Ретина LCD дисплей, что это такое, его устройство и преимущества

Равномерность заполнения поля

Одна из характерных особенностей получения изображения в ЖК-мониторах состоит
в том, что панель с жидкими кристаллами подсвечивается сзади мощным потоком
света, который испускается флуоресцентной или галогенной лампой. В настольных
моделях, в отличие от ноутбуков, обычно используются две лампы. При этом очень
трудно добиться равномерной подсветки по всей площади панели с жидкими кристаллами,
что приводит к неравномерности в яркости изображения, вследствие чего на экране
монитора возникают светлые и темные пятна, очень хорошо заметные на однородном
цветном или светло-сером фоне.

Неравномерность изображения на ЖК-мониторе с размером диагонали 15 и более
дюймов усиливается еще из-за того, что экран состоит не из одной, а из двух
и более матриц.

У некоторых ЖК-мониторов неравномерность яркости изображения выражена довольно
сильно, у других — едва заметна, но факт остается фактом: почти у всех ЖК-мониторов
в той или иной степени наблюдался этот недостаток, и здесь ЖК-панели проигрывают
ЭЛТ-мониторам. Конечно, добиться равномерной яркости изображения очень сложно,
далеко не все ЭЛТ-модели удовлетворяют этому требованию, однако наиболее качественные
мониторы для массового рынка и дорогостоящие модели для профессионального использования
имеют близкую к идеалу равномерность яркости изображения, в то время как ЖК-панели
все еще далеки от этого.

Метеорит72 - лучший интернет магазин светодиодного освещения! Товары высочайшего качества, безупречный сервис, широчайший ассортимент, отличные цены, гарантия. Посмотреть продукцию >>>

Преимущества и недостатки

 Офисные Светильники

Искажение цветности и контрастности изображения на ЖК-мониторе с малым углом обзора матрицы, при взгляде под малым углом к его плоскости

Макрофотография бракованной ЖК-матрицы. В центре можно увидеть два дефектных субпикселя (зелёный и синий).

Разбитая матрица смартфона

К преимуществам жидкокристаллических дисплеев можно отнести малые размер и массу в сравнении с ЭЛТ. У ЖК-мониторов, в отличие от ЭЛТ, нет видимого мерцания, дефектов фокусировки и сведения лучей, помех от магнитных полей, проблем с геометрией изображения и чёткостью. Энергопотребление ЖК-мониторов в зависимости от модели, настроек и выводимого изображения может как совпадать с потреблением ЭЛТ и плазменных экранов сравнимых размеров, так и быть существенно — до пяти раз — ниже. Энергопотребление ЖК-мониторов на 95 % определяется мощностью ламп подсветки или светодиодной матрицы подсветки (англ. backlight — задний свет) ЖК-матрицы. Во многих мониторах 2007 года для настройки пользователем яркости свечения экрана используется широтно-импульсная модуляция ламп подсветки частотой от 150 до 400 и более герц.

Малогабаритные ЖК-дисплеи без активной подсветки, применяемые в электронных часах, калькуляторах и т. п., обладают чрезвычайно низким энергопотреблением, что обеспечивает длительную (до нескольких лет) автономную работу таких устройств без замены гальванических элементов.

С другой стороны, ЖК-мониторы имеют и множество недостатков, часто принципиально трудноустранимых, например:

  • в отличие от ЭЛТ, могут отображать чёткое изображение лишь при одном («штатном») разрешении. Остальные достигаются интерполяцией;
  • по сравнению с ЭЛТ, ЖК-мониторы имеют малый контраст и глубину чёрного цвета. Повышение фактического контраста часто связано с простым усилением яркости подсветки, вплоть до некомфортных значений. Широко применяемое глянцевое покрытие матрицы влияет лишь на субъективную контрастность в условиях внешнего освещения;
  • из-за жёстких требований к постоянной толщине матриц существует проблема неравномерности однородного цвета (неравномерность подсветки) — на некоторых мониторах есть неустранимая неравномерность передачи яркости (полосы в градиентах), связанная с использованием блоков линейных ртутных ламп;
  • фактическая скорость смены изображения также остаётся заметно ниже, чем у ЭЛТ и плазменных дисплеев. Технология overdrive решает проблему скорости лишь частично;
  • зависимость контраста от угла обзора до сих пор остаётся существенным минусом технологии. В ЭЛТ-дисплеях эта проблема полностью отсутствует;
  • массово производимые ЖК-мониторы плохо защищены от механических повреждений. Особенно чувствительна матрица, не защищённая стеклом. При сильном нажатии возможна необратимая деградация;
  • существует проблема дефектных пикселей. Предельно допустимое количество дефектных пикселей, в зависимости от размеров экрана, определяется в международном стандарте ISO 13406-2 (в России — ГОСТ Р 52324-2005). Стандарт определяет 4 класса качества ЖК-мониторов. Самый высокий класс — 1, вообще не допускает наличия дефектных пикселей. Самый низкий — 4, допускает наличие до 262 дефектных пикселей на 1 миллион работающих. Мониторы с ЭЛТ этой проблеме не подвержены;
  • пиксели ЖК-мониторов деградируют, хотя скорость деградации наименьшая из всех технологий отображения, за исключением лазерных дисплеев, вообще не подверженных ей;
  • не очень большой диапазон рабочих температур: происходит ухудшение динамических характеристик (и далее неработоспособность) при даже небольших отрицательных температурах окружающей среды.
  • матрицы довольно хрупкие, а их замена весьма дорогостоящая.

Перспективной технологией, которая может заменить ЖК-мониторы, часто считают OLED-дисплеи (матрица с органическими светодиодами), однако она встретила много сложностей в массовом производстве, особенно для матриц с большой диагональю.

Яркость и контрастность

Если вы когда-то работали с ноутбуками, то, наверное, обращали внимание на
то, что у подавляющего большинства этих компьютеров ЖК-экраны были малочувствительны
к изменению уровня яркости — как бы сильно вы ни изменяли уровень яркости, визуально
это почти не заметно. Подобная особенность ноутбуков обусловлена прежде всего
тем, что переносные компьютеры должны иметь небольшие габариты и вес, а также
потреблять мало энергии; следовательно, для подсветки экрана в них нельзя использовать
«полноценную» лампу с большой мощностью и «нормальными» габаритами

 Светодиодная лента  Офисные Светильники

Современные
настольные ЖК-мониторы практически лишены этого недостатка.

Некоторые ЖК-панели могут не обеспечивать достаточного уровня яркости. Чтобы
проверить это, нужно установить его на максимум и, визуально оценив качество
картинки на экране, убедиться, не слишком ли тускло полученное на экране изображение.
Если это так, можно смело забыть о данном мониторе и переходить к проверке другого
экземпляра. При этом совсем не обязательно, что модель с большей величиной яркости,
указанной в паспортных данных, будет давать визуально более яркое изображение.
Все может быть как раз наоборот! Единственное, чему можно здесь доверять, —
это собственные ощущения. (см. изображение)

Необходимо также иметь в виду, что со временем максимально возможный уровень
яркости изображения ЖК-панелей уменьшается в результате «старения» лампы подсветки.
Поэтому, если вы планируете использовать покупаемый ЖК-монитор в течение длительного
времени (от трех лет и дольше), постарайтесь выбрать такой экземпляр, чтобы
его максимальный уровень яркости изображения был несколько больше необходимого
рабочего уровня.

С контрастностью изображения у ЖК-мониторов тоже могут быть проблемы. Некоторые
ЖК-панели почти нечувствительны к изменению ее уровня, а у других экземпляров,
несмотря на вполне адекватное изменение контрастности изображения в ответ на
изменение ее уровня, может проявиться недостаточная глубина отображения тона.

Подсветка

Основная статья: Подсветка ЖК-дисплеев

Сами по себе жидкие кристаллы не светятся. Чтобы изображение на жидкокристаллическом дисплее было видимым, нужен источник света. Источник может быть внешним (например, Солнце) либо встроенным (подсветка). Обычно лампы встроенной подсветки располагаются позади слоя жидких кристаллов и просвечивают его насквозь (хотя встречается и боковая подсветка, например, в часах).

