Характеристики мониторов типы матриц. Достоинства TN матрицы. Тип матрицы TN

Жидкие кристаллы были открыты еще в 1888 году. Но практическое применение они нашли только тридцать лет назад. «Жидкокристаллическим» называют переходное состояние вещества, при котором оно приобретает текучесть, но при этом не теряет свою кристаллическую структуру. Наибольший практический интерес, как оказалось, представляют оптические свойства жидких кристаллов. Благодаря сочетанию полужидкого состояния и кристаллической структуры можно легко менять способность пропускать свет.

Типы ЖК-матриц

Первым массовым продуктом с использованием жидких кристаллов стали электронные часы. Монохромный дисплей состоял, как известно, из отдельных полей, заполненных жидкими кристаллами. При подаче напряжения, с помощью которого кристаллы упорядочиваются, нужные поля препятствуют прохождению света и выглядят черными на светлом фоне. Цветные дисплеи появились, когда размеры ячейки удалось значительно уменьшить и снабдить каждую цветным фильтром. Кроме того, в современных ЖК мониторах используется задняя подсветка.

Для подсветки используется обычно 4 или 6 ламп и зеркала для более обеспечения равномерности. В основе работы ЖК-панели - поляризация света. На пути светового потока две поляризационные пленки с перпендикулярными направлениями поляризации. То есть в сумме эти две пленки задерживают весь свет. Расположенные между пленками жидкие кристаллы разворачивают часть потока, поляризованного первой пленкой, и таким образом регулируют свечение экрана.

Схема субпикселя ЖК-матрицы.
Каждый пиксель составляют синий, красный и зеленый субпиксели

Слой жидкокристаллического вещества «зажат» между двумя направляющими пленками с мельчайшими засечками, по направлению которых и выстраиваются кристаллы. Изменить направление ориентации кристаллов можно, например, с помощью электрического импульса, как это и делается в матрицах ЖК-мониторов. В современных матрицах каждая ячейка имеет собственный транзистор, резистор и конденсатор. Собственно в цветных матрицах каждый пиксель представляет собой три ячейки: красную, зеленую и синюю.

Матрица TN. Самая старая и самая распространенная

Самый старый тип матриц, из тех, которые сейчас применяются - TN. Название технологии расшифровывается как Twisted Nematic. Нематические жидкокристаллические субстанции состоят из продолговатых кристаллов с пространственной ориентацией, но без жесткой структуры. Такое вещество легко поддается внешним воздействиям.

В матрицах TN кристаллы выстроены параллельно плоскости экрана, а верхний и нижний слой кристаллов повернуты перпендикулярно относительно друг друга. Все остальные «скручены» по спирали. Таким образом, весь пропущенный свет так же скручивается и беспрепятственно проходит через внешнюю поляризующую пленку. Так что в выключенном состоянии ячейка TN матрицы светится, а при подаче напряжения кристаллы постепенно проворачиваются. Чем выше напряжение, тем больше кристаллов разворачивается, и тем меньше проходит света. Как только все кристаллы развернутся параллельно световому потоку, ячейка «закрывается». Но для TN матриц добиться идеально черного цвета очень трудно.

Кристаллы в матрице TN "скручены" по спирали (1).
При подаче напряжения они начинают поворачиваться (2).
Когда все кристаллы перпендикулярны поверхности (3), свет не проходит.

Главная проблема TN матриц в несогласованности поворота кристаллов: одни уже развернуты полностью, другие только начали поворачиваться. Из-за этого происходит рассеивание светового потока и, в конечном счете, картинка под разными углами выглядит не одинаково. Горизонтальные углы обзора современных матриц можно считать приемлемыми, но при повороте по вертикали даже в небольших пределах, искажения существенные. Цветопередача матриц TN далека от идеальной - они в принципе не могут выводить полную палитру цветов, компенсирую недостаток оттенков с помощью хитрых алгоритмов. Такие алгоритмы с частотой не заметной глазу воспроизводят в ячейке попеременно оттенки, ближайшие к тому, который воспроизвести не удается. Зато технология TN обеспечивает максимальную скорость срабатывания ячейки, минимальное энергопотребление и максимально дешева. Эти два обстоятельства и делают самую старую технологию самой популярной и самой распространенной.

IPS. Идеально для фото и графики. Но дорого

Второй по времени разработки стала технология IPS (In Plane Switch). Такие матрицы производят заводы Hitachi, LG.Philips. NEC производит матрицы сделанные по сходной технологии, но с собственной аббревиатурой SFT (Super Fine TFT).

Как следует из названия технологии, все кристаллы расположены постоянно параллельно плоскости панели и поворачиваются одновременно. Для этого пришлось расположить на нижней стороне каждой ячейки по два электрода. В выключенном состоянии ячейка черная, так что если она «умерла», на экране будет черная точка. А не постоянно светящаяся, как у TN.

В матрице IPS кристаллы всегда параллельны поверхности экрана

IPS технология обеспечивает наилучшую цветопередачу и максимальные углы обзора. Из существенных недостатков - болшее, чем у TN , время отклика, более заметная межпиксельная сетка и высокая цена. Улучшенные матрицы получили название S -IPS и SA -SFT (соответственно у LG .Philips и NEC ). Они обеспечивают уже приемлемое время отклика на уровне 25 мс, а новейшие и того меньше - 16 мс. Благодаря хорошей цветопередаче и углам обзора IPS матрицы стали стандартом для графических профессиональных мониторов.

MVA/PVA. Разумный компромисс?

