Технология TN + film

Twisted Nematic + film (TN + film). Часть "film" в названии технологии означает дополнительный слой, применяемый для увеличения угла обзора (ориентировочно до 160°). Это самая простая и самая дешевая технология. Она существует достаточно давно и используется в большинстве проданных за последние несколько лет мониторов.

Достоинства технологии TN + film:

- низкая стоимость;
- минимальное время отклика пикселя на управляющее воздействие.

Недостатки технологии TN + film:

- средняя контрастность;
- проблемы с точной цветопередачей;
- сравнительно небольшие углы обзора.

Технология IPS

В 1995 году компанией Hitachi была разработана технология In-Plane Switching (IPS), предназначавшаяся для избавления от недостатков, присущих панелям, изготовленным по технологии TN + film. Маленькие углы обзора, весьма специфичные цвета и неприемлемое (на тот момент) время отклика подтолкнули компанию Hitachi к разработке новой технологии IPS, давшей хороший результат: приличные углы обзора и хорошую цветопередачу.

В IPS-матрицах кристаллы не образуют спираль, а поворачиваются при приложении электрического поля все вместе. Изменение ориентации кристаллов помогло добиться одного из основных преимуществ IPS-матриц - углы обзора удалось увеличить до 170° по горизонтали и вертикали. Если к матрице IPS не приложено напряжение, молекулы жидких кристаллов не поворачиваются. Второй поляризационный фильтр всегда повернут перпендикулярно первому, и свет через него не проходит. Отображение черного цвета является идеальным. 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 параллельно основе и пропускают свет.

Параллельное выравнивание жидких кристаллов потребовало размещения электродов гребенкой на нижней подложке, что значительно ухудшило контрастность изображения, потребовало более мощной подсветки для установки нормального уровня резкости и привело к высокому потреблению энергии и значительному времени. Поэтому время отклика IPS-панели, как правило, больше, чем у TN-панелей. Изготовленные по технологии IPS-панели оказываются заметно дороже. Впоследствии на базе IPS были также разработаны технологии Super-IPS (S-IPS) и Dual Domain IPS (DD-IPS), однако из-за высокой стоимости вывести этот тип панелей в лидеры производители так и не смогли.

Компания Samsung некоторое время выпускала панели, выполненные по технологии Advanced Coplanar Electrode (АСЕ) - аналог технологии IPS. Однако сегодня выпуск АСЕ-панелей свернут. На современном рынке технология IPS представлена мониторами с большой диагональю - 19 дюймов и более.

Значительное время отклика при переключении пикселя между двумя состояниями с лихвой компенсируется отличной цветопередачей, особенно у панелей, выполненных по модернизированной технологии под названием Super-IPS.

Super-IPS (S-IPS) . LCD-мониторы на S-IPS-панелях - это вполне разумный выбор для профессиональной работы с цветом. Увы, с контрастностью у S-IPS-панелей точно такие же проблемы, как и у IPS и TN+Film, - она сравнительно невелика, так как уровень черного составляет 0,5-1,0 кд/м2.

Наряду с этим, углы обзора если и не идеальны (при отклонении в сторону изображение заметно теряет контрастность), то весьма велики по сравнению с TN-панелями: сидя перед монитором, заметить какую-либо неравномерность цвета или контрастности по вине недостаточных углов обзора невозможно.

В настоящее время известны следующие типы матриц, которые можно считать производными от IPS:

Достоинства технологии S-IPS:

- отличная цветопередача;
- большие, чем у TN+Film-панелей, углы обзора.

Недостатки технологии S-IPS:

- высокая стоимость;
- значительное время отклика при переключении пикселя между двумя состояниями;
- неисправный пиксель или сабпиксель на таких матрицах постоянно остаётся в погашенном состоянии.

Этот тип панелей хорошо подходит для работы с цветом, но при этом мониторы на S-IPS-панелях вполне пригодны и для игр, некритичных ко времени отклика 5 - 20 мс.

Технология MVA

Технология IPS получилась сравнительно дорогой, это обстоятельство заставило других производителей разрабатывать собственные технологии. На свет появилась технология производства LCD-панелей Vertical Alignment (VA) компании Fujitsu, а затем Multidomain Vertical Alignment (MVA), предоставляющие пользователю разумный компромисс между углами обзора, скоростью и цветопередачей.

