Сначала немного терминологии
TFT-LCD (Thin-Film Transistor Liquid-Crystal Display) - жидкокристаллический дисплей на тонкоплёночных транзисторах. Именно так правильно именовать самые распространенные ныне жидкокристаллические мониторы , основанные на матрице с управляемыми тонкоплёночными транзисторами.
CRT (Cathode-Ray Tube) - катодно-лучевая трубка, это тоже самое, что и знакомое нам «ЭЛТ» (электронно-лучевая трубка).
С чего все началось
Жидкокристаллические мониторы сегодня можно встретить где угодно – в офисах серьезных фирм, в приемной у стоматолога, на столе у государственного чиновника и даже дома у своих знакомых. А ведь еще не так давно такой монитор стоил тысячи долларов и был уделом только весьма обеспеченных людей и очень «крутых» контор.
Хотя, если вдуматься, то история жидкокристаллических дисплеев начитывает более ста лет. Нет, конечно, не самих устройств отображения визуальной информации с компьютера, а их основы – так называемых жидких кристаллов. Открыты они были, как это часто случается в науке, совершенно непреднамеренно.
В 1888 г. австрийский ботаник Friedrich Reinitzer исследовал свойства бензоната холестерола. Он обнаружил, что при нагревании кристалл размягчался и в дальнейшем превращался в настоящую жидкость. Он поделился своим открытием с немецким физиком Otto Lehmann, который и обнаружил некоторые свойства кристаллов, особенно при их освещении. Отсюда и произошло название, данное Otto Lehmann, «жидкий кристалл».
Жидкие кристаллы представляют собой практически полностью прозрачные вещества, обладающие свойствами, присущими как жидкостям, так и твердым телам. Свет, проходя через жидкие кристаллы, приобретает поляризацию в соответствии с ориентацией молекул, что является свойством, присущим твердым веществам - кристаллам. А в 60-х годах XX века было обнаружено, что при приложении к жидким кристаллам электрического напряжения меняется ориентация молекул - типичное свойство жидкости.
Как работает ЖК-монитор?
Свет от лампы подсветки первым делом проходит сквозь поляризующий фильтр, приобретая поляризацию. Дальше свет проходит через полупрозрачные управляющие электроды и доходит до слоя жидких кристаллов. Изменением управляющего напряжения поляризацию светового потока можно менять на величину от 0 до 90 градусов. После слоя жидких кристаллов расположены светофильтры и тут каждая точка окрашивается в нужный цвет – красный, зелёный или синий. Если посмотреть на экран без поляризующего светофильтра – мы не увидим цветовых различий, ведь наши глаза не умеют различать поляризацию света.
Вначале, матрицы, управляющие жидкими кристаллами, были «пассивными». Они могли управлять только всеми тремя базовыми пикселями вместе (красным, синим и зеленым). И лишь спустя какое-то время, технология производства ЖК-мониторов перешла к использованию ЖК-панелей с активной матрицей. В них каждый субпиксель управлялся отдельно. Это позволило увеличить количество оттенков, воспроизводимых монитором в десятки раз – до 16 с лишним миллионов.
Технологии ЖК мониторов
Самая первая технология, по которой делаются активные ЖК-мониторы. Она отработана до тонкостей, поэтому себестоимость матриц получается наиболее низкой. Аббревиатура TN+Film расшифровывается как Twisted Nematic + Film. В обычном состоянии, при отсутствии управляющего напряжения, жидкие кристаллы в TN+Film находятся в скрученной фазе и субпиксель ярко горит. Чем больше приложенное к ячейке напряжение – тем больше распрямляются молекулы жидких кристаллов. При максимальном управляющем напряжении субпиксель будет затемнён до предела. У этой технологии есть несколько недостатков. Во-первых, каждый пиксель никогда не будет до конца темным и черный цвет получится неидеальным. Во-вторых, при сбое управления хоть одним субпикселем, на экране образуется светящаяся неприятная точка, а в-третьих, угол обзора, несмотря на специальную плёнку-покрытие, редко превышает 140-150 градусов.
In-Plane Switching – это технология, разработанная Hitachi и NEC. Отличительная особенность состоит в том, что оба управляющих полупрозрачных электрода расположены в одной плоскости – только на нижней стороне ЖК-ячейки. Жидкие кристаллы располагаются иначе, чем в случае с TN+Film: в расслабленном состоянии они не пропускают свет. Чем больше управляющее напряжение – тем больше кристаллы закручивают поляризацию светового пучка. Кроме этого, IPS-матрицы имеют больший, чем у TN+Film, угол обзора. Но есть у этой технологии и значительный недостаток - большое время отклика субпикселей - до 50 мс.
Запатентованная Fujitsu технология называется Multi-Domain Vertical Alignment. Молекулы жидких кристаллов ориентированы в вертикальном направлении (Vertical Alignment) и при отсутствии управляющего напряжения не меняют поляризации светового потока. В связи с особенностями конструкции (длинные, вертикально ориентированные цепочки кристаллов), при изменении угла обзора может сильно меняться светоотдача субпикселя (а следовательно – цвет результирующего пикселя). Поэтому каждый субпиксель разделён на несколько зон (Multi-Domain), каждая из которых оптимизирована для наилучшей светоотдачи в своём секторе обзора. Таким оригинальным образом была решена проблема сильно ограниченных углов обзора в исходной технологии VA.
