Жидкие кристаллы и матрица, работающая на просветОсновным элементом ЖК-монитора является панель с жидкими кристаллами (матрица). Они были выбраны за своё умение поворачивать ось поляризации света. Перед жидкими кристаллами располагается первый поляризационный фильтр, пропускающий свет только с вертикальной (например) поляризацией. За жидкими кристаллами устанавливается фильтр, через который проходит свет только с горизонтальной поляризацией. Соответственно, если ось поляризации света повёрнута не будет, то через такую систему фильтров с противоположной поляризацией свет проходить не будет. Если же жидкие кристаллы повернут ось поляризации на 90 градусов, то свет будет проходить почти полностью. А если угол поворота будет меньше 90 градусов, то пройдёт только какая-то часть светового потока. Угол поворота кристаллов в каждом пикселе мы можем менять с помощью напряжения электрического поля, что позволяет создавать на экране изображение из точек с разной яркостью. А если каждый пиксель разбить на три субпикселя с помощью светофильтров, то монитор будет выводить цветную картинку. Так работает матрица ЖК-монитора, и от её типа очень сильно зависит и качества дисплея, и его цена.
Строение ЖК-дисплея. В центре находится матрица с жидкими кристаллами, к которым прикладывается напряжение. Три светофильтра у каждого пикселя отвечают за цветность. Сверху и снизу располагаются поляризационные фильтры. Панель просвечивается насквозь лампами или светодиодами подсветки. Матрица ЖК-монитора должна обязательно подсвечиваться. То есть на экране дисплея вы видите свет, излучённый лампами или светодиодами внутри монитора, который затем прошёл через матрицу с жидкими кристаллами. От типа подсветки тоже зависят многие характеристики дисплея. Матрица монитора определяет основные параметры монитора: качество цветопередачи, время отклика, углы обзора, яркость и контрастность. Сегодня матрицы разделяют на несколько типов, которые мы рассмотрим ниже. Именно тип матрицы часто приводит к тому, что цена двух вроде бы похожих мониторов может различаться в несколько раз. TN+Film Технология TN+Film — самая распространённая и дешёвая на рынке ЖК-мониторов. Название произошло от "twisted nematic", то есть скрученный жидкий кристалл, и "film" — плёнка. Принцип работы простой: две фильтра "до" и "после" кристаллов имеют разную поляризацию (ось поляризации у них повёрнута на 90 градусов). В состоянии покоя, то есть без подачи напряжения, кристаллы скручены и поворачивают ось поляризации на 90 градусов — в результате пиксель полностью пропускает весь свет.
Когда на пиксель подаётся напряжение, то жидкие кристаллы теряют свой поворот, ориентируясь по электрическому полю — перпендикулярно плоскости панели. Кристаллы с изменённой ориентацией уже не поворачивают свою часть света, то есть он не проходит через второй поляризационный фильтр.
Изменяя уровень напряжения, можно менять ориентацию заданной части кристаллов, то есть пропускать нужное количество света. Вплоть до почти полной блокировки света в случае максимального напряжения. Если пиксель перегорает, то он остаётся навсегда включённым. И на такой матрице можно наблюдать "мёртвые" пиксели синего, зелёного, красного цветов — в зависимости от того, какой субпиксель перегорел. Если перегорают все три субпикселя, то "мёртвый" пиксель становится яркой белой точкой. На тёмном фоне он будет очень заметен. Самая большая проблема матриц TN+Film — это углы обзора. Если горизонтальные углы обзора производители за последние десять лет улучшили с помощью рассеивающей плёнки (отсюда и добавка "+Film", которую часто опускают), то вертикальные углы обзора по-прежнему страдают. Так что сверху или снизу на такой монитор лучше не смотреть — цвета начнут существенно искажаться и даже инвертироваться после отклонения на определённый угол. Вторая проблема — точность цветопередачи. Пиксели всегда пропускают немного света, даже в полностью повёрнутом состоянии, поэтому добиться абсолютно чёрного цвета невозможно. Он будет казаться серым. И другие оттенки тоже передаются не всегда точно. Кроме того, градации углов поворота ограничены, поэтому и количество выводимых оттенков тоже. И большинство панелей TN+Film выводят цвет RGB, используя всего 6 битов на канал, то есть цвет получается 18-битным. А для вывода картинки True Color с 16,7 млн. оттенков требуется 24-битный цвет. В ситуациях, когда выводятся градиенты цветовых переходов (больше всего эффект заметен на небе или на снегу) у таких мониторов видны характерные полосы. То есть, например, вместо трёх последовательных оттенков у дисплеев TN+Film получается выводить только один средний оттенок. Производители пытались решить эту проблемы с помощью эффекта "размывания/dithering", используя соседние