Файл: ХАРАКТЕРИСТИКИ И ТИПЫ МОНИТОРОВ ДЛЯ ПК.pdf

На стеклянные пластины помещены бороздки, причем во взаимно перпендикулярном направлении, что задает первоначальную ориентацию кристаллов. Из-за такого расположения бороздок, жидкие кристаллы закручены в спираль, откуда, собственно, и происходит название технологии Twisted Nematic.

Если напряжения на электродах нет, то расположенные по спирали кристаллы поворачивают плоскость поляризации света таким образом, что он проходит через второй (наружный) поляризационный фильтр. Если напряжение на электроны подано, то, в зависимости от уровня этого напряжения, жидкие кристаллы разворачиваются, меняя интенсивность проходящего света. При определенном напряжении плоскость поляризации света не будет изменяться, и второй фильтр полностью поглотит свет.

Наличие двух электродов позволяет повысить энергоэффективность, а частичный поворот кристаллов положительно влияет на быстродействие матрицы.

Из-за того, что при отсутствии напряжения кристаллы пропускают свет, при возникновении дефектов в матрице («битые пиксели») они представляют собой светящуюся белую точку. В других технологиях такие точки темные.

Идентифицировать «на глаз» матрицу TN можно, если посмотреть на включенный экран под углом. И чем больше он (угол) будет, тем более тусклыми будут становиться цвета, тем менее контрастным будет изображение. В некоторых ситуациях может возникнуть даже инвертирование цветов.

IPS (In-Plane Switching)

Мониторы с данной матрицей сейчас наиболее частые конкуренты мониторам с TN-экраном. Практически все недостатки вышеуказанных получилось избежать, к несчастью, пожертвовав теми достоинствами, которые были в наличии у предыдущей технологии. Мониторы с IPS матрицей по умолчанию дороже и имеют более высокое время отклика. Для игровых систем это может оказаться весомым аргументом для того, чтобы сделать выбор в сторону TN.

Но для тех, кто профессионально работает с изображениями, кому необходима качественная цветопередача, широкий цветовой охват, мониторы с такой матрицей являются оптимальным выбором. К тому же с углами обзора тут нет проблем, черный цвет намного больше похож на черный, а не выглядит неким оттенком серого, как это часто встречается на TN-экранах.

Как это работает

Между двумя поляризационными фильтрами располагается слой управляющих микропленочных транзисторов, а так же слой жидких кристаллов, которые имеют светофильтры трех основных цветов. Кристаллы расположены вдоль плоскости экрана.

Плоскости поляризации фильтров перпендикулярны друг другу, поэтому, при отсутствии напряжения, свет, проходящий через первый фильтр и поляризуемый в одной плоскости, задерживается вторым фильтром, обеспечивая глубокий черный цвет. Кстати, именно из-за этого в случае появления «битых пикселей» на экране он выглядит как черная точка, а не белая, как часто встречается в случае с TN-матрицами.

При появлении напряжения на управляющих электродах кристаллы поворачиваются опять-таки вдоль плоскости экрана, пропуская свет. Здесь вытекает один из минусов технологии – большое время отклика. Это связано именно с необходимостью поворота всего массива кристаллов, на что затрачивается время. Но зато обеспечиваются углы обзора вплоть до 178° и высокая цветопередача.

Имеются и еще недостатки у этой технологии. Это большее потребление энергии, т. к. расположение электродов только с одной стороны заставляет увеличить напряжение для обеспечения поворота всего массива кристаллов. Применяемые лампы так же более мощные, чем в случае с TN, что дополнительно повышает потребление энергии.

Варианты IPS

Технология не стоит на месте, в нее вносятся модификации, которые позволили существенно снизить время отклика и стоимость. Существуют следующие варианты IPS-матриц:

