Рідкокристалічні дисплеї (технології tn + film, ips, mva, pva)

Технологія TN + film

Відео: Який вибрати монітор? IPS, TFT, LED і ін

Twisted Nematic + film (TN + film). Частина "film" в назві технології означає додатковий шар, застосовуваний для збільшення кута огляду (орієнтовно до 160 °). Це найпростіша і найдешевша технологія. Вона існує досить давно і використовується в більшості проданих за останні кілька років моніторів.

- низька вартість;
- мінімальний час відгуку пікселя на керуючий вплив.

- середня контрастність;
- проблеми з точною передачею кольору;
- порівняно невеликі кути огляду.

технологія IPS

У 1995 році компанією Hitachi була розроблена технологія In-Plane Switching (IPS), що призначалася для позбавлення від недоліків, властивих панелям, виготовленим за технологією TN + film. Маленькі кути огляду, вельми специфічні кольори і неприйнятне (на той момент) час відгуку підштовхнули компанію Hitachi до розробки нової технології IPS, що дала хороший результат: пристойні кути огляду і гарну передачу кольору.

В IPS-матрицях кристали не утворюють спіраль, а повертаються при додатку електричного поля всі разом. Зміна орієнтації кристалів допомогло домогтися одного з основних переваг IPS-матриць - кути огляду вдалося збільшити до 170 ° по горизонталі і вертикалі. Якщо до матриці IPS не доклали напругу, молекули рідких кристалів, не повертаються. Другий поляризаційний фільтр завжди повернений перпендикулярно першому, і світло через нього не проходить. Відображення чорного кольору є ідеальним. При виході з ладу транзистора "битий" піксель для панелі IPS буде не білим, як для матриці TN, а чорним. При додатку напруги молекули рідких кристалів повертаються перпендикулярно свого початкового положення паралельно основі і пропускають світло.

Паралельне вирівнювання рідких кристалів зажадало розміщення електродів гребінкою на нижній підкладці, що значно погіршило контрастність зображення, вимагають більш потужної підсвічування для установки нормального рівня різкості і призвело до високого споживання енергії та значного часу. Тому час відгуку IPS-панелі, як правило, більше, ніж у TN-панелей. Виготовлені за технологією IPS-панелі виявляються помітно дорожче. Згодом на базі IPS були також розроблені технології Super-IPS (S-IPS) і Dual Domain IPS (DD-IPS), однак через високу вартість вивести цей тип панелей в лідери виробники так і не змогли.

Компанія Samsung деякий час випускала панелі, виконані за технологією Advanced Coplanar Electrode (АСЕ) - аналог технології IPS. Однак сьогодні випуск АСЕ-панелей згорнутий. На сучасному ринку технологія IPS представлена ​​моніторами з великою діагоналлю - 19 дюймів і більше.

Значний час відгуку при перемиканні пікселя між двома станами з лишком компенсується відмінною передачею кольору, особливо у панелей, виконаних по модернізованої технології під назвою Super-IPS.

Super-IPS (S-IPS). LCD-монітори на S-IPS-панелях - це цілком розумний вибір для професійної роботи з кольором. На жаль, з контрастністю у S-IPS-панелей точно такі ж проблеми, як і у IPS і TN + Film, - вона порівняно невелика, так як рівень чорного становить 0,5-1,0 кд / м2.

Поряд з цим, кути огляду якщо і не ідеальні (при відхиленні в бік зображення помітно втрачає контрастність), то дуже великі в порівнянні з TN-панелями: сидячи перед монітором, помітити будь-яку нерівномірність кольору або контрастності з вини недостатніх кутів огляду неможливо.

В даний час відомі наступні типи матриць, які можна вважати похідними від IPS:

• S-IPS- запропонований в 1998 році варіант IPS зі зменшеним часом відгуку.
• AS-IPS - технологія Advanced Super IPS була розроблена в 2002 році. По суті, являє собою S-IPS з поліпшеною (практично до рівня S-PVA) контрастністю.
• A-TW-IPS - Advanced True White IPS. Являє собою S-IPS панель з колірним фільтром True White ( «справжній білий») для додання білого кольору більшої реалістичності і розширенню гами. Цей тип матриць застосовується при створенні професійних моніторів для використання в фотолабораторіях і / або іздательствах.Недостатком цього і попередніх типів IPS-матриць є специфічна "фіолетова" засвітка чорного кольору.
• H-IPS - Варіант IPS, що з`явився в кінці 2006 року, характеризується ще більшою контрастністю і візуальної більш однорідною поверхнею екрана, і в значній мірі позбавлений паразитного засвічення (наприклад, немає «фірмового» фіолетового відтінку при погляді на екран з великих кутів), але для цього довелося трохи пожертвувати власне кутами огляду.
• E-IPS - Enhanced IPS, з`явився в 2009 році, має більш широку апертуру для подолання одного з "вродженим вадам" IPS - низького відсотка світла, що пропускається навіть при повністю відкритих пікселях. Це дозволяє використовувати менш енергоємні і більш дешеві системи підсвічування для досягнення порівнянного рівня яскравості і контрастності. Також поліпшено кути огляду при погляді по діагоналі, а час відгуку зменшено до 5 мс.
• P-IPS - Professional IPS, найбільш радикальне вдосконалення технології IPS, такі матриці з`явилися на ринку в 2010 році. Їх ключовою відмінністю є тисячі двадцять-чотири (а не 256) градації орієнтації для кожного сабпікселя, що дозволяє отримати повноцінний 30-бітний колір, що недосяжно для будь-якої іншої LCD-технології.

- відмінна передача кольору;
- більші, ніж у TN + Film-панелей, кути огляду.

Відео: Як вибрати монітор? Який краще купити?

- висока вартість;
- значний час відгуку при перемиканні пікселя між двома станами;
- несправний піксель або сабпіксель на таких матрицях постійно залишається в погашенні стані.

Цей тип панелей добре підходить для роботи з кольором, але при цьому монітори на S-IPS-панелях цілком придатні і для ігор, некритичних до часу відгуку 5 - 20 мс.

Відео: За часнику: чим відрізняються дисплеї TFT і IPS

технологія MVA

Технологія IPS вийшла порівняно дорогий, ця обставина змусила інших виробників розробляти власні технології. На світ з`явилася технологія виробництва LCD-панелей Vertical Alignment (VA) компанії Fujitsu, а потім Multidomain Vertical Alignment (MVA), які надають користувачу розумний компроміс між кутами огляду, швидкістю і передачею кольору.

Отже, в 1996 році компанія Fujitsu запропонувала ще одну технологію виготовлення LCD-панелей VA - вертикальне вирівнювання. Назва технології вводить в оману, тому що рідкокристалічні молекули (в статичному стані) не можуть бути повністю вертикально вирівняні через випинання. Коли створюється електричне поле, кристали вирівнюються горизонтально і світло підсвічування не може пройти через різні шари панелі.

Технологія MVA - багатодоменному вертикальне вирівнювання - з`явилася через рік після VA. Символ M в абревіатурі MVA означає "багатодоменному", тобто безліч областей в одній комірці.

Суть технології в наступному: кожен сабпіксель розбитий на кілька зон, а поляризаційні фільтри зроблені спрямованими. В даний час Fujitsu виробляє панелі, в яких кожна осередок включає до чотирьох таких доменів. За допомогою виступів на внутрішній поверхні фільтрів кожен елемент розбитий на зони так, щоб орієнтація кристалів в кожній конкретній зоні найбільш підходила для погляду на матрицю з певного кута, а кристали в різних зонах переміщалися незалежно. Завдяки цьому вдалося добитися відмінних кутів огляду без помітних колірних спотворень зображення - потрапили при відхиленні спостерігача від перпендикуляра до екрану в поле зору більш яскраві зони будуть компенсуватися знаходяться поруч більш темними, тому контрастність впаде незначно. При подачі ж електричного поля кристали у всіх зонах шикуються так, що практично незалежно від кута спостереження видно точка з максимальною яскравістю.

Чого ж вдалося домогтися в результаті застосування нової технології?

По-перше, хорошою контрастності - рівень чорного у якісної панелі може опускатися нижче 0,5 кд / м2 (перевищувати 600: 1), що хоч і не дозволяє на рівних конкурувати з ЕПТ-моніторами, але однозначно краще результатів TN- або IPS- панелей. Чорний фон екрану монітора на MVA-панелі в темряві вже не виглядає настільки чітко сірим, та й нерівномірність підсвічування помітно менше позначається на зображенні.

Більш того, MVA-панелі забезпечують ще й дуже непогану передачу кольору - не таку гарну, як S-IPS, але цілком підходить для більшості потреб. "Биті" пікселі виглядають чорними, час відгуку стало приблизно в 2 рази менше, ніж для IPS- і старих TN-панелей. Т.ч., спостерігається оптимальний компроміс практично у всіх областях. Що ж в сухому залишку?

- невеликий час реакції;
- глибокий чорний колір (хороша контрастність);
- відсутність гвинтовий структури кристалів і подвійного магнітного поля призвело до мінімального споживання електроенергії;
- непогана передача кольору (дещо поступається S-IPS).

- при зменшенні різниці між початковим і кінцевим станами пікселя час відгуку збільшується;
- технологія вийшла досить дорогий.

На жаль, теоретичні переваги цієї технології не були повною мірою реалізовані на практиці. 2003 рік, всі аналітики пророкують блискуче майбутнє LCD-моніторів, обладнаним MVA-панеллю, поки компанія AU Optronics не надала TN + Film-панель з часом відгуку всього 16 мс. За іншими параметрами вона була не краща, а в чомусь навіть гірше існували 25-мс TN-панелей (зменшилися кути огляду, погане перенесення кольорів), проте малий час відгуку виявилося відмінною маркетингової приманкою для споживачів. Крім того, дешевизна технології на тлі триваючих цінових воєн, коли кожен зайвий долар за панель був для виробника тяжким тягарем, підкріпила фінансово-маркетингову компанію. TN-панелі і сьогодні залишаються найдешевшими (помітно дешевше і IPS-, і MVA-панелей). В результаті поєднання цих двох чинників (вдалою приманки для споживача у вигляді малого часу відгуку і низької ціни) зараз монітори на панелях, відмінних від TN + Film, випускаються в обмежених кількостях. Виняток становлять хіба що топ-моделі Samsung на PVA та вельми дорогі монітори на S-IPS-панелях, призначені для професійної роботи з кольором.

Розробник технології MVA, компанія Fujitsu, порахувала ринок LCD-моніторів для себе недостатньо цікавим і сьогодні не займається розробками нових панелей, передавши права на них компанії AU Optronics.

технологія PVA

Слідом за Fujitsu компанія Samsung розробила технологію Patterned Vertical Alignment (PVA), в загальних рисах повторює технологію MVA і відрізняється, з одного боку, дещо більшими кутами огляду, але з іншого - гіршим часом відгуку.

Відео: Ігропарк: Як вибрати геймерський монітор

Судячи з усього, однією з цілей розробки було створення технології, аналогічної MVA, але вільної від патентів Fujitsu і пов`язаних з ними ліцензійних виплат. Відповідно, всі недоліки і переваги PVA-панелей ті ж, що і у MVA.

- відмінна контрастність (рівень чорного кольору у PVA-панелей може становити всього 0,1-0,3 кд / м2);
- чудові кути огляду (при оцінці кутів огляду згідно зі стандартним показником падіння контрастності до 10: 1 виходить, що їх не обмежуватимуть панель, а виступає над нею пластикова рамка екрану - у останніх моделей моніторів на PVA заявлені кути 178 °);
- гарна передача кольору.

- монітори на PVA-панелях малопридатні для динамічних ігор. Через велику часу відгуку при перемиканні пікселя між близькими станами зображення буде помітно змазуватися;
- не найнижча вартість.

Великий інтерес до цього типу матриць викликає їх поширеність у продажу. Якщо монітор на хорошій 19-дюймової MVA-матриці знайти практично неможливо, то з PVA їх розробник (компанія Samsung) намагається регулярно випускати в продаж нові моделі. Справедливості заради треба зауважити, що інші компанії випускають монітори на PVA-матрицях ненабагато охочіше, ніж на MVA, але присутність як мінімум одного серйозного виробника, причому такого як Samsung, вже дає PVA-матриць відчутну перевагу.

Монітор на базі PVA-матриць - практично ідеальний вибір для роботи завдяки своїм характеристикам, найбільш близьким до ЕПТ-моніторів серед всіх типів матриць (якщо не враховувати великий час відгуку - єдиний серйозний недолік PVA). 19-дюймові моделі на їх основі легко знайти в продажу, причому за цілком помірними цінами (порівняно, скажімо, з моніторами на S-IPS-матрицях), так що при виборі робочого монітора, для якого не дуже важливо поведінку в динамічних іграх, обов`язково треба звернути увагу на PVA.

У минулому році компанія Samsung представила технологію Dynamical Capacitance Compensation, DCC (динамічна компенсація ємності), яка, по завіреннях інженерів, здатна зробити час перемикання пікселя не залежних від різниці між його кінцевим і початковим станами. У разі успішної реалізації DCC PVA-панелі виявляться одними з найшвидших серед усіх існуючих зараз типів панелей, зберігши при цьому інші свої достоїнства.

висновок

Виробників LCD-панелей значно менше, ніж виробників моніторів. Це пов`язано з тим, що виробництво панелей вимагає побудови недешевих (особливо в умовах постійної конкуренції) високотехнологічних фабрик. Виготовлення монітора на базі готового LCD-модуля (зазвичай поставляється LCD-панель в зборі з лампами підсвічування) зводиться до звичайних монтажним операціям, для яких не потрібно ні надчистих приміщень, ні будь-якого високотехнологічного обладнання.

Сьогодні найбільшими виробниками і розробниками панелей є спільне підприємство Royal Philips Electronics і LG Electronics під назвою LG.Philips LCD і компанія Samsung.

LG.Philips LCD в першу чергу спеціалізується на IPS-панелях, поставляючи їх стороннім великим компаніям, наприклад, Sony і NEC. Компанія Samsung більш відома TN + Film- і PVA-панелями, переважно для моніторів власного виробництва.

Точно визначити, на чиєму панелі зібраний той чи інший монітор, можна, тільки розібравши його, або знайшовши неофіційну інформацію в Інтернеті (офіційно виробник панелі вказується рідко). При цьому інформація про будь-якої конкретної моделі поширюється тільки на цю модель і ніяк не впливає на інші монітори того ж виробника. Наприклад, в різних моделях моніторів Sony в різний час використовувалися панелі від LG.Philips, AU Optronics і Chunghwa Picture Tubes (СРТ), а в моніторах NEC - крім перерахованих, ще й компаній Hitachi, Fujitsu, Samsung і Unipac, крім суто власних панелей NEC. Більш того, багато виробників встановлюють в монітори однієї і тієї ж моделі, але різного часу випуску різні панелі - у міру появи новіших моделей панелей старі просто замінюються без зміни маркування монітора.