Главная Интернет

Ips или va для игр. Общие принципы построения ЖК матрицы

Жидкие кристаллы были открыты еще в 1888 году. Но практическое применение они нашли только тридцать лет назад. «Жидкокристаллическим» называют переходное состояние вещества, при котором оно приобретает текучесть, но при этом не теряет свою кристаллическую структуру. Наибольший практический интерес, как оказалось, представляют оптические свойства жидких кристаллов. Благодаря сочетанию полужидкого состояния и кристаллической структуры можно легко менять способность пропускать свет.

Типы ЖК-матриц

Первым массовым продуктом с использованием жидких кристаллов стали электронные часы. Монохромный дисплей состоял, как известно, из отдельных полей, заполненных жидкими кристаллами. При подаче напряжения, с помощью которого кристаллы упорядочиваются, нужные поля препятствуют прохождению света и выглядят черными на светлом фоне. Цветные дисплеи появились, когда размеры ячейки удалось значительно уменьшить и снабдить каждую цветным фильтром. Кроме того, в современных ЖК мониторах используется задняя подсветка.

Для подсветки используется обычно 4 или 6 ламп и зеркала для более обеспечения равномерности. В основе работы ЖК-панели - поляризация света. На пути светового потока две поляризационные пленки с перпендикулярными направлениями поляризации. То есть в сумме эти две пленки задерживают весь свет. Расположенные между пленками жидкие кристаллы разворачивают часть потока, поляризованного первой пленкой, и таким образом регулируют свечение экрана.

Схема субпикселя ЖК-матрицы.
Каждый пиксель составляют синий, красный и зеленый субпиксели

Слой жидкокристаллического вещества «зажат» между двумя направляющими пленками с мельчайшими засечками, по направлению которых и выстраиваются кристаллы. Изменить направление ориентации кристаллов можно, например, с помощью электрического импульса, как это и делается в матрицах ЖК-мониторов. В современных матрицах каждая ячейка имеет собственный транзистор, резистор и конденсатор. Собственно в цветных матрицах каждый пиксель представляет собой три ячейки: красную, зеленую и синюю.

Матрица TN. Самая старая и самая распространенная

Самый старый тип матриц, из тех, которые сейчас применяются - TN. Название технологии расшифровывается как Twisted Nematic. Нематические жидкокристаллические субстанции состоят из продолговатых кристаллов с пространственной ориентацией, но без жесткой структуры. Такое вещество легко поддается внешним воздействиям.

В матрицах TN кристаллы выстроены параллельно плоскости экрана, а верхний и нижний слой кристаллов повернуты перпендикулярно относительно друг друга. Все остальные «скручены» по спирали. Таким образом, весь пропущенный свет так же скручивается и беспрепятственно проходит через внешнюю поляризующую пленку. Так что в выключенном состоянии ячейка TN матрицы светится, а при подаче напряжения кристаллы постепенно проворачиваются. Чем выше напряжение, тем больше кристаллов разворачивается, и тем меньше проходит света. Как только все кристаллы развернутся параллельно световому потоку, ячейка «закрывается». Но для TN матриц добиться идеально черного цвета очень трудно.

Кристаллы в матрице TN "скручены" по спирали (1).
При подаче напряжения они начинают поворачиваться (2).
Когда все кристаллы перпендикулярны поверхности (3), свет не проходит.

Главная проблема TN матриц в несогласованности поворота кристаллов: одни уже развернуты полностью, другие только начали поворачиваться. Из-за этого происходит рассеивание светового потока и, в конечном счете, картинка под разными углами выглядит не одинаково. Горизонтальные углы обзора современных матриц можно считать приемлемыми, но при повороте по вертикали даже в небольших пределах, искажения существенные. Цветопередача матриц TN далека от идеальной - они в принципе не могут выводить полную палитру цветов, компенсирую недостаток оттенков с помощью хитрых алгоритмов. Такие алгоритмы с частотой не заметной глазу воспроизводят в ячейке попеременно оттенки, ближайшие к тому, который воспроизвести не удается. Зато технология TN обеспечивает максимальную скорость срабатывания ячейки, минимальное энергопотребление и максимально дешева. Эти два обстоятельства и делают самую старую технологию самой популярной и самой распространенной.

