4.12.3 Типы жидкокристаллических tft-матриц –

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ

Все ЖК-мониторы работают по одному и тому же принципу, но за счет применения различных матриц и типа подсветки их основные характеристики существенно разнятся.

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 т

Рис. 4.21 – Устройство матриц TN+Film

очку. Остальная палитра цветов формируется посредством отклонения света при вращении жидкокристаллических элементов под воздействием электрического поля.

О

Рис. 4.22 – Принцип работы

технологии FRC

дним 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 262 000 цветов. Остальная часть 16,7- миллионной гаммы эмулируется с помощью технологии Frame Rate Control – FRC (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 вышерассмотренной 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 оттенок.

В

Рис. 4.23 – Основные различия структуры

пикселов в IPS-панелях

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 E-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 Fujitsuеще 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.

Д

Рис. 4.24 – Главное отличие технологий

VA и MVA

альнейшее развитие привело к появлению панелей Premium MVA производства All 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 AU 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

Рис. 4.25 – Стуктура пиксела в панелях AMVA, MVA и PVA

Рис. 4.26 – Сравнительные характеристики основных типов ЖК-матриц

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.

Выводы:

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.