3 вида матриц в ноутбуках: какой выбрать?

Как известно, львиную долю стоимости любого ноутбука составляет стоимость установленной в нем матрицы. Но при покупке мобильного компьютера потенциальный покупатель чаще всего интересуется диагональю дисплея и его рабочим разрешением. Конечно, эта скупая информация способна создать некое общее представление о том, что и как будет видеть пользователь, но, на наш взгляд, процесс выбора матрицы, идеально подходящей для решения конкретных задач, заслуживает более пристального внимания…

Все современные дисплей «обвешаны» немереным количеством торговых марок и технологий (Crystal, Shine, Bright, True, Ultra), запутаться в которых можно очень быстро. К тому же многие эти «лейблы» являются чисто маркетинговыми решениями, обладающими помимо декларируемых достоинств и недостатками, о которых производитель обычно не упоминает.

Поэтому мы решили «разложить по полочкам» все современные технологии производства жидкокристаллических матриц, дабы было проще определиться с выбором ноутбука (где матрица является неотъемлемой частью) для выполнения определенных задач.

Немного истории

Первые упоминания о жидких кристаллах относятся к 1888 году, когда австрийский ботаник Ф.Райницер обнаружил эти удивительные структуры в ходе своих экспериментов. Однако термин «жидкий кристалл» был дан его коллегой немецким физиком О.Леманном, который попутно исследовал их электромагнитные и оптические свойства.

По своей природе жидкие кристаллы представляют собой переходное состояние вещества между твердым и жидким состояниями, где сохраняется кристаллическая структура молекул и в то же время обеспечивается текучесть. Вы и сами можете это увидеть.

В общем виде матрица состоит из двух листов гибкого поляризуемого материала со слоем жидкокристаллического раствора между ними. Если легко нажать на поверхность матрицы во время работы, то можно заметить, что он поддается, смещая жидкость, находящуюся внутри.

Семейства матриц: преимущества и недостатки

TN (Twisted Nematic)
Модификации: STN, DSTN, TN+Film

Преимущества
- хорошее время отклика, от 16мс -25мс;
- самая дешевая технология.

Недостатки
- плохая цветопередача;
- низкая контрастность;
- черный цвет плохо передается и выглядит как темно-серый;
- битые пиксели на экране выглядят яркими точками;
- маленькие углы обзора, у технологии TN+Film - до 140°.

MVA (Multi-Domain Vertical Alignment)
Модификации: PVA, ASV

Преимущества
- высокие яркость и контрастность до 500:1;
- цвета отображаются лучше TN;
- неплохая передача черного цвета;

Недостатки
- углы обзора до 160°.
- искажается цветопередача;
- битый пиксель выглядит, как черная точка;
- время отклика примерно 25мс.

IPS (In-Plane Switching)
Модификации: Super IPS, Dual Domain IPS, A-IPS

Преимущества
- черный цвет выглядит черным;
- битый пиксель выглядит не ярким, а черным;
- контрастность до 300:1;
- самая лучшая цветопередача;
- углы обзора порядка 170-180°

.Недостатки
- самое большое время отклика, не меньше 30мс и до 50-60мс;
- большое энергопотребление;
- самая дорогая технология.

Современная же история жидкокристаллических матриц началась в 60-х годах прошлого века, когда в корпорации RCA (Radio Corporation of America) появились «прадедушки» дисплеев современных ноутбуков.

Исследования Д. Фергасона, разработавшего первые образцы индикаторов на жидких кристаллах и Р.Вильямса, занимавшегося исследованиями воздействия электрического поля на нематические кристаллы и привели к рождению технологии жидкокристаллических матриц.

Первым прототипом современного дисплея можно считать цифровые часы, появившиеся в 1966 году. Правда, по своей сути это был не полноценный дисплей, а матрица из восьмисегментных ЖК-индикаторов, первые дисплеи с адресацией каждой точки появились во второй половине 70-х годов.

Так выглядит ЖК-матрица ноутбука в разобранном виде

За сорок лет своего существования жидкокристаллические матрицы прошли огромный путь, но применительно к ноутбукам вершиной их эволюции можно считать активную матрицу, изготовленную по технологии TFT (Thin Film Transistor – тонкопленочный транзистор), которая используется в подавляющем большинстве портативных компьютеров.

