IPS матрица: что это такое — подробное руководство. IPS матрица в смартфоне: что такое, как работает, плюсы и минусы

В далеком 1988 году фирма Fuji представила первый потребительский, по-настоящему цифровой фотоаппарат DS-1P. Он мог делать снимки в 0,4 мегапикселя и сохранять их на съемную карту памяти типа SRAM. А уже в 2000 году снимать цифровые фото умел и мобильный телефон — Sharp J-SH04, релиз которого состоялся в Японии. Да, на то время он делал не совсем качественные кадры, но он их делал! Далее была легендарная К-серия от Sony Ericsson, N-серия Nokia, первый в мире 8-ми мегапиксельный камерофон от Samsung.

С каждым годом фототехника училась снимать все лучше и лучше, появлялись зеркальные и беззеркальные камеры, ультразумы и ультракомпакты. Но если габариты фотоаппаратов позволяли внедрять ту или иную технологию в полном объеме, то с мобильными телефонами это сделать было проблематично. И все же производители стараются улучшать характеристики камер смартфонов, искать золотую середину между габаритами и качеством. Давайте же рассмотрим основные параметры, которые влияют на получаемый снимок.

В первой части этого выпуска мы рассмотрим самую важную часть любой камеры — матрицу. Светочувствительный сенсор, который преобразует оптический сигнал, получаемый извне, в цифровой снимок.

На качество фотографии влияют несколько параметров:

Размер матрицы. Грубо говоря, чем больше матрица, тем больше света она может принять и тем лучше будет снимок, особенно при плохой освещенности. Размеры принято обозначать в дюймах в дробном виде, например — 1/2,3” (6.17×4.55 мм), 4/3” (17.30×13.00 мм). Максимально большой сенсор имеет размер 36×24 мм, равный кадру 35 мм пленки. Такие матрицы называют «полнокадровыми». Их наличие - это прерогатива профессиональных, дорогих фотоаппаратов. Естественно, что камеры мобильных телефонов не могут оснащаться большими матрицами. Для сравнения приведу следующий рисунок и таблицу:

Размер матрицы у всех современных смартфонов примерно одинаковый. Особняком стоят камерофоны от Нокии 808 PureView, Lumia 1020. Первый имеет размер сенсора 1/1.2” (10.67×8.00 мм), а второй - 2 /3” (8.80×6.60 мм). На следующем рисунке вы сможете увидеть визуальное сравнение размеров матрицы некоторых телефонов:

Тип матрицы. По технологии производства сенсоры современных камер делятся в основном на два типа — ПЗС (CCD) и КМОП (CMOS). Я не буду углубляться в детали, скажу лишь, что CMOS матрица на сегодняшний день является наиболее распространённой, так как обладает следующими преимуществами:

• низкой стоимостью производства
• низким энергопотреблением
• более быстрой работой (влияет на скорость фокусировки)

Хотя и есть недостаток она более шумная, нежели CCD. Поясню: цифровой шум — это дефект изображения, который возникает в основном в условиях недостаточной освещенности. Также существуют модернизированные сенсоры на основе технологии CMOS. Например, BSI-CMOS с технологией задней подсветки, которая облегчает попадания света на сенсор, впоследствие чего увеличивается светочувствительность и, соответственно, уменьшается количество цифрового шума. Такая матрица используется в большинстве современных смартфонов. Единственное, что существуют ее вариации в зависимости от производителя. У Sony это Exmor R, Exmor RS, у OmniVision - OmniBSI.

