Что делает матрица в компьютере

Обновлено: 04.07.2024

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:

CCFL (ртутная) лампа подсветки;
система отражателей и полимерных световодов, обеспечивающая равномерную подсветку;
фильтр-поляризатор;
стеклянная пластина-подложка, на которую нанесены контакты;
жидкие кристаллы;
ещё один поляризатор;
снова стеклянная подложка с контактами.

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.

Привет, друзья! Правительство и масонские ложи скрывают от граждан правду, и лишь немногие посвященные знают, как оно на самом деле. Что ж, настала пора узнать всю правду. Сегодня я расскажу вам о Матрице.

А если отбросить шутки, то вы узнаете, что такое матрица в мониторе, для чего нужна эта составляющая и какие виды бывают. Простите, не удержался от шутки – сама тема статьи обязывает это сделать. Также советую почитать публикацию о типах матриц для мониторов, которую вы найдете здесь.

Из истории вопроса

Дисплей на жидких кристаллах был изобретен в 1963 году в исследовательском центре Radio Corporation of America. Это та самая компания, которая за десять лет до этого изобрела стандарт цветного телевизионного вещания NTSC, широко используемый в США и ряде других стран еще до недавнего времени.

Первые жидкокристаллические экраны были крохотными, монохромными и отличались низкой контрастностью. Это не помешало использовать их в электронных часах и калькуляторах. Первый в мире ноутбук с таким дисплеем выпущен компанией Apple в 1984 году.

Как устроена матрица

Принцип работы прост: кристалл, который помещен в специальную ячейку, пребывает в жидкой среде. Ячейка меняет цвет при подаче электрического импульса. В современных цветных мониторах применяют аддитивную цветовую модель RGB.

Кристаллы, которые находятся внутри, в зависимости от подаваемого напряжения могут окрашиваться в синий, красный или зеленый цвет. Огромное разнообразие цветов (а современные мониторы отображают несколько миллионов) получаются от смешивания базовых трех в разных пропорциях.

По сути, матрица – это и есть экран, который видит пользователь компьютера.

Если постучать пальцем по монитору, можно понять, где находится этот компонент.

Это плоский пакет из стеклянных или полимерных пластин, между которыми размещается определенное количество ячеек с жидкими кристаллами. Также необходимы два поляризационных фильтра.

Поверхность электродов, через которые передается ток, предварительно обработана так, чтобы кристаллы выстраивались в направлении электрического поля. Строение каждого кристалла, в зависимости от угла поворота, позволяет ему отображать разные цвета.

Каждый кристалл является отдельным пикселем, то есть точкой изображения. Чем больше таких кристаллов размещается на матрице, тем больше будет разрешение монитора.

При постоянном приложении фиксированного напряжения, кристаллическая структура деградирует из-за миграции ионов.

Именно поэтому «выгорают» мониторы, которыми пользуются длительное время: например, на офисном дисплее часто можно увидеть «отпечаток» Вордовского документа.

Если же вы – заядлый геймер, не стоит переживать: матрица на вашем мониторе выгорит равномерно, поэтому никаких «слепков» вы не заметите, просто цвета потеряют прежнюю яркость и насыщенность.

Подсветка и прочие элементы

Однако нормальная работа ЖК монитора невозможна, если матрица не подсвечена изнутри: пользователь видит именно проходящий сквозь нее, свет, а сами кристаллы не светятся. Обычно подсветка установлена непосредственно за матрицей.

Часто при выходе монитора из строя, когда он перестает показывать картинку, владелец грешит на матрицу, что в корне неверно. Единственный способ ее повредить – ударить или как вариант перебить провод, питающий электроды.Причина поломки банальна – выходит из строя подсветка. Такой ремонт стоит гораздо дешевле, чем замена разбитой матрицы. Именно так: поврежденная матрица ремонту не подлежит.

Меняется она целиком, поэтому всегда выпускается отдельным модулем. Кстати, разборка этой детали обычно заканчивается ее поломкой.

В первых моделях плоских мониторов использовалась LCD-подсветка – газоразрядная лампа накаливания с холодным катодом. Такие мониторы отличаются высоким энергопотреблением. Источником света в них является плазма, которая синтезируется при пропускании электрического тока в газовой среде.

Однако не следует путать такие устройства с плазменными панелями, где каждый пиксель светится самостоятельно и конструктивно является миниатюрной газоразрядной лампой.

