Обзор рынка ЖК мониторов

     2.5.1 TN-матрица

     Жидкокристаллическая  матрица TN-типа (Twisted Nematic) представляет собой многослойную структуру, состоящую  из двух поляризующих фильтров, двух прозрачных электродов и двух стеклянных пластинок, между которыми располагается собственно жидкокристаллическое вещество нематического типа с положительной диэлектрической анизотропией. На поверхность стеклянных пластин наносятся специальные бороздки, что позволяет создать первоначально одинаковую ориентацию всех молекул жидких кристаллов вдоль пластины. Бороздки на обеих пластинах взаимно перпендикулярны, поэтому слой молекул жидких кристаллов между пластинами изменяет свою ориентацию на 90°. Получается, что ЖК-молекулы образуют скрученную по спирали структуру (рис. 3), из-за чего такие матрицы и получили название Twisted Nematic.

     Рис. 3. − Структура TN-ячейки

     Стеклянные  пластины с бороздками располагаются  между двух поляризационных фильтров, причем ось поляризации в каждом фильтре совпадает с направлением бороздок на пластине.

     В обычном состоянии ЖК-ячейка является открытой, поскольку жидкие кристаллы  поворачивают плоскость поляризации  проходящего через них света. Поэтому плоскополяризованное излучение, образующееся после прохождения  первого поляризатора, пройдет и  через второй поляризатор, так как  ось его поляризации будет  параллельна направлению поляризации  падающего излучения.

     Под воздействием электрического поля, создаваемого прозрачными электродами, молекулы жидкокристаллического слоя меняют свою пространственную ориентацию, выстраиваясь вдоль направления силовых линий  поля. В этом случае жидкокристаллический слой теряет способность поворачивать плоскость поляризации падающего  света, и система становится оптически  непрозрачной, так как весь свет поглощается выходным поляризующим фильтром. В зависимости от приложенного напряжения между управляющими электродами  можно менять ориентацию молекул вдоль по полю не полностью, а лишь частично, то есть регулировать степень скрученности ЖК-молекул. Это, в свою очередь, позволяет менять интенсивность света, проходящего через ЖК-ячейку. Таким образом, установив лампу подсветки позади ЖК-матрицы и меняя напряжение между электродами, можно варьировать степень прозрачность одной ЖК-ячейки.

     TN-матрицы  являются наиболее распространенными  и дешевыми. Им свойственны определенные  недостатки: не очень большие  углы обзора, невысокая контрастность  и невозможность получить идеальный  черный цвет. Дело в том, что  даже при приложении максимального  напряжения к ячейке невозможно  до конца раскрутить ЖК-молекулы  и сориентировать их вдоль  силовых линий поля. Поэтому такие  матрицы даже при полностью  выключенном пикселе остаются  слегка прозрачными.

     Второй  недостаток связан с небольшими углами обзора. Для частичного его устранения на поверхность монитора наносится  специальная рассеивающая пленка, что  позволяет увеличить угол обзора. Данная технология получила название TN+Film, что указывает на наличие  этой пленки.

     Узнать, какой именно тип матрицы применяется  в мониторе, не так-то просто. Однако если на мониторе имеется «битый»  пиксель, возникший вследствие выхода из строя управляющего ЖК-ячейкой  транзистора, то в TN-матрицах он всегда будет ярко гореть (красным, зеленым  или синим цветом), поскольку для TN-матрицы открытый пиксель соответствует  отсутствию напряжения на ячейке.

     Распознать TN-матрицу можно и посмотрев  на черный цвет при максимальной яркости  – если он скорее серый, чем черный, то это, вероятно, именно TN-матрица.

     2.5.2 IPS-матрицы

     Мониторы  с IPS-матрицей называют также Super TFT-мониторами. Отличительной особенностью IPS-матриц является то, что управляющие электроды  расположены в них в одной  плоскости на нижней стороне ЖК-ячейки.

     При отсутствии напряжения между электродами  ЖК-молекулы расположены параллельно  друг другу, электродам и направлению  поляризации нижнего поляризующего  фильтра. В этом состоянии они  не влияют на угол поляризации проходящего света, и свет полностью поглощается выходным поляризующим фильтром, поскольку направления поляризации фильтров перпендикулярны друг другу.

     При подаче напряжения на управляющие электроды  создаваемое электрическое поле поворачивает ЖК-молекулы на 90° так, что они ориентируются вдоль  силовых линий поля. Если через  такую ячейку пропустить свет, то за счет поворота плоскости поляризации  верхний поляризующий фильтр пропустит  свет без помех, то есть ячейка окажется в открытом состоянии (рис. 4). Варьируя напряжение между электродами, можно  заставлять ЖК-молекулы поворачиваться на любой угол, меняя тем самым  прозрачность ячейки.

     Рис. 4. − Структура IPS-ячейки

     Во  всем остальном IPS-ячейки подобны TN-матрицам: цветное изображение также формируется  за счет использования трех цветовых фильтров.

     IPS-матрицы  имеют как преимущества, так и  недостатки по сравнению с  TN-матрицами. Преимуществом является  тот факт, что в данном случае  получается идеально черный цвет, а не серый, как в TN-матрицах. Другим неоспоримым преимуществом  данной технологии являются большие  углы обзора.

     К недостаткам IPS-матриц стоит отнести  большее, чем для TN-матриц, время  реакции пикселя. Впрочем, к вопросу  о времени реакции пикселя  мы еще вернемся. В заключение отметим, что существуют различные модификации IPS-матриц (Super IPS, Dual Domain IPS), позволяющие  улучшить их характеристики.