Внешнее освещение

Монохромные дисплеи наручных часов и мобильных телефонов большую часть времени используют внешнее освещение (от Солнца, ламп комнатного освещения и так далее). Обычно позади слоя пикселей из жидких кристаллов находится зеркальный или матовый отражающий слой. Для использования в темноте такие дисплеи снабжаются боковой подсветкой. Существуют также трансфлективные дисплеи, в которых отражающий (зеркальный) слой является полупрозрачным, а лампы подсветки располагаются позади него.

Подсветка лампами накаливания

В прошлом в некоторых наручных часах с монохромным ЖК-дисплеем использовалась сверхминиатюрная лампа накаливания. Но из-за высокого энергопотребления лампы накаливания являются невыгодными. Кроме того, они не подходят для использования, например, в телевизорах, так как выделяют много тепла (перегрев вреден для жидких кристаллов) и часто перегорают.

Электролюминесцентная панель

Монохромные ЖК-дисплеи некоторых часов и приборных индикаторов используют для подсветки электролюминесцентную панель. Эта панель представляет собой тонкий слой кристаллофосфора (например, сульфида цинка), в котором происходит электролюминесценция — свечение под действием тока. Обычно светится зеленовато-голубым или жёлто-оранжевым светом.

Подсветка газоразрядными («плазменными») лампами

В течение первого десятилетия XXI века подавляющее большинство LCD-дисплеев имело подсветку из одной или нескольких газоразрядных ламп (чаще всего с холодным катодом — CCFL, хотя недавно стали использоваться и EEFL). В этих лампах источником света является плазма, возникающая при электрическом разряде через газ. Такие дисплеи не следует путать с плазменными дисплеями, в которых каждый пиксель светится сам и является миниатюрной газоразрядной лампой.

Светодиодная (LED) подсветка

Основная статья: Светодиодная подсветка

Начиная с 2007 года получили распространение ЖК-дисплеи, имеющие подсветку из светодиодов (LED). Такие ЖК-дисплеи (в торговле называемые LED TV или LED-дисплеями) не следует путать с настоящими LED-дисплеями, в которых каждый пиксель светится сам и является миниатюрным светодиодом.

Примечания

  1. . Orient Display. Дата обращения 21 марта 2019.
  2. . DailyTechInfo (27 октября 2009). Дата обращения 21 марта 2019.
  3. European Patent No. EP 0131216: Amstutz H., Heimgartner D., Kaufmann M.,Scheffer T.J., «Flüssigkristallanzeige», October 28, 1987.
  4. . habr (14 мая 2015). Дата обращения 14 апреля 2019.
  5. Детинич Г. . 3Dnews (25 января 2019). Дата обращения 22 марта 2019.
  6. . Hardware (31 июля 2010). Дата обращения 21 марта 2019.
  7. Мотов А. . КомпьютерПресс (2008). Дата обращения 21 марта 2019.
  8.  (недоступная ссылка). ixbt.com (8 июня 2011). Дата обращения 15 апреля 2019.
  9. . Дата обращения 21 марта 2019.
  10. ↑ . Ф-Центр (26 мая 2011). Дата обращения 23 апреля 2019.
  11. . 3DNews — Daily Digital Digest (18 апреля 2012). Дата обращения 21 марта 2019.
  12. . Дата обращения 28 января 2013.
  13. . Дата обращения 28 января 2013.

Технические характеристики

Важнейшие характеристики ЖК-дисплеев:

  • тип матрицы — определяется технологией, по которой изготовлен ЖК-дисплей;
  • класс матрицы; стандарт ISO 13406-2 выделяет четыре класса матриц по допустимому количеству «битых пикселей»;
  • разрешение — горизонтальный и вертикальный размеры, выраженные в пикселях. В отличие от ЭЛТ-мониторов, ЖК-дисплеи имеют одно фиксированное разрешение, а поддержка остальных реализуется путём интерполяции (ЭЛТ-мониторы также имеют фиксированное количество пикселей, которые также состоят из красных, зелёных и синих точек, однако из-за особенностей технологии при выводе нестандартного разрешения в интерполяции нет необходимости);
  • размер точки (размер пикселя) — расстояние между центрами соседних пикселей. Непосредственно связан с физическим разрешением;
  • соотношение сторон экрана (пропорциональный формат) — отношение ширины к высоте (5:4, 4:3, 3:2 (15÷10), 8:5 (16÷10), 5:3 (15÷9), 16:9 и др.);
  • видимая диагональ — размер самой панели, измеренный по диагонали. Площадь дисплеев зависит также от формата: при одинаковой диагонали, монитор формата 4:3 имеет бо́льшую площадь, чем монитор формата 16:9;
  • контрастность — отношение яркостей самой светлой и самой тёмной точек при заданной яркости подсветки. В некоторых мониторах используется адаптивный уровень подсветки с использованием дополнительных ламп, приведённая для них цифра контрастности (так называемая динамическая) не относится к статическому изображению;
  • яркость — количество света, излучаемое дисплеем (обычно измеряется в канделах на квадратный метр);
  • время отклика — минимальное время, необходимое пикселю для изменения своей яркости. Составляется из двух величин:
    • время буферизации (input lag). Высокое значение мешает в динамичных играх; обычно умалчивается; измеряется сравнением с кинескопом в скоростной съёмке. По состоянию на 2011-й год в пределах 20—50 мс; в отдельных ранних моделях достигало 200 мс;
    • время переключения. Указывается в характеристиках монитора. Высокое значение ухудшает качество видео; методы измерения неоднозначны. По состоянию на 2016-й год практически во всех мониторах заявленное время переключения составляет 1—6 мс;
  • угол обзора — угол, при котором падение контраста достигает заданного, для разных типов матриц и разными производителями вычисляется по-разному, и часто не подлежит сравнению. Некоторые производители указывают в технических параметрах своих мониторов углы обзора, такие, к примеру, как: CR 5:1 — 176/176°, CR 10:1 — 170/160°. Аббревиатура CR (англ. contrast ratio) обозначает уровень контрастности при указанных углах обзора относительно контрастности при взгляде перпендикулярно экрану. В приведённом примере, при углах обзора 170°/160° контрастность в центре экрана снижается до значения не ниже, чем 10:1, при углах обзора 176°/176° — не ниже, чем до значения 5:1.

Технология плоскопанельных ЖК-мониторов

В современных тонкопленочных полупроводниковых жидкокристаллических мониторах
используется технология TFT (Thin Film Transistor Liquid Crystal Display). Жидкокристаллическое
вещество расположено между двумя слоями стекла, а свет проходит через кристаллы
в соответствии с направлением, в котором повернуты их молекулы. Поляризационные
фильтры регулируют прохождение света. При подаче напряжения молекулы кристалла
занимают положение, при котором проходящий через них свет начинает проходить
через поляризационный фильтр под другим углом. Напряжение заставляет жидкие
кристаллы работать подобно затвору камеры, блокируя или разрешая прохождение
света сквозь фильтры (рис. 6). Высокая эффективность ЖК-мониторов
обусловлена малым расходом материалов и энергии. Высокий кпд и низкий уровень
электромагнитного излучения позволяют отнести эти мониторы к разряду устройств,
«дружелюбных» по отношению к окружающей среде.

Дефектные пикселы

Матрицы ЖК-дисплеев могут иметь неработающие, или «заклинившие», пикселы. Проверить
этот дефект просто: достаточно получить на всем экране монитора однотонный фон
(черный, белый, красный, зеленый или синий), на котором неработающие пикселы
будут выглядеть как темные или светлые точки, а «заклинившие» пикселы — как
ярко горящие точки синего, красного или зеленого цвета. При этом два разных
экземпляра одной и той же модели могут различаться по количеству дефектных пикселов
(технологические требования допускают наличие 1-5 таких пикселов), поэтому,
покупая ЖК-панель, внимательно исследуйте несколько мониторов одной марки на
наличие дефектных пикселов и выберите лучший.

