Технология тфт. IPS-экран – что это такое и в чем преимущества технологии

Технология LCD TFT матриц предусматривает использование в производстве жидкокристаллических дисплеев специальных тонкопленочных транзисторов. Само название TFT – это сокращение от Thin-film transistor, что в переводе и означает – тонкопленочный транзистор. Такой вид матриц применяет в самых разнообразных устройствах, от калькуляторов, до дисплеев смартфонов.

Наверное, каждый слышал понятия TFT и LCD, но мало кто задумывался, что это такое, из-за чего у непросвещенных людей возникает вопрос, чем отличается TFT от LCD? Ответ на этот вопрос заключается в том, что это две разные вещи, которые не стоит сравнивать. Чтобы понять, в чем разница между этими технологиями, стоит разобрать, что такое LCD, и что такое TFT.

1. Что такое LCD

LCD – это технология изготовления экранов телевизоров, мониторов и других устройств, основанная на использовании специальных молекул, которые называются – жидкие кристаллы. Эти молекулы имеют уникальные свойства, они постоянно находятся в жидком состоянии и способны менять свое положение при воздействии на них электромагнитного поля. Кроме этого, эти молекулы имеют оптические свойства, схожие со свойствами кристаллов, из-за чего эти молекулы и получили свое название.

В свою очередь экраны LCD могут иметь разные типы матриц, которые в зависимости от технологии изготовления имеют различные свойства и показатели.

2. Что такое TFT

Как уже говорилось, TFT – это технология изготовления LCD дисплеев, которая подразумевает использование тонкопленочных транзисторов. Таким образом, можно сказать, что TFT – это подвид LCD мониторов. Стоит отметить, что все современные LCD телевизоры, мониторы и экраны телефонов относятся к виду TFT. Поэтому вопрос, что лучше TFT или LCD не совсем правильный. Ведь отличие FTF от LCD заключается в том, что LCD – это технология изготовления жидкокристаллических экранов, а TFT – это подвид ЖК дисплеев, к которому относятся все типы активных матриц.

Среди пользователей TFT матрицы имеют название – активные. Такие матрицы обладают существенно более высоким быстродействием, в отличие от пассивных ЖК-матриц. Помимо этого, тип экрана LCD TFT отличается повышенным уровнем четкости, контрастности изображения и большими углами обзоров. Еще один важный момент заключается в том, что мерцание в активных матрицах отсутствует, что означает, что за такими мониторами приятнее работать, глаза при этом меньше устают.

Каждый пиксель матрицы TFT оснащен тремя отдельными управляющими транзисторами, благодаря чему достигается значительно более высокая частота обновления экрана, в сравнении с пассивными матрицами. Таким образом, в состав каждого пикселя входит три цветные ячейки, которые управляются соответствующим транзистором. Например, если разрешение экрана составляет 1920х1080 пикселей, то количество транзисторов в таком мониторе будет равно 5760х3240. Применение такого количества транзисторов стало возможным благодаря сверхтонкой и прозрачной структуре – 0,1- 0,01 микрон.

3. Виды матриц TFT экранов

На сегодняшний день, благодаря целому ряду преимуществ, TFT дисплеи используются в самых разнообразных устройствах.

Все известные ЖК телевизоры, которые имеются на российском рынке, оснащены TFT дисплеями. Они могут различаться своими параметрами в зависимости от используемой матрицы.

На данный момент наиболее распространенными матрицами TFT дисплеев являются:

Каждый из представленных видов матриц обладает своими преимуществами и недостатками.

3.1. Тип ЖК матрицы TFT TN

TN – это самый распространенный тип экрана LCD TFT. Такую популярность данный тип матрицы получил благодаря уникальным особенностям. При своей низкой стоимости, они имеют достаточно высокие показатели, причем в некоторых моментах, такие экраны TN даже имеют преимущества перед другими типами матриц.

Главная особенность – это быстрый отклик. Это параметр, который обозначает время, за которое пиксель способен отреагировать на изменение электрического поля. То есть, время, которое необходимо для полного изменение цвета (от белого к черному). Это очень важный показатель для любого телевизора и монитора, в особенности для любителей игр и фильмов, насыщенных всевозможными спецэффектами.

Недостатком данной технологии является ограниченные углы обзоров. Однако современные технологии позволили исправить этот недостаток. Сейчас матрицы TN+Film имеют большие углы обзоров, благодаря чему такие экраны способны конкурировать с новыми IPS матрицами.

3.2. IPS матрицы

Данный вид матриц имеет наибольшие перспективы. Особенность данной технологии состоит в том, что такие матрицы имеют самые большие углы обзоров, а также наиболее естественную и насыщенную цветопередачу. Однако недостатком этой технологии до сегодняшнего дня был длительный отклик. Но благодаря современным технологиям этот параметр удалось сократить до приемлемых показаний. Более того, нынешние мониторы c IPS матрицами имеют время отклика 5 мс, что не уступает даже TN+Film матрицам.

По мнению большинства изготовителей мониторов и телевизоров, будущее лежит именно за IPS матрицами, благодаря чему они постепенно вытесняют TN+Film.

Кроме этого, производители мобильных телефонов, смартфонов, планшетных ПК и ноутбуков все чаще выбирают TFT LCD модули с матрицами IPS, обращая внимание на отличную цветопередачу, хорошие углы обзора, а также экономичное потребление энергии, что крайне важно для мобильных устройств.

3.3. MVA/PVA

Данный тип матриц – это некий компромисс между TN и IPS матрицами. Ее особенность заключается в том, что в спокойном состоянии молекулы жидких кристаллов располагаются перпендикулярно плоскости экрана. Благодаря этому производители смогли достичь максимально глубокого и чистого черного цвета. Кроме этого данная технология позволяет достичь больших углов обзора, в сравнении с TN матрицами. Достигается это с помощью специальных выступов на обкладках. Эти выступы определяют направление молекул жидких кристаллов. При этом стоит отметить, что такие матрицы имеют меньшее время отклика, нежели IPS-дисплеи, и большее, в сравнении с TN матрицами.

Как ни странно, но данная технология не нашла широкого применения в массовом производстве мониторов и телевизоров.

4. Что лучше Super LCD или TFT

Для начала стоит разобрать, что такое Super LCD.

Super LCD – это технология производства экранов, которая широко распространена среди производителей современных смартфонов и планшетных ПК. По сути, Super LCD – это те же IPS матрицы, которые получили новое маркетинговое название и некоторые улучшения.

Главное отличие таких матриц заключается в том, что они не имеют воздушного зазора между наружным стеклом и картинкой (изображением). Благодаря этому удалось достичь уменьшения бликов. Кроме этого визуально изображение на таких дисплеях кажется ближе к зрителю. Если говорить о сенсорных дисплеях на смартфонах и планшетных ПК, то экраны Super LCD более чувствительны к прикосновениям и быстрее реагируют на движения.

5. TFT / LCD монитор: Видео

Еще одно преимущество данного типа матриц заключается в пониженном потреблении энергии, что опять же крайне важно в случае автономного устройства, такого как ноутбук, смартфон и планшет. Такая экономичность достигается благодаря тому, что в спокойном состоянии жидкие кристаллы расположены так, чтобы пропускать свет, что снижает потребление энергии при отображении светлых картинок. При этом стоит отметить, что подавляющее большинство фоновых картинок на всех интернет сайтах, заставках в приложениях и так далее, являются как раз таки светлыми.

Главной областью применения SL CD дисплеев является именно мобильная техника, благодаря низкому потреблению энергии, высокому качеству изображения, даже при прямых солнечных лучах, а также более низкой стоимости, в отличии, к примеру, от AMOLED экранов.

В свою очередь LCD TFT дисплеи включают в себя тип матрицы SLCD. Таким образом, Super LCD – это тип активной матрицы TFT дисплея. В самом начале данной публикации мы уже говорили о том, что TFT и LCD разницы не имеют, это в принципе одно и то же.

6. Выбор дисплея

Как уже говорилось выше, каждый из типов матриц обладает своими преимуществами и недостатками. Все они также уже оговаривались. В первую очередь при выборе дисплея, стоит учитывать ваши требования. Стоит задать себе вопрос, - Что именно нужно от дисплея, как он будет использоваться и в каких условиях?

Отталкиваясь от требований, и стоит выбирать дисплей. К сожалению, на данный момент не существует универсального экрана, на который можно было бы сказать, что он действительно лучше всех остальных. Из-за этого, если вам важна цветопередача, и вы собираетесь работать с фотографиями, то однозначно ваш выбор – это IPS матрицы. Но если вы заядлый любитель остросюжетных и ярких игр, то предпочтение все же лучше отдать TN+Film.

Все современные матрицы имеют достаточно высокие показатели, поэтому простые пользователи разницу могут даже не заметить, ведь IPS матрицы практически не уступают TN по времени отклика, а TN в свою очередь имеют довольно большие углы обзора. К тому же, как правило, пользователь располагается напротив экрана, а не сбоку или сверху, из-за чего большие углы в принципе не требуются. Но выбор все же за вами.

01. 07.2018

Блог Дмитрия Вассиярова.

IPS или VA — взвешиваем все плюсы и минусы

Доброго времени суток моим подписчикам и новым читателям этого интересного блога. Тема жидкокристаллических мониторов требует обязательного освещения еще одного конкурентного противостояния, и сегодня я представлю вам информацию, которая поможет определить: что лучше IPS или VA матрица.

Хотя данная задача не из легких, ведь такого значительного отличия, как в случае вы здесь не обнаружите. Но обо всем по порядку, который у нас уже отработан и начинается с истории и продолжается технологическими нюансами.

Идея использовать свойство жидких нематических кристаллов под воздействием электричества изменять поляризацию светового потока сначала получила коммерческую реализацию в экранах с TN матрицей. В ней каждый луч, идущий от подсветки к RGB фильтрам пикселя, проходил через модуль, который состоял из двух поляризационных решеток (ориентированных перпендикулярно для блокировки света), электродов и расположенного внутри кристалла со скрученной структурой расположения молекул (Twisted Nematic — TN).

Безусловно, появление в конце 80-х годов конкурента в лице тонкого, плоского экрана и с высоким разрешением, отсутствием мерцания и с низким энергопотреблением являлось, по-сути, технологической революцией. Но, к сожалению, по самому главному критерию (качество изображения) ЖК панели существенно проигрывали с ЭЛТ дисплеям. Именно это заставило ведущие компании совершенствовать технологию активных TFT матриц.

Современные технологии с 20-и летней историей

Переломным стал 1996, когда сразу несколько компаний представили свои разработки:

• Hitachi разместила оба электрода со стороны первого поляризационного фильтра и поменяла ориентацию молекул в кристалле, скоммутировав их в плоскости (In-Plane Switching). Технология получила соответствующее название .
• Нечто аналогичное придумали специалисты из NEC, они не заморачивались с названием обозначив свою инновацию просто SFT — super fine TFT (возможно, поэтому формулировка Хитачи оказалась более живучей, и в дальнейшем стала обозначением целого класса матриц).
• Fujitsu пошла другим путем, минимизировала размеры электродов и поменяла направление их силового поля. Это было необходимо для того чтобы эффективно управлять вертикально сориентированными (Vertical Alignment – ) молекулами кристалла, которые приходилось разворачивать намного сильнее чтобы полностью пропустить (или максимально перекрыть) луч света.

Новые технологии отличались от TN тем, что в неактивном положении луч света оставался блокированным. Визуально это проявлялось в том, что битый пиксель теперь выглядел не светлым, а темным. Но чтобы перейти к другим кардинальным изменениям в технологиях, стоит отметить, что инновации не были идеальными. IPS и VA матрицы дорабатывались и совершенствоваться с участием ведущих электронных корпораций.

Наибольшую активность в этом проявляют Sony, Panasonic, LG, Samsung и, конечно, сами компании-разработчики. Благодаря им мы имеем множество вариаций IPS (S-IPS, H-IPS, P-IPS IPS-Pro) и две основные модификации VA технологии (MVA и PVA), каждая из которых имеет свои особенности.

Достоинства, которые важнее недостатков

Об истории развития технологий необходимо было написать, чтобы вы понимали: рассматривать IPS и VA матрицы мы будем в их усовершенствованном варианте. Определять в чем разница между ними я буду по основным критериям к качеству изображения и по особенностям эксплуатации:

• Усложнение процесса изменения ориентации молекул жидкого кристалла в IPS и, еще в большей степени, в VA матрице повлекло за собой увеличение времени отклика и повышение энергозатрат. По сравнению с TN технологией они обе стали «тормозить» в динамических сценах, что выразилось в появлении шлейфа или размытости. Это существенный минус для VA мониторов, но, справедливости ради, стоит отметить, что по времени отклика IPS не намного лучше;
• В принципе, то же самое можно сказать и об энергопотреблении матрицы. Но если в целом рассматривать ЖК монитор, в котором 95% электроэнергии потребляется подсветкой, то разницы по этому показателю между VA и IPS вообще не существует;
• Теперь перейдем к параметрам, которые удалось существенно улучшить после внесения изменений в технологию активной ЖК матрицы. И начнем с угла обзора, который стал существенным достоинством, особенно в IPS экранах (на уровне 175º). В VA мониторах, даже после существенных доработок удалось достичь величины 170º, и то, при боковом просмотре качество изображения падает: картина тускнет и пропадает детализация в тенях;

• Контрастность это один из критериев, по которому выбирают для использования в освещенном помещении, и если вы не собираетесь вести исключительно ночной образ жизни, то на нее стоит обратить внимание. Вы не забыли о том, что молекулы жидкого кристалла в VA матрице способны плотнее перерывать свет? Вместе со специфической формой решетки пикселя это обеспечивает в них наиболее глубокий черный цвет, а вместе с ним и наилучшую контрастность из всех ЖК мониторов. В IPS экранах этот показатель немного хуже, но все равно они демонстрируют отличный результат по сравнению с TN технологией;

• Аналогичная ситуация и с яркостью. Обе матрицы по данному критерию намного лучше, чем TN, но в личном соревновании явным лидером являются VA мониторы. Опять-таки, из-за способности кристалла обеспечивать лучу света максимальную пропускную способность;
• И чтобы закончить сравнение на приятной нейтральной ноте я расскажу о цветопередаче. И в VA, и в IPS она просто великолепная. Все потому, что наряду с отличной контрастностью для получения оттенка используется красный, зеленый и синий пиксель, яркость которого может определяться 8-и (а в новых моделях и 10-и) битным кодированием. В итоге это позволяет в обеих технологиях получить более 1 млрд. оттенков и сравнение здесь неуместно.

Если вы успели заметить, я стараюсь не использовать ценовой критерий при определении лучшей матрицы. Все потому, что разница несущественна, а докупить нужную функцию невозможно. Тем более, вы сами знаете: есть разные бренды, имя которых явно влияет на ценник.

Теперь перейдем практике, ведь я надеюсь, что многие из вас читали эту статью с конкретной целью: выяснить, что лучше IPS или VA матрица и какой экран покупать? Учитывая вышеперечисленные плюсы и недостатки этих технологий можно сделать следующие выводы:

• Оба типа матриц выдают отличную картинку и используются в топовых моделях мониторов и телевизоров;
• Любителям поиграть в шуттеры и гонки стоит отдать предпочтение IPS технологии;
• Если экран работает на улице или в освещенной комнате – берите VA;
• Если экран просматривается с разных точек – выбор в пользу IPS;
• Нужно четкое отображение деталей (офисные документы, чертежи, диспетчерские схемы) – возьмите VA монитор.

В реальности приходится учитывать несколько факторов, поэтому каждый делает свой выбор экрана по типу матрицы.

На этом мой затянувшийся рассказ подошел к концу.

Я буду рад, если предоставленная мной информация оказалась для вас полезной. На этом буду заканчивать.

До свиданья, всем удачи!

В современных цифровых устройствах (мониторах, телевизорах, смартфонах, планшетах и др.) для отображения картинки чаще всего используются жидкокристаллические (ЖК) матрицы. Одной из технологий способа построения этой матрицы является IPS. Дословно, в переводе с английского – in plane switching – означает «переключение в одной плоскости».

Для того чтобы понять, что это за переключение и зачем оно нужно необходимо понять, каким именно образом строится картинка на экране ЖК.

Общие принципы построения ЖК матрицы

Пришедшая на смену электронно-лучевым трубкам, технология построения ЖК мониторов включает в себя в качестве ключевого элемента жидкокристаллическую матрицу . Эта матрица находится на передней поверхности монитора. Поскольку матрица только компонует картинку, то для нее требуется подсветка, которая входит в состав дисплея. Состоит ЖК матрица из следующих элементов, которые конструктивно реализованы в виде слоев:

• цветовой фильтр;
• горизонтальный фильтр;
• прозрачный электрод (фронтальный);
• собственно жидкокристаллический наполнитель;
• прозрачный электрод (тыловой);
• вертикальный фильтр.

В эту многослойную структуру также могут входить и специальные антибликовые слои, защитные покрытия, сенсорные слои (чаще емкостные), но они не являются ключевыми для отображения картинки. Сама картинка строится из пикселов, которые образуются из субпикселов базовых цветов (RGB): красного, зеленого и синего. Свет, проходя от тыловой стороны матрицы, проходит через оба поляризационных фильтра и ЖК слой, через цветовой фильтр. Цветовой фильтр как раз и окрашивает эти световые потоки в один из трех цветов RGB. Принцип построения пикселов из субпикселов — это отдельная обширная тема и в рамках данного обзора рассматриваться не будет.

Собственно, сама технология ЖК состоит в том , каким образом будет проходить прохождение светового пучка до пользователя. И если он будет проходить, то насколько он будет ярким. Кристаллы ЖК матриц в ячейках пропускают свет или нет в зависимости от того, какое напряжение подается на электроды. Эффективность работы матриц определяется технологией ее построения и используемого материала. На сегодняшний день наибольшее распространение получили матрицы TN и IPS и их усовершенствованные разновидности.

Технология построения TN матриц

Исторически этот тип матриц появился существенно раньше IPS . Дословно TN (англ. – «twisted nematic») означает «скрученный кристалл». Эта фраза как нельзя точно определяет способ его работы. Молекулы кристаллов в своем слое скручены на 90° друг относительно друга. Такое положение они занимают, если в своем субпикселе на электроды не подается напряжение. Свет при этом проходит свободно (за счет того, что угол поляризации второго фильтра на 90° отличается от первого).

При подаче напряжения на электроды, молекулы кристалла переходят из свободного состояния в упорядоченное: вдоль линии поляризации входного фильтра. Свет из-за этого за пределы второго фильтра не выходит и субпиксел окрашивается не в цвет светофильтра, а вырождается в черный.

• Плюсы:
  • стоимость изготовления матриц минимальна,
  • время отклика самое быстрое, что очень важно для игровых компьютеров.
• Минусы:
  • плохие углы обзора, яркость и цветопередача существенно меняются при просмотре на устройстве не под прямым углом;
  • очень низкая контрастность, за счет чего картинка блеклая и очень светлый черный цвет (совсем не подходит для профессиональной графики).
• Битый пиксел при этом всегда имеет белый цвет (если нет напряжения на электродах, то светофильтр всегда открыт).

Технология построения IPS матриц

Переключение кристаллов в IPS происходи в одной плоскости, о чем, собственно, и говорит исходная форма ее названия (англ. – «in plane switching»). В таких матрицах все электроды расположены на одной – тыльной подложке. При отсутствии напряжения на электродах все молекулы кристалла занимают вертикальное положение, и свет не проходит через внешний поляризационный фильтр.

Включение переводит молекулы в перпендикулярное положение, и внешний фильтр перестает быть помехой: световой поток проходит свободно.

Ключевые особенности данной технологии следующие .

• Плюсы:
  • яркие и насыщенные цвета за счет улучшенной контрастности, черный цвет всегда черный (можно использовать в профессиональной графике);
  • большой угол обзора до 178°.
• Минусы:
  • время отклика увеличилось за счет того, что электроды теперь расположены только с одной стороны (критично для игровых приложений);
  • высокая стоимость.
• Битый пиксел при этом всегда имеет черный цвет (если нет напряжения на электродах, то светофильтр всегда закрыт).

Как видно из списка, все недостатки и достоинства IPS симметричны TN. Это дополнительно подтверждает причину ее появления: технология является компромиссной и была предназначена для устранения ключевых минусов своей предшественницы. На сегодняшний день помимо названия IPS, используемого Hitachi, для нее можно встретить название SFT (super fine TFT), которое используется компанией NEC.

Битые пикселы вне зависимости от того какие они (белые или черные) не отнесены ни к плюсам ни к минусам . Это просто особенность. Если пиксел белый, то это может не сильно раздражать при обработке текстов на светлом фоне, но неудобно при просмотре темных сцен. Черный же наоборот: на темных сценах не будет заметен. Как бы то ни было, вид сбоя – битый пиксел – это всегда минус, но на разных матрицах он бывает различным.

Разновидности IPS матриц

С целью улучшения ключевых характеристик экранов мониторов были выпущены разновидности IPS матриц .

• Super — IPS (S-IPS). Благодаря реализации технологии overdrive улучшена контрастность и уменьшено время отклика. В ее модификации Advanced super — IPS (AS-IPS) дополнительно была улучшена ее прозрачность.
• Horizontal — IPS (H — IPS). Применяется в профессиональных графических приложениях. Применена технология Advanced True Wide Polarizer, благодаря чему однородность цвета по всей поверхности стала более равномерной. Также улучшена контрастность и оптимизирован белый цвет. Уменьшено время отклика.
• Enhanced IPS (e-IPS). Расширила апертуру открытых пикселов. Это помогает использовать более дешевые лампы подсветки. Помимо этого, время отклика сокращено до 5 мс (очень близко к уровню TN). S-IPS 2 является ее улучшением. Уменьшен негативный эффект свечения пикселов.
• Professional IPS (P — IPS). Существенно расширено число цветов, у субпикселей увеличено число потенциальных положений (в 4 раза).
• Advanced high performance IPS (AH-IPS). В данной разработке выросло разрешение и число точек на дюйм. Энергопотребление при этом стало ниже и увеличена яркость.

Отдельно стоит отметить матрицу PLS (Plane to line switching) , которая является разработкой Samsung. Разработчик не стал предоставлять технического описания своей технологии. Было проведено исследование матриц под микроскопом. Отличий между PLS и IPS выявлено не было. Поскольку принципы построения этой матрицы схожи с IPS часто ее выделяют как разновидность, а не самостоятельное ответвление. В PLS пикселы расположены плотнее, яркость и энергопотребление лучше. Но при этом они существенно уступают по цветовому охвату.

Выбор монитора: TN или IPS

Экраны, построенные на технологиях TN и IPS, на сегодняшний день являются наиболее распространенными и охватывают практически весь спектр потребностей бюджетного и, частично, профессионального рынка. Существуют и другие типы матриц VA (MVA, PVA), AMOLED (с подсветкой уже каждого пикселя). Но они пока настолько дороги, что их распространение невелико.

Цветопередача и контрастность

Мониторы с IPS матрицей имеют контрастность намного лучше, чем у TN. При этом очень важно понимать: если вся картинка полностью темная или светлая, то такая контрастность – это просто возможности подсветки. Часто производители при равномерных заливках просто приглушают свет ламп подсветки. Чтобы убедиться в качестве контрастности, следует на экран вывести шахматную заливку и проверить насколько будут отличаться темные участки от светлых. Как правило, контрастность в таких тестах становится меньше 30 – 40 раз. Значение контрастности на шахматной доске в 160:1 – приемлемый результат.

Цветопередача IPS экранов осуществляется практически без искажений, в отличие от TN. Чем выше контрастность, тем насыщеннее получается картинка на экране. Это может быть полезно не только при работе с программами по обработке фотографий и видео, но также и при просмотре фильмов. Но есть усовершенствованные версии TN матриц, например, Retina от Apple, которые практически не теряют в цветопередаче.

Угол обзора и яркость

Пожалуй, этот параметр один из первых, который показывает преимущества IPS в сравнении со своим более дешевым конкурентом. Он достигает 170 — 178°, в то время как у улучшенной версии – «TN + film» он находится в диапазоне 90 — 150°. По этому параметру IPS выигрывает. Если вы смотрите маленькой компанией дома телевизор, то это не критично, но вот для случая смартфонов, когда хочется кому-то что-то показать на экране – искажение будет существенным. Поэтому на них чаще всего используются матрицы типа IPS.

По характеристикам яркости IPS экраны также выигрывают. Большие значения яркости и TN матриц делают картинку просто белесой без черных оттенков.

Время отклика и ресурсоемкость

Очень важный критерий , особенно если пользователь часто играет в приложения с динамически меняющимися сценами. У экранов на основе матрицы TN этот параметр достигает величины 1 мс, в то время как у лучших и дорогих версий S -IPS всего 5 мс. Хотя и этот результат хорош для IPS. Если пользователю важен высокий FPS и он не хочет созерцать шлейфы от объектов, то выбор стоит остановить на матрице типа TN.

Помимо скорости изменения картинки, у TN экранов есть еще два преимущества: низкая стоимость и небольшое энергопотребление.

Сенсорный экран и мобильные устройства

В последнее время стали очень распространенными устройства с емкостными сенсорными экранами . Как правило, они оснащаются матрицами IPS из-за высокого количества точек на дюйм. Чем выше плотность точек, тем более гладкими получаются шрифты на экране планшета (даже неразличимы пикселы для глаза). При использовании TN матриц в смартфонах или планшетах будет очень заметна зернистость картинки. В мониторах и телевизорах данный параметр не критичен.

Сенсорным покрытием, как правило, оснащаются именно устройства, где нужен тачскрин. Поскольку чаще всего TN матрицы берут из-за их дешевизны, то такой дорогостоящий атрибут, как емкостной экран на среднем бюджетном мониторе с разрешением 24 дюйма будет просто пустой тратой денег. В то время как на маленькой по площади поверхности планшета или смартфона (до 6 дюймов) емкостный экран просто необходим.

Именно из-за фактора дешевизны TN матрицу от IPS можно отличить нажатием : при нажатии на TN экран картинка под пальцем и вокруг начинает расплываться волнами со спектральным градиентом. Стало быть, при выборе мобильного устройства выбор в пользу IPS по этому параметру просто очевиден.

Итог

Выбирая монитор или телевизор , пользователь может еще задуматься, стоит ли ему тратиться на IPS экран. Площадь поверхности экрана у таких устройств предпочитают брать от 24 дюймов и выше. В результате чего дорогостоящая и энергоемкая матрица может не оправдать своих вложений, если не планируется выполнять профессиональные работы с графикой. К тому же, если монитор нужен для динамичных компьютерных игр, то TN матрица будет предпочтительнее.

Неоспоримо преимущество IPS матрицы при приобретении мобильного устройства: смартфона или планшета. Высокая плотность пикселов, качественная цветопередача и высокая контрастность – все эти качества помогут пользоваться экраном как на солнце, так и в помещении. Сравнение мониторов для работы с графикой всегда будет в пользу IPS. Такие вложения себя оправдают и будут меньше, чем приобретение более дорогостоящих устройств на VA матрицах.

Что важно при выборе монитора? Разрешение, диагональ экрана, частота обновления, время отклика? Несомненно, но важно также определиться, какая матрица необходима, ибо от ее типа зависит ряд характеристик, которые непосредственно влияют на выбор. В ряде случаев требования одни, для которых подойдут те или иные мониторы. В других случаях требуются другие характеристики, и некоторые экраны однозначно придется исключить из выбора. Какие типы матриц монитора существуют, чем различаются, в чем их различия – об этом и поговорим.

Современные мониторы

Ушли в прошлое CRT-дисплеи, изготавливаемые с применением вакуумной трубки (кинескопа). Они были громоздкие, тяжелые, и, естественно, для использования в мобильной технике не подходили абсолютно. Вытеснены они мониторами, экраны которых выполнены на жидких кристаллах, отсюда и название их ЖК-дисплеи, или по-иностранному – LCD (Liquid Crystal Displays).

О достоинствах и недостатках распространяться не буду, они известны, да и не столь важны сейчас, не об этом сегодня разговор. Надо разобраться, какие типа матриц используются в мониторах, в чем их отличие, в каких случаях разумнее использовать один вид, а в каких – другой.

TN (Twisted Nematic)

Один из самых старых типов матриц, до сих пор актуальный и используемый. В настоящее время применяется ее модифицированная версия, маркируемая TN+film. Популярность ее зиждется на двух основных преимуществах: быстродействии (низкое время отклика и задержки) и низкой цене. Действительно, время отклика порядка 1 мс – это в порядке вещей.

Даже недостатки, присущие этой технологии изготовления экранов, не в силах отправить ее на покой. А минусов хватает. Это и небольшие углы обзора, и неважная цветопередача, и невысокая контрастность, и недостаточная глубина черного цвета. Хотя, если экран расположен прямо перед глазами владельца, то проблема с углами обзора несколько снижает свою остроту.

Ухудшается положение еще и тем, что разные матрицы от разных производителей могут серьезно отличаться друг от друга. Если в дорогих игровых моделях ноутбуков или игровых мониторах может устанавливаться вполне сносный экран, то в бюджетных устройствах качество дисплея может быть весьма посредственным.

Как это работает

Сам экран представляет собой «бутерброд» из двух поляризующих фильтров, между которыми расположены электроды на прозрачных подложках с обеих сторон экрана, двух металлических пластин и, в середине, слоя жидких кристаллов. С внешней стороны экрана устанавливается светофильтр.

На стеклянные пластины нанесены бороздки, причем во взаимно перпендикулярном направлении, что задает первоначальную ориентацию кристаллов. Благодаря такому расположению бороздок, жидкие кристаллы закручены в спираль, откуда, собственно, и пошло название технологии Twisted Nematic.

Если напряжения на электродах нет, то расположенные по спирали кристаллы поворачивают плоскость поляризации света таким образом, что он проходит через второй (наружный) поляризационный фильтр. Если напряжение на электроны подано, то, в зависимости от уровня этого напряжения, жидкие кристаллы разворачиваются, изменяя интенсивность проходящего света. При определенном напряжении плоскость поляризации света не будет изменяться, и второй фильтр полностью поглотит свет.

Наличие двух электродов позволяет улучшить энергоэффективность, а частичный поворот кристаллов благотворно влияет на быстродействие матрицы.

Из-за того, что при отсутствии напряжения кристаллы пропускают свет, при возникновении дефектов в матрице («битые пиксели») они представляют собой светящуюся белую точку. В других технологиях такие точки темные.

Идентифицировать «на глаз» матрицу TN можно, если посмотреть на включенный экран под углом. И чем больше он (угол) будет, тем более блеклыми будут становиться цвета, тем менее контрастным будет становиться изображение. В некоторых случаях возможно даже инвертирование цветов.

IPS (In-Plane Switching)

Мониторы с такой матрицей сейчас наиболее частые конкуренты мониторам с TN-экраном. Практически все недостатки последних удалось побороть, к сожалению, пожертвовав теми достоинствами, которые были у предыдущей технологии. Мониторы с IPS матрицей априори дороже и имеют большее время отклика. Для игровых систем это может оказаться существенным аргументом для того, чтобы сделать выбор в пользу TN.

Зато для того, кто профессионально работает с изображениями, кому необходима качественная цветопередача, широкий цветовой охват, мониторы с такой матрицей — оптимальный выбор. К тому же с углами обзора тут проблем нет, черный цвет гораздо больше похож на черный, а не выглядит неким оттенком серого, как это нередко бывает на TN-экранах.

Как это работает

Между двумя поляризационными фильтрами располагается слой управляющих микропленочных транзисторов и слой жидких кристаллов, имеющих светофильтры трех основных цветов. Кристаллы расположены вдоль плоскости экрана.

Плоскости поляризации фильтров перпендикулярны друг другу, поэтому, при отсутствии напряжения, свет, проходящий через первый фильтр и поляризуемый в одной плоскости, задерживается вторым фильтром, обеспечивая глубокий черный цвет. Кстати, именно поэтому в случае появления «битого пикселя» на экране он выглядит как черная точка, а не белая, как бывает в случае с TN-матрицами.

При появлении напряжения на управляющих электродах кристаллы поворачиваются опять-таки вдоль плоскости экрана, пропуская свет. Отсюда вытекает один из недостатков технологии – большее время отклика. Это связано именно с необходимостью поворота всего массива кристаллов, на что тратится время. Зато обеспечиваются углы обзора вплоть до 178° и отличная цветопередача.

Есть и еще минусы у этой технологии. Это большее энергопотребление, т. к. расположение электродов только с одной стороны вынудило увеличить напряжение для обеспечения поворота всего массива кристаллов. Используемые лампы так же более мощные, чем в случае с TN, что дополнительно увеличивает потребление энергии.

Варианты IPS

Технология не стоит на месте, в нее вносятся улучшения, которые позволили существенно снизить время отклика и цену. Так, существуют следующие варианты IPS-матриц:

• S-IPS (Super-IPS). Второе поколение технологии IPS. Экран имеет несколько измененную пиксельную структуру, сделаны улучшения для снижения времени отклика, приблизившись по этому параметру к характеристикам TN-матриц.
• AS-IPS (Advanced Super-IPS). Следующее улучшение технологии IPS. Главная цель состояла в повышении контрастности панелей S-IPS и увеличении их прозрачности, став ближе по этому параметру к S-PVA.
• H-IPS. Изменилась структура пикселей, увеличилась плотность их размещения, что позволило еще больше увеличить контрастность и сделать изображение более однородным.
• H-IPS A-TW (Horizontal IPS with Advanced True Wide Polarizer). Разработка компании LG. За основу взята панель H-IPS, в которую добавлен цветовой фильтр TW (True White - «настоящий белый»), что улучшило белый цвет. Применение поляризационной пленки компании NEC (технология Advanced True Wide Polarizer) позволило избавиться от возможных засветов при больших углах обзора («глоу-эффект») и, одновременно, увеличить эти углы. Этот тип матриц применяется в профессиональных мониторах.
• IPS-Pro (IPS-Provectus). Разработка компании BOE Hydis. Уменьшено межпиксельное расстояние, увеличены углы обзора и яркость.
• AFFS (Advanced Fringe Field Switching, иногда называют – S-IPS Pro).
• e-IPS (Enhanced IPS). Увеличение светопроницаемости позволило использовать более экономичные и дешевые лампы подсветки. Уменьшилось время отклика, достигнув значений в 5 мс. Мониторы с такими матрицами обычно имеют диагональ до 24 дюймов.
• P-IPS (Professional IPS). Профессиональные матрицы с 30-битной глубиной цвета, увеличенным количеством возможных ориентаций субпикселей (1024 против 256 у остальных), что улучшило цветопередачу.
• AH-IPS (Advanced High Performance IPS). Матрицы этого типа отличаются самыми большими углами обзора, высокой яркостью и контрастностью, малым временем отклика.
• Разработка компании Samsung, внесшая улучшения в исходную технологию IPS. Подробности компанией не разглашаются, но удалось снизить энергопотребление, время отклика сделать сходным с S-IPS. Правда, контрастность несколько ухудшилась, да и с равномерностью подсветки не так все гладко.

VA (Vertical Alignment)/MVA (Multi-Domain Vertical Alignment)

Технология, разработанная компанией Fujitsu. Во многом такие экраны занимают промежуточное положение между TN и IPS вариантами. Так, углы обзора и цветопередача лучше, чем у TN, но похуже, чем у IPS. Аналогично и со временем отклика. В то же время стоимость их ниже, чем у IPS.

Как это работает

Принцип действия следует из названия (ну или название отражает принцип действия данной технологии). Кристаллы расположены вертикально, т. е. перпендикулярно подложке. При отсутствии напряжения ничто не мешает прохождению света через кристаллы, а второй поляризационный фильтр полностью задерживает свет и обеспечивает глубокий черный цвет. Это одно из достоинств технологии.

При приложении напряжения кристаллы разворачиваются, пропуская цвет. В первых матрицах угол обзора был очень мал. Это удалось исправить в модифицированном варианте технологии – MVA, где использовались несколько кристаллов, расположенных друг за другом и отклоняющихся синхронно.

Варианты VA/MVA

Существует несколько разновидностей этой технологии, к развитию которой «приложили руку» разные компании:

• PVA (Patterned Vertical Alignment). Свой вариант технологии представила компания Samsung. Подробности не разглашаются, но PVA имеет чуть лучшую контрастность и немного меньшую стоимость. В целом, варианты весьма близки и часто между ними не делается различий, указывая MVA/PVA.
• S-PVA (Super PVA). Совместная разработка Sony и Samsung. Улучшены углы обзора.
• S-MVA (Super MVA). Разработка компании Chi Mei Optoelectronics/Innolux. Помимо увеличения углов обзора, улучшена контрастность.
• A-MVA (Advanced MVA). Дальнейшее развитие S-MVA от компании AU Optronics. Удалось уменьшить время отклика.

Данный вариант матриц – оптимальный компромисс между дешевыми, но с кучей недостатков, TN, и более качественными, но более дорогими IPS. Единственный, пожалуй, недостаток MVA – это недостаток цветопередачи при увеличении угла обзора, особенно в полутонах. В повседневном использовании это практически незаметно, но у профессионалов, работающих с изображениями, могут быть сомнения по поводу таких матриц.

OLED (Organic Light Emitting Diode)

Технология, существенно отличающаяся от тех, что используются ныне. Стоимость матриц, особенно больших диагоналей, сложность производства пока что препятствуют широкому использованию этой технологии в производстве мониторов. Те модели, которые есть, стоят дорого и редки.

Как это работает

В основе технологии лежит использование углеродных органических материалов. Под напряжением они излучают определенный цвет, а при его отсутствии – полностью неактивны. Это позволяет, во-первых, полностью избавиться от подсветки, а во-вторых, обеспечить идеальную глубину черного цвета. Ведь ничего не светится и не фильтруется, посему и претензий к черному цвету быть не может.

Экраны OLED обеспечивают высокие значения яркости и контрастности, отличные углы обзора без искажений. Энергоэффективность на высоком уровне. Скорость отклика недоступна даже TN матрицам.

И все же ряд недостатков пока что сдерживает применение таких экранов. Это и небольшое время работы (экраны склонны к «выгоранию» — эффекту, который был присущ плазменным панелям), сложный процесс производства с довольно большим количеством брака, что повышает стоимость таких матриц.

QD (Quantum Dots)

Еще одна перспективная технология, основанная на использовании квантовых точек. На данный момент мониторов, выполненных по этой технологии, мало, да и стоят они недешево. Технология позволяет преодолеть практически все недостатки, присущие всем остальным вариантам матриц, используемых в дисплеях. Единственный недостаток – глубина черного не дотягивает до того уровня, что есть у OLED экранов.

Как это работает

В основе технологии лежит использование нанокристаллов размером от 2 до 10 нанометров. Разница в размерах не случайна, т. к. именно в этом и кроется вся хитрость. При подаче на них напряжения, они начинают излучать свет, причем с определенной длиной волны (т. е. определенного цвета), которая зависит от размеров этих кристаллов. Цвет также зависит от материала, из которых изготовлены нанокристаллы:

• Красный цвет – размер 10 нм, сплав кадмия, цинка и селена.
• Зеленый цвет – размер 6 нм, сплав кадмия и селена.
• Синий цвет – размер 3 нм, соединение цинка и серы.

В качестве подсветки используются синие светодиоды, а квантовые точки, отвечающие за зеленый и красный цвет, наносятся на подложку, причем сами эти точки никак не упорядочены. Они просто смешаны друг с другом. Попадающий на них синий свет от светодиода заставляет их светиться с определенной длиной волны, формируя цвет.

Эта технология позволяет обойтись без установки светофильтров, т. к. уже заранее получен нужный цвет. Тем самым улучшаются яркость и контрастность, т. к. удается избавиться от одного из слоев, из которых состоит экран.

В отличие от OLED, глубина черного немного ниже. Стоимость таких экранов пока что высока.

Сравнение матриц, выполненных по разным технологиям

В таблице краткое сравнение описанных типов матриц, из которого может быть понятно, в чем сильны, а в чем проигрывают те или иные типы экранов.

Заключение. Типы матриц монитора – какие выбрать?

не избалованы выбором, в большинстве случаев используются либо TN, либо IPS экраны. За редким исключением каких-либо дорогих, статусных девайсов, где применяются более дорогие типы матриц.

Разве что можно выбрать между средними по качеству дисплеями «на каждый день» и более качественными, которые и для офиса подойдут, и отредактировать фотографии позволят.

Пользователи обычных мониторов могут выбрать все, что душе может быть угодно, а финансами позволено. Для экономии, если речь идет об играх или офисной работе, вполне сгодится монитор с TN экраном.

Универсальным решением является монитор с IPS матрицей, или, как вариант, MVA. Широкие углы обзора, черный цвет, больше похожий на действительно черный, отличная цветопередача вам обеспечены. Вопрос только в стоимости и большем, чем у TN, времени отклика. Впрочем, игровые мониторы на таких матрицах показывают себя отлично, и если цели сэкономить, во что бы то ни стало, нет, то, определенно, стоит рассмотреть такой вариант.

Ну а у профессионалов вообще, фактически, альтернатив нет. Выбор между просто IPS и опять-таки IPS, но с каким-либо дополнением — IPS-Pro, H-IPS и т. п.

Перспективные варианты пока что на рынке представлены слабо, но, если так уж хочется иметь что-то особенное, то почему нет?

Как обычно бывает с аббревиатурами, используемыми для обозначения специфики и теххарактеристик, в отношении TFT и IPS происходит путаница и подмена понятий. Во многом благодаря неквалифицированным описаниям электронных устройств в каталогах потребители ставят вопрос выбора изначально неверно. Так, матрица IPS — разновидность матриц TFT, так что сравнивать между собой эти две категории невозможно. Однако для российского потребителя аббревиатура TFT зачастую обозначает технологию TN-TFT, и в этом случае уже можно делать выбор. Так что, говоря об отличиях экранов TFT и IPS, мы будем иметь в виду TFT-экраны, изготовленные по технологиям TN и IPS.

TN-TFT — технология выполнения матрицы жидкокристаллического (на тонкопленочных транзисторах) экрана, когда кристаллы, при отсутствии напряжения, поворачиваются друг к другу под углом 90 градусов в горизонтальной плоскости между двумя пластинами. Кристаллы расположены по спирали, и в итоге при подаче максимального напряжения кристаллы поворачиваются таким образом, что при прохождении света через них образуются черные пиксели. Без напряжения — белые.

IPS — технология выполнения матрицы жидкокристаллического (на тонкопленочных транзисторах) экрана, когда кристаллы расположены параллельно друг другу вдоль единой плоскости экрана, а не спирально. При отсутствии напряжения молекулы жидких кристаллов не поворачиваются.

На практике самое важное отличие IPS-матрицы от TN-TFT-матрицы состоит в повышенном уровне контрастности за счет практически идеального отображения черного цвета. Картинка получается более четкой.

Качество цветопередачи матриц TN-TFT оставляет желать много лучшего. Каждый пиксель в этом случае может иметь собственный оттенок, отличный от других, в результате чего искажаются цвета. IPS уже обращается с изображением гораздо бережнее.

Слева — планшет с TN-TFT матрицей. Справа — планшет с IPS матрицей

Скорость отклика у TN-TFT несколько выше, чем у других матриц. IPS требуется время, чтобы повернуть весь массив параллельных кристаллов. Таким образом, при выполнении задач, где важна скорость прорисовки, гораздо выгоднее использовать матрицы TN. С другой стороны, в повседневном применении разницу во времени отклика человек не замечает.

Мониторы и дисплеи, созданные на базе IPS-матриц, гораздо более энергоемкие. Это обусловлено высоким уровнем напряжения, требуемого для поворота массива кристаллов. Потому задачам экономии энергии в мобильных и портативных устройствах отвечает больше технология TN-TFT.

Экраны, основанные на IPS, обладают широкими углами обзора, то есть не искажают и не инверсируют цвета, если взгляд падает под углом. В отличие от TN, углы обзора IPS составляют 178 градусов как по вертикали, так и по горизонтали.

Еще одно отличие, немаловажное для конечного потребителя — цена. TN-TFT на сегодняшний день представляет собой самый дешевый и самый массовый вариант матрицы, поэтому ее используют в бюджетных моделях электроники.

Выводы сайт

1. Экраны IPS менее отзывчивы, время задержки отклика у них больше.
2. Экраны IPS обеспечивают более качественную цветопередачу и контрастность.
3. Углы обзора экранов IPS существенно больше.
4. Экраны IPS требуют больше энергии.
5. Экраны IPS дороже.