Как компромисс между TN и IPS можно рассматривать разработанную Fujitsu технологию VA (Vertical Alignment). В матрицах VA кристаллы в выключенном состоянии расположены перпендикулярно плоскости экрана. Соответственно черный цвет обеспечивается максимально чистый и глубокий. Но при повороте матрицы относительно направления взгляда, кристаллы будут видны не одинаково. Для решения проблемы применяется мультидоменная структура. Разработанная Fujitsu технология Multi-Domain Vertical Alignment (MVA) предусматривает выступы на обкладках, которые определяют направление поворота кристаллов. Если два поддомена поворачивается в противоположных направлениях, то при взгляде сбоку один из них будет темнее, а другой светлее, таким образом для человеческого глаза отклонения взаимно компенсируются. В матрицах PVA , разработанных Samsung нет выступов, и в выключенном состоянии кристаллы строго вертикальны. Для того, чтобы кристаллы соседних субдоменов поворачивались в противоположных направлениях, нижние электроды сдвинуты относительно верхних.

В матрицах VA типа в выключенном состоянии кристаллы перпендикулярны поверхности экрана

Для уменьшения времени отклика в матрицах Premium MVA и S -PVA применяется система динамического повышения напряжения для отдельных участков матрицы, которую обычно называют Overdrive . Цветопередача матриц PMVA и SPVA почти так же хороша как и у IPS , время отклика немного уступает TN , углы обзора максимально широкие, черный цвет наилучший, яркость и контраст максимально возможные среди всех существующих технологий. Однако даже при небольшом отклонении направления взгляда от перпендикуляра, даже на 5–10 градусов можно заметить искажения в полутонах. Для большинства это останется незамеченным, но профессиональные фотографы продолжают за это недолюбливать технологии VA .

Что выбрать?

Для домашнего использования и для работы в офисе часто цена является решающим аргументом, и из-за этого мониторы с матрицей TN пользуются максимальной популярностью. Они обеспечивают приемлемое качество изображения при минимальном времени отклика, что является критически важным параметром для любителей динамичных игр. PVA и MVA матрицы не столь широко распространены из-за более высокой цены. Они обеспечивают очень высокий контраст (особенно PVA ), большой запас по яркости и хорошую цветопередачу. В качестве основы для домашнего мультимедийного центра (замена телевизора), это лучший выбор. Матрицы IPS все реже устанавливаются в мониторы с диагональю до 20 дюймов. По качеству лучшие модели S -IPS и SA -SFT не уступают CRT мониторам и все чаще применяются профессионалами в области фото, полиграфии и дизайна. Практические рекомендации по выбору монитора можно прочитать в статье «Выбираем ЖК-монитор. Что предпочесть фотографу, геймеру и домохозяйке?»

Немного помечтаем

Совсем недавно, т.е. лет 15 назад, вряд ли многие предполагали, что ЖК-мониторы смогут вытеснить кинескопные. Качество LCD было низким, а цена крайне высокой. Но и сейчас нельзя назвать технологию производства панелей на жидких кристаллах идеальной. Для улучшения цветопередачи, увеличения контрастности и обеспечения равномерности подсветки в профессиональном NEC Reference 21 применена диодная подсветка. Стоит этот монитор около $6000 и пока его можно считать скорее полиграфическим оборудованием, чем компьютерной перефирией. Но мы знаем множество примеров, когда профессиональные технологии "спускаются" к любителям.

Многие крупные компании (Sanyo, Samsung, Epson) разрабатывают экраны на основе OLED - органических кристаллов. Сами кристаллы испускают свет при подаче напряжения, эти экраны чрезвычайно экономичные, яркие и контрастные. Но пока применяются только в мелкой портативной технике из-за дороговизны и технических проблем, связанных с долговечностью, воспроизведением некоторых цветов. В совсем отдаленной перспективе могут появиться и абсолютно новые технологии, о которых сейчас слышали только специалисты, а экран можно будет свернуть в трубочку или наклеить на стену. А может быть и не будет мониторов в нашем привычном понимании? А может быть, все перейдут на проекторы? И в качестве экрана можно будет использовать практически любую поверхность. Заманчивая перспектива.

Технология TN + film

Twisted Nematic + film (TN + film). Часть "film" в названии технологии означает дополнительный слой, применяемый для увеличения угла обзора (ориентировочно до 160°). Это самая простая и самая дешевая технология. Она существует достаточно давно и используется в большинстве проданных за последние несколько лет мониторов.

Достоинства технологии TN + film:

- низкая стоимость;
- минимальное время отклика пикселя на управляющее воздействие.

Недостатки технологии TN + film:

- средняя контрастность;
- проблемы с точной цветопередачей;
- сравнительно небольшие углы обзора.

Технология IPS

В 1995 году компанией Hitachi была разработана технология In-Plane Switching (IPS), предназначавшаяся для избавления от недостатков, присущих панелям, изготовленным по технологии TN + film. Маленькие углы обзора, весьма специфичные цвета и неприемлемое (на тот момент) время отклика подтолкнули компанию Hitachi к разработке новой технологии IPS, давшей хороший результат: приличные углы обзора и хорошую цветопередачу.

В IPS-матрицах кристаллы не образуют спираль, а поворачиваются при приложении электрического поля все вместе. Изменение ориентации кристаллов помогло добиться одного из основных преимуществ IPS-матриц - углы обзора удалось увеличить до 170° по горизонтали и вертикали. Если к матрице IPS не приложено напряжение, молекулы жидких кристаллов не поворачиваются. Второй поляризационный фильтр всегда повернут перпендикулярно первому, и свет через него не проходит. Отображение черного цвета является идеальным. При выходе из строя транзистора "битый" пиксель для панели IPS будет не белым, как для матрицы TN, а черным. При приложении напряжения молекулы жидких кристаллов поворачиваются перпендикулярно своему начальному положению параллельно основе и пропускают свет.

Параллельное выравнивание жидких кристаллов потребовало размещения электродов гребенкой на нижней подложке, что значительно ухудшило контрастность изображения, потребовало более мощной подсветки для установки нормального уровня резкости и привело к высокому потреблению энергии и значительному времени. Поэтому время отклика IPS-панели, как правило, больше, чем у TN-панелей. Изготовленные по технологии IPS-панели оказываются заметно дороже. Впоследствии на базе IPS были также разработаны технологии Super-IPS (S-IPS) и Dual Domain IPS (DD-IPS), однако из-за высокой стоимости вывести этот тип панелей в лидеры производители так и не смогли.

