tn film матрица что это

Виды жидкокристаллических матриц, их отличия и особенности

История открытия жидких кристаллов

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:

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:

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.

Источник

Какими бывают дисплеи в ноутбуках? Разбор

У нас уже было много роликов про дисплеи: мы разбирали все типы LCD-матриц в телевизорах. Сделали один из самых подробных материалов про все виды OLED в смартфонах и ТВ. Также мы рассказывали вам про mini-LED и microLED-дисплеи будущего. Но мы еще ни разу не рассказывали про дисплеи в ноутбуках. А ведь в дисплеях для ноутбуков есть своя особая специфика. Поэтому сегодня мы глубоко нырнём в разновидности дисплеев для ноутбуков. Разберём всё страшные аббревиатуры и узнаем как маркетологи вводят нас в заблуждение?

Разберемся как узнать модель и тип дисплея в вашем ноутбуке? И посмотрим на конкретные примеры ноутов и дисплеев.

Какими бывают матрицы?

Начнём с общей информации. Какие вообще бывают матрицы и какие преимущества и недостатки бывают у каждого из типов?

Несмотря на всё многообразие дисплеев в мире матрицы бывают всего 4 типов:

TN — Twisted Nematic

TN — это самые дешевые матрицы. Их главный недостаток — малые углы обзора по вертикали, что для ноутбуков особенно критичная проблема. Любое отклонение дисплея вверх-вниз сразу влечет за собой серьезное искажение цветов, а это мало кому понравится.

Второй важный недостаток — плохая цветопередача. А как правило TN-дисплеи имеют тесную глубину цвета: 6 бит на канал. А 8 бит на канал достигается за счет FRC — Frame rate control, то есть быстрого моргания субпикселей.

Субпиксели быстро моргают, из-за этого их яркость приглушается и мы можем смешивать цвета в разных пропорциях, от чего получаем дополнительные оттенки. И мы имеем 6 бит + 2 бита FRC.

Как правило на глаз настоящие 8 бит от 6 бит + FRC вы не отличите. Но для людей чувствительных к мерцанию мониторы с FRC — не лучший выбор. Мерцание FRC может достигать 30 Гц это очень мало и суперзаметно. Короче, иногда FRC — это хуже, чем ШИМ.

Зато есть у TN-мониторов есть важное достоинство — это очень быстрый отклик — 1 мс и ниже. Это очень важно для игр. Поэтому для игровых мониторов TN-матрицы с высокой герцовкой от 120 Гц и выше — это рациональный выбор.

Кстати, в случае с TN-матрицами есть лайфхак. Чем выше у них разрешение, тем выше углы обзора. Поэтому в теории современная TN-матрица с высокой плотностью пикселей может выдавать вполне приличную картинку.

VA — Vertical Alignment

И эти сокращения важно знать. Почему? Часто даже для одной модели ноутов используются различные комплектации экранов. Почему так? Разберемся. Сегодня у нас для этого как раз народный игровой ноутбук от Dell. У него три типа экранов.

Намного более качественное изображение выдают VA-матрицы. В отличие от TN у них отличные углы обзора по вертикали и неплохие углы обзора по горизонтали, но всё равно они ниже, чем у IPS.

В целом, для ноутбуков именно вертикальные углы обзора — критические. Вряд ли вы часто будете смотреть на экран сильно сбоку, а вот для ТВ это может стать проблемой.

Также у VA-матрицы хорошая цветопередача. Они выдают честную глубину цвета 8 бит на канал, либо 8 + 2 бита FRC. Поэтому такие матрицы могут даже подойти для работы с цветом, но естественно, непрофессионально. А главное достоинство таких матриц — глубокий черный цвет, а значит высокая контрастность.

Скорость отклика VA-матриц меньше чем у TN и плюс/минус сопоставима с IPS. Это 5-10 мс. Поэтому самые быстрые VA-мониторы вполне подходят для потной катки в шутер. И в целом, современные VA-матрицы — хороший вариант для потребления контента и игр. Но самый сбалансированный и желанный тип матрицы в ноутбуках — это по-прежнему IPS.

