Современные электронные устройства являются практически универсальными. Так, например, смартфон превосходно справляется не только со звонками (их приемом и совершением), но и возможностью бороздить просторы интернета, слушать музыку, просматривать видеоролики или читать книги. Для этих же задач подойдет планшет. Экран является одной из важнейших частей электроники, особенно если он - сенсорный и служит не только для отображения файлов, но и для управления. Ознакомимся с характеристиками дисплеев и технологиями, по которым они создаются. Уделим особое внимание тому, что это за технология, в чем ее преимущества.

Как устроен ЖК-экран

Прежде всего разберемся, как устроен жидкокристаллический дисплей, которым оснащается современная техника. Во-первых, это активная матрица. Она состоит из микропленочных транзисторов. Благодаря им и формируется изображение. Во-вторых, это слой Они оснащены светофильтрами и создают R-, G-, B-субпиксели. В-третьих, это система подсветки экрана, которая позволяет сделать изображение видимым. Она может быть люминесцентной или светодиодной.

Особенности IPS-технологии

Строго говоря, матрица IPS - разновидность технологии TFT, по которой создаются ЖК-экраны. Под TFT часто понимают мониторы, произведенные способом TN-TFT. Исходя из этого, можно произвести их сравнение. Чтобы ознакомиться с тонкостями выбора электроники, разберемся, экрана IPS, что это понятие обозначает. Главное, что отличает эти дисплеи от TN-TFT, - расположение жидкокристаллических пикселей. Во втором случае они располагаются по спирали, находятся под углом в девяносто градусов горизонтально между двумя пластинами. В первом (который нас интересует больше всего) матрица состоит из тонкопленочных транзисторов. Причем кристаллы располагаются вдоль плоскости экрана параллельно друг другу. Без поступления на них напряжения они не поворачиваются. У TFT каждый транзистор управляет одной точкой экрана.

Отличие IPS от TN-TFT

Рассмотрим подробнее тип экрана такое. У мониторов, созданных по данной технологии, есть масса преимуществ. Прежде всего, это великолепная цветопередача. Весь спектр оттенков ярок, реалистичен. Благодаря широкому углу обзора изображение не блекнет, с какой точки на него ни взгляни. У мониторов более высокая, четкая контрастность благодаря тому, что черный цвет передается просто идеально. Можно отметить следующие минусы, которыми обладает тип экрана IPS. Что это, прежде всего, большое потребление энергии, значительный недостаток. К тому же устройства, оснащенные такими экранами, стоят дорого, так как их производство очень затратное. Соответственно, TN-TFT обладают диаметрально противоположными характеристиками. У них меньше угол обзора, при изменении точки взгляда изображение искажается. На солнце ими пользоваться не очень удобно. Картинка темнеет, мешают блики. Однако такие дисплеи имеют быстрый отклик, меньше потребляют энергии и доступны по цене. Поэтому подобные мониторы устанавливают в бюджетных моделях электроники. Таким образом, можно заключить, в каких случаях подойдет IPS-экран, что это великолепная вещь для любителей кино, фото и видео. Однако из-за меньшей отзывчивости их не рекомендуют поклонникам динамичных компьютерных игр.

Разработки ведущих компаний

Сама технология IPS была создана японской компанией Hitachi совместно с NEC. Новым в ней было расположение жидкокристаллических кристаллов: не по спирали (как в TN-TFT), а параллельно друг другу и вдоль экрана. В результате такой монитор передает цвета более яркие и насыщенные. Изображение видно даже на открытом солнце. Угол обзора IPS-матрицы составляет сто семьдесят восемь градусов. Смотреть можно на экран с любой точки: снизу, сверху, справа, слева. Картинка остается четкой. Популярные планшеты с экраном IPS выпускает компания Apple, они создаются на матрице IPS Retina. На один дюйм используется увеличенная плотность пикселей. В результате изображение на дисплее выходит без зернистости, цвета передаются плавно. По словам разработчиков, человеческий глаз не замечает микрочастиц, если пикселей более 300 ppi. Сейчас устройства с IPS-дисплеями становятся более доступными по цене, ими начинают снабжать бюджетные модели электроники. Создаются новые разновидности матриц. Например, MVA/PVA. Они обладают быстрым откликом, широким углом обзора и замечательной цветопередачей.

Устройства с экраном мультитач

В последнее время большую популярность завоевали электронные приборы с сенсорным управлением. Причем это не только смартфоны. Выпускают ноутбуки, планшеты, у которых сенсорный экран IPS, служащий для управления файлами, изображениями. Такие устройства незаменимы для работы с видео, фотографиями. В зависимости от диагонали дисплея встречаются компактные и полноформатные устройства. мультитач способен распознавать одновременно десять касаний, то есть на таком мониторе можно работать сразу двумя руками. Небольшие мобильные устройства, например смартфоны или планшеты с диагональю в семь дюймов, распознают пять касаний. Этого вполне достаточно, если у вашего смартфона небольшой IPS-экран. Что это очень удобно, оценили многие покупатели компактных устройств.

Технология AH-IPS – это одна из многих разработок IPS матриц. Стоит отметить, что это последняя разработка, которая позволила избавиться от большинства недостатков IPS матриц, что вывело ЖК-дисплеи на новый уровень. Благодаря этому они составляют достойную конкуренцию плазменным панелям.

Принимая во внимание тот факт, что технология является относительно новой, у многих пользователей возникает вопрос, AH-IPS матрица, что это такое, и какими преимуществами она обладает?

Для ответа на эти вопросы необходимо знать, что такое IPS-матрица, как она работает, и как устроены мониторы и телевизоры с такими дисплеями. Это позволит понять, какие улучшения были произведены в AH-IPS матрицах.

1. Итак, что такое IPS матрица

В первую очередь стоит отметить, что IPS-дисплей относится к активному типу LCD матриц. Другими словами, это разновидность ЖК TFT дисплея. Это в свою очередь означает, что принцип работы заключается в использовании уже знакомых вам молекул жидких кристаллов. Однако IPS матрица имеет некоторые особенности строения, о которых и пойдет речь дальше.

Как вы уже, наверное, догадались IPS – это сокращение. Полностью название имеет такой вид - In - Plane Switching, что в переводе на русский означает плоскостное переключение. Такое название технология получила благодаря тому, что молекулы жидких кристаллов в ячейках IPS матрицы всегда располагаются в одной плоскости. При этом они всегда параллельны плоскости самой панели.

До появления TFT AH-IPS матрицы дисплеи IPS прошли долгий путь развития и улучшений. Первые экраны IPS были разработаны для устранения недостатков, которыми обладали TN матрицы. Конечно, качество изображения было существенно улучшено, однако при этом дисплеи IPS имели длительное время отклика.

До появления IPS технологии в стандартных элементах LCD-дисплеев при воздействии электрическим напряжением на молекулы жидких кристаллов их ориентация менялась. В результате этого, теряется возможность поворота угла поляризации. Однако главный недостаток технологии TN заключался в том, что поворот поляризации был просто необходим.

Главная отличительная особенность IPS технологии заключалась в том, что оба полупрозрачных управляющих электрода находились в одной плоскости – исключительно на нижней стороне LCD-ячейки. Это означает, что все молекулы жидких кристаллов всегда располагаются в одной плоскости, которая в свою очередь параллельна плоскости экрана.

Такое решение позволило существенно увеличить углы обзора, которые практически не уступали ЭЛТ мониторам. При этом качество цветопередачи IPS дисплеев существенно превосходило все имеющиеся в то время аналоги.

В дисплеях IPS молекулы жидких кристаллов находятся в плоскости поляризационных фильтров, и проворачиваются в ней на необходимый угол в зависимости от воздействующего на них напряжения. Это изменяет угол преломления, и, соответственно фазу проходящего через молекулы светового излучения. Такое строение абсолютно противоположно TN матрицам. Это решение позволило достичь более естественной цветопередачи, а также увеличения контрастности.

1.1. Тип ЖК матрицы TFT AH-IPS

С момента появления данного типа матриц в 1995 году, шли постоянные разработки и улучшения. В результате, в 2011 году появилась AH-IPS матрица, которая имела отличное качество изображения, высокую контрастность, яркость, четкость и разрешение изображения. При этом время отклика таких дисплеев удалось сократить до 5 мс. Это означает, что такие мониторы способы отображать самые яркие и быстрые спецэффекты. Более того, за счет некоторых особенностей данный тип матрицы способен отображать максимально естественные и насыщенные цвета.

Мониторы AH-IPS имеют наиболее высокое качество изображения. Конечно, их стоимость также высока, однако если сравнивать их с плазменными панелями, то IPS-дисплеи более доступны, при этом практически не уступают по качеству изображения. AH IPS – это самая последняя и дорогая разработка в семействе IPS технологий. Однако она позволила избавиться от большинства недостатков всех предыдущих версий дисплеевIPS. В том числе, данная технология позволила достичь наименьшего времени отклика.