Итак, в 1996 году компания Fujitsu предложила еще одну технологию изготовления LCD-панелей VA - вертикальное выравнивание. Название технологии вводит в заблуждение, т.к. жидкокристаллические молекулы (в статическом состоянии) не могут быть полностью вертикально выравнены из-за выпячивания. Когда создается электрическое поле, кристаллы выравниваются горизонтально и свет подсветки не может пройти через различные слои панели.

Технология MVA - многодоменное вертикальное выравнивание - появилась через год после VA. Символ M в аббревиатуре MVA означает "многодоменный", т.е. множество областей в одной ячейке.

Суть технологии в следующем: каждый сабпиксель разбит на несколько зон, а поляризационные фильтры сделаны направленными. В настоящее время Fujitsu производит панели, в которых каждая ячейка включает до четырех таких доменов. С помощью выступов на внутренней поверхности фильтров каждый элемент разбит на зоны так, чтобы ориентация кристаллов в каждой конкретной зоне наиболее подходила для взгляда на матрицу с определенного угла, а кристаллы в разных зонах перемещались независимо. Благодаря этому удалось добиться отличных углов обзора без заметных цветовых искажений изображения - попавшие при отклонении наблюдателя от перпендикуляра к экрану в поле зрения более яркие зоны будут компенсироваться находящимися рядом более темными, поэтому контрастность упадет незначительно. При подаче же электрического поля кристаллы во всех зонах выстраиваются так, что практически независимо от угла наблюдения видна точка с максимальной яркостью.

Чего же удалось добиться в результате применения новой технологии?

Во-первых, хорошей контрастности - уровень черного у качественной панели может опускаться ниже 0,5 кд/м2 (превышать 600:1), что хоть и не позволяет на равных конкурировать с ЭЛТ-мониторами, но однозначно лучше результатов TN- или IPS-панелей. Черный фон экрана монитора на MVA-панели в темноте уже не выглядит столь отчетливо серым, да и неравномерность подсветки заметно меньше сказывается на изображении.

Более того, MVA-панели обеспечивают еще и весьма неплохую цветопередачу - не такую хорошую, как S-IPS, но вполне подходящую для большинства нужд. "Битые" пиксели выглядят черными, время отклика стало приблизительно в 2 раза меньше, чем для IPS- и старых TN-панелей. Т.о., наблюдается оптимальный компромисс практически во всех областях. Что же в сухом остатке?

Достоинства технологии MVA:

- небольшое время реакции;
- глубокий черный цвет (хорошая контрастность);
- отсутствие винтовой структуры кристаллов и двойного магнитного поля привело к минимальному потреблению электроэнергии;
- неплохая цветопередача (несколько уступающая S-IPS).

Однако две ложки дегтя несколько испортили сложившуюся идиллию:

- при уменьшении разницы между начальным и конечным состояниями пикселя время отклика увеличивается;
- технология получилась довольно дорогой.

К сожалению, теоретические преимущества этой технологии не были в полной мере реализованы на практике. 2003 год, все аналитики предсказывают блестящее будущее LCD-мониторам, оборудованным MVA-панелью, пока компания AU Optronics не представила TN+Film-панель со временем отклика всего 16 мс. По остальным параметрам она была не лучше, а в чем-то даже хуже существовавших 25-мс TN-панелей (уменьшившиеся углы обзора, плохая цветопередача), однако малое время отклика оказалось отличной маркетинговой приманкой для потребителей. Кроме того, дешевизна технологии на фоне продолжающихся ценовых войн, когда каждый лишний доллар за панель был для производителя тяжким бременем, подкрепила финансово-маркетинговую компанию. TN-панели и сегодня остаются самыми дешевыми (заметно дешевле и IPS-, и MVA-панелей). В результате сочетания этих двух факторов (удачной приманки для потребителя в виде малого времени отклика и низкой цены) в настоящий момент мониторы на панелях, отличных от TN+Film, выпускаются в ограниченных количествах. Исключение составляют разве что топ-модели Samsung на PVA да весьма дорогие мониторы на S-IPS-панелях, предназначенные для профессиональной работы с цветом.

