Miesięcznik informatyków i menedżerów IT sektora publicznego

Marcin Bieńkowski

Współczesne monitory do biura

Wybór monitora przestał być prostą sprawą. W sklepach dostępnych jest bardzo wiele modeli, których funkcjonalność, konstrukcja i parametry techniczne różnią się od siebie tak diametralnie, że predysponują je do zupełnie różnych zastosowań.

Zdecydowana większość dostępnych w sklepach monitorów to ciekłokrystaliczne wyświetlacze LCD z podświetleniem LED lub OLED, a także produkowane przez Samsunga urządzenia z ekranami QLED (QuantumDot LED). Do wyjątków należą zaś monitory z organicznymi matrycami OLED (nie należy ich mylić z rodzajem podświetlenia), takie jak 55-calowy Sony FWD-55AF8/T czy Asus PQ22UC kosztujące grubo ponad 10 tys. zł. Monitory OLED (Organic LED), ze względu na to, że nie wymagają podświetlenia, a źródłem światła jest tu sama matryca, charakteryzują się najlepszym możliwym do uzyskania obrazem. Generowana przez ekran OLED biel jest naprawdę biała, a czerń całkowicie czarna, a nie szarawa, jak w wypadku innych technologii wykorzystywanych standardowo we współczesnych monitorach. Dzięki temu ekrany te mają bardzo wysoki współczynnik kontrastu i idealne odwzorowanie szczegółów w jasnych i ciemnych obszarach wyświetlanego na ekranie obrazu. Cechują się też wyjątkowo czystym, krystalicznym odwzorowaniem barw. 

Matryce OLED produkuje się w postaci jednorodnej folii z naniesionymi na nią tworzącymi obraz RGB subpikselami. Pod wpływem dostarczanego do nich prądu świecą one czerwoną, zieloną lub niebieską barwą. Subpiksele są tak naprawdę mikroskopijnymi, organicznymi diodami LED (stąd nazwa), a barwa generowanego przez nie światła zależy od wykorzystanego do ich produkcji polimeru. Co więcej, intensywność świecenia zależy od natężenia przepływającego przez nie prądu. Jak widać, sterowanie tego typu matrycą świecących elementów nie jest skomplikowane, a fakt, że każdy piksel świeci niezależnie od innych, jest jednym z największych atutów ekranów OLED. Praktycznie nie mamy tu do czynienia z czasami reakcji matrycy (jest on równy czasowi załączenia diody LED i wynosi poniżej 0,01 ms), kąt widzenia to pełne 180 stopni, żywotność ponad 10 lat, a jasność przekracza 1500 nitów. Kolejne zalety technologii OLED to elastyczność matrycy, jej niewielka grubość oraz masa, a także brak dodatkowych elementów podświetlających ekran. Dzięki temu monitory OLED mogą być nie tylko cienkie, ale nawet można je zwinąć niczym płótno. Niestety, mimo tego, że matryce OLED dostępne są na rynku od 2004 r., to wciąż są bardzo drogie w produkcji i ekstremalnie rzadko stosowane w biurowych monitorach, dlatego nie będziemy się tu nimi dalej zajmować. 

Standardowe ekrany monitorów

Najważniejszym elementem każdego monitora jest jego ekran, a więc matryca, która użyta została do jego budowy. W monitorach LCD stosuje się obecnie trzy rodzaje matryc ciekłokrystalicznych: TN (twisted nematic), IPS (in-plane switching) oraz VA (vertical alignment). Każda z nich charakteryzuje się nieco inną budową. Rodzaj matrycy ma też bezpośrednie przełożenie na jakość obrazu oraz komfort pracy. Najprostsze, najpopularniejsze i jednocześnie najtańsze są matryce typu TN. Tworzy je szereg odpowiednio przygotowanych komórek, będących w swojej istocie subpikselami, które wypełnione są ciekłym kryształem. W komórkach tych warstwę odpowiednio zorientowanych przestrzennie cząsteczek ciekłego kryształu umieszcza się pomiędzy szklanymi płytkami (w praktyce są to duże tafle szkła tworzące przednią i tylną szybę matrycy), oddzielonymi od siebie elementami dystansowymi, które stosowane są po to, aby zapewnić odpowiednią, stałą odległość między nimi. Na tylną i przednią szybę nanosi się warstwę polaryzacyjną w taki sposób, aby były one do siebie ustawione prostopadle. 