Технические характеристики LCD-монитора и описание

Дизайн монитора выполнен в классическом для компании строгом стиле. Расцветка черная, материалы корпуса сделаны из качественного матового пластика. Глянцевых элементов нет, и это радует. Покрытие экрана матовое, с антибликовым покрытием. Рамки вокруг дисплея не слишком большие, но хотелось бы, чтобы они были еще тоньше.

Подставка для монитора тоже сделана очень качественно. Она достаточно широкая, с резиновыми ножками, которые обеспечивают лучшую устойчивость. Есть регулировка не только по уровню наклона, но еще и по высоте. Кроме этого, подставка позволяет в любой момент или при необходимости, повернуть монитор на 90 градусов, причем без каких-либо трудностей.

Сзади у LCD-монитора расположен встроенный в корпус блок питания. С нижней его стороны находятся разъемы DVI, VGA, Display Port, разъем USB type B, два стандартных USB-порта и вход для подключения специальной аудиосистемы. Также производитель расположил на левой грани корпуса еще 2 дополнительных USB-разъема, итого в сумме их получается 4.

К компьютеру монитор подключается одним из трех способов: через VGA, через DVI или же с помощью Display Port. Каждый выберет то, что ему более удобно. Единственное, нужно помнить, что в независимости от типа подключения, обязательно нужно установить драйверы.

Что касается характеристик модели, то они следующие: диагональ — 24 дюйма, разрешение — 1920х1200 точек, частота обновления 61 Гц, время отклика составляет 8 мс. В принципе все достаточно стандартно, кроме разве что разрешения, ведь чаще встречается 1920х1080.

Тип матрицы, который тут стоит, – это E-IPS с WLED-подсветкой. Качество картинки, выдаваемое монитором, находится на очень высоком уровне и является одним из лучших в своем классе. Цветопередача максимально приближена к профессиональным мониторам, лишь немного уступая им, но это вовсе не мешает использовать DELL U2412M в качестве рабочей «лошадки» для дизайнера, фотографа или иллюстратора.

Запас яркости достаточный, с контрастом тоже проблем нет, а в некоторых случаях он может быть даже избыточным, поэтому нужно проводить ручную корректировку. Динамический контраст присутствует. Резкость хорошая, насыщенность в норме. Дополнительно есть целых 5 режимов с различными настройками изображения в зависимости от ситуации. Углы обзора по вертикали и горизонтали максимальные и составляют 178 градусов. Даже при сильном отклонении изображение не изменяется в гамме и не «выгорает».

Особенности жидкокристаллических мониторов

Увы, от традиционных ЭЛТ-мониторов идет излучение. Собственно, излучают две
части ЭЛТ-трубки: электромагнитное излучение генерируется расположенной в задней
части монитора пушкой, которая разгоняет электроны, а рентгеновское излучение
возникает в момент столкновения электронов с внутренней поверхностью экрана.
Конечно, современные ЭЛТ-мониторы имеют противорадиационную защиту, однако полностью
подавить возникающее излучение не представляется возможным, так что пользователь
подвергается неблагоприятному воздействию электромагнитных полей и рентгеновского
излучения.

Кроме того, мониторы с электронно-лучевой трубкой имеют еще один вредный для
здоровья недостаток — мерцающее изображение. Это связано с тем, что в ЭЛТ-трубке
изображение создается электронным лучом, который для прорисовки одного кадра
изображения должен построчно пробежать по всей поверхности экрана. Из-за этого
возникает эффект мерцания изображения, особенно хорошо заметный на частотах
кадровой развертки 50-60 Гц. При частотах 75 Гц и более мерцание визуально уже
незаметно, но изображение все равно дрожит, что, хотя и в меньшей степени, все
же приводит к дополнительной зрительной нагрузке. (см. изображение)

В совокупности электромагнитное и рентгеновское излучения и мерцание изображения
оказывают очень вредное воздействие: при работе за монитором быстро утомляется
зрение и создается дополнительное нервное напряжение. При ежедневной продолжительной
работе за ЭЛТ-монитором практически у всех пользователей в той или иной степени
снижается острота зрения, а у некоторых появляются головные боли, ухудшается
общее самочувствие, возникает нервное перенапряжение, которое может привести
даже к нервному расстройству.

