Відмінність екранів tft та tn. Технологія дисплея TFT

TFT (Thin film transistor) перекладається з англійської як тонкоплівковий транзистор. Так що TFT - це такий різновид рідкокристалічного дисплея, в якому використовується активна матриця, керована цими самими транзисторами. Такі елементи виготовляються із тонкої плівки, товщина яких приблизно 0,1 мікрона.

Крім невеликих розмірів, TFT-дисплеї мають швидкодію. Вони мають високу контрастність і чіткість зображення, а також гарний кут огляду. У таких дисплеїв немає мерехтіння екрану, тому очі втомлюються не так сильно. У TFT-дисплеїв також відсутні дефекти фокусування променів, перешкоди від магнітних полів, проблеми з якістю та чіткістю зображення. Енергоспоживання таких дисплеїв на 90% визначається потужністю світлодіодної матриці підсвічування або підсвічування ламп. У порівнянні з тими ж ЕПТ, енергоспоживання TFT-дисплеїв приблизно в п'ять разів нижче.

Всі ці переваги існують завдяки тому, що технологія оновлює зображення на вищій частоті. Це пояснюється тим, що точки дисплея керуються окремими тонкоплівковими транзисторами. Кількість таких елементів у TFT-дисплеях утричі більша, ніж кількість пікселів. Тобто, на одну точку припадає три кольорові транзистори, які відповідають основним кольорам RGB – червоний, зелений та синій. Наприклад, у дисплеї з роздільною здатністю 1280 на 1024 пікселів кількість транзисторів буде втричі більшою, а саме – 3840х1024. Саме в цьому полягає основний принцип роботи TFT-технології.

Недоліки матриць TFT

TFT-дисплеї, на відміну від ЕПТ, можуть показувати чітке зображення лише в одній «рідній» роздільній здатності. Інші дозволи досягаються інтерполяцією. Також істотним мінусом є сильна залежність розмаїття від кута огляду. По суті, якщо дивитися на такі дисплеї збоку, зверху чи знизу – зображення сильно спотворюватиметься. В ЕПТ дисплеях цієї проблеми ніколи і не існувало.

Крім того, транзистори будь-якого пікселя можуть вийти з ладу, що призведе до появи битих пікселів. Такі точки зазвичай ремонту не підлягають. І вийде так, що десь посередині екрана (або в кутку) може бути маленька, але помітна точка, яка дуже дратує під час роботи за комп'ютером. Також у TFT-дисплеїв матриця не захищена склом, і можлива незворотна деградація при сильному натисканні на дисплей.

В даний час для виробництва моніторів народного споживання застосовуються два найголовніші, так би мовити – кореневі, технології виготовлення матриць – LCD та LED.

LCD є абревіатурою від словосполучення «Liquid Crystal Display», що у перекладі всім зрозумілий російська означає рідкокристалічний дисплей, або РКІ.
LED розшифровується як «Light Emitting Diode», що нашою мовою читається як світловипромінюючий діод, або просто світлодіод.

Всі інші типи є похідними від цих двох стовпів дисплеєбудування і являють собою доопрацьовані, модернізовані та покращені варіанти своїх попередників.

Розглянемо тепер еволюційний процес, пройдений дисплеями при становленні на службу людству.

Види матриць моніторів, їх характеристики, подібності та відмінності

Почнемо з найзвичнішого нам РК екрану. До його складу входять:

Матриця, яка спочатку була сендвіч з пластин скла, що перемежовуються плівкою рідких кристалів. Пізніше, з розвитком технології, замість скла почали використовувати тонкі листи пластику.
Джерело світла.
З'єднувальні дроти.
Корпус з металевим обрамленням, яке надає жорсткості виробу.

Точка екрану, що відповідає за формування зображення, називається пікселем, і складається з:

Прозорі електроди у кількості двох штук.
Прошарок молекул активної речовини між електродами (це і є ЖК).
Поляризатори, оптичні осі яких перпендикулярні один одному (залежить від конструкції).

Якщо між фільтрами не було б РК, то світло від джерела проходячи через перший фільтр і поляризуючись в одному напрямку, повністю затримувалося б другим, через його те, що його оптична вісь перпендикулярна осі першого фільтра. Тому як би ми не світили на один бік матриці, з другого боку вона залишається чорною.

Поверхня електродів, що стосується РК, оброблена таким чином, щоб створити певний порядок розташування молекул у просторі. Інакше висловлюючись – їх орієнтацію, яка має властивість зміняться залежно від величини напруги електричного струму, прикладеного до електродів. Далі вже розпочинаються технологічні відмінності залежно від типу матриці.