Zewnętrzne światło padające od tyłu na matrycę LCD przechodzi przez polaryzator, a warstwa równolegle ułożonych do tafli szkła pałeczkowatych cząsteczek ciekłego kryształu „skręca jego polaryzację” tak, aby uzyskać na wyjściu z komórki odpowiednią intensywność świecenia subpikseli. Kąt skręcenia polaryzacji światła przez ciekły kryształ bezpośrednio zależy od przyłożonego do komórki napięcia. Pałeczkowate cząsteczki ciekłego kryształu pod wpływem napięcia reorientują się, ustawiając się coraz bardziej pionowo wzdłuż osi padającego światła, a przez to w coraz mniejszym stopniu skręcają polaryzację światła. Jeżeli nie przyłożymy do komórki z ciekłym kryształem żadnego napięcia, to dzięki temu, że polaryzatory na szybach zamykających komórkę są ustawione do siebie prostopadle, a pałeczkowate cząsteczki ciekłego kryształu ułożone równolegle do tafli szkła w naturalny sposób skręcają polaryzację o 90°, to na wyjściu będziemy widzieli pełną intensywność światła. Są to tzw. matryce normalnie włączone. Istnieją też typy matryc, tzw. normalnie wyłączonych, w których to ciekłe kryształy ustawiono tak, aby bez przyłożonego napięcia nie skręcały o 90° polaryzacji światła. Sprawia to, że polaryzatory na przedniej i tylnej tafli szkła tłumią światło. Dopiero płynący przez komórkę LCD prąd wywołuje skręcenie polaryzacji światła i na wyjściu subpiksel zaczyna świecić. 

Aby uzyskać barwy, na zewnętrzną taflę szkła przykrywającą bezpośrednio komórki LCD nanosi się barwne filtry (czerwone, zielone i niebieskie), tak aby trzy leżące obok siebie subpiksele tworzyły grupę punktów RGB, które formują piksele ekranu. Każdy piksel, a więc zespolona ze sobą trójka punktów RGB, może już emitować pełną gamę ponad 16 milionów kolorów. Dzięki temu użytkownik widzi odpowiednie barwy na ekranie swojego monitora. Podstawową zaletą matryc TN jest bardzo krótki czas reakcji matrycy eliminujący praktycznie całkowicie efekt smużenia, natomiast wady to nie najlepsze odwzorowanie kolorów, przede wszystkim koloru czarnego, a także mniejsze niż w innych typach matryc kąty widzenia – choć trzeba przyznać, że w najnowszych modelach monitorów znacząco się oba te parametry poprawiły. Matryca TN zapewni dobre warunki do pracy biurowej, oglądania dynamicznych filmów (z szybko zmieniającymi się scenami) i gier. Do zakupu takiego monitora z pewnością skłania też atrakcyjna cena, zwykle poniżej 400–500 zł.

Matryce IPS i VA

Aby wyeliminować wady matryc typu TN, skonstruowano ekrany typu IPS. W ich konstrukcji zmieniono sposób orientacji pałeczek cząsteczek ciekłego kryształu – obracają się one poziomo wokół własnej osi, a nie ustawiają do pionu. Dzięki temu uzyskano szerokie kąty widzenia oraz wysoką jakość obrazu. Istotną zaletą matryc IPS jest doskonałe odwzorowanie kolorów i lepsze od matryc TN odwzorowanie czerni. Niestety, charakteryzują się znacznie dłuższym czasem reakcji. Od kilku lat w sprzedaży dostępne są matryce IPS, w których ten parametr został znacznie poprawiony. 

