Архивы: по дате | по разделам | по авторам

Матрица: эволюция

Архив
автор : Андрей Сокольников   15.03.2005

Сейчас, в начале 2005 года, практически ни у кого не возникает сомнений в победе жидкокристаллической технологии — и над традиционной ЭЛТ, и над маргинальными плазменными, электролюминесцентными или OLED-панелями.

Сейчас, в начале 2005 года, практически ни у кого не возникает сомнений в победе жидкокристаллической технологии — и над традиционной ЭЛТ, и над маргинальными плазменными,  электролюминесцентными или OLED-панелями. Минувший год ознаменовался уравниванием объема продаж ЖК- и ЭЛТ-мониторов: пересечена или вот-вот будет пересечена формальная точка невозвращения...

Будучи в фаворе мэйнстрима, ЖК-технологии кипят и клокочут на печках, топимых несметными капиталами ТНК, выплескивают новые и новые достижения по всем ключевым для плоских панелей позициям. Конкурирующие способы отображения информации под жестким давлением ЖК маргинализуются и выдавливаются в специфические ниши, выбраться из которых в ближайшие годы (а для ЭЛТ — навсегда) им невмочь.

ЖК-технологии не являют собой что-то однородное, скорее это конгломерат решений, объединенных общим принципом. Можно рассматривать разнообразие актуальных подходов, как свидетельство интенсивного развития в этой области. Однако сие также значит, что отсутствует всеохватное решение принципиальных проблем, связанных с ЖК-панелями. В этом скромном обзоре мы постараемся обрисовать основы работы, преимущества и недостатки современных типов матриц, а также затронем перспективные новшества, касающиеся их всех.

Свет с винтом

Как известно, ЖК-дисплеи обладают особенностью, не позволяющей поставить их в один ряд с другими электронными средствами отображения: жидкие кристаллы не излучают свет сами, а могут лишь пропускать или не пропускать его, являясь частью замысловатых заграждений на его пути и работая, как затвор. Принцип действия ЖК основан на явлении поляризации света, должном быть знакомым многим из школьного курса физики.

Представим себе простейшую матричную ЖК-панель с подсветкой. Это многослойная конструкция, с задней ее стороны находится флуоресцентная лампа (или несколько ламп) и зеркало (система зеркал) для равномерного рассеивания света по поверхности. На пути стоит поляризационный фильтр (поляроид, или, если угодно, поляризатор), пройдя через который, свет попадает на слой из множества капелек ЖК, организованных в ячейки. Каждый пиксел изображения состоит из одной (в монохромном или черно-белом дисплее) или более (в цветном дисплее) ячеек. Далее идет второй поляроид, повернутый относительно первого (обычно в схемах представляют, что на 90 градусов, хотя теоретически это может быть и другой угол).

Теперь начинается интересное. Не будь между поляроидами ничего — свет бы полностью задерживался (теоретически), потому что они поляризуют свет в несовпадающих (для простоты представления — перпендикулярных) плоскостях. Но кристалл между ними поляризует свет, поворачивая вектор таким образом, что, подходя ко второму поляроиду, свет выходит наружу.

В чем тут фокус? Большинство молекул в жидком кристалле имеют прутковую (вытянутую) форму. В описываемой технологии нематический (используемые в дисплеях термотропические ЖК подразделяются на изотропические с хаотичным распределением молекул и структурированные нематические) кристалл с обеих сторон зажат между специальными пленками. Они задают направление, в котором в спокойном состоянии укладываются продолговатые молекулы. Каждая из пленок покрыта мельчайшими засечками (директорами), одинаково сориентированными по направлению с поляроидом, к которому она прижата. «Лежащие на боку» молекулы ЖК у противоположных поляроидов оказываются перпендикулярными друг другу, по мере сближения — все более повернутыми в сторону плоскости поляризации оппозитного поляроида, а в итоге образуют спираль, по которой сворачивается плоскость поляризации света. Это называется скрученным нематическим кристаллом (Twisted Nematic, TN).

Если к ЖК попадает в электрическое поле, его молекулы выстраиваются между электродами подобно тому, как металлические опилки выстраиваются в поле магнитном. Электроды расположены по обе стороны от кристалла, поэтому поле разворачивает длинные молекулы вдоль силовых линий. Чем сильнее разность потенциалов между электродами, тем меньше поворот вектора поляризации, производимый ЖК. И тем меньше света выходит из второго поляроида наружу. Когда разница потенциалов усиливается настолько, что отклонения вовсе не происходит, точка становится черной (прутковые молекулы вытягиваются между поляроидами и больше не влияют на поляризацию света).