Tn матриця розшифровується як «Twisted Nematic», що в перекладі означає «Ниткоподібні, що звиваються». Початкове розташування молекули – як чверть оборотної спіралі. Тобто світло від першого фільтра заломлюється так, що проходячи вздовж кристала він потрапляє на другий фільтр відповідно до його оптичної вісі. Отже, у спокійному стані такий осередок завжди прозорий.

Впливаючи на електроди напругою можна змінювати кут повороту кристала до повного розпрямлення, у якому світло через кристал пройде без заломлення. А оскільки він уже був поляризований першим фільтром, то другий його повністю затримає, і осередок буде чорним. Зміна величини напруги змінює кут повороту, відповідно і ступінь прозорості.

Переваги

Недоліки- маленькі кути огляду, низька контрастність, погана передача кольору, інерційність, енергоспоживання

TN+Film матриця

Від простої TN відрізняється наявністю спеціального шару, що покликаний підвищити розчин огляду в градусах. На практиці досягається значення 150 градусів по горизонталі для кращих моделей. Застосовується у переважній більшості телевізорів та моніторів бюджетного рівня.

Переваги- Низький час відгуку, дешевизна.

Недоліки- Кути огляду дуже маленькі, низька контрастність, погана передача кольору, інерційність.

TFT матриця

Скорочення від "Think Film Transistor" і перекладається як "тонкоплівковий транзистор". Більш коректною була б назва TN-TFT так, як це не тип матриці, а технологія виготовлення та відмінність від суто TN полягає лише у способі керування пікселями. Тут він реалізований за допомогою мікроскопічних польових транзисторів, а тому такі екрани належать до класу активних РКІ. Тобто це не тип матриці, а спосіб керування нею.

IPS або SFT матриця

Так, і це теж нащадок тієї, найдавнішої РК пластини. По суті є більш розвиненою і модернізованою TFT так, як називається Super Fine TFT (дуже хороший ТФТ). Кут огляду збільшений кращих виробів досягає 178 градусів, а колірне охоплення практично ідентичне природному.

Переваги- Кути огляду, кольоропередача.

Недоліки- ціна надто висока в порівнянні з TN, час відгуку рідко буває нижче 16 мс.

Види Ips матриці:

Н-IPS – підвищує контраст зображення та знижує час відгуку.
AS-IPS – основна якість полягає у підвищенні контрастності.
H-IPS A-TW — H-IPS з технологією True White, яка покращує білий колір та його відтінки.
AFFS – збільшення напруженості електричного поля для великих кутів огляду та яскравості.

PLS матриця

Доопрацьована, з метою зниження собівартості та оптимізації часу відгуку (до 5 мілісекунд), версія IPS. Виведена концерном Samsung і є аналогом Н-IPS, АН-IPS, які запатентовані іншими розробниками електроніки.

Докладніше про PLS матрицю можна дізнатися у нашій статті:

VA, MVA та PVA матриці

Це також технологія виготовлення, а не окремий тип екрану.

– скорочення від «Vertical Alignment», у перекладі – вертикальне вирівнювання. На відміну від TN матриці VA у вимкненому стані, світло не пропускають.
MVA матриця. Доопрацьована VA. Метою оптимізації було підвищення кутів огляду. Зниження часу відгуку вдалося завдяки використанню технології OverDrive.
PVA матриця. Чи не є окремим видом. Являє собою MVA, запатентований Samsung під своєю назвою.

Також існує ще більша кількість всіляких доробок та покращень, з якими рядовий користувач навряд чи зіткнеться на практиці – максимум, що вкаже виробник на коробці, це основний тип екрану та все.

Паралельно РКІ розвивалася технологія LED. Повноцінні, чистокровні екрани ЛЕД виготовляються з дискретних світлодіодів або матричним або кластерним способом і в магазинах побутової техніки не зустрічаються.

Причина відсутності у продажу повноважних ЛЕД криється у їхніх великих габаритах, низькій роздільній здатності, крупнозернистості. Доля таких пристроїв - банери, вуличне ТБ, медіафасади, пристрій рядка, що біжить.

Увага! Не сплутайте маркетингову назву типу LED-монітор зі справжнім світлодіодним дисплеєм. Найчастіше під цим назва буде ховатися звичайний РКІ типу TN+Film, але підсвічування буде виконане за допомогою світлодіодної лампи, а не люмінесцентної. Це все, що в такому моніторі буде від LED технології – лише підсвічування.