Компания Samsung некоторое время выпускала панели, выполненные по технологии Advanced Coplanar Electrode (АСЕ) - аналог технологии IPS. Однако сегодня выпуск АСЕ-панелей свернут. На современном рынке технология IPS представлена мониторами с большой диагональю - 19 дюймов и более.

Значительное время отклика при переключении пикселя между двумя состояниями с лихвой компенсируется отличной цветопередачей, особенно у панелей, выполненных по модернизированной технологии под названием Super-IPS.

Super-IPS (S-IPS) . LCD-мониторы на S-IPS-панелях - это вполне разумный выбор для профессиональной работы с цветом. Увы, с контрастностью у S-IPS-панелей точно такие же проблемы, как и у IPS и TN+Film, - она сравнительно невелика, так как уровень черного составляет 0,5-1,0 кд/м2.

Наряду с этим, углы обзора если и не идеальны (при отклонении в сторону изображение заметно теряет контрастность), то весьма велики по сравнению с TN-панелями: сидя перед монитором, заметить какую-либо неравномерность цвета или контрастности по вине недостаточных углов обзора невозможно.

В настоящее время известны следующие типы матриц, которые можно считать производными от IPS:

Достоинства технологии S-IPS:

- отличная цветопередача;
- большие, чем у TN+Film-панелей, углы обзора.

Недостатки технологии S-IPS:

- высокая стоимость;
- значительное время отклика при переключении пикселя между двумя состояниями;
- неисправный пиксель или сабпиксель на таких матрицах постоянно остаётся в погашенном состоянии.

Этот тип панелей хорошо подходит для работы с цветом, но при этом мониторы на S-IPS-панелях вполне пригодны и для игр, некритичных ко времени отклика 5 - 20 мс.

Технология MVA

Технология IPS получилась сравнительно дорогой, это обстоятельство заставило других производителей разрабатывать собственные технологии. На свет появилась технология производства LCD-панелей Vertical Alignment (VA) компании Fujitsu, а затем Multidomain Vertical Alignment (MVA), предоставляющие пользователю разумный компромисс между углами обзора, скоростью и цветопередачей.

Итак, в 1996 году компания Fujitsu предложила еще одну технологию изготовления LCD-панелей VA - вертикальное выравнивание. Название технологии вводит в заблуждение, т.к. жидкокристаллические молекулы (в статическом состоянии) не могут быть полностью вертикально выравнены из-за выпячивания. Когда создается электрическое поле, кристаллы выравниваются горизонтально и свет подсветки не может пройти через различные слои панели.

Технология MVA - многодоменное вертикальное выравнивание - появилась через год после VA. Символ M в аббревиатуре MVA означает "многодоменный", т.е. множество областей в одной ячейке.

Суть технологии в следующем: каждый сабпиксель разбит на несколько зон, а поляризационные фильтры сделаны направленными. В настоящее время Fujitsu производит панели, в которых каждая ячейка включает до четырех таких доменов. С помощью выступов на внутренней поверхности фильтров каждый элемент разбит на зоны так, чтобы ориентация кристаллов в каждой конкретной зоне наиболее подходила для взгляда на матрицу с определенного угла, а кристаллы в разных зонах перемещались независимо. Благодаря этому удалось добиться отличных углов обзора без заметных цветовых искажений изображения - попавшие при отклонении наблюдателя от перпендикуляра к экрану в поле зрения более яркие зоны будут компенсироваться находящимися рядом более темными, поэтому контрастность упадет незначительно. При подаче же электрического поля кристаллы во всех зонах выстраиваются так, что практически независимо от угла наблюдения видна точка с максимальной яркостью.

Чего же удалось добиться в результате применения новой технологии?

Во-первых, хорошей контрастности - уровень черного у качественной панели может опускаться ниже 0,5 кд/м2 (превышать 600:1), что хоть и не позволяет на равных конкурировать с ЭЛТ-мониторами, но однозначно лучше результатов TN- или IPS-панелей. Черный фон экрана монитора на MVA-панели в темноте уже не выглядит столь отчетливо серым, да и неравномерность подсветки заметно меньше сказывается на изображении.

Более того, MVA-панели обеспечивают еще и весьма неплохую цветопередачу - не такую хорошую, как S-IPS, но вполне подходящую для большинства нужд. "Битые" пиксели выглядят черными, время отклика стало приблизительно в 2 раза меньше, чем для IPS- и старых TN-панелей. Т.о., наблюдается оптимальный компромисс практически во всех областях. Что же в сухом остатке?

Достоинства технологии MVA:

- небольшое время реакции;
- глубокий черный цвет (хорошая контрастность);
- отсутствие винтовой структуры кристаллов и двойного магнитного поля привело к минимальному потреблению электроэнергии;
- неплохая цветопередача (несколько уступающая S-IPS).

Однако две ложки дегтя несколько испортили сложившуюся идиллию:

- при уменьшении разницы между начальным и конечным состояниями пикселя время отклика увеличивается;
- технология получилась довольно дорогой.