В связи с большим разнообразием разработок IPS матриц у пользователей возникает вопрос, что лучше, AH-IPS или E-IPS? Стоит отметить, что существует еще множество других типов IPS дисплеев. Но если говорить именно об этих двух типах, то можно сказать, что Е-IPS дисплеи имеют более низкую стоимость, в сравнении с AH-IPS.

Первая технология была разработана раньше. Она имеет некоторые недостатки. Как правило, такие матрицы имеют небольшой размер диагонали – не более 20”. Особенности данной технологии не позволяют создавать экраны больших размеров, так как в противном случае, практически невозможно достичь высокой четкости и точности изображения. Однако при размерах не более 20” E-IPS дисплеи имеют весьма высокие показатели.

AH-IPS в свою очередь используется в более дорогих моделях мониторов и телевизоров. Данная технология позволяет создавать экраны больших размеров, при этом с высоким разрешением, точностью и четкостью изображения.

Если говорить о том, какой монитор выбрать, то следует определиться, для каких целей он вам необходим, какие размеры диагонали вас устроят, а также на какую сумму вы рассчитываете. Если говорить о качестве, то здесь, как в прочем и везде, действует правило, чем дороже, тем лучше. Конечно, многое зависит от производителя, а точнее от того, какие материалы были использованы, а также от конструктивных особенностей. Поэтому при выборе следует внимательно изучать технические характеристики и уточнять некоторые вопросы у продавца.

Стоит отметить, что именно на AH-IPS матрицы возложены огромные надежды производителей.

2. Тип подсветки AH-IPS матрицы

Для вывода изображения на экран монитора необходима подсветка матрицы. Если говорить о старых дисплеях – первые IPS и TN матрицы, то в таких устройствах в качестве подсветки использовались люминесцентные лампы, которые не могли предоставить достаточно яркое освещение и равномерное распределение света. Кроме этого, такие лампы потребляли достаточно много электричества.

Все эти недостатки полностью решились после разработки нового типа подсветки – LED. Данная технология основана на использовании светодиодов, которые имеют маленькие размеры и способны излучать яркий свет. Такое простое, но весьма эффективное решение позволило достичь максимально равномерного распределения света путем расположения светодиодов на задней части матрицы. Это позволило создавать достаточно большие размеры экранов без ущерба для качества изображения.

Кроме этого, светодиоды потребляют крайне мало электроэнергии и имеют яркий белый свет, что позволило достичь еще большего повышения яркости и контрастности. Это в свою очередь положительно отразилось на качестве изображения. Технология AH-IPS с LED подсветкой – это наиболее удачная разработка на сегодняшний день, которая позволяет наслаждаться действительно высоким качеством изображения.

Стоит отметить, что люминесцентные лампы считаются устаревшими и встречаются все реже. Более того, практически во всех новых разработках матриц, в частности AH-IPS, используется только LED подсветка.

3. AH-IPS (lg ips234v) VS TN: Видео

Если говорить о конструктивных особенностях, то благодаря малым размерам светодиодов появилась возможность создавать максимально тонкие мониторы. Еще одно преимущество светодиодов заключается в их частоте мерцания. Частота их мерцания настолько высока, что ее невозможно заметить невооруженным глазом. Более того, известен факт, что даже частота в 100 Гц, хоть и не видна, но все же имеет негативное воздействие на органы зрения, а также на психику человека.

Частота мерцания экрана от 100 Гц и ниже вызывает ощущение усталости в органах зрения, а также подавленное состояние. Конечно, это ощущается при длительной работе за монитором или при просмотре фильмов. Частота мерцания светодиода в несколько раз выше критической отметки в 100 Гц, что делает работу за такими мониторами максимально комфортной. И даже при длительном просмотре фильмов такие экраны не имеют никакого негативного воздействия на человека.

Это одна из причин, по которым производители телевизоров и мониторов отдают предпочтение именно LED подсветке.

4. Преимущества AH-IPS матриц

Как уже говорилось выше, данный тип матрицы был разработан последним. Это означает, что для разработки данной технологии использовались самые инновационные решения и достижения. Таким образом, ЖК-дисплей AH-IPS являет собой решение всех недостатков, присущих всем предшествующим вариантам IPS-матриц. Но давайте рассмотрим преимущества подробнее:

• Высокое разрешение экрана. Тип матрицы монитора AH-IPS имеет наиболее высокое разрешение экрана. Это означает, что такие мониторы отображают наиболее четкое и точное изображение. Более того, современные технологии позволили достичь наибольшей плотности пикселей на один дюйм экрана. Это в свою очередь напрямую влияет на четкость и точность отображаемого изображения.
• Максимальное количество цветов и оттенков. Еще одно преимущество данного типа дисплея заключается в наиболее высоком качестве цветопередаче. Мониторы с такой матрицей отображают наибольшее количество цветов и оттенков, что делает цвета изображения максимально натуральными и естественными. Такую особенность по достоинству оценивают профессиональные редакторы фотографий и изображений.
• Углы обзора. AH-IPS матрицы имеют самые большие углы обзоров, которые могут сравниться только с плазменной панелью. Поэтому, такие дисплеи являются наиболее сильными конкурентами плазменных телевизоров.
• Высокая яркость и контрастность. Особенности технологии позволили до предела увеличить яркость и контрастность экрана, что положительно повлияло и на качество изображения. Уникальная конструкция и современные технологии позволили достичь максимально равномерного распределения света по всей поверхности дисплея, как в черном цвете, так и в белом. Это также значительно повлияло на улучшение качества изображения.
• Быстрый отклик. Если первые IPS матрицы имели недостаток, который заключался в медленном отклике, из-за чего такие мониторы уступали TN матрицам, то современные ЖК AH-IPS матрицы полностью лишены такого недостатка. Более того, они превосходят даже современные TN+Film матрицы, что делает их отличным выбором для любых целей.

Стоит понимать, что характеристики AH-IPS матрицы зависят и от производителя. Не все дисплеи, изготовленные по данной технологии, имеют одинаково высокие показатели. Все зависит от используемых материалов, а также от некоторых особенностей в конструкции дисплея. От этого зависит и стоимость изделия. Так, чем более высококачественные материалы и комплектующие использовались для изготовления AH-IPS дисплея, тем более высокое качество изображения будет иметь монитор, и, соответственно, тем более дорогим будет устройство.

На сегодняшний день мало известно о реальных характеристиках AH-IPS матриц. Однако одно можно сказать с уверенностью – данный тип дисплеев существенно превосходит все предыдущие модели. Кончено же, его можно сравнивать и с другими типами IPS матриц, но при этом стоит учитывать, что как уже говорилось выше, не все мониторы с одинаковой матрицей имеют одинаковые показатели. Сама матрица имеет огромнейшие перспективы. Уже в ближайшем будущем она будет встречаться гораздо чаще. Кроме этого, технологии не стоят на месте, постоянно ведутся активные разработки по улучшению качества изображения, а также улучшению отклика.

Материал из ПИЭ.Wiki

Экраны LCD-мониторов (Liquid Crystal Display, жидкокристаллические мониторы) сделаны из вещества (цианофенил), которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Фактически это жидкости, обладающие анизотропией свойств (в частности оптических), связанных с упорядоченностью в ориентации молекул.

Создание жидкокристаллического дисплея

Первый рабочий жидкокристаллический дисплей был создан Фергесоном (Fergason) в 1970 году. До этого жидкокристаллические устройства потребляли слишком много энергии, срок их службы был ограничен, а контраст изображения был удручающим. На суд общественности новый ЖК-дисплей был представлен в 1971 году и тогда он получил горячее одобрение. Жидкие кристаллы (Liquid Crystal) - это органические вещества, способные под напряжением изменять величину пропускаемого света. Жидкокристаллический монитор представляет собой две стеклянных или пластиковых пластины, между которыми находится суспензия. Кристаллы в этой суспензии расположены параллельно по отношению друг к другу, тем самым они позволяют свету проникать через панель. При подаче электрического тока расположение кристаллов изменяется, и они начинают препятствовать прохождению света. ЖК технология получила широкое распространение в компьютерах и в проекционном оборудовании. Первые жидкие кристаллы отличались своей нестабильностью и были мало пригодными к массовому производству. Реальное развитие ЖК технологии началось с изобретением английскими учеными стабильного жидкого кристалла - бифенила (Biphenyl). Жидкокристаллические дисплеи первого поколения можно наблюдать в калькуляторах, электронных играх и в часах. Современные ЖК мониторы также называют плоскими панелями, активными матрицами двойного сканирования, тонкопленочными транзисторами. Идея ЖК мониторов витала в воздухе более 30 лет, но проводившиеся исследования не приводили к приемлемому результату, поэтому ЖК мониторы не завоевали репутации устройств, обеспечивающих хорошее качество изображения. Сейчас они становятся популярными - всем нравится их изящный вид, тонкий стан, компактность, экономичность (15-30 ватт), кроме того, считается, что только обеспеченные и серьезные люди могут позволить себе такую роскошь

Характеристики ЖК мониторов

Виды ЖК мониторов

Составные слои монитора

Существует два вида ЖК мониторов: DSTN (dual-scan twisted nematic - кристаллические экраны с двойным сканированием) и TFT (thin film transistor - на тонкопленочных транзисторах), также их называют соответственно пассивными и активными матрицами. Такие мониторы состоят из следующих слоев: поляризующего фильтра, стеклянного слоя, электрода, слоя управления, жидких кристаллов, ещё одного слоя управления, электрода, слоя стекла и поляризующего фильтра. В первых компьютерах использовались восьмидюймовые (по диагонали) пассивные черно-белые матрицы. С переходом на технологию активных матриц, размер экрана вырос. Практически все современные ЖК мониторы используют панели на тонкопленочных транзисторах, обеспечивающих яркое, четкое изображение значительно большего размера.

