Мониторы

Когда кто-то обращается к нам за советом по поводу того, какой компьютер купить, то мы всегда подчеркиваем, что ни в коем случае не следует экономить на мониторе. Монитор нельзя модернизировать. Он покупается один раз для долговременного использования. Именно через монитор мы воспринимаем всю визуальную информацию от компьютера. Не важно, работаете ли вы с бухгалтерской программой, пишете письма, играете в игры, управляете сервером — вы всегда используете монитор. От качества и безопасности монитора напрямую зависит ваше здоровье — прежде всего зрение. Так как же выбрать монитор? Так, чтобы было удобно и безопасно работать, чтобы голова не болела, а глаза не уставали, чтобы было комфортно играть и работать? На все эти вопросы мы и попытаемся дать ответ в данной статье.

Понятно, что критериев, определяющих правильный выбор монитора, очень много. Более того, для разных целей выбираются разные мониторы. Стоимость мониторов может очень существенно отличаться, их возможности и технические параметры тоже различны. Мы постараемся рассказать о видах мониторов и дать рекомендации, как выбрать монитор именно для ваших нужд.

Если вы собрались покупать новый компьютер или решились на модернизацию, то прежде, чем выбрать самую современную видеокарту, или самый скоростной жесткий диск, или… да что угодно, прежде всего подумайте о мониторе. Именно за монитором вы будете проводить много времени, развлекаясь или работая. Лучше купить видеоускоритель попроще, чтобы модернизировать его позднее, но монитор вы не сможете модернизировать. Вы можете его только выкинуть и купить новый. Или продать за смешные деньги. Именно поэтому нельзя экономить на мониторе, потому что вы экономите на своем здоровье.

Разумеется, при выборе монитора мы, волей-неволей, ориентируемся на рекламу. Но, по понятным причинам, в рекламе производители делают акцент на тех характеристиках монитора, которые выгодны именно производителям. Мы постараемся дать вам рекомендации, на что следует обратить особое внимание и о каких характеристиках следует знать точно. Также мы рассмотрим преимущества и недостатки разных типов мониторов, начиная с традиционных CRT-мониторов и заканчивая ультрасовременными LCD-мониторами. Мы уделим особое внимание таким параметрам, как поддерживаемые разрешения и частоты обновления, соответствие стандартам безопасности и поддержка режимов энергосбережения. И многое другое.

Итак, хватит предисловий, начнем.

Сегодня самый распространенный тип мониторов — это CRT (Cathode Ray Tube)-мониторы. Как видно из названия, в основе всех подобных мониторов лежит катодно-лучевая трубка, но это дословный перевод, технически правильно говорить "электронно-лучевая трубка" (ЭЛТ). Используемая в этом типе мониторов технология была создана много лет назад и первоначально создавалась в качестве специального инструментария для измерения переменного тока, проще говоря, для осциллографа. Развитие этой технологии, применительно к созданию мониторов, за последние годы привело к производству все больших по размеру экранов с высоким качеством и при низкой стоимости. Сегодня найти в магазине 14" монитор очень сложно, а ведь года три-четыре назад это был стандарт. Сегодня стандартными являются 15" мониторы, и наблюдается явная тенденция в сторону 17" экранов. Скоро 17" мониторы станут стандартным устройством, особенно в свете существенного снижения цен на них, а на горизонте уже 19" мониторы и более.

Рассмотрим принципы работы CRT-мониторов. CRT- или ЭЛТ-монитор имеет стеклянную трубку, внутри которой вакуум, т.е. весь воздух удален. С фронтальной стороны внутренняя часть стекла трубки покрыта люминофором (Luminofor). В качестве люминофоров для цветных ЭЛТ используются довольно сложные составы на основе редкоземельных металлов — иттрия, эрбия и т.п. Люминофор — это вещество, которое испускает свет при бомбардировке его заряженными частицами. Заметим, что иногда люминофор называют фосфором, но это не верно, т.к. люминофор, используемый в покрытии CRT, ничего не имеет общего с фосфором. Более того, фосфор "светится" в результате взаимодействия с кислородом воздуха при окислении до P 2 O 5 и мало по времени (кстати, белый фосфор — сильный яд). Для создания изображения в CRT-мониторе используется электронная пушка, которая испускает поток электронов сквозь металлическую маску или решетку на внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора, которая покрыта разноцветными люминофорными точками. Поток электронов на пути к фронтальной части трубки проходит через модулятор интенсивности и ускоряющую систему, работающие по принципу разности потенциалов. В результате, электроны приобретают большую энергию, часть из которой расходуется на свечение люминофора. Электроны попадают на люминофорный слой, после чего энергия электронов преобразуется в свет, т.е. поток электронов заставляет точки люминофора светиться. Эти светящиеся точки люминофора формируют изображение, которое вы видите на вашем мониторе. Как правило, в цветном CRT-мониторе используются три электронные пушки, в отличие от одной пушки, применяемой в монохромных мониторах, которые сейчас практически не производятся и мало кому интересны.

Все мы знаем или слышали о том, что наши глаза реагируют на основные цвета: красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue) и на их комбинации, которые создают бесконечное число цветов.

Люминофорный слой, покрывающий фронтальную часть электронно-лучевой трубки, состоит из очень маленьких элементов (настолько маленьких, что человеческий глаз их не всегда может различить). Эти люминофорные элементы воспроизводят основные цвета, фактически имеются три типа разноцветных частиц, чьи цвета соответствуют основным цветам RGB (отсюда и название группы из люминофорных элементов – триады).

Люминофор начинает светиться, как было сказано выше, под воздействием ускоренных электронов, которые создаются тремя электронными пушками. Каждая из трех пушек соответствует одному из основных цветов и посылает пучок электронов на различные частицы люминофор, чье свечение основными цветами с различной интенсивностью комбинируется, и, в результате, формируется изображение с требуемым цветом. Например, если активировать красную, зеленую и синюю люминофорные частицы, то их комбинация сформирует белый цвет.

Для управления электронно-лучевой трубкой необходима и управляющая электроника, качество которой во многом определяет и качество монитора. Кстати, именно разница в качестве управляющей электроники, создаваемой разными производителями, является одним из критериев, определяющих разницу между мониторами с одинаковой электронно-лучевой трубкой. Итак, повторимся: каждая пушка излучает электронный луч (или поток, или пучок), который влияет на люминофорные элементы разного цвета (зеленого, красного или синего). Понятно, что электронный луч, предназначенный для красных люминофорных элементов, не должен влиять на люминофор зеленого или синего цвета. Чтобы добиться такого действия используется специальная маска, чья структура зависит от типа кинескопов от разных производителей, обеспечивающая дискретность (растровость) изображения. ЭЛТ можно разбить на два класса — трехлучевые с дельтаобразным расположением электронных пушек и с планарным расположением электронных пушек. В этих трубках применяются щелевые и теневые маски, хотя правильнее сказать, что они все теневые. При этом трубки с планарным расположением электронных пушек еще называют кинескопами с самосведением лучей, так как воздействие магнитного поля Земли на три планарно расположенных луча практически одинаково, и при изменении положения трубки относительно поля Земли не требуется производить дополнительные регулировки.

Итак, самые распространенные типы масок — это теневые, а они бывают двух типов: "Shadow Mask" (теневая маска) и "Slot Mask" (щелевая маска).

SHADOW MASK

Теневая маска (shadow mask) — это самый распространенный тип масок для CRT-мониторов. Теневая маска состоит из металлической сетки перед частью стеклянной трубки с люминофорным слоем. Как правило, большинство современных теневых масок изготавливают из инвара (invar, сплав железа и никеля). Отверстия в металлической сетке работают, как прицел (хотя и не точный) , именно этим обеспечивается то, что электронный луч попадает только на требуемые люминофорные элементы, и только в определенных областях. Теневая маска создает решетку с однородными точками (еще называемыми триады), где каждая такая точка состоит из трех люминофрных элементов основных цветов — зеленого, красного и синего — которые светятся с различной интенсивностью под воздействием лучей из электронных пушек. Изменением тока каждого из трех электронных лучей можно добиться произвольного цвета элемента изображения, образуемого триадой точек.

Минимальное расстояние между люминофорными элементами одинакового цвета называется dot pitch (или шаг точки) и является индексом качества изображения. Шаг точки обычно измеряется в миллиметрах (мм). Чем меньше значение шага точки, тем выше качество воспроизводимого на мониторе изображения.

Теневая маска применяется в большинстве современных мониторов — Hitachi, Panasonic, Samsung, Daewoo, LG, Nokia, Viewsonic.

SLOT MASK

Щелевая маска (slot mask) — это технология, широко применяемая компанией NEC, под именем "CromaClear". Это решение на практике представляет собой комбинацию двух технологий, описанных выше. В данном случае люминофорные элементы расположены в вертикальных эллиптических ячейках, а маска сделана из вертикальных линий. Фактически, вертикальные полосы разделены на эллиптические ячейки, которые содержат группы из трех люминофорных элементов трех основных цветов. Минимальное расстояние между двумя ячейками называется slot pitch (щелевой шаг). Чем меньше значение slot pitch, тем выше качество изображения на мониторе.

Щелевая маска используется, помимо мониторов от NEC (где ячейки эллиптические), в мониторах Panasonic с трубкой PureFlat (ранее называвшейся PanaFlat). Кстати, самым первым монитором с плоской трубкой был именно Panasonic с трубкой PanaFlat. Вообще, тема мониторов с плоскими трубками заслуживает отдельной статьи. В данном материале мы лишь немного затронем эту тему:

LG использует плоскую щелевую трубку Flatron с шагом 0.24 в своих мониторах. Никакого отношения к Trinitron эта технология не имеет.

Заметим, что в плоских трубках Infinite Flat Tube (серия DynaFlat) от Samsung используется не щелевая маска, а обычная теневая.

Компания Sony разработала свою собственную технологию создания плоских трубок — FD Trinitron. Разумеется, с использованием апертурной решётки, но не обычной, а с постоянным шагом.

Компания Mitsubishi разработала технологию DiamondTron NF. Судя по всему, никакой связи с FD Trinitron от Sony нет. При этом в трубках DiamondTron NF применяется апертурная решетка с переменным шагом.

Есть и еще один вид трубок, в которых используется "Aperture Grill" (апертурная, или теневая решетка). Эти трубки стали известны под именем Trinitron и впервые были представлены на рынке компанией Sony еще в 1982 году. В трубках с апертурной решеткой применяется оригинальная технология, где имеется три лучевые пушки, три катода и три модулятора, но при этом имеется одна общая фокусировка. Иногда в технической литературе говорится, что пушка всего одна. Однако вопрос о числе электронных пушек не столь принципиален. Мы будем придерживаться мнения, что электронных пушек три, поскольку есть возможность управлять током всех трех лучей независимо. С другой стороны, можно сказать, что электронная пушка одна, но трехпучковая. Сама Sony использует термин "unitized gun" (объединенная пушка), но связано это лишь с катодной структурой.

Заметим, что есть ошибочное мнение о том, что в трубках с апертурной решеткой применяется одна электронно-лучевая пушка, а цвет создается методом временного мультиплексирования. На самом деле это не так, а объяснение мы привели выше.

Другое ошибочное мнение, иногда встречающееся, состоит в том, что в трубках с апертурной решеткой используется однолучевой хроматрон. То есть имеется одна пушка с переменной энергией пучка и двухслойный люминофор. Пока энергия пучка мала, светится один люминофор (например, красный). По мере повышения энергии начинает светиться другой слой (например, зеленый), что дает желтый цвет. Если энергия станет еще больше, то электроны пролетают первый слой не возбуждая его и получается зеленый цвет. Такие трубки использовались лет 20-30 назад и теперь практически вымерли.

APERTURE GRILLE

Апертурная решетка (aperture grill) — это тип маски, используемый разными производителями в своих технологиях для производства кинескопов, носящих разные названия, но имеющих одинаковую суть, например, технология Trinitron от Sony или Diamondtron от Mitsubishi. Это решение не включает в себя металлическую решетку с отверстиями, как в случае с теневой маской, а имеет решетку из вертикальных линий. Вместо точек с люминофорными элементами трех основных цветов апертурная решетка содержит серию нитей, состоящих из люминофорных элементов, выстроенных в виде вертикальных полос трех основных цветов. Такая система обеспечивает высокую контрастность изображения и хорошую насыщенность цветов, что вместе обеспечивает высокое качество мониторов с трубками на основе этой технологии. Маска, применяемая в трубках фирмы Sony (Mitsubishi, ViewSonic), представляет собой тонкую фольгу, на которой процарапаны тонкие вертикальные линии. Она держится на горизонтальной(ых) (одной в 15", двух в 17", трех и более в 21") проволочке, тень от которой Вы и видите на экране. Эта проволочка применяется для гашения колебаний и называется damper wire. Ее хорошо видно, особенно при светлом фоне изображения на мониторе. Некоторым пользователям эти линии принципиально не нравятся, другие же, наоборот, довольны и используют их в качестве горизонтальной линейки.

Минимальное расстояние между полосами люминофора одинакового цвета называется strip pitch (или шагом полосы) и измеряется в миллиметрах (мм). Чем меньше значение strip pitch, тем выше качество изображения на мониторе.

Апертурная решётка используется в мониторах от Viewsonic, Radius, Nokia, LG, CTX, Mitsubishi, во всех мониторах от SONY.

Заметим, что нельзя напрямую сравнивать размер шага для трубок разных типов: шаг точек (или триад) трубки с теневой маской измеряется по диагонали, в то время как шаг апертурной решетки, иначе называемый горизонтальным шагом точек, — по горизонтали. Поэтому при одинаковом шаге точек трубка с теневой маской имеет большую плотность точек, чем трубка с апертурной решеткой. Для примера: 0.25 мм strip pitch приблизительно эквивалентно 0.27 мм dot pitch.

Оба типа трубок имеют свои преимущества и своих сторонников. Трубки с теневой маской дают более точное и детализированное изображение, поскольку свет проходит через отверстия в маске с четкими краями. Поэтому мониторы с такими CRT хорошо использовать при интенсивной и длительной работе с текстами и мелкими элементами графики, например в CAD/CAM-приложениях. Трубки с апертурной решеткой имеют более ажурную маску, она меньше заслоняет экран, и позволяет получить более яркое, контрастное изображение в насыщенных цветах. Мониторы с такими трубками хорошо подходят для настольных издательских систем и других приложений, ориентированных на работу с цветными изображениями. В CAD-системах мониторы с трубкой, в которой используется апертурная решетка, недолюбливают не потому, что они хуже воспроизводят мелкие детали, чем трубки с теневой маской, а потому что экран монитора типа Trinitron — плоский по вертикали и выпуклый по горизонтали, т.е. имеет выделенное направление.

Как мы уже упоминали, кроме электронно-лучевой трубки внутри монитора есть еще и управляющая электроника, которая обрабатывает сигнал, поступающий напрямую от видеокарты вашего PC. Эта электроника должна оптимизировать усиление сигнала и управлять работой электронных пушек, которые инициируют свечение люминофора, создающего изображение на экране. Выводимое на экране монитора изображение выглядит стабильным, хотя, на самом деле, таковым не является. Изображение на экране воспроизводится в результате процесса, в ходе которого свечение люминофорных элементов инициируется электронным лучом, проходящим последовательно по строкам в следующем порядке: слева направо и сверху вниз на экране монитора. Этот процесс происходит очень быстро, поэтому нам кажется, что экран светится постоянно. В сетчатке наших глаз изображение хранится около 1/20 секунды. Это означает, что если электронный луч будет двигаться по экрану медленно, мы можем видеть это движение как отдельную движущуюся яркую точку, но когда луч начинает двигаться, быстро прочерчивая на экране строку хотя бы 20 раз в секунду, наши глаза не увидят движущейся точки, а увидят лишь равномерную линию на экране. Если теперь заставить луч последовательно пробегать по многим горизонтальным линиям сверху вниз за время меньшее 1/25 секунды, мы увидим равномерно освещенный экран с небольшим мерцанием. Движение самого луча будет происходить настолько быстро, что наш глаз не будет в состоянии его заметить. Чем быстрее электронный луч проходит по всему экрану, тем меньше будет заметно и мерцание картинки. Считается, что такое мерцание становится практически незаметным при частоте повторения кадров (проходов луча по всем элемента изображения) примерно 75 в секунду. Однако, эта величина в некоторой степени зависит от размера монитора. Дело в том, что периферийные области сетчатки глаза содержат светочувствительные элементы с меньшей инерционностью. Поэтому мерцание мониторов с большими углами обзора становится заметным при больших частотах кадров. Способность управляющей электроники формировать на экране мелкие элементы изображения зависит от ширины полосы пропускания (bandwidth). Ширина полосы пропускания монитора пропорциональна числу пикселей, из которых формирует изображение видеокарта вашего компьютера. К ширине полосы пропускания монитора мы еще вернемся.

Теперь перейдем к другому типу мониторов — LCD.

LCD Monitors

LCD (Liquid Crystal Display, жидкокристаллические мониторы) сделаны из вещества, которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Фактически, это жидкости, обладающие анизотропией свойств (в частности, оптических), связанных с упорядоченностью в ориентации молекул. Жидкие кристаллы были открыты давным-давно, но изначально они использовались для других целей. Молекулы жидких кристаллов под воздействием электричества могут изменять свою ориентацию и вследствие этого изменять свойства светового луча проходящего сквозь них. Основываясь на этом открытии и в результате дальнейших исследований, стало возможным обнаружить связь между повышением электрического напряжения и изменением ориентации молекул кристаллов для обеспечения создания изображения. Первое свое применение жидкие кристаллы нашли в дисплеях для калькуляторов и в кварцевых часах, а затем их стали использовать в мониторах для портативных компьютеров. Сегодня, в результате прогресса в этой области, начинают получать все большее распространение LCD-мониторы для настольных компьютеров. Далее речь пойдет только о традиционных LCD-мониторах, так называемых Nematic LCD.

Экран LCD-монитора представляет собой массив маленьких сегментов (называемых пикселями), которые могут манипулироваться для отображения информации. LCD-монитор имеет несколько слоев, где ключевую роль играют две панели сделанные из свободного от натрия и очень чистого стеклянного материала, называемого субстрат или подложка, которые собственно и содержат тонкий слой жидких кристаллов между собой. На панелях имеются бороздки, которые направляют кристаллы, сообщая им специальную ориентацию. Бороздки расположены таким образом, что они параллельны на каждой панели, но перпендикулярны между двумя панелями. Продольные бороздки получаются в результате размещения на стеклянной поверхности тонких пленок из прозрачного пластика, который затем специальным образом обрабатывается. Соприкасаясь с бороздками, молекулы в жидких кристаллах ориентируются одинаково во всех ячейках. Молекулы одной из разновидностей жидких кристаллов (нематиков) в отсутствии напряжения поворачивают вектор электрического (и магнитного) поля в такой световой волне на некоторый угол в плоскости, перпендикулярной оси распространения пучка. Нанесение бороздок на поверхность стекла позволяет обеспечить одинаковые повороты плоскости поляризации для всех ячеек. Две панели расположены очень близко друг к другу. Жидкокристаллическая панель освещается источником света (в зависимости от того, где он расположен, жидкокристаллические панели работают на отражение или на прохождение света). Плоскость поляризации светового луча поворачивается на 90° при прохождении одной панели.

При появлении электрического поля молекулы жидких кристаллов частично выстраиваются вдоль поля, и угол поворота плоскости поляризации света становится отличным от 90 градусов.

Поворот плоскости поляризации светового луча незаметен для глаза, поэтому возникла необходимость добавить к стеклянным панелям еще два других слоя, представляющих собой поляризационные фильтры. Эти фильтры пропускают только ту компоненту светового пучка, у которой ось поляризации соответствует заданному. Поэтому при прохождении поляризатора пучок света будет ослаблен в зависимости от угла между его плоскостью поляризации и осью поляризатора. При отсутствии напряжения ячейка прозрачна вот по какой причине: первый поляризатор пропускает только свет с соответствующим вектором поляризации. Благодаря жидким кристаллам вектор поляризации света поворачивается, и к моменту прохождения пучка ко второму поляризатору он уже повернут так, что проходит через второй поляризатор без проблем. В присутствии электрического поля поворота вектора поляризации происходит на меньший угол, тем самым второй поляризатор становится только частично прозрачным для излучения. Если разность потенциалов будет такой, что поворота плоскости поляризации в жидких кристаллах не произойдет совсем, то световой луч будет полностью поглощен вторым поляризатором, и экран при освещении сзади будет спереди казаться черным (лучи подсветки поглощаются в экране полностью). Если расположить большое число электродов, которые создают разные электрические поля в отдельных местах экрана (ячейки), то появится возможность, при правильном управлении потенциалами этих электродов, отображать на экране буквы и другие элементы изображения. Электроды помещаются в прозрачный пластик и могут иметь любую форму. Технологические новшества позволили ограничить их размеры величиной маленькой точки, соответственно, на одной и той же площади экрана можно расположить большее число электродов, что увеличивает разрешение LCD-монитора и позволяет нам отображать даже сложные изображения в цвете. Для вывода цветного изображения необходима подсветки монитора сзади, так, чтобы свет порождался в задней части LCD-дисплея. Это необходимо для того, чтобы можно было наблюдать изображение хорошего качества, даже если окружающая среда не является светлой. Цвет получается в результате использования трех фильтров, которые выделяют из излучения источника белого света три основные компоненты. Комбинация трех основных цветов для каждой точки или пикселя экрана дает возможность воспроизвести любой цвет.

Вообще-то, в случае с цветом есть несколько возможностей: можно сделать несколько фильтров друг за другом (что приводит к малой доле проходящего излучения), можно воспользоваться свойством жидко-кристаллической ячейки — при изменении напряженности электрического поля угол поворота плоскости поляризации излучения изменяется по-разному для компонент света с разной длиной волны. Эту особенность можно использовать для того, чтобы отражать (или поглощать) излучение заданной длины волны (проблема состоит в необходимости точно и быстро изменять напряжение). Какой именно механизм используется, зависит от конкретного производителя. Первый метод проще, второй эффективнее.