пиксели для визуального обмана зрения — глаз будет видеть нужный оттенок. Или другой способ: размывание можно сделать по времени, то есть в предыдущий и последующий кадры выводить соседние возможные оттенки, в результате чего в данный кадр глаз будет видеть несуществующий промежуточный оттенок. Конечно, за последние годы производители немало улучшили качество цветопередачи, но проблема всё равно остаётся. По этой причине дизайнеры и художники не любят мониторы TN+Film. Технология TN+Film ориентирована на "бюджетный" и массовый рынки, поэтому производители устанавливают самую простую светодиодную или ламповую подсветку с ограниченным цветовым охватом (например, до 40% от охвата NTSC). В то время как в мониторах с более дорогими матрицами используется и более качественная подсветка, цветовой охват которой может превышать 100% NTSC. И разница, поверьте, видна невооружённым глазом. Преимущества мониторов TN+Film
Недостатки мониторов TN+Film
Для работы. Матрицы TN+Film подходят для офисной работы. Но для обработки фотографий лучше использовать матрицы с более высокой контрастностью и качеством цветопередачи, которые рассмотрены ниже. Для игр. Панели TN+Film обеспечивают минимальное время отклика, поэтому их часто выбирают геймеры. Да и продаются такие мониторы дешевле других. Для мультимедиа. Не самый лучший вариант, то есть недостатков больше, чем преимуществ. Углы обзора узкие, качество цветопередачи оставляет желать лучшего… Зато дёшево. IPS У панелей IPS (In Plane Switching, поворот кристаллов в плоскости панели) жидкие кристаллы всегда ориентированы в плоскости, параллельной панели, и не разворачиваются перпендикулярно — в отличие от TN+Film.
Когда на пиксель не подаётся электрическое поле, то кристаллы ориентированы одинаково, свет не проходит — он полностью блокируется вторым поляризационным фильтром из-за отсутствия поворота.
При подаче напряжения кристаллы разворачиваются, ось поляризации поворачивается — и свет начинает проходить. При максимальном повороте на 90 градусов через пиксель проходит уже весь свет. Первые варианты технологии IPS были разработаны ещё в 1996 году компанией Hitachi, чтобы существенно улучшить качество цветопередачи и углы обзора по сравнению с панелями TN, которые на тот момент были просто ужасны. Угол обзора панелей IPS более широкий, да и свет меньше рассеивается по матрице, так что цветопередача у них намного более качественная. У панелей IPS кристаллы можно очень точно поворачивать на заданный угол, поэтому можно выводить именно требуемый оттенок цвета. На тонких цветовых градиентах вы не заметите полос, характерных для технологии TN+Film. Именно по этой причине мониторы IPS популярны среди профессиональных художников и дизайнеров. И новая линейка мониторов HP DreamColor с 30-битным цветом использует как раз современную модификацию панелей IPS. Первые версии панелей на основе IPS страдали из-за большого времени отклика и низкой контрастности, но дальнейшая эволюция привела к существенным улучшениям. Доработку технологии IPS можно разделить на два направления. Первым направлением занималась компания Hitachi, автор технологии IPS, а в 2010 году уже Panasonic. Технология IPS постепенно дорабатывалась в виде S-IPS, AS-IPS и IPS-Pro, получая преимущества по времени отклика, цветовому охвату и контрастности. Современная версия IPS-Pro по контрастности способна конкурировать с дисплеями PVA. Второе направление взяла на себя компания LG. Вслед за S-IPS последовали итерации AS-IPS, H-IPS, E-IPS и P-IPS. LG тоже улучшала цветовой охват и контрастность с каждым новым поколением матриц. Вместе с поколением H-IPS в 2007 году была представлена поляризационная пленка Advanced True White, обеспечившая более естественный белый цвет. У панелей E-IPS в 2009 году было снижено энергопотребление из-за перехода на более современные технологии подсветки, а время отклика было снижено до 5 мс. Наконец, панели P-IPS, появившиеся в 2010 году, обеспечивают уже 30-битный цвет (1,07 млрд. оттенков). То есть каждый субпиксель может менять угол поворота не по 256 градациям, а по 1024. В качестве примера можно привести монитор LaCie 324i. Отклонением от IPS можно считать технологию FFS (Fringe Field Switching), которую сегодня используют LG и Hitachi. Вместо металлизированного электрода на стеклянной поверхности здесь был выбран прозрачный электрод. Такой шаг повышает оптическую прозрачность панели и позволяет увеличить яркость дисплея. Однако технология FFS применяется, в основном, на мобильном рынке. Некоторым современным панелям IPS по времени отклика удалось приблизиться к моделям TN+Film. При этом они обеспечивают превосходную цветопередачу и уровень контрастности. Но приготовьтесь заплатить за такие мониторы в несколько раз дороже.
|