Разрешение монитора

От размера монитора зависят и занимаемое им рабочее пространство, и, что немаловажно, его цена. Несмотря на устоявшуюся классификацию ЖК-мониторов в зависимости от размера экрана по диагонали (15-, 17-, 19-дюймовые), более корректной является классификация по рабочему разрешению. Дело в том, что, в отличие от мониторов на основе ЭЛТ, разрешение которых можно менять достаточно гибко, ЖК-дисплеи имеют фиксированный набор физических пикселей. Именно поэтому они рассчитаны на работу только с одним разрешением, называемым рабочим. Косвенно это разрешение определяет и размер диагонали матрицы, однако мониторы с одинаковым рабочим разрешением могут иметь разную по размерам матрицу. Например, мониторы с диагональю от 15 до 16 дюймов в основном имеют рабочее разрешение 1024Ѕ768, а это означает, что у данного монитора действительно физически содержится 1024 пикселя по горизонтали и 768 пикселей по вертикали. Рабочее разрешение монитора определяет размер иконок и шрифтов, которые будут отображаться на экране. К примеру, 15-дюймовый монитор может иметь рабочее разрешение и 1024Ѕ768, и 1400Ѕ1050 пикселей. В последнем случае физические размеры самих пикселей будут меньшими, а поскольку при формировании стандартной иконки в обоих случаях используется одно и то же количество пикселей, то при разрешении 1400Ѕ1050 пикселей иконка по своим физическим размерам окажется меньше. Для некоторых пользователей слишком маленькие размеры иконок при высоком разрешении монитора могут оказаться неприемлемыми, поэтому при покупке монитора нужно сразу обращать внимание на рабочее разрешение. Конечно же, монитор способен выводить изображение и в другом, отличном от рабочего разрешении. Такой режим работы монитора называют интерполяцией. В случае интерполяции качество изображения оставляет желать лучшего. Режим интерполяции заметно сказывается на качестве отображения экранных шрифтов.

Интерфейс монитора

ЖК-мониторы по своей природе являются цифровыми устройствами, поэтому «родным» интерфейсом для них считается цифровой интерфейс DVI, который может обладать двумя видами конвекторов: DVI-I, совмещающим цифровой и аналоговый сигналы, и DVI-D, передающим только цифровой сигнал. Считается, что для соединения ЖК-монитора с компьютером более предпочтителен интерфейс DVI, хотя допускается подключение и через стандартный D-Sub-разъем. В пользу DVI-интерфейса говорит и то, что в случае аналогового интерфейса происходит двойное преобразование видеосигнала: сначала цифровой сигнал преобразуется в аналоговый в видеокарте (ЦАП-преобразование), который затем трансформируется в цифровой электронным блоком самого ЖК-монитора (АЦП-преобразование), вследствие чего возрастает риск различных искажений сигнала. Многие современные ЖК-мониторы обладают как D-Sub-, так и DVI-коннекторами, что позволяет одновременно подключать к монитору два системных блока. Также можно найти модели, имеющие два цифровых разъема. В недорогих офисных моделях в основном присутствует только стандартный D-Sub-разъем.

Тип ЖК матрицы

Базовым компонентом ЖК-матрицы являются жидкие кристаллы. Существует три основных типа жидких кристаллов: смектические, нематические и холестерические. По электрическим свойствам все жидкие кристаллы делятся на две основные группы: к первой относятся жидкие кристаллы с положительной диэлектрической анизотропией, ко второй - с отрицательной диэлектрической анизотропией. Разница заключается в том, как эти молекулы реагируют на внешнее электрическое поле. Молекулы с положительной диэлектрической анизотропией ориентируются вдоль силовых линий поля, а молекулы с отрицательной диэлектрической анизотропией - перпендикулярно силовым линиям. Нематические жидкие кристаллы обладают положительной диэлектрической анизотропией, а смектические, наоборот, - отрицательной. Другое замечательное свойство ЖК-молекул заключается в их оптической анизотропии. В частности, если ориентация молекул совпадает с направлением распространения плоскополяризованного света, то молекулы не оказывают никакого воздействия на плоскость поляризации света. Если же ориентация молекул перпендикулярна направлению распространения света, то плоскость поляризации поворачивается таким образом, чтобы быть параллельной направлению ориентации молекул. Диэлектрическая и оптическая анизотропия ЖК-молекул дает возможность использовать их в качестве своеобразных модуляторов света, позволяющих формировать требуемое изображение на экране. Принцип действия такого модулятора довольно прост и основан на изменении плоскости поляризации проходящего через ЖК-ячейку света. ЖК-ячейка располагается между двумя поляризаторами, оси поляризации которых взаимно перпендикулярны. Первый поляризатор вырезает плоскополяризованное излучение из проходящего от лампы подсветки света. Если бы не было ЖК-ячейки, то такой плоскополяризованный свет полностью поглотился бы вторым поляризатором. ЖК-ячейка, размещенная на пути проходящего плоскополяризованного света, может поворачивать плоскость поляризации проходящего света. В таком случае часть света проходит через второй поляризатор, то есть ячейка становится прозрачной (полностью или частично). В зависимости от того, каким образом осуществляется управление поворотом плоскости поляризации в ЖК-ячейке, различают несколько типов ЖК-матриц. Итак, ЖК-ячейка, помещаемая между двумя скрещенными поляризаторами, позволяет модулировать проходящее излучение, создавая градации черно-белого цвета. Для получения цветного изображения необходимо применение трех цветных фильтров: красного (R), зеленого (G) и голубого (B), которые, будучи установленными на пути распространения белого цвета, позволят получить три базовых цвета в нужных пропорциях. Итак, каждый пиксель ЖК-монитора состоит из трех отдельных субпикселов: красного, зеленого и голубого, представляющих собой управляемые ЖК-ячейки и различающихся только используемыми фильтрами, установленными между верхней стеклянной пластиной и выходным поляризующим фильтром

Классификация TFT-LCD дисплеев

Основные технологии при изготовлении ЖК дисплеев: TN+film, IPS (SFT) и MVA. Различаются эти технологии геометрией поверхностей, полимера, управляющей пластины и фронтального электрода. Большое значение имеют чистота и тип полимера со свойствами жидких кристаллов, применённый в конкретных разработках.

TN-матрица

Структура TN-ячейки

Жидкокристаллическая матрица TN-типа (Twisted Nematic) представляет собой многослойную структуру, состоящую из двух поляризующих фильтров, двух прозрачных электродов и двух стеклянных пластинок, между которыми располагается собственно жидкокристаллическое вещество нематического типа с положительной диэлектрической анизотропией. На поверхность стеклянных пластин наносятся специальные бороздки, что позволяет создать первоначально одинаковую ориентацию всех молекул жидких кристаллов вдоль пластины. Бороздки на обеих пластинах взаимно перпендикулярны, поэтому слой молекул жидких кристаллов между пластинами изменяет свою ориентацию на 90°. Получается, что ЖК-молекулы образуют скрученную по спирали структуру (рис. 3), из-за чего такие матрицы и получили название Twisted Nematic. Стеклянные пластины с бороздками располагаются между двух поляризационных фильтров, причем ось поляризации в каждом фильтре совпадает с направлением бороздок на пластине. В обычном состоянии ЖК-ячейка является открытой, поскольку жидкие кристаллы поворачивают плоскость поляризации проходящего через них света. Поэтому плоскополяризованное излучение, образующееся после прохождения первого поляризатора, пройдет и через второй поляризатор, так как ось его поляризации будет параллельна направлению поляризации падающего излучения. Под воздействием электрического поля, создаваемого прозрачными электродами, молекулы жидкокристаллического слоя меняют свою пространственную ориентацию, выстраиваясь вдоль направления силовых линий поля. В этом случае жидкокристаллический слой теряет способность поворачивать плоскость поляризации падающего света, и система становится оптически непрозрачной, так как весь свет поглощается выходным поляризующим фильтром. В зависимости от приложенного напряжения между управляющими электродами можно менять ориентацию молекул вдоль по полю не полностью, а лишь частично, то есть регулировать степень скрученности ЖК-молекул. Это, в свою очередь, позволяет менять интенсивность света, проходящего через ЖК-ячейку. Таким образом, установив лампу подсветки позади ЖК-матрицы и меняя напряжение между электродами, можно варьировать степень прозрачность одной ЖК-ячейки. TN-матрицы являются наиболее распространенными и дешевыми. Им свойственны определенные недостатки: не очень большие углы обзора, невысокая контрастность и невозможность получить идеальный черный цвет. Дело в том, что даже при приложении максимального напряжения к ячейке невозможно до конца раскрутить ЖК-молекулы и сориентировать их вдоль силовых линий поля. Поэтому такие матрицы даже при полностью выключенном пикселе остаются слегка прозрачными. Второй недостаток связан с небольшими углами обзора. Для частичного его устранения на поверхность монитора наносится специальная рассеивающая пленка, что позволяет увеличить угол обзора. Данная технология получила название TN+Film, что указывает на наличие этой пленки. Узнать, какой именно тип матрицы применяется в мониторе, не так-то просто. Однако если на мониторе имеется «битый» пиксель, возникший вследствие выхода из строя управляющего ЖК-ячейкой транзистора, то в TN-матрицах он всегда будет ярко гореть (красным, зеленым или синим цветом), поскольку для TN-матрицы открытый пиксель соответствует отсутствию напряжения на ячейке. Распознать TN-матрицу можно и посмотрев на черный цвет при максимальной яркости - если он скорее серый, чем черный, то это, вероятно, именно TN-матрица.