MVA-матрицы обладают всеми плюсами технологии IPS (глубокий чёрный цвет фона, тёмный цвет битых пикселей, широкие углы обзора), но при этом имеют лучшую скорость реакции. Но существуют и недостатки – такая панель быстрее меняет резкие цветовые переходы, и гораздо медленнее – плавные. Существует особая разновидность данной технологии - PVA (Patterned Vertical Alignment) от Samsung. На сегодняшний день MVA – это наиболее востребованная рынком технология.
В чем преимущества TFT перед CRT?
Начнем с геометрии. Четкость и правильность изображения на ЖК мониторе гораздо выше, чем у обычного, электорнно-лучевого. У ЖК-мониторов геометрия идеальна за счёт технологии производства матрицы. У ЭЛТ с помощью имеющихся настроек можно добиться хорошей точности геометрических характеристик, но все равно, они будут несколько хуже, чем у ЖК монитора.
Далее взглянем на сведение. Под термином "сведение" подразумевается схождение в одной точке трёх составляющих её компонент - красной, зелёной и синей (RGB). Белая точка на тёмном фоне экрана должна быть именно белой, а не распадаться на три разноцветные. Здесь опять же лидируют ЖК мониторы. Может быть и неверно говорить об идеальном сведении ЖК-мониторов. Просто в данном случае расстояния между субпикселями постоянны и достаточно малы, и главное, вам не нужно думать о настройке сведения у ЖК-матрицы и выбирать хорошо отрегулированный экземпляр (как в случае с ЭЛТ-мониторами). У ЭЛТ-мониторов гораздо труднее обеспечить равномерное, стабильное сведение по всей площади экрана, ведь это аналоговый прибор с тремя электронными пушками, разнесёнными в пространстве. Для получения хорошего сведения служат хитроумные схемы компенсации, подстройки, а также сложные конструкции отклоняющих систем.
Немного о фокусировке. Хорошая фокусировка подразумевает минимальный размер отдельно взятого пикселя и чётко очерченные его края. Если монитор правильно сфокусирован, края мелких объектов будут резкими и чёткими, без излишней расплывчатости. У ЖК-матриц, в силу самого принципа их работы, фокусировка всегда идеальна: каждый пиксель (субпиксель) представляет собой ровный прямоугольник с чётко обозначенными границами. ЭЛТ-монитор может быть настроен до очень хороших показателей фокусировки, но это требует кропотливой юстировки и выбора удачного экземпляра кинескопа вместе с отклоняющей системой.
Но не везде ЖК монитор может быть лучше, чем ЭЛТ соперник. Больной для всех компьютерных дизайнеров вопрос – цветопередача. Правильная цветопередача подразумевает точность соответствия цвета, отображённого на мониторе, исходному цвету. Причём такая точность должна обеспечиваться во всём цветовом диапазоне, доступном монитору. В отличие от ЭЛТ-конкурентов, TFT-LCD могут отображать весьма ограниченное количество цветов, у них в большинстве случаев неудовлетворительная линейность передачи оттенков серого, и, что самое неприятное, цветопередача очень сильно меняется при отклонении наблюдателя вправо или влево
Следующий неутешительный для ЖК мониторов пункт – поддержка различных разрешений. ЖК-мониторы конструктивно не приспособлены к поддержке разных разрешений – для отличных от родного разрешений применяются сложные алгоритмы аппроксимации или интерполяции. Хороший результат достигается только в физическом разрешении матрицы. ЭЛТ-мониторы, наоборот, отлично приспособлены к самым разнообразным графическим режимам, причём с уменьшением разрешения чёткость только возрастает.
Но есть у жидкокристаллических мониторов еще несколько положительных сторон, взглянув на которые, от покупки может удержать только цена этих мониторов. Это и намного меньшие габариты (а значит и удобство в расположении на столе, и простота транспортировки), и заметно меньшее энергопотребление (а значит и экономия средств на электроэнергии), и меньший уровень вредных электромагнитных излучений, и более низкая чувствительность к магнитным полям.
Можно вспомнить и тот факт, что в последнее время характеристики ЖК мониторов значительно улучшились во всех слабых областях. Стали больше доступные для взгляда на монитор углы, контрастнее изображение, четче и реалистичней цветопередача, выше скорость отклика пикселей и, самое главное, доступнее цена.
Один раз завоевав свои позиции на рынке компьютерных мониторов, жидкокристаллические дисплеи не только не собираются с них отступать, но и вовсю занимают новые, отвоевывая свое место на рабочих столах и у корпоративных, и у домашних пользователей.
По технологии TFT создают дисплеи всевозможных электроприборов, включая телевизоры, планшеты, компьютерные мониторы, мобильные телефоны, навигаторы и т.д. Бесспорно, экран в таких устройствах играет важную роль, поэтому перед покупкой техники и гаджетов стоит разобраться в тонкостях их изготовления. От конструкции дисплея зависит качество и четкость изображения, угол обзора, а также передача цветов. В некоторых случаях эти параметры имеют большое значение.
Понятие TFT-дисплея
TFT LCD – это разновидность жидкокристаллических дисплеев с активной матрицей. Каждый пиксель таких дисплеев управляется 1-4 тонкопленочными транзисторами (по англ. – Thin Film Transistor, сокращенно – TFT), которые помогают легко включать/выключать светодиоды, создавая более четкое, качественное изображение.
TFT-дисплей имеет две стеклянные подложки, внутри которых находится слой жидких кристаллов. В передней стеклянной подложке находится цветной фильтр. Задняя подложка содержит тонкие транзисторы, выстроенные в колонны и ряды. Позади всего находится подсветка.
