Мониторы на жидкокристаллических индикаторах (ЖКИ, LCD — Liquid Crystal Display) — это цифровые плоские мониторы.
Эти мониторы используют специальную прозрачную жидкость, которая при определенных напряженностях электростатического поля кристаллизуется, при этом изменяются ее прозрачность, коэффициенты поляризации и преломления световых лучей. Эти эффекты и используются для формирования изображения. Конструктивно такой дисплей выполнен в виде двух электропроводящих стеклянных пластин, между которыми и помещается тончайший слой такой кристаллизующейся жидкости. В качестве источника света для задней или боковой подсветки экранов обычно используются флуоресцентные лампы с холодным катодом или электролюминесцентные панели.
LCD бывают с активной и пассивной матрицами.
В пассивной матрице каждый элемент экрана (пиксел) выбирается на перекрестии координатных управляющих прозрачных проводов. В активной матрице для каждого элемента экрана есть свой управляющий транзистор; их поэтому часто называют TFT-экранами (TFT — Thin Film Transistor, тонкопленочный транзистор). Мониторы с TFT-экранами обеспечивают лучшее качество изображения и более высокую, даже по сравнению с CRT-мониторами, надежность: срок службы этих мониторов почти в полтора раза больше.
Наряду с монохромными широко используются и цветные дисплеи. У цветных дисплеев каждый элемент изображения состоит из трех отдельных пикселов (R, G и В), покрытых тонкими светофильтрами соответствующих цветов. Современные дисплеи с активной матрицей поддерживают стандарт TrueColor, что позволяет отображать до 16,7 млн цветовых оттенков. Сами цвета достаточно глубокие и яркие.
Дисплеи с активной матрицей имеют лучшую яркость и предоставляют возможность смотреть на экран даже с отклонением до 85° и более (при угле обзора 170°) без ущерба качества 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 178°, и есть все основания предполагать, что технология будет и дальше совершенствоваться. На панели с активной матрицей можно отображать движущиеся изображения без видимого искажения, так как время отклика (время, за которое можно перевести пиксел из темного состояния и обратно) у них 4-30 мс против 300 мс для пассивной матрицы, а контрастность изображения даже 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 прохождения 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 для настольных компьютеров, что позволяет создавать компактные мониторы, менее опасные для нашего здоровья.
Эффективное разрешение у каждого LCD-монитора только одно, его называют native («родное»), оно неизменно и определяется размером и количеством пикселов, которые физически фиксированы. Именно в native-разрешении LCD-монитор воспроизводит изображение лучше всего. Например, если LCD-монитор имеет native-разрешение 1024 х 768, то на каждой из 768 линий расположено 1024 пиксела. Есть, правда, возможность использовать и более низкое, чем native, разрешение, прибегая к одному из двух методов:
□ центрирование (centering) — для отображения берется только то количество пикселов, которое необходимо для формирования картинки с более низким разрешением. В результате изображение получается не во весь экран, а только в его середине. Все неиспользуемые пикселы остаются черными, то есть вокруг изображения образуется широкая черная рамка;
□ растяжение (expansion) — при воспроизведении изображения с более низким, чем native, разрешением используются все пикселы, то есть изображение занимает весь экран. Однако из-за того, что изображение растягивается на весь экран, возникают небольшие искажения и ухудшается резкость.
Переход к нужному методу выполняется включением (expansion) или выключением (centering) режима Zoom — масштабирования изображения.
LCD-панель типа XGA имеет native-разрешение 1024 х 768, a SXGA — 1280 х 1024.
Потребляемая и рассеиваемая мощность у LCD-мониторов существенно ниже, чем у CRT-мониторов.
Еще недавно проблемой LCD-экранов был их размер: с ростом диагонали дисплеев ухудшаются их остальные характеристики и резко увеличивается их стоимость. Но сейчас уже выпускаются для массового покупателя LCD-мониторы с диагональю 20 дюймов, а недавно разработчики представили модели TFT-LCD-мониторов с диагоналями 43 и 64 дюйма, хотя последние еще очень дороги.
В табл. 12.5 приведены сравнительные характеристики TFT-LCD- и CRT-мониторов.
