ЖК-экран не излучает изображение. Он начинает с белой подсветки, которая горит всегда, а затем убирает из неё свет — слой за слоем, пиксель за пикселем — пока не останется картинка. Всё, что ЖК-экран делает хорошо, и всё, что у него ломается, вытекает из одного этого факта: чёрный не лучше, чем перекрытие света, а пиксель отказывает, когда управляющая им заслонка перестаёт отзываться. На этой странице слои разобраны по порядку и показано, откуда именно берутся битые и застрявшие пиксели.
На этой странице
- Из каких слоёв состоит ЖК-экран? — «бутерброд», превращающий белую лампу в картинку
- Как жидкие кристаллы управляют светом? — электрическая заслонка за каждым субпикселем
- Как субпиксели создают цвет? — три фильтра и почему глаз видит один цвет вместо трёх точек
- Чем отличаются матрицы IPS, VA и TN? — три способа расположить одни и те же кристаллы, с разными компромиссами
- Чем OLED отличается от ЖК? — подсветки нет вовсе, и что это меняет в характере отказов
- Почему на ЖК-экранах появляются битые и застрявшие пиксели? — в каком месте стопки происходит каждый отказ и какой из них поправим
- Как проверить ЖК-экран? — что каждый сплошной цвет говорит о слоях
Из каких слоёв состоит ЖК-экран?
ЖК-матрица — это стопка слоёв, и свет проходит через все из них по пути к вам:
- Подсветка. Полотно белых светодиодов позади матрицы, включённое всё время, пока экран работает. Она никогда не меняется, чтобы сформировать изображение.
- Рассеиватель. Распределяет этот свет равномерно, чтобы изображение не было ярче возле светодиодов.
- Первый поляризатор. Отфильтровывает свет до единственной ориентации — как щель, пропускающая только колебания в одном направлении.
- Слой жидких кристаллов, разделённый на ячейки — по одной на субпиксель — каждая со своим транзистором.
- Цветовые фильтры. Красный, зелёный и синий, по одному над каждой ячейкой.
- Второй поляризатор, повёрнутый на 90° относительно первого.
Два скрещённых поляризатора и есть ключ. Сами по себе они перекрывают практически всё: свет, прошедший первый, приходит ко второму с неподходящей ориентацией. Жидкий кристалл находится между ними и решает, ячейка за ячейкой, поворачивать ли свет, чтобы тот смог пройти.
Как жидкие кристаллы управляют светом?
Жидкие кристаллы и дали технологии название: это состояние вещества, которое течёт как жидкость, но молекулы в нём остаются упорядоченными как в кристалле. Это упорядочение можно изменить небольшим напряжением, и оно меняет то, что происходит с проходящим светом.
Без напряжения молекулы образуют закрученную структуру, которая поворачивает свет на 90° на его пути, и он идеально совпадает со вторым поляризатором. Свет проходит, и субпиксель светится.
При поданном напряжении молекулы выпрямляются. Свет больше не поворачивается, попадает на второй поляризатор с неподходящей ориентацией и перекрывается. Субпиксель гаснет. Меняя напряжение в промежуточных значениях, непрерывно меняют яркость, — так матрица получает оттенки, а не только «включено» и «выключено».
Итак, каждый субпиксель — это заслонка с электрическим управлением, а матрица состоит из миллионов таких, работающих независимо. Ничто здесь не создаёт свет: каждая ячейка способна лишь вычитать из подсветки за ней. Именно поэтому чёрный на ЖК-экране на самом деле очень тёмно-серый и именно поэтому полностью тёмная комната делает разницу заметной. Наш тест контрастности экрана показывает, насколько хорошо ваша матрица различает эти тёмные оттенки.
Как субпиксели создают цвет?
Каждый пиксель — это три субпикселя бок о бок, над каждым свой цветовой фильтр: красный, зелёный и синий. Ячейка жидких кристаллов за каждым из них задаёт, сколько света пройдёт, а ваш глаз смешивает все три в один воспринимаемый цвет, потому что на обычном расстоянии просмотра они слишком малы, чтобы различаться по отдельности.
Все три на полной яркости дают белый. Все три закрытые дают чёрный. Красный и зелёный при закрытом синем дают жёлтый; зелёный и синий дают голубой. При 256 уровнях на субпиксель получается примерно 16,7 млн комбинаций — отсюда и «16,7 миллиона цветов» в характеристиках.
Современные матрицы смартфонов вмещают более 300 пикселей на дюйм — примерно тот рубеж, за которым человеческий глаз перестаёт различать отдельные точки на расстоянии вытянутой руки. Эта же плотность объясняет, почему один неисправный субпиксель на телефоне заметить гораздо труднее, чем тот же дефект на большой телевизионной матрице с крупной структурой.
