатели ЖК-мониторов (например, яркость, контрастность, угол зрения), но и создать на основе активной ЖК-матрицы цветной монитор. Каждый элемент такой ЖК-матрицы образован тремя тонкопленочными транзисторами и триадой управляемых ими ЖК-ячеек. Каждая ячейка триады снабжена светофильтром одного из трех основных цветов: красного, зеленого или синего. Изменяя уровень поданного на транзистор управляющего сигнала, можно регулировать яркость каждой ячейки триады. Таким образом, TFT-экран ЖК-монитора состоит из таких же триад, как экран обычного монитора на основе ЭЛТ.
Формирование и подача управляющего сигнала видеоадаптера на каждую ЖК-ячейку экрана — трудная задача. Для ее решения в состав плоскопанельного монитора входит специальная электронная схема управления -контроллер ЖК-экрана. Контроллер является наиболее сложным элементом ЖК-монитора. Он выполняет синхронизацию по частоте и фазе выходных сигналов видеоадаптера и управляющих ЖК-экраном синхросигналов, формируемых схемами управления строками и столбцами. Рассогласование этих сигналов по частоте ведет к нарушению корректности обновления строк: нарушается соответствие положения элементов растра на экране временным параметрам видеосигнала. В результате этого появляются такие дефекты изображения, как дрожание растра, появление вертикальных линий на изображении либо его полное пропадание. После выравнивания частот указанных сигналов контроллер ЖК-экрана производит их синхронизацию по фазе, что позволяет добиться необходимой фокусировки изображения и полностью устранить его дрожание.
Помимо адресации ячеек и синхронизации изображения, контроллер ЖК-экрана выполняет дополнительное аналого-цифровое преобразование видеосигнала. Необходимость преобразования обусловлена тем, что ЖК-экран (как совокупность огромного количества ячеек) представляет собой устройство с цифровым управлением, т. е. на схему адресации ячеек необходимо подавать цифровой код. В результате значительно уменьшается количество оттенков цвета, отображаемых ЖК-монитором.
Всем хорош монитор с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ):
• он может отображать цветовую палитру в 16М оттенков (это во много раз больше, чем воспринимает человеческий глаз);
• прекрасная разрешающая способность (количество пикселей, составляющих экранную матрицу, перевалило за 2 млн);
• возможно изменение режимов отображения (монитор без проблем и искажений воспроизводит старую грубую графику) и масса других достоинств.
Однако со временем стали все более заметны их недостатки:
• мониторы большие и занимают много места на столе,
• они тяжелые (масса 10. 15 кг у 15", 16. 18 кг у 17"),
• они потребляют много электроэнергии — порядка 80. 110 Вт (и это в то время, когда западные пользователи и производители помешаны на энергосбережении),
• электронно-лучевая трубка является источником вредных воздействий на человека и окружающую среду.
Для построения мониторов с иными, чем у ЭЛТ-мониторов, эксплуатационными свойствами должны быть использованы другие технические принципы и материалы с иными свойствами. Они должны быть способны к каким-нибудь электрооптическим эффектам.
Экраны плоскопанельных (или просто плоских) мониторов строятся на так называемых жидких кристаллах (LiquidCrystallDisplay — LCD) — веществах, под воздействием тока изменяющих светопрово-димость.
Между двумя стеклами (поляризатор и анализатор) слоем в несколько десятков микрон помещается жидкокристаллическое (ЖК) вещество. В упрощенном виде его свойства можно описать следующим образом. Молекулы ЖК-вещества упорядочены (ориентированы) в одном направлении. Под воздействием электрического поля ориентация меняется — вызывается эффект поляризации.
На стекла нанесены вертикальные и горизонтальные проводники, образующие поляризационные решетки. Пересекающимися проводниками ЖК-вещество организуется в виде отдельных ячеек. Их множество имеет матричную организацию. Со стороны поляризатора размещаются источники света. Существует несколько типов системы подсветки: просвет-ная, отражательная, просветно-отражательная.
Для адресации ячеек матрицы используются различные алгоритмы подачи сигналов на вертикальные и горизонтальные линии координатной решетки (однокоординатный, статический двухкоординатный, динамический двухкоординатный).