К недостаткам LCD также можно отнести ненадежность ламп, используемых для подсветки.

В некоторой мере этих недостатков лишены мониторы с LED-подсветкой – набором светодиодов. Они потребляют меньше энергии и служат дольше.

Хотя в момент появления, такие мониторы стоили существенно дороже от LCD, сегодня они практически сравнялись по цене и постепенно вытесняют предшественников с рынка.

В завершение

Также хочу отметить, что в современных планшетах и смартфонах используются фактически такие же матрицы. Как и в жидкокристаллических мониторах. Разница только в том, что сенсорные экраны оснащаются дополнительно еще и тачскрином, который реагирует на нажатие пальца.

Однако это два отдельных модуля, а матрицы с распознаванием нажатий пока не существует.

Описанная выше конструкция, позволяет создать экран любого размера: от компактного телефона, который помещается в ладони, до огромного ЖК телевизора в половину стены. Возможно, со временем инженеры изобретут более совершенную технологию.

Но пока жидкокристаллические матрицы доминируют на рынке, давно «убив» электронно-лучевые трубки и значительно потеснив плазменные панели.

И немножко хотелось бы порекомендую вам популярный магазинчик , в котором вы можете найти любые типы устройств по приятным ценам.

Спасибо за внимание, друзья, и не забывайте поделиться этой публикацией в социальных сетях. До завтра!

В этой статье кратко описаны понятия и термины которые касаются матрицы ноутбука. Рассказано о том, что такое разрешение матрицы, соотношение сторон, а также ее составные части и т.д.

Замена и ремонт матрицы ноутбука

Что такое матрица ноутбука? Как она выглядит? Из чего состоит?

Можно смело утверждать, что матрица = экран = дисплей = ЖК (LCD) панель. Все четыре слова практически равнозначны.

Жидкокристаллическая (LCD) матрица ноутбука - основная составляющая часть экрана. Она служит для отображения информации, обрабатываемой ноутбуком, в графическом виде, в диапазоне цветов и с параметрами свечения, воспринимаемых глазом человека.

Матрица крепится при помощи нескольких болтов внутри крышки ноутбука и закрывается рамкой. Выглядит матрица ноутбука так:

Пиксели.

Само понятие «Матрица» для экрана ноутбука употребляется в математическом контексте. Как и в математике, где в строках и столбцах матриц находятся числа, в LCD матрицах таким же образом расположены пиксели.

Разрешение матрицы.

Разрешение матрицы (экрана) - есть не что иное, как количество точек (пикселей) в ней по вертикали и горизонтали.

Наверняка вы слышали такие названия как HD и FullHD? Это маркетинговые названия стандартов разрешения телевидения высокой четкости (HDTV). Эти стандарты подразумевают, что изображение или экран (к которому применяется данное понятие) состоит из определенного числа точек, т.е. пикселей.

Например, говоря о фильме в формате Full HD, мы подразумеваем, что кадры в видеофайле имеют размер 1920 точек по горизонтали и 1080 точек по вертикали т.е. 1920x1080.

Формат HD подразумевает размер 1366x768. Для матриц ноутбуков, кстати, самое распространенное разрешение (рисунок ниже).

Такие разрешения не случайны, они подобраны таким образом, чтобы соблюсти соотношение сторон (отношение ширины кадра к высоте) принятых в кинематографе. В случае с HD и Full HD соотношение сторон составляет 16 к 9 (16:9). Если вспомнить школьный курс математики, то несложно определить что 1920 относится к 1080 также как и 16 относится к 9 (тоже и с 1366x768).

Отсюда и сопутствующая маркировка форматов матриц - 16:9, 16:10 и т.д.

Еще несколько вариантов исполнения матриц с различными разрешениями, соотношениями сторон и названиями стандартов:

Прямые или квадратные матрицы, соотношения сторон у которых (4:3 или 5:3):

XGA (1024x768 ), SXGA (1280x1024), SXGA+ (1400x1050), UXGA (1600x1200), QXGA (2048x1536)

Широкоформатные матрицы (W - wide), соотношения сторон у которых (16:10):

WXGA (1280x768 или 1280x800), WXGA+ (1440x900), WSXGA+ (1680x1050 или 1680x945), WUXGA (1920x1200)

Матрицы высокой четкости (HD - High Definition):

HD (1366x768), HD+ (1600x900), FullHD (1920x1080)

В отличие от матриц обычных мониторов, матрицы ноутбуков, как правило, имеют одно фиксированное (рабочее) разрешение и парочку совместимых, в то время как в дисплеях мониторов ПК различные наборы разрешений достигаются за счет цифровой интерполяции, поэтому их гораздо больше.

