Файл: Характеристики и типы мониторов для персональных компьютеров (Характеристики ЭЛТ-мониторов).pdf

Таблица составлена по данным издания Скотта Мюллера «Модернизация и ремонт ПК». Соотношение геометрических размеров: 1,25=5:4; 1,33=4:3.^[21][1]

Размер зерна экрана. В зависимости от типа электроннолучевых трубок, рассмотренных чуть ранее, размер зерна экрана (Dot Pitch, Slot Pitch, Strip Pitch – зависит от типа маски) может варьироваться от 0,21 до 0,41 мм. Напомню, чем этот параметр меньше, тем лучше качество ЭЛТ-монитора.^[22][2] Стоит отметить, что нельзя сравнивать размер зерна электроннолучевых трубок с разными типами масок. Для примера: 0,25 мм Strip Pitch приблизительно эквивалентно 0,27 мм Dot Pitch.^[23][1]

Тип подключения. Зависит от видеосистемы персонального компьютера. Разъём с 15 контактами, к которому подключаются ЭЛТ-мониторы во многих видеоадаптерах, называется VGA-разъёмом. Для подключения к другим разъёмам можно воспользоваться специальными переходниками.

Покрытие экрана. Качество люминофорного покрытия экрана определяется свойствами химических элементов, из которых его получают. В дешевых химических соединениях используются частицы, которые хотя и высвечиваются при попадании на них электронного пучка, но имеют короткий период послесвечения, минимальное время послесвечения должно быть не меньше периода смены кадров изображения – 20 мс. При невыполнении этого требования появляется мерцание изображения. При использовании высококачественных и дорогих материалов такой эффект не наблюдается.^[24][2]

Частота регенерации изображения – частота (сколько раз в секунду), с которой повторяется содержимое экрана.^[25][3] Чем эта частота выше, тем лучше. Свободная от мерцания частота регенерации определяет уровень, при котором пользователь не видит мерцания экрана. Этот уровень зависит от конкретного разрешения монитора (чем больше разрешение, тем больше должна быть частота), его модели и типа используемого видеоадаптера. Поскольку слишком высокая частота развертки может негативно сказаться на скорости вывода изображения на экран монитора, лучше использовать минимально возможное значение, при котором не видно мерцания. Например, при разрешение монитора 1024×768 пикселей, таким минимальным значением частоты является 72 Гц.

Энергопотребление. Правильно выбранный монитор может быть экономичным в смысле потребления электроэнергии. Многие производители стремятся к тому, чтобы их продукция соответствовала требованиям стандарта Energy Star, предложенного агентством по охране окружающей среды EPA (Environmental Protection Agency). Любые компьютер и монитор, потребляющие при совместной работе во время простоя менее 60 Вт (по 30 Вт каждый), получают право на маркировку знаком Energy Star. Самым известным стандартом является DPMS (Display Power Management Signaling – сигналы управления питанием монитора) ассоциации VESA, который определяет состав сигналов, передаваемых компьютером в монитор, когда компьютер простаивает и находится в режиме пониженного потребления энергии. В Windows 9x/Me/2000/XP эту функцию необходимо включить вручную, поскольку она отключена по умолчанию. ^[26][1]

Зная характеристики и типы ЭЛТ-мониторов можно выбрать для себя важнейшие из них. Стоит отметить, что опираясь на одну характеристику подобрать оптимальное решение не удастся, так как множество из них тесно взаимосвязаны друг с другом. Например, желая рассмотреть для использования ЭЛТ-монитор с плоской электроннолучевой трубкой, нужно обязательно обратить внимание на тип маски, если же трубка оборудована апертурной решёткой стоит учесть, что с таким монитором будет не очень комфортно работать с текстовыми и графическим файлами, ввиду её строения, зато можно будет в полной мере насладиться любимым видеофильмом или альбомом фотографий, в отличии. На мониторах, в электроннолучевых трубках которых применяются теневые маски, насладиться насыщенностью цветов не получиться, к тому же такой ЭЛТ-монитор не может быть плоским, зато этот вариант удобен для работы в текстовых и графических редакторах за счёт строения электроннолучевой трубки и теневых масок, в частности.