Разрешение матрицы. Сенсор любой камеры состоит из пикселей, которые формируют цифровое изображение. Каждый такой элемент отвечает за одну точку на снимке. Количество пикселей называют разрешением камеры. Чем их больше размещено на матрице, тем лучше будет детализация фотографии, ее размер. В современных камерах их количество измеряется миллионами. Допустим, есть камера, снимающая с максимальным разрешением 3888 на 2592 точек. Умножив эти два числа, мы получим количество пикселей - примерно 10 миллионов. И в характеристиках такой камеры увидим, что она делает снимки в разрешении 10 мегапикселей (Мп). Производители очень любят злоупотреблять этим параметром, повышая его для большей привлекательности продукта. Но количество мегапикселей играло важную роль только на ранних этапах развития цифровых камер, когда разрешение было очень маленькое (0,3 Мп, например) и его не хватало даже для распечатки фотографии 10х15. Сейчас уже не редкость и 40 Мп, но это все лишь маркетинговый ход, уловка для потребителя, не слишком разбирающегося в технических деталях. Указывая в характеристиках камеры большое количество мегапикселей, производитель, при этом забывает упомянуть о важнейшем параметре — физическом размере матрицы. Ведь чем больше пикселей размещено на единице площади матрицы, тем они меньше, а от их размера напрямую зависит количество «цифрового шума» на снимке. Например, фотокамера с разрешением 12 Мп и матрицей 4/3” будет делать намного качественнее снимки, чем аппарат с 40 Мп и сенсором 2/3”. Мы рассмотрели основные характеристики матрицы, есть еще дополнительные: светочувствительность, соотношение сигнал/шум. Но они напрямую зависят от параметров, рассмотренных выше.

Зачастую производители мобильных телефонов не документируют никаких особенностей матриц своих камер кроме мегапикселей. Но почти всегда мы можем найти в спецификациях модель модуля камеры, а по нему уже можно многое узнать. Например, у смартфона Xiaomi Mi4 сенсор Sony MX214, «загуглив» название, выясняем характеристики:

• физический размер - 1/3.06"
• тип - Exmor RS (собственная разработка Sony на основе BSI-CMOS)
• разрешение - 13Мп

На этом я закончу первую часть статьи. Во второй рассмотрим, что же еще, кроме характеристик матрицы, влияет на качество получаемого снимка. А также отвечу на главный вопрос — какими параметрами должна обладать камера настоящего камерофона.

Большинство пользователей в наше время знают, что существует какая-то IPS матрица (например, у них на телефоне), но толком ответить на вопрос о том, что это такое, могут лишь единицы.

На самом деле данная аббревиатура расшифровывается как «In Plane Switching» и означает буквально «Переключение внутри плоскостей».

Раньше она использовалась в телевизорах, причем в профессиональных, а сейчас ее можно видеть в телефонах, планшетах и другой подобной технике.

Причиной такой популярности IPS является невысокая стоимость. Теперь переходим к непосредственному разбору технологии.

Технология отображения

Если вы когда-то изучали строение жидкокристаллической панели своего монитора или телевизора, то легко поймете то, о чем мы будем говорить дальше.

В данном случае панель состоит из следующих элементов:

Передний и задний поляризаторы.

Светофильтры.

Направляющие жидких кристаллов.

Сами жидкие кристаллы.

Электроды.

Управляющие транзисторы.

Подсветка.

Наглядно расположение всех этих элементов можете видеть на рисунке 1.

Кристаллы в таких матрицах поворачиваются при приложении электрического поля, причем делают это одновременно, то есть вместе. Это, кстати, главная особенность IPS. Благодаря такому подходу удалось добиться значительного увеличения угла обзора. Теперь он составляет 178 о, причем как по горизонтали, так и по вертикали.

Для сравнения вот вам две схемы других типов панелей – TN и VA.

Рис. 2 Наглядное отображение панелей TN и VA

Как видите, здесь жидкие кристаллы поворачиваются совсем по-другому, и картинка получается не такой яркой, насыщенной и ее не видно с угла 178 о.

А теперь пробежимся по вышеуказанным элементам. Как известно, поляризатором называется устройство, которое позволяет получать поляризованное оптическое излучение из излучения с произвольной поляризацией.

Другими словами, в этом устройстве выделяется часть естественного света, которая обладает нудным уровнем поляризации при отражении от поверхности. Это нужно для отображения картинки.

Дальше идут светофильтры. Их размещают по два, причем так, чтобы один был повернут перпендикулярно другому. Соответственно, свет не проходит через первый светофильтр. Благодаря этому удается добиться почти идеального отображения черного цвета (разумеется, ничего идеального в мире не существует, но все же). Интересно, что по этой же причине все «битые» пиксели имеют черный цвет, а не белый.

В это время молекулы поворачиваются на 90 о и начинают пропускать свет.

Этому процессу способствуют управляющие транзисторы. Дальше располагается еще один поляризатор и блок подсветки.

