ЕПТ-монітори бувають різні. Вони можуть відрізнятися кольором корпуса, його розміром і дизайном. Можуть мати різну діагональ. В них може бути плоский чи опуклий екран. Однак усіх їх поєднує одне — їхня товщина, громіздкість, яку не в силах сховати навіть найвишуканіша конструкція. Монітор, безсумнівно, є невід'ємним атрибутом ПК, однак ніхто не буде заперечувати, що донедавна цей девайс був навряд чи не найгабаритнішим елементом ПК.

І от недавно (вірніше, порівняно недавно) образ дисплея радикально змінився. Причому настільки сильно, що новинка відразу привернула до себе увагу. І не тільки своїм струнким, не потребуючим багато робочого простору дизайном, але і новими характеристиками якості зображення. Я говорю про LCD чи, по-нашому, про РКД, тобто рідкокристалічний дисплей.

РКД веде свою історію аж з 1888 року. Адже саме тоді був зроблений опис речовин, іменованих рідкими кристалами (РК). Але в той час рівень розвитку науки і техніки не досяг належного рівня, тому потенціал цієї чудової речовини майже не використовувався. Лише в 1930 році далекоглядна британська компанія Marconi одержала патент на промислове застосування РК, однак так і не змогла далеко просунутися на цьому фронті через слабку на той час технологічну бази. Потім відзначились Фергесон і Вільямс із компанії RCA. Саме ця фірма в 1966 році продемонструвала прототип сучасного LCD у цифровому годиннику. А ще раніше, а саме в 1964 році, добре нам відома Sharp випустила калькулятор CS10A, де застосовувався РК-дисплей. Ця ж компанія в 1976 р. зробила чорно-білий телевізор, виконаний на базі РК-матриці...

Гаразд, не стану більше втомлювати вас довгим списком фактів з історії створення LCD-моніторів, а лише зверну вашу увагу на те, які переваги і недоліки приховують у собі новомодні технології РК-пристроїв. Адже старе на нове ніхто не змінює без оглядки...

До достоїнств РК-дисплеїв можна віднести нижченаведене.

1. Це “здоровий” монітор (мова йде не про розмір, а про ваше здоров'я :-)), тобто даний пристрій не створює горезвісних сильних електромагнітних полів і не має радіаційного випромінювання.

2. Очевидною, але не головною перевагою РК-моніторів є їх розмір і маса — вони компактні і легкі.

3. Суб'єктивно розмір екрану РК-монітора здається більшим, ніж насправді, оскільки в цих пристроїв немає “пустої” області по краях екрана, яка фактично зменшує місце для зображення.

4. Відсутність у LCD “флікерів” і “глеєрів” (круті назви), а по простому мерехтіння і відблисків.

5. Сонячне світло не буде перешкодою зображенню.

6. Оптимальна частота вертикальної розгортки 60 Гц при відсутності мерехтіння (тоді як у ЕПТ-моніторах оптимальна частота понад 75 Гц). Обумовлено це тим, що для пікселів РК-матриці час переходу у виключений стан більше, ніж рефреш-час люмінофора ЕПТ, відповідно, світіння РК-екрану стійкіше, ніж в електронно-променевої трубки.

(Отут цікава річ виходить: на старих дисплеях, з дуже інерційним люмінофором (довгий проміжок часу до оновлення, рефреш), на частоті 60 Гц мерехтіння зображення практично не помітно. А на сучасних девайсах, з малоінерційним покриттям екрану (яке сприяє відмінному відтворенню динамічних швидкозмінних сцен без інерційних явищ залишкового світіння люмінофора), низька частота кадрової розгортки настільки впадає в око, що працювати при частотах порядку 60 Гц практично неможливо. Людський зір спроможний вловлювати перепади яскравості малоінерційних крапок люмінофора, що спалахують під впливом електронного променя і безупинно згасаючих до наступного його підходу. От чому чим вищеою є частота кадрової розгортки в сучасних ЕПТ-дисплеїв, тим краще — малоінерційне покриття екрану не встигає сильно потьмяніти, якщо ел. промінь повернеться до нього досить швидко, і людське око вже не зафіксує перепадів яскравості екрана. Що ж стосується РК-дисплеїв, то навіть в нових моделях не варто гнатися за високою частотою розгортки кадрів (60 Гц цілком достатньо). Пояснюється це тим, що у випадку LCD, чим вище частота зміни кадрів, тим сильніше можуть візуально виявлятися ефекти інерційності пікселів РК-матриці. — Прим. ред.).

7. Виграє РК-монітор і по яскравості зображення — звичайно від 170 до 250 кд/м² (в ЕПТ від 80 до 120 кд/м2).