IPS-матрицы

Структура IPS-ячейки

Мониторы с IPS-матрицей называют также Super TFT-мониторами. Отличительной особенностью IPS-матриц является то, что управляющие электроды расположены в них в одной плоскости на нижней стороне ЖК-ячейки. При отсутствии напряжения между электродами ЖК-молекулы расположены параллельно друг другу, электродам и направлению поляризации нижнего поляризующего фильтра. В этом состоянии они не влияют на угол поляризации проходящего света, и свет полностью поглощается выходным поляризующим фильтром, поскольку направления поляризации фильтров перпендикулярны друг другу. При подаче напряжения на управляющие электроды создаваемое электрическое поле поворачивает ЖК-молекулы на 90° так, что они ориентируются вдоль силовых линий поля. Если через такую ячейку пропустить свет, то за счет поворота плоскости поляризации верхний поляризующий фильтр пропустит свет без помех, то есть ячейка окажется в открытом состоянии (рис. 4). Варьируя напряжение между электродами, можно заставлять ЖК-молекулы поворачиваться на любой угол, меняя тем самым прозрачность ячейки. Во всем остальном IPS-ячейки подобны TN-матрицам: цветное изображение также формируется за счет использования трех цветовых фильтров. IPS-матрицы имеют как преимущества, так и недостатки по сравнению с TN-матрицами. Преимуществом является тот факт, что в данном случае получается идеально черный цвет, а не серый, как в TN-матрицах. Другим неоспоримым преимуществом данной технологии являются большие углы обзора. К недостаткам IPS-матриц стоит отнести большее, чем для TN-матриц, время реакции пикселя. Впрочем, к вопросу о времени реакции пикселя мы еще вернемся. В заключение отметим, что существуют различные модификации IPS-матриц (Super IPS, Dual Domain IPS), позволяющие улучшить их характеристики.

MVA-матрицы

Доменная структура MVA-ячейки

MVA является развитием технологии VA, то есть технологии с вертикальным упорядочиванием молекул. В отличие от TN- и IPS-матриц, в данном случае используются жидкие кристаллы с отрицательной диэлектрической анизотропией, которые ориентируются перпендикулярно к направлению линий электрического поля. В отсутствие напряжения между обкладками ЖК-ячейки все жидкокристаллические молекулы ориентированы вертикально и не оказывают никакого влияния на плоскость поляризации проходящего света. Поскольку свет проходит через два скрещенных поляризатора, он полностью поглощается вторым поляризатором и ячейка оказывается в закрытом состоянии, при этом, в отличие от TN-матрицы, возможно получение идеально черного цвета. Если к электродам, расположенным сверху и снизу, прикладывается напряжение, молекулы поворачиваются на 90°, ориентируясь перпендикулярно к линиям электрического поля. При прохождении плоскополяризованного света через такую структуру плоскость поляризации поворачивается на 90° и свет свободно походит через выходной поляризатор, то есть ЖК-ячейка оказывается в открытом состоянии. Достоинствами систем с вертикальным упорядочиванием молекул являются возможность получения идеально черного цвета (что, в свою очередь, сказывается на возможности получения высококонтрастных изображений) и малое время реакции пикселя. С целью увеличения углов обзора в системах с вертикальным упорядочиванием молекул используется мультидоменная структура, что и приводит к созданию матриц типа MVA. Смысл этой технологии заключается в том, что каждый субпиксел разбивается на несколько зон (доменов) с использованием специальных выступов, которые несколько меняют ориентацию молекул, заставляя их выравниваться по поверхности выступа. Это приводит к тому, что каждый такой домен светит в своем направлении (в пределах некоторого телесного угла), а совокупность всех направлений расширяет угол обзора монитора. К достоинствам MVA-матриц следует отнести высокую контрастность (благодаря возможности получения идеально черного цвета) и большие углы обзора (вплоть до 170°). В настоящее время существует несколько разновидностей технологии MVA, например PVA (Patterned Vertical Alignment) компании Samsung, MVA-Premium и др., которые в еще большей степени повышают характеристики MVA-матриц.

Яркость

Сегодня в ЖК-мониторах максимальная яркость, заявляемая в технической документации, составляет от 250 до 500 кд/м2. И если яркость монитора достаточна высока, то это обязательно указывается в рекламных буклетах и преподносится как одно из основных преимуществ монитора. Впрочем, как раз в этом кроется один из подводных камней. Парадокс заключается в том, что ориентироваться на цифры, указанные в технической документации, нельзя. Это касается не только яркости, но и контраста, углов обзора и времени реакции пикселя. Мало того, что они могут вовсе не соответствовать реально наблюдаемым значениям, иногда вообще трудно понять, что означают эти цифры. Прежде всего, существуют разные методики измерения, описанные в различных стандартах; соответственно измерения, проводимые по разным методикам, дают различные результаты, причем вы вряд ли сможете выяснить, по какой именно методике и как проводились измерения. Вот один простой пример. Измеряемая яркость зависит от цветовой температуры, но когда говорят, что яркость монитора составляет 300 кд/м2, то возникает вопрос: при какой цветовой температуре достигается эта самая максимальная яркость? Более того, производители указывают яркость не для монитора, а для ЖК-матрицы, что совсем не одно и то же. Для измерения яркости используются специальные эталонные сигналы генераторов с точно заданной цветовой температурой, поэтому характеристики самого монитора как конечного изделия могут существенно отличаться от заявленных в технической документации. А ведь для пользователя первостепенное значение имеют характеристики собственно монитора, а не матрицы. Яркость является для ЖК-монитора действительно важной характеристикой. К примеру, при недостаточной яркости вы вряд ли сможете играть в различные игры или просматривать DVD-фильмы. Кроме того, окажется некомфортной работа за монитором в условиях дневного освещения (внешней засветки). Однако делать на этом основании вывод, что монитор с заявленной яркостью 450 кд/м2 чем-то лучше монитора с яркостью 350 кд/м2, было бы преждевременно. Во-первых, как уже отмечалось, заявленная и реальная яркость - это не одно и то же, а во-вторых, вполне достаточно, чтобы ЖК-монитор имел яркость 200-250 кд/м2 (но не заявленную, а реально наблюдаемую). Кроме того, немаловажное значение имеет и тот факт, каким образом регулируется яркость монитора. С точки зрения физики регулировка яркости может производиться путем изменения яркости ламп подсветки. Это достигается либо за счет регулировки тока разряда в лампе (в мониторах в качестве ламп подсветки используются лампы дневного света с холодным катодом Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL), либо за счет так называемой широтно-импульсной модуляции питания лампы. При широтно-импульсной модуляции напряжение на лампу подсветки подается импульсами определенной длительности. В результате лампа подсветки светится не постоянно, а только в периодически повторяющиеся интервалы времени, но за счет инертности зрения создается впечатление, что лампа горит постоянно (частота следования импульсов составляет более 200 Гц). Очевидно, что, меняя ширину подаваемых импульсов напряжения, можно регулировать среднюю яркость свечения лампы подсветки. Кроме регулирования яркости монитора за счет лампы подсветки, иногда это регулировка осуществляется самой матрицей. Фактически, к управляющему напряжению на электродах ЖК-ячейки добавляется постоянная составляющая. Это позволяет полностью открывать ЖК-ячейку, но не позволяет полностью ее закрывать. В этом случае при увеличении яркости черный цвет перестает быть черным (матрица становится частично прозрачной даже при закрытой ЖК-ячейке).

Контрастность

Не менее важной характеристикой ЖК-монитора является его контрастность, которая определяется как отношение яркости белого фона к яркости черного фона. Теоретически контрастность монитора не должна зависеть от установленного на мониторе уровня яркости, то есть при любом уровне яркости измеренный контраст должен иметь одно и то же значение. Действительно, яркость белого фона пропорциональна яркости лампы подсветки. В идеальном случае отношение коэффициентов пропускания света ЖК-ячейкой в открытом и закрытом состоянии является характеристикой самой ЖК-ячейки, однако на практике это отношение может зависеть и от установленной цветовой температуры, и от установленного уровня яркости монитора. За последнее время контрастность изображения на цифровых мониторах заметно выросла, и сейчас этот показатель нередко достигает значения 500:1. Но и здесь все не так просто. Дело в том, что контраст может указываться не для монитора, а для матрицы. Впрочем, как показывает опыт, если в паспорте указывается контраст более 350:1, то этого вполне достаточно для нормальной работы.