Диагональ экрана (матрицы).

Диагональ любого экрана измеряется дюймами. Матрицы ноутбуков не являются исключением. Самые распространенные значения диагоналей - 15.6'; 17.3'; 10.1'; 11.1'; 13.3'; 14' и др.

Диагональ экрана напрямую зависит от соотношения сторон матрицы, её разрешения (количества пикселей) и размера пикселя. Как вы уже знаете, матрицы ноутбуков, в зависимости от стандарта, имеют определённое разрешение и соотношение сторон. Этими же параметрами определяется и диагональ.

Например, размеры сторон (ширина и высота) матрицы (рабочая область, а не весь корпус) )равны 382.08 мм и 214.92 мм соответственно.

Размер стороны определяется размером пикселя. И если размер пикселя равен 0.2388 мм, то, имея разрешение матрицы 1600х900 мы получаем 1600 * 0.2388 мм = 382,08 мм, а также 900 * 0.2388=214.92 мм.

И, разумеется, 1600*900 и 382.08*214.92 относятся друг к другу также как и 16 относятся к 9. Т.е. матрица, о которой мы говорим сконструирована по стандарту 16 : 9.

А если построить прямоугольник (или взять матрицу) с размерами 382.08*214.92 мм и измерить диагональ мы получим 17.3 дюйма (17.3').

В данном конкретном случае в расчетах были использованы характеристики матрицы модели N173FGE-L21 (1600*900) LED

Теперь мы видим каким образом матрицы классифицируются по размеру диагонали. Размер пикселя может быть другим (чем меньше - тем лучше), как может быть другим и разрешение, тогда и диагональ матрицы будет меньше или больше и всегда в рамках пропорций 16 : 9 (или другой стандарт).

Вот еще один наглядный рисунок о размерах, соотношении сторон и диагонали матриц ноутбуков.

Структура матрицы.

Пиксель - не такая уж простая структура, он состоит из 3х субпикселей, каждый из которых отвечает за свой цвет: Red , Green и Blue соответственно.

Вот так выглядит поверхность матрицы ноутбука под микроскопом, на ней хорошо видно 3х цветные области.

Цвета от 3х областей сливаются в одну точку, которая получает оттенок в зависимости от долей RGB каждого субпикселя.

Как всё это работает?

Технологии меняются, а вместе с ними и схемы построения матриц для ноутбуков, однако общий принцип остается неизменным:

Кристаллы находятся между 2х стекол (очень прозрачных из-за отсутствия в своем составе натрия). На стекле находится 3 светофильтра, каждый из которых пропускает один из цветов RGB.

Под действием электрического тока жидкие кристаллы выстраиваются определенным образом (упорядочиваются) и начинают пропускать свет за счет поляризации. Свет поступает от лампы или светодиодов (тип матрицы CCFL и LED соответственно). Источник света находится ЗА стёклами и светофильтрами.

На светофильтрах находятся транзисторы, по одному на каждый субпиксель (т.е. по 3 на каждый цвет и пиксель), на них поддерживается напряжение для сохранения свечения и цвета пикселя.

Транзисторы очень малы. Все 3 шт. на пиксель умещаются, в среднем, в 0.2 - 0.3 мм. по высоте и ширине. Это достигается за счет применения TFT.

Т.о., современные матрицы ноутбуков состоят из:

Подсветки в виде лампы (CCFL) или светодиодов (LED)
Вертикального и горизонтального поляризационных фильтров
Жидких кристаллов (обычно, это вещество - цианофенил)
Цветового фильтра
Транзисторов, для сохранения состояния пикселя (TFT-пленка)

А вот так, схематически выглядит пиксель LED-матрицы в разрезе:

Замена и ремонт матрицы ноутбука

«Что же ремонтировать в матрице»? - спросите вы. Ну, например:

- Для матриц с подсветкой на лампах CCFL частным случаем ремонта является замена ламп подсветки или инвертора напряжения.

Причиной неисправности ламп CCFL, обычно, служит износ. Со временем свечение лампы угасает, а вместе с ним сходят на нет и цвета на экране ноутбука.

Также, в зависимости от времени, подсветка становится менее равномерной или пропадает вовсе.