Для управления пропускающей способностью экрана на жидких кристаллах может быть использовано несколько технических приемов. Технология STN(SuperTwistedNematic) проще в реализации, технология DSTN(Doul-scanSuperTwistedNematic) обеспечивает большую контрастность изображения.
Жидкокристаллические матрицы бывают двух типов. В пассивной матрице (PassiveMatrix) на вещество ячеек действует только поле, создаваемое проводниками поляризационной решетки. В активной матрице (ActiveMatrix) для воздействия на вещество ячейки используется специальный транзистор, а управление им выполняется через поляризационную решетку.
Пассивные матрицы чаще всего применяли для построения черно-белых (точнее бело-серо-черных) экранных панелей. Из употребления они уже практически вышли.
Для построения высококачественных цветных экранов (в ноутбуках, плоских мониторах, демонстрационных панелях) используют активные TFT-матрицы.В структуру жидкокристаллического экрана вводится матрица тонкопленочных транзисторов (ThinFilmTransistor — TFT, отсюда и название технологии). Один транзистор управляет одной ячейкой. Экранный пиксель составляют три ячейки, они имеют различные световые фильтры (красный, зеленый, синий).
Образно говоря, ячейка — это "стаканчик", заполненный ЖК-вещест-вом. Донышки у "стаканчиков" в составе одного пикселя разноцветные — красные, зеленые и синие. Через ЖК-вещество, когда оно прозрачно, проходят окрашенные световые потоки.
В мониторах с ЭЛТ на экране без проблем организуются матрицы с любыми параметрами (количество пикселей в строке и количество строк). Плоскопанельные мониторы не имеют такой возможности. Матрица определенной разрядности встроена в отображающую панель. Она образует реальную (физическую) разрешающую способность. Чаще всего строится один из следующих вариантов матрицы:
640x480 (применительно к плоскопанельным мониторам этот режим называется VGA); •
1024x768 (XGA — extended Graphic Array); 1280x1024 (SXGA).
Для создания больших жидкокристаллических экранов и панелей используются матрицы других форматов:
1920x1080 (HDTV — экран нового TV-формата HighDefinitionTele-Vision с отношением сторон 16x9);
2048x1536 (QXGA — QuadXGA, учетверенный XGA-экран).
Плоские мониторы с жидкокристаллическими экранами имеют много положительных качеств:
• они тонкие, хоть на стенку вешай (к этому все когда-нибудь и придет);
• потребление 25. 40 Вт;
• никаких вредных излучений.
Это достоинства "общего" плана. Кроме них есть, качества, которые сразу "бросаются в глаза" работающему с ними пользователю.
Яркость. В мониторах с ЭЛТ она прямо пропорциональна энергии, излучаемой "электронными пушками". Просто так их мощность не повысишь, неизбежны побочные эффекты. В плоских мониторах яркость свечения зависит от интенсивности подсветки. Увеличить ее не составляет проблем.
Контрастность. Определяется соотношением максимального и минимального значений яркости. У мониторов с ЭЛТ он колеблется в интервале от 200:1 — 400:1, у плоских мониторов достижим уровень 700:1.
Плоскопанельные мониторы могут работать с пониженной частотой кадров, и у них отсутствует мерцание. Процесс вывода одного кадра на экран можно разделить на несколько последовательных состояний: изображение выведено, погашено, экран темный (до момента вывода следующего кадра). Наличие интервала, когда экран погашен, вызывает эффект, получивший название — мерцание. Зрение человека не успевает воспринять момент отсутствия изображения, но изменение интенсивности освещения фиксирует. Изображение дрожит — мерцает. Этот фактор ведет к повышенной утомляемости глаз. Человек перестает его замечать только с достижением кадровой частоты 85 Гц. Изображение на жидкокристаллическом экране более инерционно, т.е. оно дольше не гаснет (на изменение положения молекул ЖК-вещества требуется больше времени). Интервал, когда экран погашен, значительно короче. Монитор может работать с частотой 60 Гц и мерцания не будет. На современных TFT-мониторах кадровая частота находится в пределах от 44 до 85 Гц.
Отсутствует такое понятие, как плохая фокусировка (сведение лучей у ЭЛТ-мониторов). Лучей нет, ячейки в составе пикселя неподвижны.
