В настоящее время для производства мониторов народного потребления применяются два самых основных, так сказать – корневых, технологии изготовления матриц – LCD и LED.

• LCD является аббревиатурой от словосочетания «Liquid Crystal Display», что в переводе на всем понятный русский язык означает жидкокристаллический дисплей, или ЖКИ.
• LED расшифровывается как «Light Emitting Diode», что на нашем языке читается как светоизлучающий диод, или просто — светодиод.

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:

• Матрица, которая поначалу представляла собой сэндвич из пластин стекла, перемежающихся пленкой жидких кристаллов. Позже, с развитием технологии, вместо стекла начали использоваться тонкие листы пластика.
• Источник света.
• Соединительные провода.
• Корпус с металлическим обрамлением, которое придает жесткость изделию

Точка экрана, отвечающая за формирование изображения, называется пикселем , и состоит из:

• Прозрачные электроды в количестве двух штук.
• Прослойки молекул активного вещества между электродами (это и есть ЖК).
• Поляризаторы, оптические оси которых перпендикулярны друг-другу (зависит от конструкции).

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 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

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:

• Н-IPS – повышает контраст изображения и снижает время отклика.
• AS-IPS – основное качество заключается в повышении контрастности.
• H-IPS A-TW — H-IPS с технологией «True White», которая улучшает белый цвет и его оттенки.
• AFFS — увеличение напряжённости электрического поля для больших углов обзора и яркости.

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.

• VA матрица – сокращение от «Vertical Alignment», в переводе — вертикальное выравнивание. В отличии от TN матрицы VA в выключенном состоянии свет не пропускают
• MVA матрица . Доработанная VA. Целью оптимизации было повышение углов обзора. Снижения времени отклика удалось благодаря задействованию технологии OverDrive.
• PVA матрица . Не является отдельным видом. Представляет собой MVA, запатентованный Самсунг под своим названием.

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:

Достоинства

1. маленький вес и габаритные размеры;
2. низкий аппетит к электричеству;
3. неограниченные геометрические формы;
4. не нужна подсветка специальной лампой;
5. углы обзора вплоть до 180 градусов;
6. мгновенный отклик матрицы;
7. контрастность превышает все известные альтернативные технологии;
8. возможность создания гибких экранов;
9. температурный диапазон шире, чем у других экранов.

Недостатки

• маленький срок службы диодов определенного цвета;
• невозможность создания долговечных полноцветных дисплеев;
• очень высокая цена, даже по сравнению с IPS.

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.

• Если посмотреть на цветную картинку TN монитора по разными углами сбоку-сверху-снизу, то будет видны искажения цвета (вплоть до инверсии), блеклость, желтизна белого фона. Полностью черного цвета добиться невозможно – будет глубоко серый, но не черный.
• IPS легко определить по черной картинке, которая приобретает фиолетовый оттенок при отклонении взгляда от перпендикулярной оси.
• Если перечисленные проявления отсутствуют, то это либо более современный вариант IPS, либо ОЛЕД.
• OLED от всех других отличает отсутствие лампы подсветки, поэтому черный цвет на такой матрице представляет собой полностью обесточенный пиксель. А даже у самой лучшей IPS черный цвет светиться в темноте за счет BackLight.

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.

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.

В году так 2007, покупая очередной мобильный телефон, мы оценивали его дизайн, редко обращая внимание на функциональные возможности и тем более экран – цветной, не слишком маленький, ну и здорово. Сегодня мобильные устройства едва можно отличить от друг от друга, но самой важной характеристикой для многих остается экран и не только его размер диагонали, но и тип матрицы . Давайте посмотрим, что скрывается за терминами TFT, TN, IPS, PLS , и как выбрать экран смартфона с необходимыми характеристиками.

Типы матриц

В настоящее время в современных мобильных устройствах применяют три технологии производства матриц основанных:

• на жидких кристаллах (LCD): TN+film и IPS;
• на органических светодиодах (OLED) – AMOLED .

