Типы TFT матриц

Их технологии, устройство, плюсы и минусы

Все современно жидкокристаллические мониторы базируются на одних и тех же технологических принципах работы, но все-таки характеристики и качество функционирования одних мониторов отличается от других; причины в разных типах матриц, а также подсветки. Данная статься рассматривает особенности каждого из типов матриц, а также их преимущества и недостатки.

Технология матрицы TN + FILM

Технология TN, поставленная в основу TN +FILM, используется уже очень давно, но и сейчас довольно широко распространена. Структура ее состоит из кристаллов, которые построены в виде спиралей, которые расположены перпендикулярно к поверхности экрана. Именно такое направление потока света пропускает его через 2 поляризатора, которые находятся под прямым углом друг к другу, и после этого засветиться на вашем экране в виде точки, правда только белого цвета. Остальные же цвета получаются в результате отклонения потока света, когда жидкокристаллические элементы вращаются (на них для этого действует электрическое поле).

Одним из важнейших недостатков матриц TN является низкий уровень передачи цветов. На каждый из трех каналов RGB (красный, зеленый и синий) отведено только 6 бит информации, поэтому общее количество цветов, которое монитор способен показывать – 262 000. Остальные же цвета (а всего их должно быть больше 16 миллионов) создаются с помощью Frame Rate Control.

Еще один недостаток этого типа матрицы – это структура ее пикселей, которая в данном случае спиральная. Все дело в том, что организация такой структуры не может быть идеальной, и время от времени получается паразитная засветка матрицы, которая в свою очередь снижает уровень контрастности. Углы обзора, при которых хорошо видно изображение, также не очень большие, хотя для их расширения используется специальная пленка, она позволяет достичь угла 120-160 градусов по горизонтали, а также от 90 до 120 по вертикали. Именно это технологическое нововведение дало матрицам TN дополнение Film, поэтому они теперь называются как TN-Film.

Все перечисленные недостатки прощаются невысокой ценой, а также коротким временем отклика, поэтому данный тип матриц является довольно таким продаваемым. Покупатели этого типа – люди, для которых качество изображения не так важно, либо компьютер для офисных целей, а также геймеры, для которых такие матрицы удобнее.

Технология матрицы IPS

Рано или поздно кто-то должен был предпринять действия, чтобы одолеть недостатки TN+Film, и создать новый тип матриц. И вот, в относительно далеком 1996 году, известная компания Hitachi предложила собственный продукт, именуемый IPS. Новый тип матрицы обладал и новой структурой кристаллов – теперь они располагались по отношению друг к другу параллельно, вдоль полотна экрана; при отсутствии напряжения кристаллы таким образом не пропускали свет. Два электрода, формирующие электрические поле, теперь были размещены на одной и той же пластине, это было причиной довольно низкого уровня яркости, а также контрастности. Другой недостаток – высокий уровень инертности пикселей, от этого возникает небольшое смазывание изображения при активной смене картинок (например, при игре в динамичные 3D-игры). Зато, в отличие от TN+Film, данный тип обладает хорошей передачей цветности, а также довольно широкими углами обзора, которые могут быть почти 180 градусов – полный разворот. Хотя тут иногда проявляется один дефект матриц IPS – фиолетовый оттенок при взгляде на экран со стороны.

Технология FRC как она работает

После изобретения IPS, появилось новое, модернизированное поколение матриц – S-IPS. Оно обладало намного меньшей инертностью, но большей контрастностью, нежели предыдущие матрицы стандарта IPS. В 2004 году та же Hitachi продемонстрировала еще более новою разработку – матрицы IPS-Pro, также известные как IPS Alpha матрицы. В данном случае структура пикселей была еще более изменена, и стала еще более сложной. Таким образом, время отклика матрицы стало меньшим, и теперь было равно 18 миллисекунд, а контрастность составляла 700 к одному (700:1).

Оригинальная IPS а также ее модернизированные версии довольно часто сейчас используются при изготовлении мониторов, в том числе мощных и дорогих. В прошлом году права на развитие и поддержку этого типа матриц перешли от Hitachi к Panasonic.

В 2005 году всемирно известный производитель LG показало общественности свою панель E-IPS, которая показывала ну очень хорошее время отклика – 5 мс, и все это за счет их собственной технологии разгона пикселей под названием ODC. Кроме этого было повышено значение контрастности, в данном случае она составляла 1600:1.

Модификация этой матрицы, H-IPS, имела более тонкие электроды, а также интересную структуру жидкокристаллических элементов, очень похожую на ту, что используется Hitachi. Благодаря определенным технологическим нововведениям, был снижен уровень утечки света, а контрастность еще более возросла. Дальнейшее тенденции развития IPS ориентированы на поиск оптимальной технологии, переход на как можно более дешевые компоненты, а также простые решения. Такие продукты носят название e-IPS, их недостаток – небольшие углы обзора, но при этом электроэнергия расходуется более экономно. Наиболее современный вид IPS – pIPS, она обладает 10-битовой глубиной цвета, а также способна показывать более чем 1 миллиард разных цветов и оттенков.

Технология матрицы VA

Название технологии VA - Vertical Align буквально переводится как вертикальное выравнивание. Этот тип матриц разработан в 1996 году известной компанией Fujitsu, но уже при продажах применялись производные от этого типа – MVA а также PVA.

Суть матриц такова – когда напряжения нету, кристаллы расположены перпендикулярно к полотну экрана, при этом не пропускают цвет, оставляя экран по-настоящему черным. При повороте на тот или иной угол, появляется свет и цвет, а также разные его оттенки. Применяются также довольно сложные по структуре поляризационные фильтры, треугольные электроды, каждый пиксель разделен на 4 части – все это помогает MVA частично решать проблему оттенков. Пока что, если прямо смотреть на дисплей, темные тона не по-настоящему темные.

Далее эта технология была развита до уровня панелей Premium MVA, которые производились AU Optronics, а также Super MVA (сокращенно S-MVA) от компаний Chi Mei Optoelectronics и Fujitsu. Особенности данного типа – уменьшенная инертность матрицы, достигнутая в основном благодаря использованию технологии Overdrive/RTC.

Наиболее известный продукт от AU Optronics, а именно Advanced MVA (сокращенно AMVA, что-то типа «MVA с расширенными возможностями») предполагает более правильную передачу цветов в тех случаях, когда взгляд падает на экран под прямым углом. Еще одно отличие от предыдущих моделей VA – большее число доменов, рассчитанных на один субпиксель (ранее было 4, теперь 8), а также отсутствие выступов, которые были причиной утечки цвета в темных местах экрана. Благодаря этим и другим новшествами, контрастность была увеличена до 16000:1, а углы обзора почти достигали 180 градусов.

Технология матрицы PVA

Матрицы типа PVA были разработаны компанией Samsung как аналог MVA, некоторые плюсы и минусы у этих двух типов матриц – одинаковые. Но, все-таки, многим они отличаются. Среди отличий – отсутствие выступов матрицы, поэтому в PVA сдвиг доменов происходит под воздействием электрического поля, которое образуется от смещения друг рядов электродов. Контрастность также выше среднего уровня, а углы обозора немного шире, чем в MVA но зато разгон пикселей уже не такой.

PVA в дальнейшем развивалась во множестве направлений. Одно их достижений – S-PVA, из более современных видов можно назвать cPVA. На S-PVA структура кристаллов чем-то похожа на аналогичную у AMVA, в каждой из двух зон ЖК-элементы размещены под разным углом, поэтому и углы обзора более широкие. Но такие матрицы обладают одним дефектов – черная точка по центру пикселя появляется тогда, когда яркость дисплея относительно невысокая. Но cPVA матрицы таким дефектом не обладают, поскольку они е имеют зонального распределения, поэтому доменов там четыре. Основные же характеристики имеют много общего с предыдущими моделями.

Мониторы на матрицах VA показывают лучшую контрастность, а также весьма широкие углы обзора. Впрочем, эти углы почти такие же, как у IPS, но IPS выигрывает по точности цветопередачи. Скорость отклика на нормально уровне, но до уровня таковой у TN+Film ей еще довольно далеко.

Выводы по устройству матриц описанных типов

Каждая из представленных технологий матриц имеет свои плюсы, имеет свои минусы, но каждая из них может вполне подойти для того или иного пользователя. Сейчас различия между ними не столь заметны, хотя и проявляются при серьезной работе, или даже несерьезной – например, работе с фотографиями или в играх. Например, если качество играет не столь важную роль, а намного более важна цена – можно выбирать TN+Film, но при этом придется жертвовать качеством изображения и углами обзора, зато вы получаете более быстрый отклик. Если хотите большего качечства по большей цене – для Вас IPS и VA, а также все производные этих моделей матриц.

Термины

Контрастность – коэффициент, показывающий отношение яркости наиболее светлой точки к яркости наиболее темной точки экрана. Указывается в виде, когда знаменатель равен единице, например 10000:1.

Пиксель – элемент матрицы, из пикселей и состоит изображения, иногда их называют также точками. Пиксели состоят из нескольких жидких кристаллов, каждый из которых имеет свой цвет излучения.

Frame Rate Control – это технология, которая позволяет при не очень больших цветовых возможностях расширять палитру, благодаря поочередному выводу нескольких цветов, которые при быстрой смене воспринимаются как один. Имеются у этой технологии недостатки – при градиентных (переливающихся) заливках видны узкие полосы, которых быть не должно.

Overdrive/Response Time Compensation (RTC) – это технология, которая выстраивает жидкие кристаллы в определенном порядке за короткое время, благодаря большему напряжению.

Время отклика матрицы (другое название - инертность) – это отрезок времени, за который пиксель LCD-монитора переходит из активного, то есть белого состояния в пассивное (черное), или обратно.