Основные общие характеристики мониторов
Разрешающая способность, или разрешение монитора — это размер минимальной детали изображения, которую можно различить на экране. Данный параметр характеризуется количеством элементов разложения — пикселей (pixel) — по горизонтали и вертикали экрана. Чем больше количество пикселей, тем более детальное изображение формируется на экране. Необходимое разрешение в значительной степени зависит от конкретного приложения. Символьные приложения (например, программы командной строки) требуют невысокого разрешения, в то время как приложения с большим объемом графики (например, настольная издательская система) нуждаются в более детальных изображениях. Видеоадаптеры компьютеров поддерживают несколько стандартных разрешений.
Режимы развертки. Мониторы и видеоадаптеры могут поддерживать два режима развертки: чересстрочная (I nterlaced) и прогрессивная (P rogressive) [ построчная (noninterlaced)]. Построчный режим используется в большинстве систем отображения. В этом режиме электронный луч сканирует экран построчно сверху вниз, формируя изображение за один проход. В чересстрочном режиме луч также сканирует экран сверху вниз, но за два прохода: сначала нечетные строки, а затем четные. Каждый проход при чересстрочной развертке занимает половину времени формирования полного кадра при построчной развертке. Таким образом, на полную регенерацию изображения в обоих режимах уходит одно и то же время.
Мониторы с чересстрочной разверткой могут работать с меньшей частотой регенерации (частотой кадров), что снижает их стоимость. Ограничение возможностей этой развертки связано со способностью глаза «размазывать» две соседние, выведенные в текущем полукадре строки (например, четные) на зазор между ними (в нашем случае — на нечетную строку, по которой луч пробежит в следующем полукадре).
Управление питанием. Самым известным стандартом является DPMS (Display Power-Management Signaling — сигналы управления питанием монитора) ассоциации VESA, который определяет состав сигналов, передаваемых компьютером в монитор, когда компьютер простаивает и находится в режиме пониженного потребления энергии.
Управление энергопотреблением монитора осуществляется с помощью операционной системы. Такие системы, как Windows 9xподдерживают спецификацию расширенного управления питанием (Advanced Power Management — APM), согласно которой при длительном бездействии компьютер переходит в режим пониженного энергопотребления. В Windows 98/Me и Windows 2000 система расширенного управления питанием получила дальнейшее развитие. Она теперь называется ACPI (Advanced Configuration and Power Interface). Для активизации описанных функций необходима их поддержка на уровне BIOS, что и сделано в современных системных платах.
Режимы, предусмотренные стандартом DPMS:
• On (включено). Это рабочее состояние дисплея.
• Stand-By. Когда часть электроники монитора отключена, энергопотребление значительно снижено, но возвращение в рабочее состояние происходит быстро.
• Suspend. Дисплей практически полностью выключен, и энергопотребление снижено почти до минимума, но возвращение в рабочее состояние осуществляется дольше, чем из режима Stand-By.
• Off (выключено). В этом состоянии дисплей выключен и не потребляет энергии. Чтобы вернуть его в рабочее состояние, пользователь должен нажать кнопку включения.
Дисплей с электронно-лучевой трубкой «CRT» (Cathode Ray Tube)
Жидкокристаллический дисплей «LCD» (Liquid Crystal Display)
Пассивные матрицы
Активные простые матрицы (TN и др.)
По этим причинам в компьютерных дисплеях простые пассивные матрицы практически не использовали. Сначала придумали ячейки, использующие технологию STN (Super TN [TN означает Twisted Nematic — от наименования типа жидких кристаллов («закрученные нематические »)]), с помощью которой удалось увеличить угол «закручивания» поляризованного света внутри ЖК-ячейки с 90° до 270°, что позволило обеспечить лучшую контрастность изображения и более плавное управление полутонами. Дальнейшим усовершенствованием стала технология DSTN (Dual-scan Supertwisted Nematic — экран с двойным сканированием (развёрткой) на суперскрученных нематических элементах), где попросту взгромоздили друг на друга две STN-ячейки, молекулы которых при работе поворачиваются в противоположные стороны. Это позволило довести контрастность в проходящем свете до такой величины, что появилась возможность изготовить цветной дисплей, в котором на каждый пиксель приходится три ЖК-ячейки (субпиксела), каждая со своим цветным фильтром.
