LCD - мониторы и их использование

LCD - мониторы (жидкокристаллические)

Основой жидкокристаллических мониторов (Liquid Crystal Display) является специальная жидкость, имеющая свойства кристаллов. Она изменяет вектор поляризации луча света в зависимости от напряжения. Это позволяет изменять прозрачность элемента дисплея от 0 до 100%. Изменяя степень прохождения красного, зеленого и синего цветов, меняют цвет и яркость точки в широких пределах.


Сейчас в продаже встречаются два вида дисплеев -

• на пассивной матрице
• на активной матрице

Впрочем, последнее время для компьютеров и ноутбуков используется только активная матрица. Пассивные сохранились в старых моделях или в дешевых карманных устройствах - КПК, сотовых телефонах, цифровых фотоаппаратах и т.п. Таким образом, при покупке ноутбука или дисплея для компьютера тут выбирать не прийдется (тем не менее, не мешает поинтересоваться - мало ли что).
Однако, помимо типа матрицы существует множество других характеристик, имеющих значение при выборе монитора. Перечислим наиболее важные из них.

• размер экрана по диагонали
• разрешение в пикселях
• углы обзора (по вертикали / горизонтали)
• скорость отклика
• яркость и контрастность
• число оттенков цвета
• портретный режим

Размер изображения на жидкокристаллическом мониторе, в отличие от CRT, равен размеру экрана (а не меньше). В принипе, можно установить соответствие размеров экрана у средних CRT и LCD:

Размер экрана CRT	Размер экрана LCD
14"	12"
15"	14"
17"	15.4"
19"	17.5"
21"	19"

Если еще учесть, что четкость изображения на матрице LCD значительно выше, чем на кинескопе CRT, то на жидкокристаллическом мониторе можно работать в чуть большем разрешении. Тогда фактически можно использовать чуть меньший размер LCD, т.е. 17" CRT ~ 15" LCD и т.п.
Разрешение
Если для мониторов с трубкой CRT можно использовать разрешение в достаточно широком диапазоне (как меньше, так и больше рекомендуемого), то для LCD-мониторов есть такое понятие, как "естественное" разрешение (native). 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.
В случае масштабирования, т.е. преобразования разрешения компьютерного изображения в "натуральное" разрешение матрицы, возникают искажения. Так, чтобы на экране 1280 х 1024 отобразить картинку 800 х 600, приходится каждые две точки компьютерного изображения отражать на три точки матрицы. В простейшем случае это делается так - те точки матрицы, которые заполнены цветом более 50%, закрашиваются, а те, которые заполнены менее 50% - не закрашиваются.

Последнее время используются варианты, когда яркость точки меняется в зависимости от степени её "закрытия" - такое изображение получается более естественным. Реализуется это программной или аппаратной интерполяцией. При таком масштабировании эффект "рваных" краев менее заметен.