Издалека долго


Жидкие кристаллы были открыты в 1888 году австрийским ботаником (в смысле ученым, занимающимся флорой) Фридрихом Рейницером в процессе изучения значения холестерина в растениях. Он выделил некое вещество (совсем уж любознательным, так и быть, скажу: метоксибензилидин бутиланалина), странным образом ведшее себя при нагревании — оно мутнело и начинало течь раньше (145,5°), чем обращалось в истинную жидкость (178,5°). Субстанцию с секретом Рейницер вручил германскому физику Отто Леману, который уличил ее в еще одной эксцентричности: жидкость в своих оптических свойствах вела себя как кристалл. Так в науку, благодаря синкретическому соитию гениев разных отраслей знания, вошло грандиозное изобретение под названием «жидкий кристалл» (термин Лемана; ЖК — это так называемая мезофаза, состояние между твердым и изотропным жидким состояниями вещества: оно и текуче, и сохраняет порядок расположения молекул; в нашем случае состояние устойчиво в большом диапазоне температур). Изобретение, к сожалению, совершенно бесполезное на практике.
Ходят кривотолки, будто первочеловек когда-то взял никчемную палку, повертел ее в своих волосатых сиволапах, а привело это впоследствии к пилотируемым полетам на Луну и автоматическим на Марс. Мы сочтем за благоразумие не рассуждать о правдивости всей этой молвы, однако, в правдоподобии ей не откажешь: есть в человеческом характере повадка приходовать напрасно валяющиеся вещи. Текучее вещество впервые пристроили к делу через восемьдесят лет после открытия: компания RCA (Radio Corporation of America) произвела на свет чудо — первый в мире стабильно функционирующий ЖК-дисплей.

Во второй половине 70-х гг. технология начала активно внедряться в портативных устройствах — главным образом, калькуляторах и цифровых часах. Это всем известные дисплеи с ограниченным набором сегментов изображения на каждой позиции, позволявшие показывать некое подобие арабских цифр. Ясно, что развитие пошло по пути усложнения дисплеев так, чтобы стало можно адресно зажигать (или гасить) одну маленькую точку из ячеистой матрицы, формируя тем самым сложное изображение.
 

Виньетка в клетку

К каждому элементу изображения подводится по два электрода (общий и управляющий). Пока количество элементов сравнительно мало (например, сегменты всех цифр в индикаторе калькулятора), такой подход оправдан из-за своей простоты. Однако для матричного дисплея это просто неприемлемо — даже у простейшего монохромного экрана с разрешением 160x120 ячеек насчитывается немногим меньше двадцати тысяч… Поэтому были применены матрицы (сетки) управляющих электродов и мультиплексирование управляющего сигнала.

Очевидный недостаток тут в том, что прорисовка изображения неимоверно медленна, поскольку картинка строится «ягодка к ягодке». Чтобы изображение не мерцало, приходилось специально выбирать кристаллы с низким временем отклика. Медлительность матрицы впоследствии уменьшили путем наращивания количества управляющих электродов: матрицу стали разбивать на несколько независимых полей развертки.

Тонко регулируя вольтаж, подаваемый на элементы, можно заставить их пропускать большее или меньшее количество света — так получаются градации серого. В цветных дисплеях ячейки — это субпикселы, а каждый пиксел состоит из трех зафильтрованных (R, G, B) элементов. Белый и серые оттенки формируются подачей света в равных пропорциях сквозь все три фильтра.

Классическая TN-технология почти не использовалась на практике, в реальных масштабах (ноутбуки) пассивная матрица стала употребляться с приходом STN — улучшенного вариана TN. Здесь ЖК разворачивает поток света на больший угол — до 360 градусов. Увеличенный разворот предполагает повышенную разность между напряжениями включения и выключения ячейки. Это позволяет поднять коэффициент мултиплексирования управляющего сигнала (читай: число управляемых ячеек в строке) — у TN он был не выше 16. Затем появились DSTN-матрицы, в которых свет проходил через две сложенные «лицом к лицу» ячейки STN. Только с DSTN удалось добиться контрастности, достаточной для создания цветных экранов (кои вскорости и возникли). Но выстрелом «Авроры», ознаменовавшим начало полномасштабного штурма наших кошельков производителями ЖК-дисплеев, стало появление активных матриц.