     2.5.3 MVA-матрицы

     MVA является развитием технологии VA, то есть технологии с вертикальным  упорядочиванием молекул. В отличие  от TN- и IPS-матриц, в данном случае  используются жидкие кристаллы  с отрицательной диэлектрической  анизотропией, которые ориентируются перпендикулярно к направлению линий электрического поля.

     В отсутствие напряжения между обкладками ЖК-ячейки все жидкокристаллические молекулы ориентированы вертикально  и не оказывают никакого влияния  на плоскость поляризации проходящего  света. Поскольку свет проходит через  два скрещенных поляризатора, он полностью  поглощается вторым поляризатором  и ячейка оказывается в закрытом состоянии, при этом, в отличие  от TN-матрицы, возможно получение идеально черного цвета.

     Если  к электродам, расположенным сверху и снизу, прикладывается напряжение, молекулы поворачиваются на 90°, ориентируясь перпендикулярно к линиям электрического поля. При прохождении плоскополяризованного  света через такую структуру  плоскость поляризации поворачивается на 90° и свет свободно походит  через выходной поляризатор, то есть ЖК-ячейка оказывается в открытом состоянии.

     Достоинствами систем с вертикальным упорядочиванием  молекул являются возможность получения  идеально черного цвета (что, в свою очередь, сказывается на возможности  получения высококонтрастных изображений) и малое время реакции пикселя.

     С целью увеличения углов обзора в  системах с вертикальным упорядочиванием  молекул используется мультидоменная структура, что и приводит к созданию матриц типа MVA (рис. 5). Смысл этой технологии заключается в том, что каждый субпиксел разбивается на несколько  зон (доменов) с использованием специальных  выступов, которые несколько меняют ориентацию молекул, заставляя их выравниваться  по поверхности выступа. Это приводит к тому, что каждый такой домен  светит в своем направлении (в  пределах некоторого телесного угла), а совокупность всех направлений  расширяет угол обзора монитора.

     Рис. 5. − Доменная структура MVA-ячейки

     К достоинствам MVA-матриц следует отнести  высокую контрастность (благодаря  возможности получения идеально черного цвета) и большие углы обзора (вплоть до 170°). В настоящее  время существует несколько разновидностей технологии MVA, например PVA (Patterned Vertical Alignment) компании Samsung, MVA-Premium и др., которые  в еще большей степени повышают характеристики MVA-матриц.

     2.5.4 Особенности различных  ЖК матриц

     В заключение обзора приведем таблицу 1, в которой сведены все особенности  различных типов ЖК-матриц.

     Таблица 1. − Особенности различных ЖК-матриц

     Исходя  из особенностей ЖК-матриц различного типа, можно сделать один важный вывод по поводу выбора ЖК-мониторов. Так, если монитор построен на матрице  типа TN+Film, то благодаря хорошей скорости реакции пикселя он прекрасно  подойдет для офисной работы, а  также в качестве игрового монитора.

     Мониторы  на матрице S-IPS являются универсальными мониторами. Они прекрасно подойдут и для офисной работы, и для  просмотра видео, и для игр, и  даже (с некоторой натяжкой) для  работы с цветом.

     Мониторы  на основе MVA-матриц можно рекомендовать  для работы с цветом, а вот в  качестве игровых мониторов из-за не очень хорошей динамики их лучше  не использовать.

     Мониторы  на основе PVA-матриц производства компании Samsung универсальны и их можно смело  рекомендовать для любых приложений.

     2.6 Яркость

     Сегодня в ЖК-мониторах максимальная яркость, заявляемая в технической документации, составляет от 250 до 500 кд/м². И если яркость монитора достаточна высока, то это обязательно указывается в рекламных буклетах и преподносится как одно из основных преимуществ монитора. Впрочем, как раз в этом кроется один из подводных камней. Парадокс заключается в том, что ориентироваться на цифры, указанные в технической документации, нельзя. Это касается не только яркости, но и контраста, углов обзора и времени реакции пикселя.

     Мало  того, что они могут вовсе не соответствовать реально наблюдаемым  значениям, иногда вообще трудно понять, что означают эти цифры. Прежде всего, существуют разные методики измерения, описанные в различных стандартах; соответственно измерения, проводимые по разным методикам, дают различные  результаты, причем вы вряд ли сможете  выяснить, по какой именно методике и как проводились измерения. Вот один простой пример. Измеряемая яркость зависит от цветовой температуры, но когда говорят, что яркость  монитора составляет 300 кд/м², то возникает вопрос: при какой цветовой температуре достигается эта самая максимальная яркость? Более того, производители указывают яркость не для монитора, а для ЖК-матрицы, что совсем не одно и то же.

     Для измерения яркости используются специальные эталонные сигналы  генераторов с точно заданной цветовой температурой, поэтому характеристики самого монитора как конечного изделия  могут существенно отличаться от заявленных в технической документации. А ведь для пользователя первостепенное значение имеют характеристики собственно монитора, а не матрицы.

     Яркость является для ЖК-монитора действительно  важной характеристикой. К примеру, при недостаточной яркости вы вряд ли сможете играть в различные  игры или просматривать DVD-фильмы. Кроме того, окажется некомфортной работа за монитором в условиях дневного освещения (внешней засветки).

     Однако  делать на этом основании вывод, что  монитор с заявленной яркостью 450 кд/м² чем-то лучше монитора с яркостью 350 кд/м², было бы преждевременно. Во-первых, как уже отмечалось, заявленная и реальная яркость – это не одно и то же, а во-вторых, вполне достаточно, чтобы ЖК-монитор имел яркость 200-250 кд/м² (но не заявленную, а реально наблюдаемую). Кроме того, немаловажное значение имеет и тот факт, каким образом регулируется яркость монитора.