Szerokie kąty widzenia w matrycach IPS zapewniają doskonałe warunki do oglądania prezentacji czy filmów promocyjnych w większym gronie. Matryca IPS oferuje rewelacyjny poziom odwzorowania barw, co przekłada się na wysoką jakość obrazu. Jest to najlepszy typ matrycy dla użytkowników, którzy zajmują się profesjonalną obróbką grafiki i montażem materiałów wideo. Ekrany IPS zapewniają też wyjątkowo komfortową pracę w biurze, a wielu użytkowników uważa je wręcz za najbardziej wielozadaniowy typ komputerowego ekranu. IPS sprawdzi się wszędzie tam, gdzie na pierwszym miejscu stawiamy komfort pracy i dbałość o nasz wzrok. Matryce te są droższe od pozostałych typów– monitor z ekranem IPS kosztuje zwykle powyżej 700 zł, a z matrycą IPS o krótkim czasie reakcji – powyżej 1000 zł. 

Z kolei konstrukcja matryc VA wyróżnia się pośrednim, ukośnym w stosunku do kierunku przechodzenia światła, usytuowaniem pałeczkowatych cząsteczek ciekłego kryształu w komórkach tworzących subpiksele. Dzięki temu udało się uzyskać szerokie kąty widzenia oraz bardzo dobre, zdecydowanie najlepsze wśród wszystkich typów monitorów LCD, odwzorowanie czerni. Przełożyło się to na bardzo wysoki kontrast. Niestety, monitory te charakteryzują się słabszym czasem reakcji (smużenie bywa widoczne), a barwy nie są tak żywe i naturalne, jak w panelach IPS. Można powiedzieć, że jest to pośredni typ matrycy, pomiędzy matrycami TN a IPS. W pośredni sposób kształtują się też ceny tego typu urządzeń. Monitory z matrycą VA pozwalają na pracę zespołową przy jednym ekranie. Pozwalają również na dobry odbiór treści multimedialnych. Przyjmuje się, że w zastosowaniach biurowej zapewniają wystarczająco wysoki komfort i efektywność pracy, gwarantując znacznie lepsze odwzorowanie barw w stosunku do matryc TN.

Rodzaje podświetlenia

Ponieważ matryca LCD nie świeci „sama z siebie” i do prawidłowego działania wymaga zewnętrznego źródła światła podświetlającego od tyłu komórki z ciekłym kryształem, w monitorze niezbędne jest dodatkowe, dobre źródło światła. Warto zwrócić uwagę, że do lamusa całkowicie odeszły już, spotykane jeszcze kilka lat temu, lampy fluorescencyjne z zimną katodą, czyli tzw. lampy CCFL. Zastąpiły je diody LED i listwy OLED. Zarówno w wypadku diod LED, jak i OLED podświetlenie w postaci listew montuje się na dolnej i górnej krawędzi ekranu, a tylna ściana panelu LCD stanowi specjalny dyfuzor refleksyjny. Ma on za zadanie odbić i jednorodnie rozproszyć światło z listew diodowych, a następnie skierować je na ekran, tak aby światło trafiło do pierwszego z polaryzatorów. Jest to tzw. podświetlenie krawędziowe (Edge LED), które wykorzystywane jest w większości typowych monitorów i pozwala w znaczący sposób odchudzić grubość ekranu – nawet do 2–3 mm.

Znacznie rzadziej w monitorach komputerowych stosuje się drugi typ podświetlenia – Full LED. Jest on zwykle wykorzystywany w droższych telewizorach LED LCD. Tutaj diody tworzą jedną wielką matrycę oświetleniową umieszczaną tuż za ekranem. Dzięki temu można uzyskać równomierniej podświetlony obraz oraz sterować intensywnością podświetlenia poszczególnych obszarów ekranu, co poprawia tzw. kontrast dynamiczny. Lepsze jest też odwzorowanie barw i szczegółów w jasnych i ciemnych obszarach ekranu. Warto zwrócić uwagę, że od jakości podświetlenia zależy jakość odwzorowania kolorów, a przede wszystkim spektrum dostępnych barw, dlatego dające lepsze jakościowo światło diody OLED stosuje się w większości modeli monitorów, które przeznaczone są do profesjonalnych prac graficznych.

[...]

Autor jest niezależnym dziennikarzem zajmującym się propagowaniem nauki i techniki.

Pełna treść artykułu jest dostępna w papierowym wydaniu pisma. Zapraszamy do składania zamówień na prenumeratę i numery archiwalne.
 
 

Polecamy

Biblioteka Informacja Publiczna

Specjalistyczne publikacje książkowe dla pracowników administracji publicznej

więcej