Инвертор часто ломается из-за переходных процессов, происходящих в нем. Дело в том, что рабочее напряжение для CCFL составляет 600-900 Вольт, пусковое напряжение — 900-1600 Вольт (в среднем, в зависимости от модели матрицы), а функцией инвертора как раз и является выдача такого напряжение для лампы подсветки. При таких напряжениях нередко происходят замыкания в цепях инвертора, что и приводит к выходу из строя всего модуля.

-Для матриц с LED подсветкой (обычно это WLED) характерна поломка драйвера управления светодиодами. Вследствие этого подсветка перестает излучать свет и матрица попросту не загорается, т.е. изображения на дисплее нет – только черный экран.

Если вам нужен ремонт ноутбуков - обращайтесь.

Для обоих типов матриц характерна поломка от физического воздействия. 90% наших клиентов с неработающими экранами разбили их по неосторожности.

Матрица – самая хрупка часть ноутбука, может лопнуть даже от прикосновения руки ребенка. На весь процесс замены матрицы уходит от 15 до 60 минут, в зависимости от модели ноутбука.

Замена матрицы – ремонт модульного типа, по принципу: «Подключил и работает». Матрица устанавливается в корпус экрана и подключается к видео-шлейфу.

Иногда приходится разбирать корпус ноутбука полностью, это увеличивает время ремонта, однако принцип замены тот же – «plug and play».

Основная деталь любого монитора – экран, который, собственно, и выводит изображение. Не так давно он был представлен только в виде люминофорных трубок – кинескопов. Соответственно сам монитор представлял собой громадный и очень тяжелый ящик.

Что собой представляет матрица монитора?

LCD, или полностью Liquid Crystal Display, Экран на основе жидких кристаллов. Сам он свет не излучает, только меняет полярность падающего на него или проходящего сквозь поток, в каждой точке или пикселе, в зависимости от подаваемого на нее напряжения. Одна из первых разработанных тонкопленочных технологий для отображения информации. Основной минус, от которого стараются уйти производители абсолютно всех видов экранов на основе ЖКТ – время отклика. Переориентация жидкого кристалла в любом случае занимает определенное время, пусть и в современных моделях микроскопическое. Кроме того, большой проблемой служит угол обзора – взгляд, отличный от 90° к экрану, приводит к тому, что для глаза нарушается передача оттенков цвета и его яркость.

Устройство подобных матриц относительно просто. Источник света (зачастую люминесцентный) освещает поверхность своеобразного пластикового бутерброда, каждый пиксель в котором расположен в виде матрицы – рядной последовательности элементов. Эта точка, изменяющая световой поток, представлена двумя поляризаторами, положение которых друг относительно друга изменяется за счет воздействия тока на размещенное между ними активное вещество – жидкий кристалл через прозрачные электроды.

LED или Light Emitting Diode. Экранная матрица на основе светоизлучающих диодов. Ее поверхность – сетка микроскопических, испускающих свет элементов трех основных цветов, каждый из которых выдает поток своего спектра, с яркостью, зависящей от силы подаваемого тока на конкретный участок экрана. По сравнению с ЖКТ, подобные дисплеи имеют меньший срок жизни, но в то же время в них практически отсутствуют проблемы с откликом, как, впрочем, и с углами обзора. Кроме того, некоторые экзотические варианты исполнения подобных матриц позволяют сделать их гибкими.

Маркетинговые названия, применяемые для матриц различных мониторов, требуют небольшого комментария. В действительности под названием LED дисплея, указанным на упаковке, может применяться обычная TN матрица, но с осветительной частью на основе светодиодов.

В реальности, кроме OLED и его варианта AMOLED, никакие светодиодные дисплеи не применяются в качестве небольших мониторов. Слишком крупное зерно не дает возможности использовать их для других целей, кроме как бил-бордов или стационарных табло. Поэтому подобные названия – всего лишь маркетинговый ход. Структура маркетингового LED экрана

TN матрица монитора

Жидкокристаллическая матрица, со всеми присущими виду недостатками – маленькими углами обзора, высоким потреблением энергии, слабой контрастностью и передачей цветов. Для TN экранов характерна очень высокая инерционность. В защиту можно назвать только низкую стоимость и долговечность.

Аббревиатура в названии расшифровывается «Twisted Nematic» или «извивающаяся нитевидная», от формы расположения молекулы жидкого кристалла. В этих матрицах она свернута в спираль и при подаче тока распрямляется, изменяя положение поляризаторов относительно друг друга.