Несмотря на небольшое потребление (по сравнению с построенными на основе ЭЛТ) в плоских мониторах предусматривается поддержка энергосберегающих технологий. Чаще всего организуется работа в режимах пониженного потребления, предписываемых стандартом DPMS (DisplayPowerManagementSignaling). Он разработан ассоциацией VESA. Включение режимов DMPS выполняется при помощи программы Setup (см. раздел 8.5). В случае простоя монитор последовательно переходит из рабочего состояния ("On") в режимы пониженного потребления:
• "Standby" — уровень потребления снижается на 20 %, прекращается подача видеосигнала;
• "Suspend" — уровень потребления снижается на 70 %, отключается строчная развертка и высокое напряжение;
• "Off" — отключаются все системы, кроме блока DPMS, уровень потребления — менее 5 % от рабочего.
Дополнительно многие мониторы строятся с учетом требований по эргономике, сформулированных авторитетными организациями: NUTEK(Шведский национальный совет по промышленному и техническому развитию), ЕРА(US агентство по охране окружающей среды).
Чтобы не сложилось впечатления о плоскопанельных мониторах как об идеальных изделиях, упомянем о некоторых свойственных им недостатках.
Никто и никогда не слышал о неработающих пикселях на экране кинескопа. Из миллионов транзисторов, составляющих TFT-матрицу, несколько вполне могут со временем выйти из строя. Черная или ярко светящаяся точка в цветном изображении глаз не порадует.
Мы сравнили ячейку матрицы со "стаканчиком". Теперь другой образ. Целиком дно стакана можно увидеть только в том случае, если смотреть на него строго сверху. То же самое и с экраном плоского монитора. Смотрим на него прямо и видим прекрасную картинку, чуть под углом — появляется пелена, еще чуть в сторону — изображение погружается в туман.
На мониторах с ЖК-экранами плохо выполняется масштабирование. В структуру экрана заложена матрица с конкретными параметрами. Если используется режим с этим разрешением, то все в полном порядке. Когда возникает необходимость в применении другого разрешения, то необходим "пересчет" матриц (одну экранную точку будут составлять два, три и другое количество пикселей). Не всегда можно сделать это корректно. Следствием преобразований становится искажение пропорций.
Популярность плоскопанельных мониторов стремительно растет. Фирма DisplaySearch, занимающаяся анализом состояния рынка, оценила увеличение количества используемых плоских мониторов в 2002 г. на 28 % (в Японии на 80 %, в Северной Америке на 27 %, в Европе на 28 %).
По данным, приводимым той же компанией, большинство предприятий, производящих TFT-матрицы, находится в Юго-Восточной Азии: 40 % в Южной Корее, 32 % на Тайване, 27 % в Японии. Крупнейшие производители ЖК-панелей: SamsungElectronics — 20 %, AUOptronics (Тайвань) — 13 %, InternationalDisplayTechnology (IDT) — 6 %, ChiMeiOptoelectronics (CMO) — 4 %. По секторам рынка TFT-панели распределяются следующим образом: мониторы — 54 %, ноутбуки — 40 %, TV-экраны и панели плоских мониторов 3 %.
Видеосистема состоит из двух блоков: адаптера и монитора. Между собой они соединены интерфейсным каналом. Сведения об изображении хранятся в памяти в цифровой форме. "Электронные пушки" ЭЛТ-монитора управляются аналоговыми сигналами. Необходимо цифро-аналоговое преобразование. Для производителей оказалось более удобным выполнить его на видеоадаптере и затем уже "готовый" сигнал подать на монитор. Такая схема положена в основу видеосистем с "аналоговым" интерфейсом.
Экран плоского монитора организован в виде матрицы. Матрица — структура линейная. При работе с ней удобнее оперировать цифровыми данными. Сначала до ячейки нужно "добраться": подготовить ее адрес (а это цифровой код), выдать его на линии, и только после этого на транзистор подается управляющий сигнал. Эту задачу решает специальный контроллер ЖК-экрана.
Цифровой интерфейс для плоских мониторов является естественным. При необходимости можно использовать и аналоговый интерфейс (первоначально он и применялся). Однако этот путь не рациональный. Структура электронного блока монитора в этом случае усложняется, так как в его состав включается дополнительный блок аналогово-цифровых преобразований.
