Плоское чудо на жидких кристаллах

pic
Покупатель: Скажите, а какие мониторы сегодня самые лучшие?
Продавец: На жидких кристаллах.
Покупатель: Какие???
Продавец: На тонкопленочных транзисторах и жидких кристаллах.
Покупатель: Шуточки у вас плоские.
Продавец: Это мониторы у нас плоские, а шуточки нормальные.

Когда некто Ф. Рейнитцер открыл в 1888 году соединения, точнее, жидкости, обладающие анизотропией свойств, связанной с упорядоченностью ориентации молекул в пространстве, ему, наверное, и в голову не могло прийти, насколько в наши дни спустя столько десятилетий жидкие кристаллы (к которым относится, например, система мыло-вода) будут востребованы современной техникой.

Благодаря сильной зависимости физических свойств жидких кристаллов от внешних воздействий они применяются в температурных датчиках, индикаторных устройствах и особенно в модуляторах света — таких, как матрицы мониторов, экранов телефонов и часов, панельки всевозможных приборов, телевизоров и экранов видео- и цифровых фотокамер, мониторы ноутбуков, матрицы LCD-видеопроекторов и много еще где. Сегодня мы поговорим о плоскопанельных ЖК-мониторах, которые больше известны как TFT LCD-мониторы (дисплеи) — Thin-Film Transistor Liquid- Cristal Display.
В чем, собственно, феномен жидких кристаллов?

Феномен жидких кристаллов в нашем случае заключается в том, что есть органические соединения (известно несколько тысяч органических соединений, образующих жидкие кристаллы), сочетающие в себе свойства жидкости и кристаллов (почему и жидкие кристаллы) одновременно. Жидкие кристаллы представляют собой стержнеобразные молекулы, свойства которых подобны жидкости. Это вещество свободно пропускает свет, плоскость поляризации которого параллельна оптической оси, но под воздействием электрического заряда молекулы изменяют свою ориентацию и препятствуют прохождению света. В качестве наглядного примера можно провести эксперимент с модными в наше время оконными жалюзи. Когда створки открыты — весь свет проникает, когда закрыты — свет не виден, а в полуоткрытом положении свет слегка «приглушен». Теперь представим, что жалюзи имеют (пропускают) определенный цвет, значит, закрыв их, можно получить цветной квадрат окна, видимый с улицы. Пойдем дальше, разместив в три ряда жалюзи красного, зеленого и синего цветов одни за другими, можно, закрывая или открывая какой-либо цвет, получить смешение цветов или, закрыв все жалюзи, получить (теоретически) черный цвет.
Если кто видел, на 11-летие независимости Узбекистана в многоэтажном правительственном здании на площади Мустакиллик были определенным образом включены лампы в некоторых окнах, и нам была видна цифра 11.
Так вот и с жидкими кристаллами: с помощью электрического заряда можно открывать-закрывать ЖК-ячейку, а поместив сзади панели с жидкими кристаллами источник света, можно получить экран.

pic

Что представляет собой TFT LCD-дисплей?
Экран современных цветных ЖК-мониторов представляет собой матрицу, состоящую из триад элементов (ячеек) с жидкокристаллическим веществом (полисиликон и т.п.), который представляет собой светофильтр, имеющий три ячейки на каждый пиксель изображения — красной, зеленой и синей точек. Световая волна проходит через жидкокристаллическую ячейку, причем каждый цвет имеет свою ячейку. Закрытая ячейка свет не пропускает, открытая пропускает — так и формируется изображение. Современные ЖК-мониторы еще называют TFT-мониторами. Дело в том, что «открытие-закрытие» ячейки (приложение электрического заряда) происходит посредством тонкопленочного транзистора. Каждым пикселем управляют три TFT-транзистора (Thin-Film Transistor) — для красного, зеленого и синего цветов. Так при разрешении монитора 1024х768 в матрице содержится 786432 пикселя (и соответственно ЖК-ячеек по три на каждый пиксель — одна красная ячейка, одна зеленая ячейка и одна синяя), следовательно, по три TFT-транзистора на каждый пиксель составит 2359296 штук. Сзади ЖК-панели размещается источник света (лампа), равномерно освещающий всю матрицу, которая в момент формирования изображения представляет собой как бы слайд. «Руководит» работой транзисторных ключей видеокарта компьютера.