IPS — In-plane switching

У IPS-матриц лучшая цветопередача. Они выдают настоящую глубину цвета 10 бит на канал и поэтому лучше всего подходят для профессиональной работы с цветом. Время отклика дорогих IPS также достойное и составляет от 5 мс. Есть даже дисплеи, на которых рекламируют отклик в 1 мс, но не верьте это хитрая маркетинговая уловка.

Тем не менее, IPS — почти идеальный варинт для всего. Но есть у них недостаток — уровень черного цвета.

IPS-матрицы плохо блокирует фоновую подсветку, из-за чего черный цвет в таких матрицах может иметь фиолетовый оттенок. Особенно это заметно на больших экранах. Поэтому IPS в телевизорах, как правило не используют. Но в мониторах и ноутбуках этот эффект менее выражен, поэтому IPS по-прежнему наше всё. Хотя в будущем всё может измениться. Сейчас стало появляться всё больше моделей ноутбуков с OLED-экранами.

OLED — Organic Light-Emitting Diode

И безусловно не просто так. У OLED масса преимуществ:

Разные LCD технологии

Казалось бы в чём проблема? Мы узнали про плюсы и минусы всех технологий и теперь каждый из нас может выбрать то, что подходит именно ему. Но сделать это непросто, потому как непросто определить какой дисплей в ноутбуке тебе на самом деле достанется. И проблема тут маркетинге.

Дело в том, что разновидностей технологий матриц огромное количество и все они по-разному называются. Вот взгляните на этот список, тут уже легко запутаться.

Но плюс к этому списку названий, которые мы можем точно отнести к определенному типу дисплея есть еще и ряд “маркетинговых” обозначений, которые вообще могут значить, что угодно.

Во-первых, есть аббревиатуры SVA, WVA и EWV.

SVA значит Standard View Angle, что просто значит стандартный угол обзора. На практике так обозначаются обычные TN-матрицы или их немного улучшенные версии TN+film. Иными словами эта технология не имеет ничего общего с настоящей SVA-матрицей — Super Vertical Alignment, которая относится к VA-подобным матрицам.

Вроде как такая подмена понятия используется только в ноутбуках HP. Тем не менее будьте аккуратны: никто не гарантирует, что этот приём не возьмут на вооружение и другие производители.

Похожая история с аббревиатурами WVA — Wide Viewing Angles и EWV — Enhanced Wide Viewing. Так просто обозначается, что дисплей имеет широкие углы обзора. При этом EWV — это всегда TN-матрица. А вот WVA — может по факту оказаться вообще чем угодно: и TN-матрицей, и VA и IPS. При этом не стоит всё это путать с технологиями AHVA и UWVA, которые являются разновидностями IPS-матриц.

Дело в том, что IPS — это не только название технологии, но еще и торговая марка, которая принадлежит LG.

Поэтому только LG имеет право называть свои дисплеи IPS. Поэтому остальным производителям, ничего не оставалось, как придумать что-то своё и так сложилось, что все стали использовать термин матрица IPS-уровня. С другой стороны, так как это достаточно размытый термин за уровнем может скрываться и настоящий IPS или очень прокаченный VA.

Более того, часто магазины упускают из виду, что это IPS-like матрица и просто пишут IPS. Поэтому верить указанным характеристикам в сети нельзя.

Как определить тип матрицы?

Давайте поговорим, о том как нам выжить во всей этой путанице. Как купить комплектацию ноутбука с правильным типом дисплея? Или, если вы уже купили ноутбук — как проверить, что вам досталось?

Возьмём к примеру, бюджетный игровой ноутбук DELL G3 15, тут как раз сложный вариант.

На официальной странице указано что бывает три типа матрицы:

Мы знаем, что WVA — это просто широкие углы обзора, поэтому значить это может, что угодно.

Поэтому перед покупкой обязательно нужно погуглить обзоры, чтобы определить какая на самом деле матрица установлена. Но надо смотреть обзоры на комплектацию, которая вас интересует. Например, на эту модель в комплектации с дисплеем в 144 Гц есть обзор на notebookcheck-ru. Кстати, замечательный ресурс, всем советуем.