По большому счету, цифровые данные — СКВ (свободно-конвертируемая валюта) любой компьютерной системы. Ее можно обменять на что угодно и когда угодно. ,
Цифровой интерфейс однажды уже применялся в компьютерном видео — система EGA. Данные подавались на монитор в параллельной форме. Для передачи кода цвета точки отводилось 6 линий (по 2 линии на каждый образующий цвет, количество оттенков — 4). Ширина палитры — 64 цвета (4 3 ).
На том этапе развития компьютерной техники направление посчитали неперспективным — слишком много информационных линий должно быть в составе видеоинтерфейса (для палитры в 64К — 16, в 16М — 24). Цифровой интерфейс получил отставку. Возможности EGA-системы даже не были использованы в полной мере (первая модификация EGA-монитора, оказавшаяся единственной, имела палитру всего в 16 цветов). Пришли системы с аналоговым интерфейсом — VGA, SVGA, которые в течение ряда лет и господствовали на рынке.
Первой вариант цифрового видеоинтерфейса предложила в 1997 г. ассоциация VESA. Он получил название P&D(Plug-and-Display). В качестве передающего канала используется шина PanelLink, разработанная компанией SiliconImage: три витые пары, передача ведется по протоке: TMDS(TransitionMinimizedDifferentialSignaling). Кроме цифровог: Р&О-интерфейс включает аналоговый канал, порты USB и FireWire. Соединительная панель Р&О-устройств — разъем EVC(EnhancedVide: Connector) имеет две группы контактов (рис. 9.4, а).Большая группа состоит из 30 контактов, организованных матрицей 3x10. Малая (или аналоговая) состоит из четырех контактов (С1-С4) и разделяющего их плоского контакта (С5). Частота передачи — до 165 МГц. Интерфейс широкого распространения не получил. Он показался производителям слишком сложным. Его использовала в основном фирма IBM. Через специальные переходники (вилка показана на рис. 9.4, б) к адаптерам P&D могу-быть подключены обычные SVGA-мониторы.
В 1999 г. Compaq и еще несколько фирм предложили другой вариант интерфейса — DFP(DigitalFlatPanel). Он строился на базе P&D. Из него были убраны: USB, FireWire и линии передачи аналоговых видеосигналов. Сохранялся только цифровой канал (в его основе та же Рапе!-Link-шина). Для подключаемых устройств предусматривается возможность работы в режиме Plug&Play. Применяются идентификационные протоколы, соответствующие стандарту DDC(DisplayDataChannel), разработанному VESA. Согласно ему подключенные устройства обмениваются идентификационными пакетами EDID(ExtendedDisplayIdentificationData) и на основании этих данных выполняют взаимную настройку. В протоколе DDC1 сведения подаются только в одну сторону (с монитора на адаптер), в DDC2 идет двунаправленный обмен.
На смену DFP пришел стандарт DVI(DigitalVideoInterface). Его подготовили фирмы Intel, Compaq, Fujitsu, HP, IBM, NEC, SeliconImage, с ставившие инициативную DDWG-группу (Digital Display Working Group). Восновецифровогоканалашина PanelLink. Поддерживаются протоколы DDC и EDID. В состав интерфейса входят два канала цифровой передачи видеоданных и один аналоговой канал. Частота передачи по обоим цифровым каналам — 165 МГц. Пропускная способность интерфейс вдвое больше, чем у P&D.
Предусмотрена возможность "горячей" замены устройств. После замены монитора автоматически запускается механизм HPD(HotPlugDetection). По одному из протоколов DDC адаптер получает сведения о мониторе. Если он цифровой, то работать начинает шина PanelLink, ест. нет — аналоговый канал.
• цифровая часть — 24 контакта (1—24), составляют большую группу и организованы матрицей 3x8,
• аналоговая часть — 4 контакта под штырьки (CI—С4) и один контакт под плоский "лепесток" (С5).