Начнем с TFT (thin-film transistor), которая представляет собой тонкоплёночные транзисторы, использующиеся для управления работой каждого субпикселя. Данная технология применяется во всех указанных выше типах экранов, включая AMOLED, поэтому сравнивать TFT и IPS не всегда правильно. В подавляющем большинстве TFT-матриц применяется аморфный кремний, но также стали появляться TFT на поликристаллическом кремнии (LTPS-TFT), преимущество которой заключается в уменьшенном энергопотреблении и большей плотности пикселей (более 500 ppi).

TN+film (TN) – наиболее простая и дешевая матрица, используемая в мобильных устройствах c малыми углами обзора, слабой контрастностью и низкой точностью цветопередачи. Данный тип матриц устанавливается в самые дешёвые смартфоны.

IPS (или SFT) – самый распространенный тип матрицы в современных мобильных гаджетах, обладающий широкими углами обзора (до 180 градусов), реалистичной цветопередачей и обеспечивают возможность создания дисплеев с высокой плотностью пикселей. У данного вида матриц несколько видов, рассмотрим самые востребованные:

• AH-IPS – от компании LG;
• PLS – от компании Samsung.

Говорить о преимуществах относительно друг друга бессмысленно, так как матрицы идентичны по свойствам и характеристикам. Отличить дешёвую IPS-матрицу можно на глаз по характерным свойствам:

• выцветание картинки при наклонах экрана;
• низкая точность цветопередачи: изображение с перенасыщенными цветами, либо с очень тусклыми.

От LCD особняком стоят матрицы, созданные на основе органических светодиодов –OLED. В мобильных устройствах применяется разновидность технологии OLED - матрица AMOLED , демонстрирующая самый глубокий чёрный цвет, низкое энергопотребление и слишком насыщенные цвета. Кстати, срок работы AMOLED ограничен, но современные органические светодиоды рассчитаны минимум на три года беспрерывной работы.

Вывод

Наиболее качественное и яркое изображение на данный момент обеспечивают AMOLED-матрицы, но если вы смотрите в сторону смартфона не от Samsung, то рекомендую IPS-экран. Мобильные устройства с матрицей TN+film попросту устарели технологически. Рекомендую не покупать смартфон с экраном AMOLED, у которого плотность пикселей менее 300 ppi, это связано проблематикой рисунка субпикселей в данном типе матриц.

Перспективный тип матрицы

– самые перспективные дисплеи, основанные на технологии квантовых точек. Квантовая точка представляет собой микроскопический кусочек полупроводника, в котором важную роль играют квантовые эффекты. QLED матрицы в перспективе будут иметь лучшую цветопередачу, контрастность, более высокую яркость и низкое энергопотребление.

TFT (Thin film transistor) переводится с английского как тонкопленочный транзистор. Так что TFT - это такая разновидность жидкокристаллического дисплея, в котором используется активная матрица, управляемая этими самими транзисторами. Такие элементы изготавливаются из тонкой пленки, толщина которых примерно 0,1 микрона.

Помимо небольших размеров, TFT-дисплеи обладают быстродействием. У них высокая контрастность и четкость изображения, а также хороший угол обзора. У таких дисплеев отсутствует мерцание экрана, поэтому глаза устают не так сильно. У TFT-дисплеев также отсутствуют дефекты фокусировки лучей, помехи от магнитных полей, проблемы с качеством и четкостью изображения. Энергопотребление таких дисплеев на 90% определяется мощностью светодиодной матрицы подсветки или ламп подсветки. В сравнении с теми же ЭЛТ, энергопотребление TFT-дисплеев примерно в пять раз ниже.

Все эти преимущества существуют благодаря тому, что данная технология обновляет изображение на более высокой частоте. Это объясняется тем, что точки дисплея управляются отдельными тонкопленочными транзисторами. Количество таких элементов в TFT-дисплеях в три раза больше, чем число пикселей. То есть, на одну точку приходится три цветных транзистора, которые соответствуют основным цветам RGB – красный, зеленый и синий. К примеру, в дисплее с разрешением 1280 на 1024 пикселей количество транзисторов будет в три раза больше, а именно – 3840х1024. Именно в этом и заключается основной принцип работы TFT-технологии.