• S-IPS (Super-IPS). Второе поколение технологии IPS. Экран обладает несколько измененной пиксельной структурой, созданы улучшения для уменьшения времени отклика, приблизившись по этому параметру к характеристикам TN-матриц.
• AS-IPS (Advanced Super-IPS). Следующее улучшение технологии IPS. Основная цель состояла повысить контрастности панелей S-IPS и повышении их прозрачности, став ближе по этому параметру к S-PVA.
• H-IPS. Поменялась структура пикселей, повысилась плотность их размещения, что дало возможность еще больше поднять контрастность и сделать изображение более однородным.
• H-IPS A-TW (Horizontal IPS with Advanced True Wide Polarizer). Разработка компании LG. В основе взята панель H-IPS, в которую добавлен цветовой фильтр TW (True White — «настоящий белый»), что улучшило белый цвет. Использование поляризационной пленки компании NEC (технология Advanced True Wide Polarizer) позволило избавиться от возможных засветов при больших углах обзора («глоу-эффект») и, в то же время, увеличить эти углы. Этот тип матриц применяется в моделях профессиональных мониторов.
• IPS-Pro (IPS-Provectus). Разработка компании BOE Hydis. Уменьшено межпиксельное расстояние, увеличены углы обзора и яркость.
• AFFS (Advanced Fringe Field Switching, иногда называют – S-IPS Pro).
• e-IPS (Enhanced IPS). Повышение светопроницаемости позволило использовать более экономичные и доступные лампы подсветки. Понизилось время отклика, достигнув значений в 5 мс. Мониторы с этими матрицами в основном имеют диагональ до 24 дюймов.
• P-IPS (Professional IPS). Профессиональные матрицы с 30-битной глубиной цвета, повышенным количеством возможных ориентаций субпикселей (1024 против 256 у остальных), что улучшило цветопередачу.
• AH-IPS (Advanced High Performance IPS). Матрицы этого типа характеризуются максимально большими углами обзора, высокой яркостью и контрастностью, малым временем отклика.
• Разработка компании Samsung, внесшая улучшения в исходную технологию IPS. Детали не разглашаются кампанией, но получилось снизить энергопотребление, время отклика сделать сходным с S-IPS. При этом контрастность немного понизилась, да и с равномерностью подсветки не так идеально как хотелось бы.

VA (Vertical Alignment)/MVA (Multi-Domain Vertical Alignment)

Остановимся на технологии разработанной компанией Fujitsu. Во многом такие экраны являются промежуточным звеном между TN и IPS моделями. Здесь углы обзора и цветопередача выше, чем у TN, но ниже, чем у IPS. Такая же картина наблюдается и со временем отклика. В то же время стоимость их ниже, чем у IPS, что, очевидно является плюсом.

Как это работает

Механизм работы вытекает из названия ( или название характеризует принцип действия этой технологии). Кристаллы располагаются вертикально, т. е. перпендикулярно подложке. Во время отсутствия напряжения ничто не препятствует прохождению света через кристаллы, а второй поляризационный фильтр целиком задерживает свет и обеспечивает глубокий черный цвет. Этот момент является одним из плюсов данной технологии.

При появлении напряжения кристаллы разворачиваются, пропуская цвет. В первых матрицах угол обзора был невелик. Этот недостаток удалось исправить в улучшенном варианте технологии – MVA, где применялись несколько кристаллов, расположенных друг за другом и отклоняющихся синхронно.

Варианты VA/MVA

Есть несколько разновидностей данной технологии, в развитии которой поучаствовали разные компании:

• PVA (Patterned Vertical Alignment). Свой вариант технологии представила компания Samsung. Детали не раскрывались, но PVA имеет чуть лучшую контрастность и немного меньшую цену. В целом, варианты весьма похожи и часто между ними не делается различий, указывая MVA/PVA.
• S-PVA (Super PVA). Совместная разработка Sony и Samsung. Им удалось улучшить углы обзора.
• S-MVA (Super MVA). Разработка компании Chi Mei Optoelectronics/Innolux. Кроме увеличения углов обзора, повышена контрастность.
• A-MVA (Advanced MVA). Дальнейшее развитие S-MVA от компании AU Optronics. Получилось понизить время отклика.

Рассматриваемый тип матриц является оптимальным компромиссом между недорогими, но с большим количеством недостатков, TN, и более качественными, но и достаточно дорогими IPS. Единственный, вероятно, минус MVA – это недостаток цветопередачи при увеличении угла обзора, особенно в полутонах. В ежедневной эксплуатации это практически незаметно, но у профессионалов, которые работают с изображениями, могут быть вопросы о использовании таких матриц.

OLED (Organic Light Emitting Diode)

Данная технология существенно отличается от тех что используются в настоящее время. Цена матриц, особенно больших диагоналей, а так же сложность производства, пока что препятствуют широкому использованию этой технологии в производстве мониторов. Те модели, которые присутствуют на рынке, стоят весьма много и редки.

Как это работает

В основе технологии лежит использование углеродных органических материалов. Под напряжением они излучают определенный цвет, а при его отсутствии – полностью неактивны. Это позволяет полностью избавиться от подсветки, а так же обеспечить идеальную глубину черного цвета. Ничего не светится и не фильтруется, отсюда следует что и претензий к черному цвету быть не может.

Для экранов OLED характерны высокие значения контрастности и яркости, отличные углы обзора без искажений. Энергоэффективность на достаточно хорошем уровне. Скорость отклика недоступна даже для TN матриц.