Три кита ЖК-технологий

Все современные матрицы для ноутбуков можно разделить на три большие группы по числу базовых технологий их изготовления. Главное отличие между ними – это способ расположения кристаллов в матрице, что непосредственно влияет на прохождение света, а соответственно, и на характеристики матрицы.

Первой появилась технология TN (Twisted Nematic – скрученные нематические), которая появилась в начале 70-х годов. В такой матрице организация кристаллов напоминает скручивающуюся спираль. В чистом виде эта технология сегодня не используется, поскольку она не позволяет точно передавать цвета, да и контрастность и время отклика оставляют желать лучшего.

Но самым главным минусом TN-матриц все же были углы обзора, особенно вертикальные, даже незначительное отклонение приводило к изменению цвета пикселя.

Такой сильный перепад яркости между верхом и низом
экрана возникает из-за недостаточно большого
угла обзора по вертикали

Поэтому вполне закономерным можно считать появление усовершенствованной технологии, получившей название TN+Film.

Доработка достаточно проста, на матрицу наложили специальную пленку, которая и расширяет углы обзора. Полученные значения достигают 140 градусов по горизонтали (для сравнения, угол обзора обычной TN матрицы составляет всего лишь 90 градусов), по вертикали же ситуация улучшилась несильно.

Если внимательно присмотреться к матрице на основе этой технологии, то можно заметить, что очень сложно найти такое положение, при котором бы наблюдалась равномерная засветка (чаще всего наблюдаются вертикальные искажения).

Отклонившись от этого положения в сторону, практически сразу же можно заметить падение контрастности и искажение цветовой гаммы. Да и черный цвет на самом деле выглядит серым.

На экране ноутбука чистый белый фон, но явно видно
искажение цветопередачи при взгляде с боку

Большей четкости позволяет добиться увеличение разрешения, правда, при этом остальные параметры не меняются.

Невысокое качество цветопередачи (вплоть до неестественного отображения), низкая контрастность, блеклость картинки, малые углы обзора – вот основные минусы этих матриц.

Зато такие матрицы являются очень быстрыми (малое время отклика) и отличаются невысокой ценой, что и обуславливает их применение по сей день.

Присмотритесь к экрану любого бюджетного ноутбука, и вы убедитесь в вышесказанном. Кстати, чаще всего дисплеи, созданные по технологии TN+Film имеют диагональ 14-15 дюймов, небольшое разрешение (обычно 1024х768 пикселей) и характеризуются яркостью 100-110 кд/м² (этого недостаточно для комфортной работы в солнечных условиях) и контрастностью в районе 50:1.

Fujitsu Siemens Lifebook P7010: глянцевая технология Crystal View
(без нее ЖК-матрицы не отличаются хорошим качеством цветопередачи)

Обращаем ваше внимание на то, что здесь мы приводим фактические значения параметров матрицы. Заявленные производителем обычно выше и, по сути, представляют собой теоретический максимум, да и сами измерения обычно производятся в специальных условиях, отличающихся от тех, в которых придется работать конечному пользователю.

Впрочем, если невозможно улучшить технологию, то нужно придумать другую. Это и продемонстрировала компания Hitachi, предложив технологию ISP (In-Plane Switching – переключение на плоскости).

Также эта технология известна под названием SuperTFT. Матрицы, изготовленные по этой технологии, имеют углы обзора 170 градусов в обоих направлениях, что обусловлено более точным механизмом управления ориентацией жидкими кристаллами – они располагаются параллельно друг другу. К тому же обеспечиваются более высокие яркость и контрастность до 300:1.

Но зато ISP-матрицы отличаются большим энергопотреблением, приличным временем отклика и очень высокой ценой. Однако по качеству цветопередачи равных им на сегодняшний день нет.

В IBM ThinkPad T42 матрица сделана по технологии IPS

Нетрудно заметить, что две вышеперечисленных технологии обладают взаимно противоположными характеристиками, что наталкивает на мысль о возможности создания промежуточной технологии. И она появилась в 1996 году под эгидой Fujitsu.

