Рідкокристалічні дисплеї: типи, пристрій, характеристики

Більшість людей знайомі з тим, що рідкокристалічні LCD-дисплеї володіють різними дозволами і розмірами, можуть мати матову або глянцеву поверхню і такі функціональні можливості, як частота оновлення 120 Гц і підтримка 3D. Діапазон моніторів і варіації в специфікаціях можуть бути досить складними і, більш того, не завжди варто довіряти цифрам. Одним з принципово найбільш важливих аспектів рідкокристалічних дисплеїв, що визначають їх роботу і те, які завдання вони будуть краще всього виконувати, є тип панелі. Хоча існує безліч їх різновидів, всі сучасні екрани зазвичай потрапляють в одну з трьох категорій, кожна з яких відрізняється від іншої своїми характеристиками.

Принцип роботи рідкокристалічного дисплея

Екран складається з двох шарів поляризованого матеріалу з РК-прошарком між ними. Коли в рідкокристалічному дисплеї живлення надходить у цей шар, електричний струм змушує кристали вирівнюватися так, щоб світло могло (або не могло) проходити крізь них. Подолавши фронтальну поляризовану панель, світло зустрічає на своєму шляху фільтр, який пропускає тільки його червону, зелену або синю складову. Кластер з цих трьох кольорів утворює на екрані піксель. Вибіркове освітлення дозволяє створювати широкий діапазон відтінків.

Пристрій рідкокристалічних і плазмових дисплеїв кардинально розрізняється. В останньому випадку замість підсвічування та набору фільтрів зображення створюється іонізованим газом (плазмою), який загоряється при проходженні через нього електричного струму.

TN-дисплеї

Протягом декількох років монітори з TN-панелями були найпоширенішими на ринку. Виробники завжди намагаються у своїх специфікаціях повідомити про використання «альтернативного» типу рідкокристалічного дисплея. Якщо він не вказаний, то це, швидше за все, TN. До загальних характеристик даної технології відноситься відносно низька вартість виробництва і відносно високий рівень чуйності. Пікселі швидко змінюють свій стан, що дозволяє забезпечити більшу плавність рухомих зображень. Деякі дисплеї Twisted Nematic («скрученої нематики») мають подвоєну частоту оновлення (120 Гц замість 60 Гц), що дозволяє їм використовувати технології «активного 3D-затвору» і відображати в 2 рази більше інформації, забезпечуючи більш плавний ігровий процес. В останніх моделях частота регенерації зображення підвищилася до 144 Гц, але розрахована вона виключно на 2D, а не на 3D.

Проблеми TN-панелей

Незважаючи на те що з роками ситуація покращилася, якість картинки часто вважається відносною слабкістю технології TN. Хороший монітор даного типу здатний забезпечити чітке і яскраве зображення з респектабельним контрастом, як правило, рівним 1000: 1 при вимкненому режимі «динамічного контрасту».

Основним недоліком технології рідкокристалічних дисплеїв даного типу є відносно обмежені кути огляду. Найбільш часто зустрічаються такі значення, як 170 ° по горизонталі і 160 ° по вертикалі, що лише незначно нижче, ніж у інших панельних технологій. Дійсно, спостерігається помітна зміна кольору і навіть «інверсія» при погляді на екран збоку, зверху або знизу.

Оскільки ці панелі, як правило, порівняно великі (до 28 «), відносно обмежені кути огляду фактично впливають на продуктивність, навіть якщо сидіти строго прямо перед дисплеєм. При цьому кути перегляду від центру екрану до периферійних ділянок будуть збільшуватися. Можна помітити, що один і той же відтінок представлений трохи по-різному залежно від його положення на панелі — він помітно темніше у верхній частині і світліше знизу. Через це страждають точність кольору і насиченість, що робить дисплеї даного типу поганим вибором для виконання робіт, що потребують високої точності кольору, таких як дизайн і фотографія. Прикладом може служити монітор ASUS PG278Q, який є досить типовим у тому, що можна побачити на екрані зі звичайної позиції за столом.