К сожалению, теоретические преимущества этой технологии не были в полной мере реализованы на практике. 2003 год, все аналитики предсказывают блестящее будущее LCD-мониторам, оборудованным MVA-панелью, пока компания AU Optronics не представила TN+Film-панель со временем отклика всего 16 мс. По остальным параметрам она была не лучше, а в чем-то даже хуже существовавших 25-мс TN-панелей (уменьшившиеся углы обзора, плохая цветопередача), однако малое время отклика оказалось отличной маркетинговой приманкой для потребителей. Кроме того, дешевизна технологии на фоне продолжающихся ценовых войн, когда каждый лишний доллар за панель был для производителя тяжким бременем, подкрепила финансово-маркетинговую компанию. TN-панели и сегодня остаются самыми дешевыми (заметно дешевле и IPS-, и MVA-панелей). В результате сочетания этих двух факторов (удачной приманки для потребителя в виде малого времени отклика и низкой цены) в настоящий момент мониторы на панелях, отличных от TN+Film, выпускаются в ограниченных количествах. Исключение составляют разве что топ-модели Samsung на PVA да весьма дорогие мониторы на S-IPS-панелях, предназначенные для профессиональной работы с цветом.

Разработчик технологии MVA, компания Fujitsu, посчитала рынок LCD-мониторов для себя недостаточно интересным и сегодня не занимается разработками новых панелей, передав права на них компании AU Optronics.

Технология PVA

Вслед за Fujitsu компания Samsung разработала технологию Patterned Vertical Alignment (PVA), в общих чертах повторяющую технологию MVA и отличающуюся, с одной стороны, несколько большими углами обзора, но с другой - худшим временем отклика.

Судя по всему, одной из целей разработки было создание технологии, аналогичной MVA, но свободной от патентов Fujitsu и связанных с ними лицензионных выплат. Соответственно, все недостатки и достоинства PVA-панелей те же, что и у MVA.

Достоинства технологии PVA:

- отличная контрастность (уровень черного цвета у PVA-панелей может составлять всего 0,1-0,3 кд/м2);
- великолепные углы обзора (при оценке углов обзора согласно стандартному показателю падения контрастности до 10:1 получается, что их ограничивает не панель, а выступающая над ней пластиковая рамка экрана - у последних моделей мониторов на PVA заявлены углы 178°);
- хорошая цветопередача.

Недостатки технологии PVA:

- мониторы на PVA-панелях малопригодны для динамичных игр. Из-за большого времени отклика при переключении пикселя между близкими состояниями изображение будет заметно смазываться;
- не самая низкая стоимость.

Большой интерес к этому типу матриц вызывает их распространенность в продаже. Если монитор на хорошей 19-дюймовой MVA-матрице найти практически невозможно, то с PVA их разработчик (компания Samsung) старается регулярно выпускать в продажу новые модели. Справедливости ради надо заметить, что другие компании выпускают мониторы на PVA-матрицах ненамного охотнее, чем на MVA, но присутствие как минимум одного серьезного производителя, причем такого как Samsung, уже дает PVA-матрицам ощутимое преимущество.

Монитор на базе PVA-матриц - практически идеальный выбор для работы благодаря своим характеристикам, наиболее близким к ЭЛТ-мониторам среди всех типов матриц (если не учитывать большое время отклика - единственный серьезный недостаток PVA). 19-дюймовые модели на их основе легко найти в продаже, причем по вполне умеренным ценам (по сравнению, скажем, с мониторами на S-IPS-матрицах), так что при выборе рабочего монитора, для которого не слишком важно поведение в динамичных играх, обязательно надо обратить внимание на PVA.

В прошлом году компания Samsung представила технологию Dynamical Capacitance Compensation, DCC (динамическая компенсация емкости), которая, по заверениям инженеров, способна сделать время переключения пикселя не зависящим от разности между его конечным и начальным состояниями. В случае успешной реализации DCC PVA-панели окажутся одними из самых быстрых среди всех существующих сейчас типов панелей, сохранив при этом прочие свои достоинства.

Заключение

Производителей LCD-панелей значительно меньше, чем изготовителей мониторов. Это связано с тем, что производство панелей требует постройки недешевых (особенно в условиях постоянной конкуренции) высокотехнологичных фабрик. Изготовление монитора на базе готового LCD-модуля (обычно поставляется LCD-панель в сборе с лампами подсветки) сводится к обычным монтажным операциям, для которых не требуется ни сверхчистых помещений, ни какого-либо высокотехнологичного оборудования.

Сегодня крупнейшими производителями и разработчиками панелей являются совместное предприятие Royal Philips Electronics и LG Electronics под названием LG.Philips LCD и компания Samsung.

LG.Philips LCD в первую очередь специализируется на IPS-панелях, поставляя их сторонним крупным компаниям, например, Sony и NEC. Компания Samsung более известна TN+Film- и PVA-панелями, преимущественно для мониторов собственного производства.

Точно определить, на чьей панели собран тот или иной монитор, можно, только разобрав его, либо найдя неофициальную информацию в Интернете (официально производитель панели указывается редко). При этом информация о какой-либо конкретной модели распространяется только на эту модель и никак не затрагивает другие мониторы того же производителя. Например, в разных моделях мониторов Sony в разное время использовались панели от LG.Philips, AU Optronics и Chunghwa Picture Tubes (СРТ), а в мониторах NEC - помимо перечисленных, еще и компаний Hitachi, Fujitsu, Samsung и Unipac, не считая собственных панелей NEC. Более того, многие производители устанавливают в мониторы одной и той же модели, но разного времени выпуска различные панели - по мере появления более новых моделей панелей старые просто заменяются без изменения маркировки монитора.

По ряду причин жидкокристаллические экраны пользуются огромным спросом среди пользователей и являются наиболее востребованными на отечественном рынке. Современные ЖК-дисплеи подразделяются на два типа матриц – IPS и TN. В связи с этим у многих покупателей возникает вопрос, что лучше IPS или TN экран?

Для того чтобы понять какая технология лучше следует рассмотреть все преимущества и недостатки IPS и TN экранов. Однако стоит отметить, что обе технологии прошли долгий путь развития и улучшений, что позволило создать экраны достойного качества. Учитывая некоторые технологические особенности технологий, в зависимости от ситуации следует выбирать тот или иной экран.

При выборе экрана следует учитывать несколько наиболее важных параметров:

• Разрешение экрана;
• Цветопередача;
• Насыщенность цвета, контрастность и яркость изображения;
• Время отклика;
• Энергопотребление;
• Долговечность.

1. TN vs IPS

В первую очередь стоит обратить внимание на разрешение экрана. Это один из наиболее важных параметров, который напрямую влияет на качество изображения, а также на размер диагонали. Если говорить проще, разрешение – это количество пикселей на экране по вертикали и горизонтали. К примеру, разрешение 1920х1080 говорит о том, что по горизонтали экран имеет 1920 пикселей, а по вертикали 1080 пикселей. Соответственно, чем выше разрешение, тем выше плотность точек, и тем более четкое изображение вы сможете получить.

Стоит понимать, что современные технологии позволяют наслаждаться высоким разрешением видео и фото изображений. Поэтому стоит отдавать предпочтение экранам с максимальным разрешением. На сегодняшний день самое высокое разрешение – это 1920х1080 точек (Full HD). Конечно, такие мониторы или телевизоры будут иметь более высокую стоимость, однако вы сможете в полной мере ощутить все преимущества технологий.

Если говорить, какая матрица лучше TN или IPS по разрешению, то здесь обе технологии равны. Они могут быть как с низким, так и максимально высоким разрешением, все зависит от стоимости устройства.

2. Цветопередача

Цветопередача – это параметр, который определяет количество отображаемых цветов и оттенков экраном. От этого зависит насыщенность цветов, а также реалистичность картинки. Современные технологии позволили сделать экраны с достаточно высоким уровнем цветопередачи, независимо от технологии. Однако между IPS и TN экранами есть некоторые отличия.

2.1. Цветопередача IPS матрицы

Особенности данной технологии позволили сделать экран с максимально реалистичными цветами. Стоит отметить, что IPS дисплеи пользуются наибольшим спросом среди профессиональных фоторедакторов, а также среди тех, кто занимается обработкой изображений. Это объясняется тем, что мониторы IPS имеют наибольшую глубину цвета (черного и белого), а также самое большое количество отображаемых цветов и оттенков – около 1,07 млрд. Это делает изображение максимально реалистичным.

Кроме этого, IPS экраны имеют наиболее высокую яркость и контрастность, что также положительно влияет на качество изображения.

2.2. Цветопередача TN матриц

Данный тип матрицы хоть и имеет высокий уровень качества изображения, а также отличную цветопередачу, все же существенно уступает IPS экранам. Кроме этого, такие матрицы имеют меньшие углы обзоров.

Если говорит о том, что лучше по цветопередачеTN Film или IPS, то ответ однозначен – IPS матрицы существенно превосходят TN+Film экраны. Хотя, в домашних условиях любой монитор позволит вам наслаждаться отличным качеством и глубиной цвета.

3. Время отклика

Данный параметр определяет время, за которое молекула жидкого кристалла способна изменить свое положение для отображения от черного до белого цвета и обратно. Это особенно важно для тех, кто любит яркие и быстрые спецэффекты и красочные игры. В случае медленного отклика вы сможете наблюдать на экране эффект под название «шлейф». Другими словами, вслед за быстро перемещающимися объектами будет видна некоторая тень. В определенных случаях это может вызвать дискомфорт. Измеряет отклик в миллисекундах.

3.1. Отклик IPS экрана

Как уже говорилось выше, IPS экраны славятся отличным изображением, четкостью и точностью картинки, а также реалистичностью цветопередачи, однако в силу некоторых особенностей технологии такие дисплеи проигрывают в отклике TN матрицам. Конечно, это различие несущественно и практически незаметно в домашних условиях, однако все же оно есть, и для некоторых это весьма важно.

Стоит отметить, что наиболее современные IPS матрицы имеют достаточно быстрый отклик, однако они имеют более высокую стоимость, чем TN+Film экраны.

3.2. Отклик TN матриц

Данный тип матриц имеет наиболее быстрый отклик, что делает такие мониторы наиболее подходящими для любителей игр и 3D фильмов с яркими спецэффектами.

Если говорить о том, какая матрица IPS или TN лучше по отклику, то TN имеет преимущество. Однако стоит отметить, что в домашних условиях все эти преимущества незначительны. Выбор зависит исключительно от личных предпочтений.

4. Итак, что лучше IPS или TN матрица

Выбирая между двумя этими технологиями, следует учитывать личные требования, а также, в каких целях покупается монитор. Конечно, бытует мнение, что IPS матрицы – это более новая технология, соответственно и более лучшая. Однако в некоторых ситуациях TN+Film матрица является более подходящим выбором.

Если говорить о том, какая матрица IPS или TN лучше для игр, то предпочтение стоит отдать TN+Film. TN мониторы имеют более низкую стоимость, а также имеют отличный отклик. Хотя, если вас не ограничивает бюджет, то монитор с матрицей AH-IPS станет для вас идеальным выбором, так как такой монитор сочетает в себе все преимущества IPS и TN технологий.

Стоит отметить, что IPS матрицы медленно, но уверенно вытесняют TN+Film экраны. Это отражается в том, что с каждым годом все больше производителей отдают предпочтение именно IPS экранам. Из преимуществ IPS экранов также можно выделить большие углы обзоров. Благодаря всем преимуществам IPS экраны составляют достойную конкуренцию плазменным панелям.

5. Сравнение двух мониторов LG с матрицами TN+FILM и IPS: Видео

Рассказывающая об отличиях IPS и TN матриц в рамках советов при покупке монитора или ноутбука. Пришло время поговорить о всех современных технологиях производства дисплеев , с которыми мы можем столкнуться и иметь представление о видах матриц в устройствах нашего поколения. Не путайте с LED, EDGE LED, Direct LED — это типы подсветки экранов и к технологии создания дисплеев имеют косвенное отношение.