Как видите, в приведенных выше других типах матриц все происходит совершенно по-другому. Главное отличие состоит в конфигурации кристаллов. Но такое расположение всех элементов дает ряд существенных преимуществ перед конкурентами, о которых мы еще поговорим. Остановимся на этом более подробно.

Преимущества

Вот список особенностей, за счет которых IPS обгоняет на рынке другие типы матриц:

Цвет практически точно повторяет исходный. По крайней мере, цветовая гамма передается весьма адекватно. Грубо говоря, нет искажения цветов при передаче их от исходника. Причем это актуально для разных углов зрения. Вы можете видеть схему цветов и углов зрения на рисунке 3 трех вышеупомянутых типов матриц – IPS, TN и VA. Возможно это благодаря постоянной цветовой температуре.

Лучший отклик при переходе от серого к серому. Правда, если говорить о других вариациях, то там лучше, безусловно, себя проявляет TN-матрица. Но и это уже очень даже неплохо.

Повышенная устойчивость к давлению. Если говорить о той же VA, то если сильно нажать на экран, произойдет искаженная реакция и некорректное перемещение пикселей. В народе это называется «волнением». Как вы понимаете, такие явления для экранов не являются нормальными.

Самое главное преимущество – яркие и насыщенные цвета. Правда, есть более мощные варианты в этом отношении, например, AMOLED – фирменная разработка Samsung. Но она и стоит на порядок дороже в плане производства.

Также некоторые врачи и эксперты утверждают, что IPS в меньшей степени вредит глазам, чем другие типы экранов. Но это проверить практически невозможно, поэтому мы оставляем это утверждение на ваш суд – хотите верьте, хотите, нет. В любом случае, преимуществ у IPS достаточно.

Разновидности матриц

Разберем типы IPS, которые использовались раньше и которые используются сейчас.

Это позволит нам проследить за эволюцией технологии.

Итак, вот какие разновидности матриц существуют:

Собственно, это самое первое поколение данной технологии и его особенности мы уже разобрали выше.

Super-IPS или S-IPS (сокращенно). В сравнении с первым поколением, это имеет улучшенную контрастность и меньшее время отклика. То есть картинка, грубо говоря, быстрее попадала на экран, чем раньше, и была более качественное.

Advanced Super-IPS или AS-IPS. Увеличена прозрачность матрицы, за счет чего стала выше яркость. Уровень контрастности тоже стал выше.

Horisontal-IPS или H-IPS. Главное улучшение коснулось белого цвета – он стал более оптимизированным. Благодаря этому картинка получилась намного более реалистичной.

Enhanced-IPS или E-IPS. Прозрачность и время отклика стали лучше, а сама технология – дешевле в изготовлении. Интересно, что на порядок лучше стала и цветопередача.

Professional-IPS или P-IPS. В данном случае значительные улучшения претерпел цветовой охват. Если конкретно, то по стандарту Adobe RGB был охват в 98%, а в NTSC – 102%. На момент изобретения технологии (а это 2010 год) она была одной из лучших в мире.

Plane-to-Line Switching или PLS. Фактически, это отдельная технология, но базируется она именно на принципах IPS, поэтому ее тоже можно смело заносить в этот список. Отличие от прародителя состоит в возможности намного более плотно размещать пиксели, а также в более высокой возможности пропуска светы и высокой яркости. Также PLS имеет более низкое энергопотребление, чем IPS. Но они все равно используются намного более активно.

Возможно, в будущем развитие этой технологии приведет к созданию совершенно уникальной матрицы, которая по всем характеристикам будет выигрывать у остальных. О перспективах развития матрицы стоит поговорить более конкретно.

Перспективы развития

На сегодняшний день IPS является одним из самых активно используемых типов матриц для показа изображений.

Основное ее преимущество состоит в низкой стоимости производства при достаточно высоком качестве изображения.

Многие компании сегодня считают развитие техники с такими экранами основным направлением своей деятельности.

Практически все китайские смартфоны, за редким исключением, имеют именно такие дисплеи, и менять ничего производители не собираются.

Если кто-то не изобретет технологию, которая будет выдавать более качественное изображение и при этом меньше стоить, в ближайшем будущем абсолютно ничего не изменится. Сейчас есть технологии, которые выдают более качественную картинку или стоят дешевле, но обе эти характеристики не сочетает ни одна другая матрица. Напоследок рассмотрим, кто может конкурировать с IPS на рынке.