Недостатки матриц TFT

TFT-дисплеи, в отличии от ЭЛТ, могут показывать четкое изображение лишь в одном «родном» разрешении. Остальные разрешения достигаются интерполяцией. Также существенным минусом является сильная зависимость контраста от угла обзора. По сути, если смотреть на такие дисплеи сбоку, сверху или снизу - изображение будет сильно искажаться. В ЭЛТ дисплеях этой проблемы никогда и не существовало.

Кроме того, транзисторы любого пикселя могут выйти из строя, что приведет к появлению битых пикселей. Такие точки, как правило, ремонту не подлежат. И получится так, что где-то посредине экрана (или в углу) может быть маленькая, но заметная точка, которая сильно раздражает во время работы за компьютером. Также у TFT-дисплеев матрица не защищена стеклом, и возможна необратимая деградация при сильном нажатии на дисплей.

Для многих жидкокристаллические дисплеи (LCD) ассоциируются, прежде всего, с плоскими мониторами, "крутыми" телевизорами, ноутбуками, видеокамерами и сотовыми телефонами. Некоторые добавят сюда КПК, электронные игры, банковские автоматы. Но существует еще множество областей, где необходимы дисплеи с высокой яркостью, прочной конструкцией, работающие в широком диапазоне температур.

Плоские дисплеи нашли применение там, где критичными параметрами являются минимальные энергопотребление, вес и габариты. Машиностроение, автомобильная промышленность, железнодорожный транспорт, морские буровые установки, горное оборудование, наружные торговые точки, авиационная электроника, морской флот, специальные транспортные средства, системы безопасности, медицинское оборудование, вооружение - вот далеко не полный перечень применений жидкокристаллических дисплеев.

Постоянное развитие технологий в этой области позволило снизить стоимость производства LCD до такого уровня, при котором произошел качественный переход: дорогая экзотика стала обыденным явлением. Важным фактором быстрого распространения ЖК-дисплеев в промышленности стала и простота применения.

В этой статье рассматриваются основные параметры различные типов жидкокристаллических дисплеев, что позволит сделать осознанный и правильный выбор LCD для каждого конкретного применения (метод "побольше и подешевше" практически всегда оказывается слишком дорогим).

Все многообразие ЖК-дисплеев можно разделить на несколько типов в зависимости от технологии производства, конструкции, оптических и электрических характеристик.

Технология

В настоящее время при производстве LCD применяются две технологии (рис.1): пассивная матрица (PMLCD-STN) и активная матрица (AMLCD).

Технологии MIM-LCD и Diode-LCD не получили широкого распространения и поэтому не будем на них тратить время.

Рис. 1. Виды технологий жидкокристаллических дисплеев

STN (Super Twisted Nematic)- матрица, состоящая из ЖК-элементов с изменяемой прозрачностью.

TFT (Thin Film Transistor)- активная матрица, в которой каждый пиксел управляется отдельным транзистором.

По сравнению с пассивной матрицей, TFT LCD имеет более высокую контрастность, насыщенность, меньшее время переключения (нет "хвостов" у движущихся объектов).

Управление яркостью в жидкокристаллическом дисплее основано на поляризации света (курс общей физики): свет поляризуется, проходя через поляризационный фильтр (с определенным углом поляризации). При этом наблюдатель видит только снижение яркости света (почти в 2 раза). Если за этим фильтром поставить еще один такой фильтр, то свет будет полностью поглощаться (угол поляризации второго фильтра перпендикулярен углу поляризации первого) или полностью проходить (углы поляризации совпадают). При плавном изменении угла поляризации второго фильтра интенсивность проходящего света будет также плавно изменяться.

Принцип действия и "бутербродная" структура всех TFT LCD примерно одинакова (рис. 2). Свет от лампы подсветки (неоновая или светодиоды) проходит через первый поляризатор и попадает в слой жидких кристаллов, управляемых тонкопленочным транзистором (TFT). Транзистор создает электрическое поле, которое формирует ориентацию жидких кристаллов. Пройдя такую структуру, свет меняет свою поляризацию и будет - или полностью поглощен вторым поляризационным фильтром (черный экран), или не будет поглощаться (белый), или поглощение будет частичным (цвета спектра). Цвет изображения определяют цветовые фильтры (аналогично электронно-лучевым трубкам, каждый пиксел матрицы состоит из трех субпикселов - красного, зеленого и голубого).