Наверное, каждый может вспомнить свой монитор с электронно-лучевой трубкой, которым пользовался ранее. Правда и до сих пор встречаются пользователи и поклонники ЭЛТ технологии. В настоящее время экраны увеличились в диагонали, поменялись технологии изготовления дисплеев, стало все больше разновидностей в характеристиках матриц, обозначающихся аббревиатурами TN, TN-Film, IPS, Amoled и т.д.

Информация в данной статье поможет выбрать себе монитор, смартфон, планшет и другую различного рода технику. Помимо этого, позволит осветить технологии создания дисплеев, а также типы и особенности их матриц.

Пару слов о жидкокристаллических дисплеях

LCD (Liquid Crystal Display — жидкокристаллический дисплей) — это дисплей, изготовленный на основе жидких кристаллов, которые меняют свое расположение при подаче на них напряжения. Если вы близко подойдете к такому дисплею и внимательно присмотритесь к нему, то заметите, что он состоит из маленьких точек – пикселей (жидких кристаллов). В свою очередь каждый пиксель состоит из красного, синего и зеленого субпикселей. При подаче напряжения субпиксели выстраиваются в определенном порядке и пропускают через себя свет, таким образом формируя пиксель определенного цвета. Множество таких пикселей формируют изображение на экране монитора или другого устройства.

Первые мониторы массового производства оснащались матрицами TN — обладающими самой простой конструкцией, но которые нельзя назвать самым качественным типом матрицы. Хотя и среди данного типа матриц имеются весьма качественные экземпляры. Данная технология основана на том, что при отсутствии напряжения субпиксели пропускают через себя свет, формируя на экране белую точку. При подаче напряжения на субпиксели, они выстраиваются в определенном порядке, образуя собой пиксель заданного цвета.

Недостатки TN матрицы

• По той причине, что стандартный цвет пикселя, при отсутствии напряжения, белый, данный тип матриц обладает не самой лучшей цветопередачей. Цвета отображаются более тускло и блекло, а черный цвет выглядит скорее темно-серым.
• Еще одним главным недостатком TN матрицы являются малые углы обзора. Частично с данной проблемой попытались справиться улучшением технологии TN до TN+Film, с помощью дополнительного слоя, нанесенного на экран. Углы обзора стали больше, но все равно оставались далеки от идеала.

В настоящий момент TN+Film матрицы полностью заменили TN.

Достоинства TN матрицы

• малое время отклика
• относительно недорогая себестоимость.

Делая выводы, можно утверждать, что при необходимости в недорогом мониторе для офисной работы или серфинга в интернете, мониторы с TN+Film матрицами подойдут наилучшим образом.

Главное отличие технологии IPS матриц от TN — перпендикулярное расположение субпикселей при отсутствии напряжения, которые образуют черную точку. То есть, в состоянии спокойствия экран остается черным.

Преимущества IPS матриц

• лучшая цветопередача относительно экранов с TN матрицами: вы имеете яркие и сочные цвета на экране, а черный цвет остается действительно черным. Соответственно, при подаче напряжения пиксели меняют свой цвет. Учитывая эту особенность, владельцам смартфонов и планшетов с IPS-экранами можно посоветовать использовать темные цветовые схемы и обои на рабочем столе, тогда смартфон от аккумулятора будет работать немного дольше.
• большие углы обзора. В большинстве экранов они составляют 178°. Для мониторов, а особенно для мобильных устройств (смартфонов и планшетов) эта особенность является важной при выборе пользователем гаджета.

Недостатки IPS матриц

• большое время отклика экрана. Это влияет на отображение в динамических картинках, таких как игры и фильмы. В современных IPS панелях с временем отклика дела обстоят получше.
• большая стоимость по сравнению с TN.

Подводя итоги, телефоны и планшеты лучше выбирать с IPS-матрицами, и тогда от использования устройства пользователь будет получать огромное эстетическое удовольствие. Матрица для монитора не является столь критичной, современные .

AMOLED-экраны

Последние модели смартфонов оснащают AMOLED-дисплеями. Данная технология создания матриц основана на активных светодиодах, которые начинают светиться и отображать цвет при подаче на них напряжения.

Давайте рассмотрим особенности Amoled матрицы :

• Цветопередача . Насыщенность и контрастность таких экранов выше требуемого. Цвета отображаются настолько ярко, что у некоторых пользователей могут уставать глаза при продолжительной работе со своим смартфоном. Зато черный цвет отображается еще более черным, чем даже в IPS-матрицах.
• Энергопотребление дисплея . Так же как и в IPS, отображение черного цвета требует меньше энергии, чем отображение определенного цвета, и тем более белого. Но разница в энергопотреблении между отображением черного и белого цвета в AMOLED-экранах намного больше. Для отображения белого цвета необходимо в несколько раз больше энергии, чем для отображения черного.
• «Память картинки» . При продолжительном выводе статического изображения могут оставаться следы на экране, а это в свою очередь сказывается на качестве отображения информации.

Также из-за своей довольно высокой стоимости AMOLED-экраны пока используются только в смартфонах. Мониторы, построенные на такой технологии, стоят неоправданно дорого.

VA (Vertical Alignment) — данную технологию, разработанную Fujitsu, можно рассматривать как компромисс между TN и IPS матрицами. В матрицах VA кристаллы в выключенном состоянии расположены перпендикулярно плоскости экрана. Соответственно черный цвет обеспечивается максимально чистый и глубокий, но при повороте матрицы относительно направления взгляда, кристаллы будут видны не одинаково. Для решения проблемы применяется мультидоменная структура. Технология Multi-Domain Vertical Alignment (MVA) предусматривает выступы на обкладках, которые определяют направление поворота кристаллов. Если два поддомена поворачивается в противоположных направлениях, то при взгляде сбоку один из них будет темнее, а другой светлее, таким образом для человеческого глаза отклонения взаимно компенсируются. В матрицах PVA, разработанных Samsung нет выступов, и в выключенном состоянии кристаллы строго вертикальны. Для того, чтобы кристаллы соседних субдоменов поворачивались в противоположных направлениях, нижние электроды сдвинуты относительно верхних.

