Основы монитороведения. Типы матриц: начало

Основы монитороведения. Типы матриц: начало

Спросите любого человека, пришедшего в магазин покупать себе новый монитор, о том, какой монитор он ищет, и все ответы можно будет уместить в совсем небольшой список из трёх пунктов. Подозреваю, что, скорее всего, вам будут называть марку производителя, размер диагонали или что-то вроде «чтоб хорошо показывал». То есть большинство обычных людей (не профессионалов) будут ориентироваться исключительно на полюбившийся бренд или на внешний вид.

Но мало кто будет задумываться о том, что, поскольку единственной функцией монитора является передача пользователю изображения (желательно яркого и красочного), то все основные свойства и параметры монитора будут напрямую зависеть от той части, которая, собственно говоря, за эту передачу и отвечает. А именно от матрицы жидкокристаллического экрана. Итак, давайте по порядку разберёмся, что же это за матрица такая и почему она настолько важна.

Немного истории

Вы знакомы с трудами австрийского ботаника Фридриха Райнитцера? Скорее всего, не очень. По причине? По причине того, что всемирно известными трудами в области растениеводства он, увы, не прославился. Но именно он в 1888 году случайно наткнулся на метоксибензилин бутиланалин - вещество с благозвучным и легко запоминающимся названием, которое при нагревании до 145,5 градуса мутнело и становилось текучим, сохраняя при этом кристаллическую структуру. Как вы уже могли догадаться, это было начало эры жидких кристаллов. По иронии судьбы ботаник, не имевший ничего общего с точными науками, наткнулся на открытие, которое легло в основу всей индустрии производства жидкокристаллических панелей.

Жидкие кристаллы

Через пару лет немецкий физик Отто Леманн выяснил, что эти кристаллы при наличии электромагнитного поля могут менять свои оптические характеристики, но ещё почти целое столетие данный эффект относился к разряду не представляющих практической пользы. И лишь в начале семидесятых годов прошлого века накопленный опыт и быстрое развитие технологий позволили начать постепенное внедрение этого открытия на рынке. Так жидкие кристаллы начали свой торжественный поход от первых калькуляторов к могучим сенсорным панелям, по пути получив гордое имя LCD и нещадно отбирая рынок у конкурентов в лице CRT-кинескопов.

К сожалению, формат статьи не позволяет досконально разобраться во всех занятных взаимодействиях кристаллов и электрического поля на молекулярном уровне, поэтому ограничимся лишь общими принципами действия.

Немного физики

Ни для кого не будет секретом, что тот свет, который мы все привыкли наблюдать, является неполяризованным. Это означает, что волны света распространяются по принципу «кто во что горазд» - абсолютно хаотично и во все стороны, разбрасывая амплитуды по огромному множеству плоскостей. Толку от такого света немного, поэтому с давних времён учёные пытались найти способ управлять всем этим буйством. И нашли.

Существует целый класс веществ, которые пропускают через себя свет только с одной заданной плоскости. Этот эффект чем-то напоминает радио - когда из всего хаоса сигналов мы выбираем только определённую, полезную нам частоту. Вещества эти назвали поляризаторами, поскольку прошедший через них свет становится поляризован только в одной плоскости.

И чуть-чуть сантехники

Представьте себе водопроводный кран. Ну или найдите его на кухне или в ванной. В закрытом состоянии вода не течёт, поскольку специальная прокладка перекрывает воде доступ. Поворачивая рукоятку, вы сдвигаете прокладку относительно стенок крана, и вода начинает течь. Регулируя степень поворота, вы можете регулировать силу потока. При чём же здесь матрицы, спросите вы.

Немного электроники

Да, в общем-то, при том, что если взять два поляризатора и поместить их перпендикулярно друг другу, то вы получите «закрытый кран». Ведь свет после первого поляризатора вышел только в одной плоскости, поэтому через второй, перпендикулярный, он пройти никак не сможет. «Выпустить» свет можно двумя способами: просто повернув второй поляризатор наподобие рукоятки крана или же повернув плоскость поляризации самого света. Первый способ нам не очень подходит в силу экономических и технологических причин, а вот второй способ гораздо интереснее.