OLED дисплеї

Окремим сегментом виступають OLED дисплеї, що є одним з найперспективніших напрямків:

Переваги

невелика вага та габаритні розміри;
низький апетит до електрики;
необмежені геометричні форми;
не потрібне підсвічування спеціальною лампою;
кути огляду до 180 градусів;
миттєвий відгук матриці;
контрастність перевищує всі відомі альтернативні технології;
можливість створення гнучких екранів;
температурний діапазон ширший, ніж інші екрани.

Недоліки

короткий термін служби діодів певного кольору;
неможливість створення довговічних повнокольорових дисплеїв;
дуже висока ціна, навіть у порівнянні з IPS.

Для довідки. Можливо нас читають і любителі мобільних девайсів, тому торкнемося і сектор портативної техніки:
AMOLED (Active Matrix Organic Light-Emitting Diode) – комбінація LED та TFT
Super AMOLED – Ну, тут, ми думаємо, все зрозуміло!

Виходячи з наданих даних випливає висновок, що матриці моніторів бувають двох типів - рідкокристалічні та світлодіодні. Також можливі їх комбінації та варіації.

Слід знати — матриці розділені нормативами ISO 13406-2 та ГОСТ Р 52324-2005 на чотири класи, про які скажемо лише, що перший клас передбачає повну відсутність битих пікселів, а четвертим класом дозволяється до 262 дефектів на мільйон крапок.

Як дізнатися яка матриця в моніторі?

Існує 3 способи переконатися у типі матриці вашого екрану:

а) Якщо збереглася пакувальна коробка і технічна документація, то там напевно ви можете побачити таблицю з характеристиками пристрою, серед яких буде вказана інформація, що цікавить.

б) Знаючи модель та назву можна скористатися послугами онлайн-ресурсу виробника.

Якщо подивитися на кольорову картинку TN монітора різними кутами збоку-зверху-знизу, то буде видно спотворення кольору (аж до інверсії), бляклість, жовтизна білого фону. Повністю чорного кольору досягти неможливо – буде глибоко сірий, але не чорний.
IPS легко визначити по чорній картинці, яка набуває фіолетового відтінку при відхиленні погляду від перпендикулярної осі.
Якщо перелічені прояви відсутні, це або більш сучасний варіант IPS, або ОЛЕД.
OLED від усіх інших відрізняє відсутність лампи підсвічування, тому чорний колір на такій матриці є повністю знеструмленим пікселем. А навіть у найкращої IPS чорний колір світиться у темряві за рахунок BackLight.

Давайте дізнаємося, яка вона - найкраща матриця для монітора.

Яка матриця краща, як вони впливають на зір?

Отже, можливість вибору магазинах обмежена трьома технологіями TN, IPS, OLED.

Має низьку вартість, має прийнятні тимчасові затримки і постійно вдосконалює якість зображення. Але через низьку якість кінцевого зображення може рекомендуватися тільки для домашнього застосування - іноді кіно подивитися, іноді поганяти іграшку і час від часу попрацювати з тексами. Як ви пам'ятаєте, час відгуку у кращих моделей досягає 4 мс. Недоліки у вигляді поганої контрастності та неприродності кольору викликає підвищену стомлюваність очей.

IPSце, звичайно ж, зовсім інша річ! Яскраві, соковиті і природні кольори картинки нададуть чудовий комфорт роботи. Рекомендується для поліграфічних робіт, дизайнерам або тим, хто готовий заплатити за зручність кругленьку суму. Ну а грати буде не дуже зручно через високий відгук – далеко не всі екземпляри можуть похвалитися навіть 16 мс. Відповідно – спокійна, вдумлива робота – ТАК. Класно подивитися кіношку – ТАК! Динамічні стрілялки – НІ! Зате очі не втомлюються.

OLED. Ех, мрія! Такий монітор можуть собі дозволити або досить забезпечені люди, або дбають про стан свого зору. Якби не ціна, то можна було б рекомендувати всім і кожному - характеристики цих дисплеїв мають переваги всіх інших технологічних рішень. На наш погляд, тут немає недоліків, крім вартості. Але є надія – технологія вдосконалюється і відповідно – здешевлюється так, що очікується закономірне зниження виробничих витрат на виготовлення, що зробить їх доступнішими.

Висновки

На сьогоднішній день найкраща матриця для монітора це, звичайно ж, Ips/Oled, виготовлена за принципом органічних світлодіодів, і вони досить активно застосовуються у сфері переносної техніки – мобільні телефони, планшети та інші.

