Что такое матрица в ноутбуке
Что такое матрица?
Элемент матрица является составляющей частью экрана. Вместе с рамкой и подсветкой. Изображение на экран выводится с помощью матрицы и подсветки. Но последняя только отвечает за яркость. А вот на самой матрице формируется изображение и его изменения.
Зачем нужен компонент
Несложно понять из описания, что матрица – элемент отвечающий за изображение на экране. Разбирать физическую составляющую этого процесса не имеет смысла: данный вопрос довольно сложный и отличается в зависимости от типа матрица.
Вместо этого будем рассматривать лишь общие положения и различия в зависимости от того, как они влияют на восприятие картинки пользователем.
Считать, что матрица формирует изображение (с точки зрения работы компонента) неверно. Изображение формируется видеокартой, а экран лишь показывает его, со всеми цветами и деталями. Поэтому одна и та же матрица будет одинаково работать с разными ноутбуками (если подходит к ним).
Разновидности
Эти различия изменяют не столько параметры самого изображения, сколько параметры его вида. Например, на TN матрицах можно без проблем видеть картинку под углом до 140 градусов.
А вот на LED угол колеблется в пределах 70 градусов. Такие особенности и создают различия. А вызваны они изменением технологий.
Ведь технологический процесс позволяет применять новые технологии при изготовлении элементов. Как раз замена этих самых элементов и позволяет менять внешний вид устройств, делая их тоньше, компактнее и практичнее. Также, это улучшает технические характеристики самих элементов.
TN матрица
Самыми распространёнными (из-за широкого использования бюджетных запчастей) являются матрицы на основе TN технологии. Они крайне дешёвые в изготовлении, что позволяет держать цену на ноутбуки в которых они используются ниже, по сравнению с остальными. К тому же эта технология куда как проще и ей больше лет.
- быстрый отклик (менее 25 мс);
- низкая стоимость.
Именно низкая стоимость и быстрый отклик, которые являются единственными плюсами такой технологии, позволяют использовать TN по сей день. Не смотря на то, что создана она в 70-х годах XX века. Впрочем, недостатков у неё много:
MVA матрица
Представляет собой переходной вариант между старой и новейшей технологией. Со своей стороны, она является балансом между качеством и ценой. На данный момент такие матрицы распространены больше всего, поскольку они лучше всего отвечают действующим требованиям к качеству.
- высокие яркость и контрастность. Значения контраста достигают 500:1, что делает границы между цветами очень выраженными;
- улучшенное отображение цветов. В этом плане проблемы TN технологии решены, но цветопередача далека от идеальной. Впрочем, следующий вариант тоже далёк от идеала;
- обзор до 160 градусов. На экран удобнее смотреть со стороны, что бывает полезным при просмотре фильмов компанией;
- цвет битого пикселя. Такие точки становятся чёрными, что зачастую сливается с общим изображением на дисплее.
MVA захватила средний ценовой диапазон и для него обладает высоким уровнем качества. Впрочем, добившись некоторых улучшений пришлось жертвовать другими параметрами. Недостатками технологии являются:
- искажение цветопередачи. Присутствуют незначительные колебания в цветности на экране. Особенно, когда это касается работы с цветами в режиме 32 или 64 бита;
- повышение отклика. Время перестройки изображения в соответствии с командами видеокарты имеет интервал от 25 до 50 мс. Что довольно ощутимо и порой выражается в незначительных морганиях экрана.
Такие матрицы свойственны ноутбукам из дорогого ценового диапазона. Они обладают лучшим качеством среди всех подобных. Устройства с ними обладают следующими преимуществами в изображении:
- углы обзора. Колеблются между 170-180 градусами. Это самый широкий из возможных обзоров для всех технологий;
- контраст 300:1. Уступает MVA, но чёткость границ цветов достигается другим способом. И такой контраст всё ещё лучше, чем у TN;
- уникальная цветопередача. В указанной технологии лучшие цвета среди всех. И такой высокий уровень передачи цветов позволяет сгладить проигрыш в контрастности.
А вот недостатков у IPS несколько больше:
- энергопотребление. Оно превышает другие технологии в несколько раз. Такие мониторы потребляют очень много заряда батареи;
- долгий отклик. Минимум 30-мс, а максимум доходит до 70-мс. Это действительно большой показатель, который ухудшает качество картинки;
- цена. Настолько же большая, как и энергопотребление.