Поворот поляризации света осуществляется именно с помощью жидких кристаллов. Свет с лампы подсветки падает на поляризационный фильтр, затем через слой жидких кристаллов попадает на второй фильтр, затем окрашивается на цветовом фильтре (каждый пиксел на экране имеет три представителя - по одному на красный, синий и зелёный цвета) и через прозрачное защитное стекло врывается в наш мир. Регулируя с помощью напряжения состояние и положение жидких кристаллов между фильтрами, мы получаем возможность управлять поворотом плоскости поляризации света, а следовательно, и яркостью свечения. Технически эта конструкция с фильтрами, кристаллами и управляющими элементами и есть матрица.

Строение ячейки матрицы

Так вот, грубо говоря, все различные типы матриц сводятся только лишь к различным принципам позиционирования и управления кристаллами между фильтрами. Вот на этом пятачке и ведётся основная технологическая борьба между конкурентами за лояльность и уважение потребителей.

Немного лирики

Дабы не позволить хитрым менеджерам ввести вас в заблуждение непонятными аббревиатурами и терминами, следует остановиться ещё на одном моменте. Чтобы сообщить кристаллу, как и когда он должен меняться, необходимо подать напряжение на рядом расположенные контакты. По старой технологии сигнал шёл последовательно - от одного пиксела к другому, что при увеличении экрана становилось серьёзной проблемой. Ведь, пока сигнал построчно пройдёт через все элементы матрицы, много чего уже может измениться. Чтобы ликвидировать столь медленную скорость обновления, был найден способ, который позволил управлять каждым пикселом независимо, что, в свою очередь, позволило заметно увеличить диагональ матрицы и ускорило время реакции.

Технологию, которая легла в основу этого способа, назвали TFT (Thin-film transistor - тонкоплёночный транзистор. Иногда можно встретить название «активная матрица», что в принципе то же самое. Просто знайте, что, какая бы матрица ни лежала в основе того или иного экрана, она всегда будет активной, или TFT. Кстати, соответственно, первый случай, в котором пикселы «зажигались» последовательно, известен как пассивная матрица.

Так выглядит TFT-матрица для ноутбука Sony

Теперь, когда мы убедились, что ничего сверхсложного в работе матриц нет, перейдём к конкретике. Что и как влияет на параметры матрицы (следовательно, и монитора), мы более подробно рассмотрим в последующих статьях, а сейчас лишь кратко пройдёмся по основным её типам.

Итак, в зависимости от того, как будут расположены кристаллы между фильтрами, матрицы делятся на три типа.

TN-матрица

Самая первая матрица, активно используемая и по сей день. Из всех матриц имеет наименьшую реакцию, поэтому особенно ценится заядлыми игроками за скорость. В сравнении с другими матрицами является самой дешёвой. К сожалению, на этом её плюсы заканчиваются. Основная проблема - очень маленькие углы обзора и нарушенная цветопередача. Серьёзно работать с графикой нельзя просто в силу возможностей самой матрицы - некоторые цвета вы просто не будете видеть. Кроме того, считается, что чёрный цвет в этой матрице вообще отсутствует - есть только оттенки серого, следовательно, контраст тоже оставляет желать лучшего. Вообще, обычно мониторы на этой матрице советуют покупать только в том случае, если она действительно соответствует вашим потребностям или если вы очень жёстко ограничены в деньгах.

IPS-матрица и её модификации

На данный момент самая продвинутая и дорогая матрица. Из всех матриц она передаёт полную глубину цвета, поэтому является идеальным решением для дизайнеров и людей, серьёзно работающих с графикой. Отображение чёрного цвета близко к идеалу. В последних моделях была уменьшена скорость реакции, что ещё сильнее приблизило IPS-матрицу по этому параметру к TN-матрицам. На сегодняшний день существует несколько модификаций данного направления. Из серьёзных минусов можно назвать только высокую цену - за качество приходится платить.

MVA/PVA-матрица

Является как бы золотой серединой между первыми двумя. Обладает лучшим соотношением цены и качества. Благодаря последним разработкам по времени отклика эти матрицы приближаются к TN-матрицам, но при этом качество выдаваемого изображения гораздо выше. Правда, не такое высокое, как в IPS-матрицах. Благодаря хорошей контрастности эти мониторы будут хорошим выбором для работы с текстом, чертёжной графикой или в качестве домашней «рабочей лошадки».

На этом мы закончим наше первое знакомство с не таким уж и страшным и непонятным миром ЖК-матриц. В дальнейших статьях мы рассмотрим подробно каждый из типов и завершим всё небольшой экскурсией по рынку мониторов, в которой постараемся посмотреть на привычные вещи несколько иначе.