Ребята указали не только тип матрицы, но и конкретную модель производства AU Optronics. Кто не знает, это очень крупный производитель дисплеев.

Дальше гуглим эту модель и переходим по ссылочке на сайт Panelook.com — это самый подробные ресурс про матрицы дисплеев. Это как GSMARENA — только для экранов.

И видим, что тут используется дисплей типа AHVA, что очень хорошо. Потому как это одна из самых передовых технологий IPS-подобных дисплеев. Это первый дисплей IPS типа с частотой обновления 144 Гц и откликом в 4 мс. Короче, тут нам повезло.

Но давайте проверим. какой дисплей стоит конкретно в этом экземпляре.

У меня оказалось, что это Dell FNVDR с матрицей LQ156D1JW04 (SHP1436) производства Sharp.

Кстати, если например AIDA не выдаёт вам название модели или вы разбили дисплей в ноутбуке и хотите найти замену и вы не готовы ни перед чем останавливаться. Модель дисплея всегда указывается задней стороне матрицы, поэтому сняв верхнюю крышку ноутбука вы сможете узнать модель.

И главный лайфхак. Если вы взяли самую дешевую комплектацию с TN-матрицей, очень часто можно сделать апгрейд, просто заказав себе дисплей из комплектации подороже. Это так, информация для размышления.

Остальные характеристики

Помимо типа матрицы, стоит учитывать и другие характеристики

В первую очередь, это цветовой охват. Для комфортного повседневного использования как правило хватает примерно 57-63% цветового пространства sRGB, это где-то 45% NTSC.

Такого дисплея вам хватит для просмотра контента, игр, и даже для редактирования фото и видео на любительском уровне.

А для профессиональной работы с цветом вам понадобится монитор с охватом 72% NTSC или 90-100% sRGB. Это уже очень хороший дисплей. В этом ноутбуке, к примеру, охват SRGB — 94%.

Цветовой охват больше 100% SRGB нужен только для работы с печатью или для редактирования HDR-видео, то есть это очень узкие сферы.

Также важна яркость монитора, особенно если вы любите поработать за ноутбуком в дороге или на открытом воздухе, на веранде. Тут такая история: на солнце нормально работать получится при яркости от 450 нит. Таких дисплеев очень мало и это премиальный сегмент. А в помещении вам и 250 нит хватит с запасом.

Ну а брать глянцевый или матовый монитор, решайте сами. Профессионалы чаще предпочитают матовый, но и глянцевый тоже многие берут.

Надеемся, что сегодня вы благодаря нам еще больше узнали о сложном и непонятном мире всевозможных дисплеев и мы рассказали вам что-то новое и важное. На этом на сегодня всё.

Источник

Матрица IPS, TN (TN+film) или PLS: с какой матрицей выбрать монитор?

Хочу купить ноутбук, но не знаю какой☺. Все пользователи смотрят на процессор, память — а вот я на монитор, не знаю на чем остановиться. В основном, в DNS предлагают два типа матриц: TN+Film или IPS (ноутбук с IPS матрицей дороже раза в 2). Какую лучше выбрать?

Всем доброго времени!

Вообще, большинство неискушенных пользователей вряд ли сможет заметить разницу в качестве изображения на мониторах (да и многие об этом даже не задумываются), если ему не показать эти мониторы вместе с одной и той же картинкой. А еще лучше покрутить их в разные стороны — вот тогда. да, эффект разорвавшейся бомбы!

Но вообще, сейчас в продаже встречаются мониторы с разными типами матриц, чаще всего их три: TN (и разновидности вроде TN+Film), IPS (AH-IPS, IPS-ADS и прочие) и PLS.

Вот их и попробую сравнить в этой небольшой статье с точки зрения обычного пользователя (разные научные термины, вроде углов цвета пикселей, преломления лучей — здесь не будет ☺). И так.

