Характеристики ЖК мониторов

     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.

     С точки зрения физики регулировка  яркости может производиться  путем изменения яркости ламп подсветки. Это достигается либо за счет регулировки тока разряда  в лампе (в мониторах в качестве ламп подсветки используются лампы дневного света с холодным катодом Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL), либо за счет так называемой широтно-импульсной модуляции питания лампы. При широтно-импульсной модуляции напряжение на лампу подсветки подается импульсами определенной длительности. В результате лампа подсветки светится не постоянно, а только в периодически повторяющиеся интервалы времени, но за счет инертности зрения создается впечатление, что лампа горит постоянно (частота следования импульсов составляет более 200 Гц). Очевидно, что, меняя ширину подаваемых импульсов напряжения, можно регулировать среднюю яркость свечения лампы подсветки. На рис. 6 показан пример широтно-импульсной модуляции лампы подсветки, наблюдаемой при различных значениях установленного уровня яркости монитора. 

     Рис. 6. Регулирование яркости монитора методом широтно-импульсной модуляции. 

     Кроме регулирования яркости монитора за счет лампы подсветки, иногда это регулировка осуществляется самой матрицей. Фактически, к управляющему напряжению на электродах ЖК-ячейки добавляется постоянная составляющая. Это позволяет полностью открывать ЖК-ячейку, но не позволяет полностью ее закрывать. В этом случае при увеличении яркости черный цвет перестает быть черным (матрица становится частично прозрачной даже при закрытой ЖК-ячейке). [5]

     2.7.Контрастность. 

     Не  менее важной характеристикой ЖК-монитора является его контрастность, которая определяется как отношение яркости белого фона к яркости черного фона:

      .

     Теоретически контрастность монитора не должна зависеть от установленного на мониторе уровня яркости, то есть при любом уровне яркости измеренный контраст должен иметь одно и то же значение. Действительно, яркость белого фона пропорциональна яркости лампы подсветки B и равна , где — коэффициент пропускания света ЖК-ячейкой в открытом состоянии. Аналогично, яркость черного фона можно выразить по формуле: — коэффициент пропускания света ЖК-ячейкой в закрытом состоянии. Тогда контраст можно выразить по формуле:

      .

     В идеальном случае отношение коэффициентов  пропускания света ЖК-ячейкой  в открытом и закрытом состоянии  является характеристикой самой  ЖК-ячейки, однако на практике это отношение  может зависеть и от установленной цветовой температуры, и от установленного уровня яркости монитора.

     За  последнее время контрастность  изображения на цифровых мониторах  заметно выросла, и сейчас этот показатель нередко достигает значения 500:1. Но и здесь все не так просто. Дело в том, что контраст может указываться не для монитора, а для матрицы. Впрочем, как показывает опыт, если в паспорте указывается контраст более 350:1, то этого вполне достаточно для нормальной работы.

     2.8.Угол обзора. 

     Максимальный  угол обзора (как по вертикали, так и по горизонтали) определяется как угол, при обзоре с которого контрастность изображения в центре составляет не менее 10:1. Некоторые производители матриц при определении углов обзора используют контрастность не 10:1, а 5:1, что также вносит некоторую путаницу в технические характеристики. Формальное определение углов обзора довольно туманно и, что самое главное, не имеет прямого отношения к правильности цветопередачи при просмотре изображения под углом.

     На  самом деле для пользователей  куда более важным обстоятельством является тот факт, что при просмотре изображения под углом к поверхности монитора происходит не падение контрастности, а цветовые искажения. К примеру, красный цвет превращается в желтый, а зеленый — в синий. Причем подобные искажения у разных моделей проявляются по-разному: у некоторых они становятся заметными уже при незначительном угле, много меньшем угла обзора. Поэтому сравнивать мониторы по углам обзора в принципе неправильно. Сравнить-то можно, но вот практического значения такое сравнение не имеет.[3]