Типы матриц с компенсацией времени отклика, используемые в мониторах, и их характеристики

 

Как уже мы неоднократно говорили, TFT дисплеи имеют два серьезных недостатка при сравнении с обычными ЭЛТ-мониторами:

Во-первых, когда Вы смотрите на TFT дисплей со стороны, Вы сразу же обнаружите катастрофическую потерю яркости и характерное изменение отображаемых цветов. Старые модели TFT дисплеев типично имели угол видимости 90°, т.е. 45° с каждой стороны. Пока на экран смотрит один человек, проблемы нет, однако, как только вокруг дисплея собирается несколько человек, Вам, как владельцу, придется выслушать много не добрых слов в адрес своего не дешевого монитора.

Во-вторых, при просмотре видео, иногда ощущается некоторая "заторможенность" пикселей, связанная с т.н. большим временем отклика. Несмотря на то, что современные уровни времени отклика значительно уменьшились по сравнению с тем, что можно было наблюдать несколько лет назад, "хвосты" иногда остаются.

С одной стороны все эти проблемы нельзя назвать серьезными, с другой, снижение цен и резкое поднятие популярности LCD, заставляет производителей постоянно развивать технологии.

Для частичного устранения этих недостатков разработано три основные технологии: TN+Film (скрученный кристалл + пленка), IPS (или 'Super-TFT') и VA (сюда входят и MVA и PVA). Рассмотрим характерные особенности этих типов матриц.

1. TN+Film (Twisted Nematic)

Один из первых типов TFT матриц.

TN+Film

 

 

Технология TN+Film выравнивает жидкие кристаллы перпендикулярно к основанию, так же как обычные TFT дисплеи, а применение специальной пленки на верхней поверхности позволяет увеличить угол видимости.

Принцип работы таких мониторов заключается в следующем:

Если транзистор прикладывает нулевое напряжение к субпикселям, то жидкие кристаллы (а, соответственно, и ось поляризованного света, проходящего сквозь них) поворачиваются на 90º (от задней стенки к передней). Поскольку ось фильтра-поляризатора на второй панели отличается от первого на 90º, свет будет через него проходить. Если полностью задействовать красный, зеленый и синий подпиксели, вместе они создадут белую точку на экране.

Если же применить напряжение (поле между двумя электродами), то оно уничтожит спиралевидную структуру кристалла. Молекулы выстроятся в направлении электрического поля. В нашем примере они станут перпендикулярны подложке. В данном положении свет не может пройти через субпиксели. Белая точка превращается в черную.

С технической точки зрения, технология TN+Film является самым простым. Производители используют относительно старую, стандартную TFT (Twisted Nematic) технологию, которую мы описывали в первой части. Специальная пленка, приложенная к верхней поверхности панели, улучшает горизонтальный угол видимости в диапазоне от 90° до 140°. Однако, в этом случае уменьшается контрастность и время отклика остается неизменным. Технология TN+Film не самое лучшее решение, однако, оно является наиболее дешевым, поскольку производство имеет достаточно большой выход годных панелей (фактически эквивалентный стандартным TN дисплеем).

У дисплея на скрученных кристаллах существует ряд недостатков:

• Жидкие кристаллы не могут выстраиваться строго перпендикулярно подложке при включении напряжения. Именно по этой причине старые ЖК-дисплеи не могли отображать четкий черный цвет.

• Если перегорает транзистор, он более не может прикладывать напряжение к своим трем субпикселям. Нулевое напряжение означает яркую точку на экране. По этой причине "мертвые" ЖК пиксели очень яркие и заметные.

 

 

Таким образом, малое время отклика оказывается не только главным, но и единственным преимуществом TN-матриц – все остальные параметры находятся у них на весьма среднем уровне. Мониторы на этом типе матриц подойдут для игр или просмотра фильмов, а также для обычной офисной работы, но вот для серьезной работы лучше будет обратить внимание на другие типы матриц.

TN+Film же матрицы, проникшие в последнее время на рынок 19-дюймовых мониторов, несмотря на хорошие время отклика, имеют весьма и весьма скромные углы обзора (всего лишь 140 градусов), а потому для мониторов с большой диагональю их довольно трудно назвать хорошим выбором.

TN - для геймеров, экономных домашних и офисных пользователей!

2. S-IPS (In-Plane Switching)

Технология IPS была разработана компанией Hitachi в 1996 году именно для устранения двух проблем TN-матриц – маленьких углов обзора и низкого качества цветопередачи. Но, несмотря на расширения угла обзора до 170º, остальные функции не сдвинулись с места. Время реакции этих дисплеев изменяется от 50 до 60 мс, а отображение цветов - посредственное.

Если к IPS не прикладывается напряжение, то жидкие кристаллы не поворачиваются. Ось поляризации второго фильтра всегда перпендикулярна оси первого, так что свет в такой ситуации не проходит. Экран демонстрирует практически безупречный черный цвет. Поэтому в этой области IPS имеет явное преимущество перед TN+Film дисплеями - если сгорает транзистор, то "мертвый" пиксель будет не ярким, а черным. Когда на субпиксели подается напряжение, два электрода создают электрическое поле и заставляют кристаллы поворачиваться перпендикулярно их предыдущей позиции. После чего свет может проходить. Если приложено напряжение, молекулы выстраиваются параллельно подложке.

IPS (In-Plane Switching или Super-TFT)

 

При подаче напряжения, молекулы выравниваются параллельно подложке.

Технология IPS или 'In-Plane Switching' была изначально разработана Hitachi, однако теперь NEC и Nokia так же производят дисплеи по этой технологии.

Благодаря оригинальному технологическому решению, удалось увеличить угол видимости до 170°, что эквивалентно ЭЛТ-мониторов. Однако, несмотря на это, технология имеет свои недостатки. Параллельное выравнивание жидких кристаллов, требует, что бы электроды размещались гребенкой на нижней подложке, что значительно ухудшает контрастность изображения и требует более мощной подсветки для установки нормального уровня резкости. Что касается времени отклика, то оно стало чуть лучше, чем в обычных TFT дисплеях.

Недостатки IPS:

• Создание электрического поля в системе с подобным расположением электродов потребляет большое количество энергии.

• Для выстраивания кристаллов необходимо некоторое время. По этой причине IPS мониторы имеют большее время реакции по сравнению с TN+Film собратьями.

 

 

С точки же зрения целей и задач мониторы на базе S-IPS матриц – единственный разумный выбор для любой сколь-нибудь серьезной работы с цветом. Кроме того, эти матрицы являются наиболее разумным компромиссом между различными требованиями – они обеспечивают отличные углы обзора и достаточно малое время отклика, а потому отлично подойдут людям, выбирающим себе домашний монитор для фильмов, офисных задач и интернета. Качество цветопередачи выше всяческих похвал, ну а большое время отклика в данном случае не столь критично. В принципе, можно остановиться на широкоэкранной, тогда и просмотр фильмов будет еще более комфортным.

IPS - для самых требовательных пользователей и для любых работ, требующих относительно точной цветопередачи!

3. MVA (Multidomain Vertical Alignment)

Технология MVA была разработана компанией Fujitsu в 1998 году как компромисс между TN+Film и IPS-матрицами – с одной стороны, эта технология позволила обеспечить полное время отклика 25 мс (что на тот момент было совершенно недостижимо для IPS и труднодостижимо для TN), с другой стороны, MVA-матрицы имеют углы обзора 160...170 градусов, что позволяет им легко превосходить по этому параметру TN и напрямую конкурировать с IPS. Кроме того, технология MVA позволяет получить значительно более высокую контрастность, нежели TN или IPS.

Сама технология MVA развилась из VA, представленной "Fujitsu" в 1996 году. В системе VA кристаллы без подачи напряжения выстроены вертикально по отношению ко второму фильтру. Таким образом, свет не может проходить через них. Как только к ним будет приложено напряжение, кристаллы поворачиваются на 90º, пропуская свет и создавая на экране яркое пятно.

Преимуществами такой системы являются скорость и отсутствие как спиралевидной структуры, так и двойного магнитного поля. Благодаря этому время реакции уменьшилось до 25 мс. Здесь также можно выделить преимущество, которое мы уже упоминали в IPS - очень хороший черный цвет.

Главной же проблемой системы VA явилось искажение оттенков при просмотре экрана под углом. Если вывести на экран пиксель какого-либо оттенка, к примеру, светло-красный, то к транзистору будет приложено половинное напряжение. При этом кристаллы повернутся только наполовину. Спереди экрана вы увидите светло-красный цвет. Однако если вы посмотрите на экран сбоку, то в одном случае вы будете смотреть вдоль направления кристаллов, а в другом - поперек.

То есть с одной стороны вы увидите чистый красный цвет, а с другой - чистый черный цвет.

 

 

Поэтому компания пришла к необходимости решения проблемы искажения оттенков и годом позже появилась технология MVA.

На этот раз каждый субпиксель был разделен на несколько зон. Фильтры-поляризаторы также приобрели более сложную структуру, с бугоркообразными электродами. Кристаллы каждой зоны выстраиваются в своем направлении, перпендикулярно электродам. Задачей такой технологии было создание необходимого количества зон, чтобы пользователь всегда видел только одну зону, неважно с какой точки экрана он смотрит.

 

MVA (Много доменное вертикальное выравнивание)

 

С технической точки зрения, это лучшее решение для получения большого угла видимости и низкого времени отклика.

Компания Fujitsu нашла идеальный компромисс. Технология MVA позволяет достичь угла видимости до 160°, что, как Вы понимаете, очень хорошо. При этом MVA предлагает высокий уровень контрастности и очень низкое время отклика.

 

 

Матрицы получились достаточно неоднозначными. Пожалуй, лучше всего они подходят для работы с текстом и чертежной графикой – здесь отличные углы обзора и большая контрастность будут как нельзя кстати, а вот цветопередача и время отклика на переходах с черного на серый практически не имеют значения.

Также хорошо подойдут мониторы на базе MVA в качестве домашних мониторов для людей, не интересующихся динамичным игрушками – для просмотра фильмов и запуска стратегий (и прочих игр, не критичных к скорости реакции), быстродействия этих матриц вполне достаточно, а глубокий черный цвет (благодаря высокой контрастности) будет весьма кстати людям, часто использующим компьютер вечером или ночью.

Если же Вам нужен монитор для работы с цветом или для быстрых игр, то, несмотря на заверения производителей MVA-матриц, намного более разумным выбором будут мониторы на базе S-IPS-матриц. К сожалению, с рынка 17-дюймовых мониторов технология MVA вытеснена полностью, так что шанс встретить эти матрицы есть только у покупателей 19-дюймовых моделей.

MVA предлагает низкое время ответа и очень большой угол видимости, однако, до сих пор рыночная доля этой технологии очень ограничена.

4. PVA (Patterned Vertical Alignment)

Технология PVA –– была разработана компанией Samsung в качестве альтернативы MVA. Тем не менее, говорить о том, что PVA есть копия MVA, созданная лишь с целью ухода от лицензионных выплат Fujitsu, неверно – как Вы увидите ниже, параметры и пути развития MVA и PVA матриц различаются достаточно, чтобы можно было говорить о PVA как о самостоятельной технологии.

 

 

Это фактически единственные на данный момент ЖК-матрицы, способные продемонстрировать действительно глубокий черный цвет. Иначе говоря, можно сказать, что PVA-матрицы являются улучшенным вариантом MVA – не имея каких-либо недостатков, кроме уже имеющихся и у MVA, они демонстрируют намного более высокую контрастность и имеют значительно более предсказуемое качество изготовления благодаря производству на заводах только одной компании.

Таким образом, PVA-матрицы имеют те же предназначения и противопоказания, что и MVA – они отлично подходят для работы с чертежным текстом и графикой, хорошо подходят для просмотра фильмов и малоподвижных игр, однако будут далеко не лучшим выбором для динамичных игр или работы с цветом.

Большим плюсом PVA-матриц является также то, что Samsung выпускает линейку 17-дюймовых мониторов на их базе – и они являются фактически единственным выбором для желающих приобрести 17-дюймовый монитор не на TN-матрице.

PVA - для всех тех пользователей, кому не требуется играть в динамичные игры, и при этом есть желание иметь относительно приличную цветопередачу и углы обзора. Для офиса это вообще идеальный выбор.

Выводы:

 

Ориентировочная таблица сравнительных пользовательских характеристик LCD-мониторов в зависимости от использованного типа матрицы:

 

 

На сегодняшний день на рынке ЖК-мониторов можно наблюдать примерно следующую картину:

TN+Film решение не приводит к существенному увеличению времени отклика, однако, оно достаточно дешево и несколько увеличивает угол рассмотрения. На сегодняшний день эта технология имеет самое широкое распространение.

Технология IPS, благодаря активной поддержки со стороны компаний Hitachi и NEC может претендовать на достаточно большую рыночную долю. Решающими факторами успеха этой технологии являются большой угол видимости до 170° и приемлемое время отклика.

С технической точки зрения, технология MVA является лучшим решением. Угол рассмотрения увеличивается до 160 и почти равен углу рассмотрению обычных ЭЛТ-мониторов. Время отклика, уменьшено и составляет 20 миллисекунд, что подходит для воспроизведения видео. Пока рыночная доля этой технологии достаточно маленькая, однако уже сегодня наблюдается некоторый рост.

Сфера использования

 

Конечно, областью превосходства ЖК-мониторов над любой другой плоскопанельной технологией можно считать компьютеры. Сегодня ЖК-мониторы можно использовать для любых целей, включая игры, офисные приложения и даже обработку фотографий.

Но в сфере ТВ ситуация иная. Здесь ЖК отстаёт от плазмы, но ЖК-дисплеи дешевле, да и размеры диагонали у них более разумны. По абсолютному качеству картинки плазма по-прежнему лидирует, так как она даёт глубокий чёрный цвет, на уровне ЭЛТ, великолепные углы обзора и сочные цвета. Впрочем, ЖК-панели сегодня медленно, но верно ликвидируют своё отставание, постоянно совершенствуясь.