Размеры TFT (LCD)-мониторов.
Честность и еще раз честность

Размеры современных TFT-мониторов колеблются от 15″ до 24″ (есть даже и более 30″, но не в серийном производстве), при этом никто ни у кого не ворует невидимые дюймы. В этом смысле TFT-мониторы — самые честные мониторы в мире. Для примера 17″ CRT (обыкновенный) монитор имеет видимую часть не более 15,2″, т.е. размер 17″ CRT-монитора практически равен 15″ TFT, т.к. у ЖК-мониторов «дюймовость» соответствует заявленной на 100%. Самые маленькие TFT-мониторы 14,5″, а самые большие — 24″. Совсем недавно корпорация Samsung (смею надеяться, что не только она одна) запланировала начало производства TFT- панелей нового поколения 6G (шестого поколения!), размер исходных TFT-панелей должен достигнуть 1370х1670 миллиметров. Понятно, что таких мониторов никто выпускать не собирается, просто в дальнейшем исходная панель разрезается либо на 6 тридцатидюймовых «панелек», либо на 16 девятнадцатидюймовых. С внедрением таких технологий цена на TFT-мониторы может снизиться до $150 за 15″ монитор. Возможность создания 30″ панелей позволит активнее внедрять TFT- телевизоры. Сегодня для производства большеэкранных TFT-телевизоров используется составной экран из двух (или четырех) TFT-панелей.

pic

Технические характеристики
и сравнение с CRT-мониторами

Современные TFT-мониторы (особенно по сравнению с СRT) имеют самые высокие показатели по безопасности среди всех компьютерных устройств. Действительно, TFT-монитор ничего не излучает, не бликует (т.к. абсолютно плоский и матовый и сделан не из стекла), не мерцает, потребляет всего 30-55 Вт (а у CRT-мониторов не менее 100 Вт) и при этом занимает пространства в несколько раз меньше, чем самый «обрезанный» и изящный CRT-монитор.
Размер пикселя у современных TFT-мониторов колеблется от 0,264 мм (17″) до 0,297 мм (15″), причем размеры пикселя, понятно, нормальные и настоящие, а не как у CRT — столько- то в центре, столько- то по краям, да и измеряют их то ли по диагонали, то ли по вертикали. В общем, сплошной обман. Нет таких пережитков CRT-технологии, как «замыленность» по углам или «сферообразность» или «вогнутость» изображения. Плоский — значит, плоский. Практически все TFT-мониторы поддерживают разрешение 1024х768 для 15″ монитора, а у 17″ мониторов рабочее разрешение составляет 1280х1024, а 24″ и 1920х1200. При этом любой современный TFT-монитор имеет 8-битовое представление каждого цвета и поддерживает до 16,2 миллиона цветов. Отличительной особенностью TFT-мониторов является наличие таких присущих только им параметров, как яркость и контрастность (вернее, у CRT-мониторов они тоже есть, но не измеряются в чем-либо). Большинство TFT-мониторов имеют яркость в пределах 200-300 канделл на метр квадратный, а контрастность в пределах от 300:1 до 400:1 (у самых-самых и 500:1). Ясно, что чем эти показатели выше, тем лучше.
Учитывая тот факт, что изображение на экране формируется жидкими кристаллами, которые меняют ориентацию в пространстве, существует такой немаловажный показатель TFT-мониторов (у CRT, понятно, его нет и быть не может), как угол обзора, причем вертикальный и горизонтальный. Угол обзора указывает, в пределах скольки градусов под наклоном к вертикальной и/или горизонтальной поверхностям может находиться пользователь, и изображение при этом будет видно полноценно. На примере все тех же жалюзи. Если мы подойдем к жалюзи поближе и под наклоном заглянем за створки, то мы увидим улицу, а в случае с TFT-панелью — свет лампы. Так вот, понятно, что самым идеальным углом будет 180 градусов, но у классных TFT-мониторов он достигает 170 по вертикали и 170 по горизонтали, у самых посредственных — 120 по горизонтали и 110 по вертикали. Большинство TFT-мониторов имеют аналоговый стандартный SVGA интерфейс, хотя уже бывают и с интерфейсами D-Sub и DVI-D.
Учитывая 3D-направленность сегодняшнего пользователя и активное использование видеоприложений в работе, самым важным показателем TFT-монитора является время реакции матрицы (его еще называют временем отклика, response time). Этот показатель характеризует среднее время отклика матрицы в процессе открытия-закрытия пикселей TFT-панели или промежуток времени, за который изображение на экране может быть изменено. Хороший TFT-монитор имеет время реакции матрицы (response time) не выше 25 милисекунд. Недорогой TFT-монитор имеет время реакции матрицы 45-60 милисекунд. При времени реакции матрицы более 45 милисекунд все видеоролики и вообще любое видео (включая 3D-игры) имеют либо размытое изображение, либо заметны т.н. «хвосты» (tracers) или «шлейфы», тянущиеся за движущимся изображением. На таких мониторах можно отучать молодых, не в меру увлеченных геймеров от игр.
Несмотря на то, что устройство TFT и CRT-мониторов различно, у них имеются и общие характеристики — такие, как частота вертикальной и горизонтальной развертки и полоса пропускания. У TFT-мониторов частота горизонтальной развертки лежит в пределах 30-81 КГц, частота вертикальной развертки от 56-85 Гц, а полоса пропускания от 95 до 135 MГц. Хотя частота вертикальной развертки (Vertical Frequency) совпадает по параметрам и названию с аналогичным показателем CRT-мониторов, означает это не совсем одно и то же, т.к. в TFT-мониторах нет никаких лучей от электронных пушек, «обегающих» и генерирующих с определенной частотой кадры (почему еще частоту вертикальной развертки называют частотой кадровой развертки). В случае с TFT-мониторами частота вертикальной развертки означает возможную частоту обновления кадров (или части изображения), т.к. в статичном положении картинки кадры не меняются вовсе. В CRT же мониторах даже неподвижная картинка генерируется с частотой вертикальной развертки. Данное различие делает TFT-мониторы еще более безопасными для зрения, т.к. большинство из нас, работая в каких-либо приложениях, сосредоточивают зрительное внимание на изменяемых объектах картинки. В случае с CRT-мониторами боковым зрением (так сказать, краем глаза) мерцание монитора все же сильно заметно и приводит к усталости глаз в целом, ведь известно же, что боковое зрение у человека более острое. В TFT-мониторах рамка приложения (графическое обрамление программы) не меняется, следовательно, и не генерируется кадр ни с какой частотой — боковое зрение отдыхает. Края картинки абсолютно статичны. Благодать.
По безопасности TFT-мониторы сертифицируются по стандартам TCO-95/99. При этом по вопросам излучения и вреда для здоровья даже в рамках стандарта TCO любой TFT-монитор несказанно безопаснее для здоровья, чем монитор CRT. Нет никаких излучений вообще, поэтому «рентгенолюбивые» кактусы расти не будут (вот ведь облом по вопросам «текиловарения»). Некоторые TFT-мониторы имеют сертификацию «Medical Certification» (рекомендован для использования в медицинских учреждениях). В общем, «завяжи и лежи», ну т.е. «поставь и смотри на здоровье».

