Какая матрица лучше для монитора: виды матриц: их характеристики, плюсы и минусы.

Канули в Лету те времена, когда экраны компьютеров были тяжёлые и громоздкие, а основной характеристикой при их покупке являлась цена. Сейчас рынок электроники предлагает большой выбор мониторов. Они отличаются по размерам, характеристикам, ценам и, конечно, матрице. Именно она является одним из главных элементов экрана. Несмотря на то что матриц существует также немалое количество самыми распространёнными являются всего несколько вариантов.

Виды матриц: их характеристики, плюсы и минусы

При производстве всех современных моделей экранов используются две базовые технологии, это:

• LCD — технология жидких кристаллов. Именно она пришла на смену электронно-лучевой трубке и вытеснила последнюю с рынка электроприборов.
• LED — это жидкокристаллический дисплей, матрица которого подсвечивается с помощью маленьких светодиодов.

Остальные существующие типы являются более усовершенствованными разновидностями двух данных видов.

TN-матрица

Можно смело называть долгожителем среди всех существующих экранов. При изготовлении используются пиксели, которые закручиваются по спирали. Такой метод позволил добиться очень хорошего времени отклика.

ВНИМАНИЕ! Время отклика является одной из главных характеристик любого экрана. Именно он отвечает за то, насколько чётким и плавным будет передаваемое изображение.

Несмотря на то что TN — технология способна обеспечить хорошее время отклика, данный вариант имеет больше минусов, чем плюсов. К недостаткам можно отнести:

• дисплей очень недорог в производстве — это может привести к тому, после покупки могут появиться битые пиксели;
• светофильтр здесь расположен горизонтально, поэтому цветопередача и контрастность имеют очень низкое значение;
• угол обзора также оставляет желать лучшего — стоит немного повернуть экран, как изображение становится почти неразличимым.

Подойдёт для использования в офисе, где не требуется особо высоких характеристик экрана.

TN + Film матрица

Является усовершенствованным вариантом TN-дисплея. При производстве добавили ещё один специальный слой, который немного улучшил угол обзора. Благодаря недорогой стоимости является очень популярной как у производителей, так и у пользователей.

СПРАВКА! Согласно опросам, мониторами с данным видом матрицы, пользуются около 90% пользователей.

К недостаткам такой технологии можно отнести:

• несмотря на добавленный слой, уровень угла обзора всё равно неудовлетворителен;
• экран не может обеспечить хорошую цветопередачу, яркую картинку и контрастность — многие пользователи жалуются на то, что при работе за таким экраном, быстро устают глаза.

Дисплей популярен у геймеров, так как имеет очень высокий показатель времени отклика. Также он подойдёт для любителей смотреть видео.

TFT-матрица

Аббревиатуру можно расшифровать как «транзистор с тонкой плёнкой». Этот вариант не является самостоятельно существующей технологией производства матрицы. Это всё тот же TN — монитор, однако пиксели здесь управляются другим способом — с помощью микротранзисторов. Другими словами, это не отдельный вариант, а технология управления пикселями.

IPS-матрица

Является модернизацией технологии TFT. Обладает очень качественной цветопередачей. Здесь молекулы пикселей располагаются параллельно. Благодаря этому экран отличается большим значением угла обзора. Картинка очень яркая, реалистичная и сочная. Также он обеспечивает отличную передачу чёрного цвета. Именно он отвечает за контрастность.

Несмотря на такие характеристики, технология имеет свои недостатки. Так, из-за параллельного расположения пикселей, время отклика у монитора очень низкое. По этой причине он не подходит для игр и просмотра видео. Если на изображении присутствуют движущиеся предметы, они будут оставлять шлейфы. Цена у таких дисплеев очень высока.

Такая матрица пользуется популярностью у людей, профессионально занимающимися дизайном и фотографиями. Профессионалам очень важны чёткость картинки, цветопередача и максимальная реалистичность.

PLS-матрица

Является более дешёвым вариантом IPS-мониторов. По своим основным характеристикам они очень близки к IPS. Среди непрофессиональных мониторов они обладают максимальной цветопередачей, яркостью и контрастностью. Однако время отклика также низкое.

