|
Исторически первой технологией изготовления ЖК-панелей была так называемая TN - Twisted Nematic. Название произошло оттого, что в выключенном состоянии кристаллы в ячейках образовывали спираль, достигалось это размещением кристаллов между выравнивающими пластинами с бороздками, направленными перпендикулярно друг другу (у каждой из пластин кристаллы выстраивались вдоль бороздок). При приложении электрического поля все кристаллы выстраивались одинаково, т. е. спираль распрямлялась, а при снятии кристаллы вновь стремились ориентироваться вдоль бороздок.
У TN-панелей было несколько существенных недостатков. Во-первых, естественным состоянием панели, когда кристаллы образуют спираль, было прозрачное, т. е. она пропускала свет. Благодаря этому при выходе из строя одного из тонкопленочных транзисторов свет через соответствующий пиксел будет беспрепятственно выходить наружу, образуя весьма заметную постоянно горящую точку.
Во-вторых, недостатком TN оказалась контрастность. Развернуть все жидкие кристаллы перпендикулярно фильтру оказалось практически невозможно, поэтому контрастность таких панелей оставляла желать много лучшего, а уровень черного мог превышать 2 кд/м2 - такой цвет выглядит как темно-серый, но отнюдь не как черный даже при достаточно большом внешнем освещении.
В-третьих, низкая скорость реакции, первые панели имели время отклика около 50 мс. Впрочем, этот недостаток удалось преодолеть с разработкой технологии STN - Super Twisted Nematic, которая позволила уменьшить время отклика до 30 мс.
И, наконец, последний серьезный недостаток - очень небольшие углы обзора, всего около 90°. Впрочем, способ борьбы был найден и тут: нанесение на поверхность экрана полимерной пленки с большим показателем преломления позволило расширить углы обзора до 120-140° без существенного изменения технологии; такие панели получили название TN+Film. Тем не менее, конкурировать с ЭЛТ было все еще трудно.
В 1995 г. компании Hitachi и NEC совместно разработали новую технологию, призванную решить проблемы TN-матриц, - In-Plane Switching (IPS). 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.
Еще одним преимуществом IPS над TN-матрицами было то, что у IPS в выключенном состоянии пиксел не пропускает свет, и при выходе из строя тонкопленочного транзистора соответствующий ему субпиксел выглядит черным, а не светящимся, что менее заметно.
Однако не обошлось и без недостатков. Во-первых, в технологии IPS переориентация кристаллов требует большей напряженности поля и занимает больше времени, чем в технологии TN, поэтому достичь небольшого времени отклика IPS-панелей сложнее. Во-вторых, оба электрода в IPS расположены на одной плоскости, поэтому они занимают больший процент общей площади экрана, чем расположенные на разных плоскостях электроды TN-матриц. Это приводит к меньшей прозрачности панели и соответственно к необходимости в более мощной подсветке для обеспечения той же яркости. В-третьих, изготовленные по технологии IPS матрицы оказываются заметно дороже, технология TN благодаря своей простоте оказалась самой дешевой. Впоследствии на базе IPS были также разработаны технологии Super-IPS (S-IPS) и Dual Domain IPS (DD-IPS), однако вывести этот тип панелей в лидеры они так и не смогли из-за довольно высокой стоимости.
Надо отметить, что компания Samsung некоторое время выпускала матрицы, выполненные по технологии АСЕ (Advanced Coplanar Electrode) - аналог технологии IPS. Однако сейчас выпуск АСЕ-матриц уже свернут.
В 1996 г. компания Fujitsu предложила еще одну технологию изготовления ЖК-панелей - MVA (Multidomain Vertical Alignment). В ней каждый элемент с помощью выступов на внутренней поверхности фильтров разбивался на зоны так, чтобы ориентация кристаллов в каждой конкретной зоне наиболее подходила для взгляда на матрицу с определенного угла, а кристаллы в разных зонах перемещались независимо. Благодаря этому удалось добиться отличных углов обзора без заметных цветовых искажений изображения - попавшие при отклонении наблюдателя от перпендикуляра к экрану в поле зрения более яркие зоны будут компенсироваться находящимися рядом более темными, поэтому контрастность упадет незначительно. При подаче же электрического поля кристаллы во всех зонах выстраиваются так, что практически независимо от угла наблюдения видна точка с максимальной яркостью.
Практически в технологии MVA удалось решить большинство проблем как TN+Film, так и IPS-матриц: углы обзора достигли 160° по вертикали и горизонтали, контрастность могла превышать 600:1, "битые" пикселы выглядели черными, а полное время отклика составило всего 25 мс. Были лишь две ложки дегтя, но, надо заметить, довольно существенные: во-первых, при уменьшении разницы между начальным и конечным состояниями пиксела время отклика росло, во-вторых, технология получилась довольно дорогой.
Похожая технология под названием Patterned Vertical Alignment, PVA, была разработана и компанией Samsung. Принцип действия и параметры PVA-матриц в общем аналогичны MVA-матрицам.
Полтора-два года назад практически все аналитики, пытающиеся предсказать дальнейшее развитие рынка ЖК-мониторов с технологической точки зрения, были единодушны: будущее за MVA. TN+Film-матрицам отводилась роль не более чем дешевой альтернативы, используемой в 15-дюйм мониторах да в младших 17-дюйм моделях.
Все изменилось, когда компания AU Optronics представила TN+Film-матрицу со временем отклика всего 16 мс. По остальным параметрам она была не лучше, а в чем-то даже хуже существовавших 25-мс TN-матриц (уменьшившиеся углы обзора, плохая цветопередача), но малое время отклика сделало свое дело, так как было отличной маркетинговой приманкой для потребителей. Кроме того, разумеется, дешевизна технологии - на фоне продолжающихся ценовых войн каждый лишний доллар за матрицу оказывается для производителя тяжким бременем, а TN-матрицы и по сию пору остаются самыми дешевыми (заметно дешевле и IPS-, и MVA-матриц).
В результате сочетания этих двух факторов (удачной приманки для потребителя в виде малого времени отклика и низкой цены самой матрицы) в настоящий момент мониторы на матрицах, отличных от TN+Film. практически не выпускаются. Исключение составляют разве что топ-модели Samsung на PVA-матрицах да весьма дорогие мониторы на S-IPS-матрицах, предназначенные для профессиональной работы с цветом.
В общем, на сегодня мы имеем следующую картину.
TN+Film
На этом типе матриц выпускаются все 15-дюйм мониторы и абсолютное большинство 17-дюймовых.
По сравнению с первыми TN-матрицами производителям удалось добиться весьма серьезных успехов. Во-первых, углы обзора увеличены до 140-150°, причем характерные для TN цветовые искажения при взгляде на экран сбоку (белый цвет становится грязно-желтым) на последних моделях матриц сведены к минимуму. Впрочем, углы обзора по вертикали по-прежнему недостаточно велики: если посмотреть на TN-матрицу перпендикулярно экрану, будет заметно (особенно на равномерном сером цвете), что верх экрана немного темнее низа. Если же переместиться немного вверх и посмотреть на матрицу сверху вниз, то верх экрана станет нормальным, но зато нижняя его часть потеряет контрастность и будет выглядеть белесой. Тем не менее, серьезных неудобств углы обзора современных матриц уже не причиняют.
Контрастность матриц со временем также серьезно улучшилась: если когда-то уровень черного 2 кд/м2 был практически нормальным явлением, то сейчас низкоконтрастной можно считать матрицу с уровнем черного около 1 кд/м2, а лучшие образцы среди последних моделей показывают уже 0,4-0,6 кд/м2. Назвать это идеалом нельзя: свечение такой матрицы, залитой равномерным черным фоном, прекрасно заметно в темноте, да и любая неравномерность подсветки обычно достаточно хорошо видна, однако такие показатели можно считать приемлемыми для работы.
Цветопередача абсолютного большинства TN-матриц "хромает" из-за их "18-битовости", однако алгоритмы FRC в современных мониторах, как правило, справляются со своей задачей достаточно хорошо, и для домашнего непрофессионального применения цветопередачу качественных мониторов на TN-матрицах можно считать удовлетворительной. Тем не менее на нее также необходимо обращать внимание при выборе монитора, так как до сих пор встречаются модели с крайне низким качеством реализации FRC.
По времени отклика современные TN-матрицы в основном делятся на 25- и 16-мс. Вообще говоря, изредка встречаются и более медленные матрицы, но лишь в самых дешевых моделях мониторов. Быстрые 16-мс матрицы постепенно вытесняют с рынка и 25-мс модели, которые на данный момент также встречаются только в моделях нижнего и иногда среднего уровня. Справедливости ради надо отметить, что заявленные 16-мс достигаются только на переходах с черного на белый, а при меньшей разнице между конечным и начальным состояниями пиксела время отклика практически не отличается от лучших образцов 25-мс матриц; однако с учетом того, что все прочие параметры последних моделей 16-мс TN+Film-матриц не хуже, чем у их более медленных собратьев, тенденции по вытеснению с рынка 25-мс TN+Film-матриц вполне понятны.
Дальнейшее развитие этого типа матриц, судя по всему, пойдет по пути увеличения скорости (уже появились отдельные мониторы на 12-мс матрицах), углов обзора и контрастности. Также в последнее время стали появляться 19-дюйм мониторы на TN+Film-матрицах, хотя, вообще говоря, это нехарактерная для больших диагоналей технология.
В общем, можно сказать, что TN-матрицы предназначены в первую очередь для игровых мониторов. Невысокая контрастность, проблемы с цветопередачей, сравнительно небольшие углы обзора - цена, которую приходится платить за время отклика. Таким образом, для работы с текстом, графикой, фотографиями и т. д., т. е. для применений, где время отклика несущественно, чего нельзя сказать о других параметрах, лучше обратить внимание на мониторы на других типах матриц, в то время как для домашнего игрового компьютера мониторы на TN+Film будут вполне разумным выбором.
Стоит также помнить, что технология TN+Film, несмотря на свой почтенный возраст, в настоящее время сравнительно быстро развивается, поэтому при выборе монитора в первую очередь надо обращать внимание на наиболее новые модели, так как вероятность того, что в них окажется матрица с большей контрастностью и лучшими углами обзора, довольно велика. К сожалению, сделать однозначные выводы из даты выпуска монитора нельзя: производители иногда устанавливают в старые модели мониторов новые матрицы, не меняя при этом названия самой модели, а иногда и выпускают новые мониторы на старых моделях матриц.
IPS
Технология IPS в настоящий момент в основном представлена мониторами с большой диагональю - 18 дюймов и более. Во многом произошло это благодаря стараниям совместного предприятия LG. Philips LCD, выпускающего большой ассортимент IPS-панелей с такими диагоналями, и началу господства быстрых TN+Film-матриц среди 17-дюйм мониторов.
Как и TN+Film-, IPS-матрицы со временем заметно улучшили свои характеристики, в первую очередь время отклика, которое теперь составляет 25 мс. Однако конкурировать с TN+Film по скорости реакции IPS-матрицы все равно не способны из-за сравнительно большого времени отклика при переключении пиксела между двумя близкими состояниями, зато это с лихвой компенсируется другим их достоинством - отличной цветопередачей, особенно у матриц, выполненных по модернизированной технологии под названием Super-IPS.
Фактически сегодня ЖК-мониторы на S-IPS-матрицах - практически единственный разумный выбор для профессиональной работы с цветом, поэтому соответствующие модели мониторов базируются именно на них. Размеры экрана у таких мониторов начинаются с 17 дюймов, однако на рынке они занимают весьма небольшую нишу, не составляя какой-либо конкуренции TN-матрицам, в первую очередь благодаря сравнительно высокой цене (например, розничная цена S-IPS-монитора iiyama H430 почти 700 долл., в то время как сравнительно дорогой для TN+Film-технологии монитор iiyama E431S стоит около 570 долл.).
Увы, но с контрастностью у IPS-матриц точно такие же проблемы, как и у TN+Film - она сравнительно невелика, так как уровень черного составляет 0,5-1,0 кд/м2. Наряду с этим углы обзора если и не идеальны (при отклонении в сторону изображение заметно теряет контрастность), то весьма велики по сравнению с TN-матрицами: сидя перед монитором, заметить какую-либо неравномерность цвета или контрастности по вине недостаточных углов обзора невозможно.
Итак, этот тип матриц хорошо подходит для работы с цветом, но при этом мониторы на S-IPS-матрицах вполне пригодны и для игр благодаря достаточно хорошему времени отклика. К сожалению, мониторы на IPS по разумной цене можно встретить только начиная с 18-дюйм моделей. С рынка 17-дюйм мониторов они практически полностью вытеснены, за исключением нескольких моделей полупрофессионального уровня, которые продаются по соответствующей цене.
MVA
Технология MVA, которой аналитики дружно предрекали безоблачное будущее, также пала жертвой дешевых и быстрых TN+Film-матриц. В настоящий момент 17-дюйм мониторы на MVA найти в продаже практически невозможно, да и моделей с большей диагональю сравнительно немного.
Причин, приведших к такой ситуации, две - цена и время отклика. Дело в том, что, как уже отмечалось, у MVA-матриц время переключения пиксела очень быстро растет с уменьшением разницы между начальным и конечным состояниями, легко превышая даже 50 мс. Благодаря этому MVA-мониторы совершенно непригодны для динамичных игр: изображение в них, особенно малоконтрастное, будет сильно смазываться при любом резком движении. Вместе с высокой ценой это и погубило MVA. Впрочем, на переходах с черного на белый и обратно время отклика не превышает 25 мс, так что для контрастных изображений эти матрицы подходят прекрасно.
К сожалению, достоинства технологии MVA так и не смогли перевесить эти недостатки, несмотря на то, что их немало. Во-первых, хорошая контрастность - уровень черного у качественной матрицы может опускаться ниже 0,5 кд/м2, что хоть и не позволяет на равных конкурировать с ЭЛТ-мониторами, но однозначно лучше результатов TN- или IPS-матриц. Черный фон экрана монитора на MVA-матрице в темноте уже не выглядит столь отчетливо серым, да и неравномерность подсветки заметно меньше сказывается на изображении.
Выгодно отличают MVA и углы обзора: они обеспечивают совершенно комфортную работу за монитором без каких-либо искажений цвета или падения контрастности, если, конечно, отклонение взгляда от перпендикуляра не слишком велико.
Более того, MVA-матрицы обеспечивают еще и весьма неплохую цветопередачу - не такую хорошую, как S-IPS, но более чем подходящую для большинства нужд.
Таким образом, MVA-матрицы превосходят как IPS, так и TN+Film по всем параметрам, кроме времени отклика. Они могли бы стать прекрасным выбором для рабочих мониторов, на которых не предполагается запускать игры, но, к сожалению, эти матрицы практически вытеснены с рынка, особенно с рынка 17-дюйм моделей. Разработчик технологии, компания Fujitsu, посчитала рынок ЖК-мониторов недостаточно для себя интересным и сейчас не занимается разработками новых матриц, передав права на них компании AU Optronics. К сожалению, дальнейшие перспективы развития технологии пока неясны.
PVA
Эта технология была разработана компанией Samsung и в общем повторяет MVA. Более того, судя по всему, одной из целей разработки было именно создание технологии, аналогичной MVA, но свободной от патентов Fujitsu и связанных с ними лицензионных выплат.
Соответственно, все недостатки и достоинства PVA-матриц те же, что и у MVA. Они обладают отличной контрастностью (уровень черного цвета у PVA-матрицы может составлять всего 0,1-0,3 кд/м2), великолепными углами обзора (при оценке углов обзора согласно стандартному критерию падения контрастности до 10:1 получается, что их ограничивает не матрица, а выступающая над ней пластиковая рамочка экрана - у последних моделей мониторов на PVA заявлены углы 178°) и очень хорошей цветопередачей. Мониторы на PVA-матрицах малопригодны для динамичных игр - из-за большого времени отклика при переключении пиксела между близкими состояниями изображение будет заметно смазываться.
Большой интерес к этому типу матриц вызывает их распространенность в продаже. Если монитор на хорошей 17-дюйм MVA-матрице найти практически невозможно, то с PVA их разработчик (компания Samsung) старается регулярно выпускать в продажу новые модели. На данный момент, например, без труда можно найти мониторы SyncMaster 173T и SyncMaster 173P, оба на базе 17-дюйм PVA.
Справедливости ради надо заметить, что другие фирмы выпускают мониторы на PVA-матрицах ненамного охотнее, чем на MVA, но присутствие как минимум одного серьезного производителя, причем такого, как Samsung, уже дает PVA-матрицам ощутимый плюс.
Монитор на базе PVA-матриц - практически идеальный выбор для работы благодаря своим характеристикам, наиболее близким к ЭЛТ-мониторам среди всех типов матриц (если не учитывать большое время отклика - единственный серьезный недостаток PVA). Более того, 17-дюйм модели на их основе легко найти в продаже, причем по вполне умеренным ценам (по сравнению, скажем, с мониторами на S-IPS-матрицах), так что при выборе рабочего монитора, для которого не слишком важно поведение в динамичных играх, обязательно надо обратить внимание на PVA.
В прошлом году компания Samsung представила технологию Dynamical Capacitance Compensation, DCC (динамическая компенсация емкости), которая, по заверениям инженеров, способна сделать время переключения пиксела не зависящим от разности между его конечным и начальным состояниями. В случае успешной реализации DCC PVA-матрицы окажутся одними из самых быстрых среди всех существующих сейчас типов матриц, сохранив при этом прочие свои достоинства, однако на данный момент даже в новейших мониторах от Samsung (например, SyncMaster 173P) эта технология не реализована.
Резюме
Таким образом, на сегодня рынок мониторов с точки зрения используемых в них матриц распределен примерно следующим образом:
15-дюйм модели: только TN+Film, преимущественно 25-мс матрицы. Каких-либо перспектив развития нет, так как производство этих мониторов приносит сравнительно небольшую выгоду производителям, а с точки зрения потребителя они в результате недавнего подорожания не так уж сильно отличаются в цене от младших 17-дюйм моделей, уступая им в функциональности. Типичные недорогие офисные мониторы, не обладающие какими-либо выдающимися показателями.
