Война технологий: ЖК вытесняет ЭЛТ

Переломный рубеж

Как ни странно, но обе технологии, ЖК и СRT, появились практически одновременно еще в XIX столетии. История электронно-лучевой трубки берет начало с момента ее создания в 1887 году, а жидких кристаллов – с момента их открытия в 1888 году. Однако первые потребительские устройства на основе ЖК появились только в ХХ веке. В 30-е годы началось активное развитие величайшего изобретения человечества – телевидения. Основой первых телевизионных приемников стала электронно-лучевая трубка. Фундаментальное свойство жидких кристаллов менять свою структуру под действием электрического тока ученые обнаружили лишь почти 30 лет спустя – в 1960 году. К тому времени телевизор стал едва ли не самым популярным предметом народного потребления, и первенство технологии ЭЛТ тогда никто и не думал оспаривать.

Вскоре после открытия уникальных свойств жидких кристаллов появились первые коммерческие образцы миниатюрных ЖК-дисплеев. Однако широкое распространение они получили только в середине 80-х годов, когда монохромные жидкокристаллические дисплеи стали находить применение в качестве индикаторов в часах, микрокалькуляторах, видеокамерах. Массовое производство первых 10-дюймовых TFT (Thing Film Transistor) матриц для ноутбуков началось только в 90-х годах. Надо ли говорить какого высокого уровня достигла технология ЭЛТ на тот момент? Тем не менее, на рубеже столетий качество TFT-матриц стало настолько высоким, что стало возможным дискутировать на тему за и против TFT.

ЭЛТ: ставка на большие диагонали

В последние годы прошлого столетия объемы выпуска ЖК-мониторов начали расти достаточно быстрыми темпами. Если в 1997 году они составляли несколько сотен тысяч, то в 2000 году это число возросло почти в 20 раз. Можно сказать, что был достигнут некий критический предел, после которого стало возможным постепенное снижение цен на эти устройства. Ведь не секрет, что основным сдерживающим фактором при покупке ЖК-монитора, для многих до сих пор остается его цена, в несколько раз превышающая цену на ЭЛТ-аналог. Справедливости ради надо отметить, что количественный рост ЖК-мониторов, наблюдавшийся в конце 90-х годов, вовсе не означал столь стремительный рост их доли рынка. Объемы выпуска ЭЛТ-мониторов в то время росли примерно аналогичными темпами, так что в 1998 году доля рынка ЖК-устройств в количественном выражении составляла только 1%. В 2000 году она выросла примерно в 4 раза, но по-прежнему оставалась незначительной. Однако, учитывая гораздо большую стоимость ЖК-мониторов, в денежном выражении их доля рынка в 2000 году уже превысила 10%. Пожалуй, с тех самых пор эти устройства стали составлять реальную конкуренцию ЭЛТ-мониторам.

На рубеже столетий основными потребителями ЖК-мониторов в основном были крупные компании и банки – доля рядовых пользователей в их числе едва достигала 10%. Качество изображения ЖК-мониторов еще ощутимо уступало ЭЛТ-аналогам по ряду критериев, но для корпоративного сектора, который был их главным потребителем, это не играло существенной роли. Перевешивали факторы эргономичности, энергоэкономичности, а кто-то просто стремился отдать дань моде. С наступлением ХХI века цены на ЖК-мониторы стали ощутимо падать, что оказалось прекрасным стимулом для роста продаж. Претерпели значительные изменения в лучшую сторону и многие характеристики TFT-матриц, в первую очередь, время отклика, контрастность, цветопередача. Постепенно потенциальных покупателей в ЖК-мониторах помимо их изящного дизайна и компактных размеров, стало привлекать и качество картинки, которое все меньше уступало ЭЛТ-мониторам, а по четкости и геометрии значительно превосходило. ЖК-технологии стали приходить в дома рядовых пользователей и даже появились первые прецеденты их выхода на рынок профессиональных решений.