Угол обзора

Максимальный угол обзора (как по вертикали, так и по горизонтали) определяется как угол, при обзоре с которого контрастность изображения в центре составляет не менее 10:1. Некоторые производители матриц при определении углов обзора используют контрастность не 10:1, а 5:1, что также вносит некоторую путаницу в технические характеристики. Формальное определение углов обзора довольно туманно и, что самое главное, не имеет прямого отношения к правильности цветопередачи при просмотре изображения под углом. На самом деле для пользователей куда более важным обстоятельством является тот факт, что при просмотре изображения под углом к поверхности монитора происходит не падение контрастности, а цветовые искажения. К примеру, красный цвет превращается в желтый, а зеленый - в синий. Причем подобные искажения у разных моделей проявляются по-разному: у некоторых они становятся заметными уже при незначительном угле, много меньшем угла обзора. Поэтому сравнивать мониторы по углам обзора в принципе неправильно. Сравнить-то можно, но вот практического значения такое сравнение не имеет.

Время реакции пикселя

Типичная временная диаграмма включения пикселя для TN+Film-матрицы

Типичная временная диаграмма выключения пикселя для TN+Film-матрицы

Время реакции, или время отклика пикселя, как правило, указывается в технической документации на монитор и считается одной из важнейших характеристик монитора (что не совсем верно). В ЖК-мониторах время реакции пикселя, которое зависит от типа матрицы, измеряется десятками миллисекунд (в новых TN+Film-матрицах время реакции пикселя составляет 12 мс), а это приводит к смазанности меняющейся картинки и может быть заметно на глаз. Различают время включения и время выключения пикселя. Под временем включения пикселя понимается промежуток времени, необходимый для открытия ЖК-ячейки, а под временем выключения - промежуток времени, необходимый для ее закрытия. Когда же говорят о времени реакции пикселя, то понимают суммарное время включения и выключения пикселя. Время включения пикселя и время его выключения могут существенно различаться. Когда говорят о времени реакции пикселя, указываемом в технической документации на монитор, то имеют в виду время реакции именно матрицы, а не монитора. Кроме того, время реакции пикселя, указываемое в технической документации, различными производителями матриц трактуется по-разному. К примеру, один из вариантов трактовки времени включения (выключения) пикселя заключается в том, что это время изменения яркости пикселя от 10 до 90% (от 90 до 10%). До сих пор, говоря об измерении времени реакции пикселя, подразумевается, что речь идет о переключениях между черным и белым цветами. Если с черным цветом вопросов не возникает (пиксель просто закрыт), то выбор белого цвета не очевиден. Как будет меняться время реакции пикселя, если измерять его при переключении между различными полутонами? Этот вопрос имеет огромное практическое значение. Дело в том, что переключение с черного фона на белый или, наоборот, в реальных приложениях встречается сравнительно редко. В большинстве приложений реализуются, как правило, переходы между полутонами. И если время переключения между черным и белым цветами окажется меньше, чем время переключения между градациями серого, то никакого практического значения время реакции пикселя иметь не будет и ориентироваться на эту характеристику монитора нельзя. Какой же вывод можно сделать из вышеизложенного? Все очень просто: заявляемое производителем время реакции пикселя не позволяет однозначно судить о динамической характеристике монитора. Более правильно в этом смысле говорить не о времени переключения пикселя между белым и черным цветами, а о среднем времени переключения пикселя между полутонами.

Количество отображаемых цветов

Все мониторы по своей природе являются RGB-устройствами, то есть цвет в них получается за счет смешения в различных пропорциях трех базовых цветов: красного, зеленого и синего. Таким образом, каждый ЖК-пиксель состоит из трех цветных субпикселов. Кроме полностью закрытого или полностью открытого состояния ЖК-ячейки, возможны и промежуточные состояния, когда ЖК-ячейка частично открыта. Это позволяет формировать цветовой оттенок и смешивать цветовые оттенки базовых цветов в нужных пропорциях. При этом количество воспроизводимых монитором цветов теоретически зависит от того, сколько цветовых оттенков можно сформировать в каждом цветовом канале. Частичное открытие ЖК-ячейки достигается за счет подачи требуемого уровня напряжения на управляющие электроды. Поэтому количество воспроизводимых цветовых оттенков в каждом цветовом канале зависит от того, сколько различных уровней напряжений можно подавать на ЖК-ячейку. Для формирования произвольного уровня напряжения потребуется использование схем ЦАП с большой разрядностью, что крайне дорого. Поэтому в современных ЖК-мониторах чаще всего применяют 18-битные ЦАП и реже - 24-битные. При использовании 18-битной ЦАП на каждый цветовой канал приходится по 6 бит. Это позволяет сформировать 64 (26=64) различных уровня напряжения и соответственно получить 64 цветовых оттенка в одном цветовом канале. Всего же за счет смешения цветовых оттенков разных каналов возможно создание 262 144 цветовых оттенков. При использовании 24-битной матрицы (24-битная схема ЦАП) на каждый канал приходится по 8 бит, что позволяет сформировать уже 256 (28=256) цветовых оттенков в каждом канале, а всего такая матрица воспроизводит 16 777 216 цветовых оттенков. В то же время для многих 18-битных матриц в паспорте указывается, что они воспроизводят 16,2 млн. цветовых оттенков. В чем же тут дело и возможно ли такое? Оказывается, что в 18-битных матрицах за счет всяческих ухищрений можно приблизить количество цветовых оттенков к тому, что воспроизводится настоящими 24-битными матрицами. Для экстраполяции цветовых оттенков в 18-битных матрицах используются две технологии (и их комбинации): dithering (дизеринг) и FRC (Frame Rate Control). Суть технологии дизеринга заключается в том, что недостающие цветовые оттенки получают за счет смешения ближайших цветовых оттенков соседних пикселов. Рассмотрим простой пример. Предположим, что пиксель может находиться только в двух состояниях: открытом и закрытом, причем закрытое состояние пикселя формирует черный цвет, а открытое - красный. Если вместо одного пикселя рассмотреть группу из двух пикселов, то, кроме черного и красного, можно получить еще и промежуточный цвет, осуществив тем самым экстраполяцию от двухцветного режима к трехцветному. В результате если первоначально такой монитор мог генерировать шесть цветов (по два на каждый канал), то после такого дизеринга он будет воспроизводить уже 27 цветов. Схема дизеринга имеет один существенный недостаток: увеличение цветовых оттенков достигается за счет уменьшения разрешения. Фактически при этом увеличивается размер пикселя, что может негативно сказаться при прорисовке деталей изображения. Суть технологии FRC заключается в манипуляции яркостью отдельных субпикселов с помощью их дополнительного включения/выключения. Как и в предыдущем примере, считается, что пиксель может быть либо черным (выключен), либо красным (включен). Каждый субпиксел получает команду на включение с частотой кадровой развертки, то есть при частоте кадровой развертки 60 Гц каждый субпиксел получает команду на включение 60 раз в секунду. Это позволяет генерировать красный цвет. Если же принудительно заставлять включаться пиксель не 60 раз в секунду, а только 50 (на каждом 12-м такте производить не включение, а выключение пикселя), то в результате яркость пикселя составит 83% от максимальной, что позволит сформировать промежуточный цветовой оттенок красного. Оба рассмотренных метода экстраполяции цвета имеют свои недостатки. В первом случае - это возможное мерцание экрана и некоторое увеличение времени реакции, а во втором - вероятность потери деталей изображения. Отличить на глаз 18-битную матрицу с экстраполяцией цвета от истинной 24-битной довольно сложно. При этом стоимость 24-битной матрицы значительно выше.

Принцип действия TFT-LCD дисплеев

Общий принцип формирования изображения на экране хорошо иллюстрирует рис. 1. А вот как управлять яркостью отдельных субпикселей? Новичкам обычно объясняют так: за каждым субпикселем стоит жидкокристаллическая заслонка. В зависимости от приложенного к ней напряжения она пропускает больше или меньше света от задней лампы подсветки. И все сразу представляют себе некие заслонки на маленьких петельках, которые поворачиваются на нужный угол... примерно так:

На самом деле, конечно, всё гораздо сложнее. Нет никаких материальных заслонок на петлях. В реальной жидкокристаллической матрице световой поток управляется примерно так:

Свет от лампы подсветки (идём по картинке снизу вверх) первым делом проходит сквозь нижний поляризующий фильтр (белая заштрихованная пластина). Теперь это уже не обычный поток света, а поляризованный. Дальше свет проходит через полупрозрачные управляющие электроды (жёлтые пластинки) и встречает на своём пути слой жидких кристаллов. Изменением управляющего напряжения поляризацию светового потока можно менять на величину до 90 градусов (на картинке слева), или оставлять неизменной (там же справа). Внимание, начинается самое интересное! После слоя жидких кристаллов расположены светофильтры и тут каждый субпиксель окрашивается в нужный цвет – красный, зелёный или синий. Если посмотреть на экран, убрав верхний поляризующий фильтр – мы увидим миллионы светящихся субпикселей – и каждый светится с максимальной яркостью, ведь наши глаза не умеют различать поляризацию света. Иными словами, без верхнего поляризатора мы увидим просто равномерное белое свечение по всей поверхности экрана. Но стоит поставить верхний поляризующий фильтр на место – и он «проявит» все изменения, которые произвели с поляризацией света жидкие кристаллы. Некоторые субпиксели так и останутся ярко светящимися, как левый на рисунке, у которого поляризация была изменена на 90 градусов, а некоторые погаснут, ведь верхний поляризатор стоит в противофазе нижнему и не пропускает света с дефолтной (той, что по умолчанию) поляризацией. Есть и субпиксели с промежуточной яркостью – поляризация потока света, прошедшего через них, была развёрнута не на 90, а на меньшее число градусов, например, на 30 или 55 градусов.