За счет усовершенствования способа размещения жидких кристаллов (они расположены параллельно друг к другу, но под прямым углом к поляризационному фильтру) удалось создать новую технологию MVA (Multi Domain Vertical Alignment – многодоменное вертикальное выравнивание).

Получился некий промежуточный вариант, который обладает достоинствами ISP (высокие яркость и контрастность до 500:1, еще большие углы обзора), но время отклика все же превышает лучшие образцы TN+Film.

Также стоит упомянуть о модификации этой технологии PVA, разработанной компанией Samsung, которая отличается еще большей яркостью и контрастностью. Схожая разработка ASV (Advanced Super View) есть и у компании Sharp.

Между "матом" и "стеклом"

Выше мы говорили о том, что TN+Film матрицы отличаются невысоким качеством изображения, и одним из путей его повышения стала замена матового покрытия на глянцевое.

Родоначальником этой идеи выступила компания Toshiba, технология называлась CASV (Clear Advanced Super View). Ради справедливости стоит заметить, что сегодня этот термин практически не используется, но подобные технологии есть практически у любого серьезно производителя жидкокристаллических матриц.

Та же Toshiba нынче продвигает TruBrite, у Sony это X-Brite и X-Black, у ASUS – ACE View, у IBM – FlexView, у Fujitsu – CrystalView.…

Что интересно, все эти технологии имеют общую идею, но могут использоваться по отношению к различным типам матриц, что и дает разные результаты.

Toshiba Qosmio G20: в ЖК-матрице TruBrite испольтзуется две
лампы для бокового освещения экрана

Но для начала давайте все же рассмотрим, почему все так резко начали менять свои матовые матрицы на «стекло».

Ключевой особенностью матовой матрицы является то, что ее коэффициент отражения (или другими словами, усиления) равен единице. Это означает, что, к примеру, яркость изображения никоим образом не усиливается и напрямую зависит от яркостных возможностей непосредственно матрицы.

Но если же установить между матрицей и глазами пользователя «стекло», имеющее коэффициент отражения больше единицы, то в соответствии с законами физики будет создаваться впечатление более яркой и контрастной картинки.

Хоть и обман зрения, но весьма эффектное решение. Кстати, заметим, что называть такие матрицы «стеклянными» или «зеркальными» не совсем правильно, чаще всего используется специальная пленка, и по аналогии с фотографией их правильней называть глянцевыми.

В ноутбуках Sony используется технология X-Brite: дисплей с такой матрицей, кажется более четким, ярким и контрастным

Возьмем, например, технологию Sony – это X-Brite.

Удивительно, но сама терминология (X-Brite – eXtended Brite (от bright) – расширенная яркость) отражает суть усовершенствования. Формально дисплей с такой матрицей, кажется более четким, ярким и контрастным, но при хорошем освещении. Это сугубо субъективное ощущение и базируется на особенностях человеческого зрения (дисплей с гладкой поверхностью будет восприниматься более контрастно, чем матовый).

Если говорить о TN+Film с X-Brite, то отметим, что высокий уровень черного цвета (2-3 кд/м²) здесь не уменьшился, и вы сразу это почувствуете когда внешнего освещения будет немного. Правда, есть и позитивное улучшение – это отсутствие рассеяния проходящего света.

Но с другой стороны, это приводит к тому, что матрица «зеркалит» (этот недостаток не присущи матовым матрицам), любые внешние яркие объекты будут просто отражаться на дисплее, как в зеркале.

У компании Dell также есть своя технология UltraSharp: некладывается на недорогие TN+Film матрицы

Еще один важный момент, у той же Sony младшие матрицы X-Brite принципиально отличаются от старших и представляют собой недорогие матрицы с глянцевым покрытием.

Это сразу видно по цене ноутбука, но навскидку более качественными характеристиками отличаются матрицы с высоким разрешением, обычно 1400х1050 пикселей. К тому же следует видеть разницу между качеством матрицы и качеством глянцевого покрытия.

Та же Toshiba выпускает 15-дюймовые матрицы с разрешением 1600х1200 пикселей с глянцевым покрытием, которые имеют весьма высокие характеристики: контрастность – до 200:1, яркость – до 150 кд/м², хорошие углы обзора.

Похожая ситуация и с Sony X-Black, опять же увеличенные яркость и контрастность, и даже черный цвет близок к черному. Но опять же побочными эффектами являются наличие бликов при неудачном освещении и «маркость» матрицы.

Таким дисплеям требуется специальный уход, поскольку они с завидной настойчивостью собирают на себе различный мусор, как-то пыль, следы от пальцев. То же самое можно сказать и о технологиях Color Shine и Crystal Shine, используемых в ноутбуках ASUS, те же идеи и тот же результат.

Однако, как мы уже упомянули, возможны различные комбинации. К примеру, технология ACE View обычно используется с глянцевыми матрицами, в то время как IBM применяла FlexView и по отношению к матовым матрицам.

Если сравнить две схожих IPS-матрицы этих компаний, то, на первый взгляд характеристики очень похожи. Контрастность 200:1, яркость в районе 150 кд/м², углы обзора 170 градусов по горизонтали и вертикали, цвета яркие и насыщенные, близкие к естественным, очень чистый белый цвет, – в общем, пользователь, сидящий перед таким дисплеем, не будет испытывать неудобств. А разница заключается в том, что на матрицах ноутбуков IBM меньше четкость изображения, но зато нет бликов.

ASUS W5F поддерживает современные технологии компании
– ColorShine / CrystalShine / ASUS Splendid

Но мы не ошибемся, если скажем, что большинство этих технологий производители «накладывают» на недорогие TN+Film матрицы. Dell UltraSharp – этого поля ягода, Acer CrystalBrite – то же самое, правда, сделана ставка на пониженное энергопотребление…

Итак, наибольшее рапространение среди матриц, получили TN+Film (компании ASUS, Samsung в настоящее время используют только такие матрицы), хотя есть и исключения.

Та же Fujitsu свою технологию CrystalView базирует только на MVA (было бы странно, если бы это оказалось не так). Поэтому глянцевые матрицы с этой технологией имеют прекрасную контрастность и углы обзора, но все-таки не идеальны с точки зрения цветопередачи и времени отклика. Это особенности технологии MVA, а отнюдь не производства, как многие считают.

И где ж тут правда?

Согласны, разобраться в этом скопище технологий довольно сложно, но мы все же попытаемся сделать некоторые выводы.

В первую очередь, следует определиться с областью использования ноутбука, и, исходя из этого, выбирать тип матрицы.

Возьмем, например, потребности фотодизайнера. Матрица TN+Film – ни в коем случае, MVA слабовата будет, а вот ISP – то, что надо. Качество цветопередачи выше всяческих похвал, ну а большое время отклика в данном случае не столь критично.

Зато для геймера ISP-матрицы будут просто кошмарными, динамичная игра при времени отклика 25-30 мс будет выглядеть, мягко говоря, неадекватно. В этом случае единственным вариантом будет «скоростная» TN+Film-матрица. В принципе, можно остановиться на широкоэкранной, тогда и просмотр фильмов будет более комфортным.

Не стоит пренебрегать и матрицами с применением тех или иных технологий, улучшающих качество цветопередачи, яркость и контрастность (X-Brite, CrystalView и т.п.).

Скажем честно, найти четкую грань между этими технологиями практически невозможно, но наш взгляд, некоторое (!) улучшение по отношению к матрицам без применения каких-либо технологий, все же есть.

Однако существует и другое мнение – для того, чтобы пользователь смог разобраться в современных типах матриц, производители и сделали эту подсказку, которая является не чем иным, как маркетинговыми обозначениями. Но, как нам кажется, вся загвоздка в том, что эти абстрактные названия помогают скрыть истинный тип матрицы, которая чаще всего будет TN+Film.

Что касается будущего жидкокристаллических матриц для ноутбуков, то наиболее радужные перспективы здесь имеет технология LTPS (Low Temperature Poly Silicon – низкотемпературный поликристаллический кремний), которая по всем параметрам превосходит все ныне существующие технологии, но очень дорога и трудоемка.

Правда, до ее массового использования еще далековато, и поэтому будем жить с теперешними технологиями, которые не менее привлекательны…