Виды матриц мониторов

Дисплеи всех современных устройств работают в большинстве своем на двух типах матриц: LCD (ЖК) или LED, которые в свою очередь имеют разновидности. Статья, подготовленная специалистами нашего интернет-магазина, позволит более подробно разобраться, какие виды матриц мониторов существуют, ознакомиться с подтипами, узнать их преимущества и недостатки.

LCD (Liquid Crystal Display) матрицы

LCD, или ЖК - это мониторы, матрицы которых функционируют за счет свойства жидких кристаллов моделировать соответствующим образом свет, источниками которого являются подсветка или отражатели.

Жидкокристаллические матрицы бывают пассивные и активные. Первые использовались до середины 90-х годов в разных типах и классах ноутбуков. Пиксели в них поддерживали свое состояние пассивно. Активные (TFT LCD) - это современный вариант матриц, каждый пиксель которой управляется отдельным транзистором и конденсатором. Далее более подробно рассмотрим разновидности пассивных и активных дисплеев.

TFT (Thin-film Transistor) LCD

TFТ LCD монитор – это дисплей, работающий на жидких кристаллах с активной матрицей, которая управляется тонкопленочными транзисторами. Состоит он из:

• пластиковой матрицы с прослойкой из жидких кристаллов;
• соединительных проводов;
• источника света;
• пластикового корпуса с рамкой из металла, что придает ему жесткости.

Сам пиксель ЖК дисплея состоит из:

• двух прозрачных электродов;
• молекулярной прослойки между ними;
• двух поляризаторов с перпендикулярными друг другу плоскостями поляризации.

Принцип работы LCD дисплея основан на способности жидких кристаллов изменять свое положение под воздействием электромагнитного поля. При изменении положения, у молекул жидких кристаллов меняются и их оптические свойства, что позволяет им пропускать только определенный спектр излучения, оставаясь непрозрачными для остальных его лучей. Получается, что воздействуя на электромагнитное поле, можно влиять на поляризацию света, благодаря чему TFT LCD монитор отображает определенный цвет.

К преимуществам TFT матрицы можно отнести:

• отсутствие мерцания;
• высокую четкость изображения;
• улучшенную цветопередачу;
• большой срок службы.

При этом, данная технология имеет также и ряд недостатков:

• неравномерность подсветки матрицы;
• более низкая скорость смены изображения по сравнению с плазмой;
• чувствительность матрицы к механическим повреждениям;
• маленький диапазон рабочих температур;
• встречаются дефектные пиксели.

Существует несколько типов матриц данной технологии. Остановимся на каждом из них более подробно.

IPS (In-Plane Switching) или SFT (Super Fine TFT)

IPS-матрица (In-Plane Switching) в дословном переводе – «переключение внутри плоскостей». Такие матрицы изначально использовались в профессиональных мониторах, потом в телефонах, где достаточно важно было иметь хорошие углы обзора. Сейчас IPS-матрицы обладают достаточно привлекательной ценой, что позволяет приобрести такой монитор даже для бюджетного компьютера.

Жидкие кристаллы в матрицах такого типа расположены вдоль плоскости экрана. Так как плоскости поляризаторов перпендикулярны друг другу, то свет, проходя через первый фильтр поляризуется в одной из плоскостей и задерживается другим фильтром, благодаря чему получается насыщенный черный цвет. Битые пиксели в матрицах такого типа выглядят как черные точки, а не белые, как в TN-матрицах.

Под воздействием электромагнитного поля, все жидкие кристаллы поворачиваются вдоль плоскости экрана одновременно, что существенно увеличивает угол обзора – до 178 градусов. Но из-за этого также возникает и один из недостатков матриц такого типа – довольно большое время отклика по сравнению с TN-матрицами. Из преимуществ можно выделить также отличную цветопередачу, однако контрастность при этом хуже, чем у некоторых представителей VA-матриц.

Такие матрицы также имеют большее энергопотребление за счет расположения электродов только с одной стороны и использования более мощных ламп, чем в матрицах TN-типа.

Рассмотрим различные разновидности IPS-матриц.