Для использования профессионалами они уже не подойдут, так как опытный глаз заметит изменение в полутонах при любом отклонении от перпендикулярной линии обзора. Обычный же пользователь таких нюансов не увидит.

VA, MVA и PVA матрицы

Так же, как и TFT, являются технологиями производства матрицы монитора, а не отдельным её вариантом.

• VA — выравнивание по вертикали. Не пропускают свет в выключенном состоянии, что характерно для TN мониторов.
• MVA — усовершенствованный вариант VA технологии. Было улучшено время отклика. Этого удалось добиться благодаря методу Over Drive.
• PVA — это запатентованная разработка корпорации Samsung. По сути, это тот же MVA.

Принцип работы жидкокристаллических экранов

Работа жидкокристаллических матриц основана на таком свойстве света, как поляризация. Обычный свет является неполяризованным, т.е. амплитуды его волн лежат в огромном множестве плоскостей. Однако существуют вещества, способные пропускать свет только с одной плоскости. Эти вещества называют поляризаторами, поскольку прошедший сквозь них свет становится поляризованным только в одной плоскости.

Если взять два поляризатора, плоскости поляризации которых расположены под углом 90° друг к другу, свет через них пройти не сможет. Если же расположить между ними что-то, что сможет повернуть вектор поляризации света на нужный угол, мы получим возможность управлять яркостью свечения, гасить и зажигать свет так, как нам хочется. Таков, если описывать вкратце, принцип работы ЖК-матрицы. Конкретную реализацию этого принципа в разных матрицах мы рассмотрим ниже.

В упрощенном виде матрица жидкокристаллического дисплея состоит из следующих частей:

• CCFL (ртутная) лампа подсветки;
• система отражателей и полимерных световодов, обеспечивающая равномерную подсветку;
• фильтр-поляризатор;
• стеклянная пластина-подложка, на которую нанесены контакты;
• жидкие кристаллы;
• ещё один поляризатор;
• снова стеклянная подложка с контактами.

structure

Строение ЖК-матрицы

В цветных матрицах каждый пиксель формируется из трёх цветных точек (красной, зелёной и синей), поэтому добавляется ещё и цветной фильтр. В каждый момент времени каждая из трёх ячеек матрицы, составляющих один пиксель, находится либо во включённом, либо в выключенном положении. Комбинируя их состояния, получаем оттенки цвета, а включая все одновременно – белый цвет.

Глобально матрицы делятся на пассивные (простые) и активные. В пассивных матрицах управление производится попиксельно, т.е. по порядку от ячейки к ячейке в строке. Проблемой, встающей при производстве ЖК-экранов по этой технологии, стало то, что при увеличении диагонали увеличиваются и длины проводников, по которым передаётся ток на каждый пиксель. Во-первых, пока будет изменён последний пиксель, первый успеет потерять заряд и погаснуть. Во-вторых, большая длина требует большего напряжения, что приводит к росту помех и наводок. Это резко ухудшает качество картинки и точность цветопередачи. Из-за этого пассивные матрицы применяются только там, где не нужны большая диагональ и высокая плотность отображения.

Для преодоления этой проблемы были разработаны активные матрицы. Основой стало изобретение технологии, известной всем по аббревиатуре TFT, что означает Thin Film Transistor – тонкоплёночный транзистор. Благодаря TFT, появилась возможность управлять каждым пикселем на экране отдельно. Это резко сокращает время реакции матрицы и делает возможными большие диагонали матриц. Транзисторы изолированы друг от друга и подведены к каждой ячейке матрицы. Они создают поле, когда им приказывает управляющая логика – драйвер матрицы. Для того, чтобы ячейка не потеряла заряд преждевременно, к ней добавляется небольшой конденсатор, который играет роль буферной ёмкости. С помощью этой технологии удалось радикально уменьшить время реакции отдельных ячеек матрицы.