Рис. 2. Структура TFT LCD

Пиксел TFT

Цветные фильтры для красного, зелёного и синего цветов интегрированы в стеклянную основу и расположены близко друг к другу. Это может быть вертикальная полоса, мозаичная структура или дельта-структура (рис. 3). Каждый пиксел (точка) состоит из трёх ячеек указанных цветов (субпикселей). Это означает, что при разрешении m x n активная матрица содержит 3m x n транзисторов и субпикселов. Шаг пиксела (с тремя субпикселами) для 15.1" TFT ЖК-дисплея (1024 x 768 точек) составляет примерно 0.30 мм, а для 18.1" (1280 x 1024 точки)- 0.28 мм. TFT LCD имеют физическое ограничение, которое определяется максимальной площадью экрана. Не ждите разрешения 1280 x 1024 при диагонали 15" и шаге точки 0.297 мм.

Рис. 3. Структура цветного фильтра

На близком расстоянии точки явственно различимы, но это не беда: при формировании цвета используется свойство человеческого глаза смешивать цвета при угле зрения менее 0,03°. На расстоянии 40 см от ЖК-дисплея при шаге между субпикселами 0,1 мм угол зрения составит 0,014° (цвет каждого субпиксела различит только человек с орлиным зрением).

Типы ЖК-дисплеев

TN (Twist Nematic) TFT или TN+Film TFT - первая технология, появившаяся на рынке ЖК-дисплеев, основное достоинство которой& - дешевизна. Недостатки: черный цвет больше похож на темно-серый, что приводит к низкой контрастности изображения, "мертвые" пиксели (при выходе из строя транзистора) очень яркие и заметные.

IPS (In-Pane Switching) (Hitachi) или Super Fine TFT (NEC, 1995 год). Характеризуется наибольшим углом обзора и высокой точностью цветопередачи. Угол обзора расширен до 170°, остальные функции - как у TN+Film (время отклика порядка 25мс), практически идеальный черный цвет. Преимущества: хорошая контрастность, "мертвый" пиксель - черный.

Super IPS (Hitachi), Advansed SFT (производитель - NEC). Достоинства: яркое контрастное изображение, искажения цвета почти незаметны, увеличены углы обзора (до 170° по вертикали и по горизонтали) и обеспечена исключительная четкость.

UA-IPS (Ultra Advanced IPS), UA-SFT (Ultra Advanced SFT) (NEC). Время реакции достаточно для обеспечения минимальных искажений цвета при просмотре экрана под разными углами, повышенная прозрачность панели и расширение цветовой гаммы при достаточно высоком уровне яркости.

MVA (Multi-Domain Vertical Alignment) (Fujitsu).Основное преимущество - наименьшее время реакции и высокая контрастность. Главный недостаток - высокая стоимость.

PVA (Patterned Vertical Alignment) (Samsung). Микроструктурное вертикальное размещение ЖК.

Конструкция

Конструкция жидкокристаллического дисплея определяется расположением слоев в "бутерброде" (включая и светопроводящий слой) и имеет наибольшее значение для качества изображения на экране (в любых условиях: от темного помещения до работы при солнечном свете). В настоящее время используются три основных типа цветных LCD:

• пропускающий (transmissive), предназначенный в основном для оборудования, работающего в помещении;
• отражающий (reflective) применяется в калькуляторах и часах;
• проекционный (projection) используется в ЖК-проекторах.

Компромиссной разновидностью пропускающего типа дисплея для работы, как в помещении, так и при внешнем освещении, является полупрозрачный (transflective) тип конструкции.