Чем отличаются матрицы IPS, VA и TN?
Все три — ЖК-матрицы, использующие описанные выше слои. Отличается то, как расположены кристаллы и в какую сторону они двигаются, и это даёт по-настоящему разные экраны:
- IPS располагает кристаллы параллельно плоскости матрицы и вращает их в этой плоскости. Лучшая цветопередача и с большим отрывом лучшие углы обзора — именно поэтому эта технология господствует в телефонах, планшетах и во всём, что используется для работы с графикой. Исторически медленнее, хотя современные IPS достаточно быстры для большинства игр.
- VA располагает их перпендикулярно матрице. В закрытом состоянии перекрывает свет заметно эффективнее, поэтому контрастность гораздо выше, а чёрный выглядит по-настоящему тёмным — обычный выбор для телевизоров. Плата за это — уход цвета, стоит сместиться от центра.
- TN — исходная закрученная схема. Дёшево и очень быстро, но с ощутимо худшими цветами и углами обзора. Сегодня встречается в основном в бюджетных моделях и игровых мониторах с высокой частотой обновления.
Тип матрицы также меняет то, каких дефектов пикселей стоит ожидать. Более дешёвые матрицы обычно показывают их больше — просто потому, что допуски при производстве шире.
Чем OLED отличается от ЖК?
OLED полностью отказывается от подсветки, поляризаторов и жидких кристаллов. Каждый субпиксель — органическое соединение, которое само даёт свет, когда через него идёт ток. Чтобы показать чёрный, пиксель OLED просто выключается: позади нет никакой лампы, которую нужно перекрывать, поэтому чёрный по-настоящему чёрный, а контрастность фактически безгранична.
Это различие меняет и характер отказов у двух технологий, что очень важно, когда вы ставите диагноз:
- ЖК отказывает в сторону застрявших пикселей. Ячейка кристалла, переставшая отзываться, пропускает подсветку там, где должна была её перекрыть, и получается постоянно горящая точка — часто её удаётся восстановить.
- OLED отказывает в сторону битых пикселей. Утекать нечему: подсветки нет, поэтому отказавший субпиксель гаснет, а не загорается, и восстановлению не подлежит.
- OLED к тому же стареет неравномерно. Органические соединения тускнеют по мере использования, причём синий быстрее всех, и именно это вызывает выгорание. У ЖК такого не бывает.
Дефекты пикселей на OLED объясняет, почему приёмы для ЖК здесь не работают.
Почему на ЖК-экранах появляются битые и застрявшие пиксели?
Теперь конструкция объясняет дефекты в точности. Каждый субпиксель зависит от собственного тонкоплёночного транзистора, и на матрице 1080p их около шести миллионов.
Битый пиксель — это транзистор, который вообще перестал подавать питание. Ячейкой невозможно управлять, все три субпикселя остаются тёмными, и пиксель читается как чёрная крупинка. Отправлять сигнал больше некуда — именно поэтому никакая программа его не восстановит.
Застрявший пиксель — это транзистор, к которому питание идёт, но который перестал переключаться. Ячейка застыла в одном положении и пропускает фиксированное количество света через свой цветовой фильтр, что бы матрице ни велели показывать. Поскольку электроника ещё жива, быстрая прогонка цветов через неё иногда способна её расшевелить — на этом и держится весь метод мигания.
Открыть инструмент для битых пикселей
Засветка подсветки — вещь совершенно третья, и её постоянно принимают за дефект пикселя. Это свет, выбивающийся по краям матрицы там, где слои прилегают неплотно; он виден как более светлые пятна по углам чёрного экрана. Ни один пиксель здесь не неисправен, и никакая программа этого не изменит.
Как проверить ЖК-экран?
Знание конструкции делает проверку простой, потому что каждый полноэкранный цвет опрашивает свой слой:
- Чёрный выявляет всё, что пропускает свет там, где не должно: застрявшие пиксели, засветку подсветки и «облака».
- Белый выявляет всё, что света не пропускает: битые пиксели и пыль на стекле.
- Красный, зелёный и синий выделяют отдельные субпиксели. Неисправный субпиксель прячется на собственном цвете и отчётливо виден на двух других.
- Серый выявляет проблемы равномерности и бандинг по всей подсветке.
Как провести тест битых пикселей разбирает подготовку, благодаря которой результату можно доверять, а наше руководство по здоровью ЖК-экранов добавляет к проверке пикселей контрастность, равномерность и подсветку.