Плюсы и минусы

Условные обозначения: (+) достоинство, (~) допустимо, (-) недостаток
	ЖК-мониторы	ЭЛТ-мониторы
Яркость	(+) от 170 до 250 Кд/м2	(~) от 80 до 120 Кд/м2
Контрастность	(~) от 200:1 до 400:1	(+) от 350:1 до 700:1
Угол обзора (по контрасту)	(~) от 110 до 170 градусов	(+) свыше 150 градусов
Угол обзора (по цвету)	(-) от 50 до 125 градусов	(~) свыше 120 градусов
Разрешение	(-) Одно разрешение с фиксированным размером пикселей. Оптимально можно использовать только в этом разрешении; в зависимости от поддерживаемых функций расширения или компрессии можно ис-пользовать более высокое или более низ-кое разрешение, но они не оптимальны.	(+) Поддерживаются различные разреше-ния. При всех поддерживаемых разреше-ниях монитор можно использовать опти-мальным образом. Ограничение наклады-вается только приемлемостью частоты регенерации.
Частота вертикальной развертки	(+) Оптимальная частота 60 Гц, чего дос-таточно для отсутствия мерцания	(~) Только при частотах свыше 75 Гц от-сутствует явно заметное мерцание
Ошибки совмещения цветов	(+) нет	(~) от 0.0079 до 0.0118 дюйма (0.20 - 0.30 мм)
Фокусировка	(+) очень хорошая	(~) от удовлетворительной до очень хоро-шей>
Геометрические/линейные искажения	(+) нет	(~) возможны
Неработающие пиксе-ли	(-) до 8	(+) нет
Входной сигнал	(+) аналоговый или цифровой	(~) только аналоговый
Масштабирование при разных разрешениях	(-) отсутствует или используются методы интерполяции, не требующие больших накладных расходов	(+) очень хорошее
Точность отображения цвета	(~) Поддерживается True Color и имитиру-ется требуемая цветовая температура	(+) Поддерживается True Color и при этом на рынке имеется масса устройств калиб-ровки цвета, что является несомненным плюсом
Гамма-коррекция (подстройка цвета под особенности человече-ского зрения)	(~) удовлетворительная	(+) фотореалистичная
Однородность	(~) часто изображение ярче по краям	(~) часто изображение ярче в центре
Чистота цвета/качество цвета	(~) хорошее	(+) высокое
Мерцание	(+) нет	(~) незаметно на частоте выше 85 Гц
Время инерции	(-) от 20 до 30 мсек.	(+) пренебрежительно мало
Формирование изображения	(+) Изображение формируется пикселями, число которых зависят только от конкретного разрешения LCD панели. Шаг пикселей зависит только от размера самих пикселей, но не от расстояния между ними. Каждый пиксель формируется индивидуально, что обеспечивает великолепную фокусировку, ясность и четкость. Изображение получается более целостным и гладким	(~) Пиксели формируются группой точек (триады) или полосок. Шаг точки или ли-нии зависит от расстояния между точками или линиями одного цвета. В результате четкость и ясность изображения сильно зависит от размера шага точки или шага линии и от качества ЭЛТ
Энергопотребление и излучения	(+) Практически никаких опасных электромагнитных излучений нет. Уровень потребления энергии примерно на 70% ниже, чем у стандартных CRT мониторов (от 25 до 40 Вт).	(-) Всегда присутствует электромагнитное излучение, однако их уровень зависит от того, соответствует ли ЭЛТ какому-либо стандарту безопасности. Потребление энергии в рабочем состоянии на уровне 60 - 150 Вт.
Размеры/вес	(+) плоский дизайн, малый вес	(-) тяжелая конструкция, занимает много места
Интерфейс монитора	(+) Цифровой интерфейс, однако, большинство LCD мониторов имеют встроенный аналоговый интерфейс для подключения к наиболее распространенным аналоговым выходам видеоадаптеров	(-) Аналоговый интерфейс

Литература

• А.В.Петроченков “Hardware-компьютер и периферия “, -106стр.ил.
• В.Э.Фигурнов “IBM PC для пользователя “, -67стр.
• “HARD "n" SOFT “ (компьютерный журнал для широкого круга пользователей) №6 2003г.
• Н.И.Гурин “Работа на персональном компьютере “,-128стр.

К выбору монитора, стоит подойти очень ответственно. Ведь именно он, служит основным объектом передачи информации от компьютера к пользователю. Определённо, никому не хотелось бы монитор с неравномерной подсветкой, битыми пикселями, неправильной цветопередачей и другими недостатками. Данный материал поможет разъяснить некоторые критерии, которые помогут понять что именно вам нужно от монитора.

Выбор хорошего монитора, обусловлен суммой таких характеристик как: тип используемой матрицы , равномерность подсветки , разрешение матрицы , контрастность (в том числе и динамическая), яркость , соотношение сторон , размер экрана , порты коммуникации и внешний вид . Так же, будут упомянуты те факторы, которые отрицательно влияют на здоровье глаз.

Для начала, стоит понять как возникает цветовое ощущение при взгляде на монитор.

RGB (Red ,Green ,Blue ) – количество цветовых градаций и разнообразий, видимых человеческому глазу, которые могут быть составлены из базовых цветов (красный, зелёный, синий). Так же, это все те основные цвета, которые человек может видеть. Пиксели монитора, состоят из красных, зелёных и синих пикселей, которые при определённой интенсивности яркости могут составлять более сложные цвета. Поэтому — чем более продвинута матрица монитора, тем больше она может отображать градаций цветов, и тем больше у неё возможных градаций для каждого из красного, зелёного и синего пикселей. От качества и типа матрицы зависит точность отображения цвета и уровень статичной контрастности.

Жидкокристаллические матрицы, состоят из не малого количества слоёв и бо льшого количества жидких кристаллов, которые могут выстраивать больше комбинаций, поворачиваясь каждый под разным углом, либо меняя своё положение в определённом ракурсе. Именно поэтому, более простые матрицы работают быстрее. Происходит это благодаря тому, что для занятия необходимой позиции, нужно совершить меньше действий и с меньшей точностью, чем более сложным матрицам.

Давайте разберём всё по порядку.

Тип ЖК матрицы.

Какой же тип матрицы выбрать?

Всё зависит от поставленных задач перед монитором, цены и ваших личных предпочтений.

Начнём самыми простыми и закончим более сложными.

(twisted nematic ) матрица .

Мониторы с данной матрицей – самые распространённые. Первые изобретённые ЖК мониторы, были основаны на технологии TN . Из 100 мониторов в мире, примерно 90 имеют TN матрицу. Являются самыми дешёвыми и простыми в производстве и потому самыми массовыми.

Способны передавать цвет в 18 -и или 24 -х битном диапазоне (6 или 8 бит на каждый канал RGB ), что хоть и является неплохим показателем в сравнении с первыми ЖК мониторами на TN , в наше время этого бывает недостаточно для качественной цветопередачи.

Мониторы матрице TN имеют следующие плюсы:

• Высокая скорость отклика.

• Низкая цена.

• Высокий уровень яркости и возможность использования любых подсветок.
  

Меньшее время отклика матрицы – положительным образом влияет на картинку в динамичных сценах фильмов и игр, делая картинку менее смазанной и более реалистичной, что улучшает восприятие происходящего на экране. К тому же, при снижении частоты кадров ниже комфортного значения, это ощущается не так выражено как на более медленных матрицах. У медленных матриц, происходит накладывание обновлённого кадра на следующий. Это вызывает моргание и более явное «подтормаживание» картинки на экране.

Производство TN матриц обходится дёшево, потому они имеют более привлекательную конечную цену, чем другие матрицы.

Однако, мониторы с TN матрицей имеют следующие минусы:

• Маленькие углы обзора. Искажения цвета вплоть до инверсии при взгляде под острым углом. Особенно выражено при взгляде снизу вверх.
  

• Довольно плохой уровень контрастности.

• Неправильная, неточная цветопередача.