Интересно знать: каждый пиксель представляет собой небольшой конденсатор со слоем жидкого кристалла, зажатого между прозрачными проводящими слоями из оксида индия-олова. Когда дисплей включается, молекулы в жидкокристаллическом слое изгибаются под определенным углом и пропускают свет. Это создает пиксель, который мы видим. В зависимости от угла изгиба молекул жидких кристаллов, возникает тот или иной цвет. Все пиксели вместе образуют картинку.
В стандартном TFT-мониторе присутствует 1,3 миллиона пикселей, каждый из которых контролирует свой транзистор. Состоят они из тонких пленок из аморфного кремния, нанесенных на стекло по технологии PECVD (этот метод обычно используется для создания микропроцессоров). Каждый элемент работает за счет небольшого заряда, поэтому перерисовка изображения происходит очень быстро, картинка обновляется много раз в секунду.
Стоит ли покупать технику с TFT-дисплеями?
Отображение движущихся изображений на большом ЖК-дисплее является непростой задачей, так как для этого нужно за доли секунды изменить состояние большого количества жидких кристаллов. В LCD с пассивными матрицами транзисторы расположены только вверху и слева экрана. Они контролируют целые строки и столбцы пикселей. В таких устройствах могут возникать перекрестные помехи, связанные с тем, что сигнал, посылаемый к одному пикселю, влияет на его «соседей». Из-за этого мы видим торможение или размытие картинки.
В TFT-дисплеях эта проблема отсутствует. Установка управляющего устройства в виде тонкопленочного транзистора прямо на пиксель предотвращает эффект размытия во время воспроизведения видео. Однонаправленная характеристика прохождения тока препятствует слиянию зарядов нескольких светодиодов. Поэтому сегодня технология Thin Film Transistor стала стандартом производства ЖК-экранов. Какие у нее еще есть плюсы?
- TFT позволяет получить стабильное, достаточно качественное изображение с хорошим углом обзора. При этом можно изготовить экран разного размера с разным разрешением (от калькулятора или смарт часов, до телевизора на всю стену).
- У таких экранов яркая подсветка, что важно для мобильных телефонов и компьютеров. Яркие светодиодные подсветки обеспечивают большую адаптивность, их можно отрегулировать, исходя из визуальных предпочтений пользователя. В некоторых устройствах есть функция автоматического регулирования уровня яркости в зависимости от освещения.
- Преимущества TFT над старыми ЭЛТ-мониторами очевидны. ЭЛТ громоздкие, тусклые и маленькие. От кинескопов выделяется большое количество тепла, а также электромагнитных излучений, что негативно сказывается на зрении. TFT-матрицы в этом плане безопасны.
- TFT-экраны имеют довольно выгодную цену, хотя данным способом изготавливают не только бюджетные девайсы, но и профессиональное, дорогостоящее оборудование.
С первого взгляда выглядит заманчиво. Однако перед покупкой нужно знать: есть несколько видов TFT-дисплеев и у них разные характеристики.
Разновидности TFT-дисплеев, их достоинства и недостатки
Такие названия, как TN, IPS и MVA – это все дисплеи с тонкопленочными транзисторами TFT. В этих названиях легко запутаться. Попробуем разобраться, чем они отличаются, и что же все-таки лучше.
Twited Nematic (TN) + Film
Это более простой, дешевый и быстрый вариант. Время отклика матрицы TFT TN экранов составляет всего 2-4 мс. Они могут отображать большее количество кадров в секунду, а это особенно важно при просматривании видео и игре в видеоигры.
Однако, устройства на базе TN имеет много недостатков в плане качества изображения:
- угол обзора у TN-дисплея составляет всего 50-90 °. Значит получить полный эффект от графики на экране, изготовленном по технологии TFT TN, можно только глядя на него прямо. Если смотреть сбоку, сверху или снизу, картинка будет менять свой цвет;
- низкие показатели контрастности (максимум 500:1) и маленький диапазон цветов. Такое устройство не передаст все цвета;
- черный цвет в TN-экранах слишком яркий, ему не хватает глубины, а белый – недостаточно яркий, из-за чего при солнечном свете ничего не будет видно.
Если вы используете устройство для регулярного просмотра веб-страниц, работы в офисе или для других повседневных задач, тогда дисплей с технологией TFT TN удовлетворит ваши потребности. Также он подходит для геймеров, так как во время игры важнее все-таки скорость передачи изображения. Но для ведения бизнеса или выполнения графической работы, которая требует высочайшего уровня цветовой и графической точности, лучше всего выбрать дисплей с технологией IPS.
Super TFT (или IPS)
Технология IPS TFT решает все проблемы экрана TN. Основное отличие от панелей TN – направление движения кристаллов. В IPS-дисплеях они движутся параллельно плоскости панели, а не перпендикулярно к ней. Это изменение уменьшает рассеивание света в матрице и позволяет получить более широкие углы обзора (от 170 °), большой цветовой спектр (вплоть до 1 млрд.), высокую контрастность (1:1000). Черные цвета будут глубокими и более совершенными.
Однако, есть у IPS и недостаток: время ответа таких матриц составляет 10-20 мс, что маловато для современных видеоигр, хотя и приемлемо. У экранов AMOLED время отклика и того больше.
Нельзя сказать, что лучше: технология IPS или TN TFT. У каждой из них есть плюсы и минусы, поэтому нужно исходить из того, с какой целью покупается девайс. IPS широко используется в высококачественных мониторах, ориентированных на профессиональных графических художников.
MVA
Эта технология самая совершенная – она сочетает преимущества двух предыдущих вариантов. У MVA-дисплеев широкий угол обзора, отличная цветность и контрастность, глубокий черный цвет и вместе с тем оптимальное время отклика.
