Технология матрицы pls. Матрица IPS в современных ЖК мониторах: разновидности, выбор

С развитием технологий производства дисплеев у пользователей все больше возникает вопросов при выборе подходящего монитора. Помимо его физических размеров, в частности диагонали видимой зоны , необходимо выбрать тип матрицы и сопутствующие параметры - контрастность, цветопередачу, время отклика и прочее. Выбрать монитор, разбираясь во всех этих тонкостях, не составит большого труда, если предварительно изучить принципы его работы и основные характеристики главного его компонента - матрицы, о чем и пойдет речь ниже.

Общие сведения о дисплеях и их компонентах

Монитор компьютера при всей своей кажущейся простоте, является весьма технически сложным компонентом, который, как и остальное аппаратное обеспечение, имеет множество различающихся параметров, технологий изготовления, а также характеристик. Практически все дисплеи для ПК состоят из следующих частей:

• корпус, в котором заключена вся электронная начинка. На корпусе также имеются крепления для монтирования дисплея на вертикальные или горизонтальные поверхности;
• матрица или экран - основной компонент монитора, от которого зависит вывод графической информации. В современных устройствах применяются различные матрицы для мониторов, отличающиеся многими параметрами, среди которых первостепенную важность имеют разрешение, время отклика, яркость, цветопередача и контрастность;
• блок питания - часть электронной цепи, отвечающая за преобразование тока и питание всей остальной электроники;
• электронные компоненты на специальных платах, отвечающие за преобразование поступающих на монитор сигналов и их последующий вывод на дисплей для отображения;
• другие компоненты, среди которых может встречаться маломощная акустическая система, концентраторы USB и прочее.

Совокупность основных параметров дисплея, на основе которой он выполнен, предопределяет сферу его использования. Недорогие потребительские мониторы могут оснащаться экранами с не самыми внушительными характеристиками, поскольку подобные устройства чаще всего недорогие и не требуются для работы в профессиональных графических приложениях. Дисплеи для профессиональных геймеров прежде всего должны иметь минимальную задержку отображения информации, поскольку это критически важно в современных играх. Дисплеи для графических редакторов, используемых дизайнерами, отличаются самые высокими показателями яркости, уровнем цветопередачи и контрастности, ведь точная передача картинки здесь играет самую важную роль.
В настоящее время в дисплеях встречающихся на рынке, как правило, используются несколько видов матриц. В технических описаниях мониторов можно встретить большое их количество, но в основе этого многообразия могут лежать одни и те же базовые технологии, улучшенные или незначительно доработанные для повышения их показателей. К таким основным видам экранов относятся следующие.

1. «Twisted Nematic» или матрица TN. Ранее к наименованию этой технологии добавлялась приставка «Film», означающая дополнительную пленку на ее поверхности, увеличивающую угол обзора. Но это обозначение все реже встречается в описаниях, поскольку большинство производимых сегодня матриц уже оснащены ею.
2. «In-Plane Switching» или тип матрицы IPS, как более часто встречающееся наименование в сокращенном виде.
3. «Multidomain Vertical Alignment» или MVA матрицы. Более современная инкарнация этой технологии обозначается как матрица VA. Данная технология также отличается своими преимуществами и недостатками и является чем-то средним между представленными выше.
4. «Patterned Vertical Alignment». Разновидность технологии MVA, которая была разработана в качестве конкурентного ответа ее создателям - компании Fujitsu.
5. «Plane-to-Line Switching». Это один из самых новых типов матриц для дисплеев, который был разработан относительно недавно - в 2010 году. Единственным недостатком этого типа матрицы, при остальных превосходящих конкурирующие технологии характеристиках, является сравнительно длительное время отклика. Также PLS матрица отличается весьма высокой стоимостью.

Матрица TN, TN+film

Тип матрицы TN является одной из самых распространенных и в то же время это весьма устаревшая по современным меркам технология их изготовления. Именно с этой разновидности матриц началось победное шествие жидкокристаллических смену электронно-лучевым трубкам. Стоит отметить, что единственное неоспоримое их преимущество - это крайне малое время отклика и по этому параметру они превосходят даже более современные аналоги. Остальными критически важными для монитора параметрами - контрастностью изображения, его яркостью и допустимыми углами обзора, увы, данный тип матриц не отличается. К тому же стоимость мониторов на основе этой разработки невысокая и можно сказать что это еще один плюс технологии «Twisted Nematic».
Причина основных недостатков «Twisted Nematic» кроется в самой технологии их производства и строении оптических элементов. В матрицах TN кристаллы между электродами (каждый из которых представляет собою отдельный пиксель видимой зоны) располагаются в виде спирали при подаче на них напряжения. От степени ее закругления зависит количество проходящего сквозь нее света, а из множества таких элементов и формируется картинка на экране. Но ввиду неравномерности формирования спирали в каждом элементе матрицы очень падает уровень контрастности выводимого на нее изображения (рис. 1). А учитывая то, что преломление света при прохождении сквозь сформированную спираль сильно отличается от направления взгляда, то угол обзора такой матрицы весьма невелик.