Кроме контрастности, большой проблемой пассивных матриц было огромное время прорисовки изображения. Система параллельных электродов, по сути, представляет собой конденсатор, да еще и заполненный электролитом (жидкими кристаллами), будто специально для увеличения его емкости. Вместе с неизбежно высоким сопротивлением тончайших прозрачных электродов ячейка образует отличный фильтр низкой частоты. Поэтому время реакции при подаче импульса напряжения было удручающе большим — сотня-другая миллисекунд считалась очень хорошим показателем. Это некритично для цифровых индикаторов в часах, но для компьютерных дисплеев с частотой обновления экрана порядка 60 Гц никуда не годится.
Быстродействие ячеек удалось повысить, поставив в каждой из них дополнительный тонкопленочный транзистор (TFT). Он резко улучшил временные характеристики упомянутого фильтра, в результате чего время обновления снизилось до приемлемых десятков миллисекунд.
Такие дисплеи стали называться активноматричными [собственно, давно уже нужно убрать навязшую в зубах аббревиатуру TFT из названий мониторов, чтобы не вызывать лишних вопросов у «чайников», так как все мониторы теперь только с активными матрицами]. К сожалению, транзисторы имеют обыкновение иногда сгорать, и при их количестве в несколько миллионов вероятность такого события становится весьма ощутимой — вот тогда и появляются всем известные битые пикселы, которые в технологии TFT TN выглядят, как бросающиеся в глаза ярко светящиеся точки.
Третьей серьезной проблемой, с которой столкнулись изготовители матриц, был малый угол обзора. Взгляните еще раз на рис. 2,1 и мысленно поставьте две ячейки друг на друга, чтобы получить нечто напоминающее ячейку DSTN. Даже удивительно, как производители вообще достигают углов обзора 120-160, а то и 170 градусов. Причем дело не только в том, что поляризаторы, электроды и не показанная на рисунке Black Matrix («черная сетка», которая разделяет субпикселы, чтобы они не засвечивали друг друга) попросту загораживают свет, но и в том, что при взгляде на матрицу сбоку угол поляризации светового потока получается не совсем таким, как при строго перпендикулярном направлении взгляда.
Теперь ясно, почему изображение чернеет, синеет и даже может обращаться в негатив, стоит нам присесть перед монитором с TN-матрицей. Если же взглянуть на него сверху, изображение наоборот, светлеет. Это характерный признак TN-технологии, позволяющий легко отличить такие матрицы от других разновидностей.
Добавление «+film» означает, что матрицу покрывают специальной пленкой, увеличивающей угол обзора за счет эффекта преломления. Как и TFT, эту приставку давно пора убрать из спецификаций, так как в области компьютерных дисплеев никаких других TN, кроме «+film», больше не бывает.
Обычная TN-матрица имеет углы обзора градусов в 90 (по горизонтали, по вертикали не больше 20), а «+film» позволяет увеличить их примерно до 140 (по вертикали — до 40-60), причем измеряется это для падения контраста до 10:1. Что при этом творится с цветопередачей — умалчивается.
Однако не нужно думать, что TN — однозначно плохо. Во-первых, эта технология гораздо дешевле других, и если вы попробуете найти на рынке, скажем, ноутбук с «более прогрессивными» типами матриц, то будете неприятно удивлены ценой. Во-вторых, за последние годы эта технология развивалась очень быстро, и дешевые мониторы заметно прибавили в качестве. И, наконец, углы обзора имеют значение для больших матриц в настольных дисплеях. В ноутбуках же, где человек сидит, уставившись в экран 12-15 дюймов с расстояния 30 см и, как правило, в одиночку, разницы между технологиями он может и не заметить.
Если простой пассивный ЖК-индикатор использует зеркало, отражающее внешний свет, то для компьютерных дисплеев такой метод, естественно, неприемлем. С тех пор подсветку во всех мониторах делают по одной и той же схеме: сзади матрицы по боковым краям ставят специальные ртутные флюоресцентные лампы с холодным катодом, питающиеся от высоковольтного преобразователя. Это тонкая светящаяся трубочка, которая вытянута вдоль всей высоты матрицы, а равномерность освещения достигается специальной конструкцией отражающей задней стенки, которая более-менее равномерно распределяет свет по всей площади. В небольших ЖК-мониторах лампа может быть одна, а в крупных, особенно «широкоэкранных» ставят и более двух ламп — четыре, шесть, и так далее. Сейчас ртутные вытесняются ксеноновыми лампами низкого давления или светодиодами — пока дорогими, но более экономичными и не загрязняющими окружающую среду.