Используются DVI-вилки нескольких типов:
• DVI-IDualLink. Полный вариант содержит оба цифровых и аналоговый канал. Имеет весь набор контактов;
• DVI-ISingleLink. Предусматривается один цифровой и аналоговый канал. Отсутствуют контакты 4, 5, 12, 13, 20, 21;
• DVI-DDualLink. Для варианта шины с двумя цифровыми каналами. Отсутствуют контакты CI—С4;
• DVI-DSingleLink. Интерфейс имеет только один цифровой канал. Отсутствуют контакты 4, 5, 12, 13, 20, 21 и CI—С4;
• DV1-A. Предназначен для изготовления переходников, позволяющих подключить аналоговые SVGA-мониторы к адаптерам с DVI-панелью. Отсутствуют контакты 4, 5, 12, 13, 20, 21, 22.
Монитор LM914 фирмы AOC аналогичен другим рассмотренным здесь 19-дюйм моделям, отличаясь лишь съемной подставкой, которой следовало бы быть чуть крупнее и прочнее. Оказалось, что отсоединить эту подставку не просто, хотя в условиях офиса это вряд ли часто потребуется. Похоже, черный цвет — самый популярный в отделке мониторов высокого класса; такой же цвет имеет и корпус LM914. Этот монитор оснащен входами VGA и DVI. Его собственное разрешение — 1280x1024 пиксел, а встроенные стереодинамики рассчитаны на мощность 2 Вт каждый.
Как и другие мониторы такого размера, LM914 подходит для повседневной офисной работы, например с электронными таблицами, для работы с САПР и т. п., но не для профессиональной графики из-за не вполне точной передачи цветов. Цвета выглядят достаточно яркими, но белые шкалы имеют голубовато-серый оттенок, а черные — плохо различимы на темном конце. Текст демонстрировал некоторую «блочность», особенно при малом кегле.
Монитор P922E от CTX одет в черный корпус с серебром, как и многие его собратья. Он имеет встроенные стереодинамики и подставку с возможностью наклона и поворота экрана. Корпус и кнопки настройки у P922E не самые удачные, но, тем не менее, дисплей вполне хорош. Он оснащен входами DVI и VGA, а также разветвителем USB с одним входным и четырьмя выходными портами. Кнопку Input Select (выбор входа) с правой стороны корпуса трудно найти на ощупь, хотя вряд ли ею часто придется пользоваться.
Качество изображения у CTX примерно среднее, четкость текста всего лишь приемлемая, шкалы черного цвета плохо различимы на темном конце. Белые шкалы воспроизводятся хорошо, цвета — яркие и насыщенные.
Мониторы Eizo Nanao, как правило, на голову выше среднего уровня. То же можно сказать и о 21,3-дюйм модели FlexScan L985EX. Компания ожидает, что этот монитор с собственным разрешением 1600x1200 пиксел и почти идеальным качеством изображения заменит 21-дюйм ЭЛТ-дисплеи у разработчиков графики, конструкторов и архитекторов. Благодаря корпусу с узкой рамкой его габариты даже меньше, чем у некоторых мониторов с меньшим экраном. Черная отделка позволяет дисплею отлично смотреться на любом столе. Он оснащен аналоговым и цифровым входами, поэтому его легко подключить как к новейшим цифровым видеоадаптерам, так и к платам VGA.
FlexScan L985EX не относится к широкоэкранным мониторам и имеет стандартное соотношение ширины и высоты; просто он очень большой. На экране такого размера можно показать рядом две страницы формата A4, поэтому он прекрасно подходит для издательского дела, а также для САПР, других инженерных приложений и т. п. Экран можно повернуть в ландшафтный или портретный режим, что делает эту модель еще более универсальной.
Компания предусмотрела несколько режимов работы: «Текст», «Изображение», «Фильм», «Пользовательский» и «Фильм в окне». Последний позволяет сохранять максимальную яркость в окне видеоплеера, в то же время независимо регулировать яркость остальной части экрана. Благодаря этой особенности пользователь может смотреть учебный фильм или запись на DVD, одновременно работая в другой программе при меньшей, более комфортной яркости.
Качество изображения у FlexScan L985EX настолько хорошее, что он прекрасно подходит для профессиональной работы с графикой, ретуширования фотографий и других областей, где важна точность цветопередачи. Инженеры нашли, что он воспроизводил самый четкий, легко читаемый текст из всех тестированных моделей. Белые и черные шкалы выглядели столь же хорошо, как и на других дисплеях, и цвета были яркими, насыщенными и близкими к реальным. По мнению Тест-центра, FlexScan L985EX — почти идеальный монитор.
