Яка матриця краще для монітора: види матриць: їх характеристики, плюси і мінуси.

Канули в Лету ті часи, коли екрани комп'ютерів були важкі і громіздкі, а основною характеристикою при їх покупці була ціна. Зараз ринок електроніки пропонує великий вибір моніторів. Вони відрізняються за розмірами, характеристиками, цінами і, звичайно, матриці. Саме вона є одним з головних елементів екрану. Незважаючи на те що матриць існує також чимала кількість найпоширенішими є всього кілька варіантів.

Види матриць: їхні характеристики, плюси і мінуси

При виробництві всіх сучасних моделей екранів використовуються дві базові технології, це:

• LCD - технологія рідких кристалів. Саме вона прийшла на зміну електронно-променевій трубці і витіснила останню з ринку електроприладів.
• LED - це рідкокристалічний дисплей, матриця якого підсвічується за допомогою маленьких світлодіодів.

Інші існуючі типи є більш вдосконаленими різновидами двох даних видів.

TN-матриця

Можна сміливо називати довгожителем серед усіх існуючих екранів. При виготовленні використовуються пікселі, які закручуються по спіралі. Такий метод дозволив домогтися дуже хорошого часу відгуку.

УВАГА! Час відгуку є однією з головних характеристик будь-якого екрану. Саме він відповідає за те, наскільки чітким і плавним буде передане зображення.

Незважаючи на те що TN - технологія здатна забезпечити хороший час відгуку, даний варіант має більше мінусів, ніж плюсів. До недоліків можна віднести:

• дисплей дуже недорог у виробництві - це може призвести до того, після покупки можуть з'явитися биті пікселі;
• світлофільтр тут розташований горизонтально, тому кольоропередача і контрастність мають дуже низьке значення;
• кут огляду також залишає бажати кращого - варто трохи повернути екран, як зображення стає майже небайдужим.

Підійде для використання в офісі, де не потрібно особливо високих характеристик екрану.

TN + Film матриця

Є вдосконаленим варіантом TN-дисплея. При виробництві додали ще один спеціальний шар, який трохи поліпшив кут огляду. Завдяки недорогій вартості є дуже популярною як у виробників, так і у користувачів.

ДОВІДКА! Згідно з опитуваннями, моніторами з цим видом матриці, користуються близько 90% користувачів.

До недоліків такої технології можна віднести:

• незважаючи на доданий шар, рівень кута огляду все одно незадовільний;
• екран не може забезпечити хорошу кольору, яскраву картинку і контрастність - багато користувачів скаржаться на те, що при роботі за таким екраном, швидко втомлюються очі.

Дисплей популярний у геймерів, оскільки має дуже високий показник часу відгуку. Також він підійде для любителів дивитися відео.

TFT-матриця

Абревіатуру можна розшифрувати як «транзистор з тонкою плівкою». Цей варіант не є самостійно існуючою технологією виробництва матриці. Це все той же TN - монітор, однак пікселі тут керуються іншим способом - за допомогою мікротранзисторів. Іншими словами, це не окремий варіант, а технологія управління пікселями.

IPS-матриця

Є модернізацією технології TFT. Володіє дуже якісною кольоропередачею. Тут молекули пікселів розташовуються паралельно. Завдяки цьому екран відрізняється великим значенням кута огляду. Картинка дуже яскрава, реалістична і соковита. Також він забезпечує відмінну передачу чорного кольору. Саме він відповідає за контрастність.

Незважаючи на такі характеристики, технологія має свої недоліки. Так, через паралельне розташування пікселів, час відгуку біля монітора дуже низький. З цієї причини він не підходить для ігор і перегляду відео. Якщо на зображенні присутні рушійні предмети, вони залишатимуть шлейфи. Ціна у таких дисплеїв дуже висока.

Така матриця користується популярністю у людей, які професійно займаються дизайном і фотографіями. Професіоналам дуже важливі чіткість картинки, кольоропередача і максимальна реалістичність.

PLS-матриця

Є більш дешевим варіантом IPS-моніторів. За своїми основними характеристиками вони дуже близькі до IPS. Серед непрофесійних моніторів вони мають максимальну кольору, яскравість і контрастність. Однак час відгуку також низький.

Для використання професіоналами вони вже не підійдуть, оскільки досвідчене око помітить зміну в півтонах при будь-якому відхиленні від перпендикулярної лінії огляду. Звичайний же користувач таких нюансів не побачить.

VA, MVA і PVA матриці

Так само, як і TFT, є технологіями виробництва матриці монітора, а не окремим її варіантом.

• VA - вирівнювання по вертикалі. Не пропускають світло у вимкненому стані, що характерно для TN моніторів.
• MVA - вдосконалений варіант VA технології. Було покращено час відгуку. Цього вдалося домогтися завдяки методу Over Drive.
• PVA - це запатентована розробка корпорації Samsung. По суті, це той же MVA.

Принцип роботи рідкокристалічних екранів

Робота рідкокристалічних матриць заснована на такій властивості світла, як поляризація. Звичайне світло є неполяризованим, тобто амплітуди його хвиль лежать у величезній безлічі площин. Однак існують речовини, здатні пропускати світло тільки з однієї площини. Ці речовини називають поляризаторами, оскільки світло, що пройшло крізь них, стає поляризованим тільки в одній площині.

Якщо взяти два поляризатори, площини поляризації яких розташовані під кутом 90 ° один до одного, світло через них пройти не зможе. Якщо ж розташувати між ними щось, що зможе повернути вектор поляризації світла на потрібний кут, ми отримаємо можливість керувати яскравістю світіння, гасити і запалювати світло так, як нам хочеться. Такий, якщо описувати коротко, принцип роботи РК-матриці. Конкретну реалізацію цього принципу в різних матрицах ми розглянемо нижче.

У спрощеному вигляді матриця рідкокристалічного дисплея складається з таких частин:

• CCFL (ртутна) лампа підсвічування;
• система відбивачів і полімерних світловодів, що забезпечує рівномірне підсвічування;
• фільтр-поляризатор;
• скляна пластина-підкладка, на яку нанесені контакти;
• рідкі кристали;
• ще один поляризатор;
• знову скляна підкладка з контактами.

structure

Будова ЖК-матриці

У кольорових матрицах кожен піксель формується з трьох кольорових точок (червоної, зеленої та синьої), тому додається ще й кольоровий фільтр. У кожен момент кожна з трьох комірок матриці, що складають один піксель, знаходиться або у вмикнутому, або у вимкненому положенні. Комбінуючи їх стани, отримуємо відтінки кольору, а включаючи всі одночасно - білий колір.

Глобально матриці поділяються на пасивні (прості) і активні. У пасивних матрицах керування проводиться попіксельно, тобто за порядком від комірки до комірки в рядку. Проблемою, що постає при виробництві ЖК-екранів за цією технологією, стало те, що при збільшенні діагоналі збільшуються і довжини провідників, по яких передається струм на кожен піксель. По-перше, поки буде змінено останній піксель, перший встигне втратити заряд і згаснути. По-друге, велика довжина вимагає більшої напруги, що призводить до зростання перешкод і наводок. Це різко погіршує якість картинки і точність кольоропередачі. Через це пасивні матриці застосовуються тільки там, де не потрібні велика діагональ і висока щільність відображення.

Для подолання цієї проблеми були розроблені активні матриці. Основою став винахід технології, відомої всім за абревіатурою TFT, що означає Thin Film Transistor - тонкоплінковий транзистор. Завдяки TFT, з'явилася можливість керувати кожним пікселем на екрані окремо. Це різко скорочує час реакції матриці і робить можливими великі діагоналі матриць. Транзистори ізольовані один від одного і підведені до кожної комірки матриці. Вони створюють поле, коли їм наказує керуюча логіка - драйвер матриці. Для того, щоб комірка не втратила заряд передчасно, до неї додається невеликий конденсатор, який грає роль буферної ємності. За допомогою цієї технології вдалося радикально зменшити час реакції окремих осередків матриці.

Нехай буде світло

LED

Технологія підсвічування LCD-екранів LED представлена кількома видами. Вони розрізняються кольором, розташуванням світлодіодів на ЖК-панелі і способом регуляції світіння.

• Тип підсвічування, що складається тільки з білих світлодіодів, називається WLED. Він відносно простий за своєю структурою, але має обмежене колірне охоплення.
• Підсвічування RGB LED, побудоване на червоних, зелених і синіх світлодіодах, охоплює більший діапазон кольорів, ніж WLED, але схильне до деградації (діоди різних кольорів вигоряють з різною швидкістю), великовагова і обтяжлива за ціною.
• GB-R LED - наступний крок у розвитку LCD, де замість білого світлодіоду використовується об'єднаний зелений + синій, покритий червоним люмінофором (самосвітлюваним пігментом). Таке рішення дозволило охопити 99% палітри RGB і позбутися недоліків RGB LED. Технологія GB-R LED використовується в матрицах AH-IPS і PLS.
• RB-G LED - варіація підсвічування попереднього типу. Замість синьо-зелених світлодіодів тут стоять червоно-сині, вкриті зеленим люмінофором.

На основі WLED розроблено ще один стандарт LCD-дисплеїв - QDEF, де замість білих діодів використовується сині, а червоний і зелений кольори утворює покриття з квантових точок (кристалів, що світяться під дією електрики), нанесене на лист пластику. QDEF-дисплеї відтворюють до 60% відтінків, різноманітних людським оком, що в рази вище, ніж дозволяє досягти WLED. А за витратами енергії і ціною екрани WLED і QDEF приблизно рівнозначні.

QDEF також є однією з версій технології QLED (Quantum-dot Light Emitting Diode), яка заснована на квантово-точкових світлодіодах.

За розташуванням світловипромінюючих елементів на ЖК-панелі розрізняють такі види LED-підсвічування:

• Edge LED - світлодіоди розташовані лінійно по периметру екрану. Це економічно, однак не дозволяє домогтися рівномірності освітлення і прийнятного рівня контрастності.
• Direct LED - масив світлодіодів розподілений по всій площі дисплея. Така технологія дає більш реалістичну картинку, але панелі цього типу споживають багато енергії і мають значну товщину, що ускладнює їх установку на надтонкі телевізори.
• Бічне підсвічування - діоди розташовані тільки по краях екрану, а освітлення забезпечують підключені до них світководи. Цей тип підсвічування вважається оптимальним, оскільки дає рівномірність, порівнянну з Direct LED, і при цьому позбавлений його недоліків.

Кожен з трьох типів підсвічування поділяється ще на 2 - з підтримкою локального затемнення (Local Dimming) і динамічної контрастності (DCR) або без підтримки. Зображення екранів з Local Dimming і DCR виглядає реалістичніше.

OLED и AMOLED

Поняття OLED хоч і співзвучне з LED, але не має з ним практично нічого спільного. OLED (Organic Light Emitting Diode) - це технологія виготовлення дисплеїв, заснована на властивостях органічних напівпровідників - елементів, здатних випромінювати світло під дією струму. Кожен субпіксель OLED-екрану - це окремий органічний світлодіод. На відміну від ЖК, панелі OLED не потребують підсвічування, оскільки світяться кожною своєю точкою.

Інші властивості та особливості OLED-дисплеїв порівняно з LED:

• Мала товщина і вага за рахунок зменшення кількості шарів.
• Необмежені кути огляду.
• Рівномірне освітлення.
• Мінімальний час відгуку.
• Гнучкість.
• Значно більші яскравість, контрастність і насиченість кольорів.
• Низька чутливість до зовнішніх температур, але висока до вологи.
• Короткий термін служби і схильність до деградації: діоди синього кольору вигоряють в 3 рази швидше, ніж червоного і майже в 10 разів швидше, ніж зеленого.
• Залежність вичерпання ресурсу від яскравості екрану - чим вона вища, тим швидше настає вицвітання.
• Чутливість до механічних пошкоджень. Незначний дефект призводить до повного виходу екрану з ладу.
• Мерехтіння за рахунок застосування ШІМ (широтно-імпульсної модуляції) для керування яскравістю. Екрани OLED використовують ШИМ опціонально.
• Висока вартість.

AMOLED (Active Matrix Organic Light Emitting Diode) - це активна матриця на органічних світлодіодах, поєднання технологій TFT і OLED, де останнє застосовується як підсвічування. Відповідно, екрани AMOLED мають властивості того й іншого.

Технологія AMOLED знайшла широке застосування у виробництві сенсорних дисплеїв для мобільних пристроїв. І не тільки вона, а й гілки її розвитку - Super AMOLED і Super AMOLED плюс.

Відмінність просто AMOLED від Super - полягає у відсутності у другого повітряного прошарку між поверхнями тачскрина і матриці, що збільшує чіткість картинки. А від Super AMOLED плюс - в кількості і розташуванні субпікселів (кольорових складових пікселя). В останньому їх на 50% більше і вони розміщені щільніше.

AMOLED vs IPS

Закономірно виникає питання: який дисплей краще - AMOLED або IPS? Ви вже знаєте, що являє собою той і інший, тому давайте для наочності порівняємо їх характеристики в таблиці.

IPS	AMOLED
Загальна характеристика зображення	Якість від середнього до високого залежно від типу і покоління матриці.	Якість, як правило, висока.
Переваги зображення	Природна кольоропередача.	Висока яскравість і контраст, глибокий чорний колір, рівномірне освітлення.
Недоліки зображення	Відносно невелика глибина чорного кольору, особливо при погляді під кутом, немаксимальна контрастність, нерівномірне підсвічування.	Неприродно перенасичені кольори. Фіолетовий відтінок при зниженні яскравості або мерехтіння через ШИМ.
Час відгуку екрана	Від 4 до 10 мс і вище.	Миттєвий відгук.
Споживання енергії	Не залежить від переважання на екрані світлих або темних тонів.	Залежить від яскравості світіння. Чим вона вища, тим більші витрати енергії. При переважанні білого споживає більше енергії, ніж IPS.
Термін служби	5-10 років і більше.	Після 15 000 годин експлуатації можуть з'явитися ознаки деградації. Для збільшення ресурсу синіх світлодіодів рекомендується знижувати яскравість.
Надійність	Висока.	Середня і низька. Не любить неакуратного поводження.
Інші особливості	Негнучка, відносно товста матриця.	Тонка, гнучка матриця. Можна використовувати для виготовлення вигнутих екранів і надтонких мобільних пристроїв.
Ціна	Від низької ($10) до високої.	Від середньої до дуже високої.

Очевидно, що обидві технології мають як гідності, так і недоліки. Назвати одну з них явним лідером важко, тим більше що перспективи розвитку та вдосконалення є у тієї та іншої. Як вони покажуть себе надалі, поживемо і побачимо. А поки вибирайте те, до чого більше лежить душа - залишитеся у виграші в будь-якому випадку.

TN

Найстаріший тип рідкокристалічної матриці - Twisted Nematic. Складається з рідких кристалів, які при додатку електричного поля закручуються по спіралі. Приставка Film означає додаткове плівкове покриття, що дозволяє збільшити кут огляду.

Зараз всі матриці цього типу виготовляються за технологією TN + Film. Так що якщо в описі монітора стоїть просто TN, плівка там все одно є, і кут огляду збільшено.

Так виглядає зображення на TN-дисплеї при різних кутах огляду.

Переваги

найнижча ціна найшвидший відгук на дії користувача

Недоліки

невеликий кут огляду (від 90 до 150 °) сильне спотворення кольорів при повороті

Кому підійде?

Економним покупцям, схильним вибирати пристрої бюджетного сегмента, і, як не дивно, геймерам. Особливо любителям екшенів і шутерів, де потрібен хороший відгук дисплея - TN-матрицю в цьому плані поки ніхто не обігнав.

CHIP рекомендує

Монітор Samsung S24D300H з матрицею TN має діагональ 24 дюйма і роздільну здатність Full HD (1920 ст.1 1080) з співвідношенням сторін 16:9. Може з'єднуватися як по VGA, так і по HDMI. Покупці відзначають хорошу якість збірки і непогану кольоропередачу для TN-матриці (яскравість 250 кд/м

2

, контрастність - 1000:1). Час відгуку монітора становить всього 2 мс.