Пропускающий тип дисплея (transmissive) . В этом типе конструкции свет поступает сквозь жидкокристаллическую панель с задней стороны (подсветка) (рис. 4).По этой технологии сделаны большинство ЖК-дисплеев, используемых в ноутбуках и карманных компьютерах. Transmissive LCD имеет высокое качество изображения в помещении и низкое (черный экран) при солнечном свете, т.к. отраженные от поверхности экрана солнечные лучи полностью подавляют свет, излучаемый подсветкой. Эта проблема решается (в настоящее время) двумя способами: увеличением яркости задней подсветки и уменьшением количества отраженного солнечного света.

Рис. 4. Конструкция жидкокристаллического дисплея пропускающего типа

Для работы при дневном освещении в тени необходима лампа подсветки, обеспечивающая 500 кд/м2, при прямом солнечном свете - 1000 кд/м 2 . Яркости в 300 кд/м 2 можно добиться путем предельного увеличения яркости одной лампы CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp) или добавлением второй лампы, расположенной напротив. Модели жидкокристаллических дисплеев с повышенной яркостью используют от 8 до 16 ламп. Однако увеличение яркости подсветки увеличивает расход энергии батарей (одна лампа подсветки потребляет около 30% энергии, используемой устройством). Следовательно, экраны с повышенной яркостью можно использовать только при наличии внешнего источника питания.

Уменьшение количества отраженного света достигается нанесением антиотражающего покрытия на один или несколько слоев дисплея, заменой стандартного поляризационного слоя на минимально отражающий, добавлением пленок, повышающих яркость и, таким образом, увеличивающих эффективность источника света. В ЖК-дисплеях Fujitsu преобразователь заполняется жидкостью с коэффициентом рефракции, равным коэффициенту рефракции сенсорной панели, что значительно сокращает количество отраженного света (но сильно сказывается на стоимости).

Полупрозрачный тип дисплея (transflective) похож на пропускающий, но у него между слоем жидких кристаллов и подсветкой имеется т. н. частично отражающий слой (рис.5). Он может быть или частично серебряным, или полностью зеркальным со множеством маленьких отверстий. Когда такой экран используется в помещении, он работает аналогично transmissive LCD, в котором часть освещения поглощается отражающим слоем. При дневном освещении солнечный свет отражается от зеркального слоя и освещает слой ЖК, при этом свет проходит жидкие кристаллы дважды (внутрь, а затем наружу). Как следствие, качество изображения при дневном освещении ниже, чем при искусственном освещении в помещении, когда свет проходит LCD один раз.

Рис. 5. Конструкция жидкокристаллического дисплея полупрозрачного типа

Баланс между качеством изображения в помещении и при дневном освещении достигается подбором характеристик пропускающего и отражающего слоев.

Отражающий тип дисплея (reflective) имеет полностью отражающий зеркальный слой. Все освещение (солнечный свет или свет передней подсветки) (рис. 6), проходит сквозь ЖКИ, отражается от зеркального слоя и снова проходит сквозь ЖКИ. В этом случае качество изображения у дисплеев отражающего типа ниже, чем у полупропускающего (так как в обоих случаях используются сходные технологии). В помещении передняя подсветка не так эффективна, как задняя, и, соответственно, качество изображения - ниже.

Рис. 6. Конструкция жидкокристаллического дисплея отражающего типа

Основные параметры жидкокристаллических панелей

Разрешение. Цифровая панель, число пикселей в которой строго соответствует номинальному разрешению, должна корректно и быстро масштабировать изображение. Простой способ проверки качества масштабирования - изменение разрешения (на экране текст, написанный мелким шрифтом). По контурам букв легко заметить качество интерполяции. Качественный алгоритм дает ровные, но немного размытые буквы, тогда как быстрая целочисленная интерполяция обязательно вносит искажения. Быстродействие - второй параметр разрешения (для масштабирования одного кадра требуется время на интерполяцию).

Мертвые пиксели. На плоской панели могут не работать несколько пикселей (они всегда одного цвета), которые появляются в процессе производства и восстановлению не подлежат.

Стандарт ISO 13406-2 определяет предельные значения количества дефектных пикселов на миллион. В соответствии с таблицей ЖК-панели делятся на 4 класса.

