TFT (Thin film transistor) переводится с английского как тонкопленочный транзистор. Так что TFT - это такая разновидность жидкокристаллического дисплея, в котором используется активная матрица, управляемая этими самими транзисторами. Такие элементы изготавливаются из тонкой пленки, толщина которых примерно 0,1 микрона.
Помимо небольших размеров, TFT-дисплеи обладают быстродействием. У них высокая контрастность и четкость изображения, а также хороший угол обзора. У таких дисплеев отсутствует мерцание экрана, поэтому глаза устают не так сильно. У TFT-дисплеев также отсутствуют дефекты фокусировки лучей, помехи от магнитных полей, проблемы с качеством и четкостью изображения. Энергопотребление таких дисплеев на 90% определяется мощностью светодиодной матрицы подсветки или ламп подсветки. В сравнении с теми же ЭЛТ, энергопотребление TFT-дисплеев примерно в пять раз ниже.
Все эти преимущества существуют благодаря тому, что данная технология обновляет изображение на более высокой частоте. Это объясняется тем, что точки дисплея управляются отдельными тонкопленочными транзисторами. Количество таких элементов в TFT-дисплеях в три раза больше, чем число пикселей. То есть, на одну точку приходится три цветных транзистора, которые соответствуют основным цветам RGB – красный, зеленый и синий. К примеру, в дисплее с разрешением 1280 на 1024 пикселей количество транзисторов будет в три раза больше, а именно – 3840х1024. Именно в этом и заключается основной принцип работы TFT-технологии.
Недостатки матриц TFT
TFT-дисплеи, в отличии от ЭЛТ, могут показывать четкое изображение лишь в одном «родном» разрешении. Остальные разрешения достигаются интерполяцией. Также существенным минусом является сильная зависимость контраста от угла обзора. По сути, если смотреть на такие дисплеи сбоку, сверху или снизу - изображение будет сильно искажаться. В ЭЛТ дисплеях этой проблемы никогда и не существовало.
Кроме того, транзисторы любого пикселя могут выйти из строя, что приведет к появлению битых пикселей. Такие точки, как правило, ремонту не подлежат. И получится так, что где-то посредине экрана (или в углу) может быть маленькая, но заметная точка, которая сильно раздражает во время работы за компьютером. Также у TFT-дисплеев матрица не защищена стеклом, и возможна необратимая деградация при сильном нажатии на дисплей.
Выбирая себе монитор, телевизор или телефон, покупатель часто стает перед выбором типа экрана. Какому же из них отдать предпочтение: IPS или TFT? Причиной такого замешательства стало постоянное усовершенствование технологий по изготовлению дисплеев.
Все мониторы с TFT технологией можно разделить на три основных типа:
- TN+Film.
- PVA/MVA.
То есть, технология TFT представляет собой жидкокристаллический дисплей с активной матрицей , а IPS — это одна из разновидностей этой матрицы . И сравнение этих двух категорий не возможно, так как практически это одно и тоже. Но если все же разобраться более подробно в том, что собой представляет дисплей с TFT матрицей, то сравнение провести можно, но не между экранами, а между технологиями их изготовления: IPS и TFT-TN.
Общее понятие TFT
TFT (Thin Film Transistor) переводится, как тонкопленочный транзистор . В основе ЖК дисплея с технологией TFT лежит активная матрица. Такая технология подразумевает спиральное расположение кристаллов, которые в условиях сильного напряжения делают поворот таким образом, что экран стает черным. А при отсутствии напряжения большой мощности мы видим белый экран. Дисплеи с такой технологией на выходе выдают лишь темно-серый цвет вместо идеального черного. Поэтому TFT дисплеи пользуются популярностью в основном в изготовлении более дешевых моделей.
Описание IPS
Технология матрицы ЖК экрана IPS (In-Plane Switching) подразумевает параллельное расположение кристаллов по всей плоскости монитора . Спирали здесь отсутствуют. И поэтому кристаллы в условиях сильного напряжения не поворачиваются. Иными словами технология IPS — это ничто иное, как улучшенная TFT. Она намного лучше передает черный цвет, тем самым улучшая степень контрастности и яркости изображения. Именно поэтому данная технология стоит дороже, чем TFT, и используется в более дорогих моделях.
Основные отличия TN-TFT и IPS
Желая реализовать как можно больше продукции, менеджеры по продажам вводят людей в заблуждение о том, что TFT и IPS — это совершенно разные типы экранов. Специалисты из сферы маркетинга не дают исчерпывающих сведений о технологиях и это позволяет им выдавать уже существующую разработку за только что появившуюся.
Рассматривая IPS и TFT, мы видим, что это практически одно и тоже . Разница лишь в том, что монитор с IPS технологией являются более свежей разработкой, по сравнению с TN-TFT. Но несмотря на это, все же можно выделить ряд отличий между данными категориями:
- Повышенная контрастность . То, как отображается черный цвет, напрямую влияет на контрастность изображения. Если наклонить экран с технологией TFT без IPS, то прочитать что-либо будет практически не возможно. А все из-за того, что экран при наклоне стает темным. Если же рассматривать IPS матрицу, то, благодаря тому, что передача черного цвета производится кристаллами идеально, изображение получается достаточно четким.
- Передача цвета и количество отображаемых оттенков . Матрица TN-TFT не лучшим образом передает цвета. А все из-за того, что каждый пиксель имеет собственный оттенок и это приводит к искажению цвета. Экран с технологией IPS намного бережнее передает изображение.
- Задержка отклика . Одним из преимуществ TN-TFT экранов над IPS является высокоскоростной отклик. А все потому, что на поворот множества параллельных кристаллов IPS затрачивает много времени. Отсюда делаем вывод, что там, где скорость прорисовки имеет большое значение, лучше использовать экран с матрицей TN. Дисплеи с технологией IPS работают медленнее, но в повседневной жизни этого не заметно. А выявить данное различие можно лишь применив специально предназначенные для этого технологические тесты. Как правило, предпочтение лучше отдавать дисплеям с матрицей IPS.
- Угол обзора . Благодаря широкому углу обзора экран с технологией IPS не искажает изображения, даже если смотреть на него под углом в 178 градусов. При чем такое значение угла обзора может быть как по вертикали, так и по горизонтали.
- Энергоемкость . Дисплеи с IPS технологией, в отличии от TN-TFT, требуют больше энергии. Это обусловлено тем, что для того, чтобы повернуть параллельные кристаллы, нужно большое напряжение. В итоге на аккумулятор идет больше нагрузки, чем при использовании TFT матрицы. Если вам необходимо устройство с небольшой энергоемкостью, то TFT технология будет идеальным вариантом.
- Ценовая политика . В большинстве бюджетных моделей электроники используют дисплеи на основе TN-TFT технологии, поскольку этот вид матрицы является самым недорогим.На сегодняшний день мониторы с IPS матрицей хоть и стоят дороже, но их используют практически во всех современных электронных моделях. Это постепенно приводит к тому, что IPS матрица практически вытесняет оборудование с технологией TN-TFT.
Итоги
Исходя из всего выше сказанного, можно подвести следующий итог.
In-Plane Switching (также Super Fine TFT) - технология изготовления жидкокристаллических дисплеев.
Технология IPS или SFT (Super Fine TFT), была разработана компаниями Hitachi и NEC в 1996 году как альтернатива TN-технологии (Twisted Nematic).
Эти компании пользуются этими двумя разными названиями одной технологии - NEC использует «SFT», а Hitachi - «IPS». Технология предназначалась для избавления от недостатков TN + film. Хотя с помощью IPS и удалось добиться увеличения угла обзора до 178°, а также высокой контрастности и цветопередачи, время отклика осталось на низком уровне. TN-матрица имеет как правило лучший отклик, чем IPS, но не всегда. Так, при переходах из серого в серый лучше себя ведет IPS-матрица.
Данная матрица также к устойчива к нажатию. Прикосновение к TN- или VA-матрице приводит к "волнению" или определенной реакции на экране. У IPS-матрицы такой эффект отсутствует.
Кроме того, офтальмологи подтверждают, что IPS-матрица более комфортна для глаз.
Таким образом, IPS-матрица дает яркую и четкую картину независимо от углов зрения, оптимальную для работы в интернете, просмотра фильмов. Но самое главное – для обработки изображений и просмотра фотографий.
В настоящий момент матрицы, изготовленные по технологии IPS, - единственные среди ЖК-мониторов передают полную глубину цвета RGB - 24 бита, по 8 бит на канал.
Ранее технология IPS использовалась исключительно для профессиональных мониторов, поскольку наиболее адекватно из всех технологий производства ЖК-панелей позволяет передавать цветовую гамму. Однако, LG сделала революционный шаг по ее выводу на массовый рынок.
По состоянию на 2012 год выпущено уже много мониторов на IPS матрицах (e-IPS производства LG.Displays), имеющих 6 бит на канал. Старые TN-матрицы имеют 6-бит на канал, как и часть MVA.