Виды подсветки
Без такой вещи, как подсветка экрана невозможно нормально выводить изображение. Сама по себе матрица покажет лишь очертания цветов и изображений, без света, который через неё проходит, она не формирует изображения.
Поэтому лампы важны для монитора ноутбука, также, как и матрица. Существует 2 основных вида подсветки: ламповая и диодная.
Диодная
Считается более совершенной и распространена лучше. Главным достоинством является плавность передачи изображения и низкий потребляемый уровень энергии, при высоком свечении.
Недостаток в свою очередь заключается в том, что диодная лента выходит из строя целиком и сразу. Не бывает отключения отдельных диодов – лента портится сразу и меняется целиком.
Ламповая
Дешевле и проще в замене, можно менять отдельные лампы. Зато потребляет больше энергии и порой не даёт качественной картинки. Считается устаревшей технологией, но всё ещё используется некоторыми производителями, чтобы удешевить устройства.
В этой статье кратко описаны понятия и термины которые касаются матрицы ноутбука. Рассказано о том, что такое разрешение матрицы, соотношение сторон, а также ее составные части и т.д.
Замена и ремонт матрицы ноутбука
Что такое матрица ноутбука? Как она выглядит? Из чего состоит?
Можно смело утверждать, что матрица = экран = дисплей = ЖК (LCD) панель. Все четыре слова практически равнозначны.
Жидкокристаллическая (LCD) матрица ноутбука - основная составляющая часть экрана. Она служит для отображения информации, обрабатываемой ноутбуком, в графическом виде, в диапазоне цветов и с параметрами свечения, воспринимаемых глазом человека.
Матрица крепится при помощи нескольких болтов внутри крышки ноутбука и закрывается рамкой. Выглядит матрица ноутбука так:
 |  |
Пиксели.
Само понятие «Матрица» для экрана ноутбука употребляется в математическом контексте. Как и в математике, где в строках и столбцах матриц находятся числа, в LCD матрицах таким же образом расположены пиксели.
Разрешение матрицы.
Разрешение матрицы (экрана) - есть не что иное, как количество точек (пикселей) в ней по вертикали и горизонтали.
Наверняка вы слышали такие названия как HD и FullHD? Это маркетинговые названия стандартов разрешения телевидения высокой четкости (HDTV). Эти стандарты подразумевают, что изображение или экран (к которому применяется данное понятие) состоит из определенного числа точек, т.е. пикселей.
Например, говоря о фильме в формате Full HD, мы подразумеваем, что кадры в видеофайле имеют размер 1920 точек по горизонтали и 1080 точек по вертикали т.е. 1920x1080.
Формат HD подразумевает размер 1366x768. Для матриц ноутбуков, кстати, самое распространенное разрешение (рисунок ниже).
Такие разрешения не случайны, они подобраны таким образом, чтобы соблюсти соотношение сторон (отношение ширины кадра к высоте) принятых в кинематографе. В случае с HD и Full HD соотношение сторон составляет 16 к 9 (16:9). Если вспомнить школьный курс математики, то несложно определить что 1920 относится к 1080 также как и 16 относится к 9 (тоже и с 1366x768).
Отсюда и сопутствующая маркировка форматов матриц - 16:9, 16:10 и т.д.
Еще несколько вариантов исполнения матриц с различными разрешениями, соотношениями сторон и названиями стандартов:
Прямые или квадратные матрицы, соотношения сторон у которых (4:3 или 5:3):
XGA (1024x768 ), SXGA (1280x1024), SXGA+ (1400x1050), UXGA (1600x1200), QXGA (2048x1536)
Широкоформатные матрицы (W - wide), соотношения сторон у которых (16:10):
WXGA (1280x768 или 1280x800), WXGA+ (1440x900), WSXGA+ (1680x1050 или 1680x945), WUXGA (1920x1200)
Матрицы высокой четкости (HD - High Definition):
HD (1366x768), HD+ (1600x900), FullHD (1920x1080)
В отличие от матриц обычных мониторов, матрицы ноутбуков, как правило, имеют одно фиксированное (рабочее) разрешение и парочку совместимых, в то время как в дисплеях мониторов ПК различные наборы разрешений достигаются за счет цифровой интерполяции, поэтому их гораздо больше.