Для всех вариантов TN матриц характерна прозрачность прохождения света между поляризаторами в нулевом положении, когда никакого питания на жидкий кристалл не подается.

TN+Film матрица монитора

От обычной TN отличается добавлением дополнительного слоя, предназначенного для повышения оптического угла обзора. В среднем для TN+Film мониторов допустимый угол наблюдения может достигать 150°. Часто подобные матрицы используются в бюджетном сегменте техники и для изготовления недорогих телевизоров.

TFT матрица монитора

На текущий момент – один из самых распространенных видов матриц. От обычной TN отличается микроэлектронной системой управления жидким кристаллом. В ней используются тонкопленочные транзисторы, которые дают меньшее время отклика (относительно) и потребление энергии. Собственно говоря, поэтому такой вид матриц наиболее распространен к применению среди изготовителей ноутбуков, сотовых телефонов и прочей мобильной техники.

IPS матрица монитора

Основная ниша применения IPS матриц – профессиональные, дизайнерские приложения и обработка фотографий, в которых как раз необходима натуральная цветопередача. Кроме того, для использования дома у подобных устройств слишком высока цена.

AFFS – отличаются более высоким энергопотреблением для улучшения обзорности и яркости цветов;
H-IPS и H-IPS A-TW – характерны меньшим временем отклика, высокой контрастностью и для A-TW более натуральным белым цветом;
AS-IPS – основные изменения в подобных матрицах направлены на усиление контраста изображения.

VA матрица монитора

Один из видов TN матриц. В отличие от обычной – в выключенном состоянии поляризаторы расположены так относительно друг друга, что свет сквозь них не проходит.

PVA матрица монитора

Один из вариантов матриц VA, созданный с целью повышения обзорности. Конкретно PVA находится под действием патентов Samsung. Есть вариант дисплеев подобного типа, которые разработаны в содружестве с концерном Sony. У них обычно в названии можно увидеть аббревиатуру S-PVA. Суть совместной технологии – еще большее повышение углов обзорности для матриц PVA.

MVA матрица монитора

Вариант PVA, но разработанный сторонними производителями, чтобы не зависть от патентов Samsung. Для увеличения угла обзорности, яркости и контраста используется технология OverDrive, которая хоть и улучшает эти параметры, тем не менее, производит искажение некоторых цветов и обладает большим временем отклика. Кроме того, функции, добавляющие OverDrive в монитор, приводят к его конструктивному усложнению.

PLS матрица монитора

Один из вариантов IPS матриц, но разработанный брендом Samsung, а соответственно попадающим под действие патентных ограничений этого концерна. По сравнению с обычными, обладают более низкой стоимостью при сохранении всех плюсов IPS матриц, при этом имеют меньше проблем с временем отклика от оригинальной технологии.

OLED дисплеи

Собственно, технология, за которой пророчат будущее. По большей части, благодаря своей эффективности к расходу энергии, распространена в мобильных устройствах, в качестве основного источника передачи изображения. Это светодиодные экраны, каждый пиксель на их матрице сам излучает световой поток, а его яркость зависит от силы подаваемого на конкретный участок напряжения. Для передачи каждого из основных оттенков палитры используется диод своего цвета.

Полимерные технологии производства полупроводников позволяют создавать гибкие варианты подобных дисплеев, которые в сложенном состоянии занимают минимум места, а в развернутом практически не имеют никаких искажений в цветопередаче.

Единственным минусом подобной технологии можно назвать относительно низкий срок жизни диодов определенных цветов, сравнительно с общим для матрицы, и более высокую цену изготовления, а значит и конечную для покупателя. Что касается срока жизни, – он все равно раз в пять превышает срок жизни любого старого кинескопа ЭЛТ.

Основа OLED – углеродные органические полупроводники, свечение которых дает очень близкий к реальному оттенок цвета и его высокую яркость. Ну а за счет того, что черный в подобных матрицах – это реально пиксель с отсутствием цвета, контраст подобных дисплеев очень высок. Ведь в обычном варианте TN или даже IPS подсветка экрана все равно создает своеобразный блик и темные цвета в реальности таковыми полностью не являются.

Кроме «чистокровных» OLED дисплеев, получили распространение и гибридные, в основном применяемые для сотовых телефонов и прочих мобильных устройств – AMOLED и Super AMOLED. Название полностью звучит как «Active Matrix Organic Light-Emitting Diode» или активная матрица с органическими светодиодами. Сущность технологии – использование экрана с применением как классических жидких кристаллов, так и светодиодов попеременно в качестве и подсветки и источника изображения.