Ввиду достаточно высокой сложности технологии в роли поставщиков TFT-матриц выступает всего несколько компаний, в их числе Sony, Hitachi, Samsung Electronics, AU Optronics (AUO), Chungwa Picture Tubes (CPT), тандем LG-Philips. Именно эти компании являются основными законодателями мод и ценообразования на рынке ЖК-мониторов. В роли основных поставщиков готовых устройств (и ЭЛТ в том числе) выступают тот же Samsung, BenQ, NEC, ViewSonic, LG. По мере совершенствования технологии производства TFT-матриц с большими диагоналями недавно дошла очередь и до рынка ЖК-телевизоров, который сейчас переживает настоящий бум. Подобная ситуация не могла не отразиться на рынке ЭЛТ-решений, на котором уже достаточно давно не происходило сколько-нибудь серьезных изменений. Производители старались добавлять некоторые улучшения в конструкцию ЭЛТ, электронику, незначительно снижать цены на готовые устройства, но не более того. Рынок рос, и еще недавно его игроки чувствовали себя весьма комфортно. Но с ростом популярности ЖК-технологий, конкуренция на рынке ЭЛТ ощутимо усилилась – его участникам пришлось вести ценовые войны в ущерб своим доходам. Особенно острая ситуация сложилась на рынке наиболее востребованных мониторов с диагоналями 15-17 дюймов.

В результате, в последние годы наблюдается тенденция сокращения объемов продаж ЭЛТ-мониторов, особенно с небольшими диагоналями. Производство трубок с диагоналями 14-15 дюймов прекратилось вовсе, некоторые производители пошли еще дальше и отказались даже от 17-19 дюймовых моделей. Большинство из них переориентируется на ЖК-технологии. Причиной тому значительное снижение цен на ЭЛТ-мониторы начального уровня и, как следствие, невозможность извлечь прибыль из этого бизнеса. Надо сказать, в середине уходящего года объем продаж ЭЛТ-мониторов впервые за последнее время показал небольшой рост. Однако это явление нельзя рассматривать, как постоянное, дни младших моделей ЭЛТ-мониторов сочтены. Гораздо лучше перспективы у дорогих мониторов с диагоналями ЭЛТ 21-22 дюймовых – их основными потребителями являются профессионалы, работающие с графикой, которые пока не спешат переориентироваться на ЖК. Соответственно, в этом сегменте рынке производители ЭЛТ-мониторов по-прежнему могут получать прибыль, не опасаясь чрезмерно быстрого падения цен.

ЭЛТ уготовлена малая доля

Достаточно взглянуть на динамику проникновения на рынок ЖК-технологий, как становится понятно, что рынку ЭЛТ-решений грозит неминуемое сокращение. По прогнозам Schott Research уже в 2007 году доля ЭЛТ-мониторов сократится до 25%, а доля ЖК-телевизоров в 2008 году вплотную приблизится к отметке 50%. Ожидать каких-либо кардинальных подвижек на рынке ЭЛТ более не приходится, особенно в свете продолжающегося сокращения инвестиций на проведение исследований в этой области.

Если говорить о менее долгосрочных прогнозах, следует отметить постепенное снижение цен на готовую продукцию, содержащую TFT-матрицы, и очевидно, до некоторого разумного уровня на ЭЛТ-мониторы и телевизоры. В настоящий момент самые большие продажи приходятся на 17-дюймовые модели ЭЛТ- и ЖК-мониторов. Возможно, довольно скоро в бюджетную нишу попадут 19-дюймовые ЭЛТ-мониторы и значительно возрастут продажи 18-19-дюймовых ЖК-устройств. В любом случае рынок мониторов ожидает неминуемое снижение цен по причине достаточно серьезной конкуренции и дальнейшего совершенствования ЖК-технологий, в частности, перехода производителей к выпуску подложек больших размеров.

Несомненно, ЭЛТ-мониторы еще долго не покинут рынок полностью, им останутся узкоспециализированные ниши – допечатная подготовка, работа с видео, телевидение и т. д. Достаточно вспомнить профессиональные мониторы Barco или LaCie, допускающие аппаратную цветокалибровку и обеспечивающие минимальную неравномерность цветопередачи. В своей нише рынка они вне конкуренции.