Первые LCD-дисплеи были очень маленькими, около 8 дюймов, в то время как сегодня они достигли 15" размеров для использования в ноутбуках, а для настольных компьютеров производятся 19" и более LCD-мониторы. Вслед за увеличением размеров следует увеличение разрешения, следствием чего является появление новых проблем, которые были решены с помощью появившихся специальных технологий, все это мы опишем далее. Одной из первых проблем была необходимость стандарта в определении качества отображения при высоких разрешениях. Первым шагом на пути к цели было увеличение угла поворота плоскости поляризации света в кристаллах с 90° до 270° с помощью STN технологии.

Технология STN

STN — это акроним, означающий "Super Twisted Nematic". Технология STN позволяет увеличить торсионный угол (угол кручения) ориентации кристаллов внутри LCD дисплея с 90° до 270°, что обеспечивает лучшую контрастность изображения при увеличении размеров монитора. Часто STN-ячейки используются в паре. Это называется DSTN (Double Super Twisted Nematic), и этот метод очень популярен среди мониторов для портативных компьютеров, использующих дисплеи с пассивной матрицей, где DSTN обеспечивает улучшение контрастности при отображении изображений в цвете. Две STN-ячейки располагаются вместе так, чтобы при вращении они двигались в разных направлениях. Также STN-ячейки используются в режиме TSTN (Triple Super Twisted Nematic), когда два тонких слоя пластиковой пленки (полимерной пленки) добавляются для улучшения цветопередачи цветных дисплеев или для обеспечения хорошего качества монохромных мониторов. Мы упомянули термин "пассивная матрица", сделаем пояснение. Термин "пассивная матрица" (passive matrix) появился в результате разделения монитора на точки, каждая из которых, благодаря электродам, может задавать ориентацию плоскости поляризации луча независимо от остальных, так что в результате каждый такой элемент может быть подсвечен индивидуально для создания изображения. Матрица называется пассивной, потому что технология создания LCD-дисплеев, которую мы только что описали, не может обеспечить быструю смену информации на экране. Изображение формируется строка за строкой путем последовательного подвода управляющего напряжения на отдельные ячейки, делающего их прозрачными. Из-за довольно большой электрической емкости ячеек напряжение на них не может изменяться достаточно быстро, поэтому обновление картинки происходит медленно. Только что описанный дисплей имеет много недостатков с точки зрения качества, потому что изображение не отображается плавно и дрожит на экране. Маленькая скорость изменения прозрачности кристаллов не позволяет правильно отображать движущиеся изображения. Мы также должны принимать во внимание тот факт, что между соседними электродами возникает некоторое взаимное влияние, которое может проявляться в виде колец на экране.

Dual Scan Screens

Для решения части вышеописанных проблем применяют специальные хитрости, например, разделение экрана на две части и применение двойного сканирования в одно и тоже время обоих частей, в результате экран дважды регенерируется, и изображение не дрожит и плавно отображается.

Также лучших результатов с точки зрения стабильности, качества, разрешения, гладкости и яркости изображения можно добиться, используя экраны с активной матрицей, которые, впрочем, стоят дороже. В активной матрице используются отдельные усилительные элементы для каждой ячейки экрана, компенсирующие влияние емкости ячеек и позволяющие значительно уменьшить время изменения их прозрачности. Активная матрица (active matrix) имеет массу преимуществ по сравнению с пассивной матрицей. Например, лучшая яркость и возможность смотреть на экран даже с отклонением до 45° и более (т.е. при угле обзора 120°-140°) без ущерба качеству изображения, что невозможно в случае с пассивной матрицей, которая позволяет видеть качественное изображение только с фронтальной позиции по отношению к экрану. Заметим, что дорогие модели LCD-мониторов с активной матрицей обеспечивают угол обзора в 160°, и есть все основания предполагать, что технология будет и дальше совершенствоваться. В случае с активной матрицей вы можете отображать движущиеся изображения без видимого дрожания, так как время реакции дисплея с активной матрицей около 50 ms против 300 ms для пассивной матрицы, и качество контрастности лучше, чем у CRT-мониторов. Следует отметить, что яркость отдельного элемента экрана остается неизменной на всем интервале времени между обновлениями картинки, а не представляет собой короткий импульс света, излучаемый элементом люминофора CRT-монитора сразу после похождения по этому элементу электронного луча. Именно поэтому для LCD-мониторов достаточной является частота регенерации 60 Гц. Благодаря лучшему качеству изображений эта технология также используется и в мониторах для настольных компьютеров, что позволяет создавать компактные мониторы, менее опасные для нашего здоровья.

В будущем следует ожидать расширения вторжения LCD-мониторов на рынок благодаря тому факту, что с развитием технологии конечная цена устройств снижается, что дает возможность большему числу пользователей покупать новые продукты. Функциональные возможности LCD-мониторов с активной матрицей почти такие же, как у дисплеев с пассивной матрицей. Разница заключается в матрице электродов, которая управляет ячейками жидких кристаллов дисплея. В случае с пассивной матрицей разные электроды получают электрический заряд циклическим методом при построчной регенерации дисплея, а в результате разряда емкостей элементов изображение исчезает, так как кристаллы возвращаются к своей изначальной конфигурации. В случае с активной матрицей к каждому электроду добавлен запоминающий транзистор, который может хранить цифровую информацию (двоичные значения 0 или 1), и в результате изображение сохраняется до тех пор, пока не поступит другой сигнал. Частично проблема отсрочки затухания изображения в пассивных матрицах решается за счет использования большего числа жидкокристаллических слоев для увеличения пассивности и уменьшения перемещений, теперь же, при использовании активных матриц, появилась возможность сократить число жидкокристаллических слоев. Запоминающие транзисторы должны производиться из прозрачных материалов, что позволит световому лучу проходить сквозь них, а значит, транзисторы можно располагать на тыльной части дисплея, на стеклянной панели, которая содержит жидкие кристаллы. Для этих целей используются пластиковые пленки, называемые "Thin Film Transistor" (или просто TFT).

Thin Film Transistor (TFT), т.е. тонкопленочный транзистор, действительно очень тонкий, его толщина — в пределах от 1/10 до 1/100 микрона. Технология создания TFT очень сложна, при этом имеются трудности с достижением приемлемого процента годных изделий из-за того, что число используемых транзисторов очень велико. Заметим, что монитор, который может отображать изображение с разрешением 800х600 пикселей в SVGA режиме и только с тремя цветами, имеет 1440000 отдельных транзисторов. Производители устанавливают нормы на предельное количество транзисторов, которые могут быть нерабочими в LCD-дисплее. Правда, у каждого производителя свое мнение о том, какое количество транзисторов может не работать.

Вкратце расскажем о разрешении LCD-мониторов. Это разрешение одно, и его еще называют native, оно соответствует максимальному физическому разрешению CRT-мониторов. Именно в native разрешении LCD-монитор воспроизводит изображение лучше всего. Это разрешение определяется размером пикселей, который у LCD-монитора фиксирован. Например, если LCD-монитор имеет native разрешение 1024x768, то это значит, что на каждой из 768 линий расположено 1024 электродов, читай: пикселей. При этом есть возможность использовать и более низкое, чем native, разрешение. Для этого есть два способа. Первый называется "Centering" (центрирование); суть метода в том, что для отображения изображения используется только то количество пикселей, которое необходимо для формирования изображения с более низким разрешением. В результате изображение получается не во весь экран, а только в середине. Все неиспользуемые пиксели остаются черными, т.е. вокруг изображения образуется широкая черная рамка. Второй метод называется "Expansion" (растяжение). Суть его в том, что при воспроизведении изображения с более низким, чем native, разрешением используются все пиксели, т.е. изображение занимает весь экран. Однако, из-за того, что изображение растягивается на весь экран, возникают небольшие искажения, и ухудшается резкость. Поэтому при выборе LCD-монитора важно четко знать, какое именно разрешение вам нужно.

Отдельно стоит упомянуть о яркости LCD-мониторов, так как пока нет никаких стандартов для определения того, достаточной ли яркостью обладает LCD-монитор. При этом в центре яркость LCD-монитора может быть на 25% выше, чем у краев экрана. Единственный способ определить, подходит ли вам яркость конкретного LCD-монитора, это сравнить его яркость с другими LCD-мониторами.

И последний параметр, о котором нужно упомянуть, это контрастность. Контрастность LCD-монитора определяется отношением яркостей между самым ярким белым и самым темным черным цветом. Хорошим контрастным соотношением считается 120:1, что обеспечивает воспроизведение живых насыщенных цветов. Контрастное соотношение 300:1 и выше используется тогда, когда требуется точное отображение черно-белых полутонов. Но, как и в случае с яркостью, пока нет никаких стандартов, поэтому главным определяющим фактором являются ваши глаза.

Стоит отметить и такую особенность части LCD-мониторов, как возможность поворота самого экрана на 90°, с одновременным автоматическим разворотом изображения. В результате, например, если вы занимаетесь версткой, то теперь лист формата A4 можно полностью уместить на экране без необходимости использовать вертикальную прокрутку, чтобы увидеть весь текст на странице. Правда, среди CRT-мониторов тоже есть модели с такой возможностью, но они крайне редки. В случае с LCD-мониторами эта функция становиться почти стандартной.

К преимуществам LCD-мониторов можно отнести то, что они действительно плоские в буквальном смысле этого слова, а создаваемое на их экранах изображение отличается четкостью и насыщенностью цветов. Отсутствие искажений на экране и массы других проблем, свойственных традиционным CRT-мониторам. Добавим, что потребляемая и рассеиваемая мощность у LCD-мониторов существенно ниже, чем у CRT-мониторов. Ниже мы приводим сводную таблицу сравнения LCD-мониторов с активной матрицей и CRT-мониторов:

Параметры	Active Matrix LCD monitor	CRT monitor
Разрешение	Одно разрешение с фиксированным размером пикселей. Оптимально можно использовать только в этом разрешении; в зависимости от поддерживаемых функций расширения или компрессии можно использовать более высокое или более низкое разрешение, но они не оптимальны.	Поддерживаются различные разрешения. При всех поддерживаемых разрешениях монитор можно использовать оптимальным образом. Ограничение накладывается только приемлемостью частоты регенерации.
Частота регенерации	Оптимальная частота 60 Гц, чего достаточно для отсутствия мерцания.	Только при частотах свыше 75 Гц отсутствует явно заметное мерцание.
Точность отображения цвета	Поддерживается True Color и имитируется требуемая цветовая температура.	Поддерживается True Color и при этом на рынке имеется масса устройств калибровки цвета, что является несомненным плюсом.
Формирование изображения	Изображение формируется пикселями, число которых зависят только от конкретного разрешения LCD-панели. Шаг пикселей зависит только от размера самих пикселей, но не от расстояния между ними. Каждый пиксель формируется индивидуально, что обеспечивает великолепную фокусировку, ясность и четкость. Изображение получается более целостным и гладким.	Пиксели формируются группой точек (триады) или полосок. Шаг точки или линии зависит от расстояния между точками или линиями одного цвета. В результате, четкость и ясность изображения сильно зависит от размера шага точки или шага линии и от качества CRT.
Угол обзора	В настоящее время стандартным является угол обзора 120 o и выше; с дальнейшим развитием технологий следует ожидать увеличения угла обзора.	Отличный обзор под любым углом.
Энергопотребление и излучения	Практически никаких опасных электромагнитных излучений нет. Уровень потребления энергии примерно на 70% ниже, чем у стандартных CRT-мониторов.	Всегда присутствует электромагнитное излучение, однако его уровень зависит от того, соответствует ли CRT d какому-либо стандарту безопасности. Потребление энергии в рабочем состоянии на уровне 80 Вт.
Интерфейс монитора	Цифровой интерфейс, однако большинство LCD-мониторов имеют встроенный аналоговый интерфейс для подключения к наиболее распространенным аналоговым выходам видеоадаптеров.	Аналоговый интерфейс.
Сфера применения	Стандартный дисплей для мобильных систем. В последнее время начинает завоевывать место и в качестве монитора для настольных компьютеров. Идеально подходит в качестве дисплея для компьютеров, т.е. для работы в интернет, с текстовыми процессорами и т.д.	Стандартный монитор для настольных компьютеров. Крайне редко используются в мобильном виде. Идеально подходит для отображения видео и анимации.

Главной проблемой развития технологий LCD для сектора настольных компьютеров, похоже, является размер монитора, который влияет на его стоимость. С ростом размеров дисплеев снижаются производственные возможности. В настоящее время максимальная диагональ LCD-монитора, пригодного к массовому производству, достигает 20", а недавно некоторые разработчики представили 43" модели и даже 64" модели TFT-LCD-мониторов, готовых к началу коммерческого производства.

Но похоже, что исход битвы между CRT и LCD-мониторами за место на рынке уже предрешен. Причем не в пользу CRT-мониторов. Будущее, судя по всему, все же за LCD-мониторами с активной матрицей. Исход битвы стал ясен после того, как IBM объявила о выпуска монитора с матрицей, имеющей 200 пикселей на дюйм, то есть, с плотностью в два раза больше, чем у CRT-мониторов. Как утверждают эксперты, качество картинки отличается так же, как при печати на матричном и лазерном принтерах. Поэтому вопрос перехода к повсеместному использованию LCD-мониторов лишь в их цене.

Тем не менее, существуют и другие технологии, которые создают и развивают разные производители, и некоторые из этих технологий носят название PDP (Plasma Display Panels), или просто "plasma", и FED (Field Emission Display). Расскажем немного об этих технологиях.

Plasma

Такие крупнейшие производители, как Fujitsu, Matsushita, Mitsubishi, NEC, Pioneer и другие, уже начали производство плазменных мониторов с диагональю 40" и более, причем некоторые модели уже готовы для массового производства. Работа плазменных мониторов очень похожа на работу неоновых ламп, которые сделаны в виде трубки, заполненной инертным газом низкого давления. Внутрь трубки помещена пара электродов между которыми зажигается электрический разряд и возникает свечение. Плазменные экраны создаются путем заполнения пространства между двумя стеклянными поверхностями инертным газом, например, аргоном или неоном. Затем на стеклянную поверхность помещают маленькие прозрачные электроды, на которые подается высокочастотное напряжение. Под действием этого напряжения в прилегающей к электроду газовой области возникает электрический разряд. Плазма газового разряда излучает свет в ультрафиолетовом диапазоне, который вызывает свечение частиц люминофора в диапазоне, видимом человеком. Фактически, каждый пиксель на экране работает, как обычная флуоресцентная лампа (иначе говоря, лампа дневного света). Высокая яркость и контрастность наряду с отсутствием дрожания являются большими преимуществами таких мониторов. Кроме того, угол по отношению к нормали, под которым можно увидеть нормальное изображение на плазменных мониторах, существенно больше, чем 45° в случае с LCD-мониторами. Главными недостатками такого типа мониторов является довольно высокая потребляемая мощность, возрастающая при увеличении диагонали монитора, и низкая разрешающая способность, обусловленная большим размером элемента изображения. Кроме этого, свойства люминофорных элементов быстро ухудшаются, и экран становится менее ярким, поэтому срок службы плазменных мониторов ограничен 10000 часами (это около 5 лет при офисном использовании). Из-за этих ограничений такие мониторы используются пока только для конференций, презентаций, информационных щитов, т.е. там, где требуются большие размеры экранов для отображения информации. Однако есть все основания предполагать, что в скором времени существующие технологические ограничения будут преодолены, а при снижении стоимости такой тип устройств может с успехом применяться в качестве телевизионных экранов или мониторов для компьютеров. Подобные телевизоры уже есть, они имеют большую диагональ, очень тонкие (по сравнению со стандартными телевизорами) и стоят бешеных денег — $10000 и выше.

Ряд ведущих разработчиков в области LCD и Plasma-экранов совместно разрабатывают технологию PALC (Plasma Addressed Liquid Crystal), которая должна соединить в себе преимущества плазменных и LCD-экранов с активной матрицей.

FED

Технологии, которые применяются при создании мониторов, могут быть разделены на две группы: 1) мониторы, основанные на излучении света, например, традиционные CRT-мониторы и плазменные, т.е. это устройства, элементы экрана которых излучают свет во внешний мир и 2) мониторы трансляционного типа, такие, как LCD-мониторы. Одним из лучших технологических направлений в области создания мониторов, которое совмещает в себе особенности обеих технологий, описанных нами выше, является технология FED (Field Emission Display). Мониторы FED основаны на процессе, который немного похож на тот, что применяется в CRT-мониторах, так как в обоих методах применяется люминофор, светящийся под воздействием электронного луча. Главное отличие между CRT и FED мониторами состоит в том, что CRT-мониторы имеют три пушки, которые испускают три электронных луча, последовательно сканирующих панель, покрытую люминофорным слоем, а в FED-мониторе используется множество маленьких источников электронов, расположенных за каждым элементом экрана, и все они размещаются в пространстве, по глубине меньшем, чем требуется для CRT. Каждый источник электронов управляется отдельным электронным элементом, так же, как это происходит в LCD-мониторах, и каждый пиксель затем излучает свет, благодаря воздействию электронов на люминофорные элементы, как и в традиционных CRT-мониторах. При этом FED-мониторы очень тонкие.

Есть и еще одна новая и, на наш взгляд, перспективная технология, это LEP (Light Emission Plastics), или светящий пластик. О ней вы можете прочитать в специальной статье: LEP Мониторы

Sizes-Resolutions-Refresh Rate

Теперь логично перейти к размерам, разрешениям и частоте обновления. В случае с мониторами, размер — один из ключевых параметров. Монитор требует пространства для своей установки, а пользователь хочет комфортно работать с требуемым разрешением. Кроме этого, необходимо, чтобы монитор поддерживал приемлемую частоту регенерации или обновления экрана (refresh rate). При этом все три параметра — размер (size), разрешение (resolution) и частота регенерации (refresh rate) — должны всегда рассматриваться вместе, если вы хотите убедиться в качестве монитора, который решили купить, потому что все эти параметры жестко связаны между собой, и их значения должны соответствовать друг другу.

Разрешение монитора (или разрешающая способность) связана с размером отображаемого изображения и выражается в количестве точек по ширине (по горизонтали) и высоте (по вертикали) отображаемого изображения. Например, если говорят, что монитор имеет разрешение 640x480, это означает, что изображение состоит из 640x480=307200 точек в прямоугольнике, чьи стороны соответствуют 640 точкам по ширине и 480 точкам по высоте. Это объясняет, почему более высокое разрешение соответствует отображению более содержательного (детального) изображения на экране. Понятно, что разрешение должно соответствовать размеру монитора, иначе изображение будет слишком маленьким, чтобы его разглядеть. Возможность использования конкретного разрешения зависит от различных факторов, среди которых возможности самого монитора, возможности видеокарты и объем доступной видеопамяти, которая ограничивает число отображаемых цветов.

Выбор размера монитора жестко связан с тем, как вы используете свой компьютер: выбор зависит от того, какие приложения вы обычно используете, например, играете, используете текстовый процессор, занимаетесь анимацией, используете CAD и т.д. Понятно, что, в зависимости от того, какое приложение вы используете, вам требуется отображение с большей или меньшей детализацией. На рынке традиционных CRT-мониторов под размером обычно понимают размер диагонали монитора, при этом размер видимой пользователем области экрана обычно несколько меньше, в среднем, на 1", чем размер трубки. Производители могут указывать в сопровождающей документации два размера диагонали, при этом видимый размер обычно обозначается в скобках или с пометкой "Viewable size", но иногда указывается только один размер, размер диагонали трубки.

Обычно мониторы с большой диагональю трубки представляются в качестве лучшего решения, даже при наличии некоторых проблем, таких, как стоимость и требуемое пространство на рабочем столе. Как мы уже говорили, выбор размера, а, следовательно, и лучшего разрешения, зависит от того, как вы используете монитор: например, если вы крайне редко используете компьютер, лишь для того, чтобы написать письмо, то для вас лучшим решением может быть 14" монитор с разрешением 640x480; с другой стороны, если вам требуется больше рабочего пространства на экране при использовании текстового процессора, то для вас гораздо лучше подойдет 15" монитор с разрешением 800x600, который имеет еще и также преимущество над 14" монитором, как менее изогнутая поверхность экрана.

Если вы пользуетесь электронными таблицами, занимающими большую площадь, и вам требуется одновременное использование нескольких документов, то стоит остановить свой выбор на 17" мониторе с разрешением 1024x768, а лучше с разрешением 1280x1024. Если вы профессионально занимаетесь версткой (DTP, Desk Top Publishing) или дизайном и моделированием в CAD-системах, то вам потребуется монитор с диагональю от 17" до 24" для работы в разрешениях от 1280x1024 до 1600x1200 точек. Большой монитор с поддержкой высокого разрешения позволит вам более комфортно работать, так как вам не потребуется увеличивать картинку, или перемещать отдельные ее части, или использовать виртуальный десктоп, когда несколько мониторов подключены к одной или нескольким видеокартам. Наличие большого монитора — это все равно, что смотреть через окно на мир: чем больше окно, тем больше вы видите без необходимости выглядывать наружу.

Максимальная разрешающая способность в цифрах

Максимальная разрешающая способность — одна из основных характеристик монитора, которую указывает каждый изготовитель. Однако реальную максимальную разрешающую способность монитора вы можете определить сами. Для этого надо иметь три числа: шаг точки (шаг триад для трубок с теневой маской или горизонтальный шаг полосок для трубок с апертурной решеткой) и габаритные размеры используемой области экрана в миллиметрах. Последние можно узнать из описания устройства либо измерить самостоятельно. Если вы пойдете вторым путем, то максимально расширьте границы изображения и проводите измерения через центр экрана. Подставьте полученные числа в соответствующие формулы для определения реальной максимальной разрешающей способности.

Примем сокращения:

• максимальное разрешение по горизонтали = MRH
• максимальное разрешение по вертикали = MRV

Для мониторов с теневой маской :

• MRH = горизонтальный размер/(0,866 x шаг триад);
• MRV = вертикальный размер/(0,866 x шаг триад).

Так, для 17-дюймового монитора с шагом точек 0,25 мм и размером используемой области экрана 320x240 мм мы получим максимальную действительную разрешающую способность 1478x1109 точек: 320 /(0,866x0,25) = 1478 MRH; 240 /(0,866x0,25) = 1109 MRV.

Для мониторов с трубкой, использующей апертурную решетку :

• MRH = горизонтальный размер/горизонтальный шаг полосок;
• MRV = вертикальный размер/вертикальный шаг полосок.