Диагональ экрана (матрицы).
Диагональ любого экрана измеряется дюймами. Матрицы ноутбуков не являются исключением. Самые распространенные значения диагоналей - 15.6'; 17.3'; 10.1'; 11.1'; 13.3'; 14' и др.
Диагональ экрана напрямую зависит от соотношения сторон матрицы, её разрешения (количества пикселей) и размера пикселя. Как вы уже знаете, матрицы ноутбуков, в зависимости от стандарта, имеют определённое разрешение и соотношение сторон. Этими же параметрами определяется и диагональ.
Например, размеры сторон (ширина и высота) матрицы (рабочая область, а не весь корпус) )равны 382.08 мм и 214.92 мм соответственно.
Размер стороны определяется размером пикселя. И если размер пикселя равен 0.2388 мм, то, имея разрешение матрицы 1600х900 мы получаем 1600 * 0.2388 мм = 382,08 мм, а также 900 * 0.2388=214.92 мм.
И, разумеется, 1600*900 и 382.08*214.92 относятся друг к другу также как и 16 относятся к 9. Т.е. матрица, о которой мы говорим сконструирована по стандарту 16 : 9.
А если построить прямоугольник (или взять матрицу) с размерами 382.08*214.92 мм и измерить диагональ мы получим 17.3 дюйма (17.3').
В данном конкретном случае в расчетах были использованы характеристики матрицы модели N173FGE-L21 (1600*900) LED
Теперь мы видим каким образом матрицы классифицируются по размеру диагонали. Размер пикселя может быть другим (чем меньше - тем лучше), как может быть другим и разрешение, тогда и диагональ матрицы будет меньше или больше и всегда в рамках пропорций 16 : 9 (или другой стандарт).
Вот еще один наглядный рисунок о размерах, соотношении сторон и диагонали матриц ноутбуков.
 |  |
Структура матрицы.
Пиксель - не такая уж простая структура, он состоит из 3х субпикселей, каждый из которых отвечает за свой цвет: Red , Green и Blue соответственно.
Вот так выглядит поверхность матрицы ноутбука под микроскопом, на ней хорошо видно 3х цветные области.
Цвета от 3х областей сливаются в одну точку, которая получает оттенок в зависимости от долей RGB каждого субпикселя.
Как всё это работает?
Технологии меняются, а вместе с ними и схемы построения матриц для ноутбуков, однако общий принцип остается неизменным:
Кристаллы находятся между 2х стекол (очень прозрачных из-за отсутствия в своем составе натрия). На стекле находится 3 светофильтра, каждый из которых пропускает один из цветов RGB.
Под действием электрического тока жидкие кристаллы выстраиваются определенным образом (упорядочиваются) и начинают пропускать свет за счет поляризации. Свет поступает от лампы или светодиодов (тип матрицы CCFL и LED соответственно). Источник света находится ЗА стёклами и светофильтрами.
На светофильтрах находятся транзисторы, по одному на каждый субпиксель (т.е. по 3 на каждый цвет и пиксель), на них поддерживается напряжение для сохранения свечения и цвета пикселя.
Транзисторы очень малы. Все 3 шт. на пиксель умещаются, в среднем, в 0.2 - 0.3 мм. по высоте и ширине. Это достигается за счет применения TFT.
Т.о., современные матрицы ноутбуков состоят из:
- Подсветки в виде лампы (CCFL) или светодиодов (LED)
- Вертикального и горизонтального поляризационных фильтров
- Жидких кристаллов (обычно, это вещество - цианофенил)
- Цветового фильтра
- Транзисторов, для сохранения состояния пикселя (TFT-пленка)
А вот так, схематически выглядит пиксель LED-матрицы в разрезе:
Замена и ремонт матрицы ноутбука
«Что же ремонтировать в матрице»? - спросите вы. Ну, например:
- Для матриц с подсветкой на лампах CCFL частным случаем ремонта является замена ламп подсветки или инвертора напряжения.
Причиной неисправности ламп CCFL, обычно, служит износ. Со временем свечение лампы угасает, а вместе с ним сходят на нет и цвета на экране ноутбука.
Также, в зависимости от времени, подсветка становится менее равномерной или пропадает вовсе.
