Особенности характеристик жидкокристаллических мониторов

Размер по диагонали и разрешение

Размер ЖК-монитора по диагонали – это вторичный параметр, обусловленный его физическим разрешением, т.е. количеством пикселей, а также размером последних. В зависимости от того, с каким физическим размером пикселя используется TFT-матрица и для какого разрешения (число пикселей) её разрезают производители, получается та или иная диагональ монитора (см. табл. 2.1).

Таблица 2.1

Основные разрешения и типоразмеры
современных ЖК-мониторов

Разрешение	Размер пикселя матрицы, мм	Диагональ монитора, дюйм
800х600	0,297
1024х768	0,297
1024х768	0,3	15,1
1280х1024	0,248
1280х1024	0,264
1280х1024	0,27	17,4
1280х1024	0,2805	18,1
1280х1024	0,294
1600х1024	0,294
1600х1200	0,27	21,3
1600х1200	0,294
1920х1200	0,27	24,06

Важной особенностью ЖК- и других плоскопанельных мониторов является то, что они предназначены для работы с каким-либо разрешением, оптимальным с точки зрения качества изображения. Необходимость работы с фиксированным разрешением монитора обусловлено тем, что в ЖК-мониторах «пиксель» и «зерно» означают практически одно и то же. Пиксель изображения может быть образован только целым количеством ЖК-ячеек. При максимальном разрешении, которое является и основным рабочим разрешением ЖК-монитора, каждый пиксель образован одной триадой ЖК-ячеек. Если необходимо снизить разрешение, то оно должно быть уменьшено в целое число раз. В частности, при основном разрешении 1024*768 более низкое разрешение составляет 512*384 , чего явно мало.

Дополнительной причиной, вынуждающей использовать при работе только одно разрешение, является сложность синхронизации выходных сигналов видеоадаптера и контроллера ЖК-монитора.

Яркость

Важнейшим параметром монитора является яркость. Чем выше яркость, тем лучше цветопередача, блики менее заметны, углы обзора увеличиваются. Типовая яркость для ЖК-мониторов составляет 200–
300 кд/м².

Контрастность

Контрастность изображения на мониторе показывает во сколько раз изменяется его яркость при изменении уровня видеосигнала от максимального до минимального. Эту величину часто называют коэффициентом контрастности и обозначают в виде отношения. Чем выше контрастность, тем более четкое изображение можно на нем получить. Приемлемая цветопередача обеспечивается при контрастности не менее 130:1, высококачественная цветопередача требует контрастности 300:1. Достигнутая в лучших образцах ЖК-мониторов контрастность составляет 500:1.

Инерционность

Инерционность ЖК-экранов характеризуется минимальным временем, необходимым для активизации его ячейки. Инерционность современных ЖК-мониторов составляет ? мс. Лучшие ЖК-мониторы имеют ? мс. См. современные источники

Проблемные пиксели

Еще одной отличительной чертой ЖК-мониторов является наличие на некоторых экземплярах «проблемных» пикселей, яркость которых при смене изображения остается неизменной. Битый» пиксель на жидкокристаллическом мониторе появляется из-за выхода из строя транзистора, управляющего работой ЖК-ячейки или его нештатной работы.

Максимальное количество, а также типы «битых» пикселей установлены стандартом ISO-13406. Так, пиксели первого типа – это белые на черном фоне, второго типа – черные на белом фоне, третьего типа – цветные пиксели (красные, зеленые, синие).

В соответствии с этим стандартом мониторы можно разделить на четыре класса. Первый класс вообще не допускает наличия битых пикселей. Второй – разрешает 2 дефекта 1 и 2 типов, а также 5 дефектов третьего типа. На дисплеях третьего класса может быть до 5 дефектов первого типа, до 15 – второго и до 50 – третьего типа. Наконец, четвертый класс мониторов разрешает по 50, 150 и 500 дефектов первого, второго и третьего типов соответственно.

Чтобы найти «битые» пиксели, необходимо провести определенную проверку. Существуют специальные утилиты (например, Nokia Monitor Test), которые тестируют монитор на наличие таких пикселей. Суть действия этих утилит заключается в том, что пользователю предлагаются однотонные картинки разных цветов. Переключая цвета, пользователь визуально оценивает, есть ли на экране «битые» пиксели.

При выборе и покупке монитора подобные утилиты можно записать на диск или flash-накопитель и провести проверку прямо в магазине.

Ориентация экрана

Важным аспектом при использовании ЖК-мониторов является возможность ориентации экрана: портретная или ландшафтная. У этих мониторов имеется возможность развернуть его на 90^°, при этом ориентация изображения останется прежней.

Все современные мониторы оснащены интерфейсом DVI, HDMI. Ряд моделей имеет вход S-видео, что позволяет подключать их к обычному видеомагнитофону, DVD-плееру, для того чтобы монитор выполнял функции телевизора.

Плазменные панели

В 1964 году сотрудники Иллинойского университета Дональд Битцер, Джин Слоттоу и Роберт Уилсон сконструировали первую плазменную панель (Plazma Panel=PP; Plazma Display Panel=PDP).

Принцип действия плазменной панели основан на использовании эффекта свечения инертного (благородного) газа, молекулы которого находятся в ионизированном состоянии. Для приведения молекул инертного газа в ионизированное состояние, т.е. в состояние плазмы (отсюда и название данной технологии), используется высокое напряжение. Формирование изображения в PP происходит в пространстве между стеклянными пластинами, заполненном благородным газом или их смесью. На переднее стекло нанесены тончайшие прозрачные проводники, на заднее стекло также нанесены проводники, но перпендикулярно. Место пересечения проводников образует ячейку. Подавая на электроды электрическое напряжение, можно вызвать пробой газа в нужной ячейке, сопровождающийся излучением света.

Первые плазменные панели, заполнявшиеся в основном неоном, были монохромными и имели характерный оранжевый цвет. Проблема создания цветного изображения была решена путем нанесения на внутренних поверхностях в триадах соседних ячеек люминофоров, светящихся под воздействием ультрафиолетового излучения тремя основными цветами (красного, зеленого и синего). Для генерации при разряде невидимым глазу ультрафиолетовым излучением была подобрана газовая смесь. Ультрафиолетовое излучение ионизированного газа вызывает свечение соответствующего люминофора красным, зеленым и синим цветом. Совокупность ячеек-пикселей формирует цветное изображение.

Существуют два разных типа плазменных панелей: панели постоянного тока (DC) и переменного тока (AC). Исторически первыми появились панели DC. В них электроды размещались на противоположных подложках панели (рис. 2.12).

Рис. 2.12. Устройство ячейки цветной газоразрядной панели постоянного тока (рисунок взят с сайта http://www.plasmadisplay.ru с согласия компании Viking):
1 – видимый свет; 2 – катод; 3 – внешнее стекло; 4 – слой диэлектрика; 5 – плазма;
6 – флюоресцирующее покрытие; 7 – ультрафиолетовое излучение; 8 – анод; 9 – внутренняя подложка

Для активизации ячейки между анодом и катодом подается управляющее напряжение, которое вызывает электрический пробой газового промежутка с выделением ультрафиолетовых волн. При использовании панелей с разрядом постоянного тока уязвимым местом являются электроды в зоне разрядного промежутка, которые подвергаются интенсивной эрозии. Это заметно ограничивает срок службы панели (срок службы панелей DC не превышает 10000 часов) и не позволяет достичь высокой яркости изображения, ограничивая ток разряда.

Подавляющее большинство панелей, выпускаемых современной промышленностью, относится к типу AC. В основе панелей переменного тока лежит разработанная фирмой Fujitsu в 1984 году так называемая трехэлектродная структура газоразрядной ячейки
(рис. 2.13).

Рис. 2.13. Устройство ячейки цветной газоразрядной панели переменного тока (рисунок взят с сайта http://www.plasmadisplay.ru с согласия компании Viking):
1 – видимый свет; 2 – внешнее стекло; 3 – электрод развертки;
4 – ионизирующий электрод; 5 – слой диэлектрика; 6 – защитный слой (MgO); 7 – плазма;
8 – ультрафиолетовое излучение;
9 – флюоресцирующее покрытие; 10 – адресный электрод;
11 – внутренняя подложка

Принципиальное отличие этого типа панелей заключается в том, что люминофор защищен от ионной бомбардировки плазмы. Достигается это следующим образом. Пара электродов (электрод развертки и ионизирующий электрод) расположены на поверхности внешнего стекла и отделены слоем диэлектрика. Они питаются переменным напряжением и создают в газовом слое слабый тлеющий разряд. Эти электроды называют дисплейными. При подаче управляющего импульса на адресный электрод, расположенный на внутренней подложке, происходит электрический пробой между дисплейными электродами. При этом появляется ультрафиолетовое излучение, заставляющее светиться люминофор. Тлеющий разряд между дисплейными электродами "подготавливает" канал для электрического пробоя и позволяет значительно снизить время реакции ячейки плазменной панели. Такая схема позволяет существенно сэкономить "ресурс" люминофора. Срок службы современных панелей AC не менее 30 000 часов.