Так, для 17-дюймового монитора с трубкой, использующей апертурную решетку, и шагом полосок 0,25 мм по горизонтали и размером используемой области экрана 320x240 мм получим максимальную действительную разрешающую способность 1280x600 точек: 320/0,25 = 1280 MRH; Апертурная решетка не имеет шага по вертикали, и разрешающая способность по вертикали такой трубки ограничена только фокусировкой луча

На величину максимально поддерживаемого монитором разрешения напрямую влияет частота горизонтальной развертки электронного луча, измеряемая в kHz (Килогерцах, кГц). Значение горизонтальной развертки монитора показывает, какое предельное число горизонтальных строк на экране монитора может прочертить электронный луч за одну секунду. Соответственно, чем выше это значение (а именно оно, как правило, указывается на коробке для монитора), тем выше разрешение может поддерживать монитор при приемлемой частоте кадров. Предельная частота строк является критичным параметром при разработке CRT-монитора. В таких мониторах используются магнитные системы отклонения электронного луча, представляющие собой обмотки с довольно большой индуктивностью. Амплитуда импульсов перенапряжения на катушках строчной развертки возрастает с частотой строк, поэтому этот узел оказывается одним из самых напряженных мест конструкции и одним из главных источников помех в широком диапазоне частот. Мощность, потребляемая узлами строчной развертки, также является одним из серьезных факторов, учитываемых при проектировании мониторов.

Частота регенерации или обновления (кадровой развертки для CRT мониторов) экрана — это параметр, определяющий, как часто изображение на экране заново перерисовывается. Частота регенерации измеряется в Hz (Герцах, Гц), где один Гц соответствует одному циклу в секунду. Например, частота регенерации монитора в 100 Hz означает, что изображение обновляется 100 раз в секунду. Как мы уже говорили выше, в случае с традиционными CRT-мониторами время свечения люминофорных элементов очень мало, поэтому электронный луч должен проходить через каждый элемент люминофорного слоя достаточно часто, чтобы не было заметно мерцания изображения. Если частота такого обхода экрана становится меньше 70 Hz, то инерционности зрительного восприятия будет недостаточно для того, чтобы изображение не мерцало. Чем выше частота регенерации, тем более устойчивым выглядит изображение на экране. Мерцание изображения (flicker) приводит к утомлению глаз, головным болям и даже к ухудшению зрения. Заметим, что чем больше экран монитора, тем более заметно мерцание, особенно периферийным (боковым) зрением, так как угол обзора изображения увеличивается. Значение частоты регенерации зависит от используемого разрешения, от электрических параметров монитора и от возможностей видеоадаптера. Минимально безопасной частотой кадров считается 75 Hz, при этом существуют стандарты, определяющие значение минимально допустимой частоты регенерации. Считается, что чем выше значение частоты регенерации, тем лучше, однако исследования показали, что при частоте вертикальной развертки выше 110 Hz глаз человека уже не может заметить никакого мерцания. Ниже мы приводим таблицу с минимально допустимыми частотами регенерации мониторов по новому стандарту TCO’99 для разных разрешений:

Если вместо размера CRT используется видимый размер экрана, то данные в таблице выше также применимы. Заметим, что приведены минимально допустимые параметры, а рекомендованная частота регенерации >= 100 Hz .

Далее, мы предлагаем вашему вниманию справочную таблицу, в которой указаны физический и видимый размеры трубок CRT-мониторов, максимально поддерживаемое разрешение, рекомендуемое разрешение, а также необходимые объемы видеопамяти для отображения с 256, 65К и 16М цветов. Заметим, что мы не ведем речь о представлении 3D-графики, так как в этом случае необходимы дополнительные объемы памяти для Z-буферизации и для хранения текстур.

Физический размер диагонали монитора	Видимый размер диагонали монитора	Максимальное разрешение	Рекомендуемое разрешение	Объем локальной памяти для 256 цветов	Объем локальной памяти для 65K цветов	Объем локальной памяти для 16М цветов
14"	12,5" — 13"	1024x768	640x480	0,5	1	2
15"	13,5" — 14"	1280x1024	800x600	1	2	2
17"	15,5" — 16"	1600x1200	1024x768	1	2	4
19"	17,5" — 18"	1600x1200	1280x1024	2	4	4
21"	19,5" — 20"	1600x1200	1280x1024	2	4	4
24"	21,5" — 22"	1900x1200	1600x1200	2	4	8

Понятно, что данные в таблице чисто справочные, и никто не запрещает вам работать на 15" мониторе с разрешением 1024x768. Все зависит от возможностей вашего монитора, ваших предпочтений и вашего зрения. Помните, как в пародии на "Звездные Войны": "… а если вы прочитали и эту строчку, то очки вам не нужны ". :-)

Теперь логично перейти к вопросу о стандартах безопасности. Тем более, что на всех современных мониторах можно встретить наклейки с аббревиатурой TCO или MPRII. На очень старых моделях встречаются еще и надписи "Low Radiation", которые на самом деле ни о чем не говорят. Просто когда-то, исключительно в маркетинговых целях, производители из Юго-Восточной Азии привлекали этим внимание к своей продукции. Никакой защиты подобная надпись не гарантирует.

Сертификаты TCO и MPRII

Все мы хоть раз слышали о том, что мониторы опасны для здоровья. С целью снижения риска для здоровья различными организациями были разработаны рекомендации по параметрам мониторов, следуя которым производители мониторов борются за наше здоровье. Все стандарты безопасности для мониторов регламентируют максимально допустимые значения электрических и магнитных полей, создаваемых монитором при работе. Практически в каждой развитой стране есть собственные стандарты, но особую популярность во всем мире (так сложилось исторически) завоевали стандарты, разработанные в Швеции и известные под именами TCO и MPRII. Расскажем о них подробнее.

TCO

TCO (The Swedish Confederation of Professional Employees, Шведская Конфедерация Профессиональных Коллективов Рабочих), членами которой являются 1.3 миллиона шведских профессионалов, организационно состоит из 19 объединений, которые работают вместе с целью улучшения условий работы своих членов. Эти 1.3 млн. членов представляю широкий спектр рабочих и служащих из государственного и частного сектора экономики.

TCO никак не связана с политикой или религией, что является одной из определяющих причин, позволяющей объединяться различным коллективным членам под крышей одной организации.

Учителя, инженеры, экономисты, секретари и няньки — лишь немногие из групп, которые все вместе формируют TCO. Это означает, что TCO отражает большой срез общества, что обеспечивает ей широкую поддержку.

Это была цитата из официального документа TCO. Дело в том, что более 80% служащих и рабочих в Швеции имеют дело с компьютерами, поэтому главная задача TCO — это разработать стандарты безопасности при работе с компьютерами, т.е. обеспечить своим членам и всем остальным безопасное и комфортное рабочее место. Кроме разработки стандартов безопасности, TCO участвует в создании специальных инструментов для тестирования мониторов и компьютеров.

Стандарты TCO разработанны с целью гарантировать пользователям компьютеров безопасную работу. Этим стандартам должен соответствовать каждый монитор, продаваемый в Швеции и в Европе. Рекомендации TCO используются производителями мониторов для создания более качественных продуктов, которые менее опасны для здоровья пользователей. Суть рекомендаций TCO состоит не только в определении допустимых значений различного типа излучений, но и в определении минимально приемлемых параметров мониторов, например, поддерживаемых разрешений, интенсивности свечения люминофора, запас яркости, энергопотребление, шумность и т.д. Более того, кроме требований, в документах TCO приводятся подробные методики тестирования мониторов. Некоторые документы и дополнительную информацию можно найти на официальном сайте TCO: tco-info.com

Рекомендации TCO применяются как в Швеции, так и во всех Европейских странах для определения стандартных параметров, которым должны соответствовать все мониторы. В состав разработанных TCO рекомендаций сегодня входят три стандарта: TCO’92, TCO’95 и TCO’99, нетрудно догадаться, что цифры означают год их принятия.

Большинство измерений во время тестирований на соответствие стандартам TCO проводятся на расстоянии 30 см спереди от экрана и на расстоянии 50 см вокруг монитора. Для сравнения: во время тестирования мониторов на соответствие другому стандарту MPRII все измерения производятся на расстоянии 50 см спереди экрана и вокруг монитора. Это объясняет то, что стандарты TCO более жесткие, чем MPRII.

TCO "92

Стандарт TCO’92 был разработан исключительно для мониторов и определяет величину максимально допустимых электромагнитных излучений при работе монитора, а также устанавливает стандарт на функции энергосбережения мониторов. Кроме того, монитор, сертифицированный по TCO’92, должен соответствовать стандарту на энергопотребление NUTEK и соответствовать Европейским стандартам на пожарную и электрическую безопасность.

TCO "95

Стандарт TCO’92 рассчитан только на мониторы и их характеристики относительно электрических и магнитных полей, режимов энергосбережения и пожарной и электрической безопасности. Стандарт TCO’95 распространяется на весь персональный компьютер, т.е. на монитор, системный блок и клавиатуру, и касается эргономических свойств, излучений (электрических и магнитных полей, шума и тепла), режимов энергосбережения и экологии (с требованием к обязательной адаптации продукта и технологического процесса производства на фабрике). Заметим, что в данном случае термин "персональный компьютер" включает в себя рабочие станции, серверы, настольные и напольные компьютеры, а также компьютеры Macintosh.

Стандарт TCO’95 существует наряду с TCO’92 и не отменяет последний.

Требования TCO’95 по отношению к электромагнитным излучениям мониторов не являются более жесткими, чем по TCO’92.

Кстати, что касается эргономики, то TCO’95 в этом отношении предъявляет более строгие требования, чем международный стандарт ISO 9241

Отметим, что LCD и плазменные мониторы также могут быть сертифицированы по стандартам TCO’92 и TCO’95, как, впрочем, и портативные компьютеры.

К слову, мыши не подлежат сертификации TCO’95.

В разработке стандарта TCO’95 принимали совместное участие четыре организации: TCO, Naturskyddforeinegen, NUTEK и SEMKO AB.

Naturskyddforeinegen (The Swedish Society for Nature Conservation) — Шведское общество защиты природы. Это их знак в виде летящего сокола размещен на эмблеме TCO’95. Интересно было бы узнать транскрипцию названия этой уважаемой организации.

NUTEK (The National Board for Industrial and Technical Development in Sweden) — Шведская правительственная организация, занимающаяся исследованиями в области энергосбережения и эффективного использования энергии.

Компания SEMKO AB занимается тестированием и сертификацией электрических продуктов. Это независимое подразделение группы British Inchcape. SEMKO AB разработала тесты для TCO’95 сертификации и проверки сертифицированных устройств.

TCO "99

TCO’99 предъявляет более жесткие требования, чем TCO’95, в следующих областях: эргономика (физическая, визуальная и удобство использования), энергия, излучение (электрических и магнитных полей), окружающая среда и экология, а также пожарная и электрическая безопасность. Стандарт TCO’99 распространяется на традиционные CRT-мониторы, плоскопанельные мониторы (Flat Panel Displays), портативные компьютеры (Laptop и Notebook), системные блоки и клавиатуры. Спецификации TCO’99 содержат в себе требования, взятые из стандартов TCO’95, ISO, IEC и EN, а также из EC Directive 90/270/EEC и Шведского национального стандарта MPR 1990:8 (MPRII) и из более ранних рекомендаций TCO. В разработке стандарта TCO’99 приняли участие TCO, Naturskyddsforeningen и and Statens Energimyndighet (The Swedish National Energy Administration, Шведское Национальное Агентство по Энергетике).

Экологические требования включают в себя ограничения на присутствие тяжелых металлов, броминатов и хлоринатов, фреонов (CFC) и хлорированных веществ внутри материалов.

Любой продукт должен быть подготовлен к переработке, а производитель обязан иметь разработанную политику по утилизации, которая должна исполняться в каждой стране, в которой действует компания.

Требования по энергосбережению включают в себя необходимость того, чтобы компьютер и/или монитор после определенного времени бездействия снижали уровень потребления энергии на одну или более ступеней. При этом период времени восстановления до рабочего режима потребления энергии, должен устраивать пользователя.

MPR II

Это еще один стандарт, разработанный в Швеции, где правительство и неправительственные организации очень сильно заботятся о здоровье населения страны. MPRII был разработан SWEDAC (The Swedish Board for Technical Accreditation) и определяет максимально допустимые величины излучения магнитного и электрического полей, а также методы их измерения. MPRII базируется на концепции о том, что люди живут и работают в местах, где уже есть магнитные и электрические поля, поэтому устройства, которые мы используем, такие, как монитор для компьютера, не должны создавать электрические и магнитные поля, большие чем те, которые уже существуют. Заметим, что стандарты TCO требуют снижения излучений электрических и магнитных полей от устройств настолько, насколько это технически возможно, вне зависимости от электрических и магнитных полей, уже существующих вокруг нас. Впрочем, мы уже отмечали, что стандарты TCO жестче, чем MPRII.

Стандарты — это хорошо, но пользователь может сам помочь сохранению своего здоровья и увеличению комфорта при работе с компьютером. Для этого существуют несколько рекомендаций:

• Так как монитор — это электрическое устройство, то всегда хорошим решением будет подключить его к розетке с заземлением.
• После включения в течение нескольких минут монитор сильно нагревается, в результате чего начинают распространяться различные химические выделения в виде газов, которые опасны для здоровья. Поэтому чем лучше проветривается помещение с компьютером и чем больше пространства вокруг монитора, тем лучше и безопаснее.
• Очень важно, чтобы ваш монитор и видеоадаптер соответствовали друг другу. Это гарантирует вам возможность использования оптимального разрешения при высокой частоте регенерации экрана монитора, а, значит, ваши глаза будут меньше уставать, и снизиться риск ухудшения зрения.
• Мониторы, как и люди, стареют. Через несколько лет качество изображения может ухудшиться, так же, как может ухудшиться контрастность и яркость. Если у вас возникли подозрения, что свойства монитора ухудшились, то прежде чем покупать новый обратитесь в сервис центр.
• Если ваш бюджет позволяет вам время от времени делать дорогие покупки, то неплохо каждые 4-5 лет покупать новый монитор. Либо чаще, если на рынке появились более качественные модели.

Теперь поговорим немного о том, что такое DDC, VESA, Plug & Play и Power Management

Начнем со стандарта DDC, хорошо известного в мире мониторов и видеоадаптеров. Сокращение DDC означает "Display Data Channel" . DDC является стандартом созданным консорциумом VESA (Video Electronics Standard Association). С помощью DDC пользователь имеет возможность управлять настройками графического терминала, например, монитора, посредством программного обеспечения. Стандарт DDC обеспечивает монитору возможность напрямую обмениваться данными с видеоадаптером. Видеоадаптер получает от монитора всю необходимую информацию о функциональных возможностях последнего, что, в результате, обеспечивает возможность автоматического конфигурирования и выбора оптимальных значений частоты регенерации экрана, в зависимости от выбранного вами разрешения. DDC — это основа функциональных возможностей Plug & Play применительно к мониторам. DDC находит физические коммуникационные каналы между монитором и видеоадаптером, которые позволяют монитору обмениваться информацией с видеоадаптером, а CPU пересылает все необходимые данные о функциональных возможностях монитора. В основе стандарта DDC лежит специальная архитектура, разработанная Philips и DEC, известная под именем I2C. I2C используется для управления шиной данных, состоящей из двух проводов, по которым передаются двунаправленные сигналы, и одного провода, который используется для заземления. Вы можете подключить к этой шине каждый компонент, начиная от CPU и заканчивая монитором, видеоадаптер и все, что угодно, и каждый из этих компонентов управляет шиной во время начала передачи данных. В этот момент управляющий шиной компонент становится Master Bus. В то же время другие устройства, подключенные к шине I2C, становятся Slave Bus. Преимуществом такой архитектуры является низкая стоимость и надежность при передаче данных. Существуют три различных уровня DDC:

• DDC1: используется монитором для передачи конфигурационной информации (EDID) в компьютер.
• DDC2B: использует шину I2C для чтения конфигурационных данных из монитора.
• DDC2AB: используется двунаправленный обмен информацией между монитором и компьютером и работает под управлением команд, передаваемых по протоколу ACCESS.BUS.

Мы упомянули VESA, это некоммерческая компания, управляемая группой директоров, представляющих более 280 компаний со всего мира. VESA появилась в тот момент, когда на рынке стали появляться графические устройства, несовместимые между собой, следствием чего стало появление массы проблем. VESA занимается разработкой стандартов с целью добиться высочайшего уровня совместимости между устройствами, которые соответствую стандарту. Все стандарты разрабатываются лучшими специалистами в области аппаратного и программного обеспечения из лучших компаний, связанных с графикой в компьютерном мире.

Мы часто слышим словосочетание Plug & Play и название операционной системы Windows 95/98, которая поддерживает работу с Plug & Play устройствами и управляет их конфигурированием. Операционные системы, подобные Windows 98, могут обнаруживать наличие установленного видеоадаптера в вашем компьютере, получить важную информацию от графической карты, такую, как максимально поддерживаемое разрешение и максимальную глубину представления цвета. Кроме того, операционная система получает данные о мониторе, например, поддерживаемые вертикальные и горизонтальные частоты разверток, а также наличие поддержки для управления режимами энергопотребления, если монитор поддерживает работу в режиме Plug & Play (читай: DDC). После получения всей необходимой информации о видеоподсистеме, Windows98 анализирует ее и представляет в свойствах дисплея возможность выбора среди доступных к использованию режимов. Т.е. пользователь получает возможность выбрать разрешение, глубину представления цвета и значение частоты регенерации (иногда доступен выбор только из оптимального и значения по умолчанию). Чтобы все это работало, необходимо, чтобы и монитор и видеоадаптер соответствовали стандарту DDC12B, который мы упоминали выше.

Система управления энергопотреблением монитора основана на спецификации EPA с названием Energy Star, реализация которой позволяет снизить энергопотребление системы в режиме бездействия на 60-80%, по сравнению с тем, сколько монитор потребляет энергии при работе в высоком разрешении и при большой глубине представления цвета. EPA (Environmental Protection Agency) — это агентство по защите окружающей среды при правительстве США. Именно это агентство занимается разработкой рекомендаций по оптимальному использованию и сбережению энергии. Лого Energy Star знакомо всем владельцам компьютеров, оно говорит лишь о том, что при разработке какого-либо продукта или компонента (например, монитора) производитель следовал рекомендациям EPA.

Управление энергопотреблением происходит автоматически, после включения режима энергосбережения. Вы можете снизить уровень потребления энергии вплоть до 5 Вт в режиме полного отключения, в то время как при работе монитор потребляет в среднем 80-90 Вт. В режиме Standby, т.е. временного переключения в ждущий режим, монитор потребляет менее 30 Вт. Кроме экономии энергии, использование режимов энергосбережения позволяет снизить тепловое излучение от работающего монитора.

* Суммарное время включения для обоих режимов энергосбережения, устанавливаемое по умолчанию, не должно превышать 70 минут.

В режиме "Standby" происходит гашение экрана, в режиме "Suspend" — снижение температуры накала катодов CRT. Некоторые мониторы трактуют режим "Standby" так же, как и режим "Suspend". Заметим, что выход синхросигналов за допустимые пределы воспринимаются большинством мониторов, как их отсутствие, что приводит к переходу в режим полного отключения.

DPMS (Display Power Management Signaling) — это стандарт консорциума VESA. DPMS определяет режимы управления энергопотреблением, которые вы можете использовать, когда монитор бездействует, при этом вы можете выбрать один из трех режимов, которые показаны в таблице выше: "Standby", "Suspend" и "Off" ("Shut down"). Монитор должен соответствовать стандарту EPA Energy Star, но использовать эти режимы вы можете только в том случае, если ваш компьютер (вернее биос), видеоадаптер и операционная система поддерживают спецификацию DPMS, рекомендованную VESA.

Настройка и проблемы

Существует много проблем связанных с монитором, даже если он только что куплен. Что это за проблемы? Вот самые распространенные из них:

• фокусировка изображения
• несведение
• дрожание изображения
• проблемы с геометрией видимого на экране изображения
• проблемы с равномерным отображением изображения на экране

Возникают эти проблемы из-за сложной структуры монитора, и бывает так, что даже если все электронные компоненты работают правильно, проблему нельзя устранить изменением регулировок монитора. На практике, большинство проблем возникают все же из-за неисправности компонентов, проблем с калибровкой, связанных с несоответствием монитора и видеоадаптера и т.д. Настройка монитора требует времени, и зачастую конечный результат бывает неудовлетворительным. Если есть возможность, всегда лучше обратиться к специалистам из сервисного центра.

Как мы уже знаем из теоретической части данной статьи, одними из важнейших компонентов монитора являются электронные пушки, маска и поверхность с люминофором. Начнем с луча электронов, который испускается тремя пушками.

Пушки, которые излучают электроны, по одной для каждого из основных цветов (красного, зеленого и синего), посылают луч на экран. Этот луч электронов, попадая в середину экрана, образует окружность, в то время как при перемещении на остальные части экрана, луч образует эллипс, в результате чего изображение искажается, этот процесс называется астигматизмом. Причем проблема становится все большей при увеличении размеров монитора. Разумеется, ничего хорошего для нашего здоровья в этом нет.

Другая проблема, также небезопасная для здоровья, — это мерцание изображения. Причиной мерцания изображения является недостаточная частота регенерации экрана. Эффект мерцания был обычным явлением в устаревших интерлейсных мониторах с низкой частотой кадров и чересстрочной разверткой (interlaced). В них каждый кадр изображения формируется из двух полей, содержащих либо четные, либо нечетные строки, на смену которым пришли мониторы с прогрессивной разверткой (non-interlaced, в них каждый кадр изображения формируется всеми строками).

Другая проблема — это неправильное сведение лучей электронных прожекторов мониторов, которое приводит к размытию изображения и цветным окантовкам элементов изображения. Три луча электронов, испускаемых соответствующими пушками должны точно попадать на соответствующие им цветные элементы люминофора.

Еще одной проблемой является нечеткость изображения на границах экрана. Возникает эта проблема из-за того, что прожекторы пушек должны всегда фокусировать лучи на поверхности экрана. Так как длины путей электронного луча до центра экрана и его краев оказываются разными, в мониторах применяются цепи динамической фокусировки лучей, изменяющие фокусное расстояние прожектора в зависимости от угла отклонения луча. Так как такие цепи неизбежно имеют некоторую погрешность в работе, цепи динамической фокусировки настраиваются на обеспечение максимальной резкости в центральной части экрана. Поэтому на краях экрана может появиться размытость изображения. Степень такой размытости зависит от стараний производителя монитора.

