совершенствовалась, но ещё быстрее увеличивалась диагональ экрана: если в 2001 году подавляющее большинство таких дисплеев оснащалась матрицами с диагональю 15 дюймов, то уже к 2004 году нормой стали 17-дюймовые модели, а к 2008-му - 19-дюймовые. Сегодня же самыми популярными стали мониторы с диагональю экрана от 20 до 24 дюймов, а у требовательных пользователей пользуются спросом 27- и даже 30-дюймовые дисплеи. Появились модели, способные выводить объёмное 3D-изображение и обладающие сенсорными экранами с функцией мультитач, то есть с распознаванием нажатий и разнообразных 'жестов' с помощью нескольких пальцев.
Однако все эти устройства различных классов и поколений объединяет одно - принцип работы, основанный на свойстве жидких кристаллов реагировать на электрическое поле. Первые крупносерийные ЖК-мониторы оснащались так называемыми пассивными матрицами, и их использовали, преимущественно в портативных компьютерах. Все современные ЖК-экраны, как ноутбучные, так и настольные, построены на основе активных матриц. Принципиальное отличие между этими двумя типами матриц заключается в том, что в активной панели каждым пикселем управляют три тонкоплёночных транзистора, по одному на каждый из субпикселей (красный, зелёный и синий). В пассивной матрице транзисторы управляли не пикселями, а лишь электрическими проводниками, которыми покрыта панель, что существенно снижало время отклика пикселей. Дисплеи с активной матрицей ещё называют TFT-дисплеями (Thin Film Transistor), поскольку в них используются транзисторы, изготовленные по тонкоплёночной технологии.
Не вдаваясь в нюансы, принцип работы ЖК-дисплеев можно описать следующим образом. Между двумя стеклянными подложками размещены жидкие кристаллы, молекулы которых имеют вытянутую, то есть нематическую (от греческого 'нема' - 'нить') форму. Благодаря такой форме молекул жидкие кристаллы могут по-разному преломлять световые волны в зависимости от их расположения. Для получения упорядоченной картинки жидкие кристаллы размещаются вдоль нанесённых на стеклянные подложки бороздок, сами стеклянные пластины устанавливаются между поляризационных фильтров, а за всей панелью располагается лампа подсветки, линейки или массив светодиодов. В результате при подаче на электроды матрицы электрического сигнала возникает электрическое поле и жидкие кристаллы начинают тем или иным образом преломлять свет.
Наибольшее распространение получили технологичные и потому дешёвые в производстве TN-матрицы (Twisted Nematic - cкрученные нематические кристаллы), названные так, поскольку при отсутствии напряжения на матрице молекулы кристаллов как бы закручены на 90 градусов. При подаче на электроды напряжения молекулы выстраиваются вдоль электрического поля, в результате чего и формируется изображение. Для создания цветной картинки применяются три фильтра - красный, зелёный и голубой, которые устанавливаются между стеклянной пластиной и поляризационным фильтром.
Несмотря на массовость TN-технологии, у неё больше всего тех недостатков, за которые принято ругать ЖК-матрицы. Прежде всего, это недостаточно большие углы обзора и относительно невысокая контрастность. С первым недостатком научились достаточно эффективно бороться с помощью рассеивающей плёнки, которая крепится к лицевой стороне матрицы. Такая усовершенствованная технология получила название TN+Film.
Второй недостаток, увы, неисправим, и с ним связана ещё одна врождённая проблема TN-технологии - принципиальная невозможность получить глубокий чёрный цвет. Это вызвано именно закрученностью молекул кристаллов, которые нельзя полностью раскрутить даже мощными электромагнитными полями. В результате даже при полностью выключенном пикселе, то есть при отсутствии напряжения на нём, через такой пиксель будет частично проникать свет. Кстати, при наличии 'битого' пикселя на TN-матрице он будет всегда светиться, что гораздо неприятней, чем полностью 'мёртвый' пиксель.
Получить близкий к натуральному чёрный цвет позволяют IPS-матрицы (In-Plane Switching - выравнивание молекул параллельно подложке), в которых при отсутствии напряжения молекулы жидких кристаллов расположены строго параллельно направлению поляризации одного из фильтров, который полностью поглощает свет от ламп подсветки - тем самым, вместо тёмно-серого мы получаем глубокий чёрный цвет. Кроме того, за счёт 'распрямлённости' молекул, которые постоянно находятся в одной плоскости по отношению к экрану, увеличиваются до 170 градусов углы обзора, что особенно важно для экранов с большой диагональю.
