Современные ЖК мониторы

ЖК-мониторы для компьютеров массово появились лишь в самом начале 2000-х годов, но, тем не менее, уже сейчас невозможно представить, что еще совсем недавно мы все перили глаза в громоздкие ЭЛТ-дисплеи, занимающие половину стола.

В течение, как минимум, последнего десятилетия формирование ЖК-мониторов приобретало всё более и более совершенные очертания. Однако, ещё быстрее увеличивался размер диагонали экрана: так, к примеру, если в 2001 году большинство ЖК-дисплеев было оснащено матрицами со стандартной диагональю в 15 дюймов, то к 2004 году обычной нормой стали уже 17-дюймовые модели, а к 2008 – 19-дюймовые. В наше время самыми популярными стали уже модели с диагональю в диапазоне от 20 до 24 дюймов, при этом у оригиналов и требовательных людей пользуются немалым спросом 27- и 30-дюймовые дисплеи. Не так давно появились модели, которые способны выводить на свои экраны 3D-изображение. Некоторые мониторы сейчас обладают сенсорными экранами с функцией «мультитач», которая распознает нажатия и разнообразные движения человеческих пальцев.

Но все эти мониторы различных классов и разнообразных поколений объединяет один факт – идентичный принцип работы, который основан на реагирующем свойстве жидких кристаллов по отношению к электрическому полю. Первые ЖК-мониторы в свое время оснащались пассивными матрицами, которые использовались преимущественно в экранах  портативных компьютеров. Современные ЖК-мониторы, созданы на основе уже активных матриц. Основное отличие между этими двумя видами таково: в активной панели практически каждым пикселем управляют ровно три тонкоплёночных транзистора каждый из которых отвечает за свой субпиксель (красный, зелёный или синий). А вот в пассивной матрице те же транзисторы управляли отнюдь не пикселями, но лишь обычными электрическими проводниками, покрывающими панель. Это существенно снижало минимальное время отзыва пикселей. Так, дисплеи с активной матрицей часто называют TFT-дисплеями (от англ. Thin Film Transistor), ведь в них применяются транзисторы, созданные именно по тонкоплёночной технологии.

Не вдаваясь в мелкие нюансы, главный принцип работы всех ЖК-дисплеев можно обобщить следующим описанием. Итак, между стеклянными подложками, которых две, размещены сами жидкие кристаллы, обычные молекулы которых имеют очень вытянутую (нематическую) форму. Благодаря ей кристаллы могут абсолютно по-разному преломлять поступающие световые волны – это зависит от их расположения. Потому для получения упорядоченной правильной картинки жидкие кристаллы всегда размещаются вдоль бороздок на подложках, а сами пластины располагаются между поляризационными фильтрами. Позади всей этой панели находится лампа подсветки или массив светодиодов. Такое сооружение создает электрическое поле, а кристаллы начинают преломлять свет.

Особое распространение сейчас имеют дешёвые в производстве технологичные TN-матрицы (от англ. Twisted Nematic – «cкрученные нематические кристаллы»). Они названы так потому, что при отсутствии какого-либо напряжения на матрице все молекулы кристаллов как будто закручены примерно на 90 градусов. А при подаче на электроды хотя бы минимального напряжения эти молекулы выстраиваются вдоль получившегося электрического поля. Результатом такого процесса является сформированное изображение. При этом создание цветного вида картинки заключается в трех фильтрах – красном, зелёном и голубом. Они обычно устанавливаются в пространстве между поляризационным фильтром и стеклянной пластиной.

Несмотря на всю популярность TN-технологии, именно у неё наибольшее количество недостатков. Это и недостаточно дифференцированные углы обзора, и невысокая контрастность. И если при этом первый недостаток создатели научились эффективно устранять с помощью рассеивающей плёнки (технология TN+Film), то со вторым бороться практически нереально. Он неисправим, и им вызвана ещё одна практически врождённая проблема TN-технологии. Это невозможность получить на экране глубокий чёрный цвет. Данный недостаток вызван именно закрученностью молекул, которые не получится полностью раскрутить даже самыми мощными и качественными электромагнитными полями. А потому даже при полном отсутствии напряжения на пиксель всё же будет попадать немного света. Кроме того, на таком мониторе так называемый «битый» пиксель всегда светится и выглядит гораздо заметнее, чем полностью черный мертвый пиксель.

А вот у IPS-матриц (от англ. In-Plane Switching, что значит «выравнивание молекул параллельно к подложке») молекулы кристаллов без напряжения обычно расположены параллельно фильтрам поляризации, полностью поглощающим свет. Именно таким образом получается натуральный черный цвет вместо темно-серого. Также за счёт этой «распрямлённости» молекул, всё время находящихся в одной плоскости с экраном, углы обзора увеличены до 170 градусов, что очень важно для мониторов с достаточно большой диагональю.

Усовершенствованная разновидность IPS-матриц была разработана японской фирмой NEC и получила себе название S-IPS. Еще совсем недавно она применялась в основном в настольных мониторах профи-класса таких компаний, как Eizo Nanao и iiYama, а еще в ноутбуках исключительно премиум-класса марки Apple MacBook Pro. К неоспоримым достоинствам матриц типа S-IPS относятся очень чёткое и яркое контрастное изображение, а также точная цветопередача, поэтому экраны именно с такими матрицами очень уважают художники, дизайнеры, фотографы и полиграфисты.