Конкуренты на рынке

Она является чем-то средним между рассматриваемой матрицей и TN.

Кстати, последнюю в качестве конкурента мы не рассматриваем, потому что там картинка совсем плохая в сравнении с IPS.

Также достойную конкуренцию может составить PLS.

У нее, как мы говорили выше, есть ряд преимуществ.

Самым сильным конкурентом модно считать AMOLED. Да, она дороже, но изображение получается настолько качественным, что люди готовы платить больше. На рисунке 5 вы можете видеть наглядное сравнение этих двух типов. Преимущество очевидно. А есть еще и Super-AMOLED, который затыкает рот даже обычному AMOLED.

Но пока IPS – это дешево, оно будет использоваться повсеместно.

Над такими матрицами производят различные действия: перемножают друг на друга, находят определители, и т.п. Матрица - частный случай массива: если массив может иметь любое количество измерений, то матрицей называют только двумерный массив.

В программировании матрицей также называют двумерный массив. Любой из массивов в программе имеет имя, как если бы это была одна переменная. Чтобы уточнить, какая из ячеек массива имеется в виду, при упоминании его в программе совместно с переменной используют номер ячейки в ней. Как двумерная матрица, так и n-мерный массив в программе может содержать не только числовую, но и символьную, строковую, булевую и иную информацию, но всегда одну и ту же в пределах всего массива.

Обозначаются матрицы заглавными буквами А:MxN, где А – имя матрицы, M– количество строк в матрице, а N– количество столбцов. Элементы – соответствующими строчными буквами с индексами, обозначающими их номер в строке и в столбце a (m, n).

Наиболее часто распространены матрицы прямоугольной формы, хотя в далеком прошлом математики рассматривали и треугольные. Если количество строк и столбцов матрицы одинаково, она называется квадратной. При этом M=N уже имеет наименование порядка матрицы. Матрица, имеющая всего одну строку, именуется строкой. Матрица с всего одним столбцом называется столбцом. Диагональная матрица – это квадратная матрица, в которой не равны нулю только элементы, расположенные по диагонали. Если все элементы равны единице, матрица называется единичной, если нулю – нулевой.

Если в матрице поменять местами строки и столбцы, она станет транспонированной. Если все элементы заменить комплексно-сопряженными, она станет комплексно-сопряженной. Кроме того, существуют и другие виды матриц, определяющиеся условиями, которые накладываются на матричные элементы. Но большинство таких условий применимо только к квадратным .

Видео по теме

Тестируем флагманские камеры “вслепую”, чтобы убедиться: количество мегапикселей не определяет качество снимка. А также разбираемся в технических характеристиках камер - на что действительно стоит обращать внимание при выборе нового смартфона.

Покупатель действует по принципу “Чем больше мегапикселей, тем лучше!”, не глядя на другие характеристики. И покупает раскрученный стереотип, а не качественную технику. Проведём эксперимент. Перед вами 3 образца фотографий на флагманские смартфоны 2015 года, и три типичных сцены фотосъёмки. Ответьте:

1. Какой снимок вам кажется более качественным в каждом из случаев?
2. Как думаете, сколько мегапикселей в камере, на которую он был снят?

Макросъёмка цветка

Съёмка в условиях плохой освещённости

Подобные тесты относят к “слепым оцениваниям”. Мы нарочно не указали производителей смартфонов, чтобы бренды не мусолили глаза. Ну, как вам картинка?

Снимки сделаны на:

• HTC One (M9) - 20 Мп;
• LG G4 - 16 Мп;
• Samsung GALAXY S6 edge - 16 Мп;
• Sony Xperia Z3+ - 20,7 Мп.

Кто ваш лидер в “слепом оценивании”? Наш - Samsung GALAXY S6 edge. Заметьте: ни один из смартфонов не справился со всеми тремя снимками “на отлично”. Потому:

Вывод 1

Большее количество мегапикселей не улучшает качество фотографий. На этом сказывается масса других факторов, включительно с мегапиксельностью.

Вывод 2

Крайне сложно найти идеальный смартфон для всех сценариев съёмки. Будьте готовы к тому, что камера, снимающая потрясающе детализированные кадры при дневном освещении, вечерние тесты завалит или плохо снимет макро, например.