Как определить, какая матрица у монитора?

Угол обзора. Если при наблюдении изображения под наклоном относительно экрана сильно искажаются цвета и возникает своеобразная инверсия, то с высокой вероятностью для создания этого монитора использовалась TN матрица или какой-то из ее вариантов.
Если при просмотре темных изображений под углом черный цвет становится фиолетовым – это один из признаков IPS или его модификаций.
Если в темноте не видно серого или фиолетового свечения черных участков изображения, то это означает OLED дисплей или его варианты. AMOLED экраны будут давать слегка сероватый оттенок в темных точках. Тем не менее, он будет обладать гораздо более глубоким цветом, чем у TN панелей.

Влияние матрицы монитора на зрение

В сущности, ЖКТ и светодиодные мониторы намного более безопасны для зрения и здоровья, чем их кинескопные аналоги. Тем не менее, определенный вред глазам они все же приносят. Первое и основное – частота мерцания подсветки изображения на экране. Оно в отличие от ЭЛТ мониторов никакого отношения к частоте обновления изображения не имеет, которой для LCD экранов вполне достаточно и 60Гц при любом разрешении. Суть его – чтобы улучшить характеристики цветопередачи, во многих мониторах используется определенное мерцание светового потока, от 200 до 400 Гц.

Определить его достаточно просто. При низких показателях этой характеристики будет виден след от проводимого предмета между глазами человека и экраном. Опять же, важна и четкость изображения, а также яркость основных цветов. При размытом, тусклом или не контрастном – зрение быстро устает, что может привести к его последующему ухудшению, особенно если приходится много времени проводить за монитором.

TN матрица

Весь вред подобных экранов вырастает из-за недостатков технологии. Изменение светового потока, в зависимости от угла обзора, мерцание и размытость изображения – все это дает очень большую нагрузку на глаза пользователя.

Кроме того, чисто психологически для человека важно видеть чистый белый цвет, который многие TN мониторы не дают, заменяя его светло-желтым. Опять же, контрастность подобных экранов ниже, чем у более дорогих собратьев.

IPS матрица

Среди жидкокристаллических дисплеев – это, наверное, самый лучший вариант для зрения. Низкий уровень мерцания, сочная цветопередача – вот плюсы подобных матриц. К сожалению, не всегда бывает оправдано их приобретение, как ценой, так и определенными нишами применения. К примеру, большинство обладает некоторой, вроде бы незаметной, тем не менее создающей дискомфорт инерционностью.

OLED матрица

То же самое по большей части касается гибридных AMOLED дисплеев. Единственный недостаток, но не для здоровья – цена, которая, впрочем, постепенно уменьшается в связи с распространением и развитием технологии.

Существует, правда, и мнение об определенном вреде для зрения от OLED дисплеев. Оно пока не доказано, но тоже имеет право на существование. Здесь как раз проявляется фактор удешевления производства. Для регулирования яркости горения конкретной точки экрана можно пользоваться двумя методами – регуляцией напряжения для каждого пикселя (аналоговый метод) или используя токи одной характеристики, но подаваемые импульсным методом (ШИМ – широтно-импульсная модуляция). Зрение же человека, за счет инерционности, будет видеть разную силу света в зависимости от частоты вспышек.

Так вот, для удешевления производства и уменьшения сложности прибора, изготовители предпочитают применять второй метод изменения тона изображения в каждой конкретной точке. Проблема здесь может быть сокрыта в самой частоте. Глаз, при использовании мерцания менее 300 Гц – его видит, что может вызывать определенную усталость при работе сетчатки.

Но хотелось бы заметить два фактора: цена на OLED и AMOLED дисплеи настолько высока, что смысла в подобной экономии просто нет или, по крайней мере, характеристики частот будут намного выше небезопасного уровня. Ну а второй – никакому из производителей не выгодно, чтобы его продукцию, особенно премиум – класса, начали ругать и перестали приобретать.

Выбор монитора, для конкретного пользователя, конечно же, его личное дело. Но для здоровья и согласно качеству, все же стоит брать OLED варианты, хоть они и дороже. Это все-таки тот прибор, при котором придется проводить основное время при работе с компьютером. Что касается качества и долговечности – их вполне хватит для любого применения. Просто нечему там ломаться.

Читайте также: