Что означает тип матрицы в мониторе
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.
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.
Виды матриц мониторов, их характеристики, сходства и различия
Начнем с наиболее привычного нам ЖК экрана. В его состав входят:
Точка экрана, отвечающая за формирование изображения, называется пикселем, и состоит из:
Если между фильтрами не было бы ЖК, то свет от источника проходя через первый фильтр и поляризуясь в одном направлении, полностью задерживался бы вторым, из-за его того, что его оптическая ось перпендикулярна оси первого фильтра. Поэтому, как бы мы не светили на одну сторону матрицы, со второй стороны она остается черной.
Поверхность электродов, касающаяся ЖК обработана таким образом, чтобы создать определенный порядок расположения молекул в пространстве. Иначе говоря – их ориентацию, которая имеет свойство изменятся в зависимости от величины напряжения электрического тока, приложенного к электродам. Далее уже начинаются технологические различия в зависимости от типа матрицы.
TN матрица
Tn матрица расшифровывается как «Twisted Nematic», что в переводе означает «Извивающиеся нитевидные». Изначальное расположение молекулы – в виде четверть оборотной спирали. То есть свет от первого фильтра преломляется так, что проходя вдоль кристалла он попадает на второй фильтр в соответствии с его оптической осью. Следовательно, в спокойном состоянии такая ячейка всегда прозрачна. 
Воздействуя на электроды напряжением можно изменять угол поворота кристалла вплоть до его полного распрямления, при котором свет через кристалл пройдет без преломления. А так, как он уже был поляризован первым фильтром, то второй его полностью задержит, и ячейка будет черной. Изменение величины напряжения изменяет угол поворота, а соответственно и степень прозрачности.
Преимущества – низкое время отклика, дешевизна.
Недостатки – маленькие углы обзора, низкая контрастность, плохая цветопередача, инерционность, энергопотребление
TN+Film матрица
От простой TN отличается наличием специального слоя, призванного повысить раствор обзора в градусах. На практике достигается значение в 150 градусов по горизонтали для лучших моделей. Применяется в подавляющем большинстве телевизоров и мониторов бюджетного уровня.
Преимущества – низкое время отклика, дешевизна.
Недостатки – углы обзора очень маленькие, низкая контрастность, плохая цветопередача, инерционность.
TFT матрица
Сокращение от «Think Film Transistor» и переводится как «тонкопленочный транзистор». Более корректным было бы название TN-TFT так, как это не тип матрицы, а технология изготовления и отличие от чисто TN состоит лишь в способе управления пикселями. Здесь он реализован при помощи микроскопических полевых транзисторов, а потому такие экраны относятся к классу активных ЖКИ. То есть это не тип матрицы, а способ управления ею.
IPS или SFT матрица
Да, и это тоже потомок той, самой древней ЖКИ пластины. По сути представляет собой более развитую и модернизированную TFT так, как называется Super Fine TFT (очень хороший ТФТ). Угол обзора увеличен лучших изделий достигает 178 градусов, а цветовой охват практически идентичен естественному
. 
Преимущества – углы обзора, цветопередача.
Недостатки – цена слишком высокая по сравнению с TN, время отклика редко бывает ниже 16 мс.
Виды Ips матрицы:
PLS матрица
Доработанная, с целью снижения себестоимости и оптимизации времени отклика (до 5 миллисекунд), версия IPS. Выведена концерном Самсунг и является аналогом Н-IPS, АН-IPS, которые запатентованы другими разработчиками электроники.
Подробнее про PLS матрицу можно узнать в нашей статье:
VA, MVA и PVA матрицы
Это тоже технология изготовления, а не отдельный тип экрана.
Также существует еще большее количество всевозможных доработок и улучшений, с которыми рядовой пользователь вряд ли столкнётся на практике – максимум, что укажет производитель на коробке, это основной тип экрана и все.
Параллельно ЖКИ развивалась технология LED. Полноценные, чистокровные экраны ЛЕД изготавливаются из дискретных светодиодов либо матричным, либо кластерным способом и в магазинах бытовой техники не встречаются.
Причина отсутствия в продаже полновесных ЛЕД кроется в их больших габаритах, низком разрешении, крупнозернистости. Удел таких устройств – баннеры, уличное ТВ, медиафасады, устройство бегущей строки.
Внимание! Не спутайте маркетинговое название типа «LED-монитор» с настоящим светодиодным дисплеем. Чаще всего под этим название будет скрываться обычный ЖКИ типа TN+Film, но подсветка будет выполнена при помощи светодиодной лампы, а не люминесцентной. Это все, что в таком мониторе будет от LED технологии – только подсветка.
OLED дисплеи
Отдельным сегментом выступают OLED дисплеи, представляющие собой одно из самых перспективных направлений:
Для справки. Возможно нас читают и любители мобильных девайсов, поэтому затронем и сектор портативной техники:
AMOLED (Active Matrix Organic Light-Emitting Diode) – комбинация LED и TFT
Super AMOLED – Ну тут, мы думаем, все понятно!
Исходя из предоставленных данных следует заключение, что матрицы мониторов бывают двух типов – жидкокристаллические и светодиодные. Также возможны их комбинации и вариации.
Следует знать — матрицы разделены нормативами ISO 13406-2 и ГОСТ Р 52324-2005 на четыре класса о которых скажем лишь, что первый класс предусматривает полное отсутствие битых пикселей, а четвертым классом разрешается до 262 дефекта на миллион точек.
Как узнать, какая матрица в мониторе?
Существует 3 способа удостовериться в типе матрицы вашего экрана:
а) Если сохранилась упаковочная коробка и техническая документация, то там наверняка вы можете увидеть таблицу с характеристиками устройства, среди которых будет указана интересующая информация.
б) Зная модель и название можно воспользоваться услугами онлайн-ресурса производителя.
в) Воспользоваться нашими рекомендациями:
Давайте же узнаем, какая она – лучшая матрица для монитора.
Какая матрица лучше, как они влияют на зрение?
Итак, возможность выбора в магазинах ограничена тремя технологиями TN, IPS, OLED.
TN матрица обладает низкой стоимостью, имеет приемлемые временные задержки и постоянно совершенствует качество изображения. Но из-за низкого качества конечного изображения может рекомендоваться только для домашнего применения – иногда кино посмотреть, иногда игрушку погонять и время от времени поработать с тексами. Как вы помните время отклика у лучших моделей достигает 4 мс. Недостатки в виде плохой контрастности и неестественности цвета вызывает повышенную утомляемость глаз.
IPS это, конечно же, совсем другое дело! Яркие, сочные и естественные цвета передаваемой картинки предоставят превосходный комфорт работы. Рекомендуется для полиграфических работ, дизайнерам или тем, кто готов заплатить за удобство кругленькую сумму. Ну а играть будет не очень удобно вследствие высокого отклика – далеко не все экземпляры могут похвастаться даже 16 мс. Соответственно – спокойная, вдумчивая работа – ДА. Классно посмотреть киношку – ДА! Динамичные стрелялки – НЕТ! Зато глаза не устают.
OLED. Эх, мечта! Такой монитор могут себе позволить либо достаточно обеспеченные люди, либо пекущиеся о состоянии своего зрения. Если бы не цена, то можно было бы рекомендовать всем и каждому – характеристики этих дисплеев обладают достоинствами всех остальных технологических решений. На наш взгляд здесь нет недостатков, кроме стоимости. Но есть надежда – технология совершенствуется и соответственно – удешевляется так, что ожидается закономерное снижение производственных затрат на изготовления, что сделает их более доступными.
Выводы
На сегодняшний день лучшая матрица для монитора это, конечно же Ips/Oled, изготовленная по принципу органических светодиодов, и они довольно активно применяются в сфере переносной техники – мобильные телефоны, планшеты и прочие.
Но, если излишних денежных ресурсов не наблюдается, то стоит остановить свой выбор на более простых моделях, но в обязательном порядке со светодиодными лампами подсветки. ЛЕД лампа имеет больший ресурс, стабильность светового потока, широкий предел регулирования подсветки и очень экономичны в плане энергопотребления.
Виды жидкокристаллических матриц, их отличия и особенности
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.
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:
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.
Виды матриц
Различия между разными типами матриц обусловлены расположением жидких кристаллов и, как следствие, особенностями прохождения через них света.
TN+film
Кристаллы в TN-матрице
Первой и наиболее простой технологией производства матриц была технология TN (Twisted Nematic, скрученные нематические), представленная в далёком 1973 году. Особенностью нематических кристаллов является то, что они выстраиваются друг за другом, как солдаты в колонне. Организация их в матрице выглядит как спираль. Для этого на стеклянных подложках делаются специальные бороздки, благодаря которым первый кристалл в спирали всегда расположен в одной и той же плоскости. Следующие за ним кристаллы располагаются друг за другом по спирали, пока последний не укладывается в аналогичную бороздку на второй подложке, расположенную под углом 90° к первой. К каждому концу спирали подведены электроды, которые и влияют на расположение кристаллов созданием электрического поля. При отсутствии напряжения и поля кристаллы поворачивают ось поляризации света, прошедшего через первый поляризатор, на 90°, чтобы он оказался в одной плоскости со вторым поляризатором и беспрепятственно прошёл сквозь него. Так получается белый пиксель. Если подать напряжение на электроды, спираль начинает сжиматься. Максимальное значение напряжения соответствует такому положению, при котором кристаллы не поворачивают поляризованный свет, и он поглощается вторым поляризатором (чёрный пиксель). Для получения градаций (оттенков серого) напряжение варьируется, тогда кристаллы занимают такое положение, при котором свет проходит через фильтры неполностью.
Принцип работы ЖК-матриц на примере TN
Из-за особенностей TN чёткое формирование оттенков сильно затруднено, и по сей день цветопередача является их ахиллесовой пятой.
Проблемой первых TN-матриц были очень небольшие углы обзора, при которых ячейка была видна с нужным цветом. Поэтому была разработана специальная плёнка, которая накладывается сверху на матрицу и расширяет углы обзора. Технология стала называться TN+film. В этом исполнении она существует и по сей день. Разъясним её. Угол между нормалью фронта световой волны и углом директора молекул ЖК (так научно называются те самые бороздки) равен j. Интенсивность пропущенного через 2 поляризатора света равна sin2 j. С практической точки зрения эти построения означают, что при полностью включённом пикселе угол j составляет не более 30°, а интенсивность света меняется в пределах 10%. А вот в среднем положении при уровне серого 50% угол j составит 45°, а изменение интенсивности – примерно 90%. Естественно, вряд ли кого устроит то, что, пошевелившись на стуле, он увидит вместо красного цвета зелёный. Поэтому сверху на матрицу клеится плёнка, имеющая другое значение j, из-за чего изменение интенсивности при смене угла обзора уже не так заметно. Сегодняшние матрицы обеспечивают нормальное изображение при отклонении от центра примерно на 50-60° по горизонтали (угол обзора 100-120°), а вот с вертикальными углами дело обстоит хуже. При отклонении от центра по вертикали хотя бы на 30 градусов нижняя часть матрицы начинает светлеть, иногда появляются тёмные полосы и т.д.
Ещё одна особенность TN состоит в том, что положением пикселя по умолчанию (т.е. при отключённом токе на электродах) является белый цвет. При этом, если транзистор сгорает, мы получаем всегда ярко горящую точку на мониторе. А если учесть, что добиться абсолютно точного положения кристаллов невозможно, на TN-матрицах невозможно добиться и хорошего отображения чёрного цвета.
В связи с ограниченной скоростью пассивных матриц для уменьшения скорости реакции была разработана технология STN (Super Twisted Nematic). Смысл её заключается в том, что бороздки на стеклянных подложках, ориентирующие первый и последний кристалл, расположены под углом более 200° друг к другу, а не 90°, как в обычной TN. В таком случае переход между крайними состояниями резко ускоряется, однако становится крайне сложно управлять кристаллами в средних положениях. Более-менее стабильными они были при углах между бороздками около 210°. Однако без недостатков не обошлось и тут: при отклонении от центра ячейки белый свет становился либо грязно-жёлтым, либо голубоватым. Чтоб хоть как-то сгладить эту проблему, инженеры Sharp разработали DSTN – Dual-Scan Twisted Nematic. Суть технологии состоит в том, что экран делится на две части, каждая из которых управляется отдельно. Помимо увеличения скорости, преимуществом технологии было смягчение искажений цветов, а недостатком – большой вес и высокая стоимость.
Итак, выделим достоинства и недостатки матриц TN+film (во всех исполнениях) на сегодняшний день:
| Плюсы | Минусы |
| высокая скорость переключения ячеек | абсолютно низкое качество цветопередачи |
| низкая цена | малые углы обзора |
| низкая контрастность (соотношение между белым и чёрным) | |
| низкая цена |
К сожалению, подавляющее большинство производимых сегодня ЖК-мониторов самой ходовой диагонали 17” производится на базе TN+film из-за дешевизны технологии. В принципе, для нетребовательного к качеству изображения пользователя ничего страшного в этом нет, однако для работы с графикой придётся обратить взор на другие матрицы.
Выбор монитора в 2020 году – какая матрица лучше TN, VA или IPS
Купить хороший монитор очень просто. Нужно выбрать модель подороже и заплатить за неё несколько тысяч долларов. Вот только, что делать, если у вас нет таких денег или же вы не готовы с ними расставаться. В этом случае стоит разбираться в технологиях, которые присутствуют на рынке в настоящее время. Итак, мониторы представлены следующими типами матриц: TN, VA и IPS. Именно на их основе делают дисплеи ноутбуков, смартфонов и других гаджетов. Есть и другие, но они пока не представлены несколькими моделями для гиков.