Таблица 12.5. Сравнительные характеристики TFT-LCD- и CRT-мониторов
| Параметр | TFT-LCD-монитор | CRT-монитор |
| Разрешение | Одно разрешение с фиксированным размером пикселов. Оптимально монитор можно использовать только в этом разрешении | Поддерживаются различные разрешения. При всех разрешениях монитор можно использовать оптимально. Ограничение накладывается только приемлемостью частоты регенерации |
| Частота кадров | Оптимальная частота 60 Гц, что достаточно для отсутствия мерцания | Только при частотах свыше 75 Гц отсутствует явно заметное мерцание |
| Формирование изображения | Изображение формируется физическими пикселами. Шаг пикселов зависит только от размера самих пикселов, но не от расстояния между ними. Каждый пиксел формируется индивидуально, что обеспечивает хорошую фокусировку, ясность и четкость | Пикселы формируются группой точек или полосок. Четкость и ясность изображения зависит от размера зерна, размера экрана и выбранного разрешения |
| Угол обзора | В настоящее время угол обзора составляет 140-178° | Отличный обзор под любым углом |
| Излучения и энергопотребление | Практически никаких опасных электромагнитных излучений нет. Уровень потребления энергии примерно на 70 % ниже, чем у стандартных CRT-мониторов | Всегда присутствует электромагнитное излучение. Потребление энергии в рабочем состоянии примерно 80-100 Вт |
| Сфера применения | Стандартный монитор для мобильных ПК. В последнее время начинает использоваться и для настольных компьютеров | Стандартный монитор для настольных компьютеров |
Вывод. Дисплей с активной матрицей обеспечивает лучшее качество: хорошую безынерционность, разрешающую способность, контрастность и яркость изображения, но он существенно более сложный и дорогой. Например, монитор, который может показывать изображение с разрешением 800 х 600 пикселов в режиме SVGA и только с тремя цветами, имеет 1 440 000 отдельных транзисторов.
В табл. 12.6 представлены основные параметры некоторых моделей современных LCD-мониторов.
Таблица 12.6. Параметры некоторых LCD-мониторов
| Марка | Фирма | Диагональ, дюймов | Размер пиксела, мм | Угол обзора, град | Время отклика, мс | Разрешение, пикселов | Контрастность | Яркость, кд/м2 | Глубина с подстав-кой, см | Вес, кг |
| 1503М | NEC | 0,297 | 100/120 | 1024 х 768 | 400:1 | 18,3 | 6,6 | |||
| 1703М | NEC | 0,264 | 140/160 | 1280 х 1024 | 400:1 | 19,6 | 5,3 | |||
| 91VM | NEC | 0,294 | 170/170 | 1280 х 1024 | 700:1 | 20,7 | 6,0 | |||
| L1530S | LG | 0,297 | 140/160 | 1024 х 768 | 400:1 | 10,5 | 3,6 | |||
| L1730S | LG | 0,264 | 140/160 | 1280 х 1024 | 550:1 | 11,5 | 4,9 | |||
| L1910S | LG | 0,294 | 176/176 | 1280 х 1024 | 400:1 | 22,3 | 7,2 | |||
| AL-1512 | Acer | 0,297 | 110/120 | 1024 х 768 | 450:1 | 3,7 | ||||
| А1-1714 | Acer | 0,264 | 130/160 | 1280 х 1024 | 350:1 | 20,4 | 5,6 | |||
| 190P5EG | Philips | 0,264 | 170/170 | 1280 х 1024 | 700:1 | 21,0 | 6,2 | |||
| 510N | Samsung | 0,297 | 140/120 | 1024 х 768 | 450:1 | 17,5 | 3,1 | |||
| 710N | Samsung | 0,264 | 160/160 | 1280 х 1024 | 600:1 | 17,5 | 4,4 | |||
| 193Р | Samsung | 0,294 | 178/178 | 1280 х 1024 | 800:1 | 23,6 | 7,1 | |||
| НХ73 | Sony | 0,264 | 160/160 | 1280 х 1024 | 500:1 | 26,0 | 7,1 | |||
| НХ93 | Sony | 0,294 | 170/170 | 1280 х 1024 | 800:1 | 26,5 | 8,5 | |||
| VG910b | ViewSonic | 0,294 | 170/170 | 1280 х1024 | 600:1 | 18,0 | 7,5 |
Компания NEC в конце 2003 года анонсировала две новых модели LCD-мониторов с диагональю экрана 21,3 дюйма, впервые поддерживающих сверхвысокое разрешение 2048 х 1536 пикселов. Первая модель отображает 16 млн цветовых оттенков, контрастность 500: 1, яркость 235 кд/м2 (кд — кандела), время отклика 25 мс; вторая модель монохромная: отображает 766 градаций серого, контрастность 700 : 1, яркость 800 кд/м2, время отклика 30 мс.