Костер на льду


Поликристаллическим кремнием называется материал, состоящий из большого числа микроскопических (от 0,1 до нескольких микрон) кристаллов кремния. Обычная технология его изготовления при производстве полупроводников состоит из двух этапов — химического осаждения из газовой фазы при пониженном давлении (LPCVD) и кристаллизации твердой фазы (SPC). При этом второй процесс (отжиг) проходит при температурах выше 900 °С, что неприемлемо при производстве ЖК-панелей, поскольку температура плавления стекла примерно на треть ниже. (Можно использовать кварцевую подложку, но при сколько-нибудь больших диагоналях — это зверски дорогое развлечение).
Ясно, что взамен второй фазы необходимо каким-то хитрым способом извернуться и кристаллизовать кремний при такой температуре, когда стекло еще не плавится. Назовем три из них — MIC, Cat-CVD и ELA. При технологии MIC пленка перед отжигом металлизируется, что позволяет кристаллизовать кремний при температурах порядка 500 °C. Технология Cat-CVD позволяет осаждать на подложке уже кристаллизованный кремний (температура — около 300 °C). Наконец, самый распространенный метод — ELA (лазерный отжиг). Здесь аморфный кремний с пониженным содержанием водорода расплавляется эксимерным лазером и после этого кристаллизуется (температура — около 400 °C).

LTPS чрезвычайно важен и для OLED-панелей, которым сулят фантастические перспективы в качестве альтернативы ЖК. Помимо рассмотренных способов производства LTPS в настоящее время испытываются и другие; основное направление разработок — поиск недорогой технологии, позволяющей создавать большие ЖК-панели.

Танго втроем

TN+Film TFT

Самой первой (и присно здравой) технологией производства активных матриц явилась TN+Film TFT. Это все те же твист-нематические кристаллы, а «Film» означает, что экран сверху покрыт специальной пленкой с высоким показателем преломления для увеличения угла обзора. Революционна не она, а сам способ срабатывания ячеек. Технология тонкопленочных транзисторов (Thin Film Transistor, TFT) позволила назначить каждому из субпикселов переключающий транзистор, конденсатор и резистор. Теперь, когда по выбранной строке и столбцу подается управляющее напряжение, оно попадает в конденсатор и заряжает его. Поскольку не интересующие нас соседние ячейки закрыты транзисторами, влияния на них (как в обычной TN) почти нет. Заряд, посланный конденсатору, хранится до следующего цикла обновления (которое происходит с частотой, скажем, 60 Гц), постепенно разряжаясь через параллельно подключенное сопротивление. Другими словами, к каждому элементу теперь приставлен часовой, который запоминает состояние ячейки после того как напряжение извне больше не подается, и блокирует ее до новых прямых указаний.

Такие TN-матрицы применяются по сей день, причем они являются наиболее распространенными из-за относительной простоты производства и дешевизны. Кроме того, среди современных типов матриц они зачастую обладают наименьшим временем отклика, поэтому бывают востребованными публикой, падкой на этот параметр.

Дальше идут недостатки, которые очень медленно и мучительно сглаживаются производителями:

  • При подаче максимального напряжения крайне сложно поставить молекулы строго перпендикулярно поляризационным фильтрам, поэтому черный цвет оказывается белесым. А чем выше уровень черного, тем ниже контрастность. Прогресс в изживании недостатка движется: за последние годы отношение контраста TN-матриц заметно (в разы) увеличилось.
  • Если какой-либо элемент выходит из строя (сгорает транзистор), то на его месте остается ярко горящая дырка. Эта неприятность, похоже, неустранима в рамках технологии.
  • Небольшие углы обзора. Здесь улучшения в последнее время налицо — в горизонтальном направлении углы можно назвать приемлемыми, хотя при взгляде сверху, снизу и, особенно, по диагонали перепады остаются существенными.
  • Жутковатая цветопередача.