Электронные лучи прожекторов отклоняются в магнитном поле специальных катушек горизонтальной и вертикальной разверток. Такие отклоняющие системы легко обеспечивают линейное изменение угла отклонения луча во времени при линейном изменении тока в катушках. На плоском экране монитора скорость движения луча будет возрастать при увеличении угла отклонения по закону 1/cos (a). Поэтому на экране будут заметны геометрические искажения в виде вытянутых углов (подушкообразные) границы растра. Для их компенсации в мониторах и телевизорах используют цепи коррекции искажений, формирующие в катушках отклоняющей системы токи сложной формы. Если эти устройства неправильно калиброваны, то на экране могут быть видны искажения изображения, например "barrel distortion" или "pincushion" (подушкообразность или бочкообразность). Возможны также искажения типа "trapezium distortion" или "trapezoid" (трапецевидность), когда боковые границы наклонены и имеют тенденцию схождения к одной точке, т.е. изображение имеет форму трапеции. Иногда подобные искажения могут возникать и в результате изменения геометрии или положения катушек и корректирующих элементов отклоняющей системы монитора со временем, вследствие чего изображение слегка поворачивается.

Довольно часто встречающейся проблемой являются цветные или темные пятна, которые вдруг появляются на экране монитора. Причем еще вчера все было отлично, а сегодня на экране радуга. В этом случае, скорее всего, произошло намагничивание теневой маски (или апертурной решетки, или щелевой маски) трубки монитора. Намагничивание происходит под влиянием магнитных полей: природных (скажем, магнитная аномалия) или созданных человеком (другой монитор, акустические колонки, трансформатор). Более того, намагничивание может возникнуть и в результате даже непродолжительной работы монитора в нестандартном положении (экраном вниз, или вверх, или на боку). Дело в том, что в мониторах встроена система компенсации влияния магнитных полей Земли, которые при нестандартном положении монитора лишь усиливают это влияние. Из-за намагничивания может нарушиться сведение лучей монитора и появятся геометрические искажения.

Для размагничивания маски электронно-лучевой трубки практически во всех современных мониторах предусмотрен специальный контур, по которому пропускается ток в момент включения питания. При этом монитор имеет, как правило, и дополнительную кнопку (или пункт OSD меню) принудительного размагничивания (Degauss). Если после включения вы обнаружили пятна на экране, то два раза нажмите кнопку размагничивания. Если пятна пропали не полностью, то убедитесь, что монитор стоит в стандартном положении:-) и через 25-30 минут повторите процесс размагничивания.

Если в вашем мониторе не предусмотрено такой функции, то просто несколько раз включите-выключите монитор, делая паузу в течение нескольких минут.

Тут стоит добавить важную деталь. Встроенное размагничивание включается только при подаче питания, т.е. после того, как монитор был полностью обесточен. Что приводит к интересному факту - блоки ATX не имеют разъема для питания монитора. А при постоянно включенном мониторе (если его не обесточивать, а так все и поступают) размагничивание не работает. Так что, о таком нюансе стоит помнить. Отметим, что такой проблемы нет у многих современных моделей мониторов, так как они размагничиваются при переходе из "Stanby" в нормальный режим, т.е. полного отключения питания не требуется.

Если все же размагнитить экран монитора не удалось, то вам следует обратиться в сервисный центр, так как использование кустарных методов может привести к плачевным результатам.

Кроме того, следует отметить, что многие проблемы, возникающие при использовании монитора, возникают из-за видеоадаптера компьютера или из-за интерфейсного кабеля между монитором и видео картой. Порой, каким бы это не показалось смешным, но некоторые проблемы с монитором могут быть решены в результате простого переворачивания интерфейсного кабеля, или в результате установки новых драйверов видеоадаптера, или после установки другого разрешения или другой частоты регенерации экрана.

Итак, ввиду того, что монитор является устройством, у которого могут возникнуть проблемы, отрицательно влияющие на комфортность вашей работы за компьютером, то при выборе нового монитора следует отдавать предпочтение как можно более качественному монитору, наилучшим образом отвечающего вашим нуждам. В зависимости от типа и марки монитора, набор функциональных настроек, позволяющих решать часть или большинство проблем, может существенно отличаться, поэтому при выборе монитора убедитесь, что у него есть достаточный набор изменяемых настроек, которые позволят вам решать часть проблем самостоятельно, без необходимости обращения в сервис центр. Тем более, что даже если при покупке у монитора отсутствовали недостатки, они могут проявиться впоследствии.

Как выбрать монитор?

Понятно, что дать однозначный ответ на этот вопрос невозможно. Слишком много факторов определяют конечный выбор. У каждого свои предпочтения и потребности. Кроме того, два одинаковых по виду и марке монитора могут сильно отличаться по качеству. Но дать общие рекомендации по тому, на что следует обращать внимание при выборе монитора, можно. Это мы и попробуем сделать ниже.

Прежде, чем отправиться в магазин за новым монитором, вам нужно четко определить для себя две вещи: сколько вы готовы потратить на монитор и для каких целей вы будете использовать монитор. С деньгами, в принципе, все понятно: либо они есть, либо их нет. Однако, если вы собрались покупать монитор в составе компьютерной системы, то взвесьте еще раз отложенную на монитор сумму. Возможно, сэкономив на процессоре или видеоадаптере, вы сможете купить более качественный монитор. Что касается того, для каких задач вам нужен монитор, то тут есть несколько соображений. Понятно, что если в средствах вы не стеснены и места на вашем рабочем столе хоть отбавляй, то, очевидно, что монитор с большой диагональю и высокими разрешениями будет отличным выбором. Опять же, если деньги есть, но нет места, то современные TFT-LCD мониторы удовлетворят ваши запросы. Если денег мало и нет свободного места, то выбирать следует из 15" и 17", при этом среди 17" мониторов следует обратить пристальное внимание на модели с укороченной трубкой, так как по глубине они соответствуют габаритам 15" мониторов, а не хватает, как правило, именно пространства в глубину стола. Кстати, тенденция к уменьшению длины трубок получила большое распространение, сейчас производятся и 19" мониторы, которые по габаритам в глубину стола занимают пространство как 17" модели. Совершенно не рекомендуем покупать 14" монитор, за исключением случаев, когда именно он и нужен.

Есть определенный тип задач, для которых просто необходим монитор с большой диагональю. Например, если вы собираетесь заниматься версткой или дизайном, то монитор с размером менее 17" вам просто не подойдет. Так что, в этом случае, при нехватке финансовых средств, имеет смысл подождать до лучших времен.

Раз уж речь зашла о мониторах с большой диагональю, то стоит упомянуть про подключение таких мониторов к видеокартам с помощью специальных BNC-шнуров. Дело в том, что довольно часто мониторы с диагональю 17" и больше имеют два типа разъемов для подключения VGA-кабелей: 15 pin D-SUB (стандартный) и комплект из нескольких коаксиальных гнезд типа BNC (3, 4 или 5 BNC разъемов). Для подключения монитора через BNC-разъемы применяется специальный шнур, с одной стороны которого стандартный разъем 15 pin D-SUB, а с другой — несколько коаксиальных кабелей с BNC-разъемами (тремя, четырьмя или пятью).

Вот какие сигналы передаются через кабели в шнурах с BNC разъемами:

• Три BNC-кабеля: Red, Green+Sync, Blue (сигнал синхронизации передается вместе с зеленым цветом)
• Четыре BNC-кабеля: Red, Green, Blue, CS (Composite sync, смешанная синхронизация). Возможна синхронизация вместе с сигналом зеленого цвета
• Пять BNC-кабелей: Red, Green, Blue, HS (Horizontal Sync), VS (Vertical Sync). То есть применяется Separate syncs (раздельная синхронизация). Также возможно применение смешанной синхронизации или синхронизации по зеленому цвету.

К слову, заметим, что существует еще один разъем 13W3 (применяемый, например, в мониторах от Sun), который состоит из 3 коаксиальных (BNC) и 10 обычных сигнальных контактов (pin), объединенных в один корпус.

Использование BNC-шнура позволяет получить более ровный фронт передаваемого в монитор сигнала. Фирменный (качественный) BNC-шнур стоит порядка $20-40 (и даже $100). Заметим, что некачественный BNC-шнур часто только портит сигнал, что может ухудшить изображение. Для чего же нужен BNC-шнур? Считается, что его применение существенно улучшит качество изображения в высоких разрешениях, начиная с 1024x768. Однако, если судить по практике, эти впечатления довольно субъективны. При этом нужно принимать во внимание и качество выдаваемого видеокартой сигнала. При использовании дешевой видеокарты с плохими фильтрами (или при их полном отсутствии), со слабым или некачественным DAC никакой BNC-шнур вам не поможет. И, наоборот, при использовании качественной видеокарты переход на BNC-соединение может не обеспечить никаких визуальных улучшений (улучшать нечего). Подчеркнем, что для мониторов с диагональю менее 17" и при разрешениях ниже 1024x768 применение BNC-шнура не даст никаких преимуществ. Зато в высоких разрешениях и при высоких частотах может быть получен выигрыш в виде более качественного изображения.

Есть и еще одна область применения BNC-шнуров. Если требуется расположить монитор довольно далеко от компьютера, например, в больнице, когда монитор стоит в палате у больного, а сам компьютер, снимающий показания с датчиков, расположен за стеной. В этом случае без BNC-шнуров вообще не обойтись. Так как их применение позволит удалить монитор на 15 метров от компьютера.

Теперь продолжим обсуждение типов мониторов. В некоторые мониторы встроены акустические колонки. Хорошо это или плохо? На наш взгляд, далеко не все встроенные колонки имеют приличное звучание, более того, бывают случаи, когда из-за них портиться изображение на мониторе. Решать, конечно же, вам, мы считаем, что колонки лучше купить отдельно, опять же, исходя из своих вкусов. К тому же, если у вас уже есть колонки, вы вряд ли будете пользоваться теми, что встроены в монитор, а зачем покупать то, что вы не будете использовать? Единственным аргументом в пользу встроенных в монитор колонок, на наш взгляд, является экономия пространства на столе. Однако, никто не мешает купить внешнюю акустику, которая крепиться на монитор. Тем более, что современные звуковые карты рассчитаны на подключение более чем четырех колонок, так что рано или поздно вы все равно будете покупать внешнюю акустику. Но вернемся к мониторам, так как именно о них речь.

Вообще, мы говорим о размере диагонали, но следует помнить, что от размера монитора зависит и максимальное разрешение, которое вы можете использовать. Об этом мы говорили ранее. Кроме того, важным фактором является шаг точки или соответствующий конкретному типу трубки монитора параметр (т.е., это может быть и щелевой шаг, и шаг полосы). От шага точки зависит то, насколько точно будут передаваться детали изображения при отображении на экране монитора. Чем меньше значение шага точки, тем выше качество изображения мы получим на экране, при этом, чем выше разрешение, тем более явно это будет заметно. В случае с LCD-мониторами параметром, определяющим качество изображения, является число электродов: чем их больше, тем лучше.

Заметим, что некоторые производители иногда используют нетрадиционное обозначение таких параметров, как шаг точки. В результате, пользователь покупает совершенно не то, что хотел. Поэтому всегда посмотрите руководство, а лучше спросите у продавца, что именно имеет в виду производитель монитора под тем или иным параметром. То же относится и максимальному разрешению. Некоторые мониторы при использовании максимального разрешения поддерживают очень низкую частоту регенерации, а то и вообще работают в интерлейсном режиме, что неприемлемо. Поэтому, чем больше вы узнаете о мониторе до покупки, тем меньше шансов, что вы разочаруетесь впоследствии.

Кроме того, заранее узнайте о сервисной поддержке и гарантии на монитор. Лучше всего, если обратиться к конкретному продавцу вам порекомендовал знакомый, который уже имел дело с данной компанией и остался доволен качеством сервиса. Не мешает также поинтересоваться мнением знакомых о конкретных марках мониторов. Но помните, что выбирать все равно вам.

Теперь, что касается поддерживаемых монитором частот. Очень часто на коробке от монитора указывается только ширина полосы пропускания частот. Иногда еще и диапазон горизонтальной частотной развертки. Впрочем, как правило, в руководстве к монитору можно найти и дополнительную информацию. В принципе, если монитор соответствует стандарту TCO, то уже из этого можно сделать выводы о его характеристиках. Но, даже зная только ширину полосы пропускания (bandwidth) монитора, можно определить достаточно точно, сможем ли мы работать в требуемом разрешении при необходимой частоте регенерации. Ширина полосы пропускания измеряется в MHz (Мегагерцах, МГц) и характеризует, какой может быть минимальная длительность импульса, соответствующего отображению одиночной точки на строке изображения, а, следовательно, и ее размер при предельных скоростях строчной развертки. Заметим, что значения ширины полосы пропускания монитора и предельной скорости передачи импульсов отдельных пикселов видеоадаптером (dot clock, т.е., данные об отображении скольких пикселей может передать видеоадаптер в монитор в секунду; измеряется тоже в MHz), в комбинации определяют резкость изображения по горизонтали на предельных разрешениях и частотах разверток. При примерно равных значениях этой частоты общая предельная частота системы "видеокарта-монитор" будет примерно на 40% меньше. Для других соотношений можно для оценок использовать теорему Пифагора для прямоугольного треугольника с катетами из обратных величин частот. Длина гипотенузы будет примерно соответствовать обратной величине полосы пропускания всей системы. Очевидно, что при большой разнице двух таких частот итоговое значение полосы пропускания будет определяться худшим элементом. Поэтому при замене монитора следует внимательно изучить характеристики видеокарты и оценить ее влияние на резкость изображения в используемом вами режиме работы монитора. В противном случае, нарушение резкости при увеличении разрешения или частоты кадров может быть обусловлено недостаточно хорошими характеристиками видеокарты. В любом случае, чем больший запас по dot clock, тем лучше.

Следует отметить, что ширина полосы пропускания зависит от количества пикселей по вертикали и горизонтали, а также от частоты регенерации экрана. Предположим, что Y обозначает число пикселей по вертикали, X — число пикселей по горизонтали, а R — величину частоты регенерации экрана. Чтобы учесть дополнительное время на синхронизацию по вертикали, умножим Y на коэффициент 1.05. Время, необходимое для горизонтальной синхронизации, соответствует примерно 30% от времени сканирования, поэтому используем коэффициент 1.3. Заметим, что 30% — это очень умеренная величина для большинства современных мониторов. В результате получим формулу для расчета ширины полосы пропускания монитора:

Bandwidth = 1.05 * Y * 1.3 * X * R

Теперь, если вы присмотрели себе монитор и собираетесь работать в разрешении, например, 1280x1024 при частоте регенерации 90 Hz, то требуемая ширина полосы пропускания монитора будет равна: 1.05 * 1024 * 1280 * 1.3 * 90 = 161 MHz.

Подчеркнем, что полученное значение приблизительно, и использовать его можно лишь в качестве ориентира. Понятно, что лучший способ проверить, держит ли монитор определенное разрешение при определенной частоте регенерации, это установить это разрешение и частоту регенерации. Если результат вас устроит, то все в порядке. При этом не забудьте, что видеоадаптер в магазине может быть совершенно другим, чем у вас в компьютере.

Кроме проверки частотных характеристик монитора и поддерживаемых разрешений, следует посмотреть на то, как монитор отображает изображение. Т.е. посмотреть на яркость, контрастность, цветность (включая насыщенность цвета), сведение, геометрию. Прежде, чем приступить к проверке качества воспроизводимого изображения, рекомендуется дать монитору прогреться, хотя бы 20 минут. Монитор — это дорогая покупка, поэтому торопиться с выбором не стоит.

Практически все современные мониторы имеют цифровую регулировку параметров или комбинированную аналогово-цифровую. Плюс к ручкам или кнопкам управления обычно монитор имеет так называемый OSD (On Screen Display), т.е. меню настроек, которое появляется при его вызове на экране монитора поверх всей отображаемой в данный момент видеоинформации. Через OSD вы, как правило, можете получить информацию о текущем видеорежиме, т.е. разрешении и частоте регенерации, выбрать язык сообщений меню, размагнитить монитор, выбрать цветовую температуру и т.д. После того, как вы сделаете изменения в настройках меню, все установки для данного режима будут автоматически запомнены (если, конечно, у вас не чисто аналоговый монитор, который вы сегодня вряд ли найдете в продаже). Разумеется, настраивать монитор при проверке нужно в том режиме, в котором вы будете чаще всего работать (если таких режимов несколько, то лучше всего проверить их все).

Для тестирования качества выводимого на экран монитора изображения можно использовать специальные утилиты, самая известная из которых Nokia Monitor Test от известного производителя мониторов. Но если подобной утилиты под рукой нет, то можно обойтись и собственными глазами.

Итак, если никаких специальных утилит у вас под рукой нет, и рядом не стоит знакомый, который готов взять на себя ответственность по выбору монитора для вас, придется все делать самостоятельно, как говориться, на глаз. Прежде всего, дайте монитору прогреться, как мы уже говорили, хотя бы 20 минут.

Если есть возможность и свободное время, то лучше всего дать монитору поработать 1.5-2 часа, так как именно за такое время можно заметить такой тип брака, как появление на экране слабовыраженных нарушений чистоты тона, хорошо заметных на белом фоне и с большого расстояния. Эти нарушения напоминают намагничивание маски. Все попытки произвести размагничивание, даже специальными внешними устройствами могут ничего не дать. На некоторых мониторах такой эффект может выражаться очень сильно. Например, весь экран может приобрести голубоватый оттенок, а пятна на нем — желтоватый. Понятно, что людям, работающим с графикой, такой монитор совершенно не подходит, но даже при работе с текстами возникают проблемы с нарушением фокусировки по полю экрана. При этом в районе желтых пятен лучи плохо сведены и расфокусированы. При этом, как показала практика, сервисный центр признает "неправильность", но во многих случаях отказывается менять монитор, ссылаясь на то, что нарушения находятся в пределах допуска. На самом деле, подобные проблемы связаны именно с термодеформацией маски, а конкретно — провисанием ее струнок в зонах с пятнами. Малейшее постукивание пальцем по монитору приводит к переливам цветов в проблемной зоне с частотой колебаний струнок. В остальных частях экрана таких переливов (при легком постукивании одним пальцем по корпусу!) нет. Такой дефект наблюдался у некоторых мониторов ViewSonic PT775. Подчеркнем, что при работе холодного монитора изображение выглядит прекрасно. Очевидно, что производитель ошибся в реализации охлаждения монитора. Хотя это может быть и следствием попыток снизить уровень электромагнитных излучений при какой-нибудь срочной доработке монитора в соответствии с изменившимися требованиями. В общем, следует иметь ввиду, что некоторые дефекты могут проявить себя лишь после довольно продолжительной работы монитора.

Итак, монитор прогрелся. После этого установите желаемое разрешение и частоту регенерации. Если у вас есть такая возможность, то лучше подключить несколько мониторов одновременно, чтобы была возможность сравнить и выбрать лучший.

Далее, настройте яркость экрана так, что бы цвет светящейся части экрана (рабочей) совпадал с несветящейся частью экрана, т.е. с рамкой по краям экрана. Настройте контрастность до приемлемого уровня. Убедитесь, что у вас есть запас и по яркости и по контрастности. Если запаса нет, то замените монитор. Заметим, что почти все предлагаемые ниже действия производит и утилита от Nokia.

Проверка фокусировки :

Очень важно, чтобы электронные пушки были правильно сфокусированы, как в центре экрана, так и по углам. Именно места в углах экрана являются проблематичными. Посмотрите на темный текст, выведенный на светлом фоне в центре и в углах экрана. Буквы должны быть четкими и хорошо читаемыми, а на краях экрана пиксели не должны размазываться или двоиться. Очень хорошо все недостатки видны на строчных буквах "e" и "m", в идеале, они должны хорошо читаться в любом месте экрана.

Проверка сведения :

Внимательно посмотрите на белые линии, отображаемые на черном фоне. Если линии остаются белыми вдоль краев экрана, то все отлично, сведение хорошее. Однако, если на линии появляются полосы другого цвета, в этом случае воспроизведение на данном мониторе мелких объектов, таких, как символы или линии, может быть посредственным. При этом, даже если цветные полосы присутствуют, то монитор все равно может соответствовать спецификациям производителя. Если цветные полосы каждый раз проявляются по-разному и в разных местах, то, скорее всего, монитор не соответствует спецификациям, однако, вообще говоря, проявление цветных полос на краях экрана свойственно большинству мониторов.

Проверка подушки (бочки) :

Возьмите что-нибудь с ровным краем, например, лист бумаги и приложите к краю экрана с изображением. Теперь посмотрите на экран с расстояния, с какого вы обычно смотрите на монитор. Если края изображения отклоняются от прямой линии края бумаги, значит, у монитора присутствует искажение в виде подушки или бочки. Бочкообразное искажение является следствием неправильного (чрезмерного) использования коррекции подушкообразности, т.е. края изображения выпуклы наружу. Если в мониторе предусмотрена возможность коррекции подушкообразности (pincushion), то можно попробовать исправить положение. Если такой возможности нет, либо если корректировка не помогла, то на экране монитора будут присутствовать геометрические искажения, порой весьма значительные. Стоит заметить, что изменение разрешения или частоты регенерации могут влиять на наличие подушкообразных искажений: они либо могут совсем исчезнуть, либо усугубиться.

Геометрические искажения :

Перемещайте объект с постоянными размерами (подойдет любое окно приложения небольшого размера) по экрану и измеряйте его размеры с помощью линейки в разных частях экрана. Если размеры окна изменяются в разных частях экрана, значит, присутствует геометрическое искажение, которое возможно нельзя исправить, особенно если в мониторе не предусмотрены изменяемые параметры настройки геометрии в достаточном количестве.

Цветопередача :

Последовательно отобразите на экране чистый красный, зеленый и синий цвета и смотрите на то, как эти цвета отображаются на экране, если цвет отображается неправильно, значит, у монитора неверная цветопередача.

Равномерность засветки :

Выведите на экран полностью белое изображение. Яркость должна быть равномерной по всей площади, и не должно быть заметно никаких явных цветных или темных пятен.

Размазывание цвета :

Отобразите объект со светлым основным цветом (светло-красным, светло-зеленым и светло-синим). С правой стороны светлый цвет должен четко заканчиваться на границе объекта, а не размываться или размазываться, сходя на нет.