Как выбрать смартфон с хорошей камерой, если количество МП - не главное?

Есть 4 ключевых характеристики и ещё тонна дополнительных. Запомните! Смартфон с хорошей камерой выбирают по:

• размеру пикселей/матрицы;
• апертуре;
• системе стабилизации изображения;
• пост-обработке снимков, собственном ПО камеры.

Что это вообще всё такое?

Пиксели и матрица

Матрица камеры смартфона - это масса светочувствительных ячеек. Вы нажимаете кнопку спуска затвора, в ячейки попадает свет - абракадабра! - получается фотография. Одинаковое количество мегапикселей не означает одинаковое количество ячеек. У тех же LG G4 и Samsung GALAXY S6 edge - по 16 Мп, и кадр состоит у обоих из 5312х2988 пикселей (модели используют сенсор Sony). А вот кадр на Huawei Mate 8 при 16 Мп - из 4608х3456 пикселей.

Матрицы камер разного размера: у LG G4 и Samsung GALAXY S6 edge - 1/2.6 дюймов, а у Huawei Mate 8 - 1/2.8 дюймов. Меньшая матрица - значит, и размер светочувствительных ячеек тоже меньше. Меньшие ячейки получают меньше света: попавший на матрицу свет быстро их заполняет, а излишки “растекаются” по соседним ячейкам. Отсюда неточности в передаче деталей и “цветовые пятна”.

Флагманы, традиционно, - смартфоны с мощной камерой. Размер сенсора у 12 Мп камеры iPhone 6s Plus - 1/3’’. В Huawei Nexus 6P , Android-флагмане Google, также встроена 12 Мп камера, но с сенсором 1/2.3’’. Меньший индекс после дроби - больший размер сенсора, а значит, теоретически, лучшая съёмка. Вот такая путаница 🙂

На заметку: У камерофона Nokia Lumia 1020 - 41 Мп и матрица размером 1/1.5″. Это практически максимум для размера сенсора в смартфонах.

Чем больше сенсор, тем лучше (чем меньше индекс после дроби, тем лучше).

Апертура

С апертурой (светочувствительностью ) - точно так же: чем меньше индекс, тем лучше. Значение f/х.y показывает сколько света может уловить камера на отведённый промежуток времени, насколько может открыться диафрагма камеры, чтобы сделать классный снимок в условиях недостаточной освещённости. Максимальные значения апертуры сегодня - f/1.7 (у Samsung GALAXY S7 и GALAXY S7 edge ) и f/1.8 (новый флагман 2016 LG G5, LG G4, смартфон LG V10, Xiaomi Mi 4 и Mi 4 LTE).

Чаще можно встретить модели с f/2.0 (Sony Xperia Z5 ) и f/2.2 (iPhone 6s Plus ), но в данном сегменте количество моделей переваливает за сотню.

Чем меньше индекс апертуры, тем лучше.

Устройство дисплея мобильного телефона (смартфона) и планшета. Устройство жидкокристаллического экрана. Типы дисплеев, их отличия.

Предисловие

В этой статье мы разберем устройство дисплеев современных мобильных телефонов, смартфонов и планшетов. Экраны крупных устройств (мониторов, телевизоров и т.п.), за исключением небольших нюансов, устроены аналогично.

Разборку будем проводить не только теоретически, но и практически, со вскрытием дисплея "жертвенного" телефона.

Рассматривать, как устроен современный дисплей, мы будем на примере наиболее сложного их них - жидкокристаллического (LCD - liquid crystal display ). Иногда их называют TFT LCD , где сокращение TFT расшифровывается "thin-film transistor" - тонкопленочный транзистор; поскольку управление жидкими кристаллами осуществляется благодаря таким транзисторам, нанесенным на подложку вместе с жидкими кристаллами.

В качестве "жертвенного" телефона, дисплей которого будет вскрыт, выступит дешевенький Nokia 105.

Основные составные части дисплея

Жидкокристаллические дисплеи (TFT LCD , и их модификации - TN, IPS, IGZO и т.д.) состоят укрупненно из трех составных частей: сенсорной поверхности, устройства формирования изображения (матрица) и источника света (лампы подсветки).Между сенсорной поверхностью и матрицей расположен еще один слой, пассивный. Он представляет собой прозрачный оптический клей или просто воздушный промежуток. Существование этого слоя связано с тем, что в ЖК-дисплеях экран и сенсорная поверхность представляют собой совершенно разные устройства, совмещенные чисто механически.