Еще более поздние варианты используют особенность ЖК-мониторов, что каждый пиксель разделен на три разноцветных субпикселя - за счет придания разной яркости пикселям добиваются более резкой границы линий - соответственно, более четкого изображения. При этом, правда незначительно изменяется цвет границы символов, но визуально это практически не наблюдается.
Углы обзора
Этот параметр до сих пор является предметом улучшения, поскольку не все плоскопанельные дисплеи имеют такой угол обзора, который удовлетворил бы вас, если вы привыкли работать с ЭЛТ-монитором. Так как свет от системы подсветки должен проходить сквозь поляризационные фильтры, жидкие кристаллы и так называемые слои выравнивания, он направлен в строго определённом направлении, т.е. в основном покидает поверхность дисплея, будучи ориентированными перпендикулярно относительно неё. Если пользователь смотрит на дисплей сбоку под острым углом, он может увидеть тёмный экран, либо цветовые искажения. Этот эффект может быть полезен для банковских автоматов, но в иных случаях он не является желаемым. Очень долго производились поиски технологий, позволяющих увеличить угол зрения. IPS (In-Plane Switching), MVA (Multi-domain Vertical Alignment) и TN+film (Twisted Nematic and retardation film) - это наиболее эффективные используемые техники увеличения угла обзора. Они позволяют увеличить угол обзора до 160° и более (т.е. по 80 градусов в каждую сторону от перпендикуляра к поверхности). Максимальный угол обзора определяется как угол, при котором визуальная контрастность уменьшается в 10 раз от исходного нормального значения (т.е. при вертикальном направлении взгляда к поверхности дисплея). Реально, у таких дисплеев цвета и контрастность визуально сохраняются в углах обзора в два раза меньше - т.е. примерно 80 градусов.
Cкорость отклика
Самой "больной" темой ЖК-мониторов сейчас является недостаточная скорость переключения ячеек. Несмотря на повсеместный переход к активным матрицам, у которых этот параметр почти на порядок лучше, чем у пассивных, проблема сохраняется. Так, наиболее распространенные экземпляры имеют скорость переключения 25 - 35 миллисекунд, что соответствует 30-40 кадрам в секунду. Наиболее продвинутые "переключают" ячейки за 16 миллисекунд, жертвуя цветопередачей и углом обзора. В то время как CRT-дисплеи имеют этот параметр примерно 10 милисекунд (он зависит, в основном, от люминофора и от частоты кадров).
 Число оттенков цвета
Ранее ЖК-мониторы имели плохую цветопередачу и малое число оттенков цвета (меньше 16 миллионов). Все современные матрицы не имеют таких проблем.
 Яркость и контрастность
Можно сказать, что по яркости TFT-дисплеи являются лидерами. Максимальная яркость принципиально определяется флуоресцирующим слоем (слоем подсветки). Средние значения яркости у ЖК-дисплеев сейчас 150 - 250 Кд/м2. И хотя технически возможно получить ещё более высокие уровни яркости, практически это не имеет смысла, т.к. при этом дисплей может просто ослепить человека. К слову, максимальная яркость для CRT-дисплея составляет 100 - 150 Кд/м2.
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 200:1 и выше, что обеспечивает воспроизведение живых насыщенных цветов. Контрастное соотношение выше 300:1 используется тогда, когда требуется точное отображение черно-белых полутонов - например, для графического дизайна или для работы с полиграфией. Для CRT контрастность легко достигает 500:1. Потому люди, работающие с графикой, пока предпочитают CRT.
"Портретный" режим
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.

Безопасность LCD

К сожалению, несмотря на миф о полной безопасности LCD, следует внимательно относится к этому вопросу при выборе монитора.
Первая проблема - излишняя яркость белого фона дисплея (или повышенная контрастность). Как правило, освещается экран сзади специальной лампой, яркость которой сложно изменять (как яркость лампы дневного света). Даже при минимальных настройках яркости этот параметр составляет 100 кд/м2. А теперь соотнесите это значение с величинами, рекомендуемыми всеми нормами для работы с наименьшей утомляемостью (диапазон яркостей от 30 до 100 кд/м2). Эти цифры соответствуют широкому диапазону освещений, встречающихся в нашей повседневной жизни в офисе и дома. При работе с ярким изображением на экране монитора, значительно превышающем яркость окружающих предметов, усталость нарастает катастрофически. Будут болеть и глаза, и голова.
Еще один отрицательный момент связан с тем, что яркость и цвет изображения в центре и по краям различаются. Вы заставляете ваши глаза постоянно перестраиваться при взгляде в центр и на периферию экрана, а это лишняя работа, значит, быстрее наступает утомление. Человеческий глаз способен отчетливо различать падение яркости в 5%, и даже у самых современных ЖК-мониторов с углом обзора в 160 градусов типичное значение падения яркости на краях (при взгляде с нормали, проведенной через центр экрана) порядка 15%!
Еще один момент - дешевые матрицы имеют большое время переключения ячейки, потому динамическое изображение "смазывается" на экране, заставляя напрягать зрение. Этот эффект важен не только в играх и при просмотре фильмов. Это раздражает даже при "прокрутке" текста в Word-е или при просмотре WEB-страницы.