Помещенный в черный корпус с серебристой рамкой, монитор L2025 фирмы HP выглядит привлекательно, но из-за довольно широкой рамки несколько крупнее, чем следует быть 20-дюйм модели. Благодаря диагонали экрана, равной 20,1 дюйма, L2025 подходит для издательства, инженерных приложений, 3D-моделирования и профессиональной графики и к тому же отличается рядом уникальных особенностей. Как и Eizo, L2025 имеет собственное разрешение 1600x1200 пиксел. Но поскольку диагональ у HP чуть меньше, объекты, показанные при стандартном разрешении, будут несколько меньше, чем на Eizo. Тем не менее L2025 вполне отвечает критериям монитора высокого класса. Он имеет входы VGA, DVI, смешанного типа и S-Video. Приятным сюрпризом является режим «картинка в картинке» (Picture-In-Picture, PIP), который позволяет смотреть видео в одном окне и при этом работать с другим.
Поворот экрана на 90° не предусмотрен, но возможен его наклон и поворот по горизонтали, а также регулировка по высоте. По конструктивным соображениям подставку с регулировкой по высоте обычно имеют дисплеи с поворотом экрана. Это позволяет установить экран максимально удобным образом. А монитор без поворота экрана очень редко можно регулировать по высоте.
Инженеры Тест-центра нашли монитор HP приемлемым во всех отношениях, хотя и не обладающим особыми отличиями. Текст был довольно четким, а белые, черные и цветовые шкалы — лучше, чем у некоторых других моделей, но не самые лучшие. Учитывая это, можно сделать вывод, что монитор HP подходит для всех применений, кроме разве что профессиональной графики и цифровой фотографии.
Качество изображения у 20,1-дюйм монитора Flatron L2010P компании LG Electronics ничуть не хуже, чем у HP L2025, но нет функции «картинка в картинке». Текст был достаточно четким, а белые, черные и цветовые шкалы также воспроизводились хорошо.
Цвета выглядели яркими и близкими к реальным. Реселлеры смогут легко и с прибылью продавать этот монитор организациям, которые занимаются издательской деятельностью, проектированием и 3D-моделированием, а также работают с графическими приложениями, не требующими максимальной точности цветопередачи.
L2010P имеет собственное разрешение 1600x1200 пиксел. Экран поворачивается на 90° и стоит на несколько необычной, но устойчивой подставке, которая допускает его наклон, поворот по горизонтали и регулировку по высоте. Большинство кнопок настройки расположено вдоль нижнего края рамки, что очень удобно. Однако выключатель питания находится сбоку, и его не сразу найдешь на ощупь. Имеется встроенный разветвитель USB с питанием, обладающий одним входным и двумя выходными портами. Для удобства один порт USB расположен сзади, а другой — сбоку корпуса.
Представительство в Москве:
Тел.: (095) 937-84-10
30-дюйм широкоэкранный монитор LCD3000 компании NEC-Mitsubishi, выполненный в черном корпусе, один из самых изящных ЖК-мониторов, которые когда-либо исследовал Тест-центр. Он не предназначен для настольного применения, так как имеет собственное разрешение всего 1280x768 пиксел. Главное назначение этого монитора — демонстрации, развлечения, применение в качестве табло, в информационных киосках и т. п. Конечно, LCD3000 можно поставить и на стол, особенно если компьютер служит главным образом для мультимедийных развлечений, а не для офисной работы. Однако разрешение этого монитора слишком низкое, чтобы продолжительное время читать текст с близкого расстояния.
Philips не стремится опередить прогресс в области компьютерных дисплеев, иными словами, другие поставщики обычно внедряют новую технологию раньше, чем Philips. Но когда эта компания выходит на рынок с чем-то новым, это обычно лучший продукт. Так было и в случае 20,1-дюйм монитором Brilliance 200P3G, в котором инженеры не смогли найти никаких изъянов. Этот дисплей аналогичен моделям HP L2025 и LG Flatron L2010P, за исключением того, что качество изображения у него чуть лучше и одно из самых лучших в обзоре. Его черный корпус с серебристой отделкой — также один из самых элегантных. Монитор имеет собственное разрешение 1600x1200 пиксел и оснащен входами DVI, VGA, S-Video и смешанного типа, а также парой встроенных динамиков.