Каждая из "активных" составных частей имеет достаточно сложную структуру.

Начнем с сенсорной поверхности (тачскрин, touchscreen). Она располагается самым верхним слоем в дисплее (если она есть; а в кнопочных телефонах, например, ее нет).
Её наиболее распространенный сейчас тип - ёмкостная. Принцип действия такого тачскрина основан на изменении электрической емкости между вертикальными и горизонтальными проводниками при прикосновении пальца пользователя.
Соответственно, чтобы эти проводники не мешали рассматривать изображение, они делаются прозрачными из специальных материалов (обычно для этого используется оксид индия-олова).

Существуют также и сенсорные поверхности, реагирующие на силу нажатия (т.н. резистивные), но они уже "сходят с арены".
В последнее время появились и комбинированные сенсорные поверхности, реагирующие одновременно и на емкость пальца, и на силу нажатия (3D-touch -дисплеи). Их основу составляет емкостной сенсор, дополненный датчиком силы нажатия на экран.

Тачскрин может быть отделен от экрана воздушным промежутком, а может быть и склеен с ним (так называемое "решение с одним стеклом", OGS - one glass solution).
Такой вариант (OGS) имеет значительное преимущество по качеству, поскольку уменьшает уровень отражения в дисплее от внешних источников света. Это достигается за счет уменьшения количества отражающих поверхностей.
В "обычном" дисплее (с воздушным промежутком) таких поверхностей - три. Это - границы переходов между средами с разным коэффициентом преломления света: "воздух-стекло", затем - "стекло-воздух", и, наконец, снова "воздух-стекло". Наиболее сильные отражения - от первой и последней границ.

В варианте же с OGS отражающая поверхность - только одна (внешняя), "воздух-стекло".

Хотя собственно для пользователя дисплей с OGS очень удобен и имеет хорошие характеристики; есть у него и недостаток, который "всплывает", если дисплей разбить. Если в "обычном" дисплее (без OGS) при ударе разбивается только сам тачскрин (чувствительная поверхность), то при ударе дисплея с OGS может разбиться и весь дисплей целиком. Но происходит это не всегда, поэтому утверждения некоторых порталов о том, что дисплеи с OGS абсолютно не ремонтируемые - не верно. Вероятность того, что разбилась только внешняя поверхность - довольно велика, выше 50%. Но ремонт с отделением слоев и приклейкой нового тачскрина возможен только в сервис-центре; отремонтировать своими руками крайне проблематично.

Экран

Теперь переходим к следующей части - собственно экрану.

Он состоит из матрицы с сопутствующими слоями и лампы подсветки (тоже многослойной!).

Задача матрицы и относящихся к ней слоев - изменить количество проходящего через каждый пиксель света от лампы подсветки, формируя тем самым изображение; то есть в данном случае регулируется прозрачность пикселей.

Немного детальнее об этом процессе.

Регулировка "прозрачности" осуществляется за счет изменения направления поляризации света при прохождении через жидкие кристаллы в пикселе под воздействием на них электрического поля (или наоборот, при отсутствии воздействия). При этом само по себе изменение поляризации еще не меняет яркости проходящего света.

Изменение яркости происходит при прохождении поляризованного света через следующий слой - поляризационную пленку с "фиксированным" направлением поляризации.

Схематично структура и работа матрицы в двух состояниях ("есть свет" и "нет света") изображена на следующем рисунке:

(использовано изображение из нидерландского раздела Википедии с переводом на русский язык)

Поворот поляризации света происходит в слое жидких кристаллов в зависимости от приложенного напряжения.
Чем больше совпадут направления поляризации в пикселе (на выходе из жидких кристаллов) и в пленке с фиксированной поляризацией, тем больше в итоге проходит света через всю систему.

Если направления поляризации получатся перпендикулярными, то свет теоретически вообще проходить не должен - должен быть черный экран.

На практике такое "идеальное" расположение векторов поляризации создать невозможно; причем как из-за "неидеальности" жидких кристаллов, так и не идеальной геометрии сборки дисплея. Поэтому и абсолютно-черного изображения на TFT экране не может быть. На лучших LCD экранах контрастность белое/черное может быть свыше 1000; на средних 500...1000, на остальных - ниже 500.