Разработчик технологии MVA, компания Fujitsu, посчитала рынок LCD-мониторов для себя недостаточно интересным и сегодня не занимается разработками новых панелей, передав права на них компании AU Optronics.

Технология PVA

Вслед за Fujitsu компания Samsung разработала технологию Patterned Vertical Alignment (PVA), в общих чертах повторяющую технологию MVA и отличающуюся, с одной стороны, несколько большими углами обзора, но с другой - худшим временем отклика.

Судя по всему, одной из целей разработки было создание технологии, аналогичной MVA, но свободной от патентов Fujitsu и связанных с ними лицензионных выплат. Соответственно, все недостатки и достоинства PVA-панелей те же, что и у MVA.

Достоинства технологии PVA:

- отличная контрастность (уровень черного цвета у PVA-панелей может составлять всего 0,1-0,3 кд/м2);
- великолепные углы обзора (при оценке углов обзора согласно стандартному показателю падения контрастности до 10:1 получается, что их ограничивает не панель, а выступающая над ней пластиковая рамка экрана - у последних моделей мониторов на PVA заявлены углы 178°);
- хорошая цветопередача.

Недостатки технологии PVA:

- мониторы на PVA-панелях малопригодны для динамичных игр. Из-за большого времени отклика при переключении пикселя между близкими состояниями изображение будет заметно смазываться;
- не самая низкая стоимость.

Большой интерес к этому типу матриц вызывает их распространенность в продаже. Если монитор на хорошей 19-дюймовой MVA-матрице найти практически невозможно, то с PVA их разработчик (компания Samsung) старается регулярно выпускать в продажу новые модели. Справедливости ради надо заметить, что другие компании выпускают мониторы на PVA-матрицах ненамного охотнее, чем на MVA, но присутствие как минимум одного серьезного производителя, причем такого как Samsung, уже дает PVA-матрицам ощутимое преимущество.

Монитор на базе PVA-матриц - практически идеальный выбор для работы благодаря своим характеристикам, наиболее близким к ЭЛТ-мониторам среди всех типов матриц (если не учитывать большое время отклика - единственный серьезный недостаток PVA). 19-дюймовые модели на их основе легко найти в продаже, причем по вполне умеренным ценам (по сравнению, скажем, с мониторами на S-IPS-матрицах), так что при выборе рабочего монитора, для которого не слишком важно поведение в динамичных играх, обязательно надо обратить внимание на PVA.

В прошлом году компания Samsung представила технологию Dynamical Capacitance Compensation, DCC (динамическая компенсация емкости), которая, по заверениям инженеров, способна сделать время переключения пикселя не зависящим от разности между его конечным и начальным состояниями. В случае успешной реализации DCC PVA-панели окажутся одними из самых быстрых среди всех существующих сейчас типов панелей, сохранив при этом прочие свои достоинства.

Заключение

Производителей LCD-панелей значительно меньше, чем изготовителей мониторов. Это связано с тем, что производство панелей требует постройки недешевых (особенно в условиях постоянной конкуренции) высокотехнологичных фабрик. Изготовление монитора на базе готового LCD-модуля (обычно поставляется LCD-панель в сборе с лампами подсветки) сводится к обычным монтажным операциям, для которых не требуется ни сверхчистых помещений, ни какого-либо высокотехнологичного оборудования.

Сегодня крупнейшими производителями и разработчиками панелей являются совместное предприятие Royal Philips Electronics и LG Electronics под названием LG.Philips LCD и компания Samsung.

LG.Philips LCD в первую очередь специализируется на IPS-панелях, поставляя их сторонним крупным компаниям, например, Sony и NEC. Компания Samsung более известна TN+Film- и PVA-панелями, преимущественно для мониторов собственного производства.

Точно определить, на чьей панели собран тот или иной монитор, можно, только разобрав его, либо найдя неофициальную информацию в Интернете (официально производитель панели указывается редко). При этом информация о какой-либо конкретной модели распространяется только на эту модель и никак не затрагивает другие мониторы того же производителя. Например, в разных моделях мониторов Sony в разное время использовались панели от LG.Philips, AU Optronics и Chunghwa Picture Tubes (СРТ), а в мониторах NEC - помимо перечисленных, еще и компаний Hitachi, Fujitsu, Samsung и Unipac, не считая собственных панелей NEC. Более того, многие производители устанавливают в мониторы одной и той же модели, но разного времени выпуска различные панели - по мере появления более новых моделей панелей старые просто заменяются без изменения маркировки монитора.

Основы монитороведения. Типы матриц: IPS

С момента создания первого монитора на жидких кристаллах прошло уже довольно много времени, когда мир понял, что так дальше продолжаться не может, - выдаваемого TN-технологией качества явно стало не хватать. Те нововведения, что были призваны исправить недостатки TN-матриц (подробно и рассматриваются в предыдущих статьях), спасли ситуацию лишь частично. Поэтому к середине 90-х годов прошлого века начались активные поиски новых решений, способных перевести качество ЖК-мониторов на принципиально новый уровень.

Так уж бывает в мире технологий, что одни ищут решения возникающих проблем путём модернизации имеющихся разработок, а другие не боятся начинать всё с нуля. Гордые японцы под эгидой долго смотрели на весь этот шум, потом вздохнули, засучили рукава и в 1996 году явили миру свою собственную разработку, лишённую минусов TN-технологии. Названа она была IPS (In-Plane Switching) , что можно перевести как «переключение в плоскости». От стандартной TN-матрицы она отличалась тем, что, во-первых, кристаллы в матрице были не скручены, а располагались параллельно друг другу в одной плоскости (отсюда и название). А во-вторых, оба контакта для подачи напряжения располагались на одной стороне ячейки.

Схематическое изображение ячейки в IPS-матрице

Что это дало в результате? В IPS-матрицах при отсутствии напряжения свет не проходил через поляризаторы, поэтому, в отличие от TN-технологии, чёрный цвет здесь был именно чёрным. Первые версии отличались ещё одной особенностью - при взгляде на экран сбоку чёрный цвет давал фиолетовый оттенок (впоследствии эта проблема была решена). В выключенном состоянии матрица свет не пропускала, поэтому теперь, если пиксель выходил из строя, то, в отличие от TN-матриц, появлялась не светящаяся точка, а чёрная. К тому же на порядок возросло качество цветопередачи.

Но, как обычно это бывает в таких случаях, решение старых проблем породило новые. В связи с особенностями «конструкции», для того чтобы повернуть кристаллы, стало требоваться гораздо больше времени, соответственно, матрица стала гораздо более «медленной». Далее, поскольку оба контакта расположили на одной стороне, это уменьшило полезную площадь (незначительно, но тем не менее), что, в свою очередь, привело к уменьшению яркости и контрастности панелей, созданных по этой технологии.

Но и это ещё не всё. Расход энергии тоже возрос - как за счёт технических решений, так и за счёт использования более мощных источников освещения. Как результат - цена этих матриц довольно высока.

В любом случае, качество изображения стало гораздо выше, что позволило сразу нескольким компаниям активно броситься на поиски модернизаций с целью уменьшить «вредные» параметры и улучшить преимущества. Одновременно с Hitachi эту же самую технологию стали использовать и в (только вот называлась она у них Super Fine TFT , или SFT ).

Уже в 1998 году Hitachi модернизировала матрицы IPS, уменьшив время отклика. Технологию, которую назвали S-IPS , сразу же взяли на вооружение такие гиганты, как и . Стоит отметить, что на сегодняшний день именно по направлению IPS существует больше всего модификаций, которые далеко ушли от первоначальной версии. И хотя общие моменты, касающиеся этих матриц, остаются, во многих модификациях некоторые параметры были сильно улучшены.

TN (twisted —nematic )— матрицы – разновидность технологии производства LCD панелей, преимущественно бюджетных . Некоторые производители обозначают их как TN +film , правда все современные матрицы и есть TN +film , просто без обозначения.

Является самой дешёвой в производстве (и самой старой ) и имеет самую низкую цену. Не имеет суб-пикселов и структура кристаллов очень простая.

Структура кристаллов имеет спиралевидный тип. При отсутствии напряжения на электродах, кристаллы выстраиваются спиралевидно , но не чётко структурировано и пропускают свет через светофильтры (белый). При подаче максимального напряжения на электроды, кристаллы выстраиваются перпендикулярно светофильтрам, пиксель не пропускает свет (чёрный). Кристаллы выступают в виде проводников пучка света. «Битый» пиксель характерно белый, а субпиксели красные, синие, зелёные.

Добиться точного позиционирования кристаллов на TN матрице невозможно , каждый пиксель по своему уникален. Естественно для точных профессиональных мониторов они не годятся по причине возможных отличий в тонах каждого пикселя.

Стоит также отметить очень «слабые » углы обзора из-за особенностей светофильтра, который располагается преимущественно горизонтально . По горизонтали углы приемлемые, а по вертикали всё гораздо хуже. Дополнительная плёнка в технологии TN +film , частично решила эту проблему, расширив углы обзора и «выпучив» цветовой поток наружу. Но углы обзора всё равно слабые в сравнении с другими LCD матрицами. Субпикселы по всей матрице идентичны по строению , но каждый имеет один из трёх цветов. Это достигается нанесением специального слоя поляризатора красного, зелёного или синего цвета. Это практически последний слой на матрице, далее идут только дополнительные поляризационные слои и защитная плёнка матрицы.

Основным преимуществом TN матриц является высокая скорость отклика BtW . Такие матрицы часто называют «игровыми ». Но тут приходится чем-то жертвовать.

В данном случае, точность цветопередачи с каждым увеличением скорости матрицы, немного падает, как и контрастность матрицы. Ведь для быстрого переключения матрицы из положения ON в положение OFF , пришлось пожертвовать количеством возможных промежуточных значений. Они были не стабильны при использовании двух электродов, направленных под углом 210 градусов друг к другу (Super Twisted Nematic ).

Twisted Nematic , отличается от матриц , расположением электродов, методами позиционирования кристаллов и поляризационными слоями. В другом, матрицы схожи в строении. «LCD всё же и есть LCD «. Схожи только общие компоненты, а вот их реализация очень сильно отличается. И точность передачи оттенков тоже радикально разная.

Плюсы технологии TN в сравнении с VA , IPS :

· Высокая скорость отклика BtW.
· Низкая цена.
· Дешевизна в производстве.
· Возможность использования любых типов подсветки ( или ).

Минусы технологии TN в сравнении с VA , IPS :

Модуль поиска не установлен.

Жидкокристаллические дисплеи(технологии TN, TN+Film и TFT)

Сергей Ярошенко

Непрерывно возрастающее количество пользователей меняют свои ЭЛТ-мониторы на LCD. Если для 19-дюймовых ЭЛТ-мониторов значительный размер корпуса, комфортно не помещавшийся на офисный стол, привел к фатальным последствиям, то снижение цены и минимальные размеры 19-дюймовых LCD-собратьев сегодня повышают их привлекательность.

Принцип работы LCD-мониторов (Liquid Crystal Display - жидкокристаллический дисплей) основан на использовании вещества, которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Эти аморфные вещества за их схожесть с кристаллическими веществами по электрооптическим свойствам, а также за способность принимать форму сосуда назвали "жидкими кристаллами".

Происхождение LCD-мониторов

Жидкокристаллические материалы были открыты в 1888 году австрийским ученым Ф. Ренитцером, но только в 1930-м исследователи из британской корпорации Marconi получили патент на их промышленное применение. Дальше патента дело не пошло, поскольку в то время технологическая база была еще слишком слаба для создания надежных и функциональных устройств. Первый прорыв совершили ученые Фергесон и Вильямс 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. В результате, в конце 1966 года, корпорация RCA продемонстрировала цифровые часы с LCD-прототипом.

Значительную роль в развитии LCD-технологии сыграла корпорация Sharp. Именно этой корпорацией:

В 1964 году был произведен первый в мире калькулятор CS10A;
- в 1975 году по технологии TN LCD были изготовлены первые компактные цифровые часы;
- в 1976 году был выпущен черно-белый телевизор с диагональю экрана 5,5 дюйма на базе LCD-матрицы с разрешением 160х120 пикселей.

Принцип работы LCD-дисплеев

Молекулы жидких кристаллов под воздействием электричества могут изменять свою ориентацию, и вследствие этого, изменять свойства светового луча, проходящего сквозь них.

Экран LCD-монитора представляет собой массив сегментов (пикселей), которыми можно манипулировать для отображения информации. Дисплей имеет несколько слоев, где ключевую роль играют две панели, сделанные из свободного от натрия и очень чистого стеклянного материала, называемого субстрат или подложка. Между панелями находится тонкий слой жидких кристаллов. На панелях имеются бороздки, которые направляют кристаллы, придавая им нужную ориентацию. На каждой панели бороздки параллельны, а между панелями перпендикулярны. Продольные бороздки образуются в результате размещения на стеклянной поверхности тонких пленок из прозрачного пластика, который затем специальным образом обрабатывается. Соприкасаясь с бороздками, молекулы жидких кристаллов принимают одинаковую ориентацию. Стеклянные панели расположены очень близко друг к другу. Они освещаются источником света (в зависимости от того, где он расположен, LCD-дисплеи работают на отражение или на прохождение света). При прохождении панели плоскость поляризации светового луча поворачивается на 90°. Появление электрического тока заставляет молекулы жидких кристаллов выстраиваться вдоль электрического поля, а угол поворота плоскости поляризации света становится отличным от 90°.

Поворот плоскости поляризации светового луча незаметен для глаза, поэтому возникает необходимость добавить к стеклянным панелям еще два слоя, представляющих собой поляризационные фильтры. Эти фильтры пропускают только ту компоненту светового пучка, у которой ось поляризации соответствует заданному направлению поляризации. Поэтому при прохождении поляризатора пучок света будет ослаблен в зависимости от угла между его плоскостью поляризации и осью поляризатора. При отсутствии напряжения ячейка прозрачна, т.к. 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.

В присутствии электрического поля поворот вектора поляризации происходит на меньший угол, тем самым второй поляризатор становится только частично прозрачным для света. Если разность потенциалов будет такова, что поворота плоскости поляризации в жидких кристаллах не произойдет, то световой луч будет полностью поглощен вторым поляризатором, а дисплей будет казаться черным.

Расположив большое число электродов, создающих электрические поля в локальных местах дисплея (ячейки), получим возможность (при правильном управлении потенциалами этих электродов) отображать на экране буквы и другие элементы изображения. Технологические новшества позволили ограничить размеры электродов до точки, соответственно, на одной и той же площади панели стало возможным расположить большее число электродов, что увеличивало разрешение LCD-монитора и позволяло отображать сложные изображения в цвете.

Для формирования цветного изображения LCD-дисплей подсвечивали сзади. Цвет получался в результате использования трех фильтров, которые выделяли из белого света три основные компоненты. Комбинируя эти компоненты для каждой точки (пикселя) дисплея, появилась возможность воспроизвести любой цвет.

Пассивная (passive matrix) и активная матрицы (active matrix)

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 электроды получают электрический заряд циклическим методом при построчном обновлении дисплея. В результате разряда емкостей ячеек изображение исчезает, т. к. кристаллы возвращаются к своей изначальной конфигурации. Из-за большой электрической емкости ячеек напряжение на них не способно изменяться быстро, поэтому обновление картинки происходит медленно.

В случае с активной матрицей к каждому электроду добавлен запоминающий транзистор, который может хранить цифровую информацию (0 или 1), и в результате изображение сохраняется только до тех пор, пока не поступит другой сигнал.

Тусклые и "тормозные" жидкокристаллические мониторы с пассивной матрицей давно ушли в прошлое, в магазинах можно встретить лишь модели на основе активной матрицы, обеспечивающей яркое, четкое изображение.

При использовании активных матриц появилась возможность сократить число жидкокристаллических слоев. Запоминающие транзисторы производят из прозрачных материалов, что позволяет 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 - Thin Film Transistor (TFT).

Технология изготовления TN

Исторически первой технологией изготовления LCD-дисплеев была т.н. технология Twisted Nematic (TN). Название произошло из-за того, что в выключенном состоянии кристаллы в ячейках образовывали спираль. Эффект возникал в результате размещения кристаллов между выравнивающими панелями с бороздками, направленными перпендикулярно друг другу. При приложении электрического поля все кристаллы выстраивались одинаково, т.е. спираль распрямлялась, а при снятии кристаллы вновь стремились ориентироваться вдоль бороздок.

У TN-дисплеев было несколько существенных недостатков:

Во-первых, естественным состоянием дисплея, когда кристаллы образуют спираль, было прозрачное, т.е. она пропускала свет. Благодаря этому, при выходе из строя одного из тонкопленочных транзисторов свет беспрепятственно выходил наружу, образуя весьма заметную постоянно горящую точку;
- во-вторых, развернуть все жидкие кристаллы перпендикулярно фильтру оказалось практически невозможно, поэтому контрастность таких дисплеев оставляла желать лучшего, а уровень черного мог превышать 2 кд/м2 . Такой цвет выглядел как темно-серый, но отнюдь не как черный;
- в-третьих, низкая скорость реакции, первые дисплеи имели время отклика около 50 мс. Впрочем, второй и третий недостатки удалось преодолеть с внедрением технологии Super Twisted Nematic (STN), которая позволила уменьшить время отклика до 30 мс.
- в-четвертых, маленькие углы обзора, всего около 90°. Однако нанесение на поверхность экрана полимерной пленки с большим показателем преломления позволило расширить углы обзора до 120-160° без существенного изменения технологии. Такие дисплеи получили название TN+Film.

Технология изготовления STN

Технология STN позволяла увеличить торсионный угол (угол кручения) ориентации кристаллов внутри LCD с 90° до 270°, что обеспечивало лучшую контрастность изображения при увеличении размеров панели.

Режим DSTN. Часто STN-ячейки использовались в паре. Такая конструкция называлась Double Super Twisted Nematic (DSTN). В ней одна двухслойная DSTN-ячейка состояла из 2 STN-ячеек, молекулы, которых при работе поворачивались в противоположные стороны. Свет, проходя через такую конструкцию в "запертом" состоянии, терял большую часть своей энергии. Контрастность и разрешающая способность DSTN-дисплеев повысилась, поэтому появилась возможность изготовить цветной дисплей, в котором на каждый пиксель приходилось три LCD-ячейки и три оптических фильтра основных цветов. Цветные дисплеи не были способны работать от отраженного света, поэтому лампа задней подсветки - их обязательный атрибут.

Похожие на телевизор, в основе которых была огромная электронная лучевая трубка. Ничем не мог порадовать такой агрегат. Громоздкий, тяжелый истребитель электрической энергии. Неудивительно, что с появлением тонких мониторов пользователи по всей планете вздохнули с облегчением.

Но и здесь все оказалось не так просто. Каждое тонкое устройство разительно отличалось друг от друга цветопередачей, ценой, углами обзора.

Матрица. Ее особенности и характеристики

Какая матрица лучше для монитора - вопрос крайне спорный. В первую очередь стоит уточнить, что она собой представляет.

По внешнему является стеклянной пластиной, внутри которой расположены жидкие кристаллы, меняющие цвет. Самые простые изделия реагируют только на изменения электрических сигналов, проходящих сквозь них. Более сложные модели самостоятельно регулируют цвет и яркость. А самые современные экземпляры также дополнительно подсвечиваются, создавая максимально возможный контраст.

Отклик

Ответ на вопрос «какая матрица лучше для монитора» невозможен без упоминания такого термина, как «отклик». Данное свойство характеризуется тем, насколько плавно будут меняться кадры на экране вследствие изменения напряжения. Измеряется в миллисекундах (мс).

Какой тип матрицы монитора лучше для игр? Конечно же, с хорошим откликом изображения. А если разобраться, какой тип матрицы монитора лучше для повседневной жизни? С откликом 10 мс и меньше. А игровой тип матрицы монитора? Какой лучше? предпочитают отклик менее 5 мс.

Частота обновления

О том, какая матрица лучше для монитора игромана, многое скажет частота обновления. Картинка в виртуальном мире меняется очень быстро. Лишь самые качественные экраны могут обновляться с частотой более 120 Гц.

Угол обзора

Какая матрица лучше для монитора в целом? Конечно, та, у которой хорошие углы обзора. Что они собой представляют? Для того чтобы понять, о чем идет речь, рекомендуется посмотреть на монитор сбоку. У идеального изделия картинка будет видна отовсюду. Дешевый агрегат таким удобством порадовать не сможет. Картинка блеклая, смазанная и нечеткая. Какая матрица монитора лучше для глаз? Конечно же, та, где можно рассмотреть изображение под любым углом. К тому же при работе с таким монитором глаза устают намного меньше.