S-IPS (Super IPS)

Данный вариант матрицы был разработан в 1998 году для уменьшения время отклика, что позволило значительно приблизить его к параметру TN-матрицы. Это поколение также отличалось от предыдущего улучшенной контрастностью. Такие матрицы уже давно сняты с производства и в продаже их нет.

AS-IPS (Advanced Super IPS)

Эта разновидность появилась в 2002 году. Создавалось это поколение с целью повышения контрастности и увеличения прозрачности панелей матрицы S-IPS, что приблизило эти параметры к характеристикам S-PVA-матрицы.

H-IPS (Horizontal IPS)

Такой вариант появился в 2007 году и отличался от предыдущих структурой пикселей – увеличилась плотность размещения. Это помогло добиться еще большей контрастности экрана и однородности изображения. При этом углы обзора стали немного меньше. Такой тип матрицы тоже уже давно снят с производства.

H-IPS A-TW (Horizontal IPS with Advanced True White Polarizer)

Эта разновидность IPS-матрицы была разработана компанией LG. В предыдущий тип матрицы добавили цветовой фильтр TW – «True White» (в переводе «Настоящий белый»), что позволило значительно улучшить белый цвет. А использование технологии Advanced True Wide Polarizer убирало засветы при больших углах обзора, так называемый «Glow-effect», а также увеличивало их. Такой вариант матрицы используется для профессиональных дисплеев.

UH-IPS (Ultra Horizontal IPS)

Данный тип представляет собой улучшенную версию H-IPS-матрицы. Увеличение размера разделительной полосы между субпикселями позволило увеличить светопроницаемость на 18 процентов. Такой тип матрицы на сегодняшний день также не выпускается.

E-IPS (Enhanced IPS)

Благодаря увеличению светопроницаемости стало возможным использовать в матрицах такого типа более дешевые лампы подсветки. А это в свою очередь позволило снизить энергопотребление, а значит и себестоимость мониторов. Помимо этого были улучшены углы обзора и снижено время отклика до 5 мс. Такие матрицы обычно используются в 24 дюймовых мониторах.

P-IPS (Professional IPS)

Появление такого типа матриц в 2010 году охарактеризовалось замечательной цветопередачей – 1024, а не 256 как в матрицах других видов, и глубиной цвета до 30 бит. Это очень дорогая и довольно редкая разновидность матрицы, используется часто в профессиональной технике. Как правило, мониторы с таким типом приобретают для работы с фото и видео.

AH-IPS (Advanced High Performance IPS)

Наиболее продаваемый на данный момент тип матрицы. Он отличается небольшим временем отклика – до 5-6 мс, наибольшими углами обзора, низким энергопотреблением, повышенной контрастностью, улучшенной цветопередачей и высокой яркостью.

AFFS (Advanced Fringe Field Switching)

Такой тип матрицы часто называют S-IPS Pro. Его разработала компания BOE Hydis в 2003 году. Благодаря данной технологии удалось значительно улучшить цветопередачу, повысить яркость и увеличить углы обзора. С таким типом матрицы выпускаются дисплеи Hitachi, а также некоторые модели планшетов и ноутбуков.

TN (Twisted Nematic)

Одним из самых старых типов матриц считается TN. Но вряд ли кто-то найдет ее в продаже. На данный момент на рынке можно найти лишь улучшенную модификацию такой матрицы TN+Film.

Преимуществами такого типа являются низкая стоимость и быстродействие. Мониторы с матрицей TN отличаются очень низким временем отклика – до 1 мс, и малым временем задержки. А это очень существенно для игрового рынка.

Электроды TN-матрицы, которые контактируют с жидкими кристаллами, покрыты микроскопическими параллельными бороздками. Бороздки двух пластин расположены перпендикулярно. При отсутствии напряжения молекулы кристаллов образуют спираль, разворачивая при этом поляризационную плоскость так, что свет проходит через наружный фильтр. А при подаче напряжения они начинают вращаться, благодаря чему изменяется и интенсивность проницаемого света. В некоторых случаях второй фильтр может полностью поглотить пропускаемый свет. Это возможно при воздействии на электроды определенного напряжения, при котором поляризационная плоскость не изменит положения. Именно тот факт, что кристаллы вращаются не одновременно, а частично и позволил добиться быстродействия технологии.

