красных, зеленых и синих ячеек в каждой их группе и различную прозрачность каждой ячейки, можно получать различные цвета. Чем больше возможность регулировать напряженность электростатического поля на каждой ячейке, тем больше разных цветов может экран передавать.
Для просмотра изображения на жидкокристаллическом экране не обязательно иметь подсветку. Можно использовать и отраженный свет. Только в этом случае дальний от экрана поляризационный фильтр следует заменить зеркалом. В этом случае вне действия электростатического поля свет пройдет через наружный фильтр, повернется в слое жидких кристаллов на 90 градусов, отразится от зеркала и снова пройдет через кристаллы, и в результате развернется на 180 градусов, что позволит ему вновь пройти через наружный фильтр. А при наличии на кристаллах электростатического поля этого не произойдет.
Используя полупрозрачный дальний от экрана фильтр, можно сочетать работу с задней подсветкой и работу в отраженном свете.
Для того, чтобы получить возможность подавать напряжение на каждую отдельную ячейку с жидкими кристаллами, под жидкокристаллическую матрицу, содержащую эти ячейки, помещается матрица такого же размера из тонкопленочных транзисторов, пропускающих свет. К каждому столбцу и строке транзисторов с края матрицы подводятся электроды. Транзисторы устроены так, что они создают электростатическое поле лишь тогда, когда и на строку, содержащую этот транзистор, и на его столбец будет подано определенное напряжение. Подавая ток на электроды строк и столбцов, можно тем самым управлять каждым транзистором. Процесс преобразования данных, посылаемых видеокартой компьютера, в сигналы транзисторам выполняет специальный преобразователь, встроенный в монитор.
Нетрудно понять все трудности при разработке и производстве жидкокристаллических дисплеев. Во-первых, сделать матрицу с миллионами ячеек с одинаковым качеством нелегко — ведь экран с разрешением 1024*768 точек имеет 786432 точки-пиксела, каждый из которых состоит из трех единиц — красного, зеленого и синего субпикселов. То есть всего в экране такого разрешения должно быть 2359296 (т. е. больше двух миллионов!) жидкокристаллических ячеек. Добиться, чтобы они все полноценно работали, очень трудно — наверняка некоторые из ячеек окажутся дефектными и не будут пропускать свет. Поэтому жидкокристаллические мониторы с большим размером экрана делают из двух-трех отдельных матриц, соединяя их вместе.
Для того, чтобы жидкокристаллический монитор мог передавать оттенки цветов, необходимо точно дозировать напряжение на каждой из ячеек, а транзисторы, предназначенные для этого, покамест не обладают такой возможностью. Кроме того, трудно добиться нормальной яркости изображения, особенно при работе в отраженном свете, — ведь при этом свету надо проходить через множество светофильтров. Поэтому обычный цвет LCD-экрана, работающего в отраженном свете — серый.
В отличие от мониторов на электронно-лучевых трубках среди жидкокристаллических дисплеев нет двух одинаковых. Каждая матрица — уникальна. Поэтому при приобретении такого монитора следует внимательно осматривать каждый предлагаемый экземпляр на предмет качества изображения, количества дефектных ячеек.
Перспективы
В связи с сложностью производства, дороговизной комплектующих и хрупкостью конструкции жидкокристаллические мониторы пока не столь широко распространены, как это хотелось бы пользователям и производителям. Поэтому в последнее время ведутся разработки альтернатив LCD-дисплеям, которые, обладая их достоинствами, в то же время были бы лишены их недостатков. А основные достоинства экранов на жидких кристаллах — малая толщина, полная безвредность и высокое качество изображения. Оно не мерцает, а поэтому дает возможность работать за монитором очень долго без усталости глаз. Но есть и недостатки — помимо стоимости и сложности, LCD-мониторы обладают слабой контрастностью и невысоким углом обзора: чтобы все цвета на таком экране были переданы правильно, на него необходимо смотреть спереди в упор.
Для формирования изображения нужно выполнить две задачи. Первая — указать каждой точке картинки, каков должен быть ее цвет. И второй — сделать так, чтобы она именно в этот цвет и окрасилась. К примеру, в электронно-лучевой трубке указывает цвет обегающий экран электронный луч, а собственно его создает люминофор, нанесенный в каждой точке экрана и светящийся под влиянием луча. А в LCD-дисплеях цвет каждой точке указывает сетка электродов, располагающаяся под жидкокристаллической матрицей, а само изображение получается в результате прохождения света через эту матрицу и набор светофильтров. Задача указания каждой точке ее цвета в настоящее время решается вполне успешно, и создать сетку электродов для высокого разрешения можно. А вот вырастить матрицу с такими мелкими кристаллами непросто. Поэтому основным направлением инженерных поисков является именно разработка способов формирования изображения из точек.
• В компании Xerox создается совершенно новый тип экрана для вывода информации. Такой дисплей, сейчас именуемый Gyricon, будет состоять из двух листов гибкого прозрачного материала, между которыми находятся микроскопические пластмассовые шарики. У каждого шарика один полюс заряжен положительно и окрашен черным, а другой несет противоположный заряд и окрашен в белый цвет. С помощью хитроумных технических решений на каждый шарик подается электростатическое поле нужной ориентации, в результате чего шарик поворачивается к экрану той или другой стороной. Примерно по такому же принципу работают некоторые иногда встречающиеся информационные табло в аэропортах, на вокзалах, только размеры шариков там побольше.
Разработчики считают, что с помощью технологии Gyricon можно достичь такого же качества отображения текста на экране, как и на распечатке лазерного принтера (т. е. 400*600 точек на дюйм). Преимущества такой технологии очевидны — внешний вид текста ничем не будет отличаться от обычного листа бумаги, контрастность будет зависеть всего лишь от насыщенности окраски шариков. Кроме того, дисплей можно сделать гибким. Вместе с тем наличие большого количества движущихся частиц вызывает опасения за долговечность такого монитора — несмотря на масляное заполнение пространства между шариками вполне возможно нарушение их взаиморасположения. Будем надеяться, что исследователям Xerox удастся справиться со всеми этими трудностями.
• Компании Е Inc и Bell Labs, подразделения корпорации Lucent Technologies, в своих лабораториях разработали оригинальный способ создания изображения с помощью электрофореза. Общий принцип этой технологии таков. При электрофорезе (который, в частности, давно и успешно применяется в медицинских лабораториях для исследования белкового состава крови) на какой-либо носитель, к примеру, гель или фильтровальную бумагу, помещается смесь солей органических веществ с крупными, но разными размерами молекул, и добавляется растворитель — обычно вода. При этом соли будут диссоциировать — то есть разделяться на неорганический ион и органическую крупную молекулу. Скажем, натриевая соль какого-либо белка разделится на положительно заряженный ион натрия и отрицательно заряженный ион этого белка. Если подать на этот носитель электростатическое поле, то ионы натрия отправятся к отрицательному электроду, а ионы белков — к положительному.
Но ионы тех белков, молекулы которых крупнее, будут двигаться медленнее, а ионы белков с мелкими молекулами — быстрее. В результате на носителе образуются области, в которых будут располагаться разные белки. Ближе всего к положительному электроду —