Сравнение PLS, TN (TN+Film) и IPS матриц

В статье постараюсь указать основные достоинства/недостатки каждый матрицы, приведу несколько фото рядом стоящих мониторов, чтобы можно было наглядно оценить качество картинки. Думаю, так информация будет более доступна для большинства пользователей.

Важно!

Сразу хочу отметить, что кроме матрицы, обратите внимание на производителя монитора!

Матрица-матрице рознь, и даже два монитора на TN матрицах могут показывать разную картинку!

Рекомендую в первую очередь обращать внимание на проверенных брендов: Dell, Samsung, Acer, Sony, Philips, LG (которые уже зарекомендовали себя).

И так, начнем с самой популярной матрицы TN (и ее часто-встречаемой разновидности TN+Film, по большому счету, мало чем отличающаяся от нее).

TN матрица

Если зайти в любой магазин компьютерной техники и посмотреть характеристики ноутбуков (или мониторов) — то у подавляющего большинства дешевой и средне-ценовой категории устройств стоит TN матрица.

У нее есть одно из главных достоинств — она достаточно дешева, при этом обеспечивает (в целом) весьма неплохую картинку!

Основные достоинства TN матриц:

IPS против TN (планшет и ноутбук, для сравнения). Вид сверху на одну и ту же картинку!

IPS-матрица (Глянцевая поверхность экрана) против TN-матрицы (матовая поверхность экрана). Одна и та же картинка

2 ноутбука с разными матрицами

Вывод: если вы любите динамичные фильмы и компьютерные игры (стрелялки, гонки и пр.) — то матрица TN+Film весьма неплохой выбор. К тому же, если много читаете — то не такой яркий свет от монитора более положительно сказывается на глаза, они меньше устают.

Для тех, кто работает с графикой (много фотографирует, редактирует фото и картинки) — монитор с TN матрицей не очень хороший выбор из-за более низкой цветопередачи.

Важно!

Кстати, многие пользователи (кто много и долго работает за ПК) также, как и я отмечают, что не всегда яркая и сочная картинка положительно сказывается на глазах. Некоторые специально покупают мониторы с TN матрицей, т.к. от них меньше устают глаза.

И, думаю, в этом есть толика правды (я долго работал и за IPS, и за TN — и сейчас, пришел к тому, что работаю за матовым монитором с TN матрицей). Вообще, свое мнение про проблему усталости глаз выразил в этой статье: https://ocomp.info/ustayut-glaza-pri-rabote-za-pc.html

PS: правда я не дизайнер, и мало работаю с фото и яркими иллюстрациями, поэтому не истина в последней инстанции ☺.

IPS и PLS

IPS матрица была разработана компанией Hitachi, и отличает ее от TN, прежде всего, более лучшая цветопередача. Правда, сразу же хочется отметить, что цена изготовления — возросла в разы, поэтому мониторы на этой матрице стоят в несколько раз дороже, чем на TN.

Что касается PLS — то это разработка Samsung, как альтернатива IPS. И стоит отметить, что разработка весьма и весьма интересна: яркость и цветопередача на ней (на мой взгляд) даже выше, чем на IPS (взгляните на фото ниже).

IPS vs PLS матрицы

Причем, мониторы на PLS матрице обладают более низким энергопотреблением по сравнению с теми же TN или IPS (примерно на 10%), что может быть очень актуально при работе устройств от аккумуляторных батарей.

И у PLS и у IPS матриц хорошие углы обзора: картинка не искажается и цвета не теряют своей яркости и оттенка, даже если вы станете под углом в 170 градусов (а это значит, что все сидящие справа/слева/по центру от монитора — будут видеть одинаковую качественную картинку).

Если вы часто проводите время с динамичными сценами в играх — то недорогой монитор с высоким временем отклика на IPS матрице, скорее всего, не самый лучший выбор.

Что касается IPS, то у нее много разновидностей (часть приведу здесь, но это не все ☺) :

Глянцевая или матовая поверхность лучше? Советы по выбору монитора

На этом всё, за дополнения по теме — отдельная благодарность.

Источник