Дисплеи VA/MVA/PVA

Матрица VA была разработана в качестве альтернативы популярным в то время технологиям TN и уже завоевавшей приверженность пользователей, хоть еще и не так распространенной на рынке IPS. Основное ее конкурентное преимущество разработчики позиционировали как время отклика, составлявшее на момент внедрения на рынок около 25 мс. Еще одним важным преимуществом новой технологии являлся высокий уровень контрастности, опережавший аналогичные показатели в технологиях изготовления матриц TN, а также IPS.
Данная технология, которая изначально называлась «Vertical Alignment», имела также весьма существенный недостаток в виде относительно малых углов обзора. Проблема скрывалась в строении оптических элементов матрицы. Кристаллы каждого элемента матрицы ориентировались вдоль линий напряжения или параллельно им. Это вело к тому, что угол обзора матрицы был, мало того что небольшим, так еще и изображение могло отличаться в зависимости от того, с какой стороны пользователь смотрел на экран. На практике это приводило к тому, что малейшее отклонение угла зрения приводило к сильному градиентному заполнению картинки на экране (рис. 2).

Избавиться от этого недостатка удалось с развитием технологии в «Multidomain Vertical Alignment», когда группы кристаллов внутри электродов организовали в своеобразные «домен», как это и отображено в названии. Теперь они стали размещаться по-разному в пределах каждого домена, из которых состоит целый пиксель, поэтому пользователь мог смотреть под разными углами на монитор и изображение от этого практически не менялось.
Сегодня дисплеи с MVA экранами используются для работы с текстом и практически непригодны для динамичных изображений, которым отличается любая современная игра или фильмы. Высокая контрастность, равно как и углы обзора позволяют уверенно работать с ними тем, кто работает, например, с чертежами, много печатает и читает.

Не стоит путать контрастность матрицы и такое понятие, как динамическая контрастность монитора. Последняя представляет собою технологию адаптивного изменения яркости экрана в зависимости от выводимого изображения и использует для этого встроенную подсветку. Последние модели мониторов со светодиодной подсветкой обладают отличной динамической контрастностью поскольку время включения светодиода очень малое.

Экран IPS

TFT IPS матрица разрабатывалась с учетом устранения основных недостатков предшествующей технологии - «Twisted Nematic», а именно малых углов обзора и плохой передачи цвета. Из-за своеобразного расположения кристаллов в TN матрице, цвет каждого пикселя варьировался в зависимости от направления взгляда, поэтому пользователь мог наблюдать «переливающуюся» картинку на мониторе. TFT IPS матрица состоит из кристаллов, которые расположены в параллельной плоскости к ее поверхности, а при подаче напряжения на электроды каждого элемента, они разворачиваются на прямой угол.
Последующее развитие технологии привело к появлению таких видов матриц, как Super IPS, Dual Domain IPS и Advanced Coplanar Electrode IPS. Все они, так или иначе, основаны на одном принципе с разницей лишь в расположении жидких кристаллов. На заре своего появления технологию отличал весомый минус - длительное время отклика, составлявшее до 65 мс. Главное же ее преимущество - потрясающая цветопередача и широкие углы обзора (рис. 1), при которых картинка на экране не искажалась, не инвертировалась и не появлялся нежелательный градиент.
Мониторы с IPS матрицей сегодня пользуются огромным спросом и применяются не только в дисплеях для ПК, но и в портативных устройствах - планшетах и смартфонах. Они также применяются в основном там, где важен цвет картинки и максимально точная его передача - при работе с графическим ПО, в дизайне, фотографии и прочее.

Часто многие пользователи путают аббревиатуры IPS или TFT, хотя на самом деле, это в корне разные понятия. «Thin Film Transistor» - это общая технология создания жидкокристаллических матриц, которая может иметь различные воплощения. «In-Plane Switching» - конкретная реализация этой технологии, основанная на своеобразном построении отдельных элементов матрицы и расположения жидких кристаллов в ней. TFT матрица может быть выполнена на базе технологии TN, VA, IPS или других.

