Чем отличается tft от ips. Разница между TFT и LCD

Современные устройства оснащаются экранами различной конфигурации. Основными на данный момент являются дисплеи на базе но для них могут использоваться разные технологии, в частности речь идет о TFT и IPS, которые различаются по целому ряду параметров, хоть и являются потомками одного изобретения.

Сейчас существует огромное количество терминов, которые обозначают определенные технологии, скрывающиеся под аббревиатурами. К примеру, многие могли слышать или читать об IPS или TFT, однако мало кто понимает, в чем на самом деле разница между ними. Связано это с недостатком информации в каталогах электроники. Именно поэтому стоит разобраться с этими понятиями, а также решить, TFT или IPS - что лучше?

Терминология

Для определения того, что будет лучше или хуже в каждом отдельном случае, требуется узнать, за какие функции и задачи отвечает каждый IPS по факту представляет собой TFT, точнее ее разновидность, при изготовлении которой использовалась определенная технология - TN-TFT. Следует рассмотреть более подробно эти технологии.

Различия

TFT (TN) представляет собой один из способов производства матриц то есть экранов на тонкопленочных транзисторах, в которых элементы располагаются по спирали между парой пластин. При отсутствии подачи напряжения они будут повернуты друг к другу под прямым углом в горизонтальной плоскости. Максимальное напряжение вынуждает кристаллы поворачиваться так, чтобы проходящий сквозь них свет приводил к образованию черных пикселей, а при отсутствии напряжения - белых.

Если рассматривать IPS или TFT, то отличие первой от второй состоит в том, что матрица изготовлена на базе, описанной ранее, однако кристаллы в ней расположены не спирально, а параллельно единой плоскости экрана и друг другу. В отличие от TFT, кристаллы в данном случае не поворачиваются в условиях отсутствия напряжения.

Как мы это видим?

Если смотреть на IPS или то визуально отличие между ними состоит в контрастности, которая обеспечивается почти идеальной передачей черного цвета. На первом экране изображение будет выглядеть более четким. А вот качество цветопередачи в случае использования матрицы TN-TFT нельзя назвать хорошим. В данном случае у каждого пикселя имеется собственный оттенок, отличный от других. Из-за этого цвета сильно искажаются. Однако есть у такой матрицы и достоинство: она характеризуется самой высокой скоростью отклика среди всех существующих на данный момент. Для экрана IPS требуется определенное время, за которое все параллельные кристаллы совершат полный разворот. Однако человеческий глаз практически не улавливает разницу во времени отклика.

Важные особенности

Если говорить о том, что лучше в эксплуатации: IPS или TFT, то стоит отметить, что первые являются более энергоемкими. Это связано с тем, что для поворота кристаллов требуется немалое количество энергии. Именно поэтому, если перед производителем стоит задача сделать свое устройство энергоэффективным, в нем обычно применяется TN-TFT матрица.

Если выбирать экран TFT или IPS, то стоит отметить более широкие углы обзора второго, а именно 178 градусов в обеих плоскостях, это очень удобно для пользователя. Другие оказались неспособными обеспечить подобное. И еще одним существенным различием между двумя этими технологиями является стоимость изделий на их основе. TFT-матрицы на данный момент представляют собой наиболее дешевое решение, которое используется в большинстве бюджетных моделей, а IPS относится к более высокому уровню, но и он не является топовым.

Дисплей IPS или TFT выбрать?

Первая технология позволяет получать максимально качественное, четкое изображение, но требует больше времени для поворота используемых кристаллов. Это влияет на время отклика и прочие параметры, в частности скорость разрядки аккумулятора. Уровень цветопередачи TN-матриц гораздо ниже, однако их время отклика минимально. Кристаллы тут расположены по спирали.

На самом деле можно легко отметить невероятную пропасть в качестве экранов, работающих на базе двух этих технологий. Касается это и стоимости. Технология TN остается на рынке исключительно из-за цены, однако она не способна обеспечить сочную и яркую картинку.

IPS - это весьма удачное продолжение в развитии TFT-дисплеев. Высокий уровень контрастности и довольно большие углы обзора - это дополнительные преимущества данной технологии. К примеру, у мониторов на базе TN иногда черный цвет сам изменяет свой оттенок. Однако высокое потребление энергии устройствами, работающими на базе IPS, вынуждает многих производителей прибегать к использованию альтернативных технологий либо понижать этот показатель. Чаще всего матрицы данного типа встречаются у проводных мониторов, которые не работают от аккумулятора, что позволяет не быть устройству настолько энергозависимым. Однако постоянно ведутся разработки в этой области.

Сразу стоит отметить, что поклонников у каждой технологии достаточно, а потому ожесточённые споры в интернете не утихают ни на миг. В основном это касается темы «AMOLED vs IPS», поскольку TN-матрицы стоят несколько особняком и не претендуют на лавры «самой крутой технологии». Ознакомившись с несколькими обзорами, мы всё же составили своё мнение, которым и поделимся с вами.

Сравнение IPS и TN матриц

То, что экраны созданные с использованием TN-технологии не исчезли с рынка, говорит о том, что они по-прежнему востребованы. Их главным преимуществом считается цена, поскольку стоимость TN-дисплеев в среднем на 20-50% ниже, чем у равноценных IPS-устройств. Вторым конкурентным преимуществом называют низкое время отклика: современные экраны с TN-матрицей обладают временем отклика порядка 1 мс, в то время как IPS-мониторы имеют характеристику 5 – 8 мс. Впрочем, последней вполне достаточно для отображения фильмов и даже 3D игр с большим количеством динамических сцен, а потому на этот параметр можно не обращать внимания, пока он находится в указанном диапазоне.

Планшет Asus MeMO Pad ME172V с TN-экраном

В противовес сказанному выше, IPS экраны показывают более высокую контрастность, а также яркость картинки и самое главное прекрасные углы обзора. К тому же толщина устройств с IPS-матрицами немного ниже, чем у TN оппонентов, что иногда актуально для смартфонов и планшетов. Ещё одним преимуществом является лучшее качество изображения при попадании на IPS-экран прямых лучей солнца, что опять же важно для носимых устройств. Согласитесь, постоянно прикрывать экран смартфона рукой для того, чтобы хоть что-то разглядеть на улице, не совсем удобно, а потому телефоны с TN-экранами плавно уходят в небытие.

Вывод: Экраны с TN-матрицами подойдут для корпоративного сектора, а также для мониторов и планшетов не слишком требовательных клиентов, которые не против сэкономить. Для обладателей смартфонов и тех, кто не стеснён в средствах, стоит подбирать устройства оснащённые IPS-экранами.

Сравнение AMOLED и TN

Люди, которые не слишком вникают в технологию производства экранов, иногда называют дисплеи с TN-матрицами не иначе как TFT. Они задают продавцам вопросы типа: «Что лучше AMOLED или TFT?», заставляя последних вымученно улыбаться и объяснять любопытным клиентам матчасть. Будем считать, что среди наших читателей таких нет, а потому перейдём к теме заголовка.

Планшет Ramos W30 с ISP-экраном

Вообще сложно сравнивать эти две технологии, поскольку устройства, выполненные с их применением, рассчитаны на разные категории клиентов. AMOLED – это в первую очередь дань моде и шаг в сторону инноваций. Клиенты, рассматривающие покупку техники с AMOLED-экраном, рассчитывают на приобретение современного устройства с топовыми характеристиками и лишь во вторую очередь изучают ценник и принимают решение. Покупатели аппаратуры с TN экраном наоборот ищут максимум за свои деньги и бюджет здесь выступает первоочередным фактором при покупке. По характеристикам же AMOLED ближе к IPS, а потому выводы для сравнения напрашиваются соответствующие.

Вывод: Поскольку AMOLED дисплеи ещё дороже, чем IPS, вам вряд ли стоит к ним присматриваться при выборе бюджетного или среднебюджетного варианта. Если же ваша цель – устройство с высоким уровнем качества изображения, то вам прямиком к следующему подзаголовку.

Сравнение AMOLED и IPS

Вот мы и добрались до главного вопроса статьи: «Что лучше AMOLED или IPS?». И, конечно, для того чтобы сделать вывод, нужно рассмотреть сильные и слабые стороны каждой технологии.

Углы обзора. Обе технологии обладают прекрасными углами обзора, и владельцы смартфонов-планшетов наперебой рассказывают, что их AMOLED/ IPS-экран уж точно лучше. Больших различий действительно нет, однако пользователи и специалисты отмечают, что при больших углах обзора отличие IPS от AMOLED -экранов проявляется в синеватом либо зеленоватом оттенке изображения у последних.

Энергосбережение. Дело в том, что здесь нужно сказать, про одну особенность этих двух технологий. Экраны с IPS-матрицами выдают лучший белый цвет среди конкурентов, в то время как AMOLED-дисплеи лидеры по отображению чёрных цветов (кстати, из-за этого их называют ещё более контрастными). Если AMOLED-экрану приходится часто отображать белые цвета, например, при пользовании браузером, то его расход энергии увеличивается примерно в 5 раз.

Гибридный планшет Samsung ATIV Smart PC с AMOLED-экраном

Чёткость изображения. AMOLED-дисплеи в большинстве применяют PenTile-структуру расположения субпикселей. Хотя разработчики и уверяют, что это не влияет на изображение, однако немало пользователей при сравнении называют картинку IPS-экранов чётче. С другой стороны, может они просто мнительные?

Толщина экрана. Здесь преимущество AMOLED-дисплеев неоспоримо. Отсутствие отдельного слоя подсветки делает такие экраны действительно тоньше.

Яркость и контрастность. Данные характеристики у экранов AMOLED действительно выше, чем у конкурентов. С другой стороны немало людей считают их перенасыщенными и утомляющими глаза, особенно при длительном пользовании. Похоже, что этот пункт остаётся делом вкуса каждого конкретного пользователя.

Выгорание экрана. Данный пункт касается в основном органических дисплеев. Печальный факт – при длительном отображении статичной картинки на экране остаются её «следы». Так, например, на экранах смартфонов появляются «образы» постоянно отображаемых иконок.

Время отклика. Считается, что у AMOLED-экранов время отклика ниже, чем у экранов IPS. На практике такая разница малозначительна и годится лишь для маркетинговых приёмов.

Вывод: Пусть меня (то есть автора) забросают помидорами поклонники AMOLED-технологии, однако моё субъективное мнение склонилось в пользу IPS. Плюсов у технологии больше, а цена устройств всё же ниже. Мы верим, что органические дисплеи ещё проявят себя после нескольких лет совершенствования технологии во всей красе, однако пока что, их характеристики проигрывают в категории «цена-качество».

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.

Сравнение типов матриц при разных углах обзора

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.

Рис. 1. Сравнение матриц IPS и TN

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).

Рис. 2. Углы обзора монитора с технологией MVA

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).

Рис. 3. Сравнение PLS (справа) и TN (слева)

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.

Введение

Текущее развитие рынка LCD (TFT) дисплеев напоминает многим продавцам о прошлых временах, когда уровни прибыли и спрос были на очень высоком уровне. Еще недавно покупатель должен был выложить очень большие деньги за LCD монитор, что бы сэкономить пространство на рабочем столе, снизить потребление энергии и позаботиться о собственном здоровье. Однако уже сегодня рынок изменяет свое направление, и цены начинают подчиняться обычным динамическим рыночным силам.

Эта статья является первой из цикла, посвященного рассмотрению всех вопросов связанных с LCD. В этой части, мы расскажем Вам о развитии рыночной ситуации и некоторых тенденциях развития LCD. Мы рассмотрим технологию, архитектуру и принципы работы. В заключении мы дадим несколько советов покупателям LCD мониторов. Статья будет интересна не только новичкам, но и профессионалам.

Во второй и третьей частях мы углубленно рассмотрим некоторые особенности LCD, т.к. увеличение угла обзора, рассмотрим современные цифровые интерфейсы (DFP и DVI) и отношение пиксельного размера и максимального диагонального размера дисплея.

Позже мы сообщим о наиболее важных компаниях на рынке LCD, рассмотрим некоторые модели, и естественно будем следить за уровнем цен.

Рыночная ситуация

Огромный успех портативных компьютеров стал сильным толчком в развитии TFT дисплеев. Несмотря на это, свой путь на современный рынок LCD пробивали с большим трудом. Так, например, в 1998 объем проданных LCD был далек от объема продаж ЭЛТ мониторов. При этом спрос на LCD был и остается достаточно высоким. В связи со сложностью производства и низким процентом годных матриц производители не могут выполнить 100% заказов. Не секрет, что сегодня наибольшее распространение LCD получили в офисной сфере. Для того чтобы LCD могли занять свою нишу в секторе домашних компьютеров, необходимо выполнение следующих требований:

• Цены должны быть на уровне ЭЛТ-мониторов
• Минимальный размер 15" с разрешением 1024 x 768 пикселей
• Доступность
• Стандартизированные интерфейсы для цифрового TFT
• Качество и функциональность для всех приложений

Производство и выход годных матриц

Как мы уже сказали выше, конструкция и производство активной TFT матрицы процесс достаточно сложный. Это приводит к очень высоким требованиям к отклонениям от нормы. Например, для управления элементами матрицы используются очень тонкие транзисторы, которые должны иметь абсолютно идентичные уровни срабатывания. Как Вы можете понять, все это прямым образом влияет не только на цену, но и доступность TFT дисплеев.

Текущая ценовая ситуация и тенденции

Еще недавно цены на LCD в два - три раза превышали цену аналогичного ЭЛТ-монитора. Так, 15.1" LCD монитор (эквивалент 17" ЭЛТ-монитора) стоил от 500 до 1,300$. А 18.1" TFT (эквивалент 21" ЭЛТ дисплея) от $2,800 - $3,500.

В начале 1999 года на рынке LCD наблюдалась кратковременная тенденция повышения цен. Многие производители подняли цена примерно на 100$. В общем эта тенденция отличается от традиционного развития IT рынка, однако сложившаяся ситуация позволила держать цены на высоком уровне.

Недавно на рынке наметилось существенное снижение цен. Так сегодня 15" модель можно купить уже за 399$. Однако, это не предел. Некоторые аналитики утверждают, что при благоприятных условиях 15" LCD могут достичь цены $80. Не верится? Да, действительно, LCD могут стоить значительно дешевле ЭЛТ. Однако когда это произойдет, никто не знает.

Современные технологии

Современные дисплейные технологии подразделяются на традиционные с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) и плоско панельные дисплеи. Несмотря на развитие ЭЛТ технологии, мониторы, основанные на ней, занимают достаточно много пространства рабочего стола, имеют высокое энергопотребление и негативно влияют на наше здоровье. Плоско панельные дисплеи - т.е. устройства без ЭЛТ - как следует из названия, плоские и занимают минимум площади рабочего стола. Плоско панельные технологии в свою очередь подразделяются на множество различных технологий типа LCD (Жидкокристаллические дисплеи), плазменные дисплеи, LED (светоизлучающие диоды) и различные другие. Среди этих технологий можно выделить те, которые излучают свет и те, которые управляют проходящим через них светом.

На сегодняшний день наиболее интересной и перспективной технологией считаются т.н. TFT-LCD или как их еще называют в народе активные. Эти устройства для формирования изображения используют проходящий через них свет. Кроме активных LCD, существуют пассивные дисплеи STN и DSTN, однако сегодня они применяются только в дешевых ноутбуках.

Рисунок 1: Краткий обзор современных плоско панельных технологий.

Как работает TFT?

TFT расшифровывается как ’Тонкопленочный транзистор (Thin Film Transistor) и описывает элементы, которые активно управляют индивидуальными пикселями.

Как же формируется изображение? Сам принцип формирования достаточно прост: панель состоит из множества мельчайших пикселей, каждый из которых может формировать любой цвет. Для этого используется задняя подсветка, состоящая из одной или множества флуоресцентных ламп. Для управления проходящим через пиксель светом используется т.н. дверка или затвор. На самом деле технология, которая делает это возможным, значительно сложнее.

LCD (Жидкокристаллический дисплей) означает дисплей основанный на жидких кристаллах, которые могут изменять свою молекулярную структуру, что приводит к изменению уровня света, проходящему через них (они могут полностью блокировать проходящий через них свет). В процессе формирования точки используются два поляризационных фильтра, цветные фильтры и два уровня выравнивания. Все это позволяет точно установить уровень проходящего света и его цвет. Уровень выравнивания расположен между двумя стеклянными панелями. Применив определенное напряжение к уровню выравнивания, создается электрическое поле, которое "выравнивает" жидкие кристаллы. Для формирования цвета каждая точка состоит из трех компонентов, один для красного, зеленого и синего - также как на традиционных ЭЛТ дисплеях.

Наиболее часто, сегодня встречаются т.н. скручивающиеся нематические TFT. Ниже на рисунках 2а и 2b показано как работает стандартный TFT (скручивающийся нематический) дисплей.

Рисунок 2a

Когда на уровень выравнивания не подано напряжение, молекулярная структура находится в своем естественном состоянии и искривлена под углом 90 градусов. Свет, испускаемый задней подсветкой, может спокойно проходить через структуру.

Рисунок 2b

Если подать напряжение, создается электрическое поле, и жидкие кристаллы искривляются так, что бы они были вертикально выровнены. Поляризованный свет поглощается вторым поляризатором, что приводит к отсутствию света в конкретной точке.

Архитектура TFT пикселя

Цветные фильтры интегрированы на стеклянную подложку и расположены рядом друг с другом. Как уже мы говорили выше, каждый пиксель состоит из трех цветных ячеек или под-пиксельных элемента. Это означает, что матрица с разрешением 1280 x 1024 пикселя, имеет 3840 x 1024 транзистора и пиксельных элементов. Точка или пиксельный шаг для 15.1" TFT (1024 x 768 пикселя) составляет около 0.0188" (или 0.30mm), а для 18.1" TFT (1280 x 1024 пикселя) около 0.011" (или 0.28mm).

Рисунок 3: TFT пиксели. В левом верхнем углу каждой ячейки расположен тонкопленочный транзистор. Цветные фильтры позволяют формировать любой RGB цвет.

Говоря о архитектуре пикселя необходимо обратить внимание на физические ограничения TFT. Теоретически, чем меньше интервал между пикселями, тем выше разрешение, однако на 15" (около 38 cm) дисплее с точкой 0.0117" (0.297mm), будет невозможно получить разрешение 1280 x 1024. Об отношении между точечным шагом и диагональным размером мы поговорим в одной из будущих статей.

Проблемы масштабирования

Как Вы смогли понять, каждый пиксель находится в фиксированном положении и поэтому определяет разрешающую способность TFT без каких-либо геометрических проблем. Другими словами: максимальное число пикселей соответствует максимальной разрешающей способности. Но, что происходит при уменьшении разрешения, например, при запуске игр или видео? В этом случае контроллер, отвечающий за масштабирование, уменьшает изображение до размера максимального размера дисплея. Если контроллер не может обрабатывать эту задачу эффективно, результат будет искажен. С технической точки зрения эта задача значительно сложнее изменения масштаба на обычном ЭЛТ-мониторе.

Почему? В случае ЭЛТ, электронный луч может приспосабливаться к новому разрешению простым изменением напряжения отклонения. Кроме того, здесь не имеет значения, если луч сформирует точку между двумя соседними пикселями. В случае TFT все значительно сложнее. Из-за активного управления каждым пикселем, масштабирующий контроллер должен повторно вычислить данные для меньших разрешений. Если используется целый коэффициент масштабирования (например, 2 при переходе на 800 x 600 с 1600 x 1200) все очень просто: высота и ширина каждого пикселя удваивается. В случае не целого коэффициента, например, при переходе к 800 x 600 с 1024 x 768 - 1.28, ситуация значительно усложняется. Контроллер должен сам выбрать где отображать один пиксель, а где два. При математическом округлении, возникают ошибки, которые приводят к неприятным эффектам при отображении текста (см. рисунок ниже). Благодаря новым алгоритмам, современные контроллеры могут уменьшать этот эффект, использую уловку (см. продвинутое масштабирование) уменьшая оптическое впечатление: Если данные не могут быть уникально назначены пикселю, то интенсивность пикселя уменьшается.

Рисунок 5: Примеры масштабирования

Какие характеристики являются важными при оценке LCD?

Реальный диагональный размер экрана

Видимый диагональный размер ЭЛТ-монитора всегда меньше фактического диагонального размера трубки. TFT панели не имеют этой краевой области, поэтому указанный диагональный размер тот же, что и видимый диагональный размер. Это означает, что панель размером 15.1" эквивалентна размеру 17" ЭЛТ-монитора.

Угол видимости

Эта характеристика является критической практически для всех плоско панельных дисплеев. Не каждый LCD может похвастаться углом видимости, эквивалентным стандартному ЭЛТ-монитору. Меньший угол связан в первую очередь с конструктивными особенностями LCD. Напомним, что свет от задней подсветки должен пройти через поляризационные фильтры, жидкие кристаллы и т.н. уровни выравнивания, что придает ему некий направленный характер. Если посмотреть на дисплей сбоку под большим углом, изображение будет казаться очень темным или будет наблюдаться искажение цвета. Несмотря на отрицательность этого эффекта, производители смогли найти ему достойное применение. Мы имеем ввиду безопасность. Наибольшее применение этот эффект получил в банках и других учреждениях, где очень важно, что бы отображаемый документ был виден только оператору.

Сегодня разработчики работают над технологией, позволяющими увеличить значение угла видимости, однако уже сегодня известны методы, т.к. IPS (in-plane switching), MVA (multi-domain vertical alignment) и TN+film (twisted nematic and retardation film) которые позволяют увеличить угол до 160 градусов и более, что соответствует стандарту для ЭЛТ-мониторов.

Кстати, если Вы не знаете, напоминаем, что максимальный угол обзора равен крайнему значению, при котором коэффициент контрастности снижается до 10:1 от оригинального значения при перпендикулярном положении к плоскости экрана.

Коэффициент контрастности

Коэффициент контрастности получается из значений максимального и минимального значения яркости. На ЭЛТ-мониторах это коэффициент равен 500:1 и позволяет получить фото реалистическое качество. Для LCD этот коэффициент имеет значительно меньшее значение. Особенно это заметно при отображении черного цвета. На ЭЛТ-мониторе черный цвет формируется достаточно просто, изменением уровня всех цветовых составляющих. На LCD свет подсветки обычно не регулируется, и находится постоянно во включенном состоянии. Для отображения черного цвета, жидкие кристаллы должны полностью блокировать прохождение света. Однако, физически это не возможно. Несмотря на полную блокировку, свет частично будет проходить через кристаллы. Разработчики работают на этой проблемой и сегодня приемлемыми значениями для LCD являются 250:1.

Яркость

Здесь TFT дисплеи лидируют. Максимальная яркость определяется возможностями лампы подсветки. Поэтому получить значения в 200 - 250 кандела не проблема. Хотя технически возможно получить еще большее значение яркости, на практике этого не требуется.

Максимальная яркости ЭЛТ-мониторов находится на уровне 100 - 120 cd/m 2 . Большее значение яркости получить возможно, однако это требует поднятия напряжения ускорения, что негативно влияет на срок службы фосфорного покрытия.

Пиксельные ошибки

На некоторых LCD мониторах (даже новых) имеются т.н. "заклинившие" или "мертвые" точки. Это происходит из-за дефектных транзисторов. Т.е. конкретный транзистор не может управлять световым потоком. Он либо всегда блокирует свет, либо всегда пропускает. Этот факт очень раздражает, однако, стандарты учитывают наличие до пяти "мертвых" точек на новом LCD. При этом успокаивает только, то, что в будущем они не появятся. Для тех, кого эта проблема особенно волнует, мы рекомендуем тщательно проверять монитор при покупке.

Время отклика

Одной из критических характеристик многих TFT дисплеев является время отклика жидких кристаллов. Это приводит к видимой задержке при отображении анимированных сюжетов. Для современных систем типичным значением отклика является 20 - 30 миллисекунд.

Для сравнения: Для нормального просмотра видео необходимо отображать 25 кадров в секунду, т.е. каждый кадр может отображаться не более 40 миллисекунд. Это говорит о том, что TFT в принципе подходит для просмотра видео.

Цветовое качество - подготовка аналоговых входных сигналов

П сравнению с цифровыми плоско панельными дисплеями, LCD, оборудованные стандартным VGA разъемом, должны конвертировать аналоговый сигнал обратно в цифровой, что приводит к потере цветового качества. Некоторые производители рекомендуют использовать A/D конвертеры, которые могут передавать только 18 bit (3 x 6 bit на каждый цвет (красный, зеленый и синий)). Это приводит к снижению числа отображаемых цветов до 262,144 (псевдо RGB). Режим "True Color" требует отображения 16.7 миллионов цветов.

Преимущества и недостатки TFT дисплеев

После знакомства с оcновными характеристиками TFT дисплеев, мы хотели бы провести сравнение обычного ЭЛТ монитора и TFT. TFT дисплеи предлагают очень хорошие характеристики фокусировки из-за активного управления пикселями. Кроме того, TFT дисплеи лишены различных геометрических искажений и ошибок сходимости. Также мы хотим отметить отсутствие нежелательного мерцания. Все эти преимущества TFT перед ЭЛТ связаны с технической природой. Так, например, для формирования изображения на экране ЭЛТ, электронный луч должен пройти весь экран с лева на право с верху в низ, после чего экран гаснет, и луч переходит в исходную позицию. В большинстве случаев возникшее мерцание не заметно, однако оно имеет негативное влияние на наши глаза. В случае TFT дисплеев каждый пиксель горит постоянно, меняется только интенсивность свечения.

В таблице ниже мы привели сравнение основных характеристик ЭЛТ и TFT дисплеев.

	Плоско панельные дисплеи (TFT)	ЭЛТ-мониторы
	(+) 170 - 250 cd/m 2	(~) 80 - 120 cd/m 2
Коэффициент контрастности	(~) 200:1 - 400:1	(+) 350:1 - 700:1
Угол видимости (контрастность)	(~) 110 - 170 градусов	(+) более 150 градусов
Угол видимости (цвет)	(-) 50 до 125 градусов	(~) более 120 градусов
Ошибки сходимости		(~) 0.0079" - 0.0118" (0,20 - 0,30 mm)
	(+) очень хороший	(~) удовлетворительный - очень хороший
Геометрические и линейные ошибки		(~) возможны
Пиксельные ошибки
Входной сигнал	(+) аналоговый или цифровой	(~) только аналоговый
Масштабирование для различных разрешений	(-) нет или используются методы интерполяции	(+) очень хорошее
Гамма (настройка цвета)	(~) удовлетворительно	(+) фото реалистично
Однородность	(~) более яркое изображение на гранях	(~) более яркое в центре
Чистота цвета/качество	(~) хорошее	(+) высокое
Мерцание		(~) не видимо на частоте более 85 Hz
Время отклика	(-) 20 - 30 msec	(+) не значимо
Потребление энергии	(+) 25 - 40 Вт	(-) 60 - 150 Вт
Габаритные размеры/вес	(+) плоский дизайн, маленький вес	(-) требует много пространства + большой вес

(+) положительно (~) приемлемо (-) отрицательно

Идеальный TFT: Что выбрать?

Итак, если Вы решили купить LCD, мы настоятельно рекомендуем проконсультироваться с продавцом и ознакомиться с описанием конкретной модели. Вам необходимо удостовериться, что выбранный Вами монитор отвечает следующим требованиям:

Заключение

Итак, какие выводы можно сделать из нашей первой статьи.

Во-первых, LCD мониторы стали дешевле, и уже практически достигли уровня традиционных ЭЛТ-мониторов. Во-вторых, мы выяснили, что характеристики современных LCD не только не отстают, но и в некоторых случаях превосходят ЭЛТ-мониторы. LCD мониторы лишены таких недостатков ЭЛТ мониторов, как сходимость и геометрические искажения, не имеют неприятного мерцания и излучения, они занимают минимум площади рабочего места, и потребляют в три раза меньше энергии.

Все это говорит о том, что современные LCD могут свободно применяться не только для работы с офисными приложениями, но и дома при просмотре видео, 3D играх и в других современных приложениях, экономя потребление энергии, сохраняя Ваше здоровье, и не портят дизайн Вашей рабочей комнаты.

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?

1. 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).
2. 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.
3. 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.
4. 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.