реклама
Особенно актуальна проблема выбора монитора в новогодние праздники. Дедушка Мороз норовит подарить хорошим мальчикам какую-то полезную вещь, и только от вас зависит, сделает ли старик правильный выбор, или вы ещё долго будите вспоминать его необдуманный шаг, вытирая слёзы после часового сидения за монитором. Приступим же. На дворе 2020 год. Какой монитор выбрать: дорогой на IPS, дешёвый на TN или сбалансированный на VA. Давайте пройдёмся по основным характеристикам.
Углы обзора. TN имеет просто ужасные углы обзора со значительным смещением цвета и контраста как в горизонтальном, так и вертикальном направлениях. IPS имеют практически идеальные углы обзора, именно поэтому большая часть профессиональных мониторов относятся к этому классу. С VA всё не так просто: самое главное здесь – выбрать правильную модель. На рынке есть мониторы, практически не уступающие IPS по этой характеристике, а есть и такие, которые немногим лучше своих собратьев с матрицей TN.
реклама
Яркость и контраст. Хорошая новость состоит в том, что по яркости между матрицами почти нет никаких различий. Если, конечно, ваш производитель не решил сэкономить на этой характеристике. А вот с контрастностью у TN плоховато. Давайте взглянем на таблицу, там всё чётко указано.
Качество цвета. Здесь всё просто, большинство мониторов TN 6-битные, а значит, ждать от них качественной картинки не стоит. VA начинаются от 8-ми бит, но некоторые доходят и до заветных 10-ти. Что до IPS, то они радуют отменными показателями и демонстрируют самую лучшую картинку.
Цветовая гамма. По этому показателю различий между VA и IPS почти нет. Обе технологии дают охват до 125% sRGB и могут демонстрировать высокие показатели в DCI-P3. Вот только речь идёт о дорогих качественных мониторах, ведь у IPS есть в кармане несколько козырей, благодаря которым профессионалы могут получить 100% охват DCI-P3 и Adobe RGB. TN плетётся в хвосте, с трудом доходя до показателя в 100% sRGB.
реклама
Цены. Всё это время вы могли видеть, что TN-матрицы просто отвратительны. Но, когда дело касается цены, ни одна технология не способна сравняться с дешёвыми мониторами на TN. Мало того, только эта технология позволяет выпускать 240-герцовые дисплеи. VA доходят до 200 Гц, IPS до 165 Гц. Что любопытно, дорогие профессиональные IPS-мониторы имеют частоту обновления до 90 Гц.
Время отклика. Долгое время эта характеристика выгодно отличала мониторы, построенные на TN-матрице. Однако, в последнее время производители научились делать дисплеи VA и IPS с очень низким временем отклика, которое позволяет комфортно чувствовать себя как в однопользовательских играх, так и в скоростных многопользовательских шутерах.
С основами мы разобрались. Некоторые эксперты предлагают считать TN самой слабой технологией. VA – золотой серединой, а IPS – матрицей для эстетов, которые предпочитают естественную цветопередачу. Соответственно, согласно этим представлениям, TN – для самых дешёвых мониторов, VA – как компромисс, а IPS тем, у кого водятся лишние деньги. Нельзя сказать, что в этом утверждении нет здравого зерна, однако, не всё так просто. Многие из тех, кто никогда не видел в работе 244-герцовую матрицу, заявляют, что она не даёт никаких видимых преимуществ. Точно также, как нет разницы между четырьмя миллисекундами и 8 миллисекундами. Якобы человеческий глаз не видит различий. Давайте взглянем на небольшое видео.
реклама
Уже решили бежать в магазин за таким 240-герцовым монитором? Постойте, это ещё не всё. Есть такая полезная штука, как технология адаптивной синхронизации изображения. В настоящее время она представлена двумя вариантами: G-Sync и FreeSync. Это крайне полезная технология, которая позволяет делать картинку «целой», без неприятных разрывов и артефактов. Адепты Nvidia в один голос заявляют, что самая продвинутая и правильная, конечно же G-Sync. Однако, в последнее время FreeSync не только набирает обороты, но и может стать единым стандартом, ведь сама Nvidia открыла своим картам поддержку красной технологии. Посмотрите немного ниже, как она работает.
Если вы впечатлены, то стоит помнить ещё об одном: у каждого человека различное восприятие цвета. У мужчин заметно хуже, чем у женщин. При этом, совсем небольшое количество людей видит заветные 100% sRGB. Именно здесь встают два наиболее важных вопроса: цена и предназначение. Если у пользователя есть возможность заплатить за дорогой монитор с технологией IPS, то он полностью имеет право потом рассказывать, насколько его покупка оправдана, а также о том, что 240 Гц ему без надобности. Профессионал подбирает монитор исходя из своих потребностей, а геймер должен как следует поразмыслить: брать в 2020 году недорогой монитор, лишённый технологических наворотов последних пяти лет, или получить максимум из возможного.