Конечно стоит отметить тот факт, что спрос на ЭЛТ-монитор в последние несколько лет сильно упал, и выбор таких устройств на рынке сильно ограничен. Это связано с тем, что появилось новое поколение мониторов – жидкокристаллические. Они имеют свои преимущества и недостатки над ЭЛТ-мониторами. Рассмотрим подробнее этот тип мониторов в следующей главе.

2. Жидкокристаллические мониторы (ЖК-мониторы)

Основным элементом ЖК-монитора или иначе LCD-монитора (Liquid Crystal Display) 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 пиксел 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.^[27][1]

2.1. Как работает ЖК-монитор

Принцип действия ЖК-мониторов основан на таких физических явлениях, как поляризация света и вращение плоскополяризованного света жидкокристаллическим веществом. Поляризация света происходит при его прохождении через специальное вещество – оптический поляризатор. Пропускаются только те электромагнитные волны, плоскость поляризации которых близка или совпадает с плоскостью поляризации поляризатора. Управляют яркостью ячеек жидкие кристаллы, помещённые между двумя поляризаторами с перпендикулярно ориентированными плоскостями поляризации (горизонтальный и вертикальный фильтры на рисунке 2.1). Прилагая электрическое поле к жидкокристаллическому веществу (на рисунке 2.1 – ЖК-молекула), оно «поворачивает» плоскость поляризации света, и ячейка становится светлой. Матрица ЖК-монитора представляет собой множество пикселей, каждый из которых состоит из трёх одинаковых субпикселей, отличающихся только цветом выходного светофильтра (красный, зелёный, синий). Большинство ЖК-матриц работает на просвет.^[28][1] Принципиально ЖК-матрица изображена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 Строение ЖК-матрицы

2.2. Типы ЖК-матриц

Технологий получения изображения очень много, количество только самых ходовых из реально применяемых приближается к десятку. Но практически все выпускаемые сегодня ЖК-мониторы основаны на наиболее хорошо проработанной жидкокристаллической технологии.

Для мониторов куда большее значение имеет цветопередача, зависящая от технологии самой ЖК-матрицы. Основных таких технологий три: TN (или TN+film), PVA (и ее менее популярная разновидность под названием MVA) и IPS – есть также несколько модификаций каждой из них. Чтобы не путаться в терминах, стоит заметить, что сокращение TFT (Thin-Film Transistor, тонкопленочный транзистор) ничего не говорит о качестве матрицы.^[29][2] Отличительной особенностью любой активной матрицы является наличие активных элементов – тонкопленочных транзисторов (TFT – Thin Film Transistor), которые управляют яркостью пикселей. Транзисторы сформированы на прозрачной пленке и выполнены либо из аморфного кремния (a-Si), либо из поликристаллического (p-Si). Поликристаллический кремний используется в матрицах с более высоким разрешением.^[30][1]

Технология Twisted Nematic (TN)

В ЖК-мониторах чаще всего используются ЖК-ячейки с "твистированной" (закрученной на 90°) ориентацией молекул. 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. Векторы поляризации подложек так же, как и векторы их ориентирующего действия, развернуты на 90° друг относительно друга.^[31][2] На рисунке 2.2 изображена ячейка TN-матрицы.

Рисунок 2.2 Ячейка TN-матрицы

При работе с такой ЖК-ячейкой используется просветная система подсветки. При использовании отражательной системы ЖК-ячейка дополнительно снабжается специальным зеркалом, расположенным за выходным поляризатором и отражающим прошедший через него свет. Если напряжение между подложками отсутствует, то поворот плоскости поляризации света происходит дважды: при распространении света в прямом и обратном направлениях. При обратном распространении входной поляризатор выполняет функцию выходного и пропускает отраженный от зеркала свет. Если к подложкам приложить напряжение, падающий свет поглотится выходным поляризатором и не дойдет до зеркала. Ячейка оказывается темной. Изображение на экране ЖК-мониторов с такими ячейками хорошо видно только при достаточном внешнем освещении. В комбинированной, отражательно-просветной системе подсветки используется полупрозрачное зеркало, за которым размещается лампа подсветки. В результате ЖК-ячейка может работать как на просвет, так и на отражение. Комбинированная система подсветки является наиболее эффективной, поскольку позволяет работать при любом освещении. В настоящее время именно она получила наиболее широкое распространение. В зависимости от места расположения подсветки экраны бывают с подсветкой сзади (backlight, или backlit) и с подсветкой по бокам (sidelight, или sidelit). В качестве ламп подсветки ЖК-экранов используют специальные электролюминесцентные лампы с холодным катодом, характеризующиеся низким энергопотреблением. ^[32][1]