  • На последнем пункте хотелось бы заострить внимание, поскольку он был существенным толчком к дальнейшему развитию ЖК-технологий. Подавляющее большинство TN-матриц — 18-разрядные, поэтому выводить 24-битный или, того пуще, 32-битный цвет они по природе не в состоянии. Недостающие цвета воспроизводятся хитрым финтом: при помощи технологии FIC (Frame Rate Control), которая попеременно, кадр за кадром выводит оттенки, в среднем дающие требуемый. Человеческий глаз из-за своей инертности не успевает ухватить суть происходящего и обманывается. Или нет. Конечно, современные FIC-алгоритмы, стали на порядок лучше старых опытов, да и матрицы пошустрели, но все же проблема цветопередачи остается одной из ключевых.

    Как бы то ни было, благодаря своей доступности TN+Film завоевала себе львиную долю рынка ЖК-панелей. Практически все 15-дюймовые и большинство 17-дюймовых мониторов работают на этой технологии. Сейчас технология является наиболее распространенной (а следуя логике капитала — универсальной) для бытового и офисного применения.

    IPS и S-IPS

    Не вожделев вытягивать зубами грузовик проблем TN-матриц, компании Hitachi и NEC предприняли попытку создать альтернативу, которая впоследствии оказалась весьма успешной, но дорогой. Впрочем, свою нишу она все же нашла. Название IPS (In-Plane Switching, в девичестве — Super TFT) отражает суть нововведения: оба электрода здесь расположены на одной подложке. Молекулы жидких кристаллов здесь не скручиваются в спираль, а поворачиваются на 90 градусов единой плоскостью, всегда перпендикулярной плоскости экрана.

    Замечательным преимуществом IPS и последовавших бесчисленных усовершенствований (главное из них S-IPS) является тот факт, что экраны выдают четкий черный цвет в результате полного блокирования света перпендикулярными поляризационными фильтрами. Загорание субпиксела происходит не при отсутствии напряжения, а при его наличии; дохлые же точки черны, как смоль.

    IPS-панели обеспечивают отличную цветопередачу и имеют широкие углы обзора (в силу особого расположения молекул ЖК) — порядка 170 градусов. Однако, отличное решение одних проблем привело к осложнениям с другими (и без того не идеальными, но хотя бы приемлемыми) параметрами TN:

  • Ни выдающейся яркости, ни контрастности IPS-матрицы не демонстрируют из-за большей площади, ссуженной электродам.
  • Они потребляют много энергии, отчасти из-за необходимости установки мощной лампы (чтобы свет прорывался сквозь лес электродов), отчасти из-за большего, чем у TN числа транзисторов на каждый субпиксел. Это ограничивает их использование в ноутбуках.
  • Время отклика у IPS обычно выше, чем у TN, особенно при переходах между близкими состояниями яркости элемента.
  • Дорого.

  • Законная ниша матриц IPS (плюс S-IPS, а также A-SFT, SA-SFT, которые продвигает компания NEC) — мониторы для профессиональной работы с изображениями диагональю от 19–20 дюймов и выше. Если цена на IPS в будущем упадет до приемлемых пределов (желательно, вместе с временем отклика), сфера их применения, естественно, значительно расширится.

    К огромному сожалению, направление вектора развития рынка «потребительского хайтека» задается не столько развитием технологий, сколько ухищрениями «маркетоидов», чья главная цель — обеспечить компаниям наибольшие прибыли, оставив при этом потребителей в счастливом неведении относительно купленного продукта. С одной стороны, все выглядит замечательно: недоступные ранее (по цене) товары стремительно дешевеют, потребительские характеристики улучшаются — в общем, коммунизм в отдельно взятой стране, да и только. Но, увы — при более пристальном рассмотрении оказывается, что все далеко не так радужно, как может показаться после чтения рекламных буклетов и хвалебных статей.

    Возьмем, к примеру, цифровые камеры. Казалось бы, давно известно, что одной из главных качественных характеристик является размер матрицы — чем он больше (при одинаковом количестве регистрирующих элементов), тем меньше т.н. «шумов» и прочих гадостей (в том числе связанных и с увеличением «кроп-фактора»). Однако в действительности все происходит ровно наоборот: с целью максимально удешевить конечный продукт, площадь матрицы уменьшают, пытаясь при этом втиснуть на нее 6, 7, 8 мегапикселов, прекрасно зная, что большинство потребителей покупают именно «мегапиксели» (мегагерцы, мегабайты — нужное подчеркнуть), не утруждая себя изучением остальных параметров, зачастую намного более важных.