IPS в настоящее время вытеснено технологией Н-IPS, которая наследует все преимущества технологии IPS с одновременным уменьшением времени отклика и увеличением контрастности. Цветность лучших Н-IPS панелей не уступает обычным мониторам ЭЛТ. Н-IPS и более дешевая e-IPS активно используется в панелях размером от 20". LG Display, Dell, NEC, Samsung, Chimei остаются единственными производителями панелей по данной технологии.
Виды матриц IPS
IPS (Super TFT) . Это базовый уровень технологии. Преимущество - широкие углы обзора. Большинство панелей также поддерживают реалистичную цветопередачу (8-бит на канал).
S-IPS (Super-IPS) . Этот тип матрицы наследует все преимущества технологии IPS с одновременным уменьшением времени отклика.
AS-IPS (Advanced Super-IPS) - разработана корпорацией Hitachi. В основном улучшения касались уровня контрастности обычных панелей S-IPS, приблизив его к контрастности S-PVA панелей. В этом типе матрицы улучшена главным образом, контрастность с расширенной цветовой гаммой традиционных S-IPS панелей до уровня, при котором они стали вторыми после некоторых S-PVA.
H-IPS (Horizontal IPS) . Достигнута ещё большая контрастность и визуальная более однородная поверхность экрана.
H-IPS A-TW (Horizontal IPS with Advanced True Wide Polarizer) - разработана LG Display для корпорации NEC. Представляет собой H-IPS панель с цветовым фильтром TW (True White - «настоящий белый») для придания белому цвету большей реалистичности и увеличения углов обзора без искажения изображения (исключается эффект свечения ЖК-панелей под углом - так называемый «глоу-эффект»). Технология Advanced True Wide Polarizer основана на поляризационной плёнке NEC для достижения более широких углов обзора и исключения засветки при взгляде под углом. Этот тип панелей используется при создании профессиональных мониторов высокого качества.
IPS-Pro (IPS-Provectus) . Технология панелей IPS Alpha с более широкой цветовой гаммой и контрастностью, сравнимой с контрастностью PVA и ASV дисплеев без углового свечения.
AFFS (Advanced Fringe Field Switching, неофициальное название - S-IPS Pro) . Усиленная мощность электрического поля позволила добиться ещё больших углов обзора и яркости, а также уменьшить межпиксельное расстояние. Дисплеи на основе AFFS в основном применяются в планшетных ПК, на матрицах производства Hitachi Displays.
e-IPS (Enhanced IPS) использует более дешевые в производстве лампы подсветки, с более низким энергопотреблением. Улучшен диагональный угол обзора, время отклика уменьшено до 5 мс.
P-IPS (Professional IPS) обеспечивает 1,07 млрд цветов (30-битная глубина цвета). Больше возможных ориентаций для субпикселя (1024 против 256) и лучшая глубина true color-цветопередачи.
AH-IPS (Advanced High Performance IPS) . Улучшена цветопередача, увеличено разрешение и PPI, повышена яркость и понижено энергопотребление.
Технология PLS
PLS-матрица (Plane-to-Line Switching)
была разработана компанией Samsung как альтернатива IPS и впервые продемонстрирована в декабре 2010 года.
Достоинства:
- плотность пикселей выше по сравнению с IPS (и аналогична с *VA/TN);
- высокая яркость и хорошая цветопередача;
- большие углы обзора;
- полное покрытие диапазона sRGB;
- низкое энергопотребление, сравнимое с TN.
Недостатки:
- время отклика (5-10 мс) сравнимо с S-IPS, лучше чем у *VA, но хуже чем у TN;
PLS и IPS
Компания Samsung не давала описания технологии PLS. Сделанные независимыми наблюдателями сравнительные исследования матриц IPS и PLS под микроскопом не выявили отличий. То, что PLS является разновидностью IPS, косвенно признала сама корпорация Samsung своим иском против корпорации LG: в иске утверждалось, что используемая LG технология AH-IPS является модификацией технологии PLS.
В ближайшее время не упадёт, компания Fujitsu нашла выход из ситуации, предложив ещё одну новую технологию производства ЖК-матриц. Этот новый тип матриц получил название VA (Vertical alignment) . Он должен был стать неким компромиссом между качеством IPS- и стоимостью TN-технологий, но из-за некоторых недоработок выход на рынок ему практически сразу же был закрыт.
Как видно из названия (а его можно перевести как «вертикальное позиционирование»), в матрицах VA кристаллы располагались не параллельно поляризаторам, а вертикально - то есть перпендикулярно фильтрам. Таким образом, в базовом состоянии поляризованный свет свободно проходил через кристаллы и не выходил из матрицы, блокируясь вторым поляризатором, что в результате давало глубокий чёрный цвет (соответственно, и битые пиксели выглядят как чёрные точки).
При подаче напряжения на контакты кристаллы отклонялись от вертикальной оси и часть света проходила через второй фильтр. Серьёзным недостатком первых матриц на этой технологии был тот факт, что малейшее изменение угла обзора по горизонтали приводило к совершенно неприемлемому искажению цвета.
Грубо говоря, представьте, что вы смотрите на слегка повёрнутый кристалл сверху. Смещаясь по горизонтали в одну сторону, вы будете наблюдать свет, который прошёл через весь кристалл и вышел через верхнюю часть. А смещаясь в другую - увидите свет, который вышел через боковую поверхность. Из-за этого эффекта получалось, что оттенок цвета зависел от того, с какой стороны вы смотрите на экран, а «правильный» цвет был виден только с одного-единственного положения. И с этим надо было что-то делать.
Решение было найдено через пару лет той же компанией. И заключалось оно в переходе на так называемую «многодоменную структуру» (Multi-Domain). Теперь в каждой ячейке кристаллы дублировались и при подаче напряжения отклонялись одновременно в две противоположные стороны, тем самым нейтрализуя вышеуказанный эффект. Кроме того, были несколько усложнены сами поляризационные фильтры. Эту технологию назвали MVA (Multi-Domain Vertical Alignment), и уже с этим дополнением она заняла достойное место на рынке.
Схематическое изображение ячейки в матрице *VA
Правда, справедливости ради стоит отметить, что полностью избавиться от этого минуса не получилось. Всё же при отклонении по горизонтали небольшой сдвиг цвета в матрицах MVA наблюдается, особенно в области теней. Однако он не настолько критичен, чтобы рассматривать его как серьёзный минус. К тому же в более поздних модернизациях этот эффект практически незаметен.
Тут следует упомянуть ещё один момент, потому что вы с ним обязательно столкнётесь. После появления на рынке MVA-технологии компания выпустила очень похожую матрицу с аббревиатурой PVA (Patterned Vertical Alignment) , которая характеризуется лучшей контрастностью и меньшей ценой. Вопреки расхожему мнению, что Samsung просто не хотел платить конкурентам за использование патента, многие эксперты утверждают, что эта технология достаточно самобытна, чтобы занять отдельное место. Как бы там ни было, сейчас данный факт записывается в виде MVA/PVA. Поэтому просто знайте, что MVA - это «чистая» технология, а PVA - детище Samsung.
Дальнейшее развитие данного направления оказалось не таким буйным, как в случае IPS-матриц, но тем не менее заслуживает отдельного упоминания. Основную роль тут сыграла технология Overdrive. Вкратце её суть такова: если известно, что в следующем цикле потребуется активировать определённую часть матрицы (пусть даже и один пиксель), то в ту часть будет подано повышенное напряжение, заставляя кристаллы доворачиваться быстрее, что приведёт к более быстрой работе всей матрицы. Конечно, тут тоже есть свои проблемы, но всё же благодаря внедрению этой технологии мониторы на MVA/PVA-матрицах стало возможно использовать в динамических играх.
Эта новая MVA/PVA-матрица с технологией Overdrive со временем получила развитие в двух версиях: Super PVA , или S-PVA , с последующей модификацией до cPVA от Sony-Samsung и Super MVA (S-MVA) от компании CMO (сейчас являющейся одним из крупнейших тайваньских производителей ЖК-панелей и известной как CMO/Innolux). S-MVA сейчас доработана до Advanced MVA (A-MVA) компанией All Optronics. Матрицы cPVA обладают более широкими углами обзора, а в A-MVA помимо углов ещё значительно улучшена и контрастность.
Увеличенное изображение матрицы A-MVA
Сейчас, анализируя все события последних пятнадцати лет, можно смело сказать, что «эксперимент удался». Технология MVA/PVA оправдала возложенные на неё надежды и уверенно заняла своё место на рынке ЖК-панелей.
Рассматривая матрицы MVA в контексте остальных двух типов, можно сказать, что данные матрицы являются золотой серединой между технологиями TN и IPS. Несмотря на то что последние разработки позволили ещё больше уменьшить время реакции в матрицах MVA, TN-матрицы всё ещё более быстрые. Яркость и контрастность у MVA лучше, чем у двух остальных, но зато по цветопередачи они не дотягивают до уровня IPS и слегка искажают света при взгляде со стороны. Так что получился некий компромисс. В любом случае соотношение цены и качества у этих матриц наилучшее.
Ну и в конце традиционно ещё раз выделим основные плюсы и минусы данной технологии.
По большому счёту, минус тут только один - незначительное искажение цветопередачи при отклонении по горизонтали (преимущественно в «тенях»). Насколько это критично - судить вам, тем более что в последних моделях этот эффект практически нивелирован. Что касается цены, то она несколько выше стоимости TN-матриц (понятно, что за качество надо платить), но меньше, чем цена IPS-матрицы.
А вот плюсов тут гораздо больше: помимо уже упомянутого соотношения цены и качества мониторы на этой матрице обладают наилучшим контрастом, поэтому являются идеальным выбором для людей, работающих с чертёжной графикой или текстом. С углами обзора и временем отклика матрицы здесь тоже всё в полном порядке.
Монитор P221W
Универсальный монитор на базе матрицы S-PVA
Вообще, последние разработки настолько улучшили качество изображения мониторов на базе MVA/PVA, что даже если на трёх правильно настроенных мониторах (с матрицами TN, MVA/PVA и IPS) поставить одну и ту же картинку, то профессионал без проблем определит только TN-матрицу. Различие между дорогими IPS- и более дешёвыми *VA-матрицами будет настолько незначительным, что без специальных тестов определить, где какой тип, будет очень сложно.
Нюансы выбора и практические советы мы рассмотрим в , а завершая этот обзор, просто добавим, что если вы ищете универсальный домашний монитор, то обязательно поизучайте мониторы на матрицах *VA. Возможно, именно среди них вы найдёте идеальное решение для своих нужд, при этом сэкономив довольно внушительную сумму.
Основы монитороведения. Типы матриц: IPS
С момента создания первого монитора на жидких кристаллах прошло уже довольно много времени, когда мир понял, что так дальше продолжаться не может, - выдаваемого TN-технологией качества явно стало не хватать. Те нововведения, что были призваны исправить недостатки TN-матриц (подробно и рассматриваются в предыдущих статьях), спасли ситуацию лишь частично. Поэтому к середине 90-х годов прошлого века начались активные поиски новых решений, способных перевести качество ЖК-мониторов на принципиально новый уровень.
Так уж бывает в мире технологий, что одни ищут решения возникающих проблем путём модернизации имеющихся разработок, а другие не боятся начинать всё с нуля. Гордые японцы под эгидой долго смотрели на весь этот шум, потом вздохнули, засучили рукава и в 1996 году явили миру свою собственную разработку, лишённую минусов TN-технологии. Названа она была IPS (In-Plane Switching) , что можно перевести как «переключение в плоскости». От стандартной TN-матрицы она отличалась тем, что, во-первых, кристаллы в матрице были не скручены, а располагались параллельно друг другу в одной плоскости (отсюда и название). А во-вторых, оба контакта для подачи напряжения располагались на одной стороне ячейки.
Схематическое изображение ячейки в IPS-матрице
Что это дало в результате? В IPS-матрицах при отсутствии напряжения свет не проходил через поляризаторы, поэтому, в отличие от TN-технологии, чёрный цвет здесь был именно чёрным. Первые версии отличались ещё одной особенностью - при взгляде на экран сбоку чёрный цвет давал фиолетовый оттенок (впоследствии эта проблема была решена). В выключенном состоянии матрица свет не пропускала, поэтому теперь, если пиксель выходил из строя, то, в отличие от TN-матриц, появлялась не светящаяся точка, а чёрная. К тому же на порядок возросло качество цветопередачи.
Но, как обычно это бывает в таких случаях, решение старых проблем породило новые. В связи с особенностями «конструкции», для того чтобы повернуть кристаллы, стало требоваться гораздо больше времени, соответственно, матрица стала гораздо более «медленной». Далее, поскольку оба контакта расположили на одной стороне, это уменьшило полезную площадь (незначительно, но тем не менее), что, в свою очередь, привело к уменьшению яркости и контрастности панелей, созданных по этой технологии.
Но и это ещё не всё. Расход энергии тоже возрос - как за счёт технических решений, так и за счёт использования более мощных источников освещения. Как результат - цена этих матриц довольно высока.
В любом случае, качество изображения стало гораздо выше, что позволило сразу нескольким компаниям активно броситься на поиски модернизаций с целью уменьшить «вредные» параметры и улучшить преимущества. Одновременно с Hitachi эту же самую технологию стали использовать и в (только вот называлась она у них Super Fine TFT , или SFT ).
Уже в 1998 году Hitachi модернизировала матрицы IPS, уменьшив время отклика. Технологию, которую назвали S-IPS , сразу же взяли на вооружение такие гиганты, как и . Стоит отметить, что на сегодняшний день именно по направлению IPS существует больше всего модификаций, которые далеко ушли от первоначальной версии. И хотя общие моменты, касающиеся этих матриц, остаются, во многих модификациях некоторые параметры были сильно улучшены.