17-дюйм модели: рынок этих мониторов практически полностью захвачен TN+Film-матрицами, преимущественно со временем отклика 16 мс, хотя до сих пор встречается и достаточно много 25-мс матриц, и те и другие - преимущественно 18-бит. Эти в прошлом сугубо игровые мониторы медленно, но верно улучшают свои параметры, что делает их пригодными и для работы. Небольшая часть рынка занята дорогими полупрофессиональными мониторами на IPS-матрицах и несколько более дешевыми моделями на PVA-матрицах в основном компании Samsung. Последние, в силу отличных характеристик матриц и разумной цены, - очень неплохой выбор в качестве рабочих мониторов,
18-дюйм модели: этот сегмент занят IPS-матрицами от LG.Philips LCD. Составлявшие им конкуренцию АСЕ- и PVA-матрицы Samsung в настоящий момент сняты с производства. Впрочем, есть и исключения - например, iiyama AS4637UT, оборудованный S-IPS матрицей от NEC, но этот монитор позиционируется как полупрофессиональный и отличается довольно большой ценой.
19-дюйм модели: рынок этих мониторов поделен между IPS-, MVA- и PVA-матрицами. По разнообразию матриц он наиболее благоприятен, особенно учитывая сравнительно недавнее появление 19-дюйм мониторов на TN+Film-матрицах. К сожалению, кроме разнообразия моделей на отличных от TN типах матриц, ничего другого по сравнению с 17-дюйм мониторами этот сегмент рынка предложить не может: абсолютное большинство 19-дюйм мониторов от своих 17-дюйм собратьев отличаются только размером экрана, а не рабочим разрешением, которое составляет 1280x1024. Конечно, есть отдельные модели на S-IPS-матрицах с разрешением 1600x1200, но распространены они очень мало, в первую очередь благодаря высокой цене.
20-дюйм и более крупные модели: здесь также присутствуют все типы матриц, кроме TN+Film, однако количество выпускаемых моделей мониторов сравнительно невелико - из-за большой цены на них маленький спрос, и этот сегмент рынка пока развивается вяло. Впрочем, уже есть модели 20-дюйм ЖК-мониторов с ценой около 1000 долл., так что в случае дальнейшего уменьшения разницы в цене между ними и 19-дюйм моделями стоит ожидать оживления производителей матриц с большой диагональю и мониторов на них. Основное новшество, которое они принесут пользователям, - это работа при разрешении 1600x1200.
Надо отметить, что производителей ЖК-панелей значительно меньше, чем изготовителей собственно мониторов. Это связано с тем, что производство панелей требует постройки высокотехнологичных фабрик, что крайне недешево (особенно в условиях постоянной конкуренции), в то время как изготовление монитора на базе готового ЖК-модуля (модулем называется ЖК-панель в сборе с лампами подсветки, так она обычно поставляется) сводится практически к обычным монтажным операциям, для которых не требуется ни сверхчистых помещений, ни какого-либо высокотехнологичного оборудования. Два крупнейших производителя и разработчика матриц на данный момент - это совместное предприятие Royal Philips Electronics и LG Electronics под названием LG.Philips LCD и компания Samsung. LG.Philips LCD в первую очередь специализируется на IPS-матрицах, поставляя их многим крупным компаниям - например, Sony и NEC. Фирма Samsung более известна 25-мс TN+Film- и PVA-матрицами, преимущественно для мониторов собственного производства.
Точно определить, на чьей матрице собран тот или иной монитор, можно только разобрав его либо найдя неофициальную информацию в Интернете (официально производитель матрицы указывается редко). При этом необходимо помнить, что информация о какой-либо конкретной модели распространяется только на эту модель и никак не затрагивает другие мониторы того же производителя; например, в разных моделях мониторов Sony в разное время использовались матрицы от LG.Philips, AU Optronics и Chunghwa Picture Tubes (СРТ), а в мониторах NEC - помимо перечисленных, еще и компаний Hitachi, Fujitsu, Samsung и Unipac, не считая собственных матриц NEC. Более того, многие производители устанавливают в мониторы одной и той же модели, но разного времени выпуска различные матрицы - по мере появления более новых моделей матриц старые просто заменяются без изменения маркировки монитора. Например, мониторы LG серии Flatron L1710 за свою "жизнь" поменяли три типа матриц: со временем отклика 40, 25 и 16 мс.
|
06.11.2004 г.