Таблица 1

Угол обзора. Максимальный угол обзора определяется как угол, при обзоре с которого контрастность изображения уменьшается в 10 раз. Но в первую очередь при изменении угла обзора от 90(видны искажения цвета. Поэтому, чем больше угол обзора, тем лучше. Различают горизонтальный и вертикальный угол обзора, рекомендуемые минимальные значения - 140 и 120 градусов соответственно (наилучшие углы обзора даёт технология MVA).

Время отклика (инерционность)- время, за которое транзистор успевает изменить пространственную ориентацию молекул жидких кристаллов (чем меньше, тем лучше). Для того чтобы быстро движущиеся объекты не казались смазанными, достаточно времени отклика 25 мс. Этот параметр состоит из двух величин: времени на включение пикселя (come-up time) и времени на выключение (come-down time). Время отклика (точнее, время выключения как наибольшее время, за которое отдельный пиксель максимально изменяет свою яркость) определяет частоту обновления изображения на экране

FPS = 1 с/время отклика.

Яркость - преимущество ЖК-дисплея, которая в среднем в два раза выше показателей ЭЛТ: с увеличением интенсивности лампы подсветки сразу возрастает яркость, а в ЭЛТ необходимо усиливать поток электронов, что приведёт к значительному усложнению её конструкции и повысит электромагнитное излучение. Рекомендуемое значение яркости - не менее 200 кд/м 2 .

Контрастность определяется как соотношение между максимальной и минимальной яркостью. Основная проблема заключается в сложности получения точки чёрного цвета, т.к. лампа подсветки включена постоянно и для получения тёмных тонов используется эффект поляризации. Чёрный цвет зависит от качества перекрытия светового потока подсветки.

ЖК-дисплеи как сенсоры. Снижение стоимости и появление моделей LCD, работающих в жестких условиях эксплуатации, позволило совместить в одном лице (в лице жидкокристаллического дисплея) средство вывода визуальной информации и средство ввода информации (клавиатура). Задача построения такой системы упрощается использованием контроллера последовательного интерфейса, который подключается, с одной стороны, к ЖК-дисплею, а с другой - непосредственно к последовательному порту (СОМ1 - СОМ4) (рис.7). Для управления, декодирования сигналов и подавления "дребезга" (если так можно назвать определение прикосновения) применяется PIC-контроллер (например, IF190 фирмы Data Display), обеспечивающий высокое быстродействие и точность определения точки прикосновения.

Рис. 7. Блок-схема TFT LCD на примере NL6448BC-26-01 дисплея фирмы NEC

Завершим на этом теоретические изыскания и перейдем к реалиям сегодняшнего дня, а точнее - к тому, что имеется сейчас на рынке жидкокристаллических дисплеев. Среди всех изготовителей TFT LCD рассмотрим продукцию NEC, Sharp, Siemens и Samsung. Выбор этих фирм обусловлен

1. лидерством на рынке ЖК-дисплеев и технологий производства TFT LCD;
2. доступностью продукции на рынке стран СНГ.

Компания NEC Corporation выпускает жидкокристаллические дисплеи (20% рынка) практически с момента их появления и предлагает не только широкий выбор, но и различные варианты исполнения: стандартный (Standard), специальный (Special) и особый (Specific). Стандартный вариант - компьютеры, офисное оборудование, домашняя электроника, коммуникационные системы и т.п. Специальное исполнение применяется на транспорте (любом: наземном и морском), системах управления движением, системах безопасности, медицинском оборудовании (не связанном с системами жизнеобеспечения). Для систем вооружений, авиации, космического оборудования, систем управления ядерными реакторами, систем жизнеобеспечения и других аналогичных предназначен особый вариант исполнения (понятно, что стоит это недешево).

Перечень выпускаемых ЖК-панелей для промышленного применения (инвертер для лампы подсветки поставляется отдельно) приведен в таблице 2, а блок-схема (на примере 10-дюймового дисплея NL6448BC26-01)- на рис. 8.