Основы основ

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), являющаяся основным элементом ЭЛТ-мониторов, представляет собой герметичную стеклянную трубку, внутри которой находится ваккум. Фронтальная сторона этой трубки, именуемой также кинескопом, покрыта люминофором – специальным веществом, способным испускать свет при его бомбардировке заряженными частицами. В горловине трубки располагается катод, испускающий в нагретом состоянии поток электронов. Для получения цветного изображения фронтальную сторону кинескопа покрывают люминофором трех сортов, испускающими красный, зеленый и синий цвета. Соответственно, вместо одного катода приходится использовать три, каждый из которых формирует электронный поток для определенного сорта люминофора. Чтобы электроны не попадали на «чужие» области люминофора, приходится прибегать к различным ухищрениям, наиболее распространенные – использование теневой маски или аппертупной решетки. Смешение трех основных цветов позволяет получить на экране полную цветовую палитру.

Для управления электронными лучами горловину кинескопа помещают в сложную систему катушек, которые играют роль магнитной отклоняющей системы. Контроль за всей системой в целом возложен на не менее сложную электронику, которая во многом определяет качество картинки ЭЛТ-монитора. Кстати, в последнее время производители ЭЛТ-мониторов все больше акцентируют внимание именно на совершенствовании электронных систем управления, нежели на совершенствовании самих кинескопов.

Основой современного ЖК-монитора или телевизора, в отличие от ЭЛТ, является TFT-матрица, каждый элемент которой представляет собой тот самый жидкий кристалл. Он расположен между двумя скрещенными поляризаторами, которые не будь между ними жидкого кристалла, полностью гасили бы проходящий через них свет. Однако жидкие кристаллы оптически активны и способны поворачивать плоскость поляризации света на 90°. Таким образом, несмотря на скрещенные поляризаторы, свет свободно проходит через систему поляризатор – кристалл – повернутый на 90° поляризатор. Второе чрезвычайно важное свойство жидкого кристалла – его способность менять угол поворота плоскости поляризации проходящего через него света в зависимости от приложенного к нему напряжения. Такие характеристики TFT-ячейки позволяют манипулировать интенсивностью прошедшего через нее света, а значит и яркостью пикселя. Очевидно, что для реализации описанной идеи необходим источник света, расположенный позади TFT-матрицы.

Цветное изображение на ЖК-устройствах получают за счет применения светофильтров трех основных цветов или использования свойства жидких кристаллов менять угол поворота проходящего через них излучения в зависимости от его длины волны. Последний способ более технологически сложен, однако позволяет добиться лучших характеристик изображения.

Плюсы и минусы

С появлением ЖК-мониторов всплыл целый ряд характеристик, о которых во времена господствования ЭЛТ-технологий никто особо и не задумывался. Никто не задавался вопросом какие углы обзора может обеспечить ЭЛТ, какие у нее время реакции, цветопередача и палитра отображаемых цветов, контрастность и яркость, «родное» разрешение, сколько у нее «битых» пикселей и насколько равномерна по яркости картинка. Все перечисленные параметры были неактуальны для большинства ЭЛТ-устройств по причине отсутствия каких-либо ограничений, негативно влияющих на качество изображения. К сожалению, при выборе ЖК-монитора приходится обращать внимание на перечисленные характеристики.

Время реакции
Инерционность жидких кристаллов в динамичных сценах приводит к смазыванию изображения. В последнее время разработчикам удается успешно бороться с этой проблемой – в ближайшее время на рынке появятся матрицы со временем отклика 8 мс, позволяющие практически полностью избавиться от этого неприятного эффекта.

Цветопередача
Многие производители ЖК-мониторов заявляют, что их модели поддерживают 24-битный цвет или палитру из 16.7 млн. цветов. Тем не менее, разницу в изображении в сравнении с обычным ЭЛТ-монитором можно заметить, и она пока окажется не в пользу ЖК. В свою очередь это является причиной затрудненной цветокалибровки ЖК-мониторов, хотя их производители постепенно начинают создавать технологии для решения данной проблемы.