Основанные на TN мониторы, можно считать более экологичными в сравнении с мониторами на других LCD матрицах. Они потребляют меньше всего электроэнергии, по причине использования слабомощных подсветок.

Так же, всё большее распространение получают мониторы с подсветкой на LED диодах, которыми оснащаются сейчас большинство TN мониторов. Существенных плюсов LED подсветка не даёт, кроме меньшего энергопотребления и большего срока службы подсветки монитора. Но не каждому она подходит. Бюджетные мониторы оснащаются дешёвыми низкочастотными ШИМ , которые допускают моргание подсветки , что неблагоприятно сказывается на глазах.

Приставка TN +film , указывает на то, что в данную матрицу добавлен ещё один слой, который позволяет немного расширить углы обзора и сделать чёрный цвет, «более чёрным» . Данный тип матрицы с дополнительным слоем, стал стандартом и в характеристиках обычно указывается просто TN .

(In Plane Switching) матрицы .

Данный вид матрицы был разработан компаниями NEC и Hitachi .

Основной целью – было избавление от недостатков TN матриц. Позднее, данная технология была заменена на S —IPS (Super —IPS ). Мониторы с данной технологией производят Dell , LG , Philips , Nec , ViewSonic, ASUS и Samsung (PLS ). Основное предназначение данных мониторов – работа с графикой, обработка фото и другие задачи, где требуется точная цветопередача, контрастность и соответствие стандартам sRGB и Adobe RGB . В основном, используются в сферах профессиональной работы с графикой 2D/3D, фото редакторам, мастерам пред печатной подготовки, но так же популярны среди тех, кто просто хочет радовать свой глаз качественной картинкой.

Основные плюсы IPS матриц:

• Лучшая в мире цветопередача среди TFT LCD панелей.

• Высокие углы обзора.

• Хороший уровень статичной контрастности и точности передачи оттенков.

Данные матрицы (большинство), умеют воспроизводить цветность в 24 бит а (по 8 бит на каждый RGB канал) без ASCR . Конечно, не 32 бита как у ЭЛТ мониторов, но довольно близко к идеалу. К тому же, многие IPS матрицы (P-IPS , некоторые S-IPS ), уже умеют передавать цветность 30 битов , однако стоят они значительно дороже и не предназначены для компьютерных игр.

Из минусов IPS можно отметить:

• Более высокая цена.

• Обычно более крупные габариты и вес, в сравнении с мониторами на TN матрице. Большее энергопотребление.

• Низкая скорость отклика пикселей, но лучше чем у *VA матриц.
  

• На данных матрицах, чаще чем на остальных встречаются такие неприятные моменты как glow , «мокрая тряпка » и высокий input-lag .

Мониторы на IPS матрице имеют высокую цену в силу сложности технологии их производства.

Бывает много разновидностей и названий, созданных отдельными производителями матриц.

Чтобы не запутаться, мы опишем самые современные виды IPS матриц :

AS — IPS – улучшенная версия S —IPS матрицы, в которой частично была устранена проблема плохой контрастности.

H — IPS – ещё значительнее улучшена контрастность и убрана засветка фиолетовым цветом при взгляде на монитор сбоку. С её выходом в 2006 году, сейчас практически заменила мониторы с S —IPS матрицей. Может иметь как 6 бит, так 8 и 10 бит на канал. От 16.7 млн. до 1 млрд. цветов .

e — IPS – разновидность H-IPS , но более дешёвая в производстве матрица, которая обеспечивает стандартный для IPS цветовой охват в 24 бита (по 8 на RGB -канал). Матрица специально высветлена, что даёт возможность использования LED подсветок и менее мощных CCFL . Нацелена на средний и бюджетный сектор рынка. Подходит практически для любых целей.

P — IPS – самая продвинутая IPS матрица до 2011 года, продолжение развития H-IPS (но по сути, маркетинговое имя от ASUS). Имеет цветовой охват 30 бит (10 бит на каждый канал RGB и достигается скорее всего, посредством 8 бит+FRC), лучшую скорость отклика в сравнении с S-IPS , расширенный уровень контрастности и лучшие углы обзора в своём классе. Не рекомендуется для использования в играх с низкой сменой частоты кадров. Подтормаживания становятся более выраженными накладываясь на скорость отклика, что вызывает моргания и замыленность.

UH-IPS — сравнима с e-IPS . Тоже высветлена для использования совместно с LED подсветками. При этом немного пострадал чёрный цвет.

S-IPS II — аналогична по параметрам с UH-IPS .

PLS — вариация IPS от компании Samsung. В отличии от IPS , есть возможность размещать пиксели более плотно, но при этом страдает контрастность (не очень удачная для этого конструкция пикселей). Контрастность не выше 600:1 — самый низкий показатель среди LCD матриц. Даже у TN матриц данный показатель выше. Матрицы PLS могут использовать любой вид подсветки. По характеристикам, более предпочтительны чем MVAPVA матрицы.

AH-IPS (с 2011) — наиболее предпочтительная технология IPS . Максимальный цветовой охват AH-IPS на 2014 год не превышает 8 бит+FRC , что в сумме даёт 1.07 млрд. цветов в самых продвинутых матрицах. Применяются технологии, которые позволяют производить матрицы с высокими разрешениями. Лучшая передача цвета в классе (сильно зависит от производителя и назначения матрицы). Был достигнут небольшой прорыв и в углах обзора, благодаря которому, AH-IPS матрицы вышли практически в один ряд с плазменными панелями. Улучшена свето-пропускаемость IPS матрицы, а значит и максимальная яркость вкупе с уменьшенной потребностью в мощной подсветке, что благотворно влияет на энергопотребление экрана в целом. В сравнении с S-IPS улучшена контрастность. Для геймеров, да и в общую копилку, можно добавить и значительно улучшенное время отклика, которое теперь практически сравнимо с .

(Multi-domainPatterned Vertical Alignment) матрицы (*VA).

Технология была разработана корпорацией Fujitsu .

Является неким компромиссом между TN и IPS матрицами. Цена мониторов на MVA /PVA так же варьируется в пределах цен на TN и IPS матрицы.

Плюсы VA матриц:

• Высокие углы обзора.
  

• Самая высокая контрастность среди TFT LCD матриц. Достигается благодаря пикселю, который состоит из двух частей, каждой из которых можно управлять отдельно.
  

• Глубокий чёрный цвет.

Минусы VA матриц:

• Довольно высокое время отклика.
  

• Искажение оттенков и резкое уменьшение контрастности в тёмных участках картинки при перпендикулярном взгляде на монитор.

Принципиальной разницы между PVA и MVA нет.

PVA — является фирменной технологией корпорации Samsung . На самом деле это на 90% та же MVA , но с изменённым расположением электродов и кристаллов. Явных преимуществ PVA над MVA не имеет.

Если вы жалеете денег на высококачественную матрицу на IPS технологии, возможно оптимальным вариантом для вас, будет монитор на xVA матрицах.

Или же можно посмотреть в сторону e-IPS матрицы, которая очень схожа по характеристикам с MVA /PVA . Хотя e-IPS всё же предпочтительней, так как обладает лучшим временем отклика и не имеет проблем с потерей контрастности при прямом взгляде.

Какую же матрицу для монитора выбрать?

Зависит от ваших требований.

TN

TN подходит для:

• Интернет сёрфинг
• Экономного пользователя
• Офисные программы
  

TN не подходит для:

• Просмотр фильмов (плохие углы обзора + невнятный чёрный + плохая цветопередача)
• Работа с цветом и фото
• 
  

IPS

IPS подходит для:

• Просмотр фильмов
• Профессиональные программы и предпечатная подготовка
  
• Работа с цветом и фото
• Игры (+-; только для E-IPS, S-IPS II, UH-IPS)
• Интернет сёрфинг
• Офисные программы
  

IPS не подходит для:

• Игры (для P-IPS, S-IPS)
  

*VA

PVA/MVA подходит для:

• Просмотр фильмов
• Профессиональные программы и пред печатная подготовка
• Работа с цветом и фото
  
• Интернет сёрфинг
• Офисные программы
  

PVA/MVA не подходит для:

• Игры (слишком низкая скорость отклика)

Разрешение монитора, диагональ и соотношение сторон.

Несомненно, чем больше разрешение, тем чётче и плавнее картинка. Видно больше мелких деталей и меньше видны пиксели. Всё становится мельче, однако это не всегда проблема. Практически в любой операционной системе, можно настраивать масштаб и размеры всех элементов начиная размером шрифта, заканчивая размерами значков и выпадающих меню.

Другое дело, если у вас проблемы со зрением или вы не хотите ничего настраивать, то не рекомендуется использовать очень мелкий пиксель. Оптимальная диагональ для FullHD (1920х1080) — 23 —24 дюйма. Для 1920х1200 — 24 дюйма, для 1680х1050 — 22 дюйма, 2560х1440 — 27 дюймов. Соблюдая данные пропорции, у вас не должно возникнуть никаких проблем с чтением, просмотром изображений и мелких элементов управления интерфейсом.

Самые ходовые и распространённые соотношения сторон – 4:3 , 16:10 , 16:9 .