Панелі VA

Коли рідкокристалічний дисплей намагається відобразити чорний колір, світлофільтри затінюються так, щоб від заднього підсвічування надходило якомога менше світла. Більшість ЖК-моніторів при цьому працюють досить добре, але фільтр не ідеальний, тому глибина чорного може виявитися не настільки глибокою, наскільки це необхідно. Певно сильною стороною панелей VA є їх ефективність при блокуванні світла заднього підсвічування, коли воно не потрібне. Це дає більш глибокі відтінки чорного і більш високі коефіцієнти контрастності, від 2000: 1 до 5000: 1 при вимкненому режимі «динамічного контрасту». Це в кілька разів вище, ніж у інших рідкокристалічних технологій. VA-панелі також менш схильні до витоків світла або «помутніння» по краях, тому вони відмінно підходять для любителів кіно, і ними приємно користуватися при виконанні робіт загального призначення.

Якість зображення

Іншою ключовою перевагою рідкокристалічних дисплеїв VA-типу є поліпшені кути огляду і кольоропередачі порівняно з TN. Зсув кольору по екрану менш виражений, тоді як відтінки можуть бути отримані з більшою точністю. У цьому відношенні вони є кращими кандидатами для виконання робіт, критичних до якості кольору, але вони не такі сильні в цій області, як технології IPS або PLS. При порівнянні відтінку в центрі екрану з тим же тоном з краю або внизу при нормальному куті огляду зазвичай спостерігається ослаблення насичення. Крім того, помітно зміщення гами, яке найбільше проявляється в сірих тонах, але також може мати місце і для інших кольорів. При цьому відтінок здається світлішим або темнішим навіть при невеликому русі голови.

Недоліки VA-дисплеїв

Традиційно зміщення гами не є основним недоліком VA-панелей, оскільки вони, як правило, досить доступні і пропонуються в хорошому асортименті такими компаніями, як Philips, BenQ, Iiyama і Samsung. Справжній брак пристрою рідкокристалічного дисплея даного типу полягає у відносно невисокій швидкість реакції. Пікселі переходять з одного стану в інший відносно повільно, що призводить до більш вираженого розмиття під час швидкого руху. У деяких серйозних випадках речі можуть здаватися настільки змащеними, що залишають димоподібний слід (як, наприклад, BenQ EW2430).

Різновиди VA-технології

До сучасних типів панелей VA, що використовуються на ПК-моніторах, належать матриці MVA (з багатодоменним вертикальним вирівнюванням), AMVA (поліпшеним MVA) або AMVA + (AMVA з злегка розширеними кутами огляду). У моделях панелей AMVA (+) зазвичай використовується ефективний піксельний овердрайв, тому вони не страждають від великих «димоподібних» слідів. Вони знаходяться на одному рівні з сучасними моделями IPS за швидкістю деяких піксельних переходів. Інші переходи, як правило, від світлих до темних кольорів, як і раніше відносно повільні. Прикладом може служити Samsung S34E790C, який, коли мова йде про чуйність, як правило, працює краще, ніж його IPS-аналог Dell U3415W.

Виробник ЖК-дисплеїв AU Optronics (AUO) створив 35-дюймову панель UltraWide VA з частотою оновлення 144 Гц. Вона використовується в таких пристроях, як BenQ XR3501 і Acer Z35. Незважаючи на таке високе значення швидкості регенерації зображення, деякі піксельні переходи все ще залишаються помітно млявими. І AUO, і Samsung виробляють і інші VA-панелі з частотою оновлення рідкокристалічного дисплея, що перевищує 100 Гц. У Sharp є кілька спеціалізованих MVA-матриць, що використовуються на декількох моделях (включаючи FG2421), які підтримують 120 Гц. Однак подвоєння частоти регенерації супроводжуватиметься поліпшенням якості зображення, якщо пікселі забезпечують таку можливість. Щоб допомогти подолати ці обмеження, монітори, в яких встановлена матриця Sharp, використовують підсвічування стробу в поєднанні з удвічі більшою швидкістю зміни кадрів, звану Turbo240, яка значною мірою приховує поведінку пікселя під час переходу і зменшує увагу розмивання руху.

Панелі IPS, PLS і AHVA

Коли справа доходить до кінцевого результату, ці технології по суті дуже схожі. Їх ключова відмінність полягає в тому, що IPS розроблялася головним чином компанією LG Display, PLS — Samsung і AHVA — AUO. Іноді їх просто називають панелями IPS-типу. Реальною маркетинговою перевагою є їх чудова точність кольоропередачі, стабільність і широкі кути огляду порівняно з іншими рідкокристалічними технологіями. Кожен відтінок відображається точно незалежно від його положення на екрані.