Але, якщо зайвих грошових ресурсів не спостерігається, варто зупинити свій вибір на більш простих моделях, але в обов'язковому порядку зі світлодіодними лампами підсвічування. ЛЕД лампа має більший ресурс, стабільність світлового потоку, широку межу регулювання підсвічування та дуже економічні у плані енергоспоживання.

Сучасні пристрої оснащуються екранами різної конфігурації. Основними на даний момент є дисплеї на базі, але для них можуть використовуватися різні технології, зокрема йдеться про TFT та IPS, які різняться за цілою низкою параметрів, хоч і є нащадками одного винаходу.

Зараз існує безліч термінів, які позначають певні технології, що ховаються під абревіатурами. Наприклад, багато хто міг чути чи читати про IPS чи TFT, проте мало хто розуміє, у чому насправді різниця між ними. Пов'язано це з нестачею інформації в каталогах електроніки. Саме тому варто розібратися з цими поняттями, а також вирішити, TFT чи IPS – що краще?

Термінологія

Для визначення того, що буде краще чи гірше в кожному окремому випадку, потрібно дізнатися, за які функції та завдання відповідає кожен IPS за фактом є TFT, точніше її різновид, при виготовленні якого використовувалася певна технологія - TN-TFT. Слід розглянути докладніше ці технології.

Відмінності

TFT (TN) є одним із способів виробництва матриць тобто екранів на тонкоплівкових транзисторах, в яких елементи розташовуються по спіралі між парою пластин. За відсутності подачі напруги вони будуть повернені один до одного під прямим кутом горизонтальної площини. Максимальна напруга змушує кристали повертатися так, щоб світло, що проходить крізь них, призводило до утворення чорних пікселів, а при відсутності напруги - білих.

Якщо розглядати IPS або TFT, то відмінність першої від другої полягає в тому, що матриця виготовлена на базі, описаній раніше, проте кристали в ній розташовані не спірально, а паралельно єдиній площині екрана один одному. На відміну від TFT, кристали у разі не повертаються за умов відсутності напруги.

Як ми це бачимо?

Якщо дивитися на IPS або то візуально, відмінність між ними полягає в контрастності, яка забезпечується майже ідеальною передачею чорного кольору. На першому екрані зображення буде більш чітким. А ось якість передачі кольору у разі використання матриці TN-TFT не можна назвати гарною. У даному випадку кожен піксель має власний відтінок, відмінний від інших. Через цей колір сильно спотворюються. Однак є у такої матриці і перевага: вона характеризується найвищою швидкістю відгуку серед усіх існуючих на даний момент. Для екрану IPS потрібен певний час, протягом якого всі паралельні кристали здійснять повний розворот. Однак людське око практично не вловлює різницю в часі відгуку.

Важливі особливості

Якщо говорити про те, що краще в експлуатації: IPS або TFT, варто відзначити, що перші є більш енергоємними. Це з тим, що з повороту кристалів потрібно чимало енергії. Саме тому, якщо перед виробником стоїть завдання зробити свій пристрій енергоефективним, у ньому зазвичай використовується TN-TFT матриця.

Якщо вибирати екран TFT або IPS, варто відзначити ширші кути огляду другого, а саме 178 градусів в обох площинах, це дуже зручно для користувача. Інші виявилися нездатними забезпечити таке. І ще однією істотною відмінністю між двома цими технологіями є вартість виробів на їх основі. TFT-матриці на даний момент є найбільш дешевим рішенням, яке використовується в більшості бюджетних моделей, а IPS відноситься до більш високого рівня, але і він не є топовим.

Дисплей IPS чи TFT вибрати?

Перша технологія дозволяє отримувати максимально якісне, чітке зображення, але вимагає більше часу для повороту кристалів, що використовуються. Це впливає на час відгуку та інші параметри, зокрема швидкість розряджання акумулятора. Рівень кольору TN-матриць набагато нижчий, проте їх час відгуку мінімальний. Кристали тут розташовані по спіралі.

Насправді можна легко відзначити неймовірну прірву як екрани, що працюють на базі двох цих технологій. Стосується це й вартості. Технологія TN залишається на ринку виключно через ціну, проте вона не здатна забезпечити соковиту та яскраву картинку.

IPS - це дуже вдале продовження розвитку TFT-дисплеїв. Високий рівень контрастності та досить великі кути огляду – це додаткові переваги даної технології. Наприклад, у моніторів на базі TN іноді чорний колір сам змінює свій відтінок. Однак високе споживання енергії пристроями, що працюють на базі IPS, змушує багатьох виробників вдаватися до використання альтернативних технологій або знижувати цей показник. Найчастіше матриці цього типу зустрічаються у провідних моніторів, які працюють від акумулятора, що дозволяє не бути пристрою настільки энергозависимым. Однак постійно ведуться розробки у цій галузі.

Від якості матриці монітора залежить не тільки яскравість і краса картинки, що зображається, але і комфорт і безпека для зору користувача. Всі компанії, що випускають монітори, йдуть в ногу з часом і з кожним роком удосконалюють технологію виробництва, намагаються досягти ідеальної передачі кольору і знизити навантаження на очі.

При виборі монітора покупець насамперед звертає увагу на якість та тип дисплея, адже саме від нього залежить здоров'я ваших очей. Сучасна матриця екрану складається з кількох шарів:

активна матриця, завдяки якій формується картинка;
шар рідких кристалів;
шар підсвічування, яке буває світлодіодним або люмінесцентним.

На сьогоднішній день більшість моніторів, що продаються, мають рідкокристалічний дисплей на тонкоплівкових резисторах (TFT-LCD). Існує кілька технологій, якими виробляються сучасні дисплеї. Спробуємо з'ясувати переваги та недоліки двох популярних технологій TN+film та IPS.

Переваги та недоліки TFT TN

Однією з перших технологій, на основі якої і сьогодні виробляються дисплеї, є TN + Film (Twisted Nematic + Film). Це дуже поширений та недорогий вид матриць, який з кожним роком удосконалюється.

Головною перевагою вважається те, що випуск TN моніторів доведений до досконалості, і це дозволяє суттєво знизити його собівартість. Малий час відгуку матриці дозволяє без спотворень переглядати динамічні сцени на рідкокристалічних моніторах із технологією TN+film.

Однак ці монітори мають ряд негативних якостей, таких як:

низька передача кольору через малу кількість даних на кожен канал (6 біт);
мала контрастність через особливості розташування рідких кристалів на дисплеї;
низькі показники з кутів огляду екрана;
висока ймовірність появи "битих пікселів".

Переваги та недоліки TFT IPS

Новішою розробкою в галузі виробництва моніторів є технологія IPS (in-plane switching). Даний вид дисплеїв було винайдено, щоб усунути недоліки попередніх моделей.

Основними перевагами даної технології є:

покращена кольоропередача (8 біт на канал);
розширені кути огляду, що досягають 178 градусів з будь-якої точки;
майже еталонний чорний колір.

Але все ж таки у моніторів з IPS матрицею є і негативні сторони, такі як:

невисокі показники яскравості та контрастності, внаслідок особливості розміщення керуючих електродів;
погані показники часу відгуку матриці;
відносна дорожнеча.

Кожна з описаних технологій має свої переваги та негативні особливості. Але зараз виробництво дисплеїв знаходиться на високому рівні і відмінності моніторів з різними технологіями стають не такими критичними, що значно полегшує вибір при покупці.

Зображення формується за допомогою окремих елементів, як правило, через систему розгортки. Прості прилади (електронний годинник, телефони, плеєри, термометри тощо) можуть мати монохромний або 2-5 кольоровий дисплей. Багатокольорове зображення формується за допомогою 2008) у більшості настільних моніторів на основі TN- (і деяких *VA) матриць, а також у всіх дисплеях ноутбуків використовуються матриці з 18-бітним кольором (6 біт на канал), 24-бітність емульується мерехтінням з дизерингом .

Пристрій РК-монітора

Субпіксел кольорового РК-дисплея

Кожен піксел РК-дисплея складається з шару молекул між двома прозорими електродами і двох поляризаційних фільтрів, площини поляризації яких (як правило) перпендикулярні. За відсутності рідких кристалів світло, що пропускається першим фільтром, практично повністю блокується другим.

Поверхня електродів, що контактує із рідкими кристалами, спеціально оброблена для початкової орієнтації молекул в одному напрямку. У TN-матриці ці напрямки взаємно перпендикулярні , тому молекули без напруги вишиковуються в гвинтову структуру. Ця структура переломлює світло таким чином, що до другого фільтра площина поляризації повертається, і через нього світло проходить вже без втрат. Якщо не вважати поглинання першим фільтром половини неполяризованого світла – комірку можна вважати прозорою. Якщо ж до електродів прикладено напругу - молекули прагнуть вишикуватися у напрямі поля , що спотворює гвинтову структуру. При цьому сили пружності протидіють цьому і при відключенні напруги молекули повертаються у вихідне положення. За достатньої величини поля практично всі молекули стають паралельними, що призводить до непрозорості структури. Варіюючи напругу, можна керувати ступенем прозорості. Якщо постійна напруга прикладена протягом довгого часу - рідкокристалічна структура може деградувати через міграцію іонів. Для вирішення цієї проблеми застосовується змінний струм або зміна полярності поля при кожній адресації осередку (непрозорість структури не залежить від полярності поля). У всій матриці можна керувати кожною з осередків індивідуально, але при збільшенні їх кількості це стає важко, оскільки зростає кількість необхідних електродів. Тому практично скрізь застосовується адресація рядками та стовпцями. Світло, що проходить через комірки, може бути природним - відбитим від підкладки (у РК-дисплеях без підсвічування). Але частіше застосовують, крім незалежності від зовнішнього освітлення, це також стабілізує властивості отриманого зображення. Таким чином, повноцінний РК-монітор складається з електроніки, що обробляє вхідний відеосигнал, РК-матриці, модуля підсвічування, блоку живлення і корпусу. Саме сукупність цих складових визначає властивості монітора в цілому, хоча деякі характеристики важливіші за інші.

Технічні характеристики РК-монітора

Найважливіші характеристики РК-моніторів:

Роздільна здатність: Горизонтальний і вертикальний розміри, виражені в пікселах. На відміну від ЕПТ-моніторів, ЖК мають один, «рідний», фізичний дозвіл, решта досягається інтерполяцією.

Фрагмент матриці РК монітора (0,78 х0, 78 мм), збільшений у 46 разів.

Розмір точки: відстань між центрами сусідніх пікселів. Безпосередньо пов'язаний із фізичним дозволом.

Співвідношення сторін екрана (формат): Відношення ширини до висоти, наприклад: 5:4, 4:3, 5:3, 8:5, 16:9, 16:10.

Видима діагональ: розмір самої панелі, виміряний по діагоналі. Площа дисплеїв залежить також від формату: монітор із форматом 4:3 має більшу площу, ніж із форматом 16:9 при однаковій діагоналі.

Контрастність: відношення яскравостей найсвітлішої і найтемнішої точок. У деяких моніторах використовується адаптивний рівень підсвічування з використанням додаткових ламп, цифра контрастності (так звана динамічна), що наведена для них, не відноситься до статичного зображення.

Яскравість: кількість світла, що випромінюється дисплеєм, зазвичай вимірюється в канделах на квадратний метр.

Час відгуку: мінімальний час, необхідний пікселу для зміни своєї яскравості. Методи виміру неоднозначні.

Кут огляду: кут, при якому падіння контрасту досягає заданого, для різних типів матриць та різними виробниками обчислюється по-різному, і часто не підлягає порівнянню.

Тип матриці: технологія, за якою виготовлено РК-дисплей.

Входи: (напр, DVI, HDMI та ін.).

Технології

Годинник з РК-дисплеєм

Рідкокристалічні монітори були розроблені в 1963 в дослідному центрі Давида Сарнова (David Sarnoff) компанії RCA, Прінстон, штат Нью-Джерсі.

Основні технології при виготовленні РК дисплеїв: TN+film, IPS та MVA. Розрізняються ці технології геометрією поверхонь, полімеру, керуючої пластини та фронтального електрода. Велике значення мають чистота та тип полімеру із властивостями рідких кристалів, застосований у конкретних розробках.

Час відгуку РК моніторів, сконструйованих за технологією SXRD (англ. Silicon X-tal Reflective Display - кремнієва відбиваюча рідкокристалічна матриця), зменшено до 5 мс. Компанії Sony, Sharp та Philips спільно розробили технологію PALC (англ. Plasma Addressed Liquid Crystal - плазмове управління рідкими кристалами), яка поєднала в собі переваги LCD (яскравість і соковитість кольорів, контрастність) та плазмових панелей (великі кути видимості по горизонту, H, та вертикалі, V, високу швидкість оновлення). Як регулятор яскравості в цих дисплеях використовуються газорозрядні плазмові осередки, а для колірної фільтрації застосовується РК-матриця. Технологія PALC дозволяє адресувати кожен піксель дисплея окремо, а це означає неперевершену керованість та якість зображення.

TN+film (Twisted Nematic + film)

Частина «film» у назві технології означає додатковий шар, що застосовується для збільшення кута огляду (орієнтовно від 90° до 150°). В даний час приставку "film" часто опускають, називаючи такі матриці просто TN. На жаль, способу поліпшення контрастності та часу відгуку для панелей TN поки не знайшли, причому час відгуку цього типу матриць є на даний момент одним з кращих, а ось рівень контрастності - ні.

TN+film - найпростіша технологія.

Матриця TN+film працює наступним чином: якщо до субпікселів не додається напруга, рідкі кристали (і поляризоване світло, яке вони пропускають) повертаються один щодо одного на 90° у горизонтальній площині у просторі між двома пластинами. І так як напрямок поляризації фільтра на другій пластині становить кут 90° з напрямком поляризації фільтра на першій пластині, світло проходить через нього. Якщо червоні, зелені та сині субпікселі повністю освітлені, на екрані утворюється біла крапка.

До переваг технології можна віднести найменший час відгуку серед сучасних матриць, а також невисоку собівартість.

IPS (In-Plane Switching)

Технологія In-Plane Switching була розроблена компаніями Hitachi і NEC і призначалася для позбавлення від недоліків TN+film. Однак, хоча за допомогою IPS вдалося досягти збільшення кута огляду до 170°, а також високої контрастності та кольору, час відгуку залишився на низькому рівні.

На даний момент матриці, виготовлені за технологією IPS, єдині з РК-моніторів, що завжди передають повну глибину кольору RGB - 24 біти, по 8 біт на канал. TN-матриці майже завжди мають 6-біт, як і частина MVA.

Якщо до матриці IPS не додана напруга, молекули рідких кристалів не повертаються. Другий фільтр завжди повернутий перпендикулярно до першого, і світло через нього не проходить. Тому відображення чорного кольору наближається до ідеалу. При виході з ладу транзистора «битий» піксель для IPS панелі буде не білим, як для матриці TN, а чорним.

При додатку напруги молекули рідких кристалів повертаються перпендикулярно до свого початкового положення і пропускають світло.

IPS в даний час витіснено технологією S-IPS(Super-IPS, Hitachi рік), яка успадковує всі переваги технології IPS з одночасним зменшенням часу відгуку. Але, незважаючи на те, що кольоровість S-IPS панелей наблизилася до звичайних моніторів CRT, контрастність все одно залишається слабким місцем. S-IPS активно використовується в панелях розміром від 20", LG.Philips, NEC залишаються єдиними виробниками панелей за цією технологією.

AS-IPS- технологія Advanced Super IPS (Розширена Супер-IPS) також була розроблена корпорацією Hitachi в році. Здебільшого покращення стосувалися рівня контрастності звичайних панелей S-IPS, наблизивши його до контрастності S-PVA панелей. AS-IPS також використовується як назва для моніторів корпорації LG.Philips.

A-TW-IPS- Advanced True White IPS (Розширена IPS зі справжнім білим), розроблено LG.Philips для корпорації року. Посилена потужність електричного поля дозволила досягти ще більших кутів огляду та яскравості, а також зменшити міжпіксельну відстань. Дисплеї на основі AFFS в основному застосовуються в планшетних ПК на матрицях виробництва Hitachi Displays.

*VA (Vertical Alignment)

MVA- Multi-domain Vertical Alignment. Ця технологія розроблена компанією Fujitsu як компроміс між TN та IPS технологіями. Горизонтальні та вертикальні кути огляду для матриць MVA становлять 160°(на сучасних моделях моніторів до 176-178 градусів), при цьому завдяки використанню технологій прискорення (RTC) ці матриці не сильно відстають від TN+Film за часом відгуку, але значно перевищують характеристики останніх по глибині кольорів та точності їх відтворення.

MVA стала спадкоємицею технології VA, представленої 1996 року компанією Fujitsu. Рідкі кристали матриці VA при вимкненому напрузі вирівняні перпендикулярно до другого фільтра, тобто не пропускають світло. При додатку напруги кристали повертаються на 90°, і екрані з'являється світла точка. Як і в IPS-матрицях, пікселі за відсутності напруги не пропускають світло, тому при виході з ладу видно як чорні цятки.

Достоїнствами технології MVA є глибокий чорний колір і відсутність як гвинтової структури кристалів, так і подвійного магнітного поля.

Недоліки MVA порівняно з S-IPS: зникнення деталей у тінях при перпендикулярному погляді, залежність колірного балансу зображення від кута зору, більший час відгуку.

Аналогами MVA є технології:

PVA (Patterned Vertical Alignment) від Samsung.
Super PVAвід Samsung.
Super MVAвід CMO.

Матриці MVA/PVA вважаються компромісом між TN та IPS, як за вартістю, так і споживчими якостями.

Переваги і недоліки

Спотворення зображення на РК-моніторі при великому куті огляду

Макрофотографія типової РК-матриці. У центрі можна побачити два дефектні субпікселі (зелений і синій).

В даний час РК-монітори є основним напрямком, що бурхливо розвивається в технології моніторів. До їх переваг можна віднести: малий розмір і вага в порівнянні з ЕПТ. У РК-моніторів, на відміну від ЕПТ, немає видимого мерехтіння, дефектів фокусування та зведення променів, перешкод від магнітних полів, проблем з геометрією зображення та чіткістю. Енергоспоживання РК-моніторів у 2-4 рази менше, ніж у ЕПТ та плазмових екранів порівнянних розмірів. Енергоспоживання ЖК моніторів на 95% визначається потужністю ламп підсвічування або світлодіодної матриці підсвічування (англ. backlight- заднє світло) РК-матриці. У багатьох сучасних (2007) моніторах для налаштування користувачем яскравості світіння екрану використовується широтно-імпульсна модуляція ламп підсвічування частотою від 150 до 400 і більше Герц. Світлодіодне підсвічування в основному використовується в невеликих дисплеях, хоча останніми роками воно все ширше застосовується в ноутбуках і навіть у настільних моніторах. Незважаючи на технічні труднощі її реалізації, вона має і очевидні переваги перед флуоресцентними лампами, наприклад, ширший спектр випромінювання, а значить, і колірне охоплення.

З іншого боку, РК-монітори мають і деякі недоліки, які часто принципово важко усуваються, наприклад:

На відміну від ЕПТ, можуть відображати чітке зображення лише в одному («штатному») дозволі. Інші досягаються інтерполяцією зі втратою чіткості. Причому дуже низькі дозволи (наприклад 320x200) взагалі можуть бути відображені багатьох моніторах.
Колірний охоплення і точність передачі кольору нижче, ніж у плазмових панелей і ЕПТ відповідно. На багатьох моніторах є непереборна нерівномірність передачі яскравості (смуги в градієнтах).
Багато РК-моніторів мають порівняно малий контраст і глибину чорного кольору. Підвищення фактичного розмаїття часто пов'язані з простим посиленням яскравості підсвічування, до некомфортних значень. Широко застосовуване глянсове покриття матриці впливає лише на суб'єктивну контрастність за умов зовнішнього освітлення.
Через жорсткі вимоги до постійної товщини матриць існує проблема нерівномірності однорідного кольору (нерівномірність підсвічування).
Фактична швидкість зміни зображення також залишається нижчою, ніж у ЕПТ і плазмових дисплеїв. Технологія overdrive вирішує проблему швидкості лише частково.
Залежність розмаїття від кута огляду досі залишається істотним мінусом технології.
Масово вироблені РК-монітори більш вразливі, ніж ЕЛТ. Особливо чутлива матриця, незахищена склом. При сильному натисканні можлива необоротна деградація. Також існує проблема дефектних пікселів.
Всупереч поширеній думці пікселі РК-моніторів деградують, хоча швидкість деградації найменша з усіх технологій відображення.

Перспективною технологією, яка може замінити РК-монітори, часто вважають OLED-дисплеї. З іншого боку, ця технологія зустріла складнощі у масовому виробництві, особливо для матриць з великою діагоналлю.

Див. також

Видима область екрану
Антивідблиску
en:Backlight

Посилання

Інформація про флюоресцентні лампи, що використовуються для підсвічування РК-матриці
Рідкокристалічні дисплеї (технології TN+film, IPS, MVA, PVA)

Література

Артамонов О. Параметри сучасних РК-моніторів
Мухін І. А. Як вибрати РК-монітор? . "Комп'ютер-бізнес-маркет", № 4 (292), січень 2005, стор 284-291.
Мухін І. А. Розвиток рідкокристалічних моніторів. «BROADCASTING Телебачення та радіомовлення»: 1 частина - № 2(46) березень 2005, с.55-56; 2 частина – № 4(48) червень-липень 2005, с.71-73.
Мухін І. А. Сучасні плоскопанельні відображуючі пристрої. "BROADCASTING Телебачення та радіомовлення": № 1 (37), січень-лютий 2004, с.43-47.
Мухін І. А., Український О. В. Способи покращення якості телевізійного зображення, що відтворюється рідкокристалічними панелями. Матеріали доповіді на науково-технічній конференції "Сучасне телебачення", Москва, березень 2006.