Муар :

Муар, или комбинационное искажение, проявляется на фоне или вокруг объектов в виде контуров линий, волн, ряби и т.д. Муар — это явление естественной интерференции, которое проявляется на всех CRT-мониторах. Муар зависит от используемого разрешения и размера монитора и лучше всего заметен именно в высоких разрешениях на мониторах с прекрасно сфокусированными лучами. Если вы видите муар, значит, монитор хорошо сфокусирован, но это неприятно. Если муара вообще никогда нет, значит у монитора плохая фокусировка. В некоторых мониторах предусмотрена регулировка муара, что позволяет сделать его незаметным. Есть и масса других способов избавиться от видимого глазу муара, например, смена фона в Windows, изменение разрешения, изменение размеров отображаемых объектов и т.д.

Антибликовое покрытие :

Как правило, на это мало кто обращает внимание, но раз уж вы решил выбрать максимально комфортный монитор, то стоит рассмотреть и этот вопрос.

Все антибликовые покрытия работают по-разному. В менее качественных покрытиях используются слишком грубые крупные частички, которые рассеивают свет наподобие матового стекла. Выключите монитор и поверните экран в сторону яркого света. Присутствие размытых отраженных изображений может указывать на повышенный уровень рассеяния, что ухудшает качество изображения на мониторе. Далее, поверните экран в сторону расположенной на потолке лампы дневного света (если, конечно, таковая есть в наличии). Качественное антибликовое покрытие отличается темным голубовато-фиолетовым отражением, в то время как менее дорогие покрытия дадут белые блики.

Однако, самым главным определяющим фактором все же являются ваши глаза и ваши ощущения. Так как именно вам проводить за монитором большое количество времени, вам и решать, подходит ли вам конкретный экземпляр. И никакие тесты и рекомендации никогда не заменят вам ваших глаз.

После того, как вы все же выбрали монитор и привезли его домой или в офис для использования, проверьте, есть ли для него в комплекте драйвер для вашей операционной системы (речь идет о Windows). Если дискеты с драйвером в комплекте нет, посетите сайт производителя.

Периодически протирайте экран монитора и сам корпус монитора. Корпус монитора имеет смысл пылесосить или выдувать из него пыль. Желательно протирать экран CRT-монитора специальными составами. Дело в том, что пыль на экране вынуждает вас увеличивать яркость монитора, а в этом нет ничего хорошего. К тому же чистый монитор способствует комфортной работе.

При долговременной работе за монитором старайтесь делать перерывы. Чтобы дать отдохнуть своим глазам и монитору. Рекомендуется, чтобы экран монитора располагался на расстоянии не менее 50-70 см от пользователя и на таком уровне, чтобы не было необходимости наклонять или задирать голову, глядя на него.

Надеемся, что наш материал поможет вам сделать правильный выбор и использовать все возможности вашего монитора с минимальным риском для здоровья.

Рассказать обо всем, что связано с мониторами, в одной статье, конечно же, нельзя, поэтому приветствуются вопросы и дополнения.

Помощь при подготовке материала оказали Luca Ruiu , Виктор Картунов ,
Григорий Байцур и Илья Туманов

Рассказывающая об отличиях IPS и TN матриц в рамках советов при покупке монитора или ноутбука. Пришло время поговорить о всех современных технологиях производства дисплеев , с которыми мы можем столкнуться и иметь представление о видах матриц в устройствах нашего поколения. Не путайте с LED, EDGE LED, Direct LED — это типы подсветки экранов и к технологии создания дисплеев имеют косвенное отношение.

Наверное, каждый может вспомнить свой монитор с электронно-лучевой трубкой, которым пользовался ранее. Правда и до сих пор встречаются пользователи и поклонники ЭЛТ технологии. В настоящее время экраны увеличились в диагонали, поменялись технологии изготовления дисплеев, стало все больше разновидностей в характеристиках матриц, обозначающихся аббревиатурами TN, TN-Film, IPS, Amoled и т.д.

Информация в данной статье поможет выбрать себе монитор, смартфон, планшет и другую различного рода технику. Помимо этого, позволит осветить технологии создания дисплеев, а также типы и особенности их матриц.

Пару слов о жидкокристаллических дисплеях

LCD (Liquid Crystal Display — жидкокристаллический дисплей) — это дисплей, изготовленный на основе жидких кристаллов, которые меняют свое расположение при подаче на них напряжения. Если вы близко подойдете к такому дисплею и внимательно присмотритесь к нему, то заметите, что он состоит из маленьких точек – пикселей (жидких кристаллов). В свою очередь каждый пиксель состоит из красного, синего и зеленого субпикселей. При подаче напряжения субпиксели выстраиваются в определенном порядке и пропускают через себя свет, таким образом формируя пиксель определенного цвета. Множество таких пикселей формируют изображение на экране монитора или другого устройства.

Первые мониторы массового производства оснащались матрицами TN — обладающими самой простой конструкцией, но которые нельзя назвать самым качественным типом матрицы. Хотя и среди данного типа матриц имеются весьма качественные экземпляры. Данная технология основана на том, что при отсутствии напряжения субпиксели пропускают через себя свет, формируя на экране белую точку. При подаче напряжения на субпиксели, они выстраиваются в определенном порядке, образуя собой пиксель заданного цвета.

Недостатки TN матрицы

• По той причине, что стандартный цвет пикселя, при отсутствии напряжения, белый, данный тип матриц обладает не самой лучшей цветопередачей. Цвета отображаются более тускло и блекло, а черный цвет выглядит скорее темно-серым.
• Еще одним главным недостатком TN матрицы являются малые углы обзора. Частично с данной проблемой попытались справиться улучшением технологии TN до TN+Film, с помощью дополнительного слоя, нанесенного на экран. Углы обзора стали больше, но все равно оставались далеки от идеала.

В настоящий момент TN+Film матрицы полностью заменили TN.

Достоинства TN матрицы

• малое время отклика
• относительно недорогая себестоимость.

Делая выводы, можно утверждать, что при необходимости в недорогом мониторе для офисной работы или серфинга в интернете, мониторы с TN+Film матрицами подойдут наилучшим образом.

Главное отличие технологии IPS матриц от TN — перпендикулярное расположение субпикселей при отсутствии напряжения, которые образуют черную точку. То есть, в состоянии спокойствия экран остается черным.

Преимущества IPS матриц

• лучшая цветопередача относительно экранов с TN матрицами: вы имеете яркие и сочные цвета на экране, а черный цвет остается действительно черным. Соответственно, при подаче напряжения пиксели меняют свой цвет. Учитывая эту особенность, владельцам смартфонов и планшетов с IPS-экранами можно посоветовать использовать темные цветовые схемы и обои на рабочем столе, тогда смартфон от аккумулятора будет работать немного дольше.
• большие углы обзора. В большинстве экранов они составляют 178°. Для мониторов, а особенно для мобильных устройств (смартфонов и планшетов) эта особенность является важной при выборе пользователем гаджета.

Недостатки IPS матриц

• большое время отклика экрана. Это влияет на отображение в динамических картинках, таких как игры и фильмы. В современных IPS панелях с временем отклика дела обстоят получше.
• большая стоимость по сравнению с TN.

Подводя итоги, телефоны и планшеты лучше выбирать с IPS-матрицами, и тогда от использования устройства пользователь будет получать огромное эстетическое удовольствие. Матрица для монитора не является столь критичной, современные .

AMOLED-экраны

Последние модели смартфонов оснащают AMOLED-дисплеями. Данная технология создания матриц основана на активных светодиодах, которые начинают светиться и отображать цвет при подаче на них напряжения.

Давайте рассмотрим особенности Amoled матрицы :

• Цветопередача . Насыщенность и контрастность таких экранов выше требуемого. Цвета отображаются настолько ярко, что у некоторых пользователей могут уставать глаза при продолжительной работе со своим смартфоном. Зато черный цвет отображается еще более черным, чем даже в IPS-матрицах.
• Энергопотребление дисплея . Так же как и в IPS, отображение черного цвета требует меньше энергии, чем отображение определенного цвета, и тем более белого. Но разница в энергопотреблении между отображением черного и белого цвета в AMOLED-экранах намного больше. Для отображения белого цвета необходимо в несколько раз больше энергии, чем для отображения черного.
• «Память картинки» . При продолжительном выводе статического изображения могут оставаться следы на экране, а это в свою очередь сказывается на качестве отображения информации.

Также из-за своей довольно высокой стоимости AMOLED-экраны пока используются только в смартфонах. Мониторы, построенные на такой технологии, стоят неоправданно дорого.

VA (Vertical Alignment) — данную технологию, разработанную Fujitsu, можно рассматривать как компромисс между TN и IPS матрицами. В матрицах VA кристаллы в выключенном состоянии расположены перпендикулярно плоскости экрана. Соответственно черный цвет обеспечивается максимально чистый и глубокий, но при повороте матрицы относительно направления взгляда, кристаллы будут видны не одинаково. Для решения проблемы применяется мультидоменная структура. Технология Multi-Domain Vertical Alignment (MVA) предусматривает выступы на обкладках, которые определяют направление поворота кристаллов. Если два поддомена поворачивается в противоположных направлениях, то при взгляде сбоку один из них будет темнее, а другой светлее, таким образом для человеческого глаза отклонения взаимно компенсируются. В матрицах PVA, разработанных Samsung нет выступов, и в выключенном состоянии кристаллы строго вертикальны. Для того, чтобы кристаллы соседних субдоменов поворачивались в противоположных направлениях, нижние электроды сдвинуты относительно верхних.

Для уменьшения времени отклика в матрицах Premium MVA и S-PVA применяется система динамического повышения напряжения для отдельных участков матрицы, которую обычно называют Overdrive. Цветопередача матриц PMVA и SPVA почти так же хороша как и у IPS, время отклика немного уступает TN, углы обзора максимально широкие, черный цвет наилучший, яркость и контраст максимально возможные среди всех существующих технологий. Однако даже при небольшом отклонении направления взгляда от перпендикуляра, даже на 5–10 градусов можно заметить искажения в полутонах. Для большинства это останется незамеченным, но профессиональные фотографы продолжают за это недолюбливать технологии VA.

MVA и PVA матрицы обладают отличной контрастностью и углами обзора, но вот с временем отклика дела обстоят похуже – оно растет при уменьшении разницы между конечным и начальным состояниями пиксела. Ранние модели таких мониторов были почти непригодны для динамичных игр, а сейчас они показывают результаты близкие к TN матрицам. Цветопередача *VA матриц, конечно, уступает IPS-матрицам, но остается на высоком уровне. Тем не менее, благодаря высокой контрастности, эти мониторы будут отличным выбором для работы с текстом и фотографией, с чертежной графикой, а также в качестве домашних мониторов.

В заключении могу сказать, что выбор всегда за вами…

Алексей Борзенко

Для создания плоских дисплеев (Flat Panel Display, FPD) в настоящее время используют различные технологии и решения, хотя на рынке по-прежнему доминируют жидкокристаллические (ЖК) экраны. Как известно, по технологии создания современные дисплеи можно разделить на две группы. К первой группе относятся устройства, основанные на излучении (эмиссии) света, например, традиционные на базе электронно-лучевых трубок (ЭЛТ), и плазменные дисплеи (Plasma Display Panel, PDP). Во вторую группу входят устройства трансляционного типа, к которой относятся и ЖК-мониторы. Устройства обеих групп имеют собственные, вполне определенные достоинства и недостатки. Если же говорить о будущей конвергенции устройств, то перспективные решения в области создания современных дисплеев действительно часто совмещают особенности обеих технологий.

Плазменные дисплеи

На рынке больших экранов до сих пор преобладают так называемые плазменные дисплеи - PDP (рис. 1). Первые исследования и разработки в этой области относятся к началу 60-х годов. Стоит напомнить, что монохромные PDP-экраны использовались даже в некоторых переносных компьютерах. Работа плазменных мониторов очень похожа на работу неоновых ламп, сделанных в виде трубки, заполненной инертным газом низкого давления. Внутрь трубки помещена пара электродов, между которыми зажигается электрический разряд, и возникает свечение. Аналогично, плазменные экраны создаются путем заполнения пространства между двумя стеклянными поверхностями инертным газом, например, аргоном или неоном. Затем на стеклянную поверхность помещают маленькие прозрачные электроды, на которые подается высокочастотное напряжение. Под действием этого напряжения в прилегающей к электроду газовой области возникает электрический разряд. Плазма газового разряда излучает свет в ультрафиолетовом диапазоне, который вызывает свечение частиц люминофора в диапазоне, видимом для человека. Фактически каждый пиксел на экране работает, как обычная флуоресцентная лампа.

Высокая яркость и контрастность наряду с отсутствием дрожания составляют большое преимущество таких мониторов. Кроме того, угол (по отношению к нормали), под которым можно увидеть нормальное изображение на плазменных панелях, существенно больше, чем у обычных ЖК-мониторов. Главные же недостатки PDP-устройств - довольно высокая потребляемая мощность, возрастающая при увеличении диагонали монитора, и низкая разрешающая способность, обусловленная большими размерами элемента изображения.

Цветные PDP-дисплеи сегодня выпускают практически все крупные японские и южнокорейские компании, работающие в этой сфере, - LG, Mitsubishi, NEC, Panasonic, Pioneer, Samsung. Лидером в этом секторе рынка заслуженно считается корпорация Fujitsu (http://www.fujitsu.com), которая еще в 1999 г. организовала с Hitachi совместное предприятие для производства плазменных дисплеев. Для повышения качества изображения и уменьшения цены корпорация, в частности, разработала специальную технологию Alternate Lighting of Surfaces (ALiS).

Японская ассоциация по электронике и информационным технологиям - JEITA оценивает в этом году рынок PDP-устройств на уровне 4,3 млн шт. Однако все производители сегодня активно ищут замену данной технологии и, по имеющейся информации, даже Fujitsu планирует отказаться от PDP в пользу более перспективных решений.

Органические и полимерные дисплеи

Как предполагают многие аналитики, объем рынка нанотехнологий будет ежегодно расти на 40% в течение ближайших 10-15 лет, а вычислительная техника и электроника одними из первых получат реальную возможность применения нанотехнологий на практике. Так, компания NanoBillboard (http://www.nanobillboard.com) опубликовала список 10 лучших на сегодня продуктов, созданных с помощью нанотехнологий; критериями отбора были популярность на рынке, использование нанотехнологий и применение продукта в повседневной жизни. Первым номером в этом списке оказались органические светоизлучающие диодные (Organic Light Emitting Diode, OLED) дисплеи, созданные из нескольких слоев нанопленок. Отметим, что оборот от продаж OLED-устройств во всем мире за прошлый год, согласно оценкам аналитической компании iSuppli (http://www.isuppli.com), увеличился примерно на 74% по сравнению с 2003 г. и должен составить свыше 430 млн долл.

Вообще говоря, светодиоды - вещь совершенно не новая. В технике они получили широкое распространение еще в середине прошлого века, а идея создания первых устройств отображения на базе подобных диодов возникла в начале 1980-х годов, но не была реализована из-за отсутствия необходимых материалов. Ситуация изменилась с появлением органических материалов особой группы - так называемых проводящих электролюминесцентных полимеров. Основой для этих материалов служат высокомолекулярные соединения с молекулами, в которых имеются чередующиеся двойные связи. В чистом виде они не являются проводниками заряда, поскольку электроны в них локализованы за счет участия в образовании сильных химических связей. Для освобождения электронов применяются различные примеси, после добавления которых и появляется возможность перемещения зарядов (электронов и дырок) вдоль молекулярной цепи.

Таким образом, в основе технологии лежат свойства так называемых сопряженных полимеров. В их молекулах атомы углерода образуют между собой двойные (или тройные) связи, на образование которых каждый атом отдает два электрона вместо обычного одного. В результате перекрытия p-орбиталей появляются "свободные" электроны; как следствие, становится возможным протекание электрического тока вдоль молекулярных цепей. Возникают энергетические зоны валентности и проводимости, разделенные запретной зоной. Так полимеры приобретают свойства полупроводников. Эти материалы обладают всеми теми же свойствами, что и неорганические полупроводники, т. е. способны образовывать p-n-переход и - что особенно важно - при определенных условиях излучать свет. Это позволило создать комбинированные по принципу действия устройства - излучающие диоды.

В исследованиях OLED выделилось два основных направления, одно из которых заложили ученые из Eastman-Kodak, еще в 1987 г. опубликовавшие статью Organic electroluminiscent diodes, где был описан новый класс тонкопленочных устройств на базе органических материалов, обладающих электролюминесцентными свойствами, заметно превосходящими все, что было создано в этой области ранее. Впервые предложенная Kodak схема с двумя слоями органики между электродами вместо одного и сегодня остается одним из основных вариантов для создания OLED-устройств. При этом технологический процесс использует циклы вакуумного испарения (осаждения). Еще в феврале 1999 г. корпорации Sanyo Electric и Eastman-Kodak образовали альянс для разработки и продвижения на рынке OLED-дисплеев. Уже через несколько месяцев они смогли показать работающий прототип полноцветного активноматричного дисплея.

Основы другого направления - технологии Polymer LED были заложены в 1989 г., когда профессор Ричард Френд (Richard Friend) вместе с группой химиков лаборатории Кембриджского университета открыл светоизлучающие полимеры LEP (Light Emitting Polymer). Вскоре выяснилось, что открытые вещества обладают рядом свойств, которые позволяют разработать на их основе семейство дисплеев нового поколения. Для изучения LEP и создания новых дисплеев была образована компания CDT (Cambridge Display Technologies, http://www.cdtltd.co.uk). Вскоре она нашла инвесторов, и началась разработка первого дисплея, сделанного на основе LEP-, или PLED-технологии (рис. 2).

Специалисты из CDT сумели решить ряд проблем, применив, например, специальные методики производства упорядоченных полимеров, а также новые материалы. Чтобы добиться излучения света, был спроектирован аналог неорганического диода. Он состоял из двух слоев - полифениленвинилена (polyphenylene-vinylene, PPV) и циано-PPV (CN-PPV), размещенных между полупрозрачным электродом (оксиды индия и олова), нанесенным на подложку стекла, с одной стороны, и металлического контакта - с другой. Эти материалы - PPV и циано-PPV - выступают не только как полупроводники, но и как самоизолирующие полимеры. Как показали исследования, CN-PPV хорошо подходит для транспортировки электронов благодаря более низкому положению дна зоны проводимости. Электрические характеристики материалов подобраны так, чтобы электроны из CN-PPV и дырки из PPV собирались вдоль границы контакта слоев, где и происходит рекомбинация электронов и дырок с генерацией фотонов.

Базовые решения

На сегодняшний день OLED/PLED-технологиями занимаются несколько десятков компаний и университетов. Новые материалы представляют собой куда более сложные комбинации веществ по сравнению с тем, что было на заре этих технологий. Появились новые химические формулы базовых слоев, обогащающие добавки, отвечающие каждая за свою часть спектра - красную, синюю, зеленую. Ведь, как и в традиционных ЭЛТ-дисплеях, OLED-экран представляет собой матрицу, состоящую из комбинаций ячеек трех основных цветов - красного, синего и зеленого. В зависимости от того, какой цвет требуется получить, регулируется уровень напряжения на каждой из ячеек матрицы, и в результате смешения трех образующихся оттенков получается искомый цвет.

Итак, структура OLED-ячейки многослойна (рис. 3). Сверху OLED-панели располагается металлический катод, снизу - прозрачный анод. Между ними расположено несколько органических слоев, собственно и составляющих светодиод. Один слой служит источником дырок, второй - полупроводниковым каналом, третий слой транспортирует электроны и, наконец, в четвертом слое происходит замещение дырок электронами, которое в светоизлучающих полимерах сопровождается световым излучением.

Рис. 3. Базовая структура OLED.

Как и ЖК-экраны, OLED-дисплеи бывают активными и пассивными. Последний тип устроен как простейший двухмерный массив пикселов в виде пересекающихся строк и колонок. Каждое такое пересечение представляет собой OLED-диод. Чтобы заставить его излучать свет, управляющие сигналы подаются на соответствующую строку и колонку. Чем больше поданное напряжение, тем выше будет светимость пиксела. Напряжение требуется достаточно высокое, вдобавок подобная схема, как правило, не позволяет создавать большие экраны, состоящие более чем из миллиона пикселов.

Что касается активной матрицы, это все тот же двухмерный массив из пересекающихся колонок и линий, но на сей раз каждое из их пересечений представляет собой не только светоизлучающий элемент, или OLED-диод, но и управляющий им тонкопленочный транзистор. Управляющий сигнал посылается уже на него, а он, в свою очередь, "запоминает", какой уровень светимости требуется от ячейки и, пока не будет дана другая команда, исправно поддерживает этот уровень тока. И напряжение в этом случае требуется куда более низкое, и ячейка куда быстрее реагирует на изменение ситуации. Обычно здесь используются тонкопленочные полевые транзисторы - TFT (Thin Film Transistor) на базе поликристаллического кремния.

Благодаря партнерству CDT с корпорацией Seiko Epson произошло, пожалуй, важнейшее событие в истории развития пластиковых дисплеев. Японцы предложили использовать модифицированную струйную технологию для "печати" пикселов экрана прямо на управляющих схемах из TFT-транзисторов. Дело в том, что использование пассивноматричных управляющих схем в сочетании с относительно невысокой скоростью работы полимерных "диодов" приводит к неудовлетворительной инерционности экранов. А достоинства активноматричной технологии не удавалось реализовать из-за неприменимости фотолитографии к тончайшим полимерным пленкам.

Отклик индустрии

На промышленной выставке FPD International 2004, проходившей в Йокогаме (Япония), корпорация LG.Philips LCD совместно с LG Electronics впервые продемонстрировала самую большую в мире активноматричную дисплейную панель на базе органических светодиодов. Устройство с размером диагонали 20,1 дюйма, по заявлению представителей этих компаний, было создано с использованием технологии низкотемпературного поликристаллического кремния LTPS (Low Temperature Poly Silicon). При этом LG.Philips LCD разработала TFT-модули, применяемые в продукте, а LG Electronics предоставила процесс вакуумного испарения для органических субстанций. Вообще говоря, южнокорейские и японские производители дисплейных панелей уделяют большое внимание совершенствованию и маркетингу OLED-технологий, которые, в частности, превосходят плазменные и ЖК-дисплеи по качеству изображения.

