• Помощь
• Журнал "Компьютерный Мир"
• Журнал "Компьютерный Мир", Ноябрь 2008

Технологии ЖК-матриц

На первый взгляд может показаться, что все ЖК-мониторы очень похожи друг на друга и отличаются лишь дизайном, размерами и маркой производителя. На деле в основе каждого монитора лежит та или иная технология, определяющая его основные свойства.

Жидкие кристаллы были открыты более века назад, но практическое применение нашли только в наше время. Благодаря сочетанию полужидкого состояния и кристаллической структуры они способны пропускать свет.
Экран ЖК-монитора представляет собой массив миниатюрных сегментов (пикселей), которыми можно манипулировать для отображения информации. ЖК-монитор имеет несколько слоев, где ключевую роль играют две панели, сделанные из очень чистого стеклянного материала — так называемой подложки, и содержащие тонкий слой жидких кристаллов между собой. При подаче напряжения жидкие кристаллы упорядочиваются, препятствуя прохождению света, и выглядят черными на светлом фоне. В цветных дисплеях ячейки изображения снабжены цветным фильтром. Три ячейки — красная, зеленая и синяя — образуют пиксель.
Поскольку ячейки сами не светятся, ЖК-монитору требуется задняя подсветка, в том числе и для сохранения качества цветопередачи при любых условиях освещения.
Существуют следующие основные технологии ЖК-матриц: TN+Film, MVA/PVA и IPS.

TN+Film
В матрицах TN (Twisted Nematic) жидкие кристаллы расположены параллельно плоскости экрана, а верхний и нижний слой кристаллов повернуты перпендикулярно относительно друг друга. Все остальные «скручены» по спирали. Проходящий свет также скручивается и проходит через поляризующую пленку. В выключенном состоянии ячейка матрицы светится, а при подаче напряжения кристаллы проворачиваются. Чем выше напряжение, тем больше кристаллов разворачивается и тем меньше проходит света. Как только все кристаллы развернутся параллельно световому потоку, ячейка «закрывается».
Приставка Film в названии технологии означает дополнительный слой, применяемый для увеличения угла обзора. В настоящее время эту приставку часто опускают, называя матрицы просто TN.
Главная проблема матриц TN состоит в несогласованности поворота кристаллов. Из-за этого происходит рассеивание светового потока и картинка под разными углами выглядит не одинаково. Цветопередача матриц TN далека от идеальной — они не могут выводить полную палитру цветов, компенсируя недостаток оттенков с помощью хитрых алгоритмов. Зато технология TN обеспечивает максимальную скорость срабатывания ячейки, минимальное энергопотребление и максимально дешева. Эти обстоятельства делают данную технологию самой распространенной.
Обычно углы обзора у мониторов TN составляют от 140 до 160 градусов по вертикали и горизонтали. Время отклика в отдельных моделях достигает 2 мс. Контрастность находится на среднем уровне.
Мониторы на базе технологии TN+Film предназначены для геймеров, а также (поскольку они относительно недорогие) используются в офисе, в особенности там, где не требуется работа с графикой.

MVA/PVA
В матрицах VA (Vertical Alignment) жидкие кристаллы в выключенном состоянии расположены перпендикулярно плоскости экрана. Черный цвет максимально чистый и глубокий. Но при повороте матрицы относительно направления взгляда кристаллы видны не одинаково. Для решения этой проблемы применяется мультидоменная структура — Multi-Domain Vertical Alignment (MVA), она предусматривает выступы на обкладках, которые определяют направление поворота кристаллов.
В свою очередь, в матрицах PVA (Patterned Vertical Alignment) выступов нет, и в выключенном состоянии жидкие кристаллы расположены строго вертикально. Для того чтобы кристаллы соседних субдоменов поворачивались в противоположных направлениях, нижние электроды сдвинуты относительно верхних.
У матриц MVA и PVA качественная цветопередача (заметно лучше, чем у TN), но время отклика ниже, чем у последних, как правило, не меньше 8 мс. Углы обзора максимально широкие и достигают 178 градусов по вертикали и горизонтали, благодаря чему информацию с такого монитора могут комфортно просматривать сразу несколько пользователей. Яркость и контрастность — максимально возможные среди всех технологий ЖК. При небольшом отклонении направления взгляда от перпендикуляра на мониторах MVA/PVA можно заметить искажения в полутонах. Большинству пользователей это незаметно, но профессиональные фотографы и специалисты, работающие с графикой, по этой причине предпочитают мониторы на базе технологии IPS.
Мониторы MVA/PVA идеальны в качестве домашнего кинотеатра на основе ПК: для просмотра DVD-фильмов, ТВ-передач и т. п.

