Wszystko o LCD-kach

Jak zapewne wiecie, właściwości użytkowe i przeznaczenie danego modelu monitora LCD zależą przede wszystkim od typu matrycy użytej do budowy wyświetlacza. Na przykład do prac graficznych czy obrabiania zdjęć trzeba rozejrzeć się za zupełnie innym modelem panelu ciekłokrystalicznego, takim, który bardzo dobrze oddaje kolory, a więc dysponuje szerszą przestrzenią barwną. Z kolei monitor do gier, nie musi aż tak dobrych kolorów, ale za to koniecznie powinien mieć wbudowaną matrycę o bardzo szybkim czasie odpowiedzi.

Monitor dla profesjonalistów, np. do prac w aplikacjach typu AutoCAD, musi pochodzić z najwyższej półki, a przekątna ekranu takiego wyświetlacza to minimum 23-25 cali. Ponieważ tego typu panele są bardzo drogie, często kosztują ponad 10 tys. zł, zostawmy je na boku i skupmy się na zwykłych urządzeniach dostępnych dla typowych użytkowników.

Co nieco o budowie matrycy

Wbrew temu, co wydaje się sporej grupie użytkowników, źródłem światła w matrycy LCD nie są cząsteczki ciekłego kryształu, lecz zestaw zwykle trzech lamp fluorescencyjnych (świetlówek) umieszczonych tuż za matrycą LCD. Światło ze świetlówki przechodzi najpierw przez filtr polaryzacyjny. Nie wdając się w fizyczną naturę zjawiska polaryzacji światła ani w zasadę działania polaryzatora, powiemy w tym miejscu w bardzo dużym uproszczeniu tylko tyle, że polaryzator odpowiednio "ustawia" falę światła tak, iż drga ono w jednej, ściśle określonej i wymuszonej przez polaryzator płaszczyźnie, np. pionowej, patrząc w stosunku do osi wiązki światła.

Uff... Teraz już będzie trochę łatwiej. Światło po opuszczeniu polaryzatora, trafia następnie na matrycę LCD. Matryca taka składa się z tysięcy miniaturowych komórek, nazywanych subpikselami, wypełnionych ciekłym kryształem. Są one zgrupowane w bloki po trzy komórki. Każda taka trójka tworzy pojedynczy punkt ekranu, czyli piksel. Subpikseli jest zatem trzy razy więcej, niż wynikałoby to z liczby pikseli obliczonych na podstawie maksymalnej rozdzielczości.

Komórki tworzące subpiksel wypełnione są ciekłym kryształem. Niestety, tutaj znowu musimy na chwilę powrócić do polaryzacji, gdyż, jak się okazuje, ciekłe kryształy mają taką właściwość, że potrafią skręcić płaszczyznę polaryzacji światła. Taki skręt, np. o 30 stopni czy o 60 stopni w stosunku do początkowej płaszczyzny polaryzacji, zależy od przyłożonego do komórki napięcia sterującego. Co ważne, każda komórka jest w gruncie rzeczy niezależna i procesor obrazowy zamontowany w panelu LCD może łatwo sterować kątami skręcenia polaryzacji światła osobno dla każdej z komórek tak, aby wychodzące światło niosło ze sobą informacje o obrazie wygenerowanym przez kartę graficzną komputera - teraz trzeba tylko kąty skręcenia płaszczyzn polaryzacji dla wszystkich komórek zamienić na to, co widzimy na ekranie, czyli na jasność obrazu i kolory.

Kolory i jasność

Taką zamianę realizuje się bardzo łatwo. Jeśli chodzi o kolor, to wystarczy subpiksele przykryć w odpowiedniej kolejności kolorowymi filtrami - na pierwszym subpikselu znajdzie się zatem filtr czerwony, na drugim niebieski, na trzecim zielony itd. Każda trójka subpikseli przykrytych innym filtrem utworzy zatem pojedynczy punkt ekranu, który wyświetla pełną paletę kolorów.

No dobrze, a jak teraz uzyskać intensywność, czyli jasność świecenia każdego subpiksela? To też proste. Za warstwą filtrów znajduje się kolejny polaryzator. Jeżeli polaryzacja światła została "skręcona" w komórce ciekłokrystalicznej o 90 stopni, to wówczas drugi polaryzator wytłumi całkowicie światło - mamy zatem czarny punkt ekranu. Jeśli komórka LCD nie "skręciła" światła, to punkt świeci z pełną jasnością, a zatem jest biały. Przy pośrednich kątach "skręcenia" (od 0 stopni do 90 stopni), tylko część światła będzie tłumiona, oczywiście im wyższy kąt "skręcenia", tym mniejsza będzie intensywność świecenia każdego subpiksela. Prawda, że nie jest to bardzo skomplikowane?