Для уменьшения времени отклика в матрицах Premium MVA и S-PVA применяется система динамического повышения напряжения для отдельных участков матрицы, которую обычно называют Overdrive. Цветопередача матриц PMVA и SPVA почти так же хороша как и у IPS, время отклика немного уступает TN, углы обзора максимально широкие, черный цвет наилучший, яркость и контраст максимально возможные среди всех существующих технологий. Однако даже при небольшом отклонении направления взгляда от перпендикуляра, даже на 5–10 градусов можно заметить искажения в полутонах. Для большинства это останется незамеченным, но профессиональные фотографы продолжают за это недолюбливать технологии VA.

MVA и PVA матрицы обладают отличной контрастностью и углами обзора, но вот с временем отклика дела обстоят похуже – оно растет при уменьшении разницы между конечным и начальным состояниями пиксела. Ранние модели таких мониторов были почти непригодны для динамичных игр, а сейчас они показывают результаты близкие к TN матрицам. Цветопередача *VA матриц, конечно, уступает IPS-матрицам, но остается на высоком уровне. Тем не менее, благодаря высокой контрастности, эти мониторы будут отличным выбором для работы с текстом и фотографией, с чертежной графикой, а также в качестве домашних мониторов.

В заключении могу сказать, что выбор всегда за вами…

С развитием технологий производства дисплеев у пользователей все больше возникает вопросов при выборе подходящего монитора. Помимо его физических размеров, в частности диагонали видимой зоны , необходимо выбрать тип матрицы и сопутствующие параметры - контрастность, цветопередачу, время отклика и прочее. Выбрать монитор, разбираясь во всех этих тонкостях, не составит большого труда, если предварительно изучить принципы его работы и основные характеристики главного его компонента - матрицы, о чем и пойдет речь ниже.

Общие сведения о дисплеях и их компонентах

Монитор компьютера при всей своей кажущейся простоте, является весьма технически сложным компонентом, который, как и остальное аппаратное обеспечение, имеет множество различающихся параметров, технологий изготовления, а также характеристик. Практически все дисплеи для ПК состоят из следующих частей:

• корпус, в котором заключена вся электронная начинка. На корпусе также имеются крепления для монтирования дисплея на вертикальные или горизонтальные поверхности;
• матрица или экран - основной компонент монитора, от которого зависит вывод графической информации. В современных устройствах применяются различные матрицы для мониторов, отличающиеся многими параметрами, среди которых первостепенную важность имеют разрешение, время отклика, яркость, цветопередача и контрастность;
• блок питания - часть электронной цепи, отвечающая за преобразование тока и питание всей остальной электроники;
• электронные компоненты на специальных платах, отвечающие за преобразование поступающих на монитор сигналов и их последующий вывод на дисплей для отображения;
• другие компоненты, среди которых может встречаться маломощная акустическая система, концентраторы USB и прочее.

Совокупность основных параметров дисплея, на основе которой он выполнен, предопределяет сферу его использования. Недорогие потребительские мониторы могут оснащаться экранами с не самыми внушительными характеристиками, поскольку подобные устройства чаще всего недорогие и не требуются для работы в профессиональных графических приложениях. Дисплеи для профессиональных геймеров прежде всего должны иметь минимальную задержку отображения информации, поскольку это критически важно в современных играх. Дисплеи для графических редакторов, используемых дизайнерами, отличаются самые высокими показателями яркости, уровнем цветопередачи и контрастности, ведь точная передача картинки здесь играет самую важную роль.
В настоящее время в дисплеях встречающихся на рынке, как правило, используются несколько видов матриц. В технических описаниях мониторов можно встретить большое их количество, но в основе этого многообразия могут лежать одни и те же базовые технологии, улучшенные или незначительно доработанные для повышения их показателей. К таким основным видам экранов относятся следующие.

1. «Twisted Nematic» или матрица TN. Ранее к наименованию этой технологии добавлялась приставка «Film», означающая дополнительную пленку на ее поверхности, увеличивающую угол обзора. Но это обозначение все реже встречается в описаниях, поскольку большинство производимых сегодня матриц уже оснащены ею.
2. «In-Plane Switching» или тип матрицы IPS, как более часто встречающееся наименование в сокращенном виде.
3. «Multidomain Vertical Alignment» или MVA матрицы. Более современная инкарнация этой технологии обозначается как матрица VA. Данная технология также отличается своими преимуществами и недостатками и является чем-то средним между представленными выше.
4. «Patterned Vertical Alignment». Разновидность технологии MVA, которая была разработана в качестве конкурентного ответа ее создателям - компании Fujitsu.
5. «Plane-to-Line Switching». Это один из самых новых типов матриц для дисплеев, который был разработан относительно недавно - в 2010 году. Единственным недостатком этого типа матрицы, при остальных превосходящих конкурирующие технологии характеристиках, является сравнительно длительное время отклика. Также PLS матрица отличается весьма высокой стоимостью.

Матрица TN, TN+film

Тип матрицы TN является одной из самых распространенных и в то же время это весьма устаревшая по современным меркам технология их изготовления. Именно с этой разновидности матриц началось победное шествие жидкокристаллических смену электронно-лучевым трубкам. Стоит отметить, что единственное неоспоримое их преимущество - это крайне малое время отклика и по этому параметру они превосходят даже более современные аналоги. Остальными критически важными для монитора параметрами - контрастностью изображения, его яркостью и допустимыми углами обзора, увы, данный тип матриц не отличается. К тому же стоимость мониторов на основе этой разработки невысокая и можно сказать что это еще один плюс технологии «Twisted Nematic».
Причина основных недостатков «Twisted Nematic» кроется в самой технологии их производства и строении оптических элементов. В матрицах TN кристаллы между электродами (каждый из которых представляет собою отдельный пиксель видимой зоны) располагаются в виде спирали при подаче на них напряжения. От степени ее закругления зависит количество проходящего сквозь нее света, а из множества таких элементов и формируется картинка на экране. Но ввиду неравномерности формирования спирали в каждом элементе матрицы очень падает уровень контрастности выводимого на нее изображения (рис. 1). А учитывая то, что преломление света при прохождении сквозь сформированную спираль сильно отличается от направления взгляда, то угол обзора такой матрицы весьма невелик.