Главный же недостаток таких S-IPS-матриц заключается в их дороговизне. Кроме того, как IPS-, так и улучшенные S-IPS-матрицы имеют большее, чем у TN-матриц, время отклика пикселя. Тем не менее, некоторые современные модели показывают сопоставимую с TN-матрицами быстроту реакции – около 5 мс. Это делает их пригодными даже для динамичных игр, а не только для просмотра фильмов.

Есть ещё одна модификация обычных IPS-матриц. Это AFFS-матрица, которая разработана фирмой BOE Hydis и является, по сути, дальнейшим развитием технологии S-IPS. Благодаря недюжинному увеличению мощности ее электрического поля, которое воздействует на кристаллы, их плотность очень повысилась, а углы обзора были еще более расширены. Также была обеспечена повышенная яркость, и именно это свойство позволяет использовать данные ЖК-дисплеи в профессиональных планшетных компьютерах в естественном освещении. Также такие матрицы обычно применяются в современных коммуникаторах, смартфонах и других портативных приборах.

Наиболее редко в современных мониторах можно встретить MVA-матрицы (от англ. Multi-Domain-Vertical Alignment, что значит «мультидоменное вертикальное выравнивание»). Они были разработаны известной японской фирмой Fujitsu как синтез достоинств всех основных матриц. На них были возложены большие надежды. Здесь при подаче определенного напряжения молекулы кристаллов сориентированы поперек электрического поля, и это также позволяет получить отличный черный цвет, а еще – хорошие углы обзора. Для их расширения применена мультидоменная структура, которая заключается в создании нескольких областей-доменов для каждого субпикселя, где каждая область поляризует свет.

Такой дифференциацией вызвано основное достоинство MVA-матриц. Это попросту великолепная цветопередача, которая ничуть не уступает, а даже немного превосходит аналогичный параметр S-IPS-матриц. Недостатков здесь, впрочем, также не удалось избежать: цветопередача зависит от угла обзора, а цена – намного выше, чем у TN-матриц, которые из-за своей дешевизны гораздо более популярны и по сей день.

Известная корейская компания Samsung создала свой вариант MVA. Это матрицы PVA (от англ. Patterned Vertical Alignment, так называемое «микроструктурное вертикальное выравнивание»). Мало того, что PVA-матрицы гораздо дешевле в производстве, так они еще и обладают всеми преимуществами MVA-матриц, а также имеют гораздо более быструю способность отклика. Такие матрицы не очень часто используются и в основном в мониторах Dell, Samsung и NEC.

Все современные 3D-дисплеи созданы на основе обычных TN-матриц, ведь такие экраны, прежде всего, работают за счет большой частоты обновлений и скорости отклика. В комплекте с такими мониторами обычно поставляются специальные очки, которые могут быть как пассивными поляризационными, так и активными. Существуют мониторы, показывающие объемную картинку для невооруженных глаз, но в России их пока нету из-за их высокой стоимости.

В жидкокристаллических мониторах можно встретить еще одну отличную деталь: сенсорный экран с технологией «мультитач». Такие экраны не слишком популярны, ведь если в смартфонах, ноутбуках и планшетах они вполне применимы, то в стандартных компьютерах запятнанные от управления пальцами экраны вряд ли подойдут.

Обычно сенсорные мониторы – это глянцевые экраны, основанные на TN-матрицах, использующих емкостную технологию. При рассмотрении вблизи они представляют собой стеклянную панель со слоем прозрачного материала-резистора. Электроды установлены по углам панели и подают переменное низковольтное напряжение на проводящий слой. Тело человека умеет проводить ток и имеет определенную емкость, а потому при касании экрана происходит утечка. Контроллер определяет место этой утечки и реагирует на касание.

Очень перспективная разновидность таких экранов – это проекционно-ёмкостные дисплеи. Их обратная сторона имеет целую сеть проводников, которые получают слабый ток, а место касания к ним определяется по повышению емкости. Такие дисплеи обычно применяются в продукции компании Apple, а также в профессиональных дорогих мониторах.

В современных ноутбуках редко можно встретить матовый дисплей, а вот мониторы часто бывают именно матовыми, и в этом – их преимущество. Ведь такое покрытие является антибликовым. Хотя, с другой стороны, именно глянцевые экраны представляют большую, чем у матовых, контрастность.

С 2007 года начался переход светодиодную подсветку матрицы (LED). На рамного надежнее и компактнее обычной подсветки, ведь использует лампы с холодным катодом. Такая подсветка уже почти полностью потеснила ламповую в портативных устройствах и уже подбирается к своей гегемонии в настольных мониторах.

Более 90 процентов всех ЖК-мониторов сегодня имеют расширение 16:9, около 9 процентов обладают похожим 16:10 и лишь менее одного процента используют классический формат 4:3. Большинство моделей оснащены интерфейсами VGA и DVI, но, тем не менее, тенденция отказа от них уже набирает обороты. Популяризация мониторов такова, что не составит ни малейшего труда найти подходящий дисплей, который можно повернуть в портретную ориентацию. Также в немалой доле мониторов есть внутренняя акустическая система и USB-хаб. Редкостью почему-то остаются веб-камеры в настольных мониторах, хотя они уже давно стандартны для ноутбуков.

Во второй части статьи познакомимся с несколькими моделями ЖК-мониторов различных видов и классов с диагоналями от 19 до 24 дюймов.