IPS

Альтернативний тип матриці, розроблений з метою подолати недоліки TN, зокрема - спотворення кольорів при повороті. Повна назва - In-plane Switching. Рідкі кристали в матриці при додатку електричного поля повертаються паралельно один одному в одній площині.

Варіація PLS (Plane-to-line Switching) була розроблена Samsung і для звичайної людини нічим не відрізняється від IPS, крім ціни - вона трохи подешевше. Інші модифікації - AH-IPS, E-IPS - взагалі принципово не розрізняються з точки зору користувача.

На дисплеї з матрицею IPS при різних кутах огляду колір не спотворюється.

Переваги

найкраща кольоропередача (повний спектр RGB) відсутність спотворень при різних кутах огляду

Недоліки

більш висока цінасаме низький час відгуку на дії користувача

Кому підійде?

Любителям варіанту «все включено»: на такому моніторі і працювати зручно, і кіно дивитися, і з графікою попрацювати. І неспішно пограти - теж можна. Це середній ціновий варіант.

CHIP рекомендує

Монітор LG 25UM58 з матрицею IPS і діагоналлю більше на дюйм (25-й) пропонує вищу роздільну здатність - 2560-1080 при співвідношенні сторін 21:9, на що натякає його горизонтально витягнута форма. Він підключається до ПК за HDMI і дає аналогічну кольору (яскравість 250 кд/м

2

і контрастність 1000:1), але має повільніший час відгуку - 5 мс.

QD (Quantum Dots)

Ще одна перспективна технологія, заснована на використанні квантових точок. На даний момент моніторів, виконаних за цією технологією, мало, та й коштують вони недешево. Технологія дозволяє подолати практично всі недоліки, властиві всім іншим варіантам матриць, що використовуються в дисплеях. Єдиний недолік - глибина чорного не дотягує до того рівня, що є у OLED екранів.

Як це працює

В основі технології лежить використання нанокристалів розміром від 2 до 10 нанометрів. Різниця в розмірах не випадкова, оскільки саме в цьому і криється вся хитрість. При подачі на них напруги, вони починають випромінювати світло, причому з певною довжиною хвилі (тобто певного кольору), яка залежить від розмірів цих кристалів. Колір також залежить від матеріалу, з яких виготовлені нанокристали:

• Червоний колір - розмір 10 нм, сплав кадмію, цинку і селену.
• Зелений колір - розмір 6 нм, сплав кадмію і селену.
• Синій колір - розмір 3 нм, з'єднання цинку і сірки.

Як підсвічування використовуються сині світлодіоди, а квантові точки, що відповідають за зелений і червоний колір, наносяться на підкладку, причому самі ці точки ніяк не впорядковані. Вони просто змішані один з одним. Синє світло від світлодіоду, що потрапляє на них, змушує їх світитися з певною довжиною хвилі, формуючи колір.

Ця технологія дозволяє обійтися без установки світлофільтрів, оскільки вже заздалегідь отримано потрібний колір. Тим самим поліпшуються яскравість і контрастність, оскільки вдається позбутися одного з шарів, з яких складається екран.

На відміну від OLED, глибина чорного трохи нижче. Вартість таких екранів поки що висока.

Порівняння матриць, виконаних за різними технологіями

У таблиці коротке порівняння описаних типів матриць, з якого може бути зрозуміло, в чому сильні, а в чому програють ті чи інші типи екранів.

Тип матриці	TN	IPS	MVA/PVA	OLED	QD
Час відгуку	Низька	Середня	Середня	Дуже низький	Середня
Кути огляду	Малі	Хороші	Середні	Чудові	Чудові
Кольоропередач	На низькому рівні	Хороша	Хороша, трохи гірша, ніж у IPS	Чудова	Чудова
Контрастність	Середня	Хороша	Хороша	Чудова	Чудова
Глибина чорного	Низька	Хороша-відмінна	Чудова	Чудова	Трохи гірше, ніж у OLED
Вартість	Низька	Середня-висока	Середня	Висока	Висока

OLED (Organic Light Emitting Diode)

Одна з найсвіжіших технологій з виробництва дисплеїв