По мнению инженеров, экран монитора Philips дает одно из самых четких изображений, и текст читается на нем особенно легко. Быть может, он не столь четкий, как у Eizo Nanao, но все равно очень хороший. Цвета насыщенные, а белые, черные и цветовые шкалы воспроизводились неплохо. При столь хорошем качестве изображения 200P3G подходит для любых областей, в которых достаточно 20,1-дюйм экрана. Это прекрасный монитор для издательских целей, проектирования, 3D-моделирования и профессиональной графики. Разветвитель USB предлагается факультативно.
В SyncMaster 241MP фирмы Samsung впечатляют главным образом размер, функциональность и уникальность, а не качество изображения. Это 24-дюйм широкоэкранный ЖК-монитор с собственным разрешением 1920x1200 пиксел. Тест-центр не раз выбирал его для своего «идеального» ПК, и неспроста. Это один из самых крупных ЖК-мониторов с собственным разрешением, достаточно высоким для офисного применения. Монитор поставляется с парой мощных динамиков под стать корпусу, которые навешиваются по бокам. Довершает картину встроенный
ТВ-тюнер.
SyncMaster 241MP имеет входы: VGA, компонентный DTV, компонентный DVD, S-Video, смешанного типа и аудиовходы. Имеется также вход радиосигнала для ТВ-тюнера. Конечно, прилагается и пульт дистанционного управления. Кроме того, еще одна, не очень важная, но любопытная особенность — у этого монитора один из самых больших внешних блоков питания, когда-либо виденных инженерами Тест-центра (конечно, для монитора).
SyncMaster 241MP готов к работе в системе телевидения высокой четкости (HDTV), так как обеспечивает стандарт 1920x1080, а также совместим с построчной разверткой на 720 строк. Режимы «картинка в картинке» (picture-in-picture) и «картинки рядом» (picture-by-picture) позволяют редактировать видео, участвовать в видеоконференции или работать на своем компьютере и одновременно смотреть ТВ или DVD.
Качество изображения для офисных целей могло быть и лучше. Прежде всего, экраны белого цвета имеют кремовый оттенок и не столь четкие, как хотелось бы, а красный цвет больше похож на темно-оранжевый. Текст также получается не столь четким, как нужно редактору. Белые, черные и цветовые шкалы смотрелись приемлемо. Однако эти мелкие недостатки становятся заметны, только если их специально искать в процессе сравнения разных мониторов. Если же просто взять SyncMaster 241MP и поставить на стол, то все найдут его просто потрясающим. Как универсальный монитор для офисных и мультимедийных приложений SyncMaster 241MP не имеет себе равных.
Монитор VP211b фирмы ViewSonic имеет 21,3-дюйм диагональ и стандартный формат экрана — такой же, как у Eizo FlexScan L985EX, а также аналогичные возможности. Собственное разрешение монитора ViewSonic 1600x1200 пиксел, он оснащен входами DVI и VGA. Предусмотрен также интегрированный разветвитель стандарта USB 2.0.
Этот стильный монитор в черном корпусе допускает наклон и поворот экрана по горизонтали и на 90°, а также регулировку по высоте. Фирма ViewSonic успешно освоила конструкцию с тонкой рамкой корпуса, так что ее мониторы имеют минимальные габариты и вместе с тем огромное экранное пространство.
Качество изображения у модели VP211b выше среднего. Инженеры нашли его четким и ярким, с прекрасной передачей белого. Текст был почти столь же четким, как у Eizo, а цвета — яркими и близкими к реальным. Черные шкалы могли быть чуть лучше, но белые и цветовые воспроизводились вполне неплохо.
Благодаря отличному качеству изображения монитор ViewSonic прекрасно подходит для редактирования и ретуширования фотографий. Разработчики графики, инженеры и архитекторы, а также те, кто занимается издательской деятельностью, проектированием, 3D-моделированием и профессиональной графикой, также оценят его достоинства.
Читайте также: