Современные устройства оснащаются экранами различной конфигурации. Основными на данный момент являются дисплеи на базе но для них могут использоваться разные технологии, в частности речь идет о TFT и IPS, которые различаются по целому ряду параметров, хоть и являются потомками одного изобретения.
Сейчас существует огромное количество терминов, которые обозначают определенные технологии, скрывающиеся под аббревиатурами. К примеру, многие могли слышать или читать об IPS или TFT, однако мало кто понимает, в чем на самом деле разница между ними. Связано это с недостатком информации в каталогах электроники. Именно поэтому стоит разобраться с этими понятиями, а также решить, TFT или IPS - что лучше?
Терминология
Для определения того, что будет лучше или хуже в каждом отдельном случае, требуется узнать, за какие функции и задачи отвечает каждый IPS по факту представляет собой TFT, точнее ее разновидность, при изготовлении которой использовалась определенная технология - TN-TFT. Следует рассмотреть более подробно эти технологии.
Различия
TFT (TN) представляет собой один из способов производства матриц то есть экранов на тонкопленочных транзисторах, в которых элементы располагаются по спирали между парой пластин. При отсутствии подачи напряжения они будут повернуты друг к другу под прямым углом в горизонтальной плоскости. Максимальное напряжение вынуждает кристаллы поворачиваться так, чтобы проходящий сквозь них свет приводил к образованию черных пикселей, а при отсутствии напряжения - белых.
Если рассматривать IPS или TFT, то отличие первой от второй состоит в том, что матрица изготовлена на базе, описанной ранее, однако кристаллы в ней расположены не спирально, а параллельно единой плоскости экрана и друг другу. В отличие от TFT, кристаллы в данном случае не поворачиваются в условиях отсутствия напряжения.
Как мы это видим?
Если смотреть на IPS или то визуально отличие между ними состоит в контрастности, которая обеспечивается почти идеальной передачей черного цвета. На первом экране изображение будет выглядеть более четким. А вот качество цветопередачи в случае использования матрицы TN-TFT нельзя назвать хорошим. В данном случае у каждого пикселя имеется собственный оттенок, отличный от других. Из-за этого цвета сильно искажаются. Однако есть у такой матрицы и достоинство: она характеризуется самой высокой скоростью отклика среди всех существующих на данный момент. Для экрана IPS требуется определенное время, за которое все параллельные кристаллы совершат полный разворот. Однако человеческий глаз практически не улавливает разницу во времени отклика.
Важные особенности
Если говорить о том, что лучше в эксплуатации: IPS или TFT, то стоит отметить, что первые являются более энергоемкими. Это связано с тем, что для поворота кристаллов требуется немалое количество энергии. Именно поэтому, если перед производителем стоит задача сделать свое устройство энергоэффективным, в нем обычно применяется TN-TFT матрица.
Если выбирать экран TFT или IPS, то стоит отметить более широкие углы обзора второго, а именно 178 градусов в обеих плоскостях, это очень удобно для пользователя. Другие оказались неспособными обеспечить подобное. И еще одним существенным различием между двумя этими технологиями является стоимость изделий на их основе. TFT-матрицы на данный момент представляют собой наиболее дешевое решение, которое используется в большинстве бюджетных моделей, а IPS относится к более высокому уровню, но и он не является топовым.
Дисплей IPS или TFT выбрать?
Первая технология позволяет получать максимально качественное, четкое изображение, но требует больше времени для поворота используемых кристаллов. Это влияет на время отклика и прочие параметры, в частности скорость разрядки аккумулятора. Уровень цветопередачи TN-матриц гораздо ниже, однако их время отклика минимально. Кристаллы тут расположены по спирали.
На самом деле можно легко отметить невероятную пропасть в качестве экранов, работающих на базе двух этих технологий. Касается это и стоимости. Технология TN остается на рынке исключительно из-за цены, однако она не способна обеспечить сочную и яркую картинку.
IPS - это весьма удачное продолжение в развитии TFT-дисплеев. Высокий уровень контрастности и довольно большие углы обзора - это дополнительные преимущества данной технологии. К примеру, у мониторов на базе TN иногда черный цвет сам изменяет свой оттенок. Однако высокое потребление энергии устройствами, работающими на базе IPS, вынуждает многих производителей прибегать к использованию альтернативных технологий либо понижать этот показатель. Чаще всего матрицы данного типа встречаются у проводных мониторов, которые не работают от аккумулятора, что позволяет не быть устройству настолько энергозависимым. Однако постоянно ведутся разработки в этой области.
Доброго времени суток.
Многие пользователи при выборе монитора не обращают внимание на технологию изготовления матрицы (матрица - главная деталь любого жк-монитора, которая формирует изображение ), а от нее, между прочем, очень сильно зависит качество картинки на экране (да и цена устройства тоже!).
Кстати, многие могут возразить что это мелочь, и любой современный ноутбук (к примеру) - обеспечивает отличную картинку. Но эти же пользователи, если их поставить к двум ноутбукам с разными матрицами - заметят отличие в картинке невооруженным глазом (см. рис. 1) !
Так как в последнее время появилось достаточно много сокращенных аббревиатур (ADS, IPS, PLS, TN, TN+film, VA) - запутаться в этом проще простого. В этой статье я хочу немного описать каждую технологию, ее плюсы и минусы (получиться что-то в виде небольшой справочной статьи, которая очень пригодится при выборе: монитора, ноутбука и т.д.). И так…
Рис. 1. Разница в картинке при повернутом экране: TN-матрица VS IPS-матрица
Матрица TN, TN+film
Описание технических моментов опущено, некоторые термины «трактованы» своими словами так, чтобы статья была понятна и доступна для неподготовленного пользователя.
Самый распространенный тип матрицы. При выборе недорогих моделей мониторов, ноутбуков, телевизоров - если заглянете в расширенные характеристики выбираемого вами устройства, наверняка увидите данную матрицу.
Плюсы:
- очень маленькое время отклика : благодаря этому вы сможете наблюдать хорошую картинку в любых динамичных играх, фильмах (да и любых сценах с быстро меняющейся картинкой). Кстати, у мониторов с большим временем отклика - картинка может начать «плыть» (например, многие жалуются на «плывущую» картинку в играх при времени отклика более 9мс). Для игр, вообще желательно время отклика менее 6мс. В общем, этот параметр очень важен и если вы покупаете монитор для игр - вариант TN+film это одно из лучших решений;
- доступная цена : этот тип мониторов один из самых доступных по цене.
Минусы:
- плохая цветопередача : многие жалуются на не яркие цвета (особенно после перехода с мониторов с другим типом матрицы). Кстати, возможно так же некоторое искажение цветов (поэтому, если вам нужно очень тщательно подбирать цвет - то этот тип матрицы выбирать не стоит);
- маленький угол обзора : наверное, многие замечали, что если подойти к монитору сбоку - то часть картинки уже невидно, она искажается и цвет ее изменяется. Конечно, технология TN+film несколько улучшила этот момент, но тем не менее проблема осталась (хотя многие мне могут возразить: например, на ноутбуке данный момент полезен - никто рядом сидящий не сможет увидеть точно ваше изображение на экране);
- высокая вероятность появления битых пикселей : наверное, даже многие начинающие пользователи слышали данное высказывание. При появлении «битого» пикселя - на мониторе будет точка, которая не будет отображать картинку - то есть будет просто светящаяся точка. Если их станет много - то работать за монитором будет невозможно…
В целом, мониторы с данным типом матрицы весьма неплохи (несмотря на все их недостатки). Подойдут большинству пользователей, кто любит динамичные фильмы и игры. Так же на таких мониторах весьма неплохо работать с текстом. Дизайнерам же и тем кому нужно видеть очень красочную и точную картинку - данный тип рекомендовать не стоит.
Матрица VA/MVA/PVA
(Аналоги: Super PVA, Super MVA, ASV)
Данная технология (VA - вертикальное выравнивание в переводе с англ.) была разработана и внедрена компанией Fujitsu. На сегодняшний день данный тип матрицы не сильно распространен, но тем не менее, пользуется спросом у некоторых пользователей.
Плюсы:
- одна из лучших цветопередач черного цвета : при перпендикулярном взгляде на поверхность монитора;
- более качественные цвета (в целом) по сравнению с TN матрицей;
- достаточно неплохое время отклика (вполне сравнимое с TN матрицей, хоть и уступает ей);
Минусы:
- более высокая цена;
- искажение цветов при большом угле обзора (особенно это замечают профессиональные фотографы и дизайнеры);
- возможно «пропажа» мелких деталях в тенях (при определенном угле обзора).
Мониторы с данной матрицей являются хорошим решением (компромиссом), кого не устраивает цветопередача TN монитора и кому нужно при этом малое время отклика. Тем, кому нужны цвета и качество картинки - выбирает IPS матрицу (о ней далее в статье…).
Матрица IPS
Разновидности : S-IPS, H-IPS, UH-IPS, P-IPS, AH-IPS, IPS-ADS и др.
Данная технология была разработана компанией Hitachi. Мониторы с данным типом матрицы, чаще всего, самые дорогие на рынке. Рассматривать каждый тип матрицы, думаю, смысла нет, а вот выделить основные преимущества - стоит.
Плюсы:
- лучшая цветопередача по сравнению с другими типами матриц. Картинка получается «сочной» и яркой. Многие пользователи говорят, что при работе на таком мониторе практически не устают глаза (утверждение весьма спорно…);
- самый большой угол обзора : даже если вы встанете под углом в 160-170 гр. - картинка на мониторе будет такой же яркой, красочной и четкой;
- хорошая контрастность;
- отличный черный цвет.
Минусы:
- высокая цена;
- большое время отклика (может не устроить некоторых любителей игр и динамичных фильмов).
Мониторы с данной матрицей идеально подойдут всем тем, кому нужна качественная и яркая картинка. Если взять монитор с маленьким временем отклика (менее 6-5 мс) - то и играть на нем будет вполне комфортно. Самый главный недостаток - высокая цена…
Матрица PLS
Этот тип матрицы бал разработан компанией Samsung (планировался как альтернатива ISP матрице). Имеет как свои плюсы, так и минусы…
Плюсы : более высокая плотность пикселей, высокая яркость, меньшее энергопотребление.
Минусы : низкий цветовой охват, более низкая контрастность по сравнению с IPS.
Кстати, последний совет. При выборе монитора, обращайте внимание не только на технические характеристики, но и на производителя. Лучшего из них я назвать не смогу, но рекомендую выбрать известную марку: Samsung, Hitachi, LG, Proview, Sony, Dell, Philips, Acer.
На этой ноте статью завершаю, всем удачного выбора 🙂
Сейчас технология плоскопанельных мониторов, и жидкокристаллических в том числе, является наиболее перспективной. Хотя в настоящее время на долю ЖК-мониторов приходится лишь около 10% продаж во всем мире, этот сектор рынка является наиболее быстрорастущим (65% в год).
Принцип работы
Экраны LCD-мониторов (Liquid Crystal Display,
жидкокристаллические мониторы) сделаны из
вещества (цианофенил), которое находится в жидком
состоянии, но при этом обладает некоторыми
свойствами, присущими кристаллическим телам.
Фактически это жидкости, обладающие
анизотропией свойств (в частности оптических),
связанных с упорядоченностью в ориентации
молекул.
Как ни странно, но жидкие кристаллы старше ЭЛТ
почти на десять лет, первое описание этих веществ
было сделано еще в 1888 г. Однако долгое время никто
не знал, как их применить на практике: есть такие
вещества и все, и никому, кроме физиков и химиков,
они не были интересны. Итак,
жидкокристаллические материалы были открыты еще
в 1888 году австрийским ученым Ф. Ренитцером, но
только в 1930-м исследователи из британской
корпорации Marconi получили патент на их
промышленное применение. Впрочем, дальше этого
дело не пошло, поскольку технологическая база в
то время была еще слишком слаба. Первый настоящий
прорыв совершили ученые Фергесон (Fergason) и Вильямс
(Williams) из корпорации RCA (Radio Corporation of America). Один из
них создал на базе жидких кристаллов
термодатчик, используя их избирательный
отражательный эффект, другой изучал воздействие
электрического поля на нематические кристаллы. И
вот в конце 1966 г. корпорация RCA
продемонстрировала прототип LCD-монитора –
цифровые часы. Значительную роль в развитии
LCD-технологии сыграла корпорация Sharp. Она и до сих
пор находится в числе технологических лидеров.
Первый в мире калькулятор CS10A был произведен в 1964
г. именно этой корпорацией. В октябре 1975 г. уже по
технологии TN LCD были изготовлены первые
компактные цифровые часы. Во второй половине 70-х
начался переход от восьмисегментных
жидкокристаллических индикаторов к
производству матриц с адресацией каждой точки.
Так, в 1976 г. Sharp выпустила черно-белый телевизор с
диагональю экрана 5,5 дюйма, выполненного на базе
LCD-матрицы разрешением 160х120 пикселов.
Работа ЖКД основана на явлении поляризации
светового потока. Известно, что так называемые
кристаллы поляроиды способны пропускать только
ту составляющую света, вектор электромагнитной
индукции которой лежит в плоскости, параллельной
оптической плоскости поляроида. Для оставшейся
части светового потока поляроид будет
непрозрачным. Таким образом поляроид как бы
"просеивает" свет, данный эффект называется
поляризацией света. Когда были изучены жидкие
вещества, длинные молекулы которых
чувствительны к электростатическому и
электромагнитному полю и способны поляризовать
свет, появилась возможность управлять
поляризацией. Эти аморфные вещества за их
схожесть с кристаллическими веществами по
электрооптическим свойствам, а также за
способность принимать форму сосуда, назвали
жидкими кристаллами.
Основываясь на этом открытии и в результате
дальнейших исследований, стало возможным
обнаружить связь между повышением
электрического напряжения и изменением
ориентации молекул кристаллов для обеспечения
создания изображения. Первое свое применение
жидкие кристаллы нашли в дисплеях для
калькуляторов и в электронных часах, а затем их
стали использовать в мониторах для портативных
компьютеров. Сегодня, в результате прогресса в
этой области, начинают получать все большее
распространение LCD-дисплеи для настольных
компьютеров.
Экран LCD монитора представляет собой массив маленьких сегментов (называемых пикселями), которыми можно манипулировать для отображения информации. LCD монитор имеет несколько слоев, где ключевую роль играют две панели, сделанные из свободного от натрия и очень чистого стеклянного материала, называемого субстрат или подложка, которые собственно и содержат тонкий слой жидких кристаллов между собой [см. рис. 2.1]. На панелях имеются бороздки, которые направляют кристаллы, сообщая им специальную ориентацию. Бороздки расположены таким образом, что они параллельны на каждой панели, но перпендикулярны между двумя панелями. Продольные бороздки получаются в результате размещения на стеклянной поверхности тонких пленок из прозрачного пластика, который затем специальным образом обрабатывается. Соприкасаясь с бороздками, молекулы в жидких кристаллах ориентируются одинаково во всех ячейках. Молекулы одной из разновидностей жидких кристаллов (нематиков) при отсутствии напряжения поворачивают вектор электрического (и магнитного) поля в световой волне на некоторый угол в плоскости, перпендикулярной оси распространения пучка. Нанесение бороздок на поверхность стекла позволяет обеспечить одинаковый угол поворота плоскости поляризации для всех ячеек. Две панели расположены очень близко друг к другу. Жидкокристаллическая панель освещается источником света (в зависимости от того, где он расположен, жидкокристаллические панели работают на отражение или на прохождение света).
Плоскость поляризации светового луча
поворачивается на 90° при прохождении одной
панели [см. рис. 2.2].
При появлении электрического поля, молекулы
жидких кристаллов частично выстраиваются
вертикально вдоль поля, угол поворота плоскости
поляризации света становится отличным от 90
градусов и свет беспрепятственно проходит через
жидкие кристаллы [см. рис. 2.3].
Поворот плоскости поляризации светового луча
незаметен для глаза, поэтому возникла
необходимость добавить к стеклянным панелям еще
два других слоя, представляющих собой
поляризационные фильтры. Эти фильтры пропускают
только ту компоненту светового пучка, у которой
ось поляризации соответствует заданному.
Поэтому при прохождении поляризатора пучок
света будет ослаблен в зависимости от угла между
его плоскостью поляризации и осью поляризатора.
При отсутствии напряжения ячейка прозрачна, так
как первый поляризатор пропускает только свет с
соответствующим вектором поляризации. Благодаря
жидким кристаллам вектор поляризации света
поворачивается, и к моменту прохождения пучка ко
второму поляризатору он уже повернут так, что
проходит через второй поляризатор без проблем
[см. рис 2.4а].
В присутствии электрического поля поворота
вектора поляризации происходит на меньший угол,
тем самым второй поляризатор становится только
частично прозрачным для излучения. Если разность
потенциалов будет такой, что поворота плоскости
поляризации в жидких кристаллах не произойдет
совсем, то световой луч будет полностью поглощен
вторым поляризатором, и экран при освещении
сзади будет спереди казаться черным (лучи
подсветки поглощаются в экране полностью) [см.
рис 2.4б]. Если расположить большое число
электродов, которые создают разные
электрические поля в отдельных местах экрана
(ячейки), то появится возможность при правильном
управлении потенциалами этих электродов
отображать на экране буквы и другие элементы
изображения. Электроды помещаются в прозрачный
пластик и могут иметь любую форму.
Технологические новшества позволили ограничить
их размеры величиной маленькой точки,
соответственно на одной и той же площади экрана
можно расположить большее число электродов, что
увеличивает разрешение LCD монитора, и позволяет
нам отображать даже сложные изображения в цвете.
Для вывода цветного изображения необходима
подсветка монитора сзади, таким образом, чтобы
свет исходил из задней части LCD дисплея. Это
необходимо для того, чтобы можно было наблюдать
изображение с хорошим качеством, даже если
окружающая среда не является светлой. Цвет
получается в результате использования трех
фильтров, которые выделяют из излучения
источника белого света три основные компоненты.
Комбинируя три основные цвета для каждой точки
или пикселя экрана, появляется возможность
воспроизвести любой цвет.
Вообще-то в случае с цветом несколько
возможностей: можно сделать несколько фильтров
друг за другом (приводит к малой доле проходящего
излучения), можно воспользоваться свойством
жидкокристаллической ячейки - при изменении
напряженности электрического поля угол поворота
плоскости поляризации излучения изменяется
по-разному для компонент света с разной длиной
волны. Эту особенность можно использовать для
того, чтобы отражать (или поглощать) излучение
заданной длины волны (проблема состоит в
необходимости точно и быстро изменять
напряжение). Какой именно механизм используется,
зависит от конкретного производителя. Первый
метод проще, второй эффективнее.
Первые LCD дисплеи были очень маленькими, около 8
дюймов, в то время как сегодня они достигли 15"
размеров для использования в ноутбуках, а для
настольных компьютеров производятся 20" и
более LCD мониторы. Вслед за увеличением размеров
следует увеличение разрешения, следствием чего
является появление новых проблем, которые были
решены с помощью появившихся специальных
технологий, все это мы опишем далее. Одной из
первых проблем была необходимость стандарта в
определении качества отображения при высоких
разрешениях. Первым шагом на пути к цели было
увеличение угла поворота плоскости поляризации
света в кристаллах с 90° до 270° с помощью STN
технологии.
Преимущества и недостатки ЖК-мониторов
Среди преимуществ TFT можно отметить отличную
фокусировку, отсутствие геометрических
искажений и ошибок совмещения цветов. Кроме того,
у них никогда не мерцает экран. Почему? Ответ
прост - в этих дисплеях не используется
электронный луч, рисующий слева направо каждую
строку на экране. Когда в ЭЛТ этот луч
переводится из правого нижнего в левый верхний
угол, изображение на мгновение гаснет (обратный
ход луча). Напротив, пиксели дисплея TFT никогда не
гаснут, они просто непрерывно меняют
интенсивность своего свечения.
В таблице 1.1 показаны все главные отличия рабочих
характеристик для разных типов дисплеев:
Таблица 1.1. Сравнительные характеристики ЭЛТ и ЖК-мониторов.
Условные обозначения: (+
)
достоинство, (~
) допустимо, (-
)
недостаток
| ЖК-мониторы | ЭЛТ-мониторы | |
| Яркость | (+ ) от 170 до 250 Кд/м 2 | (~ ) от 80 до 120 Кд/м 2 |
| Контрастность | (~ ) от 200:1 до 400:1 | (+ ) от 350:1 до 700:1 |
| Угол обзора
(по контрасту) |
(~ ) от 110 до 170 градусов | (+ ) свыше 150 градусов |
| Угол обзора
(по цвету) |
(- ) от 50 до 125 градусов | (~ ) свыше 120 градусов |
| Разрешение | (- ) Одно разрешение с фиксированным размером пикселей. Оптимально можно использовать только в этом разрешении; в зависимости от поддерживаемых функций расширения или компрессии можно использовать более высокое или более низкое разрешение, но они не оптимальны. | (+ ) Поддерживаются различные разрешения. При всех поддерживаемых разрешениях монитор можно использовать оптимальным образом. Ограничение накладывается только приемлемостью частоты регенерации. |
| Частота вертикальной развертки | (+ ) Оптимальная частота 60 Гц, чего достаточно для отсутствия мерцания | (~ ) Только при частотах свыше 75 Гц отсутствует явно заметное мерцание |
| Ошибки совмещения цветов | (+ ) нет | (~ ) от 0.0079 до 0.0118 дюйма (0.20 - 0.30 мм) |
| Фокусировка | (+ ) очень хорошая | (~ ) от удовлетворительной до очень хорошей> |
| Геометрические/ линейные искажения | (+ ) нет | (~ ) возможны |
| Неработающие пиксели | (- ) до 8 | (+ ) нет |
| Входной сигнал | (+ ) аналоговый или цифровой | (~ ) только аналоговый |
| Масштабирование при разных разрешениях |
(- ) отсутствует или используются методы интерполяции, не требующие больших накладных расходов | (+ ) очень хорошее |
| Точность отображения цвета | (~ ) Поддерживается True Color и имитируется требуемая цветовая температура | (+ ) Поддерживается True Color и при этом на рынке имеется масса устройств калибровки цвета, что является несомненным плюсом |
| Гамма-коррекция
(подстройка цвета под особенности человеческого зрения) |
(~ ) удовлетворительная | (+ ) фотореалистичная |
| Однородность | (~ ) часто изображение ярче по краям | (~ ) часто изображение ярче в центре |
| Чистота цвета/качество цвета | (~ ) хорошее | (+ ) высокое |
| Мерцание | (+ ) нет | (~ ) незаметно на частоте выше 85 Гц |
| Время инерции | (- ) от 20 до 30 мсек. | (+ ) пренебрежительно мало |
| Формирование изображения | (+ ) Изображение формируется пикселями, число которых зависят только от конкретного разрешения LCD панели. Шаг пикселей зависит только от размера самих пикселей, но не от расстояния между ними. Каждый пиксель формируется индивидуально, что обеспечивает великолепную фокусировку, ясность и четкость. Изображение получается более целостным и гладким | (~ ) Пиксели формируются группой точек (триады) или полосок. Шаг точки или линии зависит от расстояния между точками или линиями одного цвета. В результате четкость и ясность изображения сильно зависит от размера шага точки или шага линии и от качества ЭЛТ |
| Энергопотребление и излучения | (+ ) Практически никаких опасных электромагнитных излучений нет. Уровень потребления энергии примерно на 70% ниже, чем у стандартных CRT мониторов (от 25 до 40 Вт). | (- ) Всегда присутствует электромагнитное излучение, однако их уровень зависит от того, соответствует ли ЭЛТ какому-либо стандарту безопасности. Потребление энергии в рабочем состоянии на уровне 60 - 150 Вт. |
| Размеры/вес | (+ ) плоский дизайн, малый вес | (- ) тяжелая конструкция, занимает много места |
| Интерфейс монитора | (+ ) Цифровой интерфейс, однако, большинство LCD мониторов имеют встроенный аналоговый интерфейс для подключения к наиболее распространенным аналоговым выходам видеоадаптеров | (- ) Аналоговый интерфейс |
Из таблицы 1.1 следует, что дальнейшее развитие ЖК-мониторов будет связано с повышением четкости и яркости изображения, увеличением угла обзора и уменьшением толщины экрана. Так, например, уже существуют перспективные разработки LCD-мониторов, выполненных по технологии с использованием поликристаллического кремния. Это позволяет, в частности, создавать очень тонкие устройства, поскольку микросхемы управления размещаются в этом случае непосредственно на стеклянной подложке дисплея. Кроме того, новая технология обеспечивает высокую разрешающую способность на сравнительно небольшом по размеру экране (1024x768 точек на 10,4-дюймовом экране).
STN, DSTN, TFT, S-TFT
STN - это сокращение, означающее "Super Twisted
Nematic".Технология STN позволяет увеличить
торсионный угол (угол кручения) ориентации
кристаллов внутри LCD дисплея с 90° до 270°, что
обеспечивает лучшую контрастность изображения
при увеличении размеров монитора.
Часто STN ячейки используются в паре. Такая
конструкция называется DSTN (Double Super Twisted Nematic), в
которой одна двухслойная DSTN-ячейка состоит из 2
STN-ячеек, молекулы которых при работе
поворачиваются в противоположные стороны. Свет,
проходя через такую конструкцию в
"запертом" состоянии, теряет большую часть
своей энергии. Контрастность и разрешающая
способность DSTN достаточно высокая, поэтому
появилась возможность изготовить цветной
дисплей, в котором на каждый пиксель приходится
три ЖК-ячейки и три оптических фильтра основных
цветов. Цветные дисплеи не способны работать от
отраженного света, поэтому лампа задней
подсветки -- их обязательный атрибут. Для
сокращения габаритов лампа находится с боку, а
напротив нее зеркало [см. рис. 2.5], поэтому
большинство LCD-матриц в центре имеют яркость
выше, чем по краям (это не относится к настольным
ЖК мониторам).
Также STN ячейки используются в режиме TSTN (Triple Super
Twisted Nematic), когда два тонких слоя полимерной
пленки добавляются для улучшения цветопередачи
цветных дисплеев или для обеспечения хорошего
качества монохромных мониторов.
Термин пассивная матрица (passive matrix) появился в
результате разделения монитора на точки, каждая
из которых, благодаря электродам, может задавать
ориентацию плоскости поляризации луча,
независимо от остальных, так что в результате
каждый такой элемент может быть подсвечен
индивидуально для создания изображения. Матрица
называется пассивной, потому что технология
создания LCD дисплеев, которая была описана выше,
не может обеспечить быструю смену информации на
экране. Изображение формируется строка за
строкой путем последовательного подвода
управляющего напряжения на отдельные ячейки,
делающего их прозрачными. Из-за довольно большой
электрической емкости ячеек напряжение на них не
может изменяться достаточно быстро, поэтому
обновление картинки происходит медленно. Такой
дисплей имеет много недостатков с точки зрения
качества, потому что изображение не отображается
плавно и дрожит на экране. Маленькая скорость
изменения прозрачности кристаллов не позволяет
правильно отображать движущиеся изображения.
Для решения части вышеописанных проблем
применяют специальные технологии, Для улучшения
качества динамического изображения было
предложено увеличить количество управляющих
электродов. То есть вся матрица разбивается на
несколько независимых подматриц (Dual Scan DSTN - два
независимых поля развертки изображения), каждая
из которых содержит меньшее количество пикселей,
поэтому поочередное управление ими занимает
меньше времени. В результате чего можно
сократить время инерции ЖК.
Также лучших результатов с точки зрения
стабильности, качества, разрешения, гладкости и
яркости изображения можно добиться, используя
экраны с активной матрицей, которые, впрочем,
стоят дороже.
В активной матрице (active matrix) используются
отдельные усилительные элементы для каждой
ячейки экрана, компенсирующие влияние емкости
ячеек и позволяющие значительно уменьшить время
изменения их прозрачности. Активная матрица (active
matrix) имеет массу преимуществ по сравнению с
пассивной матрицей. Например, лучшая яркость и
возможность смотреть на экран даже с отклонением
до 45° и более (т.е. при угле обзора 120°-140°) без
ущерба качеству изображения, что невозможно в
случае с пассивной матрицей, которая позволяет
видеть качественное изображение только с
фронтальной позиции по отношению к экрану.
Заметим, что дорогие модели LCD мониторов с
активной матрицей обеспечивают угол обзора в 160°
[см рис. 2.6], и есть все основания предполагать, что
технология будет совершенствоваться и в
дальнейшем. Активная матрица может отображать
движущиеся изображения без видимого дрожания,
так как время реакции дисплея с активной
матрицей около 50 мс против 300 мс для пассивной
матрицы, кроме того, контрастность мониторов с
активной матрицей выше, чем у ЭЛТ-мониторов.
Следует отметить, что яркость отдельного
элемента экрана остается неизменной на всем
интервале времени между обновлениями картинки, а
не представляет собой короткий импульс света,
излучаемый элементом люминофором ЭЛТ-монитора
сразу после похождения по этому элементу
электронного луча. Именно поэтому для LCD
мониторов достаточной является частота
вертикальной развертки, равная 60 Гц.
Функциональные возможности LCD мониторов с
активной матрицей почти такие же, как у дисплеев
с пассивной матрицей. Разница заключается в
матрице электродов, которая управляет ячейками
жидких кристаллов дисплея. В случае с пассивной
матрицей разные электроды получают
электрический заряд циклическим методом при
построчном обновлении дисплея, а в результате
разряда емкостей элементов изображение
исчезает, так как кристаллы возвращаются к своей
изначальной конфигурации. В случае с активной
матрицей к каждому электроду добавлен
запоминающий транзистор, который может хранить
цифровую информацию (двоичные значения 0 или 1) и в
результате изображение сохраняется до тех пор,
пока не поступит другой сигнал. Частично
проблема отсрочки затухания изображения в
пассивных матрицах решается за счет
использования большего числа
жидкокристаллических слоев для увеличения
пассивности и уменьшения перемещений, теперь же,
при использовании активных матриц появилась
возможность сократить число
жидкокристаллических слоев. Запоминающие
транзисторы должны производиться из прозрачных
материалов, что позволит световому лучу
проходить сквозь них, а значит, транзисторы можно
располагать на тыльной части дисплея, на
стеклянной панели, которая содержит жидкие
кристаллы. Для этих целей используются
пластиковые пленки, называемые "Thin Film Transistor"
(или просто TFT).
Thin Film Transistor (TFT), т.е. тонкопленочный транзистор -
это те управляющие элементы, при помощи которых
контролируется каждый пиксель на экране.
Тонкопленочный транзистор действительно очень
тонкий, его толщина 0,1 - 0,01 микрона.
В первых TFT-дисплеях, появившихся в 1972г.,
использовался селенид кадмия, обладающий
высокой подвижностью электронов и
поддерживающий высокую плотность тока, но со
временем был осуществлен переход на аморфный
кремний (a-Si), а в матрицах с высоким разрешением
используется поликристаллический кремний (p-Si).
Технология создания TFT очень сложна, при этом
имеются трудности с достижением приемлемого
процента годных изделий из-за того, что число
используемых транзисторов очень велико. Заметим,
что монитор, который может отображать
изображение с разрешением 800х600 пикселей в SVGA
режиме и только с тремя цветами имеет 1440000
отдельных транзисторов. Производители
устанавливают нормы на предельное количество
транзисторов, которые могут быть нерабочими в LCD
дисплее. Правда, у каждого производителя свое
мнение о том, какое количество транзисторов
могут не работать.
Пиксель на основе TFT устроен следующим образом: в
стеклянной пластине друг за другом
интегрировано три цветных фильтра (красный,
зеленый и синий). Каждый пиксель представляет
собой комбинацию трех цветных ячеек или
субпиксельных элементов [см. рис. 2.7]. Это
означает, например, что у дисплея, имеющего
разрешение 1280x1024, существует ровно 3840x1024
транзистора и субпиксельных элемента. Размер
точки (пикселя) для 15.1" дисплея TFT (1024x768)
приблизительно равен 0.0188 дюйма (или 0.30 мм), а для
18.1" дисплея TFT - около 0.011 дюйма (или 0.28 мм).
TFT обладают рядом преимуществ перед ЭЛТ-мониторами, среди которых - пониженное потребление энергии и теплоотдача, плоский экран и отсутствие следа от движущихся объектов. Последние разработки позволяют получить изображение более высокого качества, чем обычные TFT.
Совсем недавно специалистами компании Hitachi была создана новая технология многослойных ЖК-панелей Super TFT, которая значительно увеличила угол уверенного обзора ЖК панели. Технология Super TFT использует простые металлические электроды, установленные на нижней стеклянной пластине и заставляет молекулы вращаться, постоянно находясь в плоскости, параллельной плоскости экрана [см. рис. 2.8]. Так как кристаллы обычной ЖК-панели поворачиваются к поверхности экрана оконечностями, то такие ЖКД более зависимы от угла зрения, чем ЖК-панели Hitachi с технологией Super TFT, В результате изображение на дисплее остается ярким и четким даже при больших углах обзора, достигая качества, сопоставимого с изображением на ЭЛТ-экране.
Японская компания NEC недавно объявила, что по качеству изображения ее LCD дисплеи вскоре достигнут уровня лазерных принтеров, перешагнув порог в 200 ppi, что соответствует 31 точке на мм 2 или шагу точек 0,18 мм. Как сообщили в NEC, применяемые сегодня многими производителями жидкие кристаллы TN (twisted nematic) позволяет строить дисплеи с разрешение до 400 точек на дюйм. Однако главным сдерживающим фактором в повышении разрешения является необходимость создания соответствующих светофильтров. В новой технологии "color filter on TFT" светофильтры, закрывающие тонкопленочные транзисторы, формируются с помощью фотолитографии на нижней стеклянной подложке. В обычных дисплеях светофильтры наносятся на вторую, верхнюю подложку, что требует очень точного совмещения двух пластин.
На прошедшей в 1999 году в США конференции "Society for information Display" было сделано несколько докладов, свидетельствующих об успехах в создании жидкокристаллических дисплеев на пластиковой подложке. Компания Samsung представила прототип монохромного дисплея на полимерном субстрате с диагональю 5,9 дюйма и толщиной 0,5 мм. Толщина самой подложки составляет около 0,12 мм. Дисплей имеет разрешение 480х320 точек и контрастность 4:1. Вес - всего 10 грамм.
Инженеры из Лаборатории кинотехники Университете Штуттгарта использовали не тонкопленочные транзисторы (TFT), а диоды MIM (металл-изолятор-металл). Последнее достижение этой команды - двухдюймовый цветной дисплей с разрешением 96х128 точек и коэффициентом контрастности 10:1.
Группа специалистов IBM разработала технологию производства тонкопленочных транзисторов с применением органических материалов, позволяющую изготавливать гибкие экраны для электронной книги и других устройств. Элементы разработанных IBM транзисторов напыляются на пластиковую подложку при комнатной температуре (традиционные LCD-дисплеи изготавливаются при высокой температуре, что исключает применение органических материалов). Вместо обычного диоксида кремния для изготовления затвора используется цирконат титоната бария (BZT). В качестве полупроводника применяется органическое вещество под названием пентацен (pentacene), представляющее собой соединение фенилэтиламмония с иодидом олова.
Для повышения разрешения LCD-экранов компания Displaytech предложила не создавать изображение на поверхности большого LCD-экрана, а вывести картинку на маленький дисплей высокого разрешения, а затем с помощью оптической проекционной системы увеличить ее до нужных размеров. При этом Displaytech использовала оригинальную технологию Ferroelectric LCD (FLCD). Она основана на так называемых кирально-смектических жидких кристаллах, предложенных для использования еще в 1980 г. Слой материала, обладающего ферроэлектрическими свойствами и способного отражать поляризованный свет с вращением плоскости поляризации, наносится на подающую управляющие сигналы CMOS-подложку. При прохождении отраженного светового потока через второй поляризатор возникает картинка из темных и светлых пикселов. Цветное изображение получается за счет быстрого чередования освещения матрицы красным, зеленым и синим светом.. На базе FLCD-матриц можно производить экраны большого размера с высокой контрастностью и качеством цветопередачи, с широкими углами обзора и малым временем отклика. В 1999 году альянс корпораций Hewlett-Packard и DisplayTech объявил о создании полноцветного микродисплея на базе технологии FLCD. Разрешение матрицы составляет 320х240 точек. Отличительными особенностями устройства являются малое энергопотребление и возможность воспроизведения полноцветного “живого” видео. Новый дисплей предназначен для использования в цифровых камерах, камкодерах, портативных коммуникаторах и мониторах для надеваемых компьютеров.
Развитием низкотемпературной технологии с использованием поликристаллического кремния LTPS занимается Toshiba. По словам представителей этой корпорации, они позиционируют новые устройства пока только как предназначенные для рынка мобильных устройств, не включая сюда ноутбуки, где господствует технология a-Si TFT. Уже выпускаются VGA-дисплеи размером 4 дюйма, а на подходе 5,8-дюймовые матрицы. Специалисты полагают, что 2 млн. пикселов на экране - это далеко не предел. Одной из отличительных черт данной технологии является высокая разрешающая способность.
По оценкам экспертов корпорации DisplaySearch, занимающейся исследованиями рынка плоских дисплеев, в настоящее время при изготовлении практически любых жидкокристаллических матриц происходит замена технологий: TN LCD (Twisted Nematic Liquid Crystal Display) на STN (Super TN LCD) и особенно на a-Si TFT LCD (amorphous-Silicon Thin Film Transistor LCD). В ближайшие 5-7 лет во многих областях применения обычные LCD-экраны будут заменены или дополнены следующими устройствами:
- микродисплеи;
- светоизлучающие дисплеи на базе органических материалов LEP;
- дисплеи на базе автоэлектронной эмиссии FED (Field Emisson Display);
- дисплеи с использованием низкотемпературного поликристаллического кремния LTPS (Low Temperature PolySilicon);
- плазменные дисплеи PDP (Plasma Display Panel).
Взято с http://monitors.narod.ru
Изображение формируется с помощью отдельных элементов, как правило, через систему развёртки. Простые приборы (электронные часы , телефоны, плееры , термометры и пр.) могут иметь монохромный или 2-5 цветный дисплей . Многоцветное изображение формируется с помощью 2008) в большинстве настольных мониторов на основе TN- (и некоторых *VA) матриц, а также во всех дисплеях ноутбуков используются матрицы с 18-битным цветом (6 бит на канал), 24-битность эмулируется мерцанием с дизерингом .
Устройство ЖК-монитора
Субпиксел цветного ЖК-дисплея
Каждый пиксел ЖК-дисплея состоит из слоя молекул между двумя прозрачными электродами , и двух поляризационных фильтров , плоскости поляризации которых (как правило) перпендикулярны. В отсутствие жидких кристаллов свет, пропускаемый первым фильтром, практически полностью блокируется вторым.
Поверхность электродов, контактирующая с жидкими кристаллами, специально обработана для изначальной ориентации молекул в одном направлении. В TN-матрице эти направления взаимно перпендикулярны , поэтому молекулы в отсутствие напряжения выстраиваются в винтовую структуру. Эта структура преломляет свет таким образом, что до второго фильтра плоскость его поляризации поворачивается, и через него свет проходит уже без потерь. Если не считать поглощения первым фильтром половины неполяризованного света - ячейку можно считать прозрачной. Если же к электродам приложено напряжение - молекулы стремятся выстроиться в направлении поля , что искажает винтовую структуру. При этом силы упругости противодействуют этому, и при отключении напряжения молекулы возвращаются в исходное положение. При достаточной величине поля практически все молекулы становятся параллельны, что приводит к непрозрачности структуры. Варьируя напряжение , можно управлять степенью прозрачности. Если постоянное напряжение приложено в течении долгого времени - жидкокристаллическая структура может деградировать из-за миграции ионов. Для решения этой проблемы применяется переменный ток , или изменение полярности поля при каждой адресации ячейки (непрозрачность структуры не зависит от полярности поля). Во всей матрице можно управлять каждой из ячеек индивидуально, но при увеличении их количества это становится трудновыполнимо, так как растёт число требуемых электродов. Поэтому практически везде применяется адресация по строкам и столбцам. Проходящий через ячейки свет может быть естественным - отражённым от подложки(в ЖК-дисплеях без подсветки). Но чаще применяют , кроме независимости от внешнего освещения это также стабилизирует свойства полученного изображения. Таким образом полноценный ЖК-монитор состоит из электроники, обрабатывающей входной видеосигнал, ЖК-матрицы, модуля подсветки, блока питания и корпуса. Именно совокупность этих составляющих определяет свойства монитора в целом, хотя некоторые характеристики важнее других.
Технические характеристики ЖК-монитора
Важнейшие характеристики ЖК-мониторов:
- Разрешение : Горизонтальный и вертикальный размеры, выраженные в пикселах . В отличие от ЭЛТ-мониторов, ЖК имеют одно, «родное», физическое разрешение, остальные достигаются интерполяцией .
Фрагмент матрицы ЖК монитора (0,78х0,78 мм), увеличеный в 46 раз.
- Размер точки: расстояние между центрами соседних пикселов. Непосредственно связан с физическим разрешением.
- Соотношение сторон экрана (формат): Отношение ширины к высоте, например: 5:4, 4:3, 5:3, 8:5, 16:9, 16:10.
- Видимая диагональ: размер самой панели, измеренный по диагонали. Площадь дисплеев зависит также от формата: монитор с форматом 4:3 имеет большую площадь, чем с форматом 16:9 при одинаковой диагонали.
- Контрастность : отношение яркостей самой светлой и самой тёмной точек. В некоторых мониторах используется адаптивный уровень подсветки с использованием дополнительных ламп, приведенная для них цифра контрастности (так называемая динамическая) не относится к статическому изображению.
- Яркость : количество света, излучаемое дисплеем, обычно измеряется в канделах на квадратный метр.
- Время отклика : минимальное время, необходимое пикселу для изменения своей яркости. Методы измерения неоднозначны.
- Угол обзора: угол, при котором падение контраста достигает заданного, для разных типов матриц и разными производителями вычисляется по-разному, и часто не подлежит сравнению.
- Тип матрицы: технология, по которой изготовлен ЖК-дисплей.
- Входы: (напр, DVI , HDMI и пр.).
Технологии
Часы с ЖКИ-дисплеем
Жидкокристаллические мониторы были разработаны в 1963 году в исследовательском центре Давида Сарнова (David Sarnoff) компании RCA, Принстон, штат Нью-Джерси.
Основные технологии при изготовлении ЖК дисплеев: TN+film, IPS и MVA. Различаются эти технологии геометрией поверхностей, полимера, управляющей пластины и фронтального электрода . Большое значение имеют чистота и тип полимера со свойствами жидких кристаллов, примененный в конкретных разработках.
Время отклика ЖК мониторов, сконструированных по технологии SXRD (англ. Silicon X-tal Reflective Display - кремниевая отражающая жидкокристаллическая матрица), уменьшено до 5 мс. Компании Sony, Sharp и Philips совместно разработали технологию PALC (англ. Plasma Addressed Liquid Crystal - плазменное управление жидкими кристаллами), которая соединила в себе преимущества LCD (яркость и сочность цветов, контрастность) и плазменных панелей (большие углы видимости по горизонту, H, и вертикали, V, высокую скорость обновления). В качестве регулятора яркости в этих дисплеях используются газоразрядные плазменные ячейки, а для цветовой фильтрации применяется ЖК-матрица. Технология PALC позволяет адресовать каждый пиксель дисплея по отдельности, а это означает непревзойденную управляемость и качество изображения.
TN+film (Twisted Nematic + film)
Часть «film» в названии технологии означает дополнительный слой, применяемый для увеличения угла обзора (ориентировочно - от 90° до 150°). В настоящее время приставку «film» часто опускают, называя такие матрицы просто TN. К сожалению, способа улучшения контрастности и времени отклика для панелей TN пока не нашли, причём время отклика у данного типа матриц является на настоящий момент одним из лучших, а вот уровень контрастности - нет.
TN + film - самая простая технология.
Матрица TN + film работает следующим образом: если к субпикселам не прилагается напряжение, жидкие кристаллы (и поляризованный свет, который они пропускают) поворачиваются друг относительно друга на 90° в горизонтальной плоскости в пространстве между двумя пластинами. И так как направление поляризации фильтра на второй пластине составляет угол в 90° с направлением поляризации фильтра на первой пластине, свет проходит через него. Если красные, зеленые и синие субпиксели полностью освещены, на экране образуется белая точка.
К достоинствам технологии можно отнести самое маленькое время отклика среди современных матриц, а также невысокую себестоимость.
IPS (In-Plane Switching)
Технология In-Plane Switching была разработана компаниями Hitachi и NEC и предназначалась для избавления от недостатков TN + film. Однако, хотя с помощью IPS удалось добиться увеличения угла обзора до 170°, а также высокой контрастности и цветопередачи, время отклика осталось на низком уровне.
На настоящий момент матрицы, изготовленные по технологии IPS единственные из ЖК-мониторов, всегда передающие полную глубину цвета RGB - 24 бита, по 8 бит на канал. TN-матрицы почти всегда имеют 6-бит, как и часть MVA.
Если к матрице IPS не приложено напряжение, молекулы жидких кристаллов не поворачиваются. Второй фильтр всегда повернут перпендикулярно первому, и свет через него не проходит. Поэтому отображение черного цвета близко к идеалу. 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 и пропускают свет.
IPS в настоящее время вытеснено технологией S-IPS (Super-IPS, Hitachi год), которая наследует все преимущества технологии IPS с одновременным уменьшением времени отклика . Но, несмотря на то, что цветность S-IPS панелей приблизилась к обычным мониторам CRT , контрастность все равно остаётся слабым местом. S-IPS активно используется в панелях размером от 20", LG.Philips , NEC остаются единственными производителями панелей по данной технологии.
AS-IPS - технология Advanced Super IPS (Расширенная Супер-IPS), также была разработана корпорацией Hitachi в году. В основном улучшения касались уровня контрастности обычных панелей S-IPS, приблизив его к контрастности S-PVA панелей. AS-IPS также используется в качестве названия для мониторов корпорации LG.Philips.
A-TW-IPS - Advanced True White IPS (Расширенная IPS с настоящим белым), разработано LG.Philips для корпорации году. Усиленная мощность электрического поля позволила добиться ещё больших углов обзора и яркости, а также уменьшить межпиксельное расстояние. Дисплеи на основе AFFS в основном применяются в планшетных ПК , на матрицах производства Hitachi Displays.
*VA (Vertical Alignment)
MVA - Multi-domain Vertical Alignment. Эта технология разработана компанией Fujitsu как компромисс между TN и IPS технологиями. Горизонтальные и вертикальные углы обзора для матриц MVA составляют 160°(на современных моделях мониторов до 176-178 градусов), при этом благодаря использованию технологий ускорения (RTC) эти матрицы не сильно отстают от TN+Film по времени отклика, но значительно превышают характеристики последних по глубине цветов и точности их воспроизведения.
MVA стала наследницей технологии VA, представленной в 1996 году компанией Fujitsu. Жидкие кристаллы матрицы VA при выключенном напряжении выровнены перпендикулярно по отношению ко второму фильтру, то есть не пропускают свет. При приложении напряжения кристаллы поворачиваются на 90°, и на экране появляется светлая точка. Как и в IPS-матрицах, пиксели при отсутствии напряжения не пропускают свет, поэтому при выходе из строя видны как чёрные точки.
Достоинствами технологии MVA являются глубокий черный цвет и отсутствие, как винтовой структуры кристаллов, так и двойного магнитного поля.
Недостатки MVA в сравнении с S-IPS: пропадание деталей в тенях при перпендикулярном взгляде, зависимость цветового баланса изображения от угла зрения, большее время отклика.
Аналогами MVA являются технологии:
- PVA (Patterned Vertical Alignment ) от Samsung.
- Super PVA от Samsung.
- Super MVA от CMO.
Матрицы MVA/PVA считаются компромиссом между TN и IPS, как по стоимости, так и по потребительским качествам.
Преимущества и недостатки
Искажение изображения на ЖК-мониторе при большом угле обзора
Макрофотография типичной жк-матрицы. В центре можно увидеть два дефектных субпикселя (зелёный и синий).
В настоящее время ЖК-мониторы являются основным, бурно развивающимся направлением в технологии мониторов. К их преимуществам можно отнести: малый размер и вес в сравнении с ЭЛТ . У ЖК-мониторов, в отличие от ЭЛТ , нет видимого мерцания, дефектов фокусировки и сведения лучей, помех от магнитных полей, проблем с геометрией изображения и четкостью. Энергопотребление ЖК-мониторов в 2-4 раза меньше, чем у ЭЛТ и плазменных экранов сравнимых размеров. Энергопотребление ЖК мониторов на 95 % определяется мощностью ламп подсветки или светодиодной матрицы подсветки (англ. backlight - задний свет) ЖК-матрицы. Во многих современных (2007) мониторах для настройки пользователем яркости свечения экрана используется широтно-импульсная модуляция ламп подсветки частотой от 150 до 400 и более Герц . Светодиодная подсветка в основном используется в небольших дисплеях, хотя в последние годы она все шире применяется в ноутбуках и даже в настольных мониторах. Несмотря на технические трудности её реализации, она имеет и очевидные преимущества перед флуоресцентными лампами, например более широкий спектр излучения, а значит, и цветовой охват.
С другой стороны, ЖК-мониторы имеют и некоторые недостатки, часто принципиально трудноустранимые, например:
- В отличие от ЭЛТ, могут отображать чёткое изображение лишь в одном («штатном») разрешении. Остальные достигаются интерполяцией с потерей чёткости. Причем слишком низкие разрешения (например 320x200) вообще не могут быть отображены на многих мониторах.
- Цветовой охват и точность цветопередачи ниже, чем у плазменных панелей и ЭЛТ соответственно. На многих мониторах есть неустранимая неравномерность передачи яркости (полосы в градиентах).
- Многие из ЖК-мониторов имеют сравнительно малый контраст и глубину чёрного цвета. Повышение фактического контраста часто связано с простым усилением яркости подсветки, вплоть до некомфортных значений. Широко применяемое глянцевое покрытие матрицы влияет лишь на субъективную контрастность в условиях внешнего освещения.
- Из-за жёстких требований к постоянной толщине матриц существует проблема неравномерности однородного цвета (неравномерность подсветки).
- Фактическая скорость смены изображения также остаётся ниже, чем у ЭЛТ и плазменных дисплеев . Технология overdrive решает проблему скорости лишь частично.
- Зависимость контраста от угла обзора до сих пор остаётся существенным минусом технологии.
- Массово производимые ЖК-мониторы более уязвимы, чем ЭЛТ. Особенно чувствительна матрица, незащищённая стеклом. При сильном нажатии возможна необратимая деградация. Также существует проблема дефектных пикселей .
- Вопреки расхожему мнению пикселы ЖК-мониторов деградируют, хотя скорость деградации наименьшая из всех технологий отображения.
Перспективной технологией, которая может заменить ЖК-мониторы, часто считают OLED -дисплеи. С другой стороны, эта технология встретила сложности в массовом производстве, особенно для матриц с большой диагональю.
См. также
- Видимая область экрана
- Антибликовое покрытие
- en:Backlight
Ссылки
- Информация о флюоресцентных лампах, используемых для подсветки ЖК-матрицы
- Жидкокристаллические дисплеи (технологии TN + film, IPS, MVA, PVA)
Литература
- Артамонов О. Параметры современных ЖК-мониторов
- Мухин И. А. Как выбрать ЖК-монитор? . «Компьютер-бизнес-маркет», № 4 (292), январь 2005, стр. 284-291.
- Мухин И. А. Развитие жидкокристаллических мониторов . «BROADCASTING Телевидение и радиовещение»: 1 часть - № 2(46) март 2005, с.55-56; 2 часть - № 4(48) июнь-июль 2005, с.71-73.
- Мухин И. А. Современные плоскопанельные отображающие устройства ."BROADCASTING Телевидение и радиовещение": № 1(37), январь-февраль 2004, с.43-47.
- Мухин И. А., Украинский О. В. Способы улучшения качества телевизионного изображения, воспроизводимого жидкокристаллическими панелями . Материалы доклада на научно-технической конференции «Современное телевидение», Москва, март 2006.
Выбирая себе монитор, телевизор или телефон, покупатель часто стает перед выбором типа экрана. Какому же из них отдать предпочтение: IPS или TFT? Причиной такого замешательства стало постоянное усовершенствование технологий по изготовлению дисплеев.
Все мониторы с TFT технологией можно разделить на три основных типа:
- TN+Film.
- PVA/MVA.
То есть, технология TFT представляет собой жидкокристаллический дисплей с активной матрицей , а IPS — это одна из разновидностей этой матрицы . И сравнение этих двух категорий не возможно, так как практически это одно и тоже. Но если все же разобраться более подробно в том, что собой представляет дисплей с TFT матрицей, то сравнение провести можно, но не между экранами, а между технологиями их изготовления: IPS и TFT-TN.
Общее понятие TFT
TFT (Thin Film Transistor) переводится, как тонкопленочный транзистор . В основе ЖК дисплея с технологией TFT лежит активная матрица. Такая технология подразумевает спиральное расположение кристаллов, которые в условиях сильного напряжения делают поворот таким образом, что экран стает черным. А при отсутствии напряжения большой мощности мы видим белый экран. Дисплеи с такой технологией на выходе выдают лишь темно-серый цвет вместо идеального черного. Поэтому TFT дисплеи пользуются популярностью в основном в изготовлении более дешевых моделей.
Описание IPS
Технология матрицы ЖК экрана IPS (In-Plane Switching) подразумевает параллельное расположение кристаллов по всей плоскости монитора . Спирали здесь отсутствуют. И поэтому кристаллы в условиях сильного напряжения не поворачиваются. Иными словами технология IPS — это ничто иное, как улучшенная TFT. Она намного лучше передает черный цвет, тем самым улучшая степень контрастности и яркости изображения. Именно поэтому данная технология стоит дороже, чем TFT, и используется в более дорогих моделях.
Основные отличия TN-TFT и IPS
Желая реализовать как можно больше продукции, менеджеры по продажам вводят людей в заблуждение о том, что TFT и IPS — это совершенно разные типы экранов. Специалисты из сферы маркетинга не дают исчерпывающих сведений о технологиях и это позволяет им выдавать уже существующую разработку за только что появившуюся.
Рассматривая IPS и TFT, мы видим, что это практически одно и тоже . Разница лишь в том, что монитор с IPS технологией являются более свежей разработкой, по сравнению с TN-TFT. Но несмотря на это, все же можно выделить ряд отличий между данными категориями:
- Повышенная контрастность . То, как отображается черный цвет, напрямую влияет на контрастность изображения. Если наклонить экран с технологией TFT без IPS, то прочитать что-либо будет практически не возможно. А все из-за того, что экран при наклоне стает темным. Если же рассматривать IPS матрицу, то, благодаря тому, что передача черного цвета производится кристаллами идеально, изображение получается достаточно четким.
- Передача цвета и количество отображаемых оттенков . Матрица TN-TFT не лучшим образом передает цвета. А все из-за того, что каждый пиксель имеет собственный оттенок и это приводит к искажению цвета. Экран с технологией IPS намного бережнее передает изображение.
- Задержка отклика . Одним из преимуществ TN-TFT экранов над IPS является высокоскоростной отклик. А все потому, что на поворот множества параллельных кристаллов IPS затрачивает много времени. Отсюда делаем вывод, что там, где скорость прорисовки имеет большое значение, лучше использовать экран с матрицей TN. Дисплеи с технологией IPS работают медленнее, но в повседневной жизни этого не заметно. А выявить данное различие можно лишь применив специально предназначенные для этого технологические тесты. Как правило, предпочтение лучше отдавать дисплеям с матрицей IPS.
- Угол обзора . Благодаря широкому углу обзора экран с технологией IPS не искажает изображения, даже если смотреть на него под углом в 178 градусов. При чем такое значение угла обзора может быть как по вертикали, так и по горизонтали.
- Энергоемкость . Дисплеи с IPS технологией, в отличии от TN-TFT, требуют больше энергии. Это обусловлено тем, что для того, чтобы повернуть параллельные кристаллы, нужно большое напряжение. В итоге на аккумулятор идет больше нагрузки, чем при использовании TFT матрицы. Если вам необходимо устройство с небольшой энергоемкостью, то TFT технология будет идеальным вариантом.
- Ценовая политика . В большинстве бюджетных моделей электроники используют дисплеи на основе TN-TFT технологии, поскольку этот вид матрицы является самым недорогим.На сегодняшний день мониторы с IPS матрицей хоть и стоят дороже, но их используют практически во всех современных электронных моделях. Это постепенно приводит к тому, что IPS матрица практически вытесняет оборудование с технологией TN-TFT.
Итоги
Исходя из всего выше сказанного, можно подвести следующий итог.