8. Немає помилок у поєднанні кольорів (тоді як у ЕПТ можливе їх неспівпадіння від 0.2 до 0.3 мм, а то й більше).

9. Відсутні геометричні, лінійні перекручування. Зображення має високу чіткість (якщо не використовується один з режимів “розтягування” зображення з низькою розздільною здатністю на повний екран).

10. Вхідний сигнал може бути як аналоговим, так і цифровим (у ЕПТ-моніторів для ПК — винятково аналоговий).

11. Економічність (йдеться не про ціну, а про споживання енергії). Рівень споживаної енергії десь на 65–70 % нижче, ніж у ЕПТ-моніторів, звичайно від 25 до 60 Вт.

Але, як кажуть, і в бочці меду є ложка дьогтю. Є недоліки й у РК-моніторів, про що не можу вас не попередити. Отож.

1. ЕПТ-монітор дає фору РК по величині кута огляду. Кут огляду в перших понад 120 градусів (а як на мене, і недалекий від 180-ти — прим. ред.), тоді як у РКД він складає від 50 до 125 градусів (сучасні моделі — до 160°, варто враховувати і те, що по вертикалі і горизонталі ці кути різні — прим. ред.).

2. У LCD можуть бути непрацюючі пікселі (стосується тільки новомодних TFT-матриць, тому що “випадання” пікселя означає, що перегорів його тонкоплівковий транзистор — прим. ред.), тоді як у ЕПТ таких просто немає.

3. Особливо треба відзначити роздільну здатність. В РК — один оптимальний відеорежим з визначеною кількістю крапок. Можна використовувати більш високу і більш низьку роздільну здатність, в залежності від підтримуваних дисплеєм функцій розширення і згладжування. Але вони не є оптимальними для роботи з пристроєм (спірно, тому що багато сучасних РК-дисплеїв успішно спростовують сформовану думка про погану підтримку “нерідних” роздільних здатностей — прим. ред.). А ЕПТ-монітори прекрасно працюють в різних відеорежимах.

Ота “єдина” оптимальна роздільна здатність у РКД називається native. Є два способи зробити відеорежим відмінним від “рідного”. Перший полягає в тому, що матрицею використовується стільки крапок, скільки необхідно для формування зображення з нижчою роздільною здатністю. Зображення розташовується лише в центрі (або куті) екрану, а всі не задіяні пікселі утворять чорну рамку довкола нього. Другий метод, на відміну від першого, використовує всі пікселі для формування зображення, однак внаслідок розтягування на весь екран зображення може істотно спотворюватися, особливо на старих моделях LCD-моніторів.

4. Палітра кольорів краще підтримується ЕПТ-моніторами (крім того, є багато пристроїв, що допускають калібрування кольору). У РКД в цьому відношенні немає переваги, хоча вони здебільшого і допускають регулювання кольоровості і навіть мають режими різної колірної температури. (А вся справа в тому, що кращі з наявних зараз РК-матриць здатні відтворювати “всього” 16 млн. відтінків (24-бітний колір), в той час, як у ЕПТ-пристроїв колірний діапазон практично не обмежений — прим. ред).

5. Найбільшою перевагою ЕПТ-моніторів є їхня ціна. РКД з аналогічним розміром екрана коштують у кілька разів дорожче.

Тепер трохи про рідкі кристали як такі. На питання, а що таке рідкі кристали, в магазині одержали відповідь в дусі “...а сам дурень!”. “А навіщо вам це треба?” — запитали нас продавці. І я зрозуміла, що слово “кристал” у них асоціюється винятково з фільмом “Чотири кімнати”. Не заради користі, а щоб застерегти від подібних відповідей, розповімо все, що довідалися про кристали. Сама назва LCD — Liquid Crystal Display — має на увазі наявність їх самих у цьому типі дисплея. Речовина, іменована рідким кристалом, володіє двома властивостями: плинністю, подібно рідини, і упорядкованим розташуванням молекул, як кристал. РК-речовини можна розділити на ліо- і термотропні. Перші виявляють рідкокристалічні властивості в розчинах, інші — у визначеному діапазоні температур.

За відмінностями в молекулярній структурі рідкі кристали поділяються на 3 види: нематичне розташування молекул РК, смектичне і холестеричне. В нематичній структурі всі молекули витягнуті вздовж однієї осі і розподіл центрів ваги молекул довільний. В смектичній — всі молекули також витягнуті вздовж однієї осі, але центри ваги часток належать визначеним площинам, причому розташовані в цих площинах довільно. В холестеричній структурі все ще крутіше — молекули знаходяться в паралельних площинах так, що в кожній площині всі вони витягнуті вздовж однієї осі, а осі повернені на однаковий кут від площини до площини. Розмір цих самих молекул 1.3–1.4 нм.

Рідкі кристали мають свої особливості, перша з який — анізотропія (різні властивості в різних напрямках) оптичних, магнітних, електричних властивостей, обумовлена впорядкованістю структури. А друга — це здатність легко змінювати структуру при зовнішніх впливах. Отож, саме завдяки цим чудовим особливостям можна змінювати фізичні властивості РК низькою електричною напругою при малій витраті енергії, що робить можливим їх використання в оптичних перетворювачах.

Всім відоме явище поляризації світла. Після вивчення рідких речовин, молекули яких чуттєві до електромагнітного й електростатичного поля, з'явилася можливість з їх допомогою керувати поляризацією світла. Робота РКД заснована саме на явищі поляризації світлового потоку.

Під впливом електрики молекули РК можуть змінювати свою орієнтацію (не статеву, мова йде про положення в просторі :-)), результатом чого є трансформація світлового променя, який проходить крізь них. Після довгих, виснажливих, але успішних досліджень вчені знайшли взаємозв'язок між підвищенням електричної напруги і зміною орієнтації молекул рідких кристалів, що підвело їх до ідеї застосування останніх для створення зображення. Подібне відкриття було проривом у розвитку техніки. Спочатку таке відкриття знайшло застосування в невеликих пристроях, як от у дисплеях годинників і калькуляторів. Однак небагато пізніше і монітори портативних комп'ютерів стали робити за цією технологією. Ну, а вінцем творіння стали дисплеї для настільних ПК.

Тепер трохи заглибимося в питання про принцип роботи цього самого “вінця творіння”. Екран РКД можна представити у вигляді масиву пікселів, якими маніпулюють для відображення інформації. Такий дисплей в своїй структурі має кілька шарів. Базовою складовою є субстрат (по простому — підкладка) — це дві панелі з дуже чистого скляного матеріалу, вільного від натрію. Дані панелі розташовані дуже близько одна від одної, власне між ними і знаходиться тонкий-тонкий шар рідких кристалів (мал. 1). На панелях є борозенки, що орієнтують кристали певним чином. Ці борозенки є результатом розміщення на скляній поверхні найтонших плівок із прозорого полімеру, обробленого спеціальним чином. Крім того, саме вони забезпечують однаковий кут повороту площини поляризації для всіх осередків РК-матриці. Стикаючись з борозенками, РК-молекули орієнтуються одноманітно у всіх комірках. Борозенки ж, у свою чергу, паралельні на кожній панелі, але перпендикулярні на одній і другій скляній підкладці.

Але це ще далеко не все про структуру LCD-матриці. РК-панель освітлюється джерелом світла. І в залежності від того, де він розташований, панелі працюють на відображення чи проходження світла. При нормальному проходженні матриці площина поляризації світлового променя повертається на 90° (мал. 2). Однак, як тільки рідкі кристали будуть піддані впливу електричного поля, молекули РК частково вишикуються вертикально вздовж цього поля, в залежності від його напруженості (загалом, будує електричне поле молекули по повній програмі), і кут повороту світлового променя стає відмінним від 90°. В результаті чого проходження світла через РК-матрицю змінюється, і погляду користувача може відкритись вже інше зображення...

Крім скляних панелей, у РКД є ще два шари. Вони є поляризаційними фільтрами. Фільтри пропускають винятково ту складову світлового пучка, вісь поляризації якої відповідає заданому напрямку, і відтинають іншу частину. Тому пучок світла, що проходить через поляризатори, буде ослаблений тим сильніше, чим більше він відхиляється від напрямку поляризації, заданого фільтрами й орієнтацією РК-молекул. Якщо, наприклад, напруги на РК-комірці немає — вона прозора (повернене на 90° поляризоване світло безперешкодно проходить матрицю — мал. 3). Якщо ж, при наявності електричного поля, поворот вектора поляризації променя відбувається на менший кут, то другий поляризатор стає лише частково прозорим для вихідного випромінювання. Світловий промінь може бути і цілком поглинений другим поляризатором в тому випадку, якщо різниця потенціалів виявиться такою, що площина поляризації світла в РК не повернеться зовсім (мал. 4).

Тепер про можливість отримання зображення на екрані. Ця можливість з'являється при правильному управлінні потенціалами електродів, розташованих в окремих комірках РК-матриці і формуючих різні електричні поля. Їх розміри дуже малі, тому на площі екрана розміщається ну дуже багато електродів, завдяки чому збільшується роздільназдатність РК-дисплея, забезпечується можливість відображення складних і багатобарвних зображень. Але з кольором не все так просто. Щоб вивести барвисте зображення, обов'язкове підсвічування матриці позаду. Характерний атрибут кольорових дисплеїв — лампа заднього підсвічування, що розташована збоку, а напроти неї знаходиться дзеркало (мал. 5). В кращих моделях можуть бути і дві протилежно “дислоковані” лампи.

На сьогодні існує два механізми одержання кольору. Перший базується на використанні властивостей РК-комірки. При зміні напруженості електричного поля кут повороту площини поляризації випромінювання трансформується по-різному для компонентів світла з різною довжиною хвилі. І другий механізм — на шляху світлового пучка розташовується кілька колірних фільтрів. Обидва методи користуються популярністю у виробників. Перший, звичайно, ефективніший, зате другий простіший. При його використанні колір на екрані — це результат проходження поляризованого світла через 3 типи світлофільтрів (червоний, зелений, синій, RGB), що виділяють із джерела білого кольору (лампи заднього підсвічування) три компоненти. Комбінуючи ці три кольори для кожної крапки екрана, можна відтворювати будь-який колір. Зараз в основному роблять дисплеї, в яких на кожен піксель приходиться 3 РК-комірки з трьома оптичними фільтрами для трьох основних RGB-кольорів (мал. 6).

Тепер поговоримо про різні типи РК-матриць. На сьогоднішній день їх класифікують на “пасивні” і “активні” (мал. 7).

Отже, звичайна “пасивна” матриця керує єдиною системою обробки зображення для всього екрана. Дана система має на увазі поділ монітора на крапки, кожна з який може орієнтувати площину поляризації променя незалежно від інших. В результаті для створення зображення будь-який такий елемент підсвічується індивідуально. Формування зображення тут порядкове. Реалізується шляхом послідовного підведення керуючої напруги до окремих комірок. А оскільки електрична ємність комірок досить таки велика, то напруга на електродах не може змінюватися досить швидко. І зображення, в свою чергу, оновлюється повільно (приклад тому — невидимість курсору під час його руху на “пасивній” матриці).

На відміну від “пасивної”, в “активній” матриці для кожної крапки екрана передбачені окремі керуючі елементи (транзистори, що зберігають інформацію про зображення, що відтворюється, поки не надійде новий сигнал). Перевагою “активних” матриць є більший кут їх огляду, недосяжний в “пасивних”. Крім того, дисплеї з “активною” матрицею краще справляються з динамічними зображеннями, тоді як з “пассивною” матрицею кращі здебільшого для демонстрації статичних зображень.

STN, DSTN, TSTN, DSS — це технології РК-дисплеїв на основі “пасивної” матриці, а от TFT і STFT — на основі “активної”.

Як пам’ятаєте, вище згадувалося, що перші РК-дисплеї були дуже малого розміру. Коли ж габарити почали збільшуватися, почала рости і роздільна здатність. Однак, із збільшенням розмірів РК-матриць, при використанні старих технологій сильно страждала якість одержуваного на них зображення. Проблему якості зображення при високих роздільних здатностях вирішили винайденням Super Twisted Nematic (STN)-технології. Вона полягає в збільшенні торсійного кута (twist з англійського “крутіння”) орієнтації кристалів з 90° до 270° всередині дисплея. Надалі STN-технологія була вдосконалена, в результаті чого з'явилися DSTN- і TSTN-технології. Double Super Twisted Nematic — це конструкція з двох STN-комірок, молекули яких при роботі повертаються в протилежні сторони. Крім DSTN, існують ще і TSTN-технологія (Triple Super Twisted Nematic). Останню відрізняє наявність двох тонких шарів полімерних плівок, інтегрованих в матрицю з метою покращення передачі кольору дисплея. Перераховані технології розроблені на основі так званої “пасивної” матриці. Крім того, на сьогоднішній день існує так звана “пасивна” матриця подвійного сканування Dual Scan Screens (DSS). Фактично, це навіть не нова версія старої технології, а просто її модифікація: замість однієї застосовуються два формуючі зображення системи, яким відводиться по половині екрана. В результаті такого підходу кінцеве зображення на дисплеї створюється вдвічі швидше, а отже, йому властива велика плавність при динамічній зміні зображення.

Мабуть, єдиною реальною перевагою моніторів з “пасивною” матрицею є їхня ціна, яка значно нижча вартості “активних” дисплеїв.

Як вже згадувалось, в “пасивних” матрицях проблеми формування зображення вирішуються за рахунок великої кількості рідкокристалічних шарів. Однак, при використанні “активної” матриці з'явилася можливість скоротити їх кількість. Тут в якості керуючих формуванням кольору пікселя транзисторів застосовуються тонкі струмопровідні плівки, так звані TFT (Thin Film Transistor). Вони прозорі і розташовані на тильній частині дисплея, на панелі, що містить РК.

TFT-монітори — найпопулярніші з РКД. Назва “TFT” походить від тих самих тонкоплівних транзисторів, що є складовою частиною дисплея. Товщина транзисторних плівок 0.1–0.01 мкм. З'явилися ці дисплеї в 1972 році. В перших з них застосовувався селенід кадмію, що характеризується високою рухливістю електронів і підтримує високу щільність струму. Однак згодом почали використовувати аморфний кремній (a-Si) і полікристалічний кремній (p-Si).

Чому ж TFT-монітори настільки дорогі? Просто технологія їхнього виготовлення досить складна. Уявіть, дисплей з роздільною здатністю 800х600 з трьома кольорами має 1 440 000 окремих транзисторів (по транзистору на РК-комірку, по три комірки (три базові кольори) на одну крапку роздільної здатності). Природньо, серед них деякі транзистори можуть виявитися неробочими. І кожен з виробників визначає норму кількості нефункціонуючих транзисторів (звичайно від 6 до 8) у своїй матриці.

Однак TFT — не останнє слово техніки. Вже розроблена нова технологія багатошарових LC-панелей, так звана STFT (Super Thin Film Transistor). В цих супер-РК-панелях на нижній скляній пластині встановлені металеві електроди, що змушують молекули обертатися. І якщо власне TFT-дисплеї більш залежні від кута огляду, то в моніторах STFT (до речі, розроблених компанією Hitachi) зображення залишається чітким і яскравої навіть при великих кутах огляду.

От такі вони, РК-технології!

Наостанок візьму на себе сміливість дати кілька рекомендацій тим, у кого вистачило засобів і відваги купити таку стильну річ, як РК-дисплей. Всі ми не раз чули, що зовнішність оманлива. Загалом, те ж можна сказати і про РКД. Адже, вибираючи цей девайс, ми, насамперед, зачаровані його дизайном. Однак при покупці РК-монітора необхідно враховувати наступні моменти.

1. Наявність “мертвих” чи просто неробочих пікселів матриці. Вони не підлягають відновленню, тому що виникають в процесі виробництва (і експлуатації — прим. ред.). Їх легко побачити, особливо на темному тлі, — вони горять яскравими зірками (кажуть, є і “темні”, але я їх не зустрічав — прим. ред.).

2. Коефіцієнт контрастності, тобто наскільки пікселі можуть відрізнятися за рівнем яскравості. У РК нормою вважається 250:1. (Хоча вже зустрічаються моделі зі співвідношенням 500–600:1 — прим. ред.). Але в цілому тут не визначено яких-небудь чітких стандартів. Тому основним визначальним фактором при виборі є ваші очі. Можете також почерпнути потрібні відомості з технічної документації до пристрою.

3. Кут огляду. У РК-дисплеїв критичні обоє — по вертикалі і горизонталі, які, між іншим, дуже відрізняються (по вертикалі кути огляду, як правило, значно менше, ніж по горизонталі). Взагалі ж, цей параметр є каменем спотикання. Одні фахівці зійшлися на тому, що достатній кут огляду в 120°, інші ж наполягають на 140°.

4. Яскравість. З огляду на, що яскравість РКД зазвичай не перевищує 250 кандел на квадратний метр, то яскравість монітора в 200 кд/м2 — норма (але не нижче).

5. Обов'язково подивіться на зображення при розідльній здатності, з якою ви будете працювати. Адже зміна даного параметра РК-монітора приведе до зміни візуальних характеристик зображення.

6. Вивчіть зображення на абсолютно білому, а потім на чорному екрані — для виявлення неробочих пікселів.

7. Зверніть увагу на рівномірність яскравості по всій площині екрана (особисто я не бачив жодного з рівномірною яскравістю, але найбільш близькими до ідеалу виявилися монітори Sony — прим. того ж ред.) Врахуйте також, що “пасивні” РКД підходять для роботи з Інтернетом, електронними таблицями і текстовими документами (статичні зображення)ю (Якщо ви зараз і зустрінете РКД з “пасивною” матрицею, то, ймовірно, лише в старому б/у ноутбуку — прим. ред.) В той час як “активний” РК-дисплей комфортний не тільки при роботі зі статичним зображенням, але й при перегляді фільмів і в комп'ютерних іграх зі швидкою динамікою.