В связи с тем, что свет проникает в матрицу при отсутствии напряжения, битые пиксели в таком варианте будут выглядеть как светящаяся белая точка.

К недостаткам такой технологии можно отнести:

• маленькие углы обзора;
• невысокая контрастность;
• посредственная цветопередача;
• неглубокий черный цвет.

Существует несколько модификаций данного вида матриц. Рассмотрим их более подробно.

TN+Film

Данная разновидность характеризуется увеличенными горизонтальными углами обзора – 130-150 градусов, но вертикальные при этом остались без изменений.

STN (Super TN) и Double STN

Технология STN была создана в первую очередь для того, чтобы преодолеть проблему сложности увеличения уровня мультиплексирования TN-матрицы. Бороздки на первом и последнем кристалле в этом случае расположены не под 90 градусов, как в TN, а под углом 200 градусов. Это позволяет добиться лучшей контрастности при больших экранах.

Double STN представляет собой две STN-ячейки, которые при подаче напряжения вращаются в противоположные стороны. Ячейка, на которую действует электрический ток, поворачивается на 240 градусов против, а пассивная ячейка – на 240 градусов по часовой стрелке. Благодаря этому увеличивается контрастность и разрешающая способность экрана.

DSTN (Dual-ScanTN)

Для улучшения динамического изображения была разработана технология DSTN, при которой экран делится на две части. Каждая из них управляется отдельно. Каждая часть содержит меньшее количество пикселей, что позволяет сократить время управления ячейками, а значит и время инерции экрана.

PLS (Plane to Line Switching)

Данный тип матрицы был разработан компанией Samsung в 2010 году. Создавался он как альтернатива IPS-матрице. Такая технология основана на возможности линейного переключения жидких кристаллов в плоскости. Благодаря этому можно получить быстрый отклик и большие углы обзора. К преимуществам данной технологии можно отнести:

• более высокую плотность, чем в IPS;
• низкое энергопотребление, практически как и в TN;
• высокую цветопередачу;
• полный спектр диапазона sRGB;
• высокую яркость;
• увеличенные углы обзора.

Из минусов можно выделить небольшое время отклика, сравнимое с S-IPS – примерно 5-10 мс и проблемы с отображением черного цвета.

VA (Vertical Alignment)

В 1996 году компания Fujitsu впервые представила VA-матрицу. В такой технологии при отсутствии напряжения жидкие кристаллы не пропускают свет, так как установлены перпендикулярно наружному фильтру. При подаче электрического тока они поворачиваются на 90 градусов, отображая на экран светлую точку. Так как без напряжения свет не проникает в матрицу, битые пиксели будут выглядеть на экране как черные точки. В таком варианте цветопередача и углы обзора будут лучше, чем у TN-технологии, однако хуже, чем в IPS-матрице. VA-матрицы зачастую рассматриваются как компромисс между матрицами TN – более дешевыми, но менее качественными, и IPS – более приятными по качеству, но дорогостоящими. Одним из недостатков такой технологии можно назвать потерю цветопередачи при увеличении углов обзора. Однако для обычного пользователя это не будет проблемой, а профессионалы, работающие с графикой и видео, заметят такой недочет сразу. Существует несколько модификаций данной технологии.

MVA (Multidomain VA)

К достоинствам такого типа можно отнести глубокий и насыщенный черный цвет, вертикальные и горизонтальные углы обзора от 160 до 178 градусов, глубину цвета и высокую контрастность. При этом матрицы MVA отличаются большим временем реакции пикселя.

AMVA (Advanced Multidomain VA)

Вариант развития S-MVA-матрицы от компании AU Optronics. В процессе модификации было снижено время отклика.

PVA (Patterned VA)

Модификация технологии от Samsung, в процессе создания которой увеличена контрастность и снижена яркость черного цвета.

S-PVA (Super PVA) и S-MVA (Super MVA)

В модификации S-PVA от компаний Sony и Samsung увеличены углы обзора, а в варианте S-MVA, представленном компанией Chi Mei Optoelectronics/Innolux, помимо этого также увеличена контрастность.