IPS-дисплеї відрізняються від TN і VA тим, що молекули кристалів у них рухаються паралельно, а не перпендикулярно до панелі. Це скорочує кількість світла, що просочується крізь матрицю, забезпечуючи кращі характеристики монітора.

Додаткові можливості IPS-технології

Деякі з більш дорогих моделей IPS і PLS йдуть ще далі, пропонуючи підтримку розширених колірних гам, тим самим збільшуючи потенційний діапазон відтворюваних відтінків і глибину кольору, підвищуючи точність зображення. Це робить панелі IPS і PLS хорошими кандидатами для виконання критичних до якості графіки завдань. Крім того, великі IPS-монітори відрізняються більшою роздільною здатністю, ніж більшість їх TN- і VA-аналогів, незважаючи на те, що сьогодні доступний широкий діапазон дозволів для всіх типів панелей. Вибір кількості пікселів, постійно знижується ціна і відмінна кольоропередача дійсно розширюють привабливість дисплеїв даного типу далеко за межами графічних програм, включаючи ігри і просто роботу на робочому столі.

Чуйність

Такі виробники, як Dell, LG, AOC і ASUS, пропонують хороший діапазон доступних IPS-моніторів. Це означає, що фотографи, дизайнери або звичайні користувачі з обмеженим бюджетом можуть скористатися цією технологією. Багато сучасних моніторів IPS і PLS також набагато більш чуйні, ніж їх VA-аналоги і навіть конкурують з TN-екранами, хоча зазвичай це найбільший недолік IPS-панелей. Через ці вражаючі поліпшення деякі сучасні моделі знаходять попит серед геймерів, які можуть насолоджуватися більш барвистими кольорами, не зіпсованими ефектом непривабливих трейлінгів.

Частота оновлення панелей IPS

У деяких сучасних моделей даного типу час реакції пікселя фактично досяг рівня, при якому рухи розмиваються не більше, ніж на будь-якому моніторі з частотою оновлення 60 Гц. Чуйність дисплея для 120 Гц не зовсім оптимальна, хоча оптимальна продуктивність ніяк не пов’язана зі швидкістю регенерації зображення. Проте виробники домоглися в цій області достатнього прогресу, що дозволило компаніям AUO і LG випустити панелі IPS-типу з частотами оновлення понад 144 Гц.

Контрастність IPS-дисплеїв

Іншою традиційно слабкою стороною даного типу панелей є контрастність. Тут теж помітні суттєві зрушення, і дисплеї IPS-типу за цим показником зрівнялися зі своїми конкурентами, зробленими за TN-технологією. Коефіцієнт контрастності у них досягає значення 1000: 1 (без динамічного контрасту). Однак деякі користувачі помічають одну неприємну проблему пристрою рідкокристалічних дисплеїв даного типу — блиск або «світіння» темного контенту, викликаного поведінкою світла в цих панелях. Це зазвичай стає найбільш очевидним при перегляді під великим кутом (наприклад, у Samsung S27A850D). Також світіння, як правило, присутнє в кутах моделей з діагоналлю понад 21,5 «», якщо сидіти прямо перед екраном на невеликій відстані.

Таким чином, IPS-монітори є кращими кольоровими рідкокристалічними дисплеями, що радують яскравими відтінками, але завжди варто дивитися не тільки на цифри.

Ув’язнення

У сучасних РК-моніторах використовуються 3 основні категорії панелей: TN, VA и IPS. В даний час технологія TN є найбільш популярною, пропонуючи гідну якість зображення і високу чуйність за прийнятною ціною. VA приносить в жертву чуйність і, як правило, являє собою найповільніший тип панелі, але забезпечує відмінний контраст і поліпшену кольоропередачу в порівнянні з TN-технологіями. IPS, PLS і AHVA лідирують за якістю зображення, пропонуючи найбільш послідовні і точні кольори, одночасно забезпечуючи відмінні кути огляду, респектабельну чуйність і розумний контраст. Користувач може зважити переваги і недоліки моніторів, порівнюючи їх, і розуміння загальних характеристик рідкокристалічних дисплеїв є відмінною відправною точкою.