Да будет свет

LED

Технология подсветки LCD-экранов LED представлена несколькими видами. Они различаются цветом, расположением светодиодов на ЖК-панели и способом регуляции свечения.

• Тип подсветки, состоящий только из белых светодиодов, называется WLED. Он относительно прост по своей структуре, но имеет ограниченный цветовой охват.
• Подсветка RGB LED, построенная на красных, зеленых и синих светодиодах, охватывает больший диапазон цветов, нежели WLED, но склонна к деградации (диоды разных цветов выгорают с различной скоростью), тяжеловесна и обременительна по цене.
• GB-R LED – следующий шаг в развитии LCD, где вместо белого светодиода используется объединенный зеленый + синий, покрытый красным люминофором (самосветящимся пигментом). Такое решение позволило охватить 99% палитры RGB и избавиться от недостатков RGB LED. Технология GB-R LED используется в матрицах AH-IPS и PLS.
• RB-G LED – вариация подсветки предыдущего типа. Вместо сине-зеленых светодиодов здесь стоят красно-синие, покрытые зеленым люминофором.

На основе WLED разработан еще один стандарт LCD-дисплеев – QDEF, где вместо белых диодов используется синие, а красный и зеленый цвета образует покрытие из квантовых точек (кристаллов, светящихся под действием электричества), нанесенное на лист пластика. QDEF-дисплеи воспроизводят до 60% оттенков, различимых человеческим глазом, что в разы выше, чем позволяет добиться WLED. А по затратам энергии и цене экраны WLED и QDEF примерно равнозначны.

QDEF также является одной из версий технологии QLED (Quantum-dot Light Emitting Diode), которая основана на квантово-точечных светодиодах.

По расположению светоизлучающих элементов на ЖК-панели различают следующие виды LED-подсветки:

• Edge LED – светодиоды расположены линейно по периметру экрана. Это экономично, однако не позволяет добиться равномерности освещения и приемлемого уровня контрастности.
• Direct LED – массив светодиодов распределен по всей площади дисплея. Такая технология дает более реалистичную картинку, но панели этого типа потребляют много энергии и имеют значительную толщину, что затрудняет их установку на сверхтонкие телевизоры.
• Боковая подсветка – диоды расположены только по краям экрана, а освещение обеспечивают подключенные к ним световоды. Этот тип подсветки считается оптимальным, так как дает равномерность, сопоставимую с Direct LED, и при этом лишен его недостатков.

Каждый из трех типов подсветки делятся еще на 2 – с поддержкой локального затемнения (Local Dimming) и динамической контрастности (DCR) либо без поддержки. Изображение экранов с Local Dimming и DCR выглядит реалистичнее.

OLED и AMOLED

Понятие OLED хоть и созвучно с LED, но не имеет с ним практически ничего общего. OLED (Organic Light Emitting Diode) – это технология изготовления дисплеев, основанная на свойствах органических полупроводников – элементов, способных излучать свет под действием тока. Каждый субпиксель OLED-экрана – это отдельный органический светодиод. В отличие от ЖК, панели OLED не нуждаются в подсветке, поскольку светятся каждой своей точкой.

Другие свойства и особенности OLED-дисплеев в сравнении с LED:

• Малая толщина и вес за счет уменьшения количества слоев.
• Неограниченные углы обзора.
• Равномерное освещение.
• Минимальное время отклика.
• Гибкость.
• Значительно большие яркость, контрастность и насыщенность цветов.
• Низкая чувствительность к внешним температурам, но высокая к влаге.
• Короткий срок службы и склонность к деградации: диоды синего цвета выгорают в 3 раза быстрее, чем красного и почти в 10 раз быстрее, чем зеленого.
• Зависимость исчерпания ресурса от яркости экрана – чем она выше, тем быстрее наступает выцветание.
• Чувствительность к механическим повреждениям. Незначительный дефект приводит к полному выходу экрана из строя.
• Мерцание за счет применения ШИМ (широтно-импульсной модуляции) для управления яркостью. Экраны OLED используют ШИМ опционально.
• Высокая стоимость.

