Виды жидкокристаллических матриц, их отличия и особенности

AMOLED-экраны становятся доступнее, сменяя обычные жидкокристаллические дисплеи даже в дешёвой технике.

*VA это тип матриц мониторов, которые можно считать компромиссом между TN+film и IPS. Наибольшую популярность, среди таких матриц получила MVA (Multi-domain Vertical Alignment). Данная технология была разработана компанией Fujitsu.

Аналоги данной технологии,  разработанные другими производителями:

  • PVA (Patterned Vertical Alignment) от Samsung.
  • Super PVA от Sony-Samsung (S-LCD).
  • Super MVA от CMO.

Преимущества и недостатки матриц MVA:

  • Большие углы обзора
  • Хорошая цветопередача (лучше, чем TN+film, но хуже чем IPS)
  • Хорошая скорость отклика
  • Глубокий черный цвет
  • Не высокая цена
  • Исчезновение деталей в тенях (по сравнению с IPS)

Liquid Crystal Display, то есть жидкокристаллический дисплей — именно эта технология в конце 1990-х позволила превратить мониторы и телевизоры из удобных лежанок для котиков с вредными для человека электронно-лучевыми трубками внутри в тонкие изящные устройства. Она же открыла путь к созданию компактных гаджетов: ноутбуков, КПК, смартфонов.

Жидкие кристаллы — вещество, которое одновременно является и текучим, как жидкость, и анизотропным, как кристалл. Последнее качество означает, что при разной ориентации молекул жидких кристаллов оптические, электрические и другие свойства меняются.

Кристаллическое, жидкристаллическое, жидкое: кристаллы переходят в другое агрегатное состояние под воздействием температуры

В дисплеях такое свойство ЖК используется для регулирования светопроводимости: в зависимости от сигнала с транзистора кристаллы ориентируются определённым образом. Перед ними находится поляризатор, «собирающий» световые волны в плоскость кристаллов. После них свет проходит через RGB-фильтр и становится красным, зелёным или синим соответственно. Затем, если не блокируется передним поляризатором, проступает на экране в виде субпикселя. Несколько таких световых потоков соединяются между собой, и на дисплее мы видим пиксель ожидаемого цвета, а его сочетание с соседними пикселями способно выдавать гамму sRGB-спектра.

Схема пикселя LCD

Когда дисплей включён, подсветка осуществляется белыми светодиодами, расположенными по периметру дисплея, и равномерно распределяется по всей площади благодаря специальной подложке. Отсюда возникают известные «болезни» LCD. Например, до пикселей, которые должны быть чёрными, свет всё равно доходит. В старых и некачественных дисплеях легко различимо «чёрное свечение».

Бывает, что кристаллы «застревают», то есть не двигаются даже при получении сигнала с транзистора, тогда на дисплее появляется «битый пиксель». Из-за специфики источника света по краям LCD-мониторов бывают видны белые засветы, а смартфоны с LCD не могут быть абсолютно безрамочными, хотя оба поколения Xiaomi Mi Mix и Essential Phone к этому стремятся.

Подсветка и подложка LCD Apple iPod Touch

Однако в спецификациях девайсов мы привыкли видеть не LCD, а загадочные TN, TFT, IPS или даже Retina. Разберёмся, что это значит.

TN, или TN+film. По факту, Twisted nematic — «базовая» технология, которая подразумевает поляризацию света и закручивание жидких кристаллов в спираль. Такие дисплеи недорогие и сравнительно просты в производстве, а на заре своего пребывания на рынке они имели самое низкое время отклика — 16 мс — но при этом характеризовались невысокой контрастностью и малыми углами обзора. Сегодня технологии сильно шагнули вперёд, и на смену стандарту TN пришёл более продвинутый IPS.

Читайте также:  Прямые эфиры Instagram стали сильно популярными: в чем причина?

IPS (in-plane switching). В отличие от TN, жидкие кристаллы в IPS-матрице не закручиваются в спираль, а поворачиваются все вместе в одной плоскости, параллельной поверхности дисплея. Это позволило увеличить комфортные углы обзора до 178° (то есть фактически до максимума), существенно повысить контрастность изображения, сделать чёрный цвет намного более глубоким, сохранив при этом сравнительную безопасность для глаз.

Различие между матрицами TN и IPS на схеме

Наглядная разница между TN (на переднем плане) и IPS

Изначально IPS-матрицы обладали большим временем отклика и энергопотреблением, чем у дисплеев с технологией TN, поскольку для передачи сигнала требовалось повернуть весь массив кристаллов. Но со временем IPS-матрицы лишились этих недостатков, отчасти — за счёт внедрения тонкоплёночных транзисторов.

TFT LCD. По сути, это не отдельный тип матрицы, а скорее подвид, который характеризуется применением тонкоплёночных транзисторов (thin-film-transistor, TFT) в качестве полупроводника для каждого субпикселя. Размер такого транзистора составляет от 0,1 до 0,01 микрона, благодаря чему стало возможным создание небольших дисплеев с высоким разрешением. Во всех современных компактных дисплеях стоят такие транзисторы, причём не только в LCD, но и в AMOLED.

Преимущества LCD:

  • недорогое производство;
  • слабое негативное воздействие на глаза.

Недостатки LCD:

  • неэкономное распределение энергии;
  • «светящийся» чёрный цвет.

История открытия жидких кристаллов

Впервые жидкие кристаллы были обнаружены в 1888 году австрийским ботаником Фридрихом Райнитцером в ходе исследования холестеринов в растениях. Он выделил вещество, имеющее кристаллическую структуру, но при этом странно ведущее себя при нагреве. При достижении 145.5°C вещество мутнело и становилось текучим, но при этом сохраняло кристаллическую структуру вплоть до 178.5°C, когда, наконец, превращалось в жидкость. Райнитцер сообщил о необычном явлении своему коллеге – немецкому физику Отто Леманну, который выявил ещё одно необычное качество вещества: эта псевдожидкость в электромагнитных и оптических свойствах проявляла себя как кристалл. Именно Леманн и дал название одной из ключевых технологий отображения информации на сегодняшний день – «жидкий кристалл».

Технический словарь разъясняет термин «жидкий кристалл» как мезофазу, переходное состояние вещества между твёрдым и изотропным жидким. В этой фазе вещество сохраняет кристаллический порядок расположения молекул, но при этом обладает значительной текучестью и стабильностью в широком диапазоне температур.

Почти столетие это открытие относилось к рангу удивительных особенностей природы, пока в 70-х годах ХХ века компания Radio Corporation of America не представила первый работающий монохромный экран на жидких кристаллах. Вскоре после этого технология начала проникать на рынок потребительской электроники, в частности, наручных часов и калькуляторов. Однако до появления цветных экранов было ещё очень далеко.

Читайте также:  Как перепрошить роутер от Дом.ру? Просто, как раз-два…

Всё про матрицы монитора: tn, ips, pls, va, mva, oled

В настоящее время для производства мониторов народного потребления применяются два самых основных, так сказать – корневых, технологии изготовления матриц – LCD и LED.

  • LCD является аббревиатурой от словосочетания «Liquid Crystal Display», что в переводе на всем понятный русский язык означает жидкокристаллический дисплей, или ЖКИ.
  • LED расшифровывается как «Light Emitting Diode», что на нашем языке читается как светоизлучающий диод, или просто — светодиод.

Все остальные типы являются производными от этих двух столпов дисплеестроения и представляют собой доработанные, модернизированные и улучшенный варианты своих предшественников.

Ну что же, рассмотрим теперь эволюционный процесс, пройденный дисплеями при становлении на службу человечеству.

Типы матриц мониторов: какая лучше?

Для начала давайте сразу запомним: сейчас существует две технологии изготовления дисплеев, которые применяются в мониторах, ноутбуках, смартфонах и телевизорах. Это LCD — жидкокристаллический дисплей (ЖК) и LED — светодиодный дисплей.

Типы матриц мониторов: какая лучше?
Типы матриц мониторов: какая лучше?

Первая технология более старая, дешевая и распространенная, вторая — более новая, дорогая и инновационная. В мониторах, как правило, применяется технология LCD. LED более ориентирована на изготовление смартфонов и телевизоров.

Типы матриц мониторов: какая лучше?
Типы матриц мониторов: какая лучше?

Поскольку мы собираемся узнавать, какой тип матриц лучше для монитора, разберемся в типах матриц, которые устанавливаются в современные LCD-дисплеи. По большому счету, их всего три, у каждого есть свои достоинства и недостатки, и подойдут они разным категориям пользователей.

Типы матриц мониторов: какая лучше?
Типы матриц мониторов: какая лучше?

Какие бывают экраны?

Строение основных типов дисплеев

Дисплеи современной электроники постоянно эволюционировали. Электронно-лучевые трубки вымерли, им на смену пришли жидкие кристаллы и светодиоды.

Сегодня на рынке одновременно сосуществуют как минимум 4 крупных класса экранов со своей технологией изготовления и особенностями отображения картинки.