Инвертор часто ломается из-за переходных процессов, происходящих в нем. Дело в том, что рабочее напряжение для CCFL составляет 600-900 Вольт, пусковое напряжение — 900-1600 Вольт (в среднем, в зависимости от модели матрицы), а функцией инвертора как раз и является выдача такого напряжение для лампы подсветки. При таких напряжениях нередко происходят замыкания в цепях инвертора, что и приводит к выходу из строя всего модуля.
-Для матриц с LED подсветкой (обычно это WLED) характерна поломка драйвера управления светодиодами. Вследствие этого подсветка перестает излучать свет и матрица попросту не загорается, т.е. изображения на дисплее нет – только черный экран.
Если вам нужен ремонт ноутбуков - обращайтесь.
Для обоих типов матриц характерна поломка от физического воздействия. 90% наших клиентов с неработающими экранами разбили их по неосторожности.
Матрица – самая хрупка часть ноутбука, может лопнуть даже от прикосновения руки ребенка. На весь процесс замены матрицы уходит от 15 до 60 минут, в зависимости от модели ноутбука.
Замена матрицы – ремонт модульного типа, по принципу: «Подключил и работает». Матрица устанавливается в корпус экрана и подключается к видео-шлейфу.
Иногда приходится разбирать корпус ноутбука полностью, это увеличивает время ремонта, однако принцип замены тот же – «plug and play».
Что такое матрица в ноутбуке? Это жидкокристаллический экран монитора, обеспечивающий качественное изображение и естественную цветопередачу. Технология использования жидких кристаллов появилась в конце 19 века, хотя она достаточно долго не находила способа применения на практике. Однако фирма Radio Corporation of America в 1970 г разработала первый экран с жидкими кристаллами, который уже тогда получил название «матрица».
Устройство и типы матрицы ноутбука
Так что такое матрица в ноутбуке: на фото видно, что она включает в себя два гибких поляризованных слоя, меж которыми располагается раствор из жидких кристаллов. Чтобы изображение на матрице было видно пользователю, за ней располагается отражающий слой и мощная подсветка. При слабом нажатии на любую точку экрана можно заметить, как раствор начинает перемещаться, и при этом на поверхности экрана возникают цветные разводы. Нельзя забывать, что матрица экрана ноутбука – хрупкий элемент, требующий очень осторожного обращения.
Различают три основных разновидности матриц:
- TN – матрицы, главным преимуществом которых стало высокое время отклика и невысокая стоимость однако по иным показателям они оставались несовершенными. Распространенные разновидности STN, DSTN, TN+Film.
- IPS – второе поколение матриц ноутбука, отличавшееся более совершенной цветопередачей. Однако они стоят значительно дороже и отличаются большим энергопотреблением, поэтому производителям пришлось искать промежуточный вариант. Этот тип матриц выпускается в разновидностях: Super IPS, Dual Domain IPS и некоторых других.
- MVA – самые совершенные на сегодня матрицы ноутбуков. По качеству картинки и уровню цветопередаче они максимально приближены к матрицам второго поколения, а по энергоемкости – к матрицам TN. Они же обладают относительно невысокой стоимостью, что дополнительно обеспечило им широкое распространение.
Продемонстрируем наглядно преимущества и недостатки каждого вида матриц
Семейство
Преимущества
Недостатки
TN (Twisted Nematic)
Модификации: STN, DSTN, TN+Film
отличное время отклика, от 16мс -25мс;
недорогая технология
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
высокие яркость и контрастность до 500:1;
цвета отображаются лучше чем у матрица типа TN;
черный цвет отображается значительно лучше;
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
черный цвет выглядит черным;
битый пиксель выглядит не ярким, а черным;
контрастность до 300:1;
самая лучшая цветопередача;
углы обзора порядка 170-180°.
самое большое время отклика, не меньше 30мс и до 50-60мс;
большое энергопотребление;
самая дорогая технология.
Согласно спецификации Standart Panels Working Group, матрицы ноутбуков достаточно часто классифицируют по размерам, соотношению сторон и разрешению. Ниже представлена классификация:
Диагональ
матрицы
Разрешение
(букв. обознач.)