В начале этого года корпорация Samsung Electronics (http://www.samsungelectronics.com) сообщила, что ею создан прототип крупнейшего в мире монитора по технологии OLED. Представленный Samsung 21-дюйм экран имеет разрешение WUXGA (Wide Ultra Extended Graphics Array) с яркостью 600 нит (кандел на кв. метр) и контрастность 5000:1, что делает его применимым для воспроизведения видео высокой четкости. В производственном процессе используется технология аморфного кремния (a-Si), который применяется в некоторых производствах ЖК-панелей, так что новые панели можно в принципе выпускать на существующих производственных линиях. Как утверждают в корпорации, вопрос коммерческого производства сейчас находится в стадии рассмотрения.

Успехи южнокорейской корпорации просто поражают, если учесть, что всерьез OLED-технологией она начала заниматься лишь в 2000 г., запустив так называемый i-Project, в приложении к мобильным телефонам с экранами размером в 1,5-2 дюйма. Впоследствии Samsung Electronics стала сотрудничать с Vitex Systems (http://www.vitexsys.com), известной в то время своей фирменной технологией Vacuum Polymer Technology (VPT). Корпорация начала реализовывать программу Barrier Engineering Program, целью которой была разработка методов защиты субстрата (подложки) от окисления кислородом, воздействия воды и прочих подобных факторов. Обычно в качестве оптимального материала используется стекло, которое хорошо многим, кроме, например, гибкости. Vitex же предлагала наносить непосредственно на OLED-матрицу слой из полимеров и керамической пленки, защищающий их не хуже стекла, но в то же время абсолютно гибкий. Сначала неравномерный рельеф OLED-экрана заливается тонким слоем жидкости-"мономера", поверхность которого, естественно, будет абсолютно ровной. Потом этот "мономер" полимеризуется, переходя в твердое состояние, а сверху на него наносится необходимое число защитных слоев полимеров и керамики. За счет того, что подложка доведена до абсолютно ровного состояния, защита получается весьма надежной, и все это при общей ее толщине не более 3 мкм, т. е. куда тоньше и легче, чем стекло. В настоящее время Vitex Systems разработала еще более совершенную технологию Barix.

Хотя в прошлом году японская корпорация Seiko Epson показывала прототип 40-дюйм OLED-экрана, в Samsung Electronics говорят, что их 21-дюйм образец превосходит представленный японцами, поскольку та панель по сути собиралась из четырех смежных 20-дюйм экранов. Более того, корпорация уже весной продемонстрировала собственную 40-дюйм OLED-панель на международной выставке-конференции Society of Information Display 2005 в Бостоне.

Кстати, в конце прошлого года Seiko Epson и Universal Display Corp. (UDC, http://www.universaldisplay.com) подписали соглашение о совместной разработке новой технологии - PHOLED (Phosphorescent OLED). По мнению разработчиков, дисплеи на ее основе могут быть в четыре раза эффективнее тех, что созданы на базе существующей OLED-технологии, и, кроме того, будут потреблять меньше энергии, рассеивать меньше тепла и станут более долговечными. UDC использует результаты американской научной школы, взяв за основу результаты исследований ученых из Принстона (Princeton) и Университета Южной Калифорнии (University of Southern California). Среди предложенных корпорацией разновидностей дисплеев есть оригинальный вариант с прозрачным экраном - TOLED (Transparent OLED), с увеличенным коэффициентом контрастности. Такие устройства могут найти применение в салонах автомобилей (монитор на ветровом стекле), шлемах и очках-мониторах. Еще одна конструкция предусматривает расположение субпикселов TOLED "бутербродом" - SOLED (Stacked OLED), что позволит создавать полноцветные мониторы высокого разрешения. И наконец, возможны "гибкие" экраны FOLED (Flexible OLED), а точнее говоря, экраны, выполненные на гибкой подложке, спектр применения которых может быть самым широким.

Преимущества и недостатки

Таким образом, есть все основания полагать, что под боком у ЖК-технологии развивается очень серьезный конкурент. Действительно, технологию OLED эксперты часто рассматривают как потенциальную замену не только ЖК-мониторов, но и плазменных панелей. Дело в том, что OLED-дисплеи имеют целый ряд существенных преимуществ. Они потребляют меньше энергии, не требуют дополнительной подсветки и при этом обеспечивают повышенную яркость, высокую контрастность и частоту регенерации изображения, видимого к тому же под большими углами обзора. Кроме того, OLED-устройства, согласно утверждениям сторонников этой технологии, имеют меньшее время отклика и поэтому лучше приспособлены для быстро меняющегося изображения.

Немаловажным фактором роста популярности OLED-дисплеев может стать также себестоимость массового производства, которая базируется на применении тонкопленочных технологий и стандартных литографических процессов. Такая комбинация может обеспечить низкие затраты и высокую надежность всего производственного процесса. Некоторые эксперты полагают, что при условии массового производства стоимость OLED-экранов будет ощутимо ниже, чем у ЖК-панелей. Немаловажен и тот факт, что такие мониторы работают при напряжении питания всего несколько вольт и имеют очень малую массу и толщину. Все это должно сделать технологию привлекательной для производителей электроники и плоскопанельных экранов. Однако до недавнего времени утверждалось, что уровень развития самой технологии не достиг пока точки возможности массового коммерческого производства. Исключения составляют уже устанавливаемые малые экраны в некоторых моделях сотовых телефонов, цифровых камер и наладонных компьютеров.

Из недостатков новой технологии стоит особо отметить относительно низкое "время жизни" (lifetime) излучающих полимеров. Самые большие проблемы возникли с материалами, излучающими синий свет. Сначала их время работы вообще не превышало 1000 ч, что было явно неприемлемо для практических применений. Но достигнутые на сегодняшний день успехи не могут не впечатлять. Хотя в синем спектре перспективные OLED-материалы по-прежнему остаются наименее долговечными, их срок жизни составляет уже около 10 тыс. ч. А осенью прошлого года CDT удалось получить OLED-материал с синим свечением, время жизни которого составило 40 тыс. ч.

Электролюминесцентные экраны Менее интенсивно развивается производство плоских дисплеев, основанных на электролюминесцентной (ElectroLuminescent, EL) технологии. О том, что некоторые материалы (например, сульфид цинка) при прохождении тока обладают способностью излучать видимый свет, известно еще с 1937 г. Однако практическое применение для плоских дисплеев этот эффект нашел спустя почти 50 лет, когда появились тонкопленочные EL-материалы. По мнению некоторых специалистов, EL-дисплеи имеют ряд преимуществ перед ЖК- и даже FED-устройствами. Это касается как разрешающей способности, так и контрастности, угла обзора и даже энергопотребления. Так, корпорации Casio Computer удалось значительно увеличить уровень яркости EL-дисплеев на основе аморфного кремния. Данное достижение позволит электролюминесцентным мониторам конкурировать в этом отношении с плазменными панелями. Улучшение яркости стало возможным в результате изменения структуры панели - между подложкой и светоизлучающим слоем введен еще один, дополнительный полимерный слой. Он позволяет предотвратить утечку тех электронов, которые в стандартных панелях не попадали на светоизлучающий слой, и таким образом повышает эффективность испускания света на 30%. В результате яркость увеличивается до 450 кд/м2 - втрое больше, чем у существующих панелей, использующих электролюминесцентную технологию. Экспериментальная модель панели повышенной яркости имела размер диагонали всего 2 дюйма, но Casio планирует к 2006-2007 финансовому году развернуть коммерческий выпуск модификаций таких дисплеев с диагональю от 30 до 40 дюймов. Другую интересную технологию предлагает компания iFire Technology, уже привлекшая на свою сторону таких производителей, как Sanyo Electric и Dai Nippon Printing. Толстопленочные диэлектрические электролюминесцентные панели TDEL (Thick-film Dielectric ElectroLuminescent) дебютировали в мае прошлого года и сразу продемонстрировали неплохие характеристики. При диагонали в 34 дюйма и величине угла обзора 170° максимальная яркость изображения составила примерно 500 кд/м2, причем коэффициент контрастности был равен 500:1. Для сравнения скажем, что аналогичные параметры для обычных ЭЛТ-устройств составляют соответственно 150 и 300:1. По словам разработчиков, данная технология позволит создавать большие панели при ценах на 30-50% ниже по сравнению с другими технологиями. И не только большие - экономическая оправданность сохраняется при диагоналях как 5, так и 50 дюймов. Напомним, что принцип действия электролюминесцентных панелей заключается в приложении электрического поля к многослойной структуре из двух электродов (полупрозрачного и алюминиевого) и слою диэлектрика, на который нанесен слой люминесцентного вещества (люминофора). Последний излучает свет под воздействием электромагнитного поля. Обычно слой люминофора состоит из какого-либо полупроводника, играющего роль генератора "разогретых" электронов, и излучающих центров с поглотителями, в роли которых выступают, например, атомы марганца, теллура или меди. Напряжение, необходимое для возбуждения люминесценции, столь велико, что пробивание тонкого слоя люминофора неизбежно. Поэтому обычно конструкция включает в себя два слоя диэлектрика, изолирующих люминофор от прямого контакта с электродами. Прибегнув к нанесению толстого слоя диэлектрика, сотрудникам iFire удалось увеличить надежность конструкции, что позволило масштабировать EL-технологию на дисплеи большого формата и повысить их яркость.

Автоэмиссионные FED- и SED-дисплеи

Большое внимание сегодня уделяется созданию дисплеев на базе автоэлектронной эмиссии (Field Emisson Display, FED). В отличие от ЖК-экранов, которые работают с отраженным светом, FED-панели сами генерируют свет, что роднит их с экранами на базе ЭЛТ и PDP-панелями, поскольку все они относятся к группе эмиссионных дисплеев (рис. 4). Однако в отличие от ЭЛТ, у которой всего три электронных пушки, в FED-устройствах для каждого пиксела предназначен свой электрод, благодаря чему толщина панели не превышает нескольких миллиметров. При этом каждый пиксел управляется напрямую, как и в ЖК-дисплеях с активной матрицей. Свою родословную FED-устройства ведут от разработок середины 1990-х гг., когда инженеры пытались создать по-настоящему плоский кинескоп.

Один из вариантов FED - так называемая технология SED (Surfaceconduction Electronemitter Display). Эту технологию трудно назвать новинкой, поскольку корпорация Canon (http://www.canon.com) начала работать над ней еще в 1986 г. Однако по ряду причин долгое время работы над SED не форсировались. В 1999 г. к проекту присоединилась корпорация Toshiba (http://www.toshiba.co.jp), добавив к ноу-хау Canon свой опыт в сфере производства ЭЛТ, в частности, технологию вакуумного напыления. Кроме того, Canon приобрела у компании Candescent Technologies (http://www.candescent.com), которая прошлым летом прекратила свое существование, все права на ее интеллектуальную собственность. Как известно, вышеупомянутая компания ускоренными темпами вела подготовку производства FED-устройств по собственной технологии - ThinCRT ("тонкая ЭЛТ"). По мнению ряда экспертов, решения, полученные Canon от Candescent Technologies, позволили значительно усовершенствовать ее собственную SED-технологию. Во многом благодаря этому альянс Canon и Toshiba смог представить на объединенной выставке перспективных технологий CEATEC 2004 (Combined Exhibition of Advanced Technologies), которая прошла в Японии в октябре прошлого года, первый прототип SED-дисплея. Диагональ экрана у этого устройства составляла 36 дюймов, а контрастность изображения - 8600:1. Одним из основных преимуществ данного устройства была не столько его толщина - 7 мм (толщина современного плазменного дисплея составляет несколько сантиметров), сколько сниженное энергопотребление: SED-дисплей потреблял всего 160 Вт, тогда как ЖК-дисплей с такой же диагональю экрана - 200 Вт, а PDP - 350 Вт. Как сообщалось, экспонат пользовался успехом, во всяком случае, к нему выстраивались длинные очереди.

Таким образом, изменения, внесенные в технологию, позволили разработчикам утверждать, что они научились делать SED-дисплеи дешевле, чем плазменные панели такого же размера. При этом новые экраны не менее плоские, чем ЖК, но свободны от всех их недостатков. Они обеспечивают столь же контрастное и насыщенное изображение, как хороший ЭЛТ-кинескоп, а энергии потребляют в полтора раза меньше.

В прошлом году Canon и Toshiba объявили о заключении соглашения о совместном производстве усовершенствованных плоскопанельных SED-дисплеев. Стоимость проекта составляет 1,82 млрд долл. Для его реализации было создано совместное предприятие SED Inc. Обе корпорации заявили, что начнут производство SED-дисплеев, в основном больших размеров (от 50 дюймов), в августе 2005 г. По их прогнозам, предприятие должно окупиться к 2010 г. Планируется произвести в этом году около 3 тыс. SED-дисплеев в месяц, в 2008 г. - 1,8 млн шт., а в 2010 г. - 3 млн шт. Более того, корпорация Toshiba планирует в текущем году полностью прекратить производство и продажу PDP-панелей (сначала операции будут свернуты в Японии, затем и в других регионах). Вместо "плазмы" корпорация сфокусируется на производстве SED-устройств. Ожидается, что в ближайшие несколько лет объемы продаж устройств отображения с экранами, диагональ которых превышает 40 дюймов, утроятся. По прогнозам исследовательской компании iSuppli (http://www.isuppli.com), с 7,2 млн шт. в прошлом году они возрастут к 2008 г. до 22 млн шт.

Принцип работы FED-дисплея

FED-дисплей представляет собой стеклянную пластину, на которой расположены электронные эмиттеры (катоды) - излучающие электроны элементы, аналогичные электронной пушке обычного вакуумного кинескопа. Параллельно ей расположена другая стеклянная пластина, на которую нанесено флуоресцирующее вещество. Между двумя пластинами создается высокое разрежение (вакуум). Кстати, одна из проблем, с которой сталкивались разработчики FED-панелей, состояла именно в том, что между двумя пластинами стекла, разделенными узкой щелью, должно создаваться разрежение (то есть должен быть откачан воздух). Но в этом случае пластины начинают притягиваться друг к другу, чего необходимо было избежать.

Эмиссия электронов из эмиттера за счет туннельного эффекта обеспечивается подачей потенциала на тонкую пленку, в которой прорезаны сверхтонкие (толщиной всего в несколько нанометров) щели. Часть "выбитых" электронов усиливается разностью потенциалов в зазоре между двумя пластинами и попадает на покрытую флуоресцирующим веществом пластину, вызывая его свечение. Каждый из катодов под воздействием разности потенциалов испускает электроны в строго определенную зону люминофора, равнозначную пикселу или субпикселу. В SED в качестве катода обычно используется пленка оксида палладия (считается, что это не только дешевый, но и стабильный материал), а анодом служит подложка на основе алюминия со слоем люминофора.

В отличие от ЭЛТ, где применяется от одного до трех "горячих" катодов, подобные дисплеи обладают сверхмалой толщиной, сравнимой с ЖК- и PDP-панелями, а также идеально плоской поверхностью экрана. Кроме того, используемый механизм формирования изображения исключил присущие ЭЛТ ограничения по площади экрана: теоретически возможны FED-дисплеи любого размера. Вместе с тем FED сохраняет положительные черты ЭЛТ, такие, как угол обзора 180°, небольшое время отклика (в пределах 2-3 мс) и естественная цветопередача, - показатели, к которым стремятся разработчики ЖК-дисплеев. В свою очередь, FED выгодно отличается от PDP существенно меньшим энергопотреблением и более высокой разрешающей способностью. При этом, по оценкам, стоимость производства FED в промышленных масштабах гораздо меньше, чем всех остальных популярных сегодня дисплеев. Еще один плюс SED-панели состоит в экономичности. По имеющейся информации, энергопотребление таких панелей почти наполовину меньше, чем у сравнимых с ними по размеру плазменных экранов. Но не обходится, конечно, и без минусов: технология массового производства таких панелей на первых порах не может быть дешевой.

Таким образом, конструкция FED-дисплея обеспечивает не только высокую яркость изображения и его качественную цветопередачу, ни в чем не уступающие вакуумным кинескопам, но и широкий угол обзора экрана, простоту и технологичность производства (отсутствует система развертки), а также возможность создания абсолютно плоских и тонких экранов.

Использование углеродных нанотрубок

Еще одна многообещающая технология создания плоских экранов - CNT-FED, которая использует углеродные нанотрубки CNT (Carbon NanoTubes). Еще с конца 90-х гг. в качестве катодов в FED-панелях начали использовать пучки углеродных нанотрубок, выращиваемых на подложке. Первым делом на стеклянную подложку наносится графитовый порошок с зернами размером 3-5 нм, а затем панель обрабатывается при определенных температуре и давлении. В течение нескольких минут зерна образуют волокна до 10-30 нм в сечении и до 100 нм в высоту, способные испускать электроны в вакуум под воздействием разности напряжений на катоде и аноде. Отрицательно заряженный катод образует решетку и излучает электроны через нанотрубки, которые как бы фокусируют их энергию (рис. 5).

Новая технология будет применяться при производстве плоскопанельных дисплеев и, по мнению ее разработчиков, позволит значительно улучшить их характеристики. Дело в том, что углеродные нанотрубки имеют ряд исключительных свойств: электропроводность, соизмеримая с электропроводностью меди или кремния; лучшая среди всех известных материалов теплопроводность; прочность, превосходящая сталь почти в 100 раз. К тому же для производства плоских экранов технология CNT-FED обладает всеми преимуществами органических дисплеев OLED: не требует задней подсветки, имеет малое время отклика, широкий угол обзора и высококачественную цветопередачу. Однако время жизни дисплеев на базе CNT-FED значительно больше.

Не секрет, что многие из перспективных направлений в материаловедении, нанотехнологиях, наноэлектронике, прикладной химии связываются в последнее время с фуллеренами, нанотрубками и другими похожими структурами, которые часто называют общим термином "углеродные каркасные структуры". Под этим понимают большие молекулы, состоящие исключительно из атомов углерода. Часто говорят о том, что углеродные каркасные структуры - это новая аллотропная форма углерода. Главная особенность этих молекул заключается в их каркасной форме. Они выглядят как замкнутые, пустые внутри "оболочки". Самая знаменитая из углеродных каркасных структур - это фуллерен C60. В конце 80-х - начале 90-х гг., после того как была разработана методика получения фуллеренов в достаточных количествах, было обнаружено множество других, как более легких, так и более тяжелых фуллеренов, начиная от C20 (минимально возможной структуры) до C70, C82, C96 и выше.

Однако разнообразие углеродных каркасных структур на этом не заканчивается. В 1991 г. были обнаружены длинные цилиндрические углеродные образования, получившие название нанотрубок (рис. 6). Необычного в этих структурах довольно много. Во-первых, разнообразие форм: нанотрубки могут быть большими и маленькими, однослойными и многослойными, прямыми и спиральными. Во-вторых, несмотря на кажущуюся хрупкость и даже ажурность, нанотрубки оказались на редкость прочным материалом как на растяжение, так и на изгиб. Более того, под действием механических напряжений, превышающих критические, нанотрубки также ведут себя довольно интересно: они не рвутся и не ломаются, а просто перестраиваются. Кроме того, нанотрубки демонстрируют целый спектр самых неожиданных электрических, магнитных, оптических свойств. Например, в зависимости от конкретной схемы сворачивания графитовой плоскости нанотрубки могут быть как проводниками, так и полупроводниками.

Многие эксперты полагают, что необычные электрические свойства нанотрубок сделают их одним из основных материалов в наноэлектронике. Уже сейчас созданы опытные образцы полевых транзисторов на основе одной нанотрубки: прикладывая запирающее напряжение в несколько вольт, исследователи научились изменять проводимость однослойных нанотрубок на несколько порядков. Еще одно их применение заключается в создании полупроводниковых гетероструктур, т. е. структур типа металл-полупроводник или стык двух разных полупроводников. Теперь для изготовления такой гетероструктуры не надо будет выращивать отдельно два материала и затем "сваривать" их друг с другом. Все, что требуется, - это в процессе роста нанотрубки создать в ней некий структурный дефект. Тогда одна часть нанотрубки будет металлической, а другая - полупроводниковой.

Одним из первых коммерческих применений станет добавление нанотрубок в краски или пластмассу для придания этим материалам свойств электропроводности. Это позволяет заменить в некоторых изделиях металлические детали полимерными. Создан продукт на основе нанотрубок, по существу представляющий собой проводящий полимер. Кроме того, покрытия с примесью углеродных нанотрубок могут использоваться для отвода статического электричества или поглощения сигнала радара. В ближайшие годы нанотрубки найдут применение для изготовления оптоволокна или замены традиционных транзисторов в микросхемах.

Как говорилось выше, разработано уже и несколько применений нанотрубок в компьютерной индустрии. Так, созданы и опробованы прототипы тонких плоских дисплеев, работающих на матрице из нанотрубок. Под действием напряжения, прикладываемого к одному из концов нанотрубки, с другого конца начинают испускаться электроны, которые попадают на фосфоресцирующий экран и вызывают свечение пиксела. Получающееся при этом зерно изображения может быть фантастически малым - порядка микрона.

Результаты лабораторных исследований панелей FED с нанотрубками оказались вполне стабильными (срок их службы достигает 20 тыс. ч) и настолько выгодными в производстве, что стоимость дисплеев с 30-дюйм экраном обещает быть на 30% ниже самого дешевого ЖК-монитора с такой же диагональю. Собственные программы разработки панелей на базе CNT-FED ведут сейчас многие организации. Стоит отметить, что технология очистки углеродных нанотрубок (отделение хороших трубок от плохих) и способ введения нанотрубок в другие продукты еще требуют совершенствования.

Carbon Nanotechnologies (http://www.cnanotech.com , CNI), одна из ведущих компаний, производящая углеродные нанотрубки для IBM и различных исследовательских институтов, планирует в ближайшее время расширить производство, что может способствовать началу коммерческого применения технологии. Так, CNI планирует довести производство одностенных углеродных нанотрубок до 45 кг в смену. Кроме того, компания осваивает полномасштабное коммерческое производство и в этом году должна выпускать примерно полтонны нанотрубок в смену. Еще два года назад CNI могла изготовить всего около 0,5-1 кг подобного материала в день, а обычно производила примерно килограмм в неделю. Заметим, что углеродные трубки - материал довольно дорогой: в настоящее время 1 г этого материала предлагается за 10 долл. Эксперты утверждают, что в ближайшие два-три года цена его упадет до 1 долл. Это весьма существенное снижение, если учесть, что буквально несколько лет назад за 1 г CNT просили около 500 долл.