ЖК-монитор не имеет этих недостатков — он практически не излучает (его электромагнитные
поля находятся на уровне фона от блока питания), а создаваемое им изображение
абсолютно не мерцает. Исходя из нашего личного опыта работы с ЖК-панелями мы
можем сказать, что если за ЭЛТ-монитором хорошего качества «тренированный» пользователь
может высидеть максимум 6-8 часов в день без ощутимой потери производительности,
то за ЖК-монитором можно работать практически сколь угодно долго. Уже одно только
это обстоятельство заставляет тех, кто профессионально связан с компьютерной
техникой, серьезно задумываться над приобретением ЖК-панели. Единственное, что
сейчас может удержать пользователя от покупки ЖК-монитора, кроме его высокой
цены, — это пока еще недостаточно точная цветопередача.

В пользу приобретения ЖК-монитора говорит и его эргономичность. В первую очередь
это касается тех, кто проводит много времени перед экраном телевизора. Дело
в том, что некоторые модели ЖК-мониторов помимо стандартного VGA-входа для подключения
к компьютеру имеют также видеовход, на который можно подать сигнал с телевизора,
TV-тюнера или видеомагнитофона. Это дает возможность избавиться и от вредного
воздействия телевизионной ЭЛТ, которое значительно сильнее, чем у ЭЛТ-монитора.

История

Часы с ЖК-дисплеем

Жидкие кристаллы были открыты в 1888 году австрийским ботаником Ф. Райницером (англ.)русск., в 1927 году русским физиком В. К. Фредериксом был открыт переход Фредерикса, ныне широко используемый в жидкокристаллических дисплеях.

В 1960-х годах в компании RCA изучались электрооптические эффекты в жидких кристаллах и использование жидкокристаллических материалов для устройств отображения. В 1964 году Джордж Хейлмейер создал первый жидкокристаллический дисплей, основанный на эффекте динамического рассеяния (DSM). В 1968 году RCA был впервые представлен жидкокристаллический монохромный экран. В 1973 году Sharp выпустила первый ЖК-калькулятор c дисплеем на основе DSM-LCD. Жидкокристаллические дисплеи начали использоваться в электронных часах, калькуляторах, измерительных приборах. Потом стали появляться матричные дисплеи, воспроизводящие чёрно-белое изображение.

В декабре 1970 года был запатентован скрученный нематический эффект (TN-effect) швейцарской компанией Hoffmann-LaRoche. В 1971 году Джеймс Фергасон в США получил аналогичный патент, и компания ILIXCO (теперь LXD Incorporated (англ.)русск.) произвела первые LCD на основе TN-эффекта. Технология TN применялась при производстве калькуляторов и первых электронных часов, но была непригодной в производстве больших экранов.

В 1983 году в Швейцарии изобрели новый нематический материал для ЖК-дисплеев с пассивной матрицей — STN (Super-TwistedNematic). Но такие матрицы придавали пропускаемому белому свету желтый или голубой оттенок. Чтобы этот недостаток, специалисты корпорации Sharp изобрели конструкцию под названием Double STN. В 1987 году компания Sharp разработала первый цветной жидкокристаллический дисплей диагональю 3 дюйма, в 1988 — первый в мире 14-дюймовый цветной TFT LCD.

В 1983 году Casio выпустила первый портативный чёрно-белый телевизор с жк-экраном TV-10, в 1984 — первый цветной портативный телевизор с жидкокристаллическим экраном TV-1000, в 1992 — первую видеокамеру с ЖК дисплеем QV-10.

В 1990-е годы разные компании приступили к разработке альтернатив TN и STN дисплеям. В 1990 году в Германии была запатентована технология IPS (In-Plane Switching) на основе методики Гюнтера Баура.

На начало 2019 года крупнейшим в мире поставщиком жидкокристаллических панелей для изготовления телевизоров является китайская компания BOE Technology. Другие поставщики — LG Display, тайваньская компания Innolux Corporation (англ.)русск., Samsung.

Add a Comment

Ваш e-mail не будет опубликован.

Яндекс.Метрика