pic

Цена — как много в этом звуке
для сердца жадного слилось

Если быть совсем откровенным, то TFT-мониторы по своим технико-экономическим показателям только недавно приблизились к обычным CRT-мониторам. Еще несколько лет назад TFT-монитор, имея разрешение 800х600, угол обзора не более 90 градусов, контрастность 100:1, а время реакции матрицы более 90 милисекунд, стоил в 15-дюймовом исполнении более 1500 долларов США. Даже озабоченный пространством и здоровьем (вдруг что-нибудь облучится без меры) новый русский покупал TFT-монитор исключительно для «понтов». Сегодня же ценовая картина совсем иная, 15″ TFT-монитор с приличными характеристиками, вменяемого производителя стоит менее $400. Если сравнивать с 17″ обычным монитором (видимая часть у них приблизительно одинаковая), то у хорошего плоского 17″ CRT-монитора цена не менее $250, т.е. менее чем в два раза. Ради здоровья, пространства на столе и немного «понтов» можно уже и позволить себе купить TFT-монитор.
Все мы должны благодарить TFT-мониторы за падение цен на CRT-мониторы, т.к. почувствовав близкую погибель (хотя, на мой взгляд, CRT-мониторы еще поживут лет «-надцать», если не больше, особенно у профессионалов) старой технологии, производители «трубчатых» мониторов снизили цены как только смогли. Однако необходимо понимать, что цена на TFT-мониторы всегда будет несколько выше, т.к. сам процесс производства TFT-панелей допускает отбраковку до 50% матриц, ведь произвести изделие с почти тремя миллионами (а иногда и больше) транзисторов и ЖК-ячеек не так-то просто. Хотя, будем надеяться, технологический прогресс не стоит на месте, и новые TFT-панели будут дешевле, в то время как в CRT-технологиях уже, по всей видимости, наступил предел в показателях цена/производительность.