В лаборатории корпорации Motorola (http://www.motorola.com) нашли способ выращивания нанотрубок при низких температурах - это важное достижение, так как основа, к которой они крепятся (стекло или транзисторы), нечувствительна к нагреванию. В лаборатории Motorola создали также способ прецизионного размещения отдельных нанотрубок на поверхности материала. Возможность размещать их непосредственно на подложке при контролируемых расстояниях, размерах и длине гарантирует высокое качество изображения при оптимальном уровне эмиссии электронов, яркости, чистоте цвета и разрешении плоских дисплеев.

Ученые из IBM Research (http://www.research.ibm.com) нашли новый способ заставить углеродные нанотрубки излучать свет, что может привести к дальнейшему совершенствованию оптоволоконной технологии. Кроме того, специалисты "Голубого гиганта" продемонстрировали новый процесс выращивания углеродных нанотрубок, которые можно внедрять в процессоры, что должно привести к созданию в ближайшие десятилетия гораздо более мощных компьютеров.

Корпорация NEC (http://www.nec.co.jp) создала технологию, которая позволяет стабильно выращивать углеродные нанотрубки и изготавливать транзисторы на их основе. Интересно, что транзисторы на нанотрубках обладают более чем в 10 раз большей крутизной характеристики, чем кремниевые МОП-транзисторы. В NEC считают, что смогут выпустить первые коммерческие микросхемы на базе углеродных нанотрубок уже к 2010 г. Компанией был разработан процесс вакуумного напыления CVD (Chemical Vapor Deposition) и найден катализатор, позволяющий выращивать нанотрубки на поверхности кристалла кремния. К тому же удалось научиться контролировать ориентацию нанотрубок.

Плазменные дисплеи
(PDP - plasma display panel)

Коммерческий цикл любого изобретения не вечен, и производители, запустившие массовое производство LCD-мониторов, готовят следующее поколение технологий отображения информации. Устройства, которые придут на смену жидкокристаллическим, находятся на разных стадиях развития. Некоторые, такие, как LEP (Light Emitting Polymer - светоизлучающие полимеры), только выходят из научных лабораторий, а другие, например на основе плазменной технологии, уже представляют собой законченные коммерческие продукты.

Глубина монитора

Размер всегда был главным препятствием при создании широкоэкранных мониторов. Мониторы размером больше 24 дюймов, созданные с использованием ЭЛТ технологии, слишком тяжелые и громоздкие. ЖК-мониторы - плоские и легкие, но экраны, размер которых больше 20 дюймов, обладают слишком высокой себестоимостью. Плазменная технология нового поколения идеально подходит для создания больших экранов. Она позволяет выпускать плоские и легкие мониторы глубиной всего 9 см (см. рис. 1). Поэтому, несмотря на большой экран, они могут быть установлены в любом месте - на стене, под потолком, на столе.

Рисунок 1. Глубина монитора.

Благодаря широкому углу обзора изображение видно с любой точки. И что самое главное, плазменные мониторы способны передать цвет и резкость, которые раньше были недостижимы при таком размере экрана.

Идея использования газового разряда в средствах отображения не нова. Подобные устройства выпускались много лет назад в СССР в Рязани в НПО «Плазма». Однако размер элемента изображения был достаточно велик, так что для получения приличного изображения было нужно создавать огромные табло. Изображение было некачественным, передавалось мало цветов, устройства были крайне ненадежными.

За рубежом исследования и разработки в области этой технологии начались еще в начале 60-х годов. Еще лет пятьдесят назад было открыто одно интересное явление. Как оказалось, если катод заострить на манер швейной иглы, то электромагнитное поле в состоянии самостоятельно «выдергивать» из него свободные электроны. Необходимо только подать напряжение. По такому принципу работают лампы дневного света. Вылетающие электроны ионизируют инертный газ, чем заставляют его светиться. Трудность заключалась лишь в отработке технологии получения таких игольчатых матриц. Ее решили в Университете штата Иллинойс в 1966 году. В начале семидесятых годов компания Owens-Illinois довела проект до коммерческого состояния. В восьмидесятых годах эту идею пытались воплотить в реальный коммерческий продукт компании Burroughs и IBM, но тогда еще безуспешно.

Надо сказать, что идея плазменной панели появилась вовсе не из чисто научного интереса. Ни одна из существовавших технологий не могла справиться с двумя простыми задачами: добиться высококачественной цветопередачи без неизбежной потери яркости и создать телевизор с широким экраном, чтобы он при этом не занимал всю площадь комнаты. А плазменные панели (PDP), тогда только теоретически, подобную задачу как раз могли решить. Первое время опытные плазменные экраны были монохромными (оранжевыми) и могли удовлетворить спрос только специфических потребителей, которым требовалась, прежде всего, большая площадь изображения. Поэтому первую партию PDP (около тысячи штук) купила Нью-йоркская фондовая биржа.

Направление плазменных мониторов возродилось после того, как стало окончательно ясно, что ни ЖК-мониторы, ни ЭЛТ не в состоянии недорого обеспечить получение экранов с большими диагоналями (более двадцати одного дюйма). Поэтому лидирующие производители бытовых телевизоров и компьютерных мониторов, такие, как Hitachi, NEC и другие, вновь вернулись к PDP. В область плазменной технологии также обратили свои взоры и корейские компании «второй мировой линии», среди которых, например, Fujitsu, производящая более дешевую электронику, что тут же внесло остроту конкуренции. Сейчас Fujitsu, Hitachi, Matsushita, Mitsubishi, NEC, Pioneer и другие производят плазменные мониторы с диагональю 40 дюймов и более.

Принцип работы плазменной панели состоит в управляемом холодном разряде разреженного газа (ксенона или неона), находящегося в ионизированном состоянии (холодная плазма). Рабочим элементом (пикселем), формирующим отдельную точку изображения, является группа из трех субпикселей, ответственных за три основных цвета соответственно. Каждый субпиксель представляет собой отдельную микрокамеру, на стенках которой находится флюоресцирующее вещество одного из основных цветов (см. рис. 2). Пиксели находятся в точках пересечения прозрачных управляющих хром-медь-хромовых электродов, образующих прямоугольную сетку.

Конструкция ячейки

Рисунок 2. Конструкция ячейки.

Для того, чтобы «зажечь» пиксель, происходит приблизительно следующее. На питающий и управляющий электроды, ортогональные друг другу, в точке пересечения которых находится нужный пиксель, подается высокое управляющее переменное напряжение прямоугольной формы. Газ в ячейке отдает большую часть своих валентных электронов и переходит в состояние плазмы. Ионы и электроны попеременно собираются у электродов, по разные стороны камеры, в зависимости от фазы управляющего напряжения. Для «поджига» на сканирующий электрод подается импульс, одноименные потенциалы складываются, и вектор электростатического поля удваивает свою величину. Происходит разряд - часть заряженных ионов отдает энергию в виде излучения квантов света в ультрафиолетовом диапазоне (в зависимости от газа). В свою очередь, флюоресцирующее покрытие, находясь в зоне разряда, начинает излучать свет в видимом диапазоне, который и воспринимает наблюдатель. 97% ультрафиолетовой составляющей излучения, вредного для глаз, поглощается наружным стеклом. Яркость свечения люминофора определяется величиной управляющего напряжения.

Взаимодействия в PDP-ячейке

Рисунок 3. Взаимодействия в ячейке.

Высокая яркость (до 650 кд/м 2) и контрастность (до 3000:1) наряду с отсутствием дрожания являются большими преимуществами таких мониторов (Для сравнения: у професионального ЭЛТ-монитора яркость равна приблизительно 350 кд/м 2 , а у телевизора - от 200 до 270 кд/м 2 при контрастности от 150:1 до 200:1). Высокая четкость изображения сохраняется на всей рабочей поверхности экрана. Кроме того, угол по отношению к нормали, под которым увидеть нормальное изображение на плазменных мониторах, существенно больше, чем у LCD-мониторов. К тому же плазменные панели не создают магнитных полей (что служит гарантией их безвредности для здоровья), не страдают от вибрации, как ЭЛТ-мониторы, а их небольшое время регенерации позволяет использовать их для отображения видео- и телесигнала. Отсутствие искажений и проблем сведения электронных лучей и их фокусировки присуще всем плоскопанельным дисплеям. Необходимо отметить и стойкость PDP-мониторов к электромагнитным полям, что позволяет использовать их в промышленных условиях - даже мощный магнит, помещенный рядом с таким дисплеем, никак не повлияет на качество изображения. В домашних же условиях на монитор можно поставить любые колонки, не опасаясь возникновения цветных пятен на экране.

Главными недостатками такого типа мониторов является довольно высокая потребляемая мощность, возрастающая при увеличении диагонали монитора и низкая разрешающая способность, обусловленная большим размером элемента изображения. Кроме этого, свойства люминофорных элементов быстро ухудшаются, и экран становится менее ярким. Поэтому срок службы плазменных мониторов ограничен 10000 часами (это около 5 лет при офисном использовании). Из-за этих ограничений, такие мониторы используются пока только для конференций, презентаций, информационных щитов, то есть там, где требуются большие размеры экранов для отображения информации. Однако есть все основания предполагать, что в скором времени существующие технологические ограничения будут преодолены, а при снижении стоимости, такой тип устройств может с успехом применяться в качестве телевизионных экранов или мониторов для компьютеров.

Тип дисплея прямого свечения	Принцип работы дисплея	Основные достоинства и недостатки	Особенности и перспективы развития
Кинескопные (CRT - Catod Ray Tube)	Термоэмиссия электронов, ускоряющихся электростатическим полем. Отклонение электронного пучка (развертка растра) магнитным полем катушек ОС. Излучение света люминофоров основных цветов за счет энергии ускоренных электронов.	1. Воспроизводят полный цветовой треугольник (локус) человеческого зрения.2. Прекрасное разрешение и высокая контрастность.3. Большие масса и габариты.	1. Разработка кинескопов повышенного разрешения со сверх плоским экраном.2.Ведутся работы по повышению экономичности новых кинескопов.
Плазменные панели PDP (Plasma Display Panel)	Свечение люминофоров основных цветов в результате воздействия УФ-излучения, возникающего при электрическом разряде в плазме. Плазма образуется при электрическом разряде постоянного (DC) или переменного (AC) тока в разряженном газе между двумя стеклянными пластинами дисплея.	1. Большая яркость, полный цветовой треугольник (локус).2. Легкость создания больших плоских панелей с диагональю 40 дюймов и более.3.Широкий угол обзора (более 160 градусов).	Сегодняшние достижения плазменных панелей с диагональю 40 дюймов и более:яркость свечения экрана 350 кд/м2, контраст 300:1,разрешение 640х480 пикселей и более, экономичность порядка 10 Вт/люмен.
Плазма - адресуемые панели PALC (Plasma Adressing Liquid Crystal Display Device)	Комбинированная конструкция - для управления (коммутации) активной ЖК-матрицы (LCD). В качестве ключа используется проводящий канал в разряженном газе (плазме).	1. Большая яркость, полный цветовой треугольник (локус).2. Легкость создания больших плоских панелей с диагональю 40 дюймов и более.3. Экономичночть.4. Возможность создания панелей высокого разрешения.5. Малый угол обзора (в последних моделях значительно расширен).	Достижения панелей PALC: экономичность 1,2 мВт/люмен, серийно изготавливаются панели с диагональю 40-60 дюймов.

Сравнительная характеристика дисплеев прямого свечения.

Неплохие перспективы PDP связывают с относительно низкими требованиями к производственным условиям; в отличие от TFT-матриц PDP-экраны можно изготовлять в условиях низких температур методом прямой печати.

Практически каждый производитель плазменных панелей добавляет к классической технологии некоторые собственные ноу-хау, улучшающие цветопередачу, контрастность и управляемость. В частности, NEC предлагает технологию капсулированного цветового фильтра (CCF), отсекающего ненужные цвета, и методику повышения контрастности за счет отделения пикселей друг от друга черными полосами (такая же технология используется Pioneer). В мониторах Pioneer также используются технология Enhanced Cell Structure, суть которой в увеличении площади люминофорного пятна, и новая химическая формула голубого люминофора, который дает более яркое свечение, и, соответственно, повышает контрастность. Компания Samsung разработала конструкцию монитора повышенной управляемости - панель разделена на 44 участка, каждый из которых имеет собственный электронный блок управления.

Компании Sony, Sharp и Philips совместно разрабатывают технологию PALC (Plasma Addressed Liquid Crystal), которая должна соединить в себе преимущества плазменных и LCD экранов с активной матрицей. Дисплеи, созданные на основе данной технологии, сочетают в себе преимущества жидких кристаллов (яркость и сочность цветов, контрастность) с большим углом видимости и высокой скоростью обновления плазменных панелей. В качестве регулятора яркости в этих дисплеях используются газоразрядные плазменные ячейки, а для цветовой фильтрации применяется ЖК-матрица. Технология PALC позволяет адресовать каждый пиксель дисплея по отдельности, а это означает непревзойденную управляемость и качество изображения. Первые образцы на основе технологии PALC появились в 1998 году.

Можно привести несколько удачных примеров использования плазменных мониторов. В торговом центре в Осло установлено 70 дисплеев, на которых покупают рекламное время небольшие магазинчики. Там PDP-мониторы окупили себя за 2,5 месяца. Используют их и в аэропортах. В частности, в Вашингтоне они установлены в зале прилета. Благодаря своей динамичности такой способ подачи информации привлекает гораздо больше внимания, чем традиционные табло. Есть опыт применения плазменных мониторов и в ресторанах McDonalds. Различные телевизионные компании, например CBS, NBC, BBS, MTV и российская НТВ используют в оформлении своих студий PDP-мониторы. Это связано с тем, что высокая частота обновления позволяет вести съемку PDP-дисплея обычной камерой, и при этом не возникает мерцания или стробоскопического эффекта.

Итак, несмотря на довольно высокую цену, плазменные мониторы уже сейчас находят применение во многих отраслях - вложенные в них деньги быстро окупаются. Рост объемов продаж плазменных дисплеев и постоянное совершенствование конструкции позволяет предположить, что в перспективе цены на них упадут до уровня ЭЛТ-мониторов. По словам представителей Fujitsu, у этой компании есть четкая цель - довести стоимость плазменной панели до $100 за один дюйм диагонали. «Таким образом, 42-дюймовая панель будет стоить $4200, что уже весьма близко к стоимости ЭЛТ-моделей аналогичного размера», - говорят они. Когда точно это случится, предсказать пока трудно, но, по оценкам специалистов, в качестве крайнего срока можно рассматривать 2005 год.

Field Emission Display (FED)
дисплеи с электростатической (автоэлектронной) эмиссией

Технологии, которые применяются при создании мониторов, могут быть разделены на две группы: 1) мониторы, основанные на излучении света - традиционные ЭЛТ-мониторы и плазменные дисплеи, то есть устройства, элементы экрана которых излучают свет во внешний мир; 2) мониторы трансляционного типа - LCD мониторы. Одним из лучших технологических направлений в области создания мониторов, которая совмещает в себе особенности обоих технологий, описанных выше, является технология FED (Field Emission Display). Этот тип мониторов начал осваиваться в США и Европе в ответ на прорыв Японии в области ЖК-мониторов.

Мониторы FED основаны на процессе, который немного похож на тот, что применяется в ЭЛТ-мониторах, так как в обоих методах применяется люминофор, светящийся под воздействием электронного луча. Также их называют плоскими ЭЛТ. Главное отличие между ЭЛТ и FED мониторами состоит в том, что ЭЛТ-мониторы имеют три пушки, которые испускают три электронных луча, последовательно сканирующих экран, покрытый люминофорным слоем, а в FED-мониторе каждый пиксель изображения формируется излучением электронов с нескольких тысяч субмикрометровых остроконечных элементов поверхности. Благодаря этому не требуется высоковольтная эмиссия, и рабочее напряжение устройства может быть существенно снижено. Оно во многом зависит от материала эмитирующей поверхности. Например, если электроны генерируются молибденом, то на управляющие электроды достаточно подать 12 В. Но, несмотря на привлекательность низковольтной конструкции, оказалось, что для эффективного облучения люминофора все же требуется разогнать электроны в высоковольтном поле. Другая проблема FED-дисплеев - поддержание вакуума в экранах большого размера. Конструкция должна быть достаточно прочной, чтобы противостоять сжимающему атмосферному давлению.

FED мониторы обеспечивают высокую яркость изображения (600–800 кд/м 2) и угол обзора 160° во всех направлениях, а также имеют очень короткое время отклика, легки, тонки, потребляют мало электроэнергии, могут работать в широком температурном диапазоне. Но, к сожалению, еще не решена главная проблема FED-дисплеев - невысокий срок работы.

Типичные характеристики уже действующих FED"ов: размер по диагонали 10–27 см, толщина порядка нескольких миллиметров, допустимый интервал рабочей температуры от –5 до +85°С. По прогнозам, к концу 2001 года в мире будет производиться около миллиона 14,1-дюймовых FED-дисплеев (в год).

В Красноярском государственном техническом университете (КГТУ) также разработана технология производства FED-дисплеев. Производство экранов планируется проводить совместно с ОАО «Искра». Бизнес-план по «Организации производства полевых эмиссионных дисплеев» представлен в администрацию Красноярского края, прошел два этапа экспертизы и в настоящее время выставлен на постоянно действующей Российской выставке инвестиционных проектов.

Light Emission Plastics (LEP)

Начало LEP-технологии было положено в 1989 году, когда профессор Ричард Френд вместе с группой химиков научной лаборатории Кембриджского университета открыл светоизлучающие полимеры (Light Emitting Plastics). Вскоре выяснилось, что открытые вещества обладают рядом свойств, которые позволяют разработать на их основе семейство дисплеев нового поколения. Для изучения LEP и создания новых дисплеев была образована компания CDT (Cambridge Display Technologies). Вскоре CDT нашла инвесторов, и в 1992 году началась разработка первого монитора, сделанного на основе LEP-технологии.

Светоизлучающие полимеры - это одна из разновидностей так называемых сопряженных полимеров, электропроводность разных представителей которых лежит в весьма широком диапазоне, и они, будучи расположенными между электродами, излучают свет. Эти полимеры (полифениленвинилен (PPV) и циано-PPV (CN-PPV)) являются полупроводниками, кроме того, еще и самоизолируемыми.

хим. строение PPV и CN-PPV

Рисунок 4. Химическое строение PPV и CN-PPV.

технология LEP

Рисунок 5. Конструкция LEP-дисплея.

первый LEP-монитор

Достаточно логично, что первым коммерческим применением проводящего пластика стали проводники. На данный момент такие пластики по проводимости приближаются к меди и имеют срок службы порядка 10 лет. Они применяются (в частности, компанией Matsushita) для изготовления электродов в батареях, проводящего покрытия электростатических динамиков, антистатических покрытий, и, что особенно важно, для нанесения проводящих дорожек на печатных платах. Однако, как оказалось, наиболее интересной и экономически перспективной областью применения светоизлучающих пластиков стало создание различных устройств воспроизведения визуальной информации, то есть дисплеев.

Рисунок 6. Конструкция LEP-дисплея.

Так тесное сотрудничество компании CDT с японской корпорацией Seiko Epson привело в конечном итоге к созданию первого в мире пластикового монитора (официально об этом было объявлено 16 февраля 1998 года). Представленный дисплей был монохромным (черно-желтым), имел разрешение 800x236 точек и площадь около 50 мм 2 при толщине всего в 2 мм. Каждым пикселем этого дисплея управлял отдельный тонкопленочный транзистор (TFT), а светоизлучающий полимер наносился на коммутирующую матрицу в жидком виде по технологии, аналогичной стандартной струйной печати.

Существует ряд причин, как чисто техничесих, так и коммерческих, которые делают LEP одним из главных кандидатов на роль основополагающей технологии мониторов следующего поколения. В первую очередь, это относительная простота применения тонкопленочных технологий на основе стандартных литографических процессов при низких затратах и высокой надежности производства. Немаловажной деталью является тот факт, что LEP-мониторы работают при напряжении питания всего около 5 В и имеют очень малый вес. Это позволяет использовать их в малогабаритных преносных устройствах (мобильные телефоны, дисплеи ноутбуков, калькуляторы, видеокамеры, цифровые фотоаппараты), которые питаются от аккумуляторов и батарей. Кроме того, устройство монитора достаточно простое - слои полимера наносят прямо на TFT-матрицу и на прозрачную подложку. Незначительное влияние соседних электронов, обусловленное хорошими изоляционными свойствами полимера, позволяет формировать изображение из самых малых элементов. Таким образом, можно получить практически любое разрешение и придать отдельному пикселю, а также экрану в целом произвольную форму. И, наконец, еще одно немаловажное преимущество LEP-мониторов - они очень тонкие. Это позволяет наносить различные поляризационные покрытия, обеспечивающие высокую контрастность изображения. Кроме того, в отличие от ЖК-дисплеев, угол обзора новых устройств может достигать 180° за счет того, что пластик излучает сам и не требует подсветки. Одной из главных проблем LEP-технологии является низкая эффективность излучения света (т.е. отношение его интенсивности к плотности проходящего тока). Изначально это соотношение составляло 0,01%, однако компания CDT смогла поднять этот показатель до 5% при излучении желтого света, что сравнимо с эффективностью современных неорганических светодиодов (LED). Существенным недостатком был и достаточно узкий диапазон цветов, в котором излучали пластики. Его границы удалось расширить, и в настоящее время он простирается от синего до ближнего инфракрасного (при этом его эффективность составляет около 1%). Полимерный экран нуждается в герметизации, чтобы избежать расслоения под действием водяных паров. Еще одна проблема заключалась в крайне низком сроке службы LEP-мониторов из-за обесцвечивания пластика под действием УФ-лучей, однако за счет использования многослойной структуры и других технических ухищрений его продлили до 5 лет (именно такая продолжительность эксплуатации дисплеев является сегодня характерной для ЭЛТ-мониторов). При различных температурных режимах срок службы LEP-мониторов составляе более 7000 часов при 20° С и около 1100 часов при 80° С без ухудшения характеристик для устройств, произведенных и эксплуатирующихся в нормальных атмосферных условиях, а срок хранения устройств при воздействии яркого света и повышенной температуры без потери работоспособности - более 18 месяцев. При этом компания продолжает работы в этом направлении, стремясь довести срок жизни LEP-устройств хотя бы до 20000 часов, что, по мнению инженеров компании, достаточно для большинства применений.