Улучшенная разновидность IPS-матриц, разработанная японской компанией NEC, получила название S- IPS - до недавнего времени она применялась в настольных мониторах профессионального класса компаний Eizo Nanao и iiYama, а также в ноутбуках премиум-класса Apple MacBook Pro. К достоинствам матриц S-IPS относятся чёткое, яркое и контрастное изображение и точная цветопередача (при надлежащей калибровке) - поэтому экраны с такими матрицами предпочитают художники, фотографы, дизайнеры и полиграфисты.
Главный недостаток S-IPS-матриц - дороговизна, особенно на фоне TN+Film. Кроме того, как IPS-, так и S-IPS-матрицы отличаются большими по сравнению с TN-матрицами временем отклика пикселя. Впрочем, современные модели показывают вполне сопоставимые с TN-матрицами скорости реакции - порядка 5 мс, что делает их вполне пригодными не только для просмотра статичного изображения и видео, но и для динамичных компьютерных игр.
Существует ещё одна модификация IPS-матриц - AFFS-матрица, разработанная фирмой BOE Hydis и представляющая собой дальнейшее развитие технологии S-IPS. Благодаря увеличению мощности электрического поля, воздействующего на кристаллы, удалось добиться большей плотности кристаллов, расширить углы обзора и обеспечить повышенную яркостью. Благодаря последнему свойству, позволяющему работать с ЖК-дисплеями при естественном освещении, они широко применяются в профессиональных планшетных компьютерах. Кроме того, AFFS-матрицы устанавливаются в смартфонах и коммуникаторах и прочих портативных устройствах.
Реже всего в современных ЖК-мониторах встречаются MVA-матрицы (Multi-Domain-Vertical Alignment - мультидоменное вертикальное выравнивание), на которые в своё время возлагались большие надежды и которые были разработаны японской компанией Fujitsu c целью объединить достоинства и минимизировать недостатки технологий TN+Film и IPS. В отличие от TN- и IPS-матриц, здесь при подаче напряжения молекулы жидких кристаллов ориентируются не вдоль электрического поля, а перпендикулярно ему. Это дaёт возможность, как и в случае с IPS-матрицами, добиться идеального чёрного цвета, а также больших углов обзора. Для расширения углов обзора используется мультидоменная структура, которая заключается в создании для каждого субпикселя нескольких доменов (или областей), каждый из которых поляризует свет с небольшими отклонениями по сторонам.
Основное достоинство MVA-матриц - великолепная цветопередача, по которой они практически не уступают S-IPS-матрицам, главные недостатки - зависимость цветопередачи от угла обзора и большое время отклика в сочетании с высокой ценой, что в условиях распространения быстрых и дешёвых TN-матриц сделало их попросту неконкурентоспособными.
Южнокорейская компания Samsung разработала свой вариант MVA- технологию PVA (Patterned Vertical Alignment - микроструктурное вертикальное выравнивание). PVA-матрицы дешевле в производстве, при этом обладают практически всеми достоинствами MVA-матриц и даже имеют меньшее время отклика. Такие матрицы и их различные модификации изредка встречаются в мониторах Dell, NEC, Samsung и некоторых других производителей.
Современные 3D-дисплеи построены на основе TN-матриц: для этой категории экранов важна поддержка высокой частоты обновления (как минимум, 120 Гц) и скорость реакции пикселей, поскольку они должны одновременно формировать две картинки - для левого и правого глаза. Чаще всего в комплект поставки таких мониторов входят специальные активные затворные очки (в частности, технологии NVIDIA 3D VISION), есть и модели, работающие с пассивными поляризационными очками. Существуют также образцы мониторов, способных демонстрировать объёмное изображение без очков, но они пока ещё очень дороги и до российских магазинов не добрались.
Ещё одна 'фишка', которую можно встретить в ЖК-дисплеях, это сенсорный экран с поддержкой технологии мультитач. Такие мониторы не очень популярны, что неудивительно: несмотря на кажущиеся преимущества 'пальцевого' управления, вряд ли многим понравится заляпанный дисплей перед глазами, так