4:3

В данный момент соотношение сторон в виде «квадрат» (4:3 ) выводится с рынка ввиду своей не удобности и не универсальности. Данный формат, не удобен в первую очередь для просмотра фильмов, так как фильмы имеют широкий формат 21.5/9 , который максимально близок к 16:9 . При просмотре, появляются большие чёрные полосы сверху и снизу, при этом изображение становится гораздо меньше по размеру. При использовании 4:3 также ухудшается видимый обзор в играх, что не позволяет видеть больше. К тому же, формат не является естественным для углов обзора человека.

16:9

Данный формат удобен тем, что он больше стандартизирован под HD фильмы, да и мониторы данного формата, зачастую имеют разрешение FullHD (1920х1080 ) или HDready (1366x 768 ).

Это удобно, ведь фильмы можно просматривать практически во весь экран. Полоски все же остаются, так как современные фильмы имеют стандарт 21.5/9 . Так же, на таком мониторе очень удобно работать с документами в нескольких окнах или программах со сложными интерфейсами.

16:10

Данный вид мониторов, так же практичен как и 16:9 мониторы, но при этом не такой широкий. Подойдёт для тех, у кого ещё не было широкоформатных мониторов, однако предназначен он для профессионалов. Профессиональные мониторы, в основном имеют именно такой формат. Большинство профессиональных программ «заточены» именно под формат 16:10. Он достаточно широк для работы с текстом, кодом, построения 3D/2D графики в нескольких окнах. К тому же, на таких мониторах также удобно играть, смотреть фильмы, делать офисную работу, как и на 16:9 мониторах. При этом они более привычны для углов обзора человека и его можно взять, как компромисс между 4:3 и 16:9 .

Яркость и Контрастность.

Высокая контрастность нужна для того, чтобы лучше отображать чёрный цвет, оттенки и полутона. Это важно при работе с монитором в светлое время суток, так как низкая контрастность – пагубно сказывается на изображении при наличии какого-либо источника света помимо монитора (хотя здесь больше влияет яркость). Хорошим показателем является статическая контрастность — 1000:1 и выше. Вычисляется отношением максимальной яркости (белый цвет) к минимальной (чёрный цвет).

Также, существует система измерения динамической контрастности .

Динамическая контрастность – это автоматическая подстройка ламп монитора монитора, под определённые параметры которые выводятся в данный момент на экран.

Допустим в фильме появилась тёмная сцена, лампы монитора начинают гореть ярче, что увеличивает контрастность и различимость сцены. Однако, данная система работает не мгновенно, да и частенько неправильно из-за того, что не всегда вся сцена на экране имеет тёмные тона. Если будут светлые участки, они будут сильно засвечиваться. Хорошим показателем на момент 2012 года является показатель 10000000:1

Но не стоит обращать на динамическую контрастность никакого внимания. Очень редко когда она приносит ощутимую пользу или вообще адекватно работает. К тому же все эти громадные цифры не показывают реальную картину.

Почему на мониторе с показатель динамической контрастности всегда значительно выше чем на мониторе с ?

Потому что LED подсветка может мгновенно включаться и отключаться. Измерение начинается с полностью выключенной подсветкой, соответственно показатель будет огромным, плюс добавить сюда высокую яркость светодиодов и белый фон как конечную точку. CCFL подсветке требуется более 1 секунды чтобы включиться, поэтому измерение происходит с включенной заранее подсветкой на чёрном фоне.

В первую очередь стоит обращать на статическую контрастность, а не на динамическую. Как бы вам не нравились такие огромные значения в характеристиках. Это всего лишь маркетингивый ход .

Яркость монитора – не самый важный параметр. Тем более это палочка о двух концах. Поэтому можно сказать кратко – хорошим показателем яркости является значение 300кд/м2.

А почему палочка о двух концах – будет сказано чуть ниже, в части «Монитор и Зрение» .

Порты коммуникации.

Совершая выбор монитора, не стоит в этом пункте надеяться на производителя. Самой частой ошибкой бывает – покупка монитора с аналоговым входом и разрешением экрана выше чем 1680х1050 . Проблема в том, что данный устаревающий интерфейс, не всегда способен в условиях квартиры и сопутствующих не идеальных условий в плане помех, обеспечить нужную скорость передачи данных для разрешений выше, чем 1680х1050 . На экране появляются мутности и нечёткости, что может испортить впечатление от монитора. * очень мягко говоря

На борту монитора обязательно должен быть порт или . Наличие DVI и D-Sub это стандарт для современного монитора. Неплохо, так же иметь порт HDMI , иногда может и пригодиться для просмотра HD-видео ресивера или внешнего проигрывателя. Если есть , но нет DVI — всё в порядке. DVI и HDMI совместимы через переходник.

Типы подсветок мониторов. Монитор и его влияние зрение .

Что же можно посоветовать, чтобы глаза меньше уставали от монитора?

Яркость подсветки – один из самых важных факторов, который влияет на усталость ваших глаз. Чтобы уменьшить утомляемость — уменьшите яркость до минимального комфортного значения.

Есть другая проблема и присуща она мониторам с . А именно — если снижать яркость, может появиться видимое мерцание , которое ещё больше влияет на утомляемость глаз, чем высокая яркость. Связано это с особенностью регулировки подсветки с использованием . В бюджетных мониторах применяются более дешёвые, низкочастотные ШИМ , которые создают мерцания диодов. Скорость затухания света в диоде значительно выше чем в лампах , именно поэтому у LED подсветки это более заметно . В таких мониторах лучше соблюсти золотую середину между минимальной яркостью и началом видимого мерцания светодиодов.

Если вы имеете какие то проблемы с утомляемостью глаз , то лучше поискать монитор с CCFL подсветкой, либо LED монитор с поддержкой 120 Гц . В 3D мониторах, используются боле высокочастотные ШИМ регуляторы, чем на обычных. Это касается как LED подсветок, так и CCFL .

Так же, чтобы глаза меньше уставали, можно настроить монитор на более мягкие и тёплые тона. Это поможет вам работать за компьютером больше времени и поможет глазам лучше «переключаться» на реальный мир.

Не стоит забывать, что монитор должен быть строго на уровне глаз и стоять устойчиво, не раскачиваясь из стороны в сторону.

Есть миф , что более качественные матрицы дают меньшую усталость для глаз. Это не так, матрицы никоим образом не могут на это влиять. На утомляемость влияет лишь интенсивность и качество реализации подсветки монитора.

Выводы.

Повторим ещё раз самые главные характеристики, на которые стоит обращать внимание при выборе монитора для себя.

От качества матрицы монитора зависит не только яркость и красота изображаемой картинки, но и комфорт и безопасность для зрения пользователя. Все компании, выпускающие мониторы, идут в ногу со временем и с каждым годом совершенствуют технологию производства, стараются добиться идеальной цветопередачи и снизить нагрузку на глаза.

При выборе монитора покупатель в первую очередь обращает внимание на качество и тип дисплея, ведь именно от него зависит здоровье ваших глаз. Современная матрица экрана состоит из нескольких слоев:

• активная матрица, благодаря которой формируется картинка;
• слой жидких кристаллов;
• слой подсветки, которая бывает светодиодной или люминесцентной.

На сегодняшний день большинство продаваемых мониторов имеют жидкокристаллический дисплей на тонкопленочных резисторах (TFT-LCD). Существует несколько технологий, по которым производятся современные дисплеи. Попробуем выяснить преимущества и недостатки двух популярных технологий TN+film и IPS .

Преимущества и недостатки TFT TN

Одной из первых технологий, на основании которой и сегодня производятся дисплеи, является TN+film (Twisted Nematic + Film). Это очень распространенный и недорогой вид матриц, который с каждым годом совершенствуется.

Главным преимуществом считается то, что выпуск TN мониторов доведен до совершенства и это позволяет существенно снизить его себестоимость. Малое время отклика матрицы позволяет без искажений просматривать динамические сцены на жидкокристаллических мониторах с технологией TN+film.

Однако у этих мониторов есть ряд отрицательных качеств, таких как:

• низкая цветопередача ввиду малого количества данных на каждый канал (6 бит);
• малая контрастность из-за особенности расположения жидких кристаллов в дисплее;
• низкие показатели по углам обзора экрана;
• высокая вероятность появления «битых пикселей».

Преимущества и недостатки TFT IPS

Более новой разработкой в области производства мониторов является технология IPS (in-plane switching). Данный вид дисплеев был изобретен, чтобы устранить недостатки предыдущих моделей.

Основными преимуществами данной технологии являются:

• улучшенная цветопередача (8 бит на канал);
• расширенные углы обзора, достигающие 178 градусов с любой точки;
• почти эталонный черный цвет.

Но все же у мониторов с IPS матрицей есть и негативные стороны, такие как:

• невысокие показатели яркости и контрастности, вследствие особенности размещения управляющих электродов;
• плохие показатели времени отклика матрицы;
• относительная дороговизна.

Каждая из описанных технологий имеет свои достоинства и негативные особенности. Но сейчас производство дисплеев находится на высоком уровне и отличия мониторов с разными технологиями становятся не столь критичными, что значительно облегчает выбор при покупке.