К настоящему моменту CDT уже разработала полноцветный полимерный дисплей. Несмотря на то, что компании еще есть над чем поработать, можно утверждать, что по прошествии некоторого времени LEP-дисплеи составят достойную конкуренцию по качеству и цене как ЖК, так и ЭЛТ-мониторам. В настоящее время с CDT сотрудничают такие компании, как Seiko Epson, Intel, HP и др. В конце февраля 2000 года CDT объявила о завершении строительства предприятия по производству LEP-материалов. Объем инвестиций в этот проект оценивается в $3 млн. Ввод в строй нового предприятия не только позволит увеличить объем выпуска LEP-полимеров для исследовательских нужд самой компании, но и даст возможность осуществлять поставки компаниям-партнерам CDT.

И совсем недавно (летом 2000 года) компания CDT объявила о завершении разработки дисплея, который в буквальном смысле можно будет распечатать на струйном принтере. Но гибкое покрытие напыляют светоизлучающие полимеры, после чего к подложке достаточно подвести токопроводящие подложки, чтобы получить цветное изображение. Cтоимость такого монитора составляет 60% от цены сопоставимого по размерам ЖК-монитора.

Электролюминесцентные мониторы
(electroluminescent displays)

ЭЛ-мониторы похожи на ЖК, но имеют специальные доработки, обеспечивающие светоизлучение при туннельных переходах. Эти мониторы имеют высокие частоты развертки, хорошую надежность и яркость. Они работают в широком спектре температур (от –40 до +85° C). Однако для ЭЛ-мониторов необходимо высокое напряжение (>80 Вт), цвета у них не такие чистые, как у ЖК-моделей, и изображение на ярком свете тускнеет. Среднее время наработки до отказа (MBTF) составляет 100000 часов. Время отклика меньше 1 мс. Угол обзора более 160°.

Конструкция EL-дисплея

Рисунок 7. Конструкция EL-дисплея.

EL-дисплей

Рисунок 8. EL-дисплей.

Рисунок 9. Время отклика.

Угол обзора

Рисунок 10. Угол обзора.

Температурный диапазон

Рисунок 11. Температурный диапазон.

Вакуумные флуоресцентные мониторы
(vacuum fluorescent displays)

Эти мониторы могут работать при более низкой мощности, чем плазменные и электролюминесцентные мониторы. Эта технология использует высокоэффективное фосфорное покрытие, нанесенное непосредственно на каждый прозрачный анод в области экрана. Однако эти модели имеют относительно низкое разрешение, так как размер матрицы ограничивается шириной точек фосфора. Поэтому ее используют в низкоинформационных приложениях. Эта технология широко о себе заявила в такой области, как экраны объявлений, так как на таких мониторах изображение хорошо видно на ярком свету.

Рисунок 12. VFDisplay.

Электронная бумага

Компания E Ink (Кембридж, штат Масачусетс) и Bell Labs, исследовательское подразделение Lucent Techologies, основываясь на результатах исследований процесса электрофореза, выполненных в лаборатории MIT Media Lab, получили вещество, похожее на краску и способное изменять цвет под воздействием электрического поля.

Принцип работы «электронных чернил» пояснен рисунками:

Технология E Ink 1

Электронные чернила - цветная жидкость, состоящая из миллионов крошечных сфер, называемых микрокапсулами. Каждая микрокапсула имеет прозрачную оболочку, наполнитель синего цвета и микроскопические частицы белого пигмента.

В настоящее время существует большое количество типов или видов мониторов , имеющих отличия в технологии изготовления экрана, и как следствие, качество воспроизведения изображения и применения в различных областях деятельности. Перечислим основные виды мониторов и дадим краткую характеристику:

Электронно‐лучевые мониторы. Исторически самые первые. Состоят из вакуумной электронной трубки, в которой пучки электронов, с помощью магнитной системы отклонения, формируются и управляются. Эти пучки электронов бомбардируют слой люминофора на котором проецируется изображение, возникает свечение и, в результате, возникает изображение. Поскольку данные мониторы практически вытеснены повсеместно, более детально их рассматривать не будем.

Основные недостатки данных мониторов:

Большие габариты, связанные с принципиальным устройством электронно‐лучевой трубки.

Большая масса, связанная с первой характеристикой.

Искажения изображения на переферии монитора, связанные с физическим устройством электронно‐лучевой трубки и принципиальной невозможностью производства плоских мониторов по этой технологии.

Конструктивная необходимость использования высокого напряжения, до 50 кВольт, что влияет не лучшим образм на энергосберегающие характеристики, а также безопасность.

Жидкокристаллические мониторы или LCD по‐английски. Эффект изменения положения молекулы жидкого кристалла под действием напряжения был известен давно. Практический эффект был получен ещё в начале 60‐х годов прошлого века. Тогда впервые появились миниатюрные дисплеи в наручных часах, калькуляторах, различных индикаторах. С течением времени технология совершенствовалась, хорошим толчком послужило появление ноутбуков и других портативных компьютеров.

Применение данной технологии в производстве мониторов позволило решить полностью проблемы, которые были у их предшественников, электронно‐лучевых мониторов. Габариты значительно уменьшились, в десятки раз. Теперь нет необходимости специально выделять большое место под монитор. В связи с этим значительно уменьшился вес самого монитора. Теперь по массе он сопоставим с ноутбуком. Естественно, это касается не очень больших мониторов. Искажения, характерные для электронно‐лучевых мониторов, исчезли, поскольку экран жидкокристаллической матрицы действительно плоский.

Однако, жидкокристаллическим мониторам присущи свои недостатки, которые фирмы‐производители пытаются преодолеть, внедряя новые технологии. К таким недостаткам относятся более низкая контрастность и насыщенность цвета изображения. Время отклика матрицы(появилась новая характеристика для LCD) на первых порах была большой, это приводило к тому, что динамические сцены показывались с артефактами изображения. Связано это с инерционностью переключения состояния жидких кристаллов. Малые углы обзора, когда одна и таже картинка, если смотреть сбоку, сверху или снизу начинает искажать или инвертировать цвета.

Для преодоления этих недостатков фирмы‐производители начали совершенствовать технологию жидкокристаллических матриц, что привело к созданию следующих типов мониторов, различающихся по технологии изготовления матрицы:

Исторически первые жидкокристаллические матрицы, в которой кристаллы выстроены друг за другом, но расположены относительно плоскости дисплея или взгляда по спирали. При подаче напряжения эта спираль «скручивается» на величину, зависящую от напряжения. Пиксел окрашивается в тот или иной цвет.

Разработка фирмы Hitachi, кристаллы закручены не в спираль, а выстроены друг за другом параллельно. Это позволяет получить более качественные цвета, но время отклика увеличивается, так как нужно больше времени на поворот всего массива кристаллов.

Компания Fujitsu разработала очередную технологию, устраняющую недостатки цветопередачи технологии TN и уменьшающее время отклика по сравнению с технологией S‐IPS. Для этого пришлось существенно усложнить строение и матрицы, и фильтров‐поляризатров. Фирма Samsung разработала собственную технологию PVA, чтобы не платить лицензионные сборы. Технологии эти похожи, а отличие в большей контрастности изображения.

Технология разработанная фирмой Samsung, позиционируется в способности дать более контрастное изображение по сравнению с технологией S‐IPS, и дешевле на 10% по сравнению с ней. Технология изготовления и устройства матрицы неизвестна. До недавнего времени данный тип матриц использовался в мобильных устройствах.

по‐английски. Используется эффект свечения инертных газов под высоким напряжением. Данная технология избавлена от недостатков, присущих жидкокристаллическим матрицам. Яркость и контрастность картинки на высоте, и поскольку элементы матрицы получаются достаточно большими, что влияет на разрешающую способность не лучшим образом, это практически не видно. Изображение динамических сцен также передаются без искажений. Углы обзора большие, картинку видно без потери цвета с любого направления. Толщина экрана стала ещё меньше, по сравнению с жидкокристаллическими мониторами.

или мониторы с матрицей из органических светодиодов. Являются приемниками жидкокристаллических мониторов. К преимуществам относятся чрезвычайно низкое энергопотребление, так как данные светодиоды светятся сами по себе. Нет нужды в лампе подсветки. Чрезвычайно высокая контрастность, высокое быстродействие, время отклика измеряется в микросекундах, в отличие от миллисекунд в жидкокристаллических мониторах. Глубина OLED‐монитора ещё тоньше, чем у плазменных мониторов. А углы обзора состовляют 180 градусов, так как мы смотрим на сами светодиоды, а не на фильтры, как у жидкокристаллических мониторов.

Несмотря на такие выдающиеся характеристики есть и недостатки. Это недолговечность OLED‐матрицы при дороговизне подобных мониторов является решающим фактором низкого спроса на них. А это влияет на скорость внедрения разработок, ведь фирмы несут убытки. Зачем тратить большие ресурсы на убыточное дело?

Но несмотря на это, разработчики не оставляют попытки решить указанные проблемы, так как OLED‐технология позволяет делать фантастические вещи: сворачивать экран в трубочку, создавать прозрачные табло, использовать в широком диапозоне температур и т.д. Для любителей подобных вещей продаются OLED‐мониторы, стоимостью порядка 8000$, с диагональю экрана около 60 см.

На сегодняшний день это самые распространённые виды мониторов, за исключением самого первого и последнего в нашем списке. Времена первого уже прошли, а у последнего еще всё впереди. Рассмотрим более детально технологии изготовления матриц мониторов.

Технологии изготовления матриц.

Жидкокристаллическая матрица TN+film состоит из следующих элементов:

Пиксель в жидкокристаллической матрице формируется из 3 ячеек или точек синего, красного и зелёного цветов. Включая и выключая эти точки, комбинируя эти состояния, получают тот или иной цвет. Управление матрицей происходит по‐пиксельно. Здесь кроется большой недостаток данных пассивных матриц: пока сигнал дойдёт до последних пикселей, яркость первых, вследствие потери заряда уменьшится. Да и строить матрицы с большой диагональю по подобной технологии также нецелесообразно. Потребуется увеличить напряжение, что приведёт к росту помех.

Для преодоления этих препятствий была разработана технология TFT(Thin Film Transistor) или тонкоплёночный транзистор. Поскольку транзистор это активный элемент, соответственно, матрицы стали активными. Применение таких транзисторов позволило управлять каждым пикселом отдельно, что позволило значительно увеличить время реакции и производить жидкокристаллические матрицы больших размеров.

В каждой ячейке того или иного цвета, входящей в состав пикселя, расположены молекулы жидких кристаллов. В технологии TN+film они выстроены друг за другом, но развёрнуты относительно друг друга по‐спирали таким образом, что крайние молекулы развёрнуты относительно друг друга на 90 градусов. Данные молекулы расположены в специальных бороздках, которые и создают такое расположение на стеклянной подложке.

К концам данной спирали подсоединены электроды, к которым подаётся напряжение, управляющее пикселом. В ответ на это, в зависимости от напряжения, спираль начинает сжиматься. Таким образом при отсутствии напряжения свет проходит через первый фильтр‐поляризатор, затем молекулы жидкого кристалла разворачивают свет на 90 градусов, чтобы он был в одной плоскости со 2 фильтром и прошёл сквозь него. Таким образом получаем белый пиксель.

Если будет подано максимальное напряжение, молекулы кристалла займут такое положение, при котором свет будет поглощён полностью вторым фильтром‐поляризатором. Соответственно пиксель окрасится в чёрный цвет. При вариациях поданного напряжения, свет будет частично поглащаться поляризатором из‐за расположения кристаллов. Пиксель будет окрашен в серые оттенки, что означает свет будет частью проходить, а частью поглощаться.

Поскольку матрица, изготовленная по этой технологии обладают малыми углами обзора, применили специальную плёнку, накладываемую сверху и раширяющую обзор. Получилась технология TN+film, у которой при смене угла обзора интенсивность цвета меняется не так резко. Данная технология применяется и сейчас, поскольку она самая дешёвая. Но для работы с графикой она не подходит.

высокое быстродействие матрицы;

низкая стоимость;

Недостатки технологии:

малые углы обзора;

малая контрастность;

качество цветопередачи;

Технология S‐IPS основана на тех же принципах, отличие состоит в том, что молекулы выстраиваются друг за другом параллельно, а не скручиваясь в спираль, как в технологии TN+film. Электроды расположены на нижней подложке. При отсутствии напряжения свет не проходит через 2 поляризационный фильтр, плоскость поляризации которого расположена под углом 90 градусов. Таким образом получается насыщенный чёрный цвет. Углы обзора матриц, выполненных по этой технологии, составляют до 170 градусов по горизонтали и вертикали, что очень выгодно отличает данные мониторы от предыдущих.

большие углы обзора по горизонтали и вертикали;

высокая контрастность;

Недостатки технологии;

большое время отклика, так как надо развернуть молекулы на больший угол;

более мощные лампы для подсветки панели;

необходимы более мощные напряжения для разворота молекул, так как электроды в одной плоскости;

высокая стоимость;

Исходя из характеристик матриц, выполненных по данной технологии, применять их лучше всего в дизайнерских задачах, там где не требуется высокое быстродействие динамичных сцен, но требуется качественная цветопередача.

Компромиссом между высокой цветопередачей технологии S‐PS и быстродействием TN+film, стала технология MVA. Суть данной технологии состоит в том, что молекулы распологаются параллельно друг другу, а по отношению ко 2 фильтру по углом 90 градусов. Второй фильтр имеет сложное строение, он состоит из треугольников, к боковым сторонам которым и развёрнуты молекулы кристаллов таким образом. Попадая на второй фильтр через молекулы, свет поляризуется на 90 градусов(работа молекул кристалла) и поглощается 2 фильтром, который такой свет не пропускает. В результате получаем чёрный свет.

Подавая напряжение, молекулы начинают поворачиваться и тем самым направляя свет на 2 фильтр уже под углом, отличным от 90 градусов. В результате свет начинает проходить сквозь 2 фильтр с интенсивностью пропорциональной приложенному напряжению. Данная технология вольно или невольно делит экран на 2 части, по направленности молекул к 2 фильтру, получается то, что находясь по отношению к экрану со стороны, для нас молекулы кристаллов другой стороны не действуют. Мы видим только ту зону, которая ближе к нам и которая цвет не искажает. Применение подобной технологии значительно усложняет строение фильтров‐поляризаторов и самих матриц, так как каждую точку экрана дублируют с 2 зон.

Фирма Samsung не пожелала платить за лицензию и разработала свою технологию PVA, очень похожую на MVA, и имеющую ещё большую контрастность. Поэтому зачастую в характеристиках мониторов указывается MVA/PVA.

большие углы обзора;

хорошая цветопередача и контрастность;

Недостатки технологии:

сложность изготоления матрицы;

время отклика больше, чем матриц технологии TN+film

На этом обзор технологий жидкокристаллических матриц завершаем. Что касается сравнительно недавно ананосированной фирмой Samsung технологии PLS(Plane‐to‐Line Switching), то она скорей всего развитие технологии S‐IPS. Во вском случае сторонние эксперты изучив матрицы PLS и S‐IPS под микроскопом, отличий не выявили. Более того Samsung выдвинула иск против LG, в котором утверждала, что используемая LG технология AH‐IPS, является модификацией PLS, что косвенно подтверждает вышесказанное.

Плазменные мониторы в настоящее время получили широкое распространение благодаря тому, что подешевела технология производства. Производятся мониторы с большой диагональю, поскольку производить с малой диагональю технологически затруднительно. Поэтому и цены на них могут быть больше, чем на широкоэкранные.

Матрица плазменного монитора состоит из ячеек, на стенки которой нанесено покрытие из фосфора, а сами ячейки заполнены инертным газом: неоном или ксеноном. При подаче напряжения на ячейку происходит разряд, инертный газ начинает испускать фотоны, которые в свою очередь бомбардируют фосфорное покрытие ячейки. Фосфор в свою очередь начинает испускать фотоны света. Всем известно, как фосфор люминесцирует даже при дневном свете.

Ячейки плазменной матрицы имеют 3 цвета: красный, зелёный, синий, и в таком составе образуют пиксель. Соответственно, подавая напряжения разной интенсивности и комбинируя цвета, получают на данный момент тот цвет, который необходим. Принцип такой же, как и у жидкокристаллических матриц, просто вместо кристаллов используется ячейки с инертным газом. Причём, каждая ячейка пикселя управляется отдельно, что самым лучшим образом сказывается на цветопередаче и контрастности.

В целом экран плазменной матрицы состоит из 2 стёкол, наружного и внутреннего, между которыми располагаются 2 слоя диэлектрика с электродами. Один слой диэлектрика примыкает к внешнему стеклу. В этот диэлектрик встроены питающие электроды или электроды экрана. После слоя диэлектрика идёт тонкий слой оксида магния или защитный слой. А затем сам слой с ячейками инертного газа.

Со стороны внутреннего стекла также есть слой диэлектрика в который встроены электроды, которые называются адресными или управляющими. Таким образом, при подаче напряжения между питающим и адресным электродом и возникает газоразрядный ток, который приводит к испусканию фотонов в отдельной ячейке и всей плазменной панели в целом, согласно необходимому сюжету.

Как видно из этого описания, технология матрицы плазменных мониторов несколько проще, чем жидкокристаллических. Рассмотрим теперь плюсы и минусы данной технологии.

большие углы обзора;

бесподобное качество цветопередачи и контрастности, насыщенность передаваемого цвета;

абсолютно плоский экран и его малая толщина;

небольшое время регенерации изображения;

У всякой технологии есть какой‐либо предел, поэтому свои

повышенное энергопотребление, поскольку используется газоразрядный эффект;

большой размер пиксела, что влияет на разрешающую способность картинки с мелкими деталями;

ресурс плазменных панелей ниже, чем жидкокристаллических;

панели с малой диагональю дороже аналогичных жидкокристаллических;

OLED‐матрица состоит из органических светодиодов. Светодиод состоит из катода и анода, между которыми находится органическое вещество. При прохождении электрического тока катод испускает электроны, а анод—положительные ионы. Электрическое поле направляет эти частицы навстречу друг другу и рекомбинируя друг с другом они испускают свет. Анод, выполненный изоксида индия с добавками олова пропускает свет в видимом диапозоне.

Для создания цветных OLED‐дисплеев были подобраны вещества, которые могут излучать свет разной длины волны, и соответственно, цвета. Светодиоды синего, красного и зелёного цвета образуют ячейку матрицы. Данная ячейка управляется путём подачи к ней напряжения. Контроллер матрицы на большой скорости последовательно подаёт управляющее напряжение, как в строчной развёртке электронно‐лучевой трубки. За счёт этого человеческий глаз не успевает почувствовать разницу цвета, когда ячейка получила импульс, а когда он перестал воздействовать на ячейку. Такая OLED‐матрица является пассивной.

Есть и активные OLED‐матрицы, где каждой ячейкой управляет свой транзистор, и все диоды загораются практически одновременно. Такая матрица дороже пассивной, из‐за сложности производства.

Возможности OLED‐технологии удивительны. Так, например, прозрачным можно сделать не только анод, но и катод. В этом случае дисплей будет полностью прозрачным, а на восприятии картинки за счёт яркости свечения светодиодов, это не отразится. Или же вместо подложки из стекла, использовать гибкий материал. В этом случае экран можно сворачивать в трубочку.

Массовое производство OLED‐мониторов пока наблюдать не приходится в связи с большой ценой. Да и производить дисплеи с большими диагоналями трудней. Тем не менее, фирмы не останавливаются в своих оисследованиях. Не так давно фирма Samsung анонсировала монитор с диагональю 55 дюймов, поэтому проблемы, возникающие в технологии изготовления OLED‐матриц преодолеваются.

углы обзора самые большие по сравнению с другими технологиями;

самая высокая контрастность среди существующих технологий;

время отклика измеряется в микросекундах, а у жидкокристаллических матриц в миллисекундах;

отсутствие лампы подсветки, значит, энергопотребление ниже;

толщина экрана ёщё меньше;

могут использоваться в широком диапозоне температур;

время жизни органических светодиодов;

необходимость тщательной герметизации матрицы от влаги;

дороговизна;

Перспективы развития разных технологий создания дисплеев.

На данном этапе наблюдается интересная картина: существует несколько технологий изготовления матриц дисплеев и все они активно развиваются, избавляются от недостатков. При всём при этом, нет жёсткого противостояния между изделиями, изготовленными по разным технологиям.

Если вам нужен большой экран, то выбираем плазменную матрицу, если меньше, соответственно жидкокристаллическую. Необходимо решать дизайнерские задачи? Выбираете жидкокристаллический дисплей, изготовленный по технологии S‐IPS. Нужна картинка с более‐менее высокой чёткостью и малым временем отклика? Выбираем технологию MVA/PVA. Не хочется платить большие деньги? Тогда выбираем TN+film. Хочется чего‐то этакого? Вот на подходе и уже выпускаются OLED‐мониторы, правда за большие деньги.

Поскольку каждая технология по сути нашла свою нишу, соответственно есть на неё спрос и она будет развиваться дальше, избавляясь от недостатков. Но как только какая‐либо из них окажется по технологическим и потребительским характеристикам аналогична или превзойдёт другую, соответственно она вытеснит конкурента.

Новейшая технология OLED очень перспективна, она может вытеснить плазменные дисплеи и потеснить жидкокристаллические, но не раньше, чем решится вопрос с увеличением времени жизни органического светодиода и удешевления технологии.

Жидкокристаллические мониторы сейчас самые дешёвые и они тоже избавляются от своих недостатков, но они по определению не могут превзойти плазменные мониторы по качеству красок, углов обзора, толщине экрана, времени отклика и величине диагонали.

Соответственно плазменные мониторы не могут заменить остальные в классе средних и малых мониторов, и, соответственно, в степени детализации изображения. Мелкие детали, да ещё на небольшом мониторе будут выглядеть некачественно.

Поэтому работы над улучшением характеристик матриц, изготовленных по разным технологиям ведутся непрерывно, но о решающем превосходстве какой‐либо технологии говорить не приходится. Превосходя в одних характеристиках, каждая из них, уступают соперникам в других. Поэтому вывод один: все эти технологии будут развиваться, а следовательно все они перспективны.

Мы рассмотрели какие существуют виды мониторов в настоящее время и устройство их матриц. В следующих статьях мы продолжим обзор технических характерисик мониторов.