Контрастность
В последнее время на рынке начинают появляться модели ЖК-мониторов с высококонтрастными (до 1000:1) PVA-матрицами. Однако у них достаточно высокое время отклика (до 25 мс), поэтому они малопригодны для отображения динамичных сцен. Контрастность же обычных TFT-матриц уступает ЭЛТ, в результате ЖК-мониторы хуже передают детали на темных участках изображения.

Неравномерная яркость
Наличие ламп подсветки, расположенных позади TFT-матрицы, приводит к указанному дефекту изображения. Разработчики стараются с ним бороться, применяя различные оптические конструкции из призм.

«Битые» пиксели
Технология производства TFT-матриц предполагает наличие нескольких испорченных ячеек на матрице. Визуально они заметны как никогда не гаснущие или, наоборот, всегда светящиеся точки на экране. Методом перебора обычно удается подобрать монитор приемлемого качества, однако никто не даст гарантии, что указанный дефект не проявится со временем.

«Родное» разрешение
Родное разрешение TFT-матрицы определяется количеством размещенных на ней пикселей – чем оно выше, тем выше разрешение. Только в случае совпадения пикселя изображения с пикселем матрицы ЖК-монитор демонстрирует картинку высокого качества, в противном случае приходится прибегать к интерполяции, что резко снижает качество изображения. В то же время ЭЛТ-монитор прекрасно работает в любом доступном для него разрешении.

Вместе с тем, технологии ЖК присущ ряд характеристик, позволяющих по некоторым параметрам качества изображения превзойти ЭЛТ-мониторы.

Геометрия
Поскольку по своей природе TFT-матрица является идеально плоской, отображаемая на ней картинка изначально лишена каких бы то ни было искажений, чего нельзя сказать о ЭЛТ, как правило, имеющей некоторый радиус кривизны. Кроме того, ЖК-монитор не нуждается в коррекции подушечных, трапециевидных и прочих искажений формы изображения.

Совмещение цветов
Цветное изображение на TFT-матрице не достигается за счет использования трех разнесенных в пространстве пикселей, как это делается в ЭЛТ. Поэтому проблема совмещения цветов в ЖК-мониторах отсутствует в принципе.

Мерцания и блики
Указанные искажения наблюдаются исключительно в ЭЛТ-мониторах. Причиной мерцаний у них может быть, например, низкая частота регенерации изображения, в то же время пиксели на ЖК-мониторе светятся постоянно. Что касается световых бликов, то они могут появляться на стеклянных поверхностях ЭЛТ.

Намагничивание
Металлическая маска в ЭЛТ или аппертурная решетка в той или иной степени подвержены намагничиванию. Иногда причиной тому расположенные в непосредственной близости источники сильного магнитного поля, например, колонки, иногда бывает даже достаточно переместить монитор с одного места на другое. В последнем случае сказывается влияние изменяющегося в пространстве магнитного поля Земли. В результате трубку периодически приходится размагничивать во избежание искажения цветопередачи. В ЖК-мониторах намагничиваться нечему.

Цифровая природа
Принцип формирования изображения на ЖК-мониторе изначально цифровой, равно как выходной видеосигнал на выходе современной видеокарты. Это означает, что в случае наличия DVI-интерфейса можно отказаться от ненужного цифро-аналогового преобразования.

Последние несколько параметров, на которые мы обратим внимание, некоторым могут показаться не столь значимыми. Тем не менее, нередко именно они заставляют покупателя забыть о перечисленных выше нюансах, касающихся качества изображения, и сделать свой выбор именно в пользу ЖК-технологии.