Только что была описана работа матрицы, изготовленной по технологии LCD TN+film. Жидкокристаллические матрицы по другим технологиям имеют схожие принципы работы, но другую техническую реализацию. Наилучшие результаты по цветопередаче получаются по технологиям IPS, IGZO и *VA (MVA, PVA и т.п.).

Подсветка

Теперь переходим к самому "дну" дисплея - лампе подсветки. Хотя современная подсветка собственно ламп и не содержит.

Несмотря на простое название, лампа подсветки имеет сложную многослойную структуру.

Связано это с тем, что лампа подсветки должна быть плоским источником света с равномерной яркостью всей поверхности, а таких источников света в природе крайне мало. Да и те, что есть, не очень подходят для этих целей из-за низкого КПД, "плохого" спектра излучения, или же требуют "неподходящего" типа и величины напряжения свечения (например, электролюминесцентные поверхности, см. Википедию ).

В связи с этим сейчас наиболее распространены не чисто "плоские" источники света, а "точечная" светодиодная подсветка с применением дополнительных рассеивающих и отражающих слоев.

Рассмотрим такой тип подсветки, проведя "вскрытие" дисплея телефона Nokia 105.

Разобрав систему подсветки дисплея до её среднего слоя, мы увидим в левом нижнем углу единственный светодиод белого свечения, который направляет свое излучение внутрь почти прозрачной пластины через плоскую грань на внутреннем "срезе" угла:

Пояснения к снимку. В центре кадра - разделенный по слоям дисплей мобильного телефона. В середине на переднем плане снизу - покрытая трещинами матрица (повреждена при разборке). На переднем плане вверху - срединная часть системы подсветки (остальные слои временно удалены для обеспечения видимости излучающего белого светодиода и полупрозрачной "световодной" пластины).
Сзади дисплея видна материнская плата телефона (зеленого цвета) и клавиатура (снизу с круглыми отверстиями для передачи нажатия от кнопок).

Эта полупрозрачная пластина является одновременно и световодом (за счет внутренних переотражений), и первым рассеивающим элементом (за счет "пупырышков", создающих препятствия для прохождения света). В увеличенном виде они выглядят так:

В нижней части изображения левее середины виден яркий излучающий белый светодиод подсветки.

Форма белого светодиода подсветки лучше различима на снимке с пониженной яркостью его свечения:

Снизу и сверху этой пластины подкладывают обыкновенные белые матовые пластиковые листы, равномерно распределяющие световой поток по площади:

Его условно можно назвать "лист с полупрозрачным зеркалом и двойным лучепреломлением". Помните, на уроках физики нам рассказывали про исландский шпат, при прохождении через который свет раздваивался? Вот это похоже на него, только еще и немного с зеркальными свойствами.

Вот так выглядят обычные наручные часы, если часть их прикрыть этим листом:

Вероятное назначение этого листа - предварительная фильтрация света по поляризации (сохранить нужную, отбросить ненужную). Но не исключено, что и в плане направления светового потока в сторону матрицы эта пленка тоже имеет какую-то роль.

Вот так устроена "простенькая" лампа подсветки в жидкокристаллических дисплеях и мониторах.

Что касается "больших" экранов, то их устройство - аналогично, но светодиодов в устройстве подсветки там больше.

В более старых жидкокристаллических мониторах вместо светодиодной подсветки использовали газосветные лампы с холодным катодом (CCFL, Cold Cathode Fluorescent Lamp) .

Структура дисплеев AMOLED

Теперь - несколько слов об устройстве нового и прогрессивного типа дисплеев - AMOLED (Active Matrix Organic Light-Emitting Diode ).

Устройство таких дисплеев значительно проще, так как там нет лампы подсветки.

Эти дисплеи образованы массивом светодиодов и светится там каждый пиксель в отдельности. Достоинствами дисплеев AMOLED являются "бесконечная" контрастность, отличные углы обзора и высокая энергоэффективность; а недостатками - уменьшенный срок "жизни" синих пикселей и технологические сложности изготовления больших экранов.

Также надо отметить, что, несмотря на более простую структуру, стоимость производства дисплеев AMOLED пока что выше, чем дисплеев TFT LCD.