Рис. 8. Внешний вид дисплея

Таблица 2. Модели ЖК-панелей фирмы NEC

Сыграла значительную роль в развитии LCD-технологий. Компания Sharp и сейчас находится в числе технологических лидеров. Первый в мире калькулятор CS10A был произведен в 1964 г. именно этой корпорацией. В октябре 1975 г. уже по технологии TN LCD были изготовлены первые компактные цифровые часы. Во второй половине 70-х начался переход от восьмисегментных жидкокристаллических индикаторов к производству матриц с адресацией каждой точки. В 1976 г. Sharp выпустила черно-белый телевизор с диагональю экрана 5,5 дюйма, выполненного на базе LCD-матрицы с разрешением 160х120 пикселов. Краткий перечень продукции - в таблице 3.

Таблица 3. Модели ЖК-панелей фирмы Sharp

Выпускает жидкокристаллические дисплеи с активной матрицей на низкотемпературных поликремниевых тонкопленочных транзисторах. Основные характеристики дисплеев с диагональю 10,5" и 15" приведены в таблице 4. Обратите внимание на диапазон рабочих температур и стойкость к ударам.

Таблица 4. Основные характеристики ЖК-дисплеев фирмы Siemens

Примечания:

I - встроенный инвертор l - в соответствии с требованиями стандарта MIL-STD810

Фирма выпускает жидкокристаллические дисплеи под торговой маркой "Wiseview™". Начав с выпуска 2-дюймовой TFT панели для поддержки Интернета и анимации в мобильных телефонах, Samsung теперь производит гамму дисплеев от 1,8" до 10,4" в сегменте малых и средних TFT LCD, причем некоторые модели предназначены для работы при естественном освещении (таблица 5).

Таблица 5. Основные характеристики ЖК-дисплеев Samsung малых и средних размеров

Примечания:

LED - светодиодная; CCFL - флуоресцентная лампа с холодным катодом;

В дисплеях используется технология PVA.

Выводы.

В настоящее время выбор модели жидкокристаллического дисплея определяется требованиями конкретного применения и в значительно меньшей степени - стоимостью LCD.

Сразу стоит отметить, что поклонников у каждой технологии достаточно, а потому ожесточённые споры в интернете не утихают ни на миг. В основном это касается темы «AMOLED vs IPS», поскольку TN-матрицы стоят несколько особняком и не претендуют на лавры «самой крутой технологии». Ознакомившись с несколькими обзорами, мы всё же составили своё мнение, которым и поделимся с вами.

Сравнение IPS и TN матриц

То, что экраны созданные с использованием TN-технологии не исчезли с рынка, говорит о том, что они по-прежнему востребованы. Их главным преимуществом считается цена, поскольку стоимость TN-дисплеев в среднем на 20-50% ниже, чем у равноценных IPS-устройств. Вторым конкурентным преимуществом называют низкое время отклика: современные экраны с TN-матрицей обладают временем отклика порядка 1 мс, в то время как IPS-мониторы имеют характеристику 5 – 8 мс. Впрочем, последней вполне достаточно для отображения фильмов и даже 3D игр с большим количеством динамических сцен, а потому на этот параметр можно не обращать внимания, пока он находится в указанном диапазоне.

Планшет Asus MeMO Pad ME172V с TN-экраном

В противовес сказанному выше, IPS экраны показывают более высокую контрастность, а также яркость картинки и самое главное прекрасные углы обзора. К тому же толщина устройств с IPS-матрицами немного ниже, чем у TN оппонентов, что иногда актуально для смартфонов и планшетов. Ещё одним преимуществом является лучшее качество изображения при попадании на IPS-экран прямых лучей солнца, что опять же важно для носимых устройств. Согласитесь, постоянно прикрывать экран смартфона рукой для того, чтобы хоть что-то разглядеть на улице, не совсем удобно, а потому телефоны с TN-экранами плавно уходят в небытие.

Вывод: Экраны с TN-матрицами подойдут для корпоративного сектора, а также для мониторов и планшетов не слишком требовательных клиентов, которые не против сэкономить. Для обладателей смартфонов и тех, кто не стеснён в средствах, стоит подбирать устройства оснащённые IPS-экранами.