И все же имеется ряд недостатков, которые пока что сдерживают применение таких экранов. К ним относится как и небольшое время работы (экраны склонны к «выгоранию» — эффекту, который был характерен плазменным панелям), так и сложный процесс производства с довольно большим количеством брака, что приводит к повышению стоимости данных матриц.

QD (Quantum Dots)

Следующая интересная технология, которая основана на использовании квантовых точек. В настоящее время мониторов, выпущенных по этой технологии, мало, да и стоимость их велика. Данная технология позволяет избежать множество недостатков, которые характерны всем остальным типам матриц, применяемых в дисплеях. Единственным минусом является то, что глубина черного не дотягивает до того уровня, что есть у OLED экранов.

Как это работает

Технология основана на использовании нанокристаллов размером от 2 до 10 нанометров. Разница в размерах тут является принципиальным моментом, потому что именно в этом и заключается вся хитрость. При подаче на них напряжения, они начинают излучать свет, причем с определенной длиной волны (т. е. определенного цвета), которая зависит от размеров этих кристаллов. Цвет зависит от материала, из которых изготовлены нанокристаллы:

• Красный цвет – размер 10 нм, сплав кадмия, цинка и селена.
• Зеленый цвет – размер 6 нм, сплав кадмия и селена.
• Синий цвет – размер 3 нм, соединение цинка и серы.

В качестве подсветки применяются синие светодиоды, а квантовые точки, отвечающие за зеленый и красный цвет, наносятся на подложку, причем сами эти точки никак не упорядочены. Они просто смешаны друг с другом. Попадающий на них синий свет от светодиода заставляет их светиться с определенной длиной волны, формируя цвет.

Данная технология позволяет обойтись без установки светофильтров, потому что уже заранее получен нужный цвет. Этим самым улучшаются контрастность и яркость, т. к. удается избавиться от одного из слоев, из которых состоит экран.

2. Основные типы мониторов

2.1 Классификация мониторов по различным признакам

Классификация по типу экрана

ЭЛТ-мониторы. ^[1]

Их разделяют на следующие типы:

• Электронно-лучевые мониторы с теневой маской - самый - популярный тип среди производителей компьютерных мониторов. Отличается выпуклой формой монитора
• ЭЛТ с апертурной решеткой, состоящей из вертикальных линий
• Мониторы с щелевой маской

Электронно-лучевая технология была создана немецким ученым Фердинандом Брауном в 1897 году и изначально проектировалась в качестве специального инструмента для измерения переменного тока, то есть для осциллографа. Электронно-лучевая трубка, или кинескоп является самым главным элементом монитора. Кинескоп представляет собой герметичную стеклянную колбу, внутри которой находится вакуум.

Для создания изображения в ЭЛТ-мониторах применяется электронная пушка, откуда под действием сильного электростатического поля исходит поток электронов. Через металлическую маску или решетку они попадают на внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора, которая покрыта разноцветными люминофорными точками. Поток электронов (луч) может отклоняться в вертикальной и горизонтальной плоскости, что обеспечивает последовательное попадание его на все поле экрана. Отклонение луча происходит за счёт отклоняющей системы.

Жидкокристаллические мониторы.

Первый функционирующий жидкокристаллический дисплей был создан Фергесоном (Fergason) в 1970 году. До этого жидкокристаллические устройства потребляли много энергии, срок их службы был ограничен, а контраст изображения был далек до идеала. На суд общественности новый ЖК-дисплей был представлен в 1971 году и тогда он получил горячее одобрение. Жидкие кристаллы (Liquid Crystal) - это органические вещества, способные под напряжением изменять величину пропускаемого света. Жидкокристаллический монитор^[2] представляет собой две стеклянных или пластиковых пластины, между которыми находится суспензия. Кристаллы в этой суспензии расположены параллельно по отношению друг к другу, тем самым они позволяют свету проникать через панель. При подаче электрического тока расположение кристаллов изменяется, и они начинают препятствовать прохождению света. ЖК технология получила широкое распространение в компьютерах и в проекционном оборудовании. Первые жидкие кристаллы были нестабильны и являлись мало пригодными к массовому производству. Реальное развитие ЖК технологии началось с изобретением английскими учеными стабильного жидкого кристалла - бифенила (Biphenyl). Жидкокристаллические дисплеи первого поколения применяются в калькуляторах, электронных играх и часах. Современные ЖК мониторы также называют плоскими панелями, активными матрицами двойного сканирования, тонкопленочными транзисторами. Идея ЖК мониторов витала в воздухе более 30 лет, но проводившиеся исследования не приводили к требуемому результату, поэтому ЖК мониторы не завоевали репутации устройств, обеспечивающих хорошее качество изображения.