AMOLED (Active Matrix Organic Light Emitting Diode) – это активная матрица на органических светодиодах, сочетание технологий TFT и OLED, где последняя применяется в качестве подсветки. Соответственно, экраны AMOLED обладают свойствами того и другого.

Технология AMOLED нашла широкое применение в производстве сенсорных дисплеев для мобильных устройств. И не только она, но и ветви ее развития – Super AMOLED и Super AMOLED плюс.

Отличие просто AMOLED от Super – заключается в отсутствии у второго воздушной прослойки между поверхностями тачскрина и матрицы, что увеличивает четкость картинки. А от Super AMOLED плюс – в количестве и расположении субпикселей (цветных составляющих пикселя). В последнем их на 50% больше и они размещены плотнее.

AMOLED vs IPS

Закономерно возникает вопрос: какой дисплей лучше – AMOLED или IPS? Вы уже знаете, что представляет собой тот и другой, поэтому давайте для наглядности сопоставим их характеристики в таблице.

IPS	AMOLED
Общая характеристика изображения	Качество от среднего до высокого в зависимости от типа и поколения матрицы.	Качество, как правило, высокое.
Достоинства изображения	Естественная цветопередача.	Высокая яркость и контраст, глубокий черный цвет, равномерное освещение.
Недостатки изображения	Относительно небольшая глубина черного цвета, особенно при взгляде под углом, немаксимальная контрастность, неравномерная подсветка.	Неестественно перенасыщенные цвета. Фиолетовый оттенок при снижении яркости либо мерцание из-за ШИМ.
Время отклика экрана	От 4 до 10 мс и выше.	Мгновенный отклик.
Потребление энергии	Не зависит от преобладания на экране светлых или темных тонов.	Зависит от яркости свечения. Чем она выше, тем больше затраты энергии. При преобладании белого потребляет больше энергии, чем IPS.
Срок службы	5-10 лет и более.	После 15 000 часов эксплуатации могут появиться признаки деградации. Для увеличения ресурса синих светодиодов рекомендуется снижать яркость.
Надежность	Высокая.	Средняя и низкая. Не любит неаккуратного обращения.
Другие особенности	Негибкая, относительно толстая матрица.	Тонкая, гибкая матрица. Может использоваться для изготовления изогнутых экранов и сверхтонких мобильных устройств.
Цена	От низкой ($10) до высокой.	От средней до очень высокой.

Очевидно, что обе технологии имеют как достоинства, так и недостатки. Назвать одну из них явным лидером затруднительно, тем более что перспективы развития и совершенствования есть у той и другой. Как они покажут себя в дальнейшем, поживем и увидим. А пока выбирайте то, к чему больше лежит душа – останетесь в выигрыше в любом случае.

TN

Самый старый тип жидкокристаллической матрицы — Twisted Nematic. Состоит из жидких кристаллов, при приложении электрического поля закручивающихся по спирали. Приставка Film означает дополнительное пленочное покрытие, позволяющее увеличить угол обзора.

В настоящий момент все матрицы этого типа изготавливаются по технологии TN + Film. Так что если в описании монитора стоит просто TN, пленка там все равно есть, и угол обзора увеличен.

Так выглядит изображение на TN-дисплее при разных углах обзора.

Преимущества

самая низкая цена самый быстрый отклик на действия пользователя

Недостатки

небольшой угол обзора (от 90 до 150°)сильное искажение цветов при повороте

Кому подойдет?

Экономным покупателям, склонным выбирать устройства бюджетного сегмента, и, как ни странно, геймерам. Особенно любителям экшенов и шутеров, где требуется хороший отклик дисплея — TN-матрицу в этом плане пока никто не обогнал.

CHIP рекомендует

Монитор Samsung S24D300H с матрицей TN имеет диагональ 24 дюйма и разрешение Full HD (1920×1080) c соотношением сторон 16:9. Может подключаться как по VGA, так и по HDMI. Покупатели отмечают хорошее качество сборки и неплохую цветопередачу для TN-матрицы (яркость 250 кд/м

2

, контрастность — 1000:1). Время отклика монитора составляет всего 2 мс.