IPS. Идеально для фото и графики. Но дорого

Второй по времени разработки стала технология IPS (In Plane Switch). Такие матрицы производят заводы Hitachi, LG.Philips. NEC производит матрицы сделанные по сходной технологии, но с собственной аббревиатурой SFT (Super Fine TFT).

Как следует из названия технологии, все кристаллы расположены постоянно параллельно плоскости панели и поворачиваются одновременно. Для этого пришлось расположить на нижней стороне каждой ячейки по два электрода. В выключенном состоянии ячейка черная, так что если она «умерла», на экране будет черная точка. А не постоянно светящаяся, как у TN.

В матрице IPS кристаллы всегда параллельны поверхности экрана

IPS технология обеспечивает наилучшую цветопередачу и максимальные углы обзора. Из существенных недостатков - болшее, чем у TN , время отклика, более заметная межпиксельная сетка и высокая цена. Улучшенные матрицы получили название S -IPS и SA -SFT (соответственно у LG .Philips и NEC ). Они обеспечивают уже приемлемое время отклика на уровне 25 мс, а новейшие и того меньше - 16 мс. Благодаря хорошей цветопередаче и углам обзора IPS матрицы стали стандартом для графических профессиональных мониторов.

MVA/PVA. Разумный компромисс?

Как компромисс между TN и IPS можно рассматривать разработанную Fujitsu технологию VA (Vertical Alignment). В матрицах VA кристаллы в выключенном состоянии расположены перпендикулярно плоскости экрана. Соответственно черный цвет обеспечивается максимально чистый и глубокий. Но при повороте матрицы относительно направления взгляда, кристаллы будут видны не одинаково. Для решения проблемы применяется мультидоменная структура. Разработанная Fujitsu технология Multi-Domain Vertical Alignment (MVA) предусматривает выступы на обкладках, которые определяют направление поворота кристаллов. Если два поддомена поворачивается в противоположных направлениях, то при взгляде сбоку один из них будет темнее, а другой светлее, таким образом для человеческого глаза отклонения взаимно компенсируются. В матрицах PVA , разработанных Samsung нет выступов, и в выключенном состоянии кристаллы строго вертикальны. Для того, чтобы кристаллы соседних субдоменов поворачивались в противоположных направлениях, нижние электроды сдвинуты относительно верхних.

В матрицах VA типа в выключенном состоянии кристаллы перпендикулярны поверхности экрана

Для уменьшения времени отклика в матрицах Premium MVA и S -PVA применяется система динамического повышения напряжения для отдельных участков матрицы, которую обычно называют Overdrive . Цветопередача матриц PMVA и SPVA почти так же хороша как и у IPS , время отклика немного уступает TN , углы обзора максимально широкие, черный цвет наилучший, яркость и контраст максимально возможные среди всех существующих технологий. Однако даже при небольшом отклонении направления взгляда от перпендикуляра, даже на 5–10 градусов можно заметить искажения в полутонах. Для большинства это останется незамеченным, но профессиональные фотографы продолжают за это недолюбливать технологии VA .

Что выбрать?

Для домашнего использования и для работы в офисе часто цена является решающим аргументом, и из-за этого мониторы с матрицей TN пользуются максимальной популярностью. Они обеспечивают приемлемое качество изображения при минимальном времени отклика, что является критически важным параметром для любителей динамичных игр. PVA и MVA матрицы не столь широко распространены из-за более высокой цены. Они обеспечивают очень высокий контраст (особенно PVA ), большой запас по яркости и хорошую цветопередачу. В качестве основы для домашнего мультимедийного центра (замена телевизора), это лучший выбор. Матрицы IPS все реже устанавливаются в мониторы с диагональю до 20 дюймов. По качеству лучшие модели S -IPS и SA -SFT не уступают CRT мониторам и все чаще применяются профессионалами в области фото, полиграфии и дизайна. Практические рекомендации по выбору монитора можно прочитать в статье «Выбираем ЖК-монитор. Что предпочесть фотографу, геймеру и домохозяйке?»

