Типы ТFТ-матриц: преимущества и недостатки.

Александр Быченко

Все ЖК-мониторы работают по одному и тому же принципу, но за счет применения различных матриц и типа подсветки их основные характеристики существен­но разнятся. Об особенностях, а также сильных и слабых сторонах самых популярных видов панелей и пойдет речь в этой статье

TN +FILM

Невзирая на почтенный возраст, технология TN (Twisted Nematic) до сих пор широко используется при производстве мониторов. Из названия матрицы следует, что кристаллы на ней выстраиваются один за другим в виде спирали, направленной перпенди­кулярно к плоскости панели. Такая организация позволяет потоку света пройти сквозь два поляри­затора, размещенных под углом 90 градусов друг к другу, и зажечь на дисплее белую точку. Остальная палитра цветов формируется посредством откло­нения света при вращении жидкокристаллических элементов под воздействием электрического поля.

Одним из наиболее существенных минусов TN- матриц является низкая цветопередача. На каж­дый канал RGB-фильтра (R-красный, G-зеленый и В-голубой) приходится всего по 6 бит данных, что в результате позволяет монитору выводить только 262 ООО цветов. Остальная часть 16,7- миллионной гаммы эмулируется с помощью технологии Frame Rate Control (покадровая сме­на цвета).

Другой недостаток кроется в спиралевидной структуре пиксела, в котором кристаллы в силу своего неидеального расположения допускают паразитную засветку матрицы, значительно сни­жающую контрастность панели. Углы обзора также далеки от желаемых, но благодаря специ­альной пленке, прикрепленной поверх массива ЖК-элементов, они составляют 120-155 градусов по горизонтали и 90-120 по вертикали. За счет такой технологической хитрости название пане­ли изменили на TN+Film.

Однако ранее озвученные недостатки монито­ров на TN+Film-матрицах компенсируются их невы­сокой стоимостью и самым быстрым откликом, что с достоинством оценят любители динамичных игр.

IPS

С целью устранения основных ограничений выше- рассмотренной технологии в 1996 году компания Hitachi представила собственную разработку, именуемую IPS (In-Plane Switching). В новой мат­рице кристаллы располагаются параллельно друг к другу вдоль плоскости экрана и при отсутствии напряжения не пропускают свет. Оба электрода, за счет которых формируется электрическое поле, размещены на одной пластине, что стало основ­ной причиной низких показателей яркости и конт­растности. Еще один недостаток заключается в высокой инертности пикселов, вызывающей сма­зывание картинки при выводе динамичного кон­тента. С другой стороны, IPS-панели предлагают отличную цветопередачу и широкие углы обзора, достигающие 178 градусов как по вертикали, так и горизонтали. Однако при взгляде со стороны изображение приобретает фиолетовый опенок.

В следующем поколении, известном как S-IPS, была уменьшена инертность и увеличена конт­растность. А в 2004 году компания Hitachi пред­ставила существенно доработанную модифика­цию под названием IPS-Pro (IPS Alpha). Использо­вание более сложной структуры пиксела и формы электрода позволило сократить время отклика матрицы до 18 мс и поднять ее уровень контрастности до 700:1. Новые версии разработ­ки весьма успешно применяются при производс­тве современных мониторов, однако с 2010 года их развитием занимаются инженеры Panasonic.

В 2005 году компания LG.Displays продемонстри­ровала панель Е-IPS, в которой за счет фирменной технологии разгона пикселов ODC (Over Driving Circuity) время отклика матрицы было сокращено до 5 мс. Кроме того, динамическая контрастность составила 1600:1. Ее модификация, известная под названием H-IPS, получила меньшие по толщине электроды и весьма прогрессивную организацию ЖК-элементов, схожую с таковой в разработках Hitachi, благодаря проделанным усовершенствова­ниям удалось снизить утечку света и повысить контрастность новых дисплеев. Дальнейшее разви­тие нацелено на оптимизацию существующей тех­нологии, отказа от дорогостоящих компонентов и возврат к решениям попроще. Продукты на ее осно­ве именуются e-IPS и характеризуются меньшими углами обзора и более экономичным расходом электроэнергии. Самая современная реализация (р- IPS) имеет 10-битовую (8 бит + FRC) глубину цвета и может отображать более 1 млрд цветов и оттенков.

VA

Технология VA (Vertical Alignment) разработана компанией Fujitsu еще в 1996 году, но в коммер­ческих продуктах была применена в виде своих наследниц: MVA и PVA. При отсутствии напряже­ния кристаллы в этих матрицах располагаются перпендикулярно к плоскости дисплея и не про­пускают свет, формируя насыщенный черный цвет. Однако при отклонении на определенный угол в ту или иную сторону изображение приоб­ретало различные оттенки. Благодаря использо­ванию сложных поляризационных фильтров, электродов треугольной формы, а также разде­лению каждого пиксела на четыре домена с раз­ным углом наклона ЖК-элементов эту проблему частично устранили в панелях MVA (Multi-Domain Vertical Alignment). К сожалению, при строго прямом взгляде на монитор все же наблюдается потеря деталей в темных тонах.

Дальнейшее развитие привело к появлению панелей Premium MVA производства AU Optronics и Super MVA (S-MVA) от Chi Mei Optoelectronics и Fujitsu. В них существенно сократилась инерт­ность матрицы, в чем основная заслуга техноло­гии Overdrive/RTC.

Самая современная разработка All Optronics под названием Advanced MVA (AMVA) обеспечивает снижение искажений цвета при просмотре изобра­жения под острым углом. Основное отличие матриц этого типа от предшественниц заключается в уве­личении числа доменов для одного субпиксела (8 против 4 у MVA) и отсутствии выступа, из-за кото­рого происходила утечка света в темных тонах. Эти изменения, а также ряд других нововведений поз­волили добиться более высоких показателей конт­растности (до 16000:1) и расширить угол обзора по горизонтали до впечатляющих 178 градусов.

Разработанная компанией Samsung матрица PVA (Patterned Vertical Alignment) является аль­тернативой MVA и, соответственно, обладает схожими преимуществами и недостатками. Из основных отличий стоит упомянуть отсутствие выступов на подложке матрицы, вследствие чего сдвиг доменов осуществляется посредством электрического поля, созданного путем смеще­ния двух рядов электродов. Также стоит выде­лить более высокий уровень контрастности и немного расширенные углы обзора, однако раз­гон пикселов выполнен не столь качественно, как в MVA, что проявляется в качестве артефак­тов при проигрывании динамичного видео.

Продукты на матрицах PVA получили дальней­шее развитие в виде S-PVA- и наиболее современ­ной на данный момент cPVA-модификации. Струк­тура кристаллов первой сильно напоминает тако­вую в AMVA и состоит из 8 доменов и двух зон. В каждой из них жидкокристаллические элементы имеют разный угол наклона, что позволяет до­биться более широких углов обзора. Однако по­добное устройство помимо возросшей сложности производства имеет еще один недочет, заключающийся в появлении черной точки по центру пиксе­ла при невысоком значении яркости дисплея. Та­кой проблемы лишены cPVA-панели, поскольку в них отсутствует зональное разделение и, соот­ветственно, уменьшено количество доменов до четырех. При этом основные параметры мало отличаются от предыдущей разработки.

У мониторов, выполненных по технологии VA, превосходные показатели контрастности и широ­кие углы обзора, сравнимые с таковыми для IPS- аналогов, но по качеству цветопередачи они уступают последним. Скорость отклика уже не является недостатком, однако показателей, ха­рактерных для TN+Film панелей, она еще не достигла. Дисплеи с этим типом матриц хорошо подойдут большинству пользователей, кроме тех, для кого критично наиболее достоверное вос­произведение всей цветовой палитры.

Вывод

Каждая из рассмотренных технологий имеет свои особенности, преимущества и недостатки. Однако на современном этапе развития ЖК-мониторов различия между ними уже не являются столь кри­тичными, так что все они достойны внимания поку­пателей. Исключение составляют лишь продукты на панелях TN+Film, качество отображаемой кар­тинки и углы обзора которых, невзирая на постоян­ные усовершенствования, по-прежнему оставляют желать лучшего. С другой стороны, невысокая сто­имость и рекордный отклик матрицы делают дисп­леи на их основе вполне конкурентоспособными