IPS

Альтернативный тип матрицы, разработанный с целью побороть недостатки TN, в частности — искажение цветов при повороте. Полное название — In-plane Switching. Жидкие кристаллы в матрице при приложении электрического поля поворачиваются параллельно друг другу в одной плоскости.

Вариация PLS (Plane-to-line Switching) была разработана Samsung и для обычного человека ничем не отличается от IPS, кроме цены — она немного подешевле. Другие модификации — AH-IPS, E-IPS — вообще принципиально не различаются с точки зрения пользователя.

На дисплее с матрицей IPS при разных углах обзора цвет не искажается.

Преимущества

лучшая цветопередача (полный спектр RGB) отсутствие искажений при разных углах обзора

Недостатки

более высокая ценасамое низкое время отклика на действия пользователя

Кому подойдет?

Любителям варианта «все включено»: на таком мониторе и работать удобно, и кино смотреть, и с графикой поработать. И неспешно поиграть — тоже можно. Это средний ценовой вариант.

CHIP рекомендует

Монитор LG 25UM58 с матрицей IPS и диагональю больше на дюйм (25″) предлагает более высокое разрешение — 2560×1080 при соотношении сторон 21:9, на что намекает его горизонтально вытянутая форма. Он подключается к ПК по HDMI и дает аналогичную цветопередачу (яркость 250 кд/м

2

и контрастность 1000:1), но имеет более медленное время отклика — 5 мс.

QD (Quantum Dots)

Еще одна перспективная технология, основанная на использовании квантовых точек. На данный момент мониторов, выполненных по этой технологии, мало, да и стоят они недешево. Технология позволяет преодолеть практически все недостатки, присущие всем остальным вариантам матриц, используемых в дисплеях. Единственный недостаток – глубина черного не дотягивает до того уровня, что есть у OLED экранов.

Как это работает

В основе технологии лежит использование нанокристаллов размером от 2 до 10 нанометров. Разница в размерах не случайна, т. к. именно в этом и кроется вся хитрость. При подаче на них напряжения, они начинают излучать свет, причем с определенной длиной волны (т. е. определенного цвета), которая зависит от размеров этих кристаллов. Цвет также зависит от материала, из которых изготовлены нанокристаллы:

• Красный цвет – размер 10 нм, сплав кадмия, цинка и селена.
• Зеленый цвет – размер 6 нм, сплав кадмия и селена.
• Синий цвет – размер 3 нм, соединение цинка и серы.

В качестве подсветки используются синие светодиоды, а квантовые точки, отвечающие за зеленый и красный цвет, наносятся на подложку, причем сами эти точки никак не упорядочены. Они просто смешаны друг с другом. Попадающий на них синий свет от светодиода заставляет их светиться с определенной длиной волны, формируя цвет.

Эта технология позволяет обойтись без установки светофильтров, т. к. уже заранее получен нужный цвет. Тем самым улучшаются яркость и контрастность, т. к. удается избавиться от одного из слоев, из которых состоит экран.

В отличие от OLED, глубина черного немного ниже. Стоимость таких экранов пока что высока.

Сравнение матриц, выполненных по разным технологиям

В таблице краткое сравнение описанных типов матриц, из которого может быть понятно, в чем сильны, а в чем проигрывают те или иные типы экранов.

Тип матрицы	TN	IPS	MVA/PVA	OLED	QD
Время отклика	Низкое	Среднее	Среднее	Очень низкое	Среднее
Углы обзора	Малые	Хорошие	Средние	Отличные	Отличные
Цветопередача	На низком уровне	Хорошая	Хорошая, чуть хуже, чем у IPS	Отличная	Отличная
Контрастность	Средняя	Хорошая	Хорошая	Отличная	Отличная
Глубина черного	Низкая	Хорошая-отличная	Отличная	Отличная	Чуть хуже, чем у OLED
Стоимость	Низкая	Средняя-высокая	Средняя	Высокая	Высокая

OLED (Organic Light Emitting Diode)

Одна из самых свежих технологий по производству дисплеев