Матрица PLS

Тип матрицы PLS – это передовой край развития технологий их создания. Компания Samsung, являющаяся разработчиком этой уникальной технологии, в качестве цели ставила для себя производство матриц, значительно превышающих по параметрам конкурирующую технологию - IPS и во многом ей это удалось. К несомненным преимуществам этой технологии можно отнести:

• один из самых низких показателей потребления тока;
• высокий уровень цветопередачи, полностью охватывающий диапазон sRGB;
• широкие углы обзора;
• высокая плотность отдельных элементов - пикселей.

Из недостатков стоит выделить время отклика, не превышающее аналогичные показатели в технологии «Twisted Nematic» (рис. 3).

Важно! Выбирая какой тип матрицы монитора лучше, стоит в первую очередь определиться с задачами, поскольку во многих случаях покупка самого современного дисплея может оказаться экономически необоснованной. Новейшие разработки, отличающиеся высоким временем отклика, пригодятся для профессиональных игр или просмотра динамических сцен в видео.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Мониторы с высоким уровнем цветопередачи подойдут для дизайнеров и художников. А если необходим недорогой монитор для серфинга в сети и работы с текстом, то подойдут варианты на основе старых, но проверенных временем технологий.

В мониторах производители устанавливают матрицы изготовленные по различным технологиям, применяются следующие типы матриц TN, IPS, VA с различными модификациями. На рисунке ниже можно посмотреть как меняется картинка на различных экранах при просмотре изображения под углом.

TN матрицы

TN+film — первые TFT панели, выпускаются и сейчас в качестве недорогих экранов, преимущество дешевизна производства. Недостаток небольшие углы просмотра, уменьшение яркости и контрастности если смотреть сбоку. Сначала были матрицы TN потом была добавлена специальная плёнка для улучшения цветопередачи своеобразный фильтр и матрицы стали называть TN+film.

Матрицы изготовленные по IPS технологии.

• IPS Generations Summary (Hitachi)
• PLS — Plane to Line Switching (Samsung)
• AD-PLS — Advanced PLS (Samsung)
• S-IPS — Super IPS (NEC, LG.Display)
• E-IPS, AS-IPS — Enhanced and Advanced Super IPS (Hitachi)
• H-IPS — Horizontal IPS (LG.Display)
• e-IPS (LG.Display)
• UH-IPS и H2-IPS (LG.Display)
• S-IPS II (LG.Display)
• p-IPS — Performance IPS (NEC)
• AH-IPS — Advanced High Performance IPS (LG.Display)
• AHVA — Advanced Hyper-Viewing Angle (AU Optronics)

IPS — одна из первых технологий производства TFT экранов, была придумана в 1996 году (Hitachi) как альтернатива TN дисплеям, имеет широкие углы обзора, более глубокий чёрный цвет, хорошая цветопередача, недостаток большое время отклика, что делало их не пригодными для игр.

PLS — (Plane-к-Line Switching) samsung перевёл название панели как «переключение-из-плоскости-в-линию» получилась полная абракадабра, дословный перевод «Самолетом до линии переключения» тоже не несёт никакого смысла. Скорей всего под данным лозунгом хотели показать, что монитор имеет высокое время отклика и со скоростью самолёта может переключать картинку. PLS это по сути матрица IPS только изготавливается другой компанией которая придумала своё обозначение и свою технологию производства. К плюсам относится:

• время отклика составляет 4 мили секунды (GTG). GTG это время необходимое для изменения яркости пикселя с минимальной яркости к максимальной.
• Широкие углы обзора без потери яркости картинки.
• Увеличенная яркость дисплея

AD-PLS — та же панель PLS но как заявляет samsung немного изменена технология производства, как говорят многие эксперты, это просто пиар.

S-IPS — усовершенствованная технология IPS в этом направлении проводят разработки компании NEC A-SFT, A-AFT, SA-SFT, SA-AFT, а также LG.Display (S-IPS, e-IPS, H-IPS, p-IPS ). Благодаря усовершенствованию технологий удалось достичь уменьшения времени отклика до 5 мили секунд, что сделало эти дисплеи пригодными для игр.

S-IPS II — следующее поколение S — IPS панелей, уменьшение энергоёмкости.

E-IPS, AS-IPS — Enhanced and Advanced Super IPS, разработки (Hitachi) одно из улучшений IPS технологий увеличение яркости и уменьшение времени отклика

H-IPS — Horizontal IPS, (LG.Display) в этом типе матрицы пиксели размещены горизонтально. улучшена цветопередача и контрастность. Большая половина современных IPS панелей имеет горизонтальное расположение пикселей.

e-IPS — (LG.Display) следующее усовершенствование производства матрицы дешевле в производстве но имеют недостаток немного меньшие углы обзора.

UH-IPS и H2-IPS — второе поколение H-IPS технологи усовершенствованная матрица, увеличена яркость панели.

p-IPS — Performance IPS тоже самое что и H-IPS маркетинговое название матрицы от NEC.

AH-IPS — модификация матрицы для дисплеев с высоким разрешением (UHD), аналог H-IPS.

AHVA — Advanced Hyper-Viewing Angle такое обозначение получили дисплеи компании (AU Optronics), компания образована от слияния Acer Display Technology и подразделения по производству экранов корпорации BenQ.

PVA матрицы — Patterned Vertical Alignment

• S-PVA — Super PVA
• cPVA
• A-PVA — Advanced PVA

PVA матрицы были разработаны Samsung имеют хорошую контрастность, но обладают рядом недостатков, основной потеря контрастности изображения при просмотре под углом. Что бы перидически обновлять линейку производства, через определённый промежуток времени выходила новая модель экрана, поэтому существуют следующие типы экранов VA.

• S-PVA — Super PVA улучшенная матрица за счёт изменения технологии производства.
• cPVA — упрощённая технология производства по качеству экран хуже чем S — PVA
• A-PVA — Advanced PVA небольшие абсолютно не существенные изменения.
• SVA — очередная модификация.

VA — Vertical Alignment

• MVA — Multi-Domain Vertical Alignment (Fujitsu)
• P-MVA — Premium MVA
• S-MVA — Super MVA
• AMVA — Advanced MVA

Технология производства TFT дисплеев (VA) была разработана Fujitsu в 1996 году как альтернатива TN матрицам, экраны изготовленные по этой технологии имели недостатки в виде большого времени отклика и небольших углах просмотра но имели значительно лучшие характеристики цветности. Что бы побороть недостатки технология производства усовершенствовалась.

MVA — следующая версия технологии 1998 год отличие было в том что пиксель состоял из нескольких частей, это позволяло достичь более качественного изображения.

P-MVA, S-MVA — улучшена цветопередача и контрастность.

AMVA — следующее поколение производства, уменьшение времени отклика, улучшение цветовой передачи.

Приветствую всех, уважаемые читатели блога сайт. Эта небольшая заметка будет ответом на вопрос о том, какая матрица для монитора лучше, TN или IPS, а может быть *VA? Чтобы ответить на этот вопрос необходимо знать плюсы и минусы каждого из типов матриц. А у каждого типа матрицы они есть, эти плюсы и минусы, поэтому придется задать наводящий вопрос - "для каких целей вам необходим монитор?".

Если вам нужен монитор для игр, тогда идеально подойдет TN матрица , у нее наименьшее время отклика (задержка), что очень положительно сказывается на ощущениях от игрового процесса. Еще одним неоспоримым преимуществом таких матриц является их дешевизна, это самые дешевые из всех типов матриц и поэтому самые распространенные. Недостатками являются весьма скромные углы обзора, при которых изображение еще не инвертируется (выцветает), посредственная (по сравнению с IPS, *VA) цветопередача, невысокая контрастность, невозможность получения идеально черного цвета.

Если вы фотограф/дизайнер, занимаетесь видео-монтажом, просто любите естественные цвета при работе за компьютером - тогда IPS или *VA будут отличным выбором. Мониторы с такими матрицами стоят значительно дороже, но взамен вы получаете то, что не может дать ни одна TN матрица. IPS и матрицы семейства *VA (PVA или MVA) очень похожи, все они обладают высокими углами обзора и приличной цветопередачей, однако различия все же есть и они довольно существенные.

Начнем с того, что среднестатистический IPS обладает худшим временем отклика, по сравнению с *VA. Хотя и существуют разновидности, такие как: E-IPS (увеличены углы обзора, сокращено время отклика до 5 мс), AH-IPS (улучшена цветопередача и уменьшен минимально допустимый размер пикселя) и еще много других разновидностей. Еще одним недостатком IPS является невозможность получения реалистичного черного цвета, так же как и на TN, черный цвет в них больше похож на темно серый. Но несмотря на все это мониторы с IPS матрицами (и их разновидностями) подходят для игр и просмотра фильмов.

Что касается *VA матриц, они являются чем-то средним между TN и IPS, стоят они, как правило, дешевле IPS, но при этом могут похвастаться лучшим временем отклика, большей равномерностью подсветки на черном фоне, и черный цвет на *VA - действительно черный. Однако, не все так гладко. Углы обзора на таких матрицах похуже чем в IPS, как и цветопередача, но далеко не факт, что это различия будут заметны на глаз, по крайней мере не всем. Как в случае с IPS, у *VA тоже есть разновидности, в которых некоторые показатели улучшены, по сравнению с обычным *VA. Наиболее популярные из них: MVA (решена проблема с отображением цвета при просмотре видео под углом) и PVA (уменьшено время реакции пикселя). Мониторы с *VA тоже отлично подходят для игр и фильмов.

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.

Выбираем жидкокристаллическую матрицу

Споры, какой тип матрицы монитора лучше отображает цвет, и имеет минимальное время отклика, не утихают и постоянно подогреваются ведущими производителями, например, за технологией IPS стоят APPLE и LG, технологии Super AMOLED и PLS продвигает не менее сильный Samsung. Фанаты разделились на враждующие группировки, но как всегда бывает в жизни, однозначного ответа не бывает.

Сразу убираем матрицы по технологии TN и TN+film. Несмотря на то, что они до сих пор продаются, технология морально устарела уже давно. Малый угол обзора, ограниченная цветопередача и искажения по краям ограничивают сферу применения данных матриц исключительно офисными программами.

Матрицы *VA

Промежуточный вариант между уходящими TN и современной IPS. Определить что лучше матрица va или ips можно только при ближайшем просмотре – у *VA немного хуже передача цвета и время отклика. Из известных фирм подобные матрицы производит Samsung по фирменной технологии PVA (Patterned Vertical Alignment), но прогресс в удешевлении IPS практически вытеснил их с рынка.

OLED

Точки изображения созданы с помощью многослойных полимеров, светящихся при подаче напряжения. Постоянная подсветка не требуется, полимерная основа позволяет сделать гибкий экран. Несмотря на многолетние усилия производителей, таких как LG существенно удешевить технологию пока не удалось.

IPS

Технология жидкокристаллических экранов, получившая наименование IPS была разработана фирмами Hitachi и NEC для устранения основного недостатка матриц TN и TN+film – неполное отображение цветового пространства RGB 24 bit. Это приводило к нарушению цветопередачи и использованию профессионалами устаревших и громоздких ЭЛТ-мониторов. Начиная с 1998 г. к улучшению IPS добавилась компания LG, которая постепенно стала лидером в производстве и создала самый известный вариант – дисплей Retina IPS для устройств Apple, разрешение которых не позволяет рассмотреть отдельные точки изображения. На рисунке слева матрица Retina, справа обычный TN+film.

Из-за хорошей цветопередачи и большого резерва по увеличению плотности точек матрицы IPS широко используются в 3D мониторах и 4К телевизорах.

Совет: перед покупкой всегда помните, что визуально точно определить какая матрица монитора лучше в магазине практически невозможно. Дисплеи и телевизоры почти всегда работают в демонстрационном режиме, скрывающем возможные недостатки системы подсветки и цветопередачи. Настройки обычно завышены для идеального качества картинки в больших торговых залах и можно сильно разочароваться, включив дома режим «Standart» или «Normal». Поэтому проверьте все режимы заранее!!

Технология IPS имеет несколько модификаций и самыми популярными являются следующие:

• S-IPS от компании Hitachi. По сравнению с первыми IPS, значительно уменьшился отклик матрицы в динамических изображениях (игры, видео);
• H-IPS от LG. Высокий контраст, широкие углы обзора и цветовая однородность по всей площади экрана сделали данный вид матриц фактическим стандартом для профессиональной обработки графики;
• AH-IPS. Развитие предыдущей технологии от LG. Еще лучше яркость и передача цвета, увеличена плотность пикселей и пониженное потребление энергии.

Появление альтернативных технологий, кроме маркетинговой составляющей, устраняло существенный недостаток первых IPS: малые углы обзора, большое время отклика и дороговизну производства. Но в настоящий момент эти недостатки практически ликвидированы и на вопрос «tn или ips что лучше» можно с уверенностью сказать, что IPS будет лучшим выбором.

С конкурентами ситуация не так ясна и нужно руководствоваться исключительно собственными визуальными предпочтениями. В качестве примера возьмем компанию Samsung и ее фирменные технологии PLS и Super AMOLED, позиционирующиеся как альтернатива IPS по следующим параметрам:

Как видим явного лидера нет и окончательный выбор нужно делать основываясь на сфере применения: монитор для игр или 4K всегда должен иметь лучшие характеристики, по сравнению с офисным вариантом.

В заключение статьи еще об одном часто встречающимся поисковом запросе – «какой тип матрицы лучше для монитора tft или ips». Что это такое и чем отличается от обычного IPS? Ответ прост: ничем, так как TFT это краткое название любого ЖК-экрана с активной матрицей (Thin Film Transistor), а IPS ее очередная модификация.