pic

Недостатки TFT-мониторов

Недостатков у TFT-мониторов немного, но они существенны.
Во-первых, цена, на 15″ TFT-монитор выше, чем у 17″ CRT, почти в два раза, а у 17″ TFT по сравнению с 19″ CRT более чем в 2,5 раза. Большинство пользователей сегодня устраивает размер обычного CRT-монитора 15″ с видимой частью не более 13,8″, а TFT-монитор с размером экрана 14,5″ дороже, чем недорогой 15-дюймовый CRT-монитор, почти в 3 раза.
Во-вторых, в процессе изготовления TFT-панелей практически невозможно избежать наличия «бракованных» или «пробитых» пикселей. Что это такое? Производитель не считает браком наличие 5-ти — 8-ми (у разных производителей по-разному) пикселей, у которых одна из ЖК-ячеек (какой-либо цвет) не работает, и вы видите более яркую или менее темную точку на экране. Иногда не работает весь пиксель (его еще называют «пробитым»), т.е. вся триада, и тогда белая точка на темном экране горит всегда и портит всю картинку. Бывают случаи, когда в начале эксплуатации после нескольких часов работы бракованные пиксели появляются, но производитель не считает это браком. Печально.
Пожалуй, самым большим недостатком можно считать фиксированное рабочее разрешение TFT-монитора. Что это значит? В TFT-мониторе установлено определенное количество транзисторов под определенное разрешение, и хотя допускается переход на более низкое разрешение (на более высокое он перейти по-настоящему не может, т.к. все пиксели на TFT-панелях имеют фиксированный размер, в CRT-мониторах же размер пикселя в каких-то пределах может меняться, для перехода на более высокое разрешение в TFT-мониторах используется так называемая ZOOM-технология, это когда вы видите только часть экрана, но, якобы, с большим разрешением), это разрешение может формироваться даже не «ровным» количеством пикселей и картинка выглядит несколько «угловато». На новых TFT-мониторах этот недостаток удается решить (несколько «сгладить» картинку) при помощи программных средств.
Среди мелких недостатков, которые могут быть или не быть, это более менее равномерная освещенность всей TFT-панели. Неравномерная освещенность матрицы приводит к тому, что некоторые части экрана будут как-бы не в фокусе (напоминает эффект расфокусировки у CRT-мониторов). Недаром настройку подсветки матрицы у производителей TFT-мониторов иногда сравнивают с настройкой фокусировки трубки у производителей CRT-мониторов. Некоторые считают этот процесс творческим, а не техническим.

Достоинства TFT-мониторов

Достоинства TFT-мониторов помимо экологичности и безопасности для здоровья состоят в следующем:
• размер экрана монитора совпадает с размером видимой части (писалось выше);
• меньшие габариты и по весу (обычно не более 5-6 кг), и особенно по глубине (не более 4-6 см), что позволяет экономить рабочее пространство;
• более низкое энергопотребление, ну и, естественно, меньшее выделение тепла;
• на некоторых моделях имеется возможность поворота монитора на 90%, что иногда требуется дизайнерам.

Как выбирать TFT-монитор

Понятно, что TFT-монитор — самое обыкновенное компьютерное чудо (хотя и на весьма жидких кристаллах), поэтому его производят самые обыкновенные и, что самое интересное, самые известные производители CRT-мониторов. У нас в Узбекистане наиболее полно представлена продукция таких брэндов, как: Samsung, LG, Fujitsu-Siemens и НР. TFT-мониторы LG и Samsung являются лидерами по показателю цена/производительность.
При покупке монитора, помимо цены и дюймовости (это решайте для себя сами, хотя ясно, что чем больше экран TFT-монитора, тем большее разрешение он поддерживает), в первую очередь обратите внимание на три важнейших параметра: время реакции матрицы (response time), угол обзора (а то у вас помимо глаз еще и шея болеть начнет от долгой работы в одном положении головы) и контрастность (да и яркость тоже, а не то вашим профессиональным кредо станет прищуренный взгляд да наморщенный лоб).
Проверяя во время покупки монитор, проверьте наличие отсутствия бракованных и «битых» пикселей (в процессе работы они, как правило, не появляются). Не помешает проверить и равномерность распределения освещенности.
Можно считать дополнительным аргументом в пользу того или иного TFT-монитора отсутствие внешнего блока питания (его, как правило, встраивают в корпус) и наличие большого количества USB-портов (можно подключить и USB-мышь, и фотокамеру, и диктофон).

Кому подойдет TFT-монитор,
а кому он не нужен и даром

Для большинства нормальных и высокообразованных пользователей с учетом экономической составляющей и бюджетной политики (что дороже — здоровье или…) для использования в офисных приложениях или профессиональных задачах, TFT-монитор — идеальная альтернатива обычным CRT-собратьям. Недаром большинство руководителей разного ранга, так сказать, приняли первый удар на себя, дабы постичь все совершенство экологичных и современных технологий и затем на основе личного опыта поставить данную технику на столы своих подчиненных. Есть уже в Ташкенте и интернет-кафе, в которых стоят TFT-мониторы и успешно прошли испытания Интернетом, а главное — играми. Но есть категории профессионалов-графиков-полиграфистов, для которых TFT-мониторы, как, кстати, и большинство недорогих моделей CRT-мониторов, никак не подойдут. То ли по разрешению (вернее, по возможности работать продуктивно с различным разрешением), то ли по калибровке цветов (подай им встроенный калибратор, и все тут), то ли по цветопередаче и тепловой настройке монитора. Мне это до конца неведомо. Вводить в заблуждение не буду. Знаю одно: жидкокристаллический монитор даже в нашей солнечной стране не сохнет. А в остальном монитор как монитор. Только не вредный для здоровья трудящихся нас.

pic

Orphus system