Дисплеи VA/MVA/PVA

Матрица VA была разработана в качестве альтернативы популярным в то время технологиям TN и уже завоевавшей приверженность пользователей, хоть еще и не так распространенной на рынке IPS. Основное ее конкурентное преимущество разработчики позиционировали как время отклика, составлявшее на момент внедрения на рынок около 25 мс. Еще одним важным преимуществом новой технологии являлся высокий уровень контрастности, опережавший аналогичные показатели в технологиях изготовления матриц TN, а также IPS.
Данная технология, которая изначально называлась «Vertical Alignment», имела также весьма существенный недостаток в виде относительно малых углов обзора. Проблема скрывалась в строении оптических элементов матрицы. Кристаллы каждого элемента матрицы ориентировались вдоль линий напряжения или параллельно им. Это вело к тому, что угол обзора матрицы был, мало того что небольшим, так еще и изображение могло отличаться в зависимости от того, с какой стороны пользователь смотрел на экран. На практике это приводило к тому, что малейшее отклонение угла зрения приводило к сильному градиентному заполнению картинки на экране (рис. 2).

Избавиться от этого недостатка удалось с развитием технологии в «Multidomain Vertical Alignment», когда группы кристаллов внутри электродов организовали в своеобразные «домен», как это и отображено в названии. Теперь они стали размещаться по-разному в пределах каждого домена, из которых состоит целый пиксель, поэтому пользователь мог смотреть под разными углами на монитор и изображение от этого практически не менялось.
Сегодня дисплеи с MVA экранами используются для работы с текстом и практически непригодны для динамичных изображений, которым отличается любая современная игра или фильмы. Высокая контрастность, равно как и углы обзора позволяют уверенно работать с ними тем, кто работает, например, с чертежами, много печатает и читает.

Не стоит путать контрастность матрицы и такое понятие, как динамическая контрастность монитора. Последняя представляет собою технологию адаптивного изменения яркости экрана в зависимости от выводимого изображения и использует для этого встроенную подсветку. Последние модели мониторов со светодиодной подсветкой обладают отличной динамической контрастностью поскольку время включения светодиода очень малое.

Экран IPS

TFT IPS матрица разрабатывалась с учетом устранения основных недостатков предшествующей технологии - «Twisted Nematic», а именно малых углов обзора и плохой передачи цвета. Из-за своеобразного расположения кристаллов в TN матрице, цвет каждого пикселя варьировался в зависимости от направления взгляда, поэтому пользователь мог наблюдать «переливающуюся» картинку на мониторе. TFT IPS матрица состоит из кристаллов, которые расположены в параллельной плоскости к ее поверхности, а при подаче напряжения на электроды каждого элемента, они разворачиваются на прямой угол.
Последующее развитие технологии привело к появлению таких видов матриц, как Super IPS, Dual Domain IPS и Advanced Coplanar Electrode IPS. Все они, так или иначе, основаны на одном принципе с разницей лишь в расположении жидких кристаллов. На заре своего появления технологию отличал весомый минус - длительное время отклика, составлявшее до 65 мс. Главное же ее преимущество - потрясающая цветопередача и широкие углы обзора (рис. 1), при которых картинка на экране не искажалась, не инвертировалась и не появлялся нежелательный градиент.
Мониторы с IPS матрицей сегодня пользуются огромным спросом и применяются не только в дисплеях для ПК, но и в портативных устройствах - планшетах и смартфонах. Они также применяются в основном там, где важен цвет картинки и максимально точная его передача - при работе с графическим ПО, в дизайне, фотографии и прочее.

Часто многие пользователи путают аббревиатуры IPS или TFT, хотя на самом деле, это в корне разные понятия. «Thin Film Transistor» - это общая технология создания жидкокристаллических матриц, которая может иметь различные воплощения. «In-Plane Switching» - конкретная реализация этой технологии, основанная на своеобразном построении отдельных элементов матрицы и расположения жидких кристаллов в ней. TFT матрица может быть выполнена на базе технологии TN, VA, IPS или других.

Матрица PLS

Тип матрицы PLS – это передовой край развития технологий их создания. Компания Samsung, являющаяся разработчиком этой уникальной технологии, в качестве цели ставила для себя производство матриц, значительно превышающих по параметрам конкурирующую технологию - IPS и во многом ей это удалось. К несомненным преимуществам этой технологии можно отнести:

• один из самых низких показателей потребления тока;
• высокий уровень цветопередачи, полностью охватывающий диапазон sRGB;
• широкие углы обзора;
• высокая плотность отдельных элементов - пикселей.

Из недостатков стоит выделить время отклика, не превышающее аналогичные показатели в технологии «Twisted Nematic» (рис. 3).

Важно! Выбирая какой тип матрицы монитора лучше, стоит в первую очередь определиться с задачами, поскольку во многих случаях покупка самого современного дисплея может оказаться экономически необоснованной. Новейшие разработки, отличающиеся высоким временем отклика, пригодятся для профессиональных игр или просмотра динамических сцен в видео.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Мониторы с высоким уровнем цветопередачи подойдут для дизайнеров и художников. А если необходим недорогой монитор для серфинга в сети и работы с текстом, то подойдут варианты на основе старых, но проверенных временем технологий.