TN+film (Twisted Nematic + film)

Долгое время такая матрица считалась лучшей для монитора. Простая и дешевая, она и по сей день встраивается в миллионы устройств ежегодно. Особую любовь этой технологии обеспечила ее цена. Именно благодаря ценовой доступности пользователи готовы простить матрице ее минусы, которых немало. Углы обзора крайне скудные. Необходимо сидеть исключительно перед монитором, чтобы увидеть полноценную картинку. Некоторые производители для увеличения углов обзорности используют специальную пленку, но это помогает мало.

Человеческий глаз - уникальный механизм, способный увидеть более шестнадцати миллионов различных оттенков. С матрицей данного типа реализовать данное природой свойство, увы, не получится при всем желании. Цвета обычно тусклые, блеклые, неяркие, выцветшие, неестественные. Но для нетребовательного пользователя это не является критической проблемой.

Очень мало жалоб поступает на изменение контрастности. Основными пользователями являются офисные работники. Работа с текстом на мониторах требует особенного сосредоточения. Текст с низким контрастом далеко не лучший помощник, от него очень быстро устают глаза. Еще более такие матрицы не любят специалисты по графике. На таком мониторе хорошо разве что смотреть фильмы и проходить некоторые игры.

Единственное, чем могут порадовать матрицы данного быстрый отклик черно-белых оттенков. Но в современном цветном мире это слабое преимущество.

Практически каждый бюджетный ноутбук в мире продается именно с матрицей TN.

IPS

Многочисленные жалобы пользователей подтолкнули производителей к необходимости изучения новой технологии «тип матрицы монитора», которая лучше и производительнее своих предшественников.

Новейшая разработка получила название IPS (In-Plane Switching). Произвела матрицу такого типа компания Hitachi. В чем ее существенное отличие от TN? В первую очередь это передача цвета. Как бы ни любили пользователи свои огромные мониторы с электронно-лучевой трубкой, оттенки они передавали очень даже точно. И вот вновь появилась возможность радоваться ярким и сочным цветам.

Углы обзоров также значительно увеличились по сравнению с предшественниками.

Недостатками технологии является изменение черного цвета на фиолетовый при взгляде сбоку. Также первые модели обладали сравнительно низким временем отклика - 60 мс. Было немало нареканий на низкую контрастность. Черный цвет казался серым, что делало сложным набор текста и практически невозможным для работы в приложениях, в которых требовалось разрабатывать мелкие детали.

Однако производители были в курсе недостатков и через некоторое время мир увидела технология S-IPS (Super IPS), в которой были устранены множество недоработок. В первую очередь новинка порадовала геймеров. Время отклика снизилось почти в пять раз, до 16 мс. Данное значение отлично подходит для решения подавляющего большинства повседневных задач.

Основные производители IPS матриц - Hitachi, LG, Phillips, NEC.

MVA (PVA) матрицы

Чуть позднее миру была представлена новая матрица, которая учитывала многочисленные пожелания как геймеров, так и офисных работников - MVA.

Единственным недостатком таких мониторов было искривление некоторых оттенков. Зато цветопередачу противники матрицы TN отметили как вполне сносную и подходящую для выполнения большинства задач.

Конечно, не все сразу стало гладким и идеальным. Первые модели были достаточно медлительными, даже по сравнению с TN-предшественниками. Иногда при быстрой смене кадров пользователь мог заметить несменяемую несколько мгновений картинку. Данная проблема была решена несколько позднее, когда на рынок вышли ускоренные матрицы данного типа.

Зато у таких мониторов все в порядке с контрастностью и углами обзора. Черный - это черный, а детали видны даже в самой мелкой их вариации. Неудивительно, что профессиональные дизайнеры останавливают свой выбор именно на MVA.

Существует еще одна разновидность матрицы данного типа. Ее название - PVA. Разработана она была корейской корпорацией Samsung . PVA гораздо более быстрая и контрастная.

На такой матрице работать - одно удовольствие, поэтому она заняла достойное место в нише для профессионалов.