TN-мониторы часто пытаются улучшить нанесением глянца на поверхность экрана (у разных производителей эта технология носит разные названия: BriteView, CrystalBrite, OptiClear, X-brite, X-Black, Crystal View и т. п.).^[33][2] Так же применяются улучшения данной технологии матрицы: STN (Super-Twisted Nematic), где с целью улучшения контрастности изображения угол закручивания молекул ЖК-вещества был увеличен сначала до 120°, а затем — до 270°; DSTN (Dual Super-Twisted Nematic) с использованием двух ячеек одновременно, последовательно поворачивающих плоскость поляризации в противоположных направлениях. ^[34][1]

Технология Multi-domain Vertical Alignment (MVA)

Эта технология разработана компанией Fujitsu как компромисс между TN и IPS технологиями. Горизонтальные и вертикальные углы обзора матриц MVA составляют 160° (на современных моделях ЖК-мониторов 176-178°), при этом они не сильно отстают от TN-матриц по времени отклика, но значительно превышают характеристики последних по глубине цветов и точности их воспроизведения. MVA стала наследницей технологии VA, представленной в 1996 году. Жидкие кристаллы матрицы VA при выключенном напряжения выровнены перпендикулярно по отношению к выходному фильтру, то есть не пропускают свет. При приложении напряжения кристаллы поворачиваются на 90°, и на экране появляется светлая точка. Аналогом MVA технологии является PVA (Patterned Vertical Alignment) от компании Samsung.^[35][2]

Технология VA продемонстрирована на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 Ячейка VA, слева – напряжение отключено (ячейка закрыта), справа – включено (ячейка открыта)

Технология in-plane switching (IPS)

С момента создания первого монитора на жидких кристаллах прошло уже довольно много времени, когда мир понял, что так дальше продолжаться не может, – выдаваемого TN-технологией качества явно стало не хватать. Те нововведения, что были призваны исправить недостатки TN-матриц, спасли ситуацию лишь частично. И в 1996 году японцы под эгидой Hitachi явили миру свою собственную разработку – технологию IPS-матрицы. От стандартной TN-матрицы она отличалась тем, что, во-первых, кристаллы в матрице были не скручены. А во-вторых, оба контакта (электрода) для подачи напряжения располагались на одной стороне ячейки.^[36][1]

В IPS-матрице ЖК-молекулы не скручены в спираль, а расположены парал­лельно друг другу, и под действием электрического поля двух электродов они так же параллельно поворачиваются на 90° и пропускают свет через верхнюю пластину (оси поляризации молекул и верхней пластины совпадают). При от­сутствии электрического поля ЖК-молекулы расположены перпендикулярно оси поляризации верхней пластины и не пропускают свет (ячейка имеет чер­ный цвет).^[37][1] На рисунке 2.4 представлена структура IPS-ячейки.

Рисунок 2.4 Структура IPS-ячейки, слева – напряжение отключено (ячейка закрыта), справа – включено (ячейка открыта)

Качественные показатели IPS-матрицы: хороший угол обзора (175°), отлич­ный цвет, но имеет более высокую стоимость, чем TN-матрица, и поэтому ис­пользуется в мониторах с большой диагональю.

На основе IPS-матриц также было создано несколько разновидностей: SIPS (Super IPS), SFT (Super Fine TFT), ASFT (Advanced SFT), SASFT (Super ASFT), DDIPS (Dual Domain IPS). Используя основные принципы, по которым работают существующие типы матриц, создаются новые устройства.^[38][2]

2.3. Характеристики ЖК-мониторов

Размер экрана (диагональ). У ЖК-мониторов этот параметр не имеет разницы с видимой областью экрана, в отличии от ЭЛТ-мониторов у ЖК отсутствуют геометрические отклонения.^[39][1] Размер диагонали больше, чем у ЭЛТ-мониторов – от 18 до 29 дюймов для плоских ЖК-мониторов.^[40][2]

Разрешающая способность (разрешение) экрана. Логично, что при большей диагонали и разрешение ЖК-мониторов становиться выше. В таблице 2.1 приведены популярные разрешения по данным с интернет-сайтов производителей мониторов HP и ViewSonic.

Таблица 2.1

Стандартные разрешения ЖК-мониторов