Эргономичность
Можно долго спорить о плюсах и минусах ЖК, но их компактные размеры и небольшая масса вряд ли оставят равнодушным даже самого взыскательного покупателя. Различные дизайнерские изыски позволяют разместить такой монитор на стене или повернуть на 90° и работать с ним в портретном режиме с помощью специального ПО. Наконец, размер диагонали матрицы, указываемый производителем, соответствует реально видимой области, тогда как в случае ЭЛТ-мониторов диагональ видимой области всегда примерно на дюйм меньше заявленной в паспорте величины.

Безопасность
Немаловажным фактором для многих категорий потребителей покажется абсолютная безвредность ЖК-мониторов по причине отсутствия в них рентгеновского излучения – непременного атрибута всякой ЭЛТ. Также владельцам ЖК-мониторов можно не задумываться об обеспечении достаточно высокой частоты регенерации для предотвращения мерцаний и негативного воздействия на глаза.

Энергопотребление
В конструкции ЖК-мониторов и телевизоров отсутствует вакуумная трубка, которая и является основным потребителем значительного количества электроэнергии. Поэтому энергопотребление ЖК-устройств в несколько раз меньше их ЭЛТ-аналогов. Возможно, для отдельных пользователей такая экономия не столь критична, но для крупного корпоративного сегмента она однозначно дает немалый выигрыш.

Наконец, самый последний фактор в списке, хотя отнюдь не последний по значимости – цена готовых устройств. Не вдаваясь в подробности, можно сказать, что ЖК-мониторы и телевизоры стоили и стоят ощутимо дороже своих ЭЛТ-аналогов, однако разница в цене непрерывно меняется.

Грядущие войны

Подводя итог всему сказанному выше, нельзя не отметить успехи ЖК-технологии и большой ее потенциал. В подавляющем большинстве сегментов рынка по мере снижения цен на готовые устройства она будет вытеснять морально устаревшую ЭЛТ. С другой стороны, ЖК-технологии не лишены целого ряда недостатков, что заставляет многие крупные компании вести дальнейшие исследования по поиску альтернатив для жидких кристаллов. Одной из них является технология OLED (Organic Light Emitting Diode), в основе которой лежит использование органических светоизлучающих элементов. Дисплеи на ее основе позволяют достичь более высоких яркостных показателей, в сравнении с ЖК, их отличает еще более низкое энергопотребление, большие углы обзоры, малое время отклика, способность работать в широком диапазоне температур, спектральные характеристики, по качеству превосходящие даже ЭЛТ-мониторы. Вполне возможно, что когда-то начнутся войны ЖК- и OLED-технологий, но пока OLED-дисплеи находят применение только в миниатюрных устройствах, их создание обходится очень дорого, а техпроцесс очень сложен.

Другой альтернативой для ЖК является технология PDP (Plasma Display Panel), основанная на эффекте свечения инертных газов под воздействием электрического тока. Она позволяет достаточно легко создавать дисплеи очень больших диагоналей с весьма высоким качеством изображения. К сожалению, элементы, из которых складывается изображение в PDP имеют достаточно большие размеры, что резко ограничивает использование этой технологии на рынке мониторов. Однако на рынке телевизоров у PDP есть реальные перспективы. По данным той же Schott Research сейчас их объем рынка примерно в два раза превышает объем рынка ЖК-телевизоров и составляет около 10%. Их доля будет расти и дальше, однако уже в следующем году она будет сопоставима с долей ЖК-телевизоров. В более отдаленной перспективе первенство должно остаться за рынком ЖК-телевизоров, доля которого в 2008 году будет вплотную приближаться к 50%, тогда как доля PDP составит 25%. Оставшиеся 25% рынка телевизоров примерно поровну поделят между собой технологии ЭЛТ и проекционных устройств.

Учитывая тенденции на рынке альтернативных ЖК технологий, можно с уверенностью сказать, что по крайней мере на ближайшее десятилетие, основное место на рынке будет за матрицами жидких кристаллов. Безусловно, настанет время, и они покинут рынок, уступив место более перспективным технологиям. Но до того они успеют стать стандартом де-факто, как на рынке компьютерных мониторов, так и бытовых телевизоров.

Сергей Мишко / CNews

Короткая ссылка на материал: //cnews.ru/link/a975