TN (Twisted Nematic). Самый доступный дисплей, использующий для создания изображения жидкие кристаллы, изображение на которых становится видимым благодаря подсветке из ламп – накаливания, люминисцентных и других. Этот класс устарел, хотя в ряде сценариев использования не имеет аналогов.

Какие бывают экраны?

STN (Super Twisted Nematic), а так же Double STN и DSTN (Dual-ScanTwisted Nematic). Продолжение ЖК-экранов с улучшенными параметрами. В продаже встречаются под названием обычных TN.

IPS (In-Plane Switching). Разновидность ЖК, в котором используется более равномерная и яркая светодиодная подсветка.

VA (Vertical Alignment). Фирменная матрица Philips, которая совмещает преимущества IPS и TN-матриц. Характеристики находятся где-то посередине между ними, как и достоинства с недостатками. Не применяется в компактной электронике.

AMOLED (Active Matrix Organic Light-Emitting Diode). Вместо двухслойной матрицы «жидкие кристаллы + подсветка», в технологии используется один слой органических светодиодов: они дают и цвет, и свет.

VA/MVA/PVA

Технология VA базируется на вертикальном выравнивании. Качество цветопередачи на таком мониторе очень высокое. Основными модификациями являются матрицы MVA. Современные мониторы на их базе позволяют достичь хорошего угла обзора (до 176-178 градусов). По времени отклика они не так сильно уступают аналогам с матрицей TN, так как в них реализована технология ускорения.

Читайте также:  SFC и DISM: Проверка и Восстановление системных файлов в Windows

Что касается матрицы PVA, то ее разработкой занималась компания Samsung, которая не захотела платить за лицензию Fujitsu. Единственное отличие, какое можно найти, заключается в том, что контрастность несколько лучше. Если говорить об остальных показателях, то все эти матрицы очень похожи. Они являются неким компромиссом между технологиями IPS и TN.

К сведению: не помешает получить полную информацию о своем компьютере. Значение имеют не только характеристики процессора и видеокарты. Рекомендуется узнать свою материнскую плату и другие параметры.

PLS матрицы

В принципе, PLS – это в каком-то смысле развитие IPS-матриц, но несколько удешевлённый вариант. Обладают такими достоинствами, как высокая яркость и хорошая цветопередача, достаточно большие углы обзора. Естественно, не обошлось и без недостатков. Время отклика у PLS матриц чуть хуже, чем у TN, но лучше VA.

Резюмируя по типам матриц, скажем так: если у Вас ограничен бюджет, или Вы геймер – выбирайте мониторы на TN матрицах. Для профессиональных фотографов и дизайнеров, а также просмотра кинофильмов есть смысл потратиться на S-IPS. Ну а для офисной работы и чертёжной графики однозначно смотреть в сторону MVA/PVA.

Теперь определимся с диагональю своего будущего монитора. В принципе, для комфортной работы вполне достаточно 24 дюймов. Меньше брать бессмысленно, поскольку при разрешении Full HD (1920×1080) текст на экране становится слишком мелким.

Опишем апгрейд матрицы IPS от ее истока TN+film

TN+film

Самая типичная матрица – LCD, то есть в ее технологии используются кристаллы на жидкой основе. Свет, проходя через фильтр, поляризуется и приобретает необходимую цветовую окраску.

Еще десять лет эта продукция считалась инновацией, но требования к смартфонам в повышении их интерактивности функциональности создали предпосылки для апгрейда TN-матриц. TN не может похвастаться хорошими углами обзора или контрастностью, обладает плохой цветопередачей.

Модификация безвозвратно устарела.

Данная технология пришла на смену, логически – ей больше десяти лет. Если рассмотреть дисплеи смартфонов второго и третьего поколения, то все они используют данную матрицу. Технические параметры и условия работы матрицы описаны выше, упомянем об ее создателе — Южнокорейская корпорация Samsung.

Опишем апгрейд матрицы IPS от ее истока TN+film

Улучшения (апгрейд) основаны на появлении следующих критериев:

  • Угол обзора не менее 160 градусов.
  • Высокая плотность пикселей, повышение качества картинки до full HD.

На одном и том же уровне осталось энергопотребление.

Важно! Модификация IPS много, все они несколько отличаются по качеству, так как в них использованы комплектующие разного качества. Эти факторы в конечном итоге сказываются на стоимости смартфонов.

Далее будут представлены флагманы среди смартфонов, в которых использованы IPS и LTPS.