Немного помечтаем

Совсем недавно, т.е. лет 15 назад, вряд ли многие предполагали, что ЖК-мониторы смогут вытеснить кинескопные. Качество LCD было низким, а цена крайне высокой. Но и сейчас нельзя назвать технологию производства панелей на жидких кристаллах идеальной. Для улучшения цветопередачи, увеличения контрастности и обеспечения равномерности подсветки в профессиональном NEC Reference 21 применена диодная подсветка. Стоит этот монитор около $6000 и пока его можно считать скорее полиграфическим оборудованием, чем компьютерной перефирией. Но мы знаем множество примеров, когда профессиональные технологии "спускаются" к любителям.

Многие крупные компании (Sanyo, Samsung, Epson) разрабатывают экраны на основе OLED - органических кристаллов. Сами кристаллы испускают свет при подаче напряжения, эти экраны чрезвычайно экономичные, яркие и контрастные. Но пока применяются только в мелкой портативной технике из-за дороговизны и технических проблем, связанных с долговечностью, воспроизведением некоторых цветов. В совсем отдаленной перспективе могут появиться и абсолютно новые технологии, о которых сейчас слышали только специалисты, а экран можно будет свернуть в трубочку или наклеить на стену. А может быть и не будет мониторов в нашем привычном понимании? А может быть, все перейдут на проекторы? И в качестве экрана можно будет использовать практически любую поверхность. Заманчивая перспектива.

Модуль поиска не установлен.

Жидкокристаллические дисплеи(технологии IPS, MVA, PVA)

Сергей Ярошенко

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

Технология TN + film

Twisted Nematic + film (TN + film). Часть "film" в названии технологии означает дополнительный слой, применяемый для увеличения угла обзора (ориентировочно до 160°). Это самая простая и самая дешевая технология. Она существует достаточно давно и используется в большинстве проданных за последние несколько лет мониторов.

Достоинства технологии TN + film:
- низкая стоимость;
- минимальное время отклика пикселя на управляющее воздействие.

Недостатки технологии TN + film:
- средняя контрастность;
- проблемы с точной цветопередачей;
- сравнительно небольшие углы обзора.

Технология IPS

В 1995 году компанией Hitachi была разработана технология In-Plane Switching (IPS), предназначавшаяся для избавления от недостатков, присущих панелям, изготовленным по технологии TN + film. Маленькие углы обзора, весьма специфичные цвета и неприемлемое (на тот момент) время отклика подтолкнули компанию Hitachi к разработке новой технологии IPS, давшей хороший результат: приличные углы обзора и хорошую цветопередачу.

В IPS-матрицах кристаллы не образуют спираль, а поворачиваются при приложении электрического поля все вместе. Изменение ориентации кристаллов помогло добиться одного из основных преимуществ IPS-матриц - углы обзора удалось увеличить до 170° по горизонтали и вертикали. Если к матрице IPS не приложено напряжение, молекулы жидких кристаллов не поворачиваются. Второй поляризационный фильтр всегда повернут перпендикулярно первому, и свет через него не проходит. Отображение черного цвета является идеальным. При выходе из строя транзистора "битый" пиксель для панели IPS будет не белым, как для матрицы TN, а черным. При приложении напряжения молекулы жидких кристаллов поворачиваются перпендикулярно своему начальному положению параллельно основе и пропускают свет.

Многие из нас ежедневно проводят длительное время за компьютером, глядя в экран своего монитора. Говорить о том, что это не сильно полезно для зрения, смысла нет - большинству из нас никуда от этого не деться в цифровой век.

Однако для того, что бы минимизировать вредное воздействие такого образа жизни на здоровье можно, как минимум, грамотно подойти к выбору монитора. Для неподготовленного человека процесс выбора и покупки этого устройства может быть довольно сложным занятием, ведь сейчас на рынке представлено огромное количество различных моделей, в которых сложно разобраться не будучи "в теме".

Параметров, на которые стоит обращать внимание перед покупкой достаточно много, однако одной из наиболее значимых частей любого монитора является матрица. Именно о том, с какой матрицей лучше выбирать монитор и почему мы и расскажем в этой статье.

Матрица, пожалуй, и действительно является самой важной характеристикой при выборе нового монитора. Именно от того, какую вы предпочтете, будет зависеть ваше дальнейшее удобство работы за компьютером, просмотра фильмов или проведения времени за играми.

В зависимости от типа матрицы мониторы в первую очередь отличаются в цене. Узнать стоимость приглянувшегося вам устройства или просто сравнить цены на мониторы с разными матрицами достаточно просто в сети интернет. А подходящий для себя по вашим параметрам монитор можно выбрать на сайте интернет магазина "Фокстрот" (www.foxtrot.com.ua).

Основные типы матриц компьютерных мониторов

В общем случае все представленные сейчас на рынке мониторы имеют матрицу одного из трёх наиболее распространенных типов - TN, IPS и *VA. О них мы и поговорим поподробнее.

TN матрицы

Технология TN (Twisted Nematic) - самая старая из рассматриваемых в этой статье и проверенная годами, вследствие чего хорошо доработана и из неё уже "выжат максимум" её возможностей. Мониторы с матрицей типа TN обычно самые дешевые в цене, и именно поэтому они пользуются большой популярностью и занимают большинство полок магазинов.

Мониторы такого типа установлены во всех государственных учреждениях, учебных заведениях и большинстве офисов именно благодаря своей цене. И это, в целом, логично, для работы в офисных приложениях их эффективности хватает вполне. По статистике на данный момент около 90% всех используемых мониторов имеют матрицу именно этого типа.

Основные плюсы TN:

низкая цена,
низкое время отклика.

Основные минусы TN:

цветопередача,
плохие углы обзора,
устаревшая технология,
энергопотребление,
низкая цена производства увеличивает вероятность получить дефектный монитор.

IPS матрицы

Технология IPS (In-Plane Switching) также далеко не новая разработка, однако доступные мониторы на матрицах этого типа стали появляться гораздо позже вследствие дороговизны производства. Мониторы на матрицах IPS даже сейчас стоят значительно дороже своих аналогов на TN и до последнего времени использовались в основном дизайнерами, фотографами и бизнесменами (это уже скорее следствие того, что во всех устройствах Apple установлены именно IPS матрицы).

Данная технология, несмотря на свои высокие качественные характеристики, ежегодно продолжает совершенствоваться, в результате чего появляются различные вариации - AH-IPS, P-IPS, H-IPS, S-IPS, e-IPS. Отличия между ними довольно незначительны и обычно узконаправленны, к примеру, снижение времени отклика, или увеличение контрастности.

Основные плюсы IPS:

отличная цветопередача,
хорошая яркость и контрастность,
хорошие углы обзора,
реалистичное качество картинки.

Основные минусы IPS:

высокая цена,
низкое время отклика,
контрастность хуже, чем у *VA матриц.

*VA матрицы

Технология *VA (Vertical Alignment), более известная в странах СНГ как MVA или PVA (именно поэтому она обозначается с символом "*" перед "VA", т.к. в различных вариациях и странах первая буква может отличаться). Не так давно к этой аббревиатуре добавился и вариант с суффиксом "S", т.е. "Super", однако каких-то серьезных изменений это не добавило.

Сама по себе технология была разработана как продолжение TN и должна была устранить некоторые её недостатки, однако в результате борьбы с ними она приобрела собственные, обратные. Можно сказать что плюсы TN - это минусы *VA, и наоборот. Однако потребности у потребителей часто бывают совершенно разные, и даже противоположные, поэтому мониторы на таких матрицах также нашли своего покупателя на рынке.

Основные плюсы *VA:

отличные углы обзора,
отличная цветопередача,
глубокий черный цвет.

Основные минусы *VA:

низкое время отклика,
высокая цена на качественные модели,
не подходит для динамических сцен (игр, фильмов).

Подводя итог можно сказать, что до сих пор не существует идеального монитора, который устроил бы каждого и подходил для любого занятия - для игр лучше одно, для работы другое, для мультимедиа третье. Определитесь, какое будет основное направление использования вашего монитора и основываясь на информацию выше вы точно сделаете правильный выбор.

*VA (Vertical Alignment) Первая матрица этого типа, которая так и называлась "VA" была разработана компанией Fujitsu. В дальнейшем эти матрицы усовершенствовались и производились целым рядом компаний. Они характеризуются как некий компромисс по большинству характеристик (включая стоимость и энергопотребление) между TN и IPS, также, как и последние оставляют неисправный пиксель или сабпиксель в погашенном состоянии. Главным их достоинством является высокая контрастность в сочетании с хорошей цветопередачей (особенно у последних вариантов), но в отличие от IPS имеют отрицательную особенность, выражающуюся в пропадании деталей в тенях при перпендикулярном взгляде и зависимость цветового баланса изображения от угла зрения.

MVA - Multi-domain Vertical Alignment. Первый широко распространившийся тип матриц из этого семейства
PVA(Patterned Vertical Alignment) - развите *VA технологии, предложенное фирмой , характеризуется в первую очередь увеличенной контрастностью изображения.
S - PVA (Super- PVA) от ,
S - MVA (Super MVA) от Chi Mei Optoelectronics,
P-MVA, A-MVA (Advanced MVA) от AU Optronics. Дальнейшие развитие *VA технологии от различных производителей. Улучшения свелись в основном к уменьшению времени отклика путём манипуляций с подачей более высокого напряжения в начальной стадии изменения ориентации кристаллов сабпикселя (эту технологию в разных источниках называют либо «Overdrive» либо «Компенсация времени отклика») и окончательному переходу к полноценным 8-битам, кодирующих цвет в каждом канале.

Существуют ещё несколько типов LCD-матриц, которые не применяются в настоящее время в :

IPS Pro (разработанная компанией IPS Alpha) - применяется в LCD-телевизорах Panasonic.
AFFS - компактные матрицы производства Samsung для специальных применений.
ASV - матрицы, выпускаемые корпорацией Sharp для LCD-телевизоров.

О технических особенностях разных типов матриц можно почитать вот в .

Для работы c офисными приложениями, вам прекрасно подойдёт любой LCD-монитор, так что можете смело выбирать исходя из дизайна, цены устройства и иных соображений. Единственное замечание – если покупается монитор с большой диагональю – 20” и выше, то желательно, чтобы он был подключен по DVI интерфейсу, потому что при работе с текстами и таблицами желательна максимально возможная чёткость изображения. (При покупке дешёвого монитора для игр и просмотра кино наличие цифрового входа не столь критично.)

Для работы с растровой графикой (обработка фотографий и т.п.) , а также видеомонтажа, и любых других приложений, где критична достоверная цветопередача, вам следует выбирать модели с матрицей семейства IPS или, что несколько хуже в данном случае, *VA.

Во многих ситуациях монитор с IPS-матрицей может оказаться ещё и очень хорошим выбором для дома, поскольку единственным существенным недостатком современных такого типа является относительно высокая цена. А время отклика хоть и превосходит таковое у лучших TN-мониторов, но не накладывает каких либо ограничений на применение таких мониторов в играх.

Вероятно, оптимальным вариантом в качестве универсального домашнего монитора для многих пользователей может быть вариант с современной *VA матрицей, поскольку она обеспечивает куда более комфортный просмотр кино и фотографий, нежели более дешёвые TN-варианты, а скоростных характеристик будет достаточно для большинства пользователей кроме самых отъявленных геймеров.

В случае же, если монитор покупается как раз в основном для 3D-игр (особенно шутеры и симуляторы), адекватным выбором может стать с TN матрицей, при использовании в играх основные недостатки этой технологии не так заметны. К тому же эти мониторы самые дешёвые. (Если сравнивать модели с одинаковой диагональю).

Также современные мониторы отличаются соотношением сторон экрана - обычные, с соотношением сторон 4:3 или 5:4 и широкоформатные, c соотношением сторон 16:10 или 16:9.

Поскольку бинокулярное поле зрения человека имеет соотношение сторон куда более близкое к таковым у , то при прочих равных условиях работать за ними теоретически комфортнее и они постепенно вытесняют с «обычным» соотношением сторон. Некоторые проблемы могут быть только со старыми играми, не поддерживающими видеорежимы с соответствующим соотношением сторон, но практика показывает, что к «сплюснутому» изображению в таких случаях адаптация происходит очень быстро и дискомфорта этот факт не вызывает. Так что рекомендуем выбирать соотношение сторон монитора исходя из собственных предпочтений, хотя «для дома» широкоформатный монитор однозначно удобнее.

Также рекомендуем полагаться на собственные субъективные впечатления при выборе типа покрытия у монитора – «глянцевое» покрытие делает изображение визуально контрастнее (особенно на дешёвых матрицах), но куда больше и неприятнее бликует, в отличие от матового.