Если сравнивать дисплеи с технологией TFT IPS и SVA (разновидность MVA), то будет тяжело выбрать лучший вариант. У каждого есть достоинства. SVA имеет всего лишь небольшое отличие в строении – в таком дисплее кристаллы выравниваются по вертикали, а не по горизонтали. Это сказывается на их способности пропускать или блокировать свет, что определяет уровень яркости дисплея и передачу черного цвета. В SVA-дисплеях эти параметры находятся на высоте, хотя это не означает, что IPS показывает плохую картинку. По сравнению с IPS у SVA меньше угол обзора.
Недостатки
Тонкопленочные транзисторы очень чувствительны к колебаниям напряжения и механическим нагрузкам. Они могут легко повредиться, вследствие чего образуются «мертвые» пиксели – точки без изображения. Однако, экраны AMOLED, которые сейчас набирают популярности, еще более хрупкие. От перезагрузки или механического повреждения они перестают работать полностью.
Еще одни небольшой минус – толщина дисплея TFT. Из-за дополнительного слоя она будет немного больше, чем толщина плазменной панели, обычного LCD или AMOLED. Тем не менее TFT-экран вполне компактный.
Другим относительным недостатком технологии является большее потребление энергии, если сравнивать ее с другими типами экранов. Но опять-таки, TFT-дисплеи достаточно экономны для повседневного использования.
Данная технология изготовления матриц уже плотно вошла в современный мир. Конкурентов у нее достаточно.
Но для того, чтобы понять, какая технология лучше, следует разобраться, что такое ips матрицы и чем они лучше.
Само название «IPS» расшифровывается как In-Plan-Switching, что дословно можно перевести как «внутриплощадочное переключение» .
Проще говоря, данная технология позволяет отображать картинку на мониторе с более активной матрицей .
IPS-матрицы подразумевают под собой тип жидкокристаллического экрана. Открыли такой тип компании Hitachi и NEC в результате исследований в 1996 году.
На данный момент за улучшение этой технологии взялась также компания LG. Разработали эту технологию в качестве альтернативы ЖК-дисплеям TN+film.
Технику с такой технологией изготовления дисплеев использует достаточно много производителей, так как она позволяет значительно улучшить цветопередачу и качество изображения .
Основана работа жидкокристаллических экранов на поляризации.
Обычно, свет, который мы видим, не поляризован. Это значит, что его волны лежат во множестве различных плоскостей.
Существуют вещества, способные преклонять свет в одну плоскость, а называются такие вещества поляризаторами.
Свет не сможет пройти через два поляризатора, у которых плоскости расположены на 90 градусов по отношению друг к другу.
При расположении между ними другого вещества, способного изменять вектор падения света на необходимый угол, то мы получим возможность управлять яркостью .
Самая простая матрица ЖК-экрана содержит в себе следующие части:
- Лампа подсветки, в основном ртутная;
- Отражатели и полимерные световоды, которые в системе дают равномерную подсветку;
- Фильтр-поляризатор;
- Стеклянная пластина подложка с, нанесенными на нее, контактами;
- Жидкие кристаллы;
- Еще один поляризатор;
- Закрывающая стеклянная подложка с контактами.
Помимо стандартного фильтра в цветные матрицы встроен цветной фильтр. Каждый пиксель состоит из точек трех цветов, собранных в ячейки – красный, синий и зеленый .
Каждая из ячеек либо включена, либо выключена, тем самым, формируются оттенки и цвета. Если включить все ячейки одновременно, это даст белый цвет .
Поделить матрицы можно на пассивные и активные. Пассивные по другому называют простыми.
В них управление попиксельно, что значит от ячейки к ячейке.
При изготовлении жидкокристаллических экранов в этой технологии зачастую появляется проблема, что при увеличении диагонали автоматически увеличиваются длины проводников, передающие ток на пиксели.
Выражается эта проблема в том, что при слишком длинных проводниках во время передачи изменения на последний пиксель первый будет уже разряжен и отключится.
Также из-за большой длины ухудшается напряжение.
Эту проблему решили создание активных матриц. Основной технологией стала TFT (Thin Film Transistor – тонкопленочный транзистор).
Эта технология позволила управлять пикселями по отдельности, что значительно уменьшает время реакции матрицы.
Таким образом, появилась возможность создания мониторов и телевизоров с наибольшими диагоналями.
Транзисторы находятся по отдельности и не зависят друг от друга. У каждой ячейки пикселей имеется свой транзистор .
Для предотвращения потери заряда ячейкой, к пикселям идет конденсатор, который выступает в роли буфера емкости.
Благодаря этому, значительно уменьшено время реакции.
Виды IPS матриц
Читайте также: PLS матрица что это? Обзор на примере Philips 276E7Q + Отзывы
За все то время, что существует данная технология, было создано множество видов IPS-матриц. Их улучшали для более четкой и качественной передачи изображения.
На сегодняшний день существует 7 видов матриц:
1 S-IPS (Super IPS) – Данный вид был создан в 1998 году. В нем была значительно повышено контрастность изображения и уменьшено время отклика.
2 AS-IPS (Advanced Super IPS) – Открыта эта технология была в 2002 году. В ней повысили яркость и еще больше увеличили контрастность, за счет чего качество передачи изображений значительно улучшилось.
3 H-IPS (Horisontal IPS) – Этот вид создали в 2007 году. В нем разработчики оптимизировали передачу белого цвета, а также еще больше увеличили контрастность. Такое улучшение позволила сделать картинки с большей естественностью. Больше всего такому улучшению были рады фоторедакторы, так как при редактировании фотоэлементов стали более заметны многие детали.
4 Е-IPS (Enhanced-IPS) – Такой вид был разработан в 2009 году. В нововведении уменьшили время отклика и сделали улучшенную прозрачность. Также, такие матрицы имеют меньшее энергопотребление. Это достигается за счет установки в них маломощных и недорогих лап подсветки. Соответственно, качество изображения из-за меньшего энергопотребления незначительно снижена.
5 Р-IPS (Professional IPS) – В 2010 году выпустили более новый вид IPS. В нем было значительно увеличено количество цветов и оттенков, за счет чего изображение стало еще более красочным и детальным. Такой вид матрицы используется в более профессиональной технике, поэтому она более дорогая.
6 S-IPS II (Super IPS II) – Улучшенный вариант первого вида. Разработана она была сразу после P-IPS.
7 AH-IPS (Advanced High IPS) – На сегодняшний день, это самый лучший вид IPS-матриц, который был разработан еще в 2011 году. В ней намного улучшили естественность, яркость и четкость передаваемого изображения. На данный момент, этот вид является основным при изготовлении современной техники, имеющей дисплеи.
Типы подсветки IPS-матриц
Абсолютно в любой матрице есть встроенная подсветка. В IPS основными типами подсветки являются люминесцентные лампы и LED-подсветка (светодиодная).
Люминесцентная – более устаревший вид подсветки. На сегодняшний день встретить ее можно довольно редко. Исчезать с рынка такой вид подсветки начал с 2010 года.
Светодиодная LED-подсветка встречается в 90% матриц . Она улучшает цветопередачу и яркость экранов.
При выборе матрицы, несомненно, стоит отдавать предпочтение экранам и мониторам именно с этим типом подсветки.
Она также увеличит контрастность и четкость изображения на экране и не даст уставать глазам при длительной работе за компьютером или планшетом .
Преимущества и недостатки IPS
У данного вида матрицы есть большое количество преимуществ.
Главное из них – улучшенная цветопередача и яркость.
Также можно отметить увеличенные углы обзора, благодаря которым изображение будет четко видно с любого ракурса.
Еще, неотъемлемым преимуществом является то, что на таком типе матрицы очень хорошо видно пиксели.
Пользователи отмечают, что на IPS-матрица черный цвет более черный.
Остальные цвета более насыщенно передаются на экран.
Из недостатков можно отметить высокую стоимость.
Несмотря на то, что технология довольно давно закрепилась на рынке, стоимость у нее всё равно высокая.
Это связано с более высокими показателями, а также дороговизной исходных материалов.
К недостаткам еще можно причислить малое быстродействие. В то время как у TN-матриц время переключения изображения составляет 1 мс, то у IPS этот показатель составляет 8-10 мс.
Также пользователями отмечена высокая инерционность, которая при просмотре фильмов в формате 3D незначительно притормаживает кадровую частоту.
Сравнение IPS и TFT дисплеи
Читайте также: ТОП-15 Телевизоров с технологией Смарт ТВ | Рейтинг актуальных моделей в 2019 году
TFT дисплеи – это разновидность ЖК дисплея, в котором используется активная матрица, управляемая тонкопленочными транзисторами. Она усиливает каждый пиксель, улучшает быстродействие и контрастность .
Самым же продвинутым созданием считается TFT IPS (IPS является разновидностью TFT), это проявляется в том, что жидкие кристаллы в нем расположены параллельно, когда через них проходит ток, они стройно и быстро поворачиваются в другую сторону.
Угол обзора таких дисплеев достигает 180 градусов, а картинка отличается высокой контрастностью и хорошей цветопередачей.
Последние модели айфонов и айпадов избрали именно IPS-версию, но количество пикселей на конкретную единицу площади.
Это может быть показателем того, что из этих вариантов более стоящее, надежное и имеет потенциал к развитию.
Телевизоры c IPS
Читайте также: Какой телевизор лучше выбрать? ТОП-12 актуальных моделей 2018 года
Диагональ экрана этого телевизора составляет 40”. Также, снабжена IPS-матрицей.
Экран тонкий, а дизайн очень качественный. Разрешение 1920х1080 пикселей.
Подсветка установлена светодиодная (LED). Так как матрица установлена технологии IPS, то и углы обзора соответствующие – 178 градусов.
У этой модели та же диагональ, что и у предыдущей – 40”.
Оснащена матрицей IPS, которая подсвечена с помощью LED-подсветки ленточного типа.
Разрешение у этого телевизора стандартное – 1920х1080 пикселей. Углы обзора соответствуют стандарту типа матрицы, и составляет 178 градусов.
LG 32LF510U
Так как компания LG последние годы занимается улучшением технологии IPS-матриц, несомненно, они снабжают технику собственного производства таким типом матриц.
У этой модели телевизора диагональ 32”, а разрешение 1366х768 пикселей. Тем не менее, на качестве изображения это никак не сказывается.
Углы обзора как и у всех устройств с IPS-матрицей составляет 178 градусов.
Читайте также: ТОП 10 Самых лучших ультрабуков на рынке | Актуальный рейтинг 2019 года
Экран данной модели ноутбука имеет диагональ 14” с встроенной IPS-матрицей.
Матовое покрытие экрана Acer SWIFT 3 не отсвечивает при прямом попадании света.
Угол обзора составляет 178 градусов, что является стандартом для этого типа матриц. Разрешение - 1920х1080 пикселей.
Эта модель ноутбука имеет матрицу IPS, с разрешением 1920х1080 пикселей, либо 3840х2160 пикселей (зависит от модификации). Диагональ экрана 15,6“.
Угол обзора составляет стандартные для IPS 178 градусов.
До массового распространения смартфонов, при покупке телефонов мы оценивали их, главным образом, по дизайну и лишь изредка обращали внимание на функциональные возможности. Времена изменились: теперь все смартфоны имеют примерно одинаковые возможности, а при взгляде только на фронтальную панель, один гаджет едва можно отличить от другого. На передний план вышли технические характеристики устройств, и самой важной среди них для многих является экран. Мы расскажем, что же кроется за терминами TFT, TN, IPS, PLS, и поможем подобрать смартфон с нужными характеристиками экрана.
Типы матриц
В современных смартфонах главным образом применяются три технологии производства матриц: две основаны на жидких кристаллах - TN+film и IPS, а третья - AMOLED - на органических светодиодах. Но прежде чем начать, стоит рассказать об аббревиатуре TFT, являющейся источником множества заблуждений. TFT (thin-film transistor) - это тонкоплёночные транзисторы, которые используются для управления работой каждого субпикселя современных экранов. Технология TFT применяется во всех перечисленных выше типах экранов, включая AMOLED, поэтому, если где-то говорится о сравнении TFT и IPS, то это в корне неверная постановка вопроса.
В большинстве TFT-матриц используется аморфный кремний, но недавно в производство стали внедряться TFT на поликристаллическом кремнии (LTPS-TFT). Главные преимущества новой технологии - уменьшение энергопотребления и размеров транзисторов, что позволяет достигать высоких значений плотности пикселей (более 500 ppi). Одним из первых смартфонов с IPS-дисплеем и матрицей LTPS-TFT стал OnePlus One.
Смартфон OnePlus One
Теперь, когда мы разобрались с TFT, перейдём непосредственно к типам матриц. Несмотря на большое разнообразие разновидностей LCD, все они имеют один и тот же базовый принцип работы: приложенный к молекулам жидких кристаллов ток задаёт угол поляризации света (он влияет на яркость субпикселя). Поляризованный свет затем проходит через светофильтр и окрашивается в цвет соответствующего субпикселя. Первыми в смартфонах появились наиболее простые и дешёвые матрицы TN+film, название которых часто сокращается до TN. Они имеют малые углы обзора (не более 60 градусов при отклонении от вертикали), причём даже при небольших наклонах изображение на экранах с такими матрицами инвертируется. Среди других недостатков TN-матриц - малая контрастность и низкая точность цветопередачи. На сегодняшний день такие экраны используются только в самых дешёвых смартфонах, а подавляющее большинство новых гаджетов имеют уже более совершенные дисплеи.
Наиболее распространённой в мобильных гаджетах сейчас является технология IPS, иногда обозначаемая как SFT. IPS-матрицы появились 20 лет назад и с тех пор выпускались в различных модификациях, число которых приближается к двум десяткам. Тем не менее, выделить среди них стоит те, которые являются наиболее технологичными и активно используются на данный момент: AH-IPS от компании LG и PLS - от компании Samsung, которые весьма близки по своим свойствам, что даже являлось поводом для судебного разбирательства между производителями. Современные модификации IPS имеют широкие углы обзора, которые близки к 180 градусам, реалистичную цветопередачу и обеспечивают возможность создания дисплеев с высокой плотностью пикселей. К сожалению, производители гаджетов практически никогда не сообщают точный тип IPS-матриц, хотя при использовании смартфона различия будут видны невооружённым глазом. Для более дешёвых IPS-матриц характерно выцветание картинки при наклонах экрана, а также невысокая точность цветопередачи: изображение может быть либо слишком «кислотным», либо, напротив, «блёклым».
Что касается энергопотребления, то в жидкокристаллических дисплеях оно по большей части определяется мощностью элементов подсветки (в смартфонах для этих целей используются светодиоды), поэтому потребление матриц TN+film и IPS можно считать примерно одинаковым при совпадающем уровне яркости.
На LCD совершенно не похожи матрицы, созданные на основе органических светодиодов (OLED). В них источником света служат сами субпиксели, представляющие собой сверхминиатюрные органические светодиоды. Так как нет необходимости во внешней подсветке, такие экраны можно сделать тоньше жидкокристаллических. В смартфонах применяется разновидность технологии OLED - AMOLED, которая использует активную TFT-матрицу для управления субпикселями. Именно это позволяет AMOLED отображать цвета, тогда как обычные панели OLED могут быть только монохромными. AMOLED-матрицы обеспечивают самый глубокий чёрный цвет, поскольку для его «отображения» требуется лишь полностью отключить светодиоды. По сравнению с LCD, такие матрицы обладают более низким энергопотреблением, особенно при использовании тёмных тем оформления, в которых чёрные участки экрана вовсе не потребляют энергию. Другая характерная особенность AMOLED - слишком насыщенные цвета. На заре своего появления такие матрицы действительно имели неправдоподобную цветопередачу, и, хотя подобные «детские болячки» давно в прошлом, до сих пор большинство смартфонов с такими экранами имеют встроенную настройку насыщенности, которая позволяет приблизить изображение на AMOLED по восприятию к IPS-экранам.
Другим ограничением AMOLED экранов раньше являлся неодинаковый срок службы светодиодов различных цветов. Через пару лет использования смартфона это могло привести к выгоранию субпикселей и остаточному изображению некоторых элементов интерфейса, в первую очередь - на панели уведомлений. Но, как и в случае с цветопередачей, эта проблема давно ушла в прошлое, и современные органические светодиоды рассчитаны минимум на три года беспрерывной работы.
Подведём краткий итог. Наиболее качественное и яркое изображение на данный момент беспечивают AMOLED-матрицы: даже Apple, по слухам, в одном из следующих iPhone будет использовать такие дисплеи. Но, стоит учитывать, что все новейшие разработки компания Samsung, как основной производитель таких панелей, оставляет себе, а другим производителям продаёт «прошлогодние» матрицы. Поэтому, при выборе смартфона не от Samsung стоит смотреть в сторону качественных IPS-экранов. А вот гаджеты с дисплеями TN+film выбирать ни в коем случае не стоит - сегодня эта технология уже считается устаревшей.
На восприятие изображения на экране может влиять не только технология матрицы, но и рисунок субпикселей. Впрочем, с LCD всё довольно просто: в них каждый RGB-пиксель состоит из трёх вытянутых субпикселей, которые, в зависимости от модификации технологии, могут иметь форму прямоугольника или «галочки».
В AMOLED-экранах всё интереснее. Поскольку в таких матрицах источниками света являются сами субпиксели, а человеческий глаз более чувствителен к чистому зелёному свету, чем к чистому красному или синему, использование в AMOLED того же рисунка, что и в IPS, ухудшило бы цветопередачу и сделало картинку нереалистичной. Попыткой решить эту проблему стала первая версия технологии PenTile, в которой использовались пиксели двух типов: RG (красный-зелёный) и BG (синий-зелёный), состоящие из двух субпикселей соответствующих цветов. Причём, если красные и синие субпиксели имели форму, близкую к квадратам, то зелёные больше напоминали сильно вытянутые прямоугольники. Недостатками такого рисунка были «грязный» белый цвет, зазубренные края на стыке разных цветов, а при низком ppi - четко видимая сетка подложки субпикселей, появляющаяся из-за слишком большого расстояния между ними. К тому же, разрешение, указываемое в характеристиках таких устройств, было «нечестным»: если IPS HD матрица имеет 2764800 субпикселей, то AMOLED HD матрица - всего 1843200, что приводило к видимой невооружённым глазом разнице в чёткости IPS- и AMOLED-матриц с, казалось бы, одинаковой плотностью пикселей. Последним флагманским смартфоном с такой AMOLED матрицей стал Samsung Galaxy S III.
В смартпэде Galaxy Note II южнокорейская компания сделала попытку отказа от PenTile: экран устройства имел полноценные RBG-пиксели, хотя и с необычным расположением субпикселей. Тем не менее, по неясным причинам, в дальнейшем Samsung от такого рисунка отказалась - возможно, производитель столкнулся с проблемой дальнейшего увеличения ppi.
В своих современных экранах Samsung вернулась к RG-BG пикселям с использованием нового типа рисунка, который был назван Diamond PenTile. Новая технология позволила сделать белый цвет более натуральным, а что касается зазубренных краёв (например, вокруг белого объекта на чёрном фоне были чётко видны отдельные красные субпиксели), то эта проблема была решена ещё проще - увеличением ppi до такой степени, что неровности перестали быть заметны. Diamond PenTile используется во всех флагманах Samsung начиная с модели Galaxy S4.
В завершении этого раздела стоит сказать ещё об одном рисунке AMOLED-матриц - PenTile RGBW, который получается добавлением к трём основным субпикселям четвёртого, белого. До появления Diamond PenTile такой рисунок был единственным рецептом чистого белого цвета, но он так и не получил широкого распространения - одним из последних мобильных гаджетов с PenTile RGBW стал планшет Galaxy Note 10.1 2014. Сейчас AMOLED-матрицы с RGBW-пикселями применяются в телевизорах, поскольку в них не требуется высокий показатель ppi. Справедливости ради, также упомянем, что RGBW-пиксели могут использоваться и в LCD, но примеры использования таких матриц в смартфонах нам не известны.
В отличие от AMOLED, качественные IPS-матрицы никогда не испытывали проблем в качестве, связанных с рисунком субпикселей. Тем не менее, технология Diamond PenTile, вместе с высокой плотностью пикселей, позволила AMOLED догнать и обогнать IPS. Поэтому, если вы выбираете гаджеты придирчиво, не стоит покупать смартфон с экраном AMOLED, у которого плотность пикселей менее 300 ppi. При более высокой плотности никакие дефекты заметны не будут.
Конструктивные особенности
На одних только технологиях формирования изображений разнообразие дисплеев современных мобильных гаджетов не заканчивается. Одна из первых вещей, за которую взялись производители - воздушная прослойка между проекционно-ёмкостным сенсором и непосредственно дисплеем. Так появилась технология OGS, объединяющая сенсор и матрицу в один стеклянный пакет в виде сэндвича. Это дало значительный рывок по качеству изображения: увеличилась максимальная яркость и углы обзора, была улучшена цветопередача. Само собой, толщина всего пакета также была уменьшена, что позволило создать более тонкие смартфоны. Увы, но недостатки у технологии тоже есть: теперь, если вы разбили стекло, поменять его отдельно от дисплея практически нереально. Но преимущества в качестве всё же оказались важнее и теперь не-OGS экраны можно встретить разве что в самых дешёвых аппаратах.
Популярными в последнее время стали и эксперименты с формой стекла. И начались они не недавно, а как минимум в 2011 году: HTC Sensation имел вогнутое в центре стекло, которое, по замыслу производителя, должно было защитить экран от царапин. Но на качественно новый уровень такие стёкла вышли с появлением «2.5D экранов» с загнутым по краям стеклом, что создаёт ощущение «бесконечного» экрана и делает грани смартфонов более гладкими. Такие стёкла в своих гаджетах активно использует компания Apple, и в последнее время они становятся всё более и более популярными.
Логичным шагом в том же направлении стало изгибание не только стекла, но и самого дисплея, что стало возможным при использовании полимерных подложек вместо стеклянных. Тут пальма первенства, конечно, принадлежит компании Samsung с её смартфоном Galaxy Note Edge, в котором была изогнута одна из боковых граней экрана.
Другой способ предложила компания LG, которая сумела изогнуть не только дисплей, но и весь смартфон по его короткой стороне. Однако LG G Flex и его преемник не завоевали популярности, после чего производитель отказался от дальнейшего выпуска подобных аппаратов.
Также некоторые компании стараются улучшить взаимодействие человека с экраном, работая над его сенсорной частью. Например, некоторые устройства оснащаются сенсорами с повышенной чувствительностью, которые позволяют работать с ними даже в перчатках, а другие экраны получают индуктивную подложку для поддержки стилусов. Первая технология активно используется компаниями Samsung и Microsoft (бывшая Nokia), а вторая - Samsung, Microsoft и Apple.
Будущее экранов
Не стоит думать, что современные дисплеи в смартфонах достигли высшей точки своего развития: технологиям ещё есть куда расти. Одними из самых перспективных являются дисплеи на квантовых точках (QLED). Квантовая точка - это микроскопический кусочек полупроводника, в котором существенную роль начинают играть квантовые эффекты. Упрощенно процесс излучения выглядит так: воздействие слабого электрического тока заставляет электроны квантовых точек изменять энергию, излучая при этом свет. Частота излучаемого света зависит от размера и материала точек, благодаря чему можно добиться практически любого цвета в видимом диапазоне. Учёные обещают, что QLED матрицы будут иметь лучшую цветопередачу, контрастность, более высокую яркость и низкое энергопотребление. Частично технология экранов на квантовых точках используется в экранах телевизоров Sony, а прототипы имеются у LG и Philips, но о массовом применении таких дисплеев в телевизорах или смартфонах речи пока не идёт.
Высока вероятность и того, что в ближайшем будущем мы увидим в смартфонах не просто изогнутые, но и полностью гибкие, дисплеи. Тем более, что почти готовые к массовому производству прототипы таких AMOLED матриц существуют уже пару лет. Ограничением же выступает электроника смартфона, которую гибкой сделать пока невозможно. С другой стороны, крупные компании могут изменить саму концепцию смартфона, выпустив что-то вроде гаджета, показанного на фотографии ниже - нам остаётся только ждать, ведь развитие технологий происходит прямо на наших глазах.
Почти вытеснили с рынка более ранние ЭЛТ-мониторы. Это связано со значительными преимуществами, которые дает новый TFT-экран.
Преимущества TFT-технологий
Одно из главных преимуществ - отсутствие геометрических искажений, с которыми долго, но почти безуспешно боролись разработчики ЭЛТ-экранов. Любой TFT-экран или монитор имеет плоскую прямоугольную форму, что исключает наличие искажений как по углам, так и в центре.
Не менее значимо отсутствие мерцания, которое при частоте выше 85 Гц человеческий глаз не различает, но оно присутствует, создавая значительную нагрузку на глаза. Экран TFT не мерцает. При смене изображения происходит изменение освещенности (путем изменения направления
Технология экрана TFT позволила в значительной мере снизить уровень электромагнитного излучения. Влияние этого вида излучения на человеческий организм еще полностью не изучено, но все ученые сходятся во мнении о том, что оно явно не столь полезно.
Потому, чем ниже электромагнитное излучение, тем лучше. И TFT-экран имеет в разы меньший его уровень, чем используемые ранее технологии. Эта их особенность позволяет применять мониторы и экраны TFT в медицинских учреждениях, на производствах, где наводимые помехи могут негативно влиять на различные процессы, на работу другого оборудования.
Еще один плюс - небольшие размеры и малый вес, которыми отличается TFT-экран. Такой монитор можно повесить на стену, тогда он совсем не будет занимать места. Это особенно актуально в ограниченном пространстве или там, где таких устройств скапливается не один десяток. В копилку положительных свойств можно отнести и малое энергопотребление, и незначительное выделение тепла при работе.
Это снова-таки значимо при больших скоплениях мониторов в одном помещении. Небольшое выделение тепла позволяет сэкономить на организации вентиляции и энергозатратах на ее работу, пониженное потребление электроэнергии позволяет экономить на счетах за электричество (TFT-экран потребляет в 3-4 раза меньше электроэнергии, чем его предшественник ЭЛТ).
Экраны, использующие TFT-технологию, более надежны, чем их ЭЛТ-аналоги, которые в работе используют высокие напряжения, что часто приводит к поломкам. Жидкокристаллические технологии используют токи малых величин, что повышает их надежность.
Недостатки TFT-технологий
TFT-транзисторы имеют и некоторые недостатки, и главный из них - высокая цена. Но экономия на электроэнергии, малое тепловое излучение и высокая надежность (как следствие - отсутствие затрат на ремонт) быстро окупают дополнительную сумму, которую приходится выкладывать при покупке.
Следующий минус - ограничения по температуре окружающей среды. Но это относится, скорее, к промышленному использованию экранов TFT: их нельзя использовать в горячих цехах и при отрицательных температурах, что, согласитесь, несущественно для домашнего применения.
К недостаткам можно отнести наличие «мертвых» пикселей, которые появляются рано или поздно. Это, конечно, неприятно, но не смертельно. Если из нескольких тысяч точек из строя выйдет несколько штук (именно такими количествами все и исчисляется), то мешать они вам или не будут вообще, или будут очень мало.