Typy matryc

Do budowy matryc używa się różnego rodzaju ciekłych kryształów. Mają one nieco inaczej ułożone cząsteczki i inny jest mechanizm "skręcania" polaryzacji światła. Wewnętrzne ułożenie cząsteczek ciekłego kryształu decyduje, m.in. o szybkości zmiany koloru piksela z czarnego na biały i określa tzw. czas odpowiedzi (reakcji) matrycy. Obecnie w monitorach LCD wykorzystywane są trzy główne typy matryc: TN (Twisted Nematic), PVA (Patterned Vertical Alignment) i MVA (Multi-Domain Vertical Alignment) oraz ich modyfikacje, np. TN + Film TN, czy TN Wide Angle. Czasem spotkać też można matryce typu IPS (In-Plane Switching) oraz S-IPS określane też wspólną nazwą Super-TFT. W profesjonalnych monitorach znaleźć też można matryce typu ASV (Advanced Super View) i SA-SuperFine opracowaną przez firmę NEC. Niestety ich wadą jest obecnie wysoka cena.

Najtańszymi i najbardziej popularnymi, są matryce TN. Ich czas odpowiedzi wynosi obecnie 2-12 ms. Tak krótki czas reakcji sprawia, że przy wyświetlaniu dynamicznych scen nie występuje efekt smużenia, czyli drobnych nieostrości obrazu widocznych na krawędziach wyświetlanych obiektów, przy dynamicznie zmieniających się scenach. Wadą matryc TN jest stosunkowo mały kąt widzenia: 150-160 stopni w poziomie i 140-160 stopni w pionie. Większa wartość - do 170 stopni - spotykana jest tylko w droższych matrycach TN Wide Angle. Kąt widzenia to kąt, przy którym zapewniona jest bardzo dobra widoczność wyświetlanych na ekranie detali. Jeżeli nasze oczy znajdą się poza tym zakresem to widoczny na ekranie obraz będzie nieczytelny i rozmazany.

Kolejną bolączką matryc TN są niewielkie kontrasty rzędu 1:450-1:700 oraz, co najważniejsze, ograniczenie do... 262 tys. kolorów! Pozostałe barwy są uzyskiwane za pomocą metody ditheringu. Brakujących kolorów nie interpoluje jednak karta graficzna (ona wysyła 16,7 miliona kolorów), ale wbudowany w monitor procesor obrazowy. Co ciekawe, informacja o ograniczeniu liczby barw jest przez producentów matryc skrzętnie ukrywana, często piszą oni o obsłudze pełnego 24-bitowego koloru (16,7 mln barw), z tym, że informacja ta dotyczy wejścia obrazowego monitora!

Prawdziwe 16 mln kolorów wyświetlają monitory ciekłokrystaliczne z matrycami typu IPS/S-IPS lub PVA/MVA. Matryca PVA zapewnia kontrast rzędu 1:1000 czy nawet 1:1500, w MVA jest on nieco gorszy i bliższy kontrastom matryc TN. Pozostałe parametry matryc PVA i MVA są niemal identyczne: duży, niemal idealny kąt widzenia 178 stopni w pionie i poziomie, ale za to długi czas reakcji matrycy wynoszący zwykle od 16 do 25 milisekund. Co gorsza, nawet w matrycach PVA z czasem reakcji 8 ms smużenie jest wciąż wyraźnie widoczne!

Z kolei matryce IPS/S-IPS są obecnie dość rzadko stosowane. Kąt widzenia dochodzi tu również do 178 stopni, a czas odpowiedzi matrycy to ok. 2-16 ms, tym niemniej ich podstawową wadą jest bardzo mały kontrast rzędu 1:200 lub 1:300. Producenci paneli chcąc go zwiększyć muszą stosować bardzo silne podświetlenie ekranu zwiększając niekorzystny, występujący niestety w każdym monitorze LCD, "efekt świecącej czerni". Tak na marginesie największym kontrastem (1: 1 mln) charakteryzują się wspomniane ASV, zaś panele SA-SuperFine dysponują odwzorowaniem pełnej palety barw AdobeRGB, podczas gdy matryce PVA i S-IPS są w stanie odwzorować co najwyżej 80 proc. tej przestrzeni barwnej.