    Примерно то же самое происходит в данный момент на рынке ЖК-мониторов. В сознание среднестатистического потребителя прочно внедрили мысль, что главный критерий отбора «крутого» современного монитора — паспортное время отклика: чем оно меньше, тем лучше. При этом прочие параметры, такие как: контрастность, углы обзора, цветопередача, эргономика и т. п., как правило, либо вообще не принимаются во внимание, либо отодвигаются на задний план. Нет ничего удивительного в том, что мониторам на дешевых и «быстрых» матрицах TN+film удалось в рекордно короткие сроки фактически полностью подмять под себя рыночный сектор 17-дюймовых моделей, более того, сейчас данная технология активно прорывается и в епархию «девятнашек» (в частности, и к большому сожалению, на TN+film почти полностью перешла даже Sony). В результате мы получили ситуацию, при которой приобрести ЖК-монитор с диагональю 17”, кроме как на матрице TN+film стало в буквальном смысле слова невозможно. А потребитель, в массе своей доволен — ведь «для фильмов и динамичных игр» самое важное — время реакции (16, 12, даже 8 мс!), плюс уровень цен опустился ниже плинтуса (некоторые 17” модели уже предлагаются по цене ниже $300) — ура, товарищи! А то, что если сесть ровно, то нижняя часть картинки уже будет казаться темнее верхней, на градиентной заливке невооруженным взглядом видны полосы, или по DVI подключить монитор не получится — переживем. Главное — «шагаем в ногу с прогрессом», вот в чем нехитрое «юзерское» счастье.

    На самом деле, основная трудность заключается в том, что подобрать «универсальный» ЖК-монитор очень трудно, ибо получается, что каждый тип матрицы «заточен» под конкретные сферы применения. Так, если дешевые TN+film действительно как нельзя лучше подходят для игр и кино, то для серьезной, вдумчивой обработки изображений они, мягко говоря, не годятся — в первую очередь, мешает 18-битное представление цвета, во-вторых — весьма посредственные значения углов обзора. Для работы с цветом оптимальным выбором считаются матрицы S-IPS, которые, к тому же, в большинстве случаев сопоставимы с TN+film по производительности, немного уступая MVA/PVA по контрастности. Казалось бы, чего еще желать, но, как уже было сказано, матрицы этого типа дороги, а это не соотносится с планами «маркетоидов». Неплохая цветопередача, отличные углы обзора и высокая контрастность — отличительные свойства матриц MVA/PVA, но «скорость» матриц этого типа оставляет желать лучшего — в играх и динамичных киносценах может быть заметен некоторый «смаз» изображения. Впрочем, последний критерий сугубо субъективен; мне известно достаточно много пользователей, которые абсолютно довольны своими xVA и не замечают никаких «смазов» или иных артефактов картинки.

    Отсюда вывод: если ваше общение с ПК ограничивается офисными приложениями, браузером и почтовым клиентом, а также играми и «киношками», можете вполне ограничиться моделями на базе TN+film, благо их выбор сейчас чрезвычайно велик. Если же к монитору предъявляются намного более высокие требования — увы, придется констатировать, что покупка 17-дюймовой модели вам заказана (редкое исключение — мониторы дорогой линейки ColorEdge фирмы Eizo, а также некоторые модели от NEC), и выбор должен заключаться в 19” или 20” с матрицами MVA/PVA или S-IPS, что, как вы понимаете, будет отнюдь недешевой покупкой (от $500 и выше).

    Денис Степанцов
    [dh@computerra.ru]

    MVA и PVA

    Следующая технология, MVA, разработанная Fujitsu как артифицальный амфидиплоид (в смысле искусственный гибрид) TN и IPS, должна была раздать всем сестрам по серьгам, обещала разрешить проблемы, сопутствующие описанным выше типам матриц. (Fujitsu больше не занимается разработками MVA-матриц, права на технологию проданы корпорации AU Optronics). MVA обеспечивает широкие углы обзора (160 градусов в обоих направлениях), замечательную контрастность и глубокий черный цвет. При перегорании элементы, как и в случае IPS, чернеют. Цветопередача лучше, чем у TN, а скорость отклика пикселов была заявлена в 25 мс и ниже.

    MVA расшифровывается как Multi-Domain Vertical Alignment, это усовершенствованная версия ранней разработки Fujitsu — VA, поэтому сначала обратимся к ней. Интересная особенность здесь в том, что молекулы жидкого кристалла здесь организуются не параллельно к плоскости экрана, как у TN и IPS, а перпендикулярно к ней. Пока нет разности потенциалов между электродами, молекулы выстроены между фильтрами, словно гвозди, набитые в ложе йога и прикрытые простыней. Свет не проходит, поскольку плоскости поляризации фильтров ортогональны. Когда появляется поле, кристаллы дружно наклоняются в сторону, меняя вектор поляризации. Свет проходит в нужном количестве, которое регулируется углом наклона. Существенный недостаток такого способа — угол обзора невероятно мал. Если посмотреть сбоку вдоль «гвоздей», свет будет быстро чернеть. Если посмотреть с другой — наоборот, белеть.

    Вот эту-то проблему и решила MVA, разрубив, как гордиев узел, каждый субпиксел на домены. Подложки здесь не плоские, а поделенные выступами на два или четыре домена. Все домены переключаются одновременно и одинаково, но «гвозди» в них наклоняются в противоположных направлениях. Таким образом, при, например, половинном включении (средний серый), если посмотреть с любого края, половина молекул ЖК будет повернута боком (свет), а половина острием (тьма). По центру все молекулы будут иметь одинаковый половинный наклон (хотя и в разные стороны), то есть пропускать половину света. Изящно придумано, правда?

    Великие надежды разбились о великие разочарования — чрезмерное время отклика и высокую цену.

    И если последнее со временем из-за эффекта масштаба рассосалось бы, то первое — настоящая беда. В цифрах все смотрится красиво — даже 25 мс вроде бы должны означать приемлемую динамику. Но это цифра, полученная в результате измерений full on/full off, а всю свою подлую сущность технология показывает именно на переключении между близкими состояниями (уровнями серого), которое в этих цифрах никак не отражено. Зато оно лучше некуда отражено в реальности — при просмотре теле/видео, в гоночках-шутерах.

    Вердикт вынесла сама невидимая рука призрака Адама Смита, звенящего цепями по европам с америками: маленькие тиражи, большие диагонали, специальное применение — работа с фотографиями (цветопередача все же на уровне, хотя, уступает S-IPS из-за странного поведения при взгляде строго по центру), возможно, офисная работа. Во всяком случае, для домашнего мультимедийного монитора MVA не годится (пока?), да и очень уж недешево…

    Что же касается PVA (Patterned Vertical Alignment) — то это эквивалент MVA, предложенный и продвигаемый фирмой Samsung. Здесь все те же достоинства и недостатки, поэтому бессмысленно отдельно описывать эту технологию.

    Доводка и шлифовка

    В последнее время появилось немало маркетинговых обозначений для ЖК-дисплеев, в основном в ноутбуках: CASV, TruBrite, ClearView, Crystal View, XBrite и прочее (см. на эту тему также «Огород Козловского» в этом номере). Никаких особо новых технологий за этими названиями не скрывается, кроме глянцевого внешнего поляризатора (визуально повышает контраст) и иногда увеличенной мощности подсветки. Как правило, если в дополнение такому названию нигде не указан тип матрицы, а сама она недорога, то это, скорее всего, TN+Film. Следует отчетливо понимать, что все эти названия являются больше торговыми марками, мормышками, нежели указаниями на конкретные значительные технологии. За каждой из них, конечно, стоит нечто — но, увы, не принципиальное, не революционное и не уникальное.

    Впрочем, конечно же, полезные примочки способны добавить матрице качества и покупательской любви. Например, технология Toshiba CASV (Clear Advanced Super View) означает, что экран не матовый, как обычно, а глянцевый и имеет антибликовое покрытие. С CASV изображение кажется более контрастным, увеличиваются углы обзора, поверхность экрана напоминает ЭЛТ, а работа в условиях хорошей освещенности (например, рядом с окном или даже на улице в тени) с таким экраном становится гораздо удобнее.

    Аналогичные улучшения продвигает компания Sony под своей маркой XBrite, такие панели появились даже в стационарных мониторах этой фирмы весной прошлого года. В начале этого уже объявлена технология X-black, и здесь заявлено, что это не просто глянец (на который многие обозреватели жалуются, потому что в таких дисплеях, когда они не показывают яркую сплошную картинку, отражается все подряд), а более совершенное покрытие.

    Особняком стоит используемое IBM обозначение FlexView — дисплеи такого типа устанавливаются в топовые конфигурации ноутбуков T42 и R51, и это не что иное, как S-IPS-матрица (с матовой поверхностью).