QLED

QLED – это технология жидкокристаллических экранов, основанная на применении в качестве светодиодной подсветки квантовых точек. На самом деле технология QLED получила свое название от компании Samsung, в LG она называется Nano Cell, в Hisense – ULED. В качестве маркетингового хода данный тип матриц причисляют к LED.

Такая технология основана на использовании нанокристаллов разного размера – от 2 до 10 нанометров. Под воздействием на них электромагнитного поля они начинают светиться с определенной длиной волны, напрямую зависящей от размеров кристаллов. Цвет зависит и от материала из которого они изготовлены:

• красный – 10 нанометров, сплав цинка, селена и кадмия;
• зеленый – 6 нанометров, сплав селена и кадмия;
• синий – 3 нанометра, сплав серы и цинка.

Квантовые точки хаотично нанесены непосредственно на поверхность пленки, расположенной между светодиодами и кристаллами. Для подсветки квантовых точек применяются синие светодиоды. Свет, падающий на такие наночастицы, заставляет их светиться с разной длиной волны, то есть разным цветом.

Благодаря такой технологии значительно улучшается контрастность и яркость экранов. В сравнении с OLED технологией QLED имеет менее глубокий черный цвет.

LED (Light Emitting Diode) матрицы

Данная технология отличается от LCD принципом, по которому создается световой поток. В них вместо ламп подсветки используется множество светодиодов. В таких матрицах получается насыщенный и глубокий черный цвет, так как при работе некоторые светодиоды могут отключаться, что и обеспечивает такую насыщенность. Преимуществами данной технологии являются:

• высокая яркость и контрастность изображения;
• более тонкие размеры устройств;
• пониженный расход электроэнергии.

Существуют разновидности такой матрицы.

OLED (Organic LED)

В основе работы OLED-матрицы лежат органические светодиоды, не нуждающиеся в какой-либо дополнительной подсветке, так как могут излучать свет сами. Такие экраны отличаются высокой скоростью отклика, большими углами обзора, улучшенной контрастностью, насыщенным и глубоким черным цветом. А яркость слегка проигрывает LED-технологии. При использовании OLED можно создавать более тонкие дисплеи.

AMOLED (Active Matrix LED)

Данная технология позволяет создавать дисплеи при использовании органических светодиодов в качестве подсветки и TFT-матрицы для управления ими. Достоинством такой технологии являются:

• низкое энергопотребление;
• время отклика меньше, чем у TN – 0,01 мс;
• вертикальные и горизонтальные углы обзора по 180 градусов без искажений изображения;
• высокая контрастность;
• компактные размеры.

К недостаткам можно отнести:

• небольшой срок службы при активной работе на большой яркости, так называемое выгорание светодиодов;
• максимальная яркость ниже, в сравнении с LED;
• несбалансированность цветов;
• чувствительность к ультрафиолету.

Данная технология применяется чаще всего в смартфонах.

Плазменная панель

Работа плазменной панели основана на свечении люминофора при воздействии на него ультрафиолетовых лучей, которые возникают при подаче электрического тока в ионизированный газ, по другому – в плазме. Таким образом, дополнительной подсветки для такой технологии не нужно.

Преимуществами данного типа являются:

• насыщенность и глубина цвета;
• большой срок службы;
• высокая контрастность.

К недостаткам относятся:

• высокое энергопотребление;
• выгорание экрана от неподвижного изображения.

Таблица типов матриц мониторов

Как определиться с типом матрицы

Если стоит вопрос выбора монитора и нужно определиться с типом матрицы, сначала следует взять во внимание, что именно нужно приобрести: телевизор, монитор для игр или работы. Исходя из этого можно понять в какую сторону двигаться: делать упор на качество изображения или, к примеру, на срок службы, на быстрое время отклика или на улучшенные углы обзора. Ну и немаловажным фактором в этом вопросе является стоимость приобретаемого устройства. В ассортименте нашего интернет-магазина имеются мониторы и телевизоры с разными типами матриц, среди которых обязательно найдется подходящий для вас вариант.