Модуль поиска не установлен.

Жидкокристаллические дисплеи(технологии IPS, MVA, PVA)

Сергей Ярошенко

При создании LCD-дисплеев используют три основные технологии: TN + film, IPS и MVA. Поскольку технология TN + film была подробно рассмотрена в предыдущей статье, то основное внимание уделим ее технологическим конкурентам.

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.

#TN+film #TN #IPS #MVA TN + film, IPS и MVA - 3 основные технологии, используемые при создании .

Часть "film" в названии технологии означает дополнительный слой, применяемый для увеличения угла обзора (ориентировочно - от 90° до 150°).

TN + film - самая простая технология. Она используется уже довольно давно и применена в большинстве проданных в последние несколько лет мониторов .

TN + film, по крайней мере в теории, предназначена для создания панелей начального уровня. На сегодняшний день панели TN + film - самые дешевые.

Матрица TN + film работает следующим образом: если к сабпикселям не прилагается напряжение, жидкие кристаллы (и поляризованный свет, который они пропускают) поворачиваются друг относительно друга на 90° в горизонтальной плоскости в пространстве между двумя пластинами. И т.к. направление поляризации фильтра на второй пластине составляет угол в 90° с направлением поляризации фильтра на первой пластине, свет проходит через него. Если желтые, зеленые и голубые сабпиксели полностью освещены, на экране образуется белая точка.

При приложении напряжения, в нашем случае направленного вертикально, оно разрушает винтовую структуру кристаллов. Молекулы постараются выровняться в направлении электрического поля. Они выстроятся перпендикулярно направлению поляризации второго фильтра, и поляризованный падающий свет не достигнет сабпикселей. В результате на экране образуется черная точка.

Скажем еще несколько слов о недостатках технологии TN:

Во-первых, выровнять жидкие кристаллы строго перпендикулярно поляризационному фильтру довольно сложно. В результате практически невозможно добиться идеального отображения черного цвета.

Во-вторых, при неисправности транзистора, он уже не может подать напряжение на соответствующие 3 сабпикселя. В результате на экране появляется белая точка.

При приложении напряжения молекулы выравниваются параллельно основе.

Технология In-Plane Switching была разработана компаниями Hitachi и NEC и предназначалась для избавления от недостатков TN + film. С помощью IPS удалось добиться увеличения угла обзора до 178° при наилучшей из всех типов матриц цветопередаче и приемлемом времени отклика.

Если к матрице IPS не приложено напряжение, молекулы жидких кристаллов не поворачиваются. Второй 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 и пропускают свет.

Недостатками IPS является, во-первых, тот факт, что приложение напряжения с помощью 2 электродов ведет к высокому потреблению энергии и, что еще хуже, требует значительного времени. Поэтому время отклика матриц IPS, как правило, выше, чем у матриц TN.

В некоторых используются матрицы MVA. Эта технология разработана компанией Fujitsu и теоретически является оптимальным компромиссом практически во всех областях. Горизонтальные и вертикальные углы обзора для матриц MVA составляют 170°, а цвета отображаются гораздо более точно, нежели чем у TN-матриц.

MVA стала наследницей технологии VA, представленной в 1996 году компанией Fujitsu. Жидкие кристаллы матрицы VA при выключенном напряжении выровнены перпендикулярно по отношению ко второму фильтру, т.е. не пропускают свет. При приложении напряжения кристаллы поворачиваются на 90°, и на экране появляется светлая точка.

Достоинствами технологии MVA являются небольшое время реакции, глубокий черный цвет и отсутствие как винтовой структуры кристаллов, так и двойного магнитного поля.

Проблемы возникают при попытке посмотреть на сбоку. При отображении, скажем, светло-красного цвета, на выход транзистора подается только часть от максимального напряжения, и кристаллы повернутся лишь частично. Пользователь, смотрящий на прямо, увидит светло-красный цвет. Пользователь, смотрящий на сбоку, увидит либо красный цвет, либо белый (в зависимости от того, с какой стороны он смотрит).

Технология MVA, решающая эту проблему, появилась через год после VA.

Каждый сабпиксель был разбит на несколько зон, а поляризационные фильтры сделали направленными. Кристаллы перестали быть выровненными или повернутыми в одном и том же направлении. Сабпиксель делится на несколько зон, а пользователь воспринимает лишь одну из этих зон в зависимости от того под каким углом он смотрит на дисплей.

Аналогами MVA являются технологии PVA от Samsung, ASV от Sharp и Super MVA от CMO.

Всегда сводится в первую очередь к выбору типа матрицы монитора. И когда вы уже определились, какого типа матрица вам нужна, можно переходить к другим характеристикам монитора. В данной статье мы рассмотрим основные типы матриц мониторов, которые сейчас используются производителями.

Сейчас на рынке можно найти мониторы с такими типами матриц:

• TN+film (Twisted Nematic + film)
• IPS (SFT – Super Fine TFT)
• *VA (Vertical Alignment)
• PLS (Plane-to-Line Switching)

Рассмотрим все типы матриц мониторов по порядку.

TN+film – самая простая и дешевая в производстве технология создания матриц. Благодаря своей низкой цене пользуется наибольшей популярностью. Еще несколько лет назад почти 100 процентов всех мониторов использовали эту технологию. И только продвинутые профессионалы, которым нужны качественные мониторы, покупали устройства, построенные на основе других технологий. Сейчас ситуация немного изменилась, мониторы подешевели и TN+film матрицы теряют свою популярность.

Преимущества и недостатки матриц TN+film:

• Низкая цена
• Хорошая скорость отклика
• Плохие углы обзора
• Низкая контрастность
• Плохая цветопередача

IPS

IPS – самый продвинутый тип матриц. Данная технология была разработана компаниями Hitachi и NEC. Разработчиками матрицы IPS удалось избавиться от недостатков TN+film, но в результате цена матриц такого типа значительно поднялась по сравнению с TN+film. Тем не менее, с каждым годом цены на снижаются и стают более доступными для обычного потребителя.

Преимущества и недостатки матриц IPS:

• Хорошая цветопередача
• Хорошая контрастность
• Широкие углы обзора
• Высока цена
• Большое время отклика

*VA

*VA это тип матриц мониторов, которые можно считать компромиссом между TN+film и IPS. Наибольшую популярность, среди таких матриц получила MVA (Multi-domain Vertical Alignment). Данная технология была разработана компанией Fujitsu.

Аналоги данной технологии, разработанные другими производителями:

• PVA (Patterned Vertical Alignment) от Samsung.
• Super PVA от Sony-Samsung (S-LCD).
• Super MVA от CMO.

Преимущества и недостатки матриц MVA:

• Большие углы обзора
• Хорошая цветопередача (лучше, чем TN+film, но хуже чем IPS)
• Хорошая скорость отклика
• Глубокий черный цвет
• Не высокая цена
• Исчезновение деталей в тенях (по сравнению с IPS)

PLS

PLS – тип матриц, разработанный компанией Samsung как альтернатива дорогим IPS матрицам.

01. 07.2018

Блог Дмитрия Вассиярова.

IPS или VA — взвешиваем все плюсы и минусы

Доброго времени суток моим подписчикам и новым читателям этого интересного блога. Тема жидкокристаллических мониторов требует обязательного освещения еще одного конкурентного противостояния, и сегодня я представлю вам информацию, которая поможет определить: что лучше IPS или VA матрица.

Хотя данная задача не из легких, ведь такого значительного отличия, как в случае вы здесь не обнаружите. Но обо всем по порядку, который у нас уже отработан и начинается с истории и продолжается технологическими нюансами.

Идея использовать свойство жидких нематических кристаллов под воздействием электричества изменять поляризацию светового потока сначала получила коммерческую реализацию в экранах с TN матрицей. В ней каждый луч, идущий от подсветки к RGB фильтрам пикселя, проходил через модуль, который состоял из двух поляризационных решеток (ориентированных перпендикулярно для блокировки света), электродов и расположенного внутри кристалла со скрученной структурой расположения молекул (Twisted Nematic — TN).

Безусловно, появление в конце 80-х годов конкурента в лице тонкого, плоского экрана и с высоким разрешением, отсутствием мерцания и с низким энергопотреблением являлось, по-сути, технологической революцией. Но, к сожалению, по самому главному критерию (качество изображения) ЖК панели существенно проигрывали с ЭЛТ дисплеям. Именно это заставило ведущие компании совершенствовать технологию активных TFT матриц.

Современные технологии с 20-и летней историей

Переломным стал 1996, когда сразу несколько компаний представили свои разработки:

• Hitachi разместила оба электрода со стороны первого поляризационного фильтра и поменяла ориентацию молекул в кристалле, скоммутировав их в плоскости (In-Plane Switching). Технология получила соответствующее название .
• Нечто аналогичное придумали специалисты из NEC, они не заморачивались с названием обозначив свою инновацию просто SFT — super fine TFT (возможно, поэтому формулировка Хитачи оказалась более живучей, и в дальнейшем стала обозначением целого класса матриц).
• Fujitsu пошла другим путем, минимизировала размеры электродов и поменяла направление их силового поля. Это было необходимо для того чтобы эффективно управлять вертикально сориентированными (Vertical Alignment – ) молекулами кристалла, которые приходилось разворачивать намного сильнее чтобы полностью пропустить (или максимально перекрыть) луч света.

Новые технологии отличались от TN тем, что в неактивном положении луч света оставался блокированным. Визуально это проявлялось в том, что битый пиксель теперь выглядел не светлым, а темным. Но чтобы перейти к другим кардинальным изменениям в технологиях, стоит отметить, что инновации не были идеальными. IPS и VA матрицы дорабатывались и совершенствоваться с участием ведущих электронных корпораций.

Наибольшую активность в этом проявляют Sony, Panasonic, LG, Samsung и, конечно, сами компании-разработчики. Благодаря им мы имеем множество вариаций IPS (S-IPS, H-IPS, P-IPS IPS-Pro) и две основные модификации VA технологии (MVA и PVA), каждая из которых имеет свои особенности.

Достоинства, которые важнее недостатков

Об истории развития технологий необходимо было написать, чтобы вы понимали: рассматривать IPS и VA матрицы мы будем в их усовершенствованном варианте. Определять в чем разница между ними я буду по основным критериям к качеству изображения и по особенностям эксплуатации:

• Усложнение процесса изменения ориентации молекул жидкого кристалла в IPS и, еще в большей степени, в VA матрице повлекло за собой увеличение времени отклика и повышение энергозатрат. По сравнению с TN технологией они обе стали «тормозить» в динамических сценах, что выразилось в появлении шлейфа или размытости. Это существенный минус для VA мониторов, но, справедливости ради, стоит отметить, что по времени отклика IPS не намного лучше;
• В принципе, то же самое можно сказать и об энергопотреблении матрицы. Но если в целом рассматривать ЖК монитор, в котором 95% электроэнергии потребляется подсветкой, то разницы по этому показателю между VA и IPS вообще не существует;
• Теперь перейдем к параметрам, которые удалось существенно улучшить после внесения изменений в технологию активной ЖК матрицы. И начнем с угла обзора, который стал существенным достоинством, особенно в IPS экранах (на уровне 175º). В VA мониторах, даже после существенных доработок удалось достичь величины 170º, и то, при боковом просмотре качество изображения падает: картина тускнет и пропадает детализация в тенях;

• Контрастность это один из критериев, по которому выбирают для использования в освещенном помещении, и если вы не собираетесь вести исключительно ночной образ жизни, то на нее стоит обратить внимание. Вы не забыли о том, что молекулы жидкого кристалла в VA матрице способны плотнее перерывать свет? Вместе со специфической формой решетки пикселя это обеспечивает в них наиболее глубокий черный цвет, а вместе с ним и наилучшую контрастность из всех ЖК мониторов. В IPS экранах этот показатель немного хуже, но все равно они демонстрируют отличный результат по сравнению с TN технологией;

• Аналогичная ситуация и с яркостью. Обе матрицы по данному критерию намного лучше, чем TN, но в личном соревновании явным лидером являются VA мониторы. Опять-таки, из-за способности кристалла обеспечивать лучу света максимальную пропускную способность;
• И чтобы закончить сравнение на приятной нейтральной ноте я расскажу о цветопередаче. И в VA, и в IPS она просто великолепная. Все потому, что наряду с отличной контрастностью для получения оттенка используется красный, зеленый и синий пиксель, яркость которого может определяться 8-и (а в новых моделях и 10-и) битным кодированием. В итоге это позволяет в обеих технологиях получить более 1 млрд. оттенков и сравнение здесь неуместно.

Если вы успели заметить, я стараюсь не использовать ценовой критерий при определении лучшей матрицы. Все потому, что разница несущественна, а докупить нужную функцию невозможно. Тем более, вы сами знаете: есть разные бренды, имя которых явно влияет на ценник.

Теперь перейдем практике, ведь я надеюсь, что многие из вас читали эту статью с конкретной целью: выяснить, что лучше IPS или VA матрица и какой экран покупать? Учитывая вышеперечисленные плюсы и недостатки этих технологий можно сделать следующие выводы:

• Оба типа матриц выдают отличную картинку и используются в топовых моделях мониторов и телевизоров;
• Любителям поиграть в шуттеры и гонки стоит отдать предпочтение IPS технологии;
• Если экран работает на улице или в освещенной комнате – берите VA;
• Если экран просматривается с разных точек – выбор в пользу IPS;
• Нужно четкое отображение деталей (офисные документы, чертежи, диспетчерские схемы) – возьмите VA монитор.

В реальности приходится учитывать несколько факторов, поэтому каждый делает свой выбор экрана по типу матрицы.

На этом мой затянувшийся рассказ подошел к концу.

Я буду рад, если предоставленная мной информация оказалась для вас полезной. На этом буду заканчивать.

До свиданья, всем удачи!

Первое что нужно решить, для каких именно целей, в большей мере, будет использоваться монитор. Здесь не обойтись без поверхностного ознакомления с существующими видами матриц жидкокристаллических мониторов. Существует как минимум три основных вида жидкокристаллических матриц мониторов.

Матрица - это массив пикселей, пропускающих и фильтрующих свет. Это основная часть ЖК-монитора и она определяет 90% его качества. Современные ЖК-мониторы оснащаются тремя различными типами матриц, каждый тип вне зависимости от конкретной модели имеет одинаковые достоинства и недостатки по отношению друг к другу, от конкретной модели зависит только выраженность этих качеств и недостатков.

1) TN - самый старый и дешевый в производстве тип матриц, для него характерно минимальное время отклика, относительно плохая цветоподача, маленькие углы обзора с заметным искажением цветов при изменении угла наблюдения (особенно по вертикали - «эффект негатива»), невысокая контрастность, серый «чёрный» цвет. Хорошо подходит для динамичных игр, если, конечно, цветоподача конкретной модели находится на приемлемом для виртуальных развлечений уровне.

2) VA (MVA, PVA и прочие названия с -VA) - время отклика пикселя большее, чем на TN, но при этом достаточно хорошая цветоподача, большие углы обзора без существенного искажения цветов при изменении угла наблюдения, высокая контрастность, по цене дороже TN. Можно сказать, золотая середина, подходит для всего и имеет относительно невысокую цену.

3) S-IPS - большее время реакции матрицы, чем на VA и, соответственно, TN, но при этом отличная цветоподача, почти идеальные углы обзора (практически без видимых искажений цветов при уменьшении угла наблюдения), хороший контраст, очень дорого. Наилучшим образом подходит для всего, где не важен быстрый отклик пикселя. Однако на рынке уже начинают появляться модели S-IPS-мониторов с относительно малым временем отклика, на которых применена технология overdrive, которые хоть и не способны конкурировать с TN и VA (на которых применён овердрайв) по параметру времени отклика, но уже позволяют комфортно использовать такой монитор и для требовательных областей применения (игр), правда, и за достаточно большую, порой неоправданно цену.

Использование монитора

1. Монитор для игр. Оптимальный вид матрицы – TN учитывая время отклика пикселя. Профессионально работать с графическими программами на нём не рекомендуется. Для игр (геймеров) такой параметр как «время отклика пикселя» является одним из основных. Если время отклика пикселя будет слишком большим, то мы будем видеть так называемый «шлейф», то есть размазывание картинки в динамических сценах (игры и просмотр фильмов). Минимально допустимая величина отклика пикселя для современных игр равна 7–8 миллисекундам, оптимальное 2–5 мс, то есть для игр, чем меньше это число, тем лучше. Соответственно чем меньше это число, тем монитор дороже. Хотя, не могу не сказать о том, что фактически наш глаз уже не воспринимает разницы между 2 мс и 5 мс, поэтому в этом случае можно задаться вопросом – зачем платить больше? Есть ещё один интересный нюанс, связанный с далеко необъективными параметрами указанными в тех паспорте. Дело в том, что время отклика может отличаться в зависимости от применённого стандарта. Любая фирма заинтересована продать свою продукцию подороже, указывая при этом максимальные параметры согласно выгодным стандартам. В результате мы получаем, что для игр и просмотра фильмов вполне достаточно 2–5 мс.

2. Монитор для работы с графическими программами (так же существует определение – монитор для «статики»). Данный вид монитора адаптирован в большей степени для работы со статическими объектами и в меньшей степени для просмотра фильмов и игр. В большинстве случаев его покупаю дизайнеры, художники, фотографы, люди работающие со статической графикой. Оптимальный вид матрицы - S-IPS (так же PVA, но в меньшей степени). Как уже упоминалось данный вид матрицы S-IPS самый медленный и вероятно, для игр и просмотра видео (тем более в BD и HD качестве) подходит хуже всего, так же это вид монитора самый дорогой.

3. Универсальный монитор может использоваться как для игр, так и для графической работы, но необходимо отметить, что оптимальную середину найти бывает достаточно сложно. Всё равно продеться чем-то жертвовать, решая, что важнее, хорошая игра и просмотр фильма высокого качества или работа с графикой. Оптимальный вид матрицы - VA (MVA, PVA и прочие названия с -VA).

Разделение мониторов на эти три вида условно, поскольку у каждой модели свои параметры от которых и следует отталкиваться при выборе монитора.

Основные технические показатели монитора.

1. Типы матриц - технология, по которой изготовлен ЖК-дисплей; основные – TN (TN+film), IPS, MVA/PVA.

2. Время отклика (время реакции матрицы) - минимальное время, необходимое пикселю для изменения своей яркости, чем оно меньше, тем лучше. Определяется в миллисекундах (мс).

3. Разрешение - горизонтальный и вертикальный размеры, выраженные в пикселях. В отличие от ЭЛТ-мониторов, ЖК имеют одно фиксированное разрешение, остальные достигаются интерполяцией.

4. Размер точки (размер пикселя) - расстояние между центрами соседних пикселей. Непосредственно связан с физическим разрешением.

5. Соотношение сторон экрана (пропорциональный формат) - отношение ширины к высоте (5:4, 4:3, 3:2 (15÷10), 8:5 (16÷10), 5:3 (15÷9), 16:9 и др.)

6. Контрастность - отношение яркостей самой светлой и самой тёмной точек при заданной яркости подсветки. В некоторых мониторах используется адаптивный уровень подсветки с использованием дополнительных ламп, приведённая для них цифра контрастности (так называемая динамическая) не относится к статическому изображению.

7. Яркость - количество света, излучаемое дисплеем, обычно измеряется в канделах на квадратный метр.

8. Угол обзора - это максимальный угол, с которого зритель способен различить четкое изображение на экране ЖК-монитора.

9. Диагональ монитора (размер) - это длина диагонали по внешним углам экрана. Определяется в дюймах - 1 дюйм = 2,54 см.

Статья будет дополняться.