    На диете

    Распространение ЖК для настольных дисплеев предварялось их использованием в ноутбуках, и это направление развития до сих пор остается одним из самых важных. Можно увидеть здесь курьез, но общее качество изображения у панелей для ноутбуков заметно ниже, чем у настольных мониторов. Тут есть специфические проблемы, главная из которых — нужда в оптимизации энергопотребления, поскольку экран является одной из самых «жрущих» деталей ноутбука. Надежды на прогресс в этой области связаны со сравнительно новой технологией — LTPS (Low Temperature Poly Silicon, низкотемпературный поликристаллический кремний, p-Si), которая более эффективна, чем традиционная (с использованием аморфного кремния, a-Si).

    Дело в том, что подвижность электронов в тонкопленочных транзисторах на LTPS (200 кв. см/В·с) значительно выше, чем в TFT на аморфном кремнии (0,5 кв. см/В·с). Это позволяет уменьшить площадь управляющих транзисторов. При этом повышается апертурный коэффициент субпикселов (возрастает полезная площадь). Следовательно, панель может обеспечивать либо большую яркость при той же мощности ламп, либо понижать затраты энергии. Дополнительный выигрыш в экономии энергии сам собой проистекает еще и из-за уменьшения физического размера транзисторов. Кроме того, с LTPS появляется возможность встраивать управляющие интегральные схемы непосредственно на подложку («System-on-Panel»), из-за чего ощутимо сокращается количество внешних контактов (примерно с 4000 тысяч до 200), уменьшаются размеры и вес панелей, а в перспективе — повышается надежность и снижается цена. Наконец, мелкие транзисторы позволяют легко уменьшить размер ячеек, что создает неплохой задел для будущего увеличения разрешения.

    Вся эта прелесть покуда отравляется горькой приправой — высокой ценой. Однако производство LTPS-панелей стабильно налаживается, и стоит ожидать в ближайшие годы стремительного захвата (сверху) новой технологией рынка ЖК-панелей, по крайней мере, для ноутбуков. LTPS прямо или косвенно продавливается такими организациями как Standard Panels Working Group и Mobile PC Extended Battery Life Working Group, которые все ужесточают и ужесточают рекомендации по энергопотреблению панелей.

    Есть и другая загвоздка, мешающая панелям для ноутбуков конкурировать на равных с «настольными» — жесткие требования к компактности. Как правило, ее толщина не превышает 7 мм, а это затрудняет равномерное распределение света по поверхности, задачу и без того непростую — ведь в целях экономии энергии лампа у ноутбуков обычно одна.

    Не секрет, что некоторые производители применяют в одной и той же модели дисплея не только разные варианты исполнения матриц, но и матрицы разного типа, причем указываемые технические параметры монитора остаются неизменными. Поэтому совет покупателям будет банален: своими глазами смотреть надо.

    Отличить TN-матрицу от других типов не составляет труда. Посмотрите на экран сбоку, видите — белые поля приобретают грязно-желтый оттенок? Попробуйте взглянуть еще и снизу — изображение темнеет, для больших углов превращаясь в «негатив». Негатив на самых светлых участках заметен и при взгляде сверху.

    IPS-матрицу тоже распознать легко — правда, нужно обеспечить хотя бы на части экрана черное поле (DOS-окно или момент загрузки ОС). Здесь технологию выдает явный фиолетовый оттенок при взгляде сбоку.

    Опознать MVA- или PVA-матрицу по внешним признакам проблематичнее: единственные и не всегда заметные особенности — поля серой градиентной шкалы с уровнями 2–10%, кажущиеся при строго перпендикулярном взгляде на экран серебристыми, и общая медлительность. Но здесь работает метод исключения: если это не одна из двух явно «засвечивающихся» технологий, то это MVA или PVA.

    Впрочем, не все определяется матрицей. Мне известны мониторы, выпускавшиеся в разных модификациях на одной и той же матрице, но с разной «обвеской» (название модели при этом не менялось), визуальная оценка качества которых имела разброс от «хорошо» до «неприемлемо».
    Один из важных моментов — система регулировки яркости. Здесь применяются разные методы: регулировка собственно уровнем поляризации пикселов или яркостью подсветки. Последнее не дает нужного диапазона регулировки, и зачастую используется комбинированный метод: вниз от положения по умолчанию темнеют пикселы, а вверх — растет яркость лампы. При регулировании подсветкой «гамма» (кривая зависимости яркости от уровня сигнала) не меняет формы (в идеале — прямая линия), а при регулировании уровнем поляризации — обычно меняет (что видно по сливающимся градациям начального и конечного участков серой шкалы).