IPS
В матрицах IPS (In Plane Switch) жидкие кристаллы расположены параллельно плоскости панели и поворачиваются одновременно. Для этого на нижней стороне каждой ячейки расположено по два электрода. В выключенном состоянии ячейка черная, а не постоянно светящаяся, как у матрицы TN. Технология IPS обеспечивает наилучшую цветопередачу и максимальные углы обзора. Среди ее недостатков — большее время отклика, чем у TN; высокая цена.
Улучшенные матрицы IPS получили названия S-IPS и SA-SFT. Они обеспечивают время отклика на уровне 16 мс. Благодаря самой качественной цветопередаче и широким углам обзора мониторы на базе IPS являются стандартом в области профессиональной графики.

Выводы
Для работы в офисе и компьютерных игр мониторы с матрицей TN будут наилучшим выбором — они обеспечивают приемлемое качество изображения при минимальном времени отклика. Помимо того, они имеют невысокую цену.
Мониторы на матрицах PVA и MVA обеспечивают высокую контрастность (особенно PVA), большой запас по яркости и хорошую цветопередачу. В качестве основы для домашнего мультимедийного центра (замена телевизора) это лучший выбор.
Наконец, мониторы на основе IPS, благодаря своим выдающимся характеристикам, ориентированы на профессионалов в области фото и дизайна, а также на пользователей, для которых важно максимальное качество изображения среди возможных.

Важнейшие характеристики ЖК-мониторов
Разрешение — горизонтальный и вертикальный размеры, выраженные в пикселях.
Яркость — количество света, излучаемое монитором (измеряется в канделах на квадратный метр — кд/м2).
Контрастность — отношение яркостей самой светлой и самой темной точек.
Время отклика — минимальное время, необходимое пикселю для изменения своей яркости.
Угол обзора — угол, при котором падение контраста достигает заданного; для разных типов матриц считается по-разному.
Тип матрицы — технология, по которой изготовлен дисплей.
Соотношение сторон (формат) — отношение ширины дисплея к высоте (например, 4:3, 16:10).
Интерфейс подключения — способ соединения монитора с видеокартой ПК (например, VGA, DVI, HDMI).

«Гоночный» дисплей ЖК-монитор Acer F-22 принадлежит к известной линейке устройств Acer Ferrari. На его корпусе красуется логотип знаменитой автомобильной марки. Монитор имеет диагональ 22 дюйма, а также — как и полагается «гоночному» дисплею — быструю матрицу, время отклика которой составляет 2 мс. Разрешение стандартно для данной диагонали — 1680×1050 пикселей. Остальные параметры таковы: яркость 300 кд/м2; контрастность 20000:1 (динамическая, в режиме автоматической регулировки Adaptive Contrast Management); углы обзора 160 градусов по горизонтали и 170 по вертикали; видеовходы — D-Sub, DVI-D и HDMI.

Монитор для развлечений в формате HD 24-дюймовый монитор BenQ E2400HD поддерживает редкий формат изображения 16:9. Принадлежность новинки к кинотеатральным мониторам подчеркивает наличие входа HDMI 1.3 в дополнение к стандартному DVI. Разрешение матрицы монитора составляет 1920×1080 пикселей, что соответствует стандарту 1080p, который используется в большинстве релизов Blu-ray. E2400HD может похвастать коротким временем отклика матрицы (2 мс) и большой динамической контрастностью. Яркость составляет 300 кд/м2, углы обзора — 160 градусов по вертикали и 170 градусов по горизонтали.