Сравнение AMOLED и TN

Люди, которые не слишком вникают в технологию производства экранов, иногда называют дисплеи с TN-матрицами не иначе как TFT. Они задают продавцам вопросы типа: «Что лучше AMOLED или TFT?», заставляя последних вымученно улыбаться и объяснять любопытным клиентам матчасть. Будем считать, что среди наших читателей таких нет, а потому перейдём к теме заголовка.

Планшет Ramos W30 с ISP-экраном

Вообще сложно сравнивать эти две технологии, поскольку устройства, выполненные с их применением, рассчитаны на разные категории клиентов. AMOLED – это в первую очередь дань моде и шаг в сторону инноваций. Клиенты, рассматривающие покупку техники с AMOLED-экраном, рассчитывают на приобретение современного устройства с топовыми характеристиками и лишь во вторую очередь изучают ценник и принимают решение. Покупатели аппаратуры с TN экраном наоборот ищут максимум за свои деньги и бюджет здесь выступает первоочередным фактором при покупке. По характеристикам же AMOLED ближе к IPS, а потому выводы для сравнения напрашиваются соответствующие.

Вывод: Поскольку AMOLED дисплеи ещё дороже, чем IPS, вам вряд ли стоит к ним присматриваться при выборе бюджетного или среднебюджетного варианта. Если же ваша цель – устройство с высоким уровнем качества изображения, то вам прямиком к следующему подзаголовку.

Сравнение AMOLED и IPS

Вот мы и добрались до главного вопроса статьи: «Что лучше AMOLED или IPS?». И, конечно, для того чтобы сделать вывод, нужно рассмотреть сильные и слабые стороны каждой технологии.

Углы обзора. Обе технологии обладают прекрасными углами обзора, и владельцы смартфонов-планшетов наперебой рассказывают, что их AMOLED/ IPS-экран уж точно лучше. Больших различий действительно нет, однако пользователи и специалисты отмечают, что при больших углах обзора отличие IPS от AMOLED -экранов проявляется в синеватом либо зеленоватом оттенке изображения у последних.

Энергосбережение. Дело в том, что здесь нужно сказать, про одну особенность этих двух технологий. Экраны с IPS-матрицами выдают лучший белый цвет среди конкурентов, в то время как AMOLED-дисплеи лидеры по отображению чёрных цветов (кстати, из-за этого их называют ещё более контрастными). Если AMOLED-экрану приходится часто отображать белые цвета, например, при пользовании браузером, то его расход энергии увеличивается примерно в 5 раз.

Гибридный планшет Samsung ATIV Smart PC с AMOLED-экраном

Чёткость изображения. AMOLED-дисплеи в большинстве применяют PenTile-структуру расположения субпикселей. Хотя разработчики и уверяют, что это не влияет на изображение, однако немало пользователей при сравнении называют картинку IPS-экранов чётче. С другой стороны, может они просто мнительные?

Толщина экрана. Здесь преимущество AMOLED-дисплеев неоспоримо. Отсутствие отдельного слоя подсветки делает такие экраны действительно тоньше.

Яркость и контрастность. Данные характеристики у экранов AMOLED действительно выше, чем у конкурентов. С другой стороны немало людей считают их перенасыщенными и утомляющими глаза, особенно при длительном пользовании. Похоже, что этот пункт остаётся делом вкуса каждого конкретного пользователя.

Выгорание экрана. Данный пункт касается в основном органических дисплеев. Печальный факт – при длительном отображении статичной картинки на экране остаются её «следы». Так, например, на экранах смартфонов появляются «образы» постоянно отображаемых иконок.

Время отклика. Считается, что у AMOLED-экранов время отклика ниже, чем у экранов IPS. На практике такая разница малозначительна и годится лишь для маркетинговых приёмов.

Вывод: Пусть меня (то есть автора) забросают помидорами поклонники AMOLED-технологии, однако моё субъективное мнение склонилось в пользу IPS. Плюсов у технологии больше, а цена устройств всё же ниже. Мы верим, что органические дисплеи ещё проявят себя после нескольких лет совершенствования технологии во всей красе, однако пока что, их характеристики проигрывают в категории «цена-качество».