Однако нанесенный диэлектрик не только защищает электроды, но и препятствует протеканию разрядного тока. Электрически система электродов, покрытых диэлектриком, образует сложный конденсатор. На этот конденсатор для формирования разрядного тока подаются импульсы сложной формы с частотой около 200 кГц. При подаче таких сигналов через конденсатор протекают импульсы тока амплитудой в десятки ампер в моменты его перезарядки. Длительность импульса тока порядка сотни наносекунд. По этой причине алгоритм управления панелью становится сложным и высокочастотным, что значительно усложняет схему управления. На рис. 2.14 приведена структура цветной плазменной панели переменного тока.

Рис. 2.14. Структура цветной плазменной панели переменного тока (рисунок взят с сайта http://www.plasmadisplay.ru с согласия компании Viking):
1 - внешнее стекло, 2 – дисплейный электрод развертки, 3 – дисплейный ионизирующий электрод, 4 – защитный слой (MgO), 5 – флюорисцирующий слой, 6 – внутренняя подложка, 7 – адресные электроды

Плазменные панели по качеству изображения в настоящее время намного превосходят даже хорошие мониторы на ЭЛТ, которые пока считаются эталоном. Кроме того, они имеют и такие преимущества:

1. малая толщина (10–15 см) и легкость при достаточно больших размерах экрана (40–60 и более дюймов);

2. высокая скорость обновления (примерно в пять раз лучше, чем у ЖК-панели);

3. высокая яркость (от 350 до 1000 кд/м2), контрастность (заявляемый показатель у Panasonic и ряда других производителей достигает 3000:1) и четкость при отсутствии геометрических искажений;

4. отсутствие неравномерности яркости по полю экрана;

5. почти 100-процентное использование площади экрана под изображение;

6. большой угол обзора (160° и более);

7. отсутствие рентгеновского и других вредных для здоровья излучений;

8. невосприимчивость к воздействию магнитных и электрических полей (следовательно, нет также и ограничений на использование акустических систем);

9. не страдают от вибрации, как ЭЛТ-мониторы;

10. механическая прочность;

11. широкий рабочий температурный диапазон;

12. небольшое время отклика (время между посылкой сигнала на изменение яркости пикселя и фактическим изменением);

13. высокая надежность;

14. защищенность информации (изображение, отображаемое на плазменной панели, практически невозможно перехватить техникой, применяемой в промышленном шпионаже).

К числу основных недостатков плазменных панелей относятся следующие.

Несмотря на существенные различия в технологии плазменные мониторы, как и электронно-лучевые трубки, используют люминофор, который подвержен деградации. Различные фирмы-изготовители называют ресурс от 15000 часов (NEC) до 20000–30000 часов (Pioneer) по критерию снижения яркости в два раза.

Высокий уровень питающего напряжения и энергопотребления требует подключения плазменных панелей к сети и не дает возможности работы от аккумуляторов. Например, плазменный телевизор Sony KZ-32TS1 c диагональю 32 дюйма потребляет 270 Вт, а телевизор на ЭЛТ Toshiba 32 ZD26, c такой же диагональю, – 115 Вт. Панель с диагональю 61 дюйм потребляет около 700 Вт, а в момент возникновения разряда (поджога) – 1,5 кВт. Плазменные панели требовательны к стабильности питающего напряжения.

Следствием высокого энергопотребления является существенное тепловыделение. Для охлаждения в корпус встраиваются вентиляторы, которые создают шум на уровне 30 дБ.

Высокая зернистость изображения. Для плазменной панели с диагональю 50 дюймов и разрешением 1365х768 характерен размер пикселя 0,6 – 0,7 мм. Для комфортного просмотра изображения на такой панели необходимо находиться на расстоянии нескольких метров.

Существенным недостатком также является высокая цена плазменных панелей. Однако под давлением жесткой конкуренции производителей технология производства панелей очень быстро развивается, и это приводит к постоянному снижению цены. Качество изображения и стандартные типоразмеры плазменных панелей позволяют использовать их в качестве монитора компьютера, экрана телевизора, домашнего кинотеатра, рекламно-информационного панно, интерактивных досок. В настоящий момент в мире плазменные панели и телевизоры выпускают около 50 различный компаний, однако сами матрицы производятся всего несколькими фирмами, среди них: Fujitsu Hitachi Plasma (FHP), Pioneer, NEC, Matsushita (Panasonic), LG, Acer и Samsung. Остальные фирмы закупают матрицы у этих производителей и оснащают их своей электронной начинкой.