Напоминаем, что очень часто завышенная может быть обусловлена не только применением в нём дорогой и качественной матрицы, но и особенностями, не относящимися собственно к исполнению монитором его основной функции- т.е. наличием специфической периферии (колонки, сабвуферы, web-камеры), дополнительных входов (цифровых, например - второго DVI или HDMI, и аналоговых, вроде S-Video или компонентного входа) или уникальных дизайнерских решений.

Наглядное сравнение влияния углов обзора (фотографии сделаны под углом в 50°) на характеристики изображения у мониторов с различными типами матриц:

Ориентировочная таблица сравнительных пользовательских характеристик в зависимости от использованного типа матрицы:

Тип матрицы – это один из наиболее важных параметров современных жидкокристаллических мониторов. Это технология, по которой произведен дисплей. ЖК-матрица представляет собой плоский пакет пластин из стекла, между которыми находятся жидкие кристаллы или вещество на основе полимерных материалов.

Среди всего разнообразия в настоящее время по типу матрицы мониторы классифицируются таким образом:

TN (twisted nematic)
IPS (in-plane switching)
PLS (plane-to-line switching)

Стоит отметить, что существуют и другие, но они в настоящий момент не настолько популярны, как вышеперечисленные. В физическом исполнении данные технологии различаются геометрией поверхностей, фронтального электрода, полимера и управляющей пластины.

Какую матрицу выбрать

Подробно рассмотрим, что собой представляют эти 3 типа, преимущества и недостатки каждого из них. Дадим рекомендации , чем нужно руководствоваться, выбирая тот или иной монитор для покупки.

Мониторы с Tn матрицей

Наиболее простая технология и самая распространенная . Процент мониторов с этой матрицей в настоящее время превышает 80%. Причина этого в дешевизне их производства, потому их стоимость наименьшая.

Но это не единственный плюс. Такие дисплеи долговечны , их энергопотребление сравнительно невысокое. Многих геймеров порадует время отклика – от 2 мс, этот показатель недостижим для иных типов. Они обладают высокими частотными характеристиками, что также может пригодиться в некоторых динамичных играх.

Теперь о минусах – их довольно много. Во-первых, качество картинки этих мониторов оставляет желать лучшего – идеальную цветопередачу Вам получить не удастся. Для тех, у кого глаза очень чувствительны, эти дисплеи явно не подойдут – глаза будут быстро уставать. Кроме того такие экраны имеют наименьшие углы обзора.

Подведя итоги , этот тип матрицы подойдет, если Вы хотите сэкономить свой бюджет, проводите непродолжительное время за компьютером, а фильмы чаще смотрите в небольшом разрешении. Стоит ли экономить зависит от Ваших потребностей и толщины кошелька.

Технология IPS

Качество картинки в этом случае максимально реалистичное . Огромное число отображаемых цветов и оттенков – свыше одного миллиарда. Существует много разновидностей IPS, все их объединяет лучшая контрастность и максимальный угол обзора в сравнении с TN.

На картинке видно явное различие матрицы TN (слева) от IPS (справа).

Повышенное время отклика в динамически меняющихся изображениях даст, возможно, наличие шлейфов. Себестоимость производства выше, отсюда – высокая цена . Но оно того стоит – IPS экраны уже могут составить конкуренцию плазменным панелям.

Экраны с PLS матрицей

PLS – это модификация IPS матрицы. Разработана компанией Samsung, как её альтернатива .

Что же изменилось? Благодаря большей плотности пикселей максимальная яркость и цветопередача повышена. Потребление энергии сравнимо с TN. Время отклика выше , чем IPS, но все еще не дотягивает до TN. Но в целом разница PLS и IPS при прочих равных (диагональ, соотношение сторон, разрешение, тип подсветки) мало ощутима . Что касается цены , то PLS несколько дешевле .

Резюмируя вышесказанное, если Вы заядлый геймер , профессиональный фотограф или дизайнер или стремитесь таким быть, то есть смысл потратиться и купить монитор с IPS или PLS матрицей. Если же компьютер используется для стандартных офисных задач и чертежной графики – присмотритесь к дисплеям на базе TN технологии . Руководствуйтесь личными предпочтениями и сделайте правильный выбор.