    В некоторых сетевых форумах можно найти рекомендации по проверке наличия у мониторов мерцания (так называемый карандашный метод): если перед светлым экраном вдоль его плоскости быстро помахать предметом типа карандаша, можно приблизительно оценить и частоту, и интенсивность мерцания. Когда вместо равномерного сектора видны несколько отдельных «проекций» карандаша на фоне экрана — мерцание имеет место; чем отчетливее проекции, тем оно интенсивнее, а по количеству проекций можно судить о частоте.

    Для активноматричных ЖК-дисплеев мерцание, впрочем, обусловлено иными причинами, нежели для ЭЛТ. Каждая отдельная точка активной матрицы сама по себе не мерцает — она «помнит» заданный уровень яркости и поддерживает его до следующего такта обновления. Не слишком часто встречающееся мерцание ЖК-дисплеев вызвано лампой подсветки — вернее, схемой регулировки яркости, основанной на модуляции высоковольтного напряжения. Эффект мерцания в любом случае выражен для LCD значительно слабее, чем для ЭЛТ, поскольку инерционность люминофора лампы в разы выше, чем у люминофора ЭЛТ, и проявляется в основном на средних и малых значениях яркости экрана, если таковая регулируется подсветкой. Но, в отличие от ЭЛТ, никакими настройками в ОС изменить частоту мерцания LCD (если оно есть) не удастся.
    Чисто практический совет для тех, кто все еще опасается битых пикселов: если выбранную модель монитора удастся найти на витрине (она там работает, но еще не успела покрыться полугодовым слоем пыли) — с витрины и возьмите. Дело в том, что основной процент неисправных тонкопленочных транзисторов проявляет себя в течение первых нескольких десятков часов работы, в дальнейшем вероятность появления «боя» резко падает.

    Не ленитесь установить в OC inf-файл от ЖК-монитора, в нем определяются оптимальные значения разрешений и частот, при использовании которых будут наиболее корректно работать все предусмотренные изготовителем функции. Разумеется, кроме этих разрешений и частот монитор не откажется переварить весь спектр, определяемый стандартом VESA, и ничто не мешает выбрать в ОС «Стандартный дисплей @75 Гц». Но если, к примеру, на частоте 60 Гц монитор корректно отрабатывает виртуальный рабочий стол, вдвое больший физического разрешения матрицы, то вовсе не факт, что он будет это делать корректно на частоте 75 Гц.

    Не следует забывать, наконец, что заявленные показатели времени отклика и максимальной яркости приведены (измерены), как правило, для случая максимальной контрастности матрицы (или монитора в целом). Однако в реальности у подавляющего большинства мониторов, если выкрутить контрастность на максимум (по умолчанию обычно используется уровень 50 из 100), сильно страдает гамма, или, иными словами, точность передачи градаций серого. То же самое зачастую происходит и при подключении всевозможных динамических улучшателей картинки (MagicBright, ErgoBrite etc). При выборе конкретного экземпляра не ленитесь настраивать регулировками яркости и контрастности минимальный уровень черного при точной передаче серой шкалы (лучше всего использовать настроечные шаблоны DisplayMate, где можно вывести шкалу из 256 уровней серого) и только затем оценивать отдачу монитора в приложениях и субъективную яркость.

    Сергей Леонов
    [sleo@computerra.ru]

    Заключение

    Недостатков у жидкокристаллических панелей хоть отбавляй. Рассчитывать на скорое окончательное решение всех проблем посредством какой-то чудо-технологии не приходится. Разработчикам и производителям предстоит выстоять затяжную битву за каждый миллиметр территории по всем направлениям — улучшению контрастности, цветопередачи, углов обзора… Призвав пророческий дар (ох, неблагодарное занятие!), можно попробовать предположить путь, который впоследствии приведет к «идеальному монитору» будущего: S-IPS со значительно уменьшенным временем отклика и увеличенной контрастностью, построенный на усовершенствованной технологии LTPS (у современной остаются проблемы с большими диагоналями).

    © ООО "Компьютерра-Онлайн", 1997-2022
    При цитировании и использовании любых материалов ссылка на "Компьютерру" обязательна.