Zastosowania matryc

Obecnie w sklepach spotkamy praktycznie niemal wyłącznie monitory z matrycą PVA lub którąś z odmian ekranu TN. O tym, jaki to typ matrycy najlepiej sprawdzić w dokumentacji panelu, gdyż odróżnienie tego na oko jest dość trudne, aczkolwiek nie niemożliwe - matryca PVA będzie dawać głębszą czerń i będzie widoczne dla niej lekkie smużenie (najlepiej to widać przy szybkim przesuwaniu tekstu wyświetlanego na białym tle).

Panele z ekranem TN doskonale sprawdzają się w domu i w biurze. Zwykły użytkownik, oglądając filmy czy grając, nie zauważy różnicy pomiędzy 262 tys. kolorów i 16 mln barw. Tutaj najważniejszy jest szybki czas odpowiedzi matrycy i brak efektu smużenia, które przeszkadzają zwykle w precyzyjnym i szybkim ustawieniu celownika broni w grze. Dla grafików i osób zajmujących się fotografią polecić można zaś jedynie matryce PVA, gdzie nie występują przekłamania barw.

Matryce TN i PVA stosują wszyscy producenci ekranów LCD. Firma Eizo na przykład ok. 80 proc. swojej produkcji przeznacza na wytarzanie monitorów z matrycą PVA, podobne proporcje występują w przypadku Sony. U większości pozostałych firm ponad 90 proc. produkcji to urządzenia z matrycą TN. S-IPS jest spotykana bardzo rzadko (np. Acer F-20).

Bardzo ważną kwestią dotyczącą monitorów LCD są również martwe lub gorące piksele. Gorące albo martwe piksele lub subpiksele, to po prostu źle działające komórki matrycy. Martwe punkty widać na ekranie w postaci stale zgaszonego punkcika, gorący piksel ciągle zaś świeci. Wady te są wyjątkowo irytujące dla użytkownika. Niestety, wiele firm nie wymienia monitorów z taką wadą na nowy - jest to wyraźnie zaznaczone w karcie gwarancyjnej. Inne firmy dopuszczają zwrot urządzenia tylko przez krótki okres czasu (np. tydzień) od zakupu. Dlatego najlepiej poprosić sprzedawcę o włączenie monitora przed jego zakupem i wyświetlenia czarnego oraz białego tła na całym ekranie po to, by zauważyć ewentualne wady pikseli. Potem możemy już bowiem nie mieć okazji, aby wymienić nasz monitor na pozbawiony ekranowych felerów egzemplarz.

Kolejnym istotnym przy zakupie monitora LCD parametrem jest wielkość matrycy. Praktycznie wszystkie 19-calowe matryce mają tę samą natywną rozdzielczość, jak w przypadku monitorów 17-calowych - 1280×1024 piksele. Większa powierzchnia ekranu to większy komfort jego użytkowania, ale nie zawsze. Czasami bowiem zdarzyć się może, że lepiej kupić dobrą "siedemnastkę" niż tanią "dziewiętnastkę", gdyż większy piksel sprawia, że bardziej widoczne są wszelkie niedoskonałości obrazu. Nie można też pominąć kwestii monitorów panoramicznych. Jeżeli oglądamy na komputerze dużo filmów, wówczas koniecznie trzeba się zastanowić, czy model panoramiczny nie byłby dla nas lepszym wyborem.

Na koniec jeszcze jedna uwaga. Kupując monitor LCD omijajmy modele wyłącznie ze złączem D-Sub, a wybierajmy urządzenia z cyfrowym złączem DVI, lub lepiej dwoma gniazdami DVI i D-Sub, aby zachować kompatybilność ze starymi kartami graficznymi. Podłączajmy też, o ile to możliwe, monitor do komputera wyłącznie złączem DVI - ominiemy w ten sposób konieczność podwójnej konwersji sygnału z cyfrowej na analogową pogarszającą znacznie jakość wyświetlanego obrazu. Warto też zwrócić uwagę czy w pudełku producent dodał do monitora odpowiednie okablowanie. Koszt kabla DVI to wydatek rzędu 70-100 zł.

Konkluzje

LCD już praktycznie jest standardem wśród monitorów, zastępując zajmujące wiele miejsca na biurku monitory CRT. Dopóki do gry nie wkroczy technologia OLED albo SED, pozostaje jedynie sensowny wybór i sprawdzenie monitora w sklepie. Miłego oglądania!