Разрешение
(в пикселях)
Соотношение
сторон
Расстояние
между
пикселями
Пикселей
на дюйм
Данные в таблице отсортированы по колонке «расстояние между пикселями». Стоит отметить, что здесь перечислены только выпускаемые типы матриц на сегодняшний день. Например, в таблице нет матриц с разрешением 800x600 (SVGA).
Что такое инвертор матрицы ноутбука?
Это часть системы подсветки, обеспечивающая четкое и яркое изображение на экране. Подсветка состоит из ламп и преобразователя напряжения, роль которого и выполняет инвертор. Чтобы обеспечить необходимую яркость ламп, необходимо напряжение в тысячу вольт, в то время как блок питания устройства подает не более 20. Инвертор применяется для трансформации напряжения в высоковольтное, он состоит из управляющей платы и трансформатора. Его дополнительными функциями являются защита от перегрузок, регулировка яркости монитора и защита от замыканий.
Распространенные поломки матрицы ноутбука
Что делать, если сломалась матрица на ноутбуке? Наиболее распространенная причина – механические поломки. Любой сильный удар или падение ноутбука даже с небольшой высоты приводит к серьезным неисправностям матрицы, после чего ее необходимо менять. Сделать это можно только в условиях сервисного центра, самостоятельный ремонт только усугубит проблему.
Еще одна сложная проблема, требующая профессионального ремонта – поломка дешифратора, она проявляется цветными полосами на экране и другими нарушениями отображения картинки. Восстановить работу дисплея в этом случае могут только профессионалы. К менее серьезным проблемам относятся поломка инвертора и другие нарушения работы системы подсветки, обычно они не требуют полной замены матрицы.
Мы собрали для вас краткий гайд, который поможет разобраться в типах дисплеев и выбрать самый подходящий.
При выборе ноутбука принято обращать внимание на характеристики, бренд, цену, размер или вес (особенно если вы планируете везде носить ноутбук с собой). Часто покупатель, выбирающий себе подходящее устройство на ближайшие 3-5 лет, вообще не задумывается об экране — а между тем тип матрицы, разрешение, ее частота обновления и прочие характеристики крайне важны, ведь весь опыт взаимодействия с ноутбуком происходит именно через экран. Мы решили собрать для вас краткий гайд, который поможет разобраться в типах дисплеев и выбрать самый подходящий.
Матрица
Основа устройства любого дисплея — матрица. От нее зависит многое. Удивительно, но до сих пор во многих моделях ноутбуков встречаются TN-матрицы, которые были актуальны более 10 лет назад. Главный недостаток такого типа матрицы — углы обзора: чтобы видеть изображение без искажений, необходимо смотреть на дисплей под прямым углом. Отклонение даже на 5-10 градусов приведет к тому, что цвета «поплывут» и смотреть на дисплей будет некомфортно. Еще один минус — низкая насыщенность цветов, любой другой тип матрицы выдаст более «сочную» картинку. Похвалить TN-матрицу можно разве что за быстрое время отклика, но именно это и делает ее отличным решением для относительно недорогих игровых ноутбуков.
В последние годы золотым стандартом ноутбуков стали IPS-матрицы. Они стоят дороже TN-альтернатив, но это полностью компенсируется их преимуществами. IPS-матрица может похвастаться хорошим цветовым охватом, широкими углами обзора (смотреть на дисплей можно практически под любым углом) и довольно точной цветопередачей. Как результат — изображение получается крайне реалистичным, TN-матрицам до такого качества далеко. Справились производители и с медленной работой подобных матриц — в последнее время их время отклика и частота обновления почти не уступает быстрым TN-панелям. Из их недостатков, помимо немаленькой цены, можно назвать лишь большее энергопотребление. Этот тип настолько популярен, что почти каждый уважающий себя производитель выпускает собственные матрицы на основе IPS: у Acer такая технология называется ACEView, аналогичные примеры есть и у LG, и у других производителей.
Своеобразным компромиссом между TN и IPS являются матрицы VA. Почему компромиссом? Дело в том, что характеристики VA-матрицы стоят ровно между TN и IPS: качество картинки лучше, чем у TN, но не дотягивает до IPS; угол обзора приличный для совместного просмотра кино, но не более — IPS-матрица здесь выигрывает. Так же история и со стоимостью, и со временем отклика — VA-матрица и здесь находится между TN и IPS.
Читайте также: