Что такое IPS. IPS матрица: что это такое — подробное руководство

А также во всех дисплеях ноутбуков используются матрицы с 18-битным цветом (6 бит на каждый RGB-канал), 24-битность эмулируется мерцанием с дизерингом .

Вначале маленькие ЖК-дисплеи (с малым временем службы) нашли применение в наручных часах , калькуляторах, индикаторах и тп.

Большие экраны стали широко применяться с распространением набирающих спрос лэптопов и ноутбуков .

Технические характеристики

Важнейшие характеристики ЖК-дисплеев:

Тип матрицы - технология, по которой изготовлен ЖК-дисплей.
Класс матрицы - по ISO 13406-2 подразделяются на четыре класса.
Разрешение - горизонтальный и вертикальный размеры, выраженные в пикселях . В отличие от ЭЛТ-мониторов, ЖК имеют одно фиксированное разрешение, остальные достигаются интерполяцией . (ЭЛТ-мониторы также имеют фиксированное количество пикселей, которые также состоят из красных, зеленых и синих точек. Однако из-за особенностей технологии при выводе нестандартного разрешения в интерполяции нет необходимости).
Размер точки (размер пикселя) - расстояние между центрами соседних пикселей. Непосредственно связан с физическим разрешением.
Соотношение сторон экрана (пропорциональный формат) - отношение ширины к высоте (5:4, 4:3, 3:2 (15÷10), 8:5 (16÷10), 5:3 (15÷9), 16:9 и др.)
Видимая диагональ - размер самой панели, измеренный по диагонали. Площадь дисплеев зависит также от формата: монитор с форматом 4:3 имеет большую площадь, чем с форматом 16:9 при одинаковой диагонали.
Контрастность - отношение яркостей самой светлой и самой тёмной точек при заданной яркости подсветки. В некоторых мониторах используется адаптивный уровень подсветки с использованием дополнительных ламп, приведённая для них цифра контрастности (так называемая динамическая) не относится к статическому изображению.
Яркость - количество света, излучаемое дисплеем, обычно измеряется в канделах на квадратный метр.
Время отклика - минимальное время, необходимое пикселю для изменения своей яркости. Составляется из двух величин:
- Время буферизации (input lag ). Высокое значение мешает в динамичных играх; обычно умалчивается; измеряется сравнением с кинескопом в скоростной съёмке. Сейчас (2011) в пределах 20-50 мс; в отдельных ранних моделях достигало 200 мс.
- Время переключения - именно оно указывается в характеристиках монитора. Высокое значение ухудшает качество видео; методы измерения неоднозначны. Сейчас практически во всех мониторах заявленное время переключения составляет 2-6 мс.
Угол обзора - угол, при котором падение контраста достигает заданного, для разных типов матриц и разными производителями вычисляется по-разному, и часто не подлежит сравнению. Некоторые производители указывают в тех. параметрах своих мониторов углы обзора такие к примеру как: CR 5:1 - 176/176°, CR 10:1 - 170/160°. Аббревиатура CR (contrast ratio) обозначает уровень контрастности при указанных углах обзора относительно перпендикуляра к экрану. При углах обзора 170°/160° контрастность в центре экрана снижается до значения не ниже чем 10:1, при углах обзора 176°/176° - не ниже чем до значения 5:1.

Устройство

Субпиксел цветного ЖК-дисплея

Конструктивно дисплей состоит из ЖК-матрицы (стеклянной пластины, между слоями которой и располагаются жидкие кристаллы), источников света для подсветки , контактного жгута и обрамления (корпуса), чаще пластикового , с металлической рамкой жёсткости.

Каждый пиксель ЖК-матрицы состоит из слоя молекул между двумя прозрачными электродами , и двух поляризационных фильтров , плоскости поляризации которых (как правило) перпендикулярны. Если бы жидких кристаллов не было, то свет, пропускаемый первым фильтром, практически полностью блокировался бы вторым фильтром.

Поверхность электродов, контактирующая с жидкими кристаллами, специально обработана для изначальной ориентации молекул в одном направлении. В TN-матрице эти направления взаимно перпендикулярны, поэтому молекулы в отсутствие напряжения выстраиваются в винтовую структуру. Эта структура преломляет свет таким образом, что до второго фильтра плоскость его поляризации поворачивается и через него свет проходит уже без потерь. Если не считать поглощения первым фильтром половины неполяризованного света, ячейку можно считать прозрачной.

Если же к электродам приложено напряжение, то молекулы стремятся выстроиться в направлении электрического поля , что искажает винтовую структуру. При этом силы упругости противодействуют этому, и при отключении напряжения молекулы возвращаются в исходное положение. При достаточной величине поля практически все молекулы становятся параллельны, что приводит к непрозрачности структуры. Варьируя напряжение , можно управлять степенью прозрачности.

Если постоянное напряжение приложено в течение долгого времени, жидкокристаллическая структура может деградировать из-за миграции ионов. Для решения этой проблемы применяется переменный ток или изменение полярности поля при каждой адресации ячейки (так как изменение прозрачности происходит при включении тока, вне зависимости от его полярности).

Во всей матрице можно управлять каждой из ячеек индивидуально, но при увеличении их количества это становится трудновыполнимо, так как растёт число требуемых электродов. Поэтому практически везде применяется адресация по строкам и столбцам.

Проходящий через ячейки свет может быть естественным - отражённым от подложки (в ЖК-дисплеях без подсветки). Но чаще применяют , кроме независимости от внешнего освещения это также стабилизирует свойства полученного изображения.

С другой стороны, ЖК-мониторы имеют и некоторые недостатки, часто принципиально трудноустранимые, например:

Перспективной технологией, которая может заменить ЖК-мониторы, часто считают OLED -дисплеи (матрица с органическими светодиодами), однако она встретила сложности в массовом производстве, особенно для матриц с большой диагональю.

Технологии

Основные технологии при изготовлении ЖК дисплеев: TN+film, IPS (SFT, PLS) и MVA. Различаются эти технологии геометрией поверхностей, полимера, управляющей пластины и фронтального электрода . Большое значение имеют чистота и тип полимера со свойствами жидких кристаллов, применённого в конкретных разработках.

Время отклика ЖК мониторов, сконструированных по технологии SXRD (англ. Silicon X-tal Reflective Display - кремниевая отражающая жидкокристаллическая матрица), уменьшено до 5 мс.

TN+film

TN + film (Twisted Nematic + film) - самая простая технология. Слово film в названии технологии означает дополнительный слой, применяемый для увеличения угла обзора (ориентировочно - от 90 до 150°). В настоящее время приставку film часто опускают, называя такие матрицы просто TN. Способа улучшения контрастности и углов обзора для панелей TN пока не нашли, причём время отклика у данного типа матриц является на настоящий момент одним из лучших, а вот уровень контрастности - нет.

Матрица TN + film работает следующим образом: если к субпикселям не прилагается напряжение, жидкие кристаллы (и поляризованный свет, который они пропускают) поворачиваются друг относительно друга на 90° в горизонтальной плоскости в пространстве между двумя пластинами. И поскольку направление поляризации фильтра на второй пластине составляет как раз угол в 90° с направлением поляризации фильтра на первой пластине, свет проходит через него. Если красные, зеленые и синие субпиксели полностью освещены, на экране образуется белая точка.

К достоинствам технологии можно отнести самое маленькое время отклика среди современных матриц, а также невысокую себестоимость. Недостатки: худшая цветопередача, наименьшие углы обзора.

IPS (SFT)

AS-IPS (Advanced Super IPS - расширенная супер-IPS) - также была разработана корпорацией Hitachi в 2002 году. В основном улучшения касались уровня контрастности обычных панелей S-IPS, приблизив его к контрастности S-PVA панелей. AS-IPS также используется в качестве названия для мониторов корпорации NEC (например, NEC LCD20WGX2) созданных по технологии S-IPS, разработанной консорциумом LG.Philips.

H-IPS A-TW (Horizontal IPS with Advanced True Wide Polarizer ) - разработана LG.Philips для корпорации NEC. Представляет собой H-IPS панель с цветовым фильтром TW (True White - «настоящий белый») для придания белому цвету большей реалистичности и увеличения углов обзора без искажения изображения (исключается эффект свечения ЖК-панелей под углом - так называемый «глоу-эффект»). Этот тип панелей используется при создании профессиональных мониторов высокого качества.

AFFS (Advanced Fringe Field Switching , неофициальное название - S-IPS Pro) - дальнейшее улучшение IPS, разработана компанией BOE Hydis в 2003 году. Усиленная мощность электрического поля позволила добиться ещё больших углов обзора и яркости, а также уменьшить межпиксельное расстояние. Дисплеи на основе AFFS в основном применяются в планшетных ПК , на матрицах производства Hitachi Displays.

Развитие технологии Super Fine TFT от NEC

Название	Краткое обозначение	Год	Преимущество	Примечания
Super Fine TFT	SFT	1996	Широкие углы обзора, глубокий чёрный цвет	. При улучшении цветопередачи яркость стала немного ниже.
Advanced SFT	A-SFT	1998	Лучшее время отклика	Технология эволюционировала до A-SFT (Advanced SFT, Nec Technologies Ltd. в 1998), значительно уменьшив время отклика.
Super-Advanced SFT	SA-SFT	2002	Высокая прозрачность	SA-SFT, разработанная Nec Technologies Ltd. в 2002, позволила улучшить прозрачность в 1,4 раза по сравнению с A-SFT.
Ultra-Advanced SFT	UA-SFT	2004	Высокая прозрачность Цветопередача Высокая контрастность	Позволила достичь в 1,2 раза большей прозрачности по сравнению с SA-SFT, 70 % охвата цветового диапазона NTSC и увеличения контрастности.

Развитие технологии IPS фирмой Hitachi

Название	Краткое обозначение	Год	Преимущество	Прозрачность/ Контрастность	Примечания
Super TFT	IPS	1996	Широкие углы обзора	100/100 Базовый уровень	Большинство панелей также поддерживают реалистичную цветопередачу (8-бит на канал) . Эти улучшения появились ценой более медленного времени отклика, изначально около 50 мс. IPS панели также были очень дороги.
Super-IPS	S-IPS	1998	Отсутствует цветовой сдвиг	100/137	IPS был вытеснен S-IPS (Super-IPS, Hitachi Ltd. в 1998), которая наследует все преимущества технологии IPS с одновременным уменьшением времени отклика
Advanced Super-IPS	AS-IPS	2002	Высокая прозрачность	130/250	AS-IPS, также разработанный Hitachi Ltd. в 2002, улучшая, главным образом, контрастность традиционных S-IPS панелей до уровня, при котором они стали вторыми после некоторых S-PVA.
IPS-Provectus	IPS-Pro	2004	Высокая контрастность	137/313	Технология панелей IPS Alpha с более широкой цветовой гаммой и контрастностью, сравнимой с контрастностью PVA и ASV дисплеев без углового свечения.
IPS alpha	IPS-Pro	2008	Высокая контрастность		Следующее поколение IPS-Pro
IPS alpha next gen	IPS-Pro	2010	Высокая контрастность		Hitachi передает технологию Panasonic

Развитие технологии IPS фирмой LG

Название	Краткое обозначение	Год	Примечания
Super-IPS	S-IPS	2001	LG Display остается одним из главных производителей панелей, основанных на технологии Hitachi Super-IPS.
Advanced Super-IPS	AS-IPS	2005	Улучшена контрастность с расширенной цветовой гаммой.
Horizontal IPS	H-IPS	2007	Достигнута ещё большая контрастность и визуальная более однородная поверхность экрана. Также дополнительно появилась технология Advanced True Wide Polarizer на основе поляризационной плёнки NEC, для достижения более широких углов обзора, исключения засветки при взгляде под углом. Используется в профессиональной работе с графикой.
Enhanced IPS	e-IPS	2009	Имеет более широкую апертуру для увеличения светопроницаемости при полностью открытых пикселях, что позволяет использовать более дешевые в производстве лампы подсветки, с более низким энергопотреблением. Улучшен диагональный угол обзора, время отклика уменьшено до 5 мс.
Professional IPS	P-IPS	2010	Обеспечивает 1,07 млрд цветов (30-битная глубина цвета). Больше возможных ориентаций для субпикселя (1024 против 256) и лучшая глубина true color-цветопередачи.
Advanced High Performance IPS	AH-IPS	2011	Улучшена цветопередача, увеличено разрешение и PPI , повышена яркость и понижено энергопотребление.

MVA/PVA

Матрицы MVA/PVA (VA - сокр. от vertical alignment - вертикальное выравнивание) считаются компромиссом между TN и IPS, как по стоимости, так и по потребительским свойствам.

Технология MVA (Multi-domain Vertical Alignment ) разработана компанией Fujitsu как компромисс между TN и IPS технологиями. Горизонтальные и вертикальные углы обзора для матриц MVA составляют 160° (на современных моделях мониторов до 176-178°), при этом благодаря использованию технологий ускорения (RTC) эти матрицы не сильно отстают от TN+Film по времени отклика. Они значительно превышают характеристики последних по глубине цветов и точности их воспроизведения.

MVA стала наследницей технологии VA, представленной в 1996 году компанией Fujitsu. Жидкие кристаллы матрицы VA при выключенном напряжении выровнены перпендикулярно по отношению ко второму фильтру, то есть не пропускают свет. При приложении напряжения кристаллы поворачиваются на 90°, и на экране появляется светлая точка. Как и в IPS-матрицах, пиксели при отсутствии напряжения не пропускают свет, поэтому при выходе из строя видны как чёрные точки.

Достоинствами технологии MVA являются глубокий чёрный цвет (при перпендикулярном взгляде) и отсутствие как винтовой структуры кристаллов, так и двойного магнитного поля . Недостатки MVA в сравнении с S-IPS: пропадание деталей в тенях при перпендикулярном взгляде, зависимость цветового баланса изображения от угла зрения.

Аналогами MVA являются технологии:

PVA (Patterned Vertical Alignment ) от Samsung.
Super PVA от Sony-Samsung (S-LCD).
Super MVA от CMO.

PLS

PLS-матрица (Plane-to-Line Switching ) была разработана компанией Samsung как альтернатива IPS и впервые продемонстрирована в декабре 2010 года. Предполагается, что эта матрица будет на 15 % дешевле, чем IPS.

Достоинства:

плотность пикселей выше по сравнению с IPS (и аналогична с *VA/TN);
высокая яркость и хорошая цветопередача;
большие углы обзора;
полное покрытие диапазона sRGB;
низкое энергопотребление, сравнимое с TN.

Недостатки:

время отклика (5-10 мс) сравнимо с S-IPS, лучше чем у *VA, но хуже чем у TN;
более низкая контрастность (600:1), чем у всех остальных типов матриц;
неравномерная подсветка.

Подсветка

Сами по себе жидкие кристаллы не светятся. Чтобы изображение на жидкокристаллическом дисплее были видимым, нужен . Источник может быть внешним (например, Солнце), либо встроенным (подсветка). Обычно лампы встроенной подсветки располагаются позади слоя жидких кристаллов и просвечивают его насквозь (хотя встречается и боковая подсветка, например, в часах).

Внешнее освещение

Монохромные дисплеи наручных часов и мобильных телефонов большую часть времени использует внешнее освещение (от Солнца, ламп комнатного освещения и т. д.). Обычно позади слоя пикселей из жидких кристаллов находится зеркальный или матовый отражающий слой. Для использования в темноте такие дисплеи снабжаются боковой подсветкой. Существуют также трансфлективные дисплеи , в которых отражающий (зеркальный) слой является полупрозрачным, а лампы подсветки располагаются позади него.

Подсветка лампами накаливания

В прошлом в некоторых наручных часах с монохромным ЖК-дисплеем использовалась сверхминиатюрная лампа накаливания . Но из-за высокого энергопотребления лампы накаливания являются невыгодными. Кроме того, они не подходят для использования, например, в телевизорах, так как выделяют много тепла (перегрев вреден для жидких кристаллов) и часто перегорают.

Электролюминесцентная панель

Монохромные ЖК-дисплеи некоторых часов и приборных индикаторов используют для подсветки электролюминесцентную панель. Эта панель представляет собой тонкий слой кристаллофосфора (например, сульфида цинка), в котором происходит электролюминесценция - свечение под действием тока. Обычно светится зеленовато-голубым или жёлто-оранжевым светом.

Подсветка газоразрядными («плазменными») лампами

В течение первого десятилетия XXI века подавляющее большинство LCD-дисплеев имело подсветку из одной или нескольких газоразрядных ламп (чаще всего с холодным катодом - CCFL, хотя недавно стали использоваться и EEFL). В этих лампах источником света является плазма, возникающая при электрическом разряде через газ. Такие дисплеи не следует путать с плазменными дисплеями , в которых каждый пиксель сам светится и является миниатюрной газоразрядной лампой.

Светодиодная (LED) подсветка

В начале 2010-х получили распространение ЖК-дисплеи, имеющие подсветку из одного или небольшого числа светодиодов (LED). Такие ЖК-дисплеи (в торговле нередко называемые LED TV или LED-дисплеями) не следует путать с настоящими LED-дисплеями , в которых каждый пиксель сам светится и является миниатюрным светодиодом.

Производители

Chi Mei Innolux Corporation (Chimei Innolux)
Chunghwa Picture Tubes (CPT)

Envision
HyDis

Toshiba Matsushita Display Technology (TMD)

См. также

Промышленный ЖК-дисплей

Примечания

Литература

С. П. Мирошниченко, П. В. Серба. Устройство ЖКИ. Лекция 1
Мухин И. А. Как выбрать ЖК-монитор? Компьютер-бизнес-маркет № 4(292), январь 2005. С. 284-291.
Мухин И. А. Развитие жидкокристаллических мониторов BROADCASTING Телевидение и радиовещание: 1 часть - № 2(46) март 2005. С. 55-56; 2 часть - № 4(48) июнь-июль 2005. С. 71-73.
Мухин И. А.

В настоящее время для производства мониторов народного потребления применяются два самых основных, так сказать – корневых, технологии изготовления матриц – LCD и LED.

LCD является аббревиатурой от словосочетания «Liquid Crystal Display», что в переводе на всем понятный русский язык означает жидкокристаллический дисплей, или ЖКИ.
LED расшифровывается как «Light Emitting Diode», что на нашем языке читается как светоизлучающий диод, или просто — светодиод.

Все остальные типы являются производными от этих двух столпов дисплеестроения и представляют собой доработанные, модернизированные и улучшенный варианты своих предшественников.

Ну что же, рассмотрим теперь эволюционный процесс, пройденный дисплеями при становлении на службу человечеству.

Виды матриц мониторов, их характеристики, сходства и различия

Начнем с наиболее привычного нам ЖК экрана. В его состав входят:

Матрица, которая поначалу представляла собой сэндвич из пластин стекла, перемежающихся пленкой жидких кристаллов. Позже, с развитием технологии, вместо стекла начали использоваться тонкие листы пластика.
Источник света.
Соединительные провода.
Корпус с металлическим обрамлением, которое придает жесткость изделию

Точка экрана, отвечающая за формирование изображения, называется пикселем , и состоит из:

Прозрачные электроды в количестве двух штук.
Прослойки молекул активного вещества между электродами (это и есть ЖК).
Поляризаторы, оптические оси которых перпендикулярны друг-другу (зависит от конструкции).

Если между фильтрами не было бы ЖК, то свет от источника проходя через первый фильтр и поляризуясь в одном направлении, полностью задерживался бы вторым, из-за его того, что его оптическая ось перпендикулярна оси первого фильтра. Поэтому, как бы мы не светили на одну сторону матрицы, со второй стороны она остается черной.

Поверхность электродов, касающаяся ЖК обработана таким образом, чтобы создать определенный порядок расположения молекул в пространстве. Иначе говоря – их ориентацию, которая имеет свойство изменятся в зависимости от величины напряжения электрического тока, приложенного к электродам. Далее уже начинаются технологические различия в зависимости от типа матрицы.

Tn матрица расшифровывается как «Twisted Nematic», что в переводе означает «Извивающиеся нитевидные». Изначальное расположение молекулы – в виде четверть оборотной спирали. То есть свет от первого фильтра преломляется так, что проходя вдоль кристалла он попадает на второй фильтр в соответствии с его оптической осью. Следовательно, в спокойном состоянии такая ячейка всегда прозрачна.

Воздействуя на электроды напряжением можно изменять угол поворота кристалла вплоть до его полного распрямления, при котором свет через кристалл пройдет без преломления. А так, как он уже был поляризован первым фильтром, то второй его полностью задержит, и ячейка будет черной. Изменение величины напряжения изменяет угол поворота, а соответственно и степень прозрачности.

Преимущества

Недостатки – маленькие углы обзора, низкая контрастность, плохая цветопередача, инерционность, энергопотребление

TN+Film матрица

От простой TN отличается наличием специального слоя, призванного повысить раствор обзора в градусах. На практике достигается значение в 150 градусов по горизонтали для лучших моделей. Применяется в подавляющем большинстве телевизоров и мониторов бюджетного уровня.

Преимущества – низкое время отклика, дешевизна.

Недостатки – углы обзора очень маленькие, низкая контрастность, плохая цветопередача, инерционность.

TFT матрица

Сокращение от «Think Film Transistor» и переводится как «тонкопленочный транзистор». Более корректным было бы название TN-TFT так, как это не тип матрицы, а технология изготовления и отличие от чисто TN состоит лишь в способе управления пикселями. Здесь он реализован при помощи микроскопических полевых транзисторов, а потому такие экраны относятся к классу активных ЖКИ. То есть это не тип матрицы, а способ управления ею.

IPS или SFT матрица

Да, и это тоже потомок той, самой древней ЖКИ пластины. По сути представляет собой более развитую и модернизированную TFT так, как называется Super Fine TFT (очень хороший ТФТ). Угол обзора увеличен лучших изделий достигает 178 градусов, а цветовой охват практически идентичен естественному

Преимущества – углы обзора, цветопередача.

Недостатки – цена слишком высокая по сравнению с TN, время отклика редко бывает ниже 16 мс.

Виды Ips матрицы:

Н-IPS – повышает контраст изображения и снижает время отклика.
AS-IPS – основное качество заключается в повышении контрастности.
H-IPS A-TW — H-IPS с технологией «True White», которая улучшает белый цвет и его оттенки.
AFFS — увеличение напряжённости электрического поля для больших углов обзора и яркости.

PLS матрица

Доработанная, с целью снижения себестоимости и оптимизации времени отклика (до 5 миллисекунд), версия IPS. Выведена концерном Самсунг и является аналогом Н-IPS, АН-IPS, которые запатентованы другими разработчиками электроники.

Подробнее про PLS матрицу можно узнать в нашей статье:

VA, MVA и PVA матрицы

Это тоже технология изготовления, а не отдельный тип экрана.

– сокращение от «Vertical Alignment», в переводе — вертикальное выравнивание. В отличии от TN матрицы VA в выключенном состоянии свет не пропускают
MVA матрица . Доработанная VA. Целью оптимизации было повышение углов обзора. Снижения времени отклика удалось благодаря задействованию технологии OverDrive.
PVA матрица . Не является отдельным видом. Представляет собой MVA, запатентованный Самсунг под своим названием.

Также существует еще большее количество всевозможных доработок и улучшений, с которыми рядовой пользователь вряд ли столкнётся на практике – максимум, что укажет производитель на коробке, это основной тип экрана и все.

Параллельно ЖКИ развивалась технология LED. Полноценные, чистокровные экраны ЛЕД изготавливаются из дискретных светодиодов либо матричным, либо кластерным способом и в магазинах бытовой техники не встречаются.

Причина отсутствия в продаже полновесных ЛЕД кроется в их больших габаритах, низком разрешении, крупнозернистости. Удел таких устройств – баннеры, уличное ТВ, медиафасады, устройство бегущей строки.

Внимание! Не спутайте маркетинговое название типа «LED-монитор» с настоящим светодиодным дисплеем. Чаще всего под этим название будет скрываться обычный ЖКИ типа TN+Film, но подсветка будет выполнена при помощи светодиодной лампы, а не люминесцентной. Это все, что в таком мониторе будет от LED технологии – только подсветка.

OLED дисплеи

Отдельным сегментом выступают OLED дисплеи, представляющие собой одно из самых перспективных направлений:

Достоинства

маленький вес и габаритные размеры;
низкий аппетит к электричеству;
неограниченные геометрические формы;
не нужна подсветка специальной лампой;
углы обзора вплоть до 180 градусов;
мгновенный отклик матрицы;
контрастность превышает все известные альтернативные технологии;
возможность создания гибких экранов;
температурный диапазон шире, чем у других экранов.

Недостатки

маленький срок службы диодов определенного цвета;
невозможность создания долговечных полноцветных дисплеев;
очень высокая цена, даже по сравнению с IPS.

Для справки. Возможно нас читают и любители мобильных девайсов, поэтому затронем и сектор портативной техники:
AMOLED (Active Matrix Organic Light-Emitting Diode) – комбинация LED и TFT
Super AMOLED – Ну тут, мы думаем, все понятно!

Исходя из предоставленных данных следует заключение, что матрицы мониторов бывают двух типов – жидкокристаллические и светодиодные. Также возможны их комбинации и вариации.

Следует знать — матрицы разделены нормативами ISO 13406-2 и ГОСТ Р 52324-2005 на четыре класса о которых скажем лишь, что первый класс предусматривает полное отсутствие битых пикселей, а четвертым классом разрешается до 262 дефекта на миллион точек.

Как узнать, какая матрица в мониторе?

Существует 3 способа удостовериться в типе матрицы вашего экрана:

а) Если сохранилась упаковочная коробка и техническая документация, то там наверняка вы можете увидеть таблицу с характеристиками устройства, среди которых будет указана интересующая информация.

б) Зная модель и название можно воспользоваться услугами онлайн-ресурса производителя.

Если посмотреть на цветную картинку TN монитора по разными углами сбоку-сверху-снизу, то будет видны искажения цвета (вплоть до инверсии), блеклость, желтизна белого фона. Полностью черного цвета добиться невозможно – будет глубоко серый, но не черный.
IPS легко определить по черной картинке, которая приобретает фиолетовый оттенок при отклонении взгляда от перпендикулярной оси.
Если перечисленные проявления отсутствуют, то это либо более современный вариант IPS, либо ОЛЕД.
OLED от всех других отличает отсутствие лампы подсветки, поэтому черный цвет на такой матрице представляет собой полностью обесточенный пиксель. А даже у самой лучшей IPS черный цвет светиться в темноте за счет BackLight.

Давайте же узнаем, какая она – лучшая матрица для монитора.

Какая матрица лучше, как они влияют на зрение?

Итак, возможность выбора в магазинах ограничена тремя технологиями TN, IPS, OLED.

Обладает низкой стоимостью, имеет приемлемые временные задержки и постоянно совершенствует качество изображения. Но из-за низкого качества конечного изображения может рекомендоваться только для домашнего применения – иногда кино посмотреть, иногда игрушку погонять и время от времени поработать с тексами. Как вы помните время отклика у лучших моделей достигает 4 мс. Недостатки в виде плохой контрастности и неестественности цвета вызывает повышенную утомляемость глаз.

IPS это, конечно же, совсем другое дело! Яркие, сочные и естественные цвета передаваемой картинки предоставят превосходный комфорт работы. Рекомендуется для полиграфических работ, дизайнерам или тем, кто готов заплатить за удобство кругленькую сумму. Ну а играть будет не очень удобно вследствие высокого отклика – далеко не все экземпляры могут похвастаться даже 16 мс. Соответственно – спокойная, вдумчивая работа – ДА. Классно посмотреть киношку – ДА! Динамичные стрелялки – НЕТ! Зато глаза не устают.

OLED . Эх, мечта! Такой монитор могут себе позволить либо достаточно обеспеченные люди, либо пекущиеся о состоянии своего зрения. Если бы не цена, то можно было бы рекомендовать всем и каждому – характеристики этих дисплеев обладают достоинствами всех остальных технологических решений. На наш взгляд здесь нет недостатков, кроме стоимости. Но есть надежда – технология совершенствуется и соответственно – удешевляется так, что ожидается закономерное снижение производственных затрат на изготовления, что сделает их более доступными.

Выводы

На сегодняшний день лучшая матрица для монитора это, конечно же Ips/Oled, изготовленная по принципу органических светодиодов, и они довольно активно применяются в сфере переносной техники – мобильные телефоны, планшеты и прочие.

Но, если излишних денежных ресурсов не наблюдается, то стоит остановить свой выбор на более простых моделях, но в обязательном порядке со светодиодными лампами подсветки. ЛЕД лампа имеет больший ресурс, стабильность светового потока, широкий предел регулирования подсветки и очень экономичны в плане энергопотребления.

Долгое время компьютерные мониторы и мобильные телефоны оснащались TFT-дисплеем. Казалось, что возможностей такой матрицы вполне хватает для просмотра качественной картинки. Но постепенно выяснилось, что существуют и другие технологии, позволяющие значительно увеличить углы обзора, а также повысить цветопередачу. Одной из таких технологий является IPS, речь о которой пойдет в данной статье.

В своё время изобретение IPS-дисплеев позволило создателям смартфонов и планшетов сделать большой скачок в качестве отображаемой картинки. Впервые мобильные устройства приблизились по этому параметру к плазменным телевизорам! Теперь смартфоны могли похвастать практически максимальными углами обзора, да и цветопередача начала приятно радовать глаз.

Варианты расположения субпикселей

Выполненная по технологии IPS матрица состоит из расположенных параллельно друг другу тонкоплёночных транзисторов. Или жидких кристаллов, как их называют гораздо чаще. Ещё одним отличием от TFT-дисплея является тот факт, что кристаллы при отсутствии напряжения (когда нужно добиться показа черного цвета) не поворачиваются. Именно эти два свойства приводят к тому, что цвета почти не искажаются, какой бы угол обзора не выбрал зритель. Также хорошо заметно, что IPS-экран выдает более глубокий черный цвет, особенно дорогая его вариация, встраиваемая во флагманские смартфоны или недешевые телевизоры.

Строение каждого субпикселя

Недостатки IPS-матриц

Параллельное расположение пикселей играет и отрицательную роль. К сожалению, экран IPS имеет длительное время отклика . Если разработчики не применяли дорогостоящие ухищрения, то этот параметр будет равняться примерно 5-8 мс. У TFT-матрицы этот параметр обычно не превышает 2-3 мс. Конечно, в обычной жизни такую разницу человек вряд ли заметит. Чувствуется приличное время отклика только в некоторых играх. Речь в данном случае идет об играх для PS4 и Xbox One, на смартфоне подобные проблемы совсем не ощущаются.

Другой недостаток технологии заключаются в высоком энергопотреблении . Как ни крути, а смартфоны с IPS-дисплеем расходуют заряд достаточно быстро. Связано это с тем, что поворачивать массив расположенных параллельно друг другу кристаллов (это нужно для показа того или иного цвета) заметно сложнее - для этого требуется большее напряжение. Именно поэтому телефоны с IPS-экраном обычно оснащаются либо ёмким аккумулятором, либо энергоэффективным процессором.

Поведение субпикселей при разной яркости

А вот цену однозначно занести в недостатки нельзя. Конечно, TFT-матрицы всё ещё дешевле, из-за чего таковые до сих пор встраиваются в кнопочные мобильники. Но разница уже не столь велика, поэтому даже сверхбюджетные смартфоны на базе Android всё чаще получают IPS-дисплей. Но нужно понимать, что не все экраны, созданные по этой технологии, являются одинаковыми. Наиболее дешевые всё же имеют некоторое искажение цветов при просмотре с определенных углов обзора. Но даже такие матрицы выдают гораздо более качественную картинку, нежели TFT-изделия.

Какой дисплей лучше: IPS или AMOLED?

Конечно, напрашивается сейчас и сравнение с гораздо более дорогостоящими экранами, выполненными по технологии AMOLED . Такие матрицы создаются на основе органических светодиодов. То есть, их пиксели не только расположены параллельно друг другу, благодаря чему достигаются максимальные углы обзора, они ещё и светятся самостоятельно! В связи с этим основанный на органических светодиодах дисплей предоставляет более глубокие черные цвета, в связи с чем и реалистичность картинки значительно повышается.

Итак, AMOLED vs IPS. Кто же побеждает? Конечно же, более дорогая матрица. Неспроста в наиболее продвинутые телевизоры встраиваются OLED-экраны . Отличие между дисплеями двух типов заметить очень легко, особенно если сравниваются матрицы, встроенные в относительно недорогие смартфоны. Тем не менее, нужно не забывать, что производство компактных AMOLED-дисплеев в нормальных объемах налажено только у Samsung . Конечно, южнокорейцы продают некоторый объем своей продукции на сторону, но до сих пор AMOLED-экраны встречаются в других смартфонах достаточно редко. В связи с этим выбирать покупателям не приходится - если сумма на покупку устройства выделена не особо большая, то придется искать аппарат с IPS-экраном.

Подведение итогов

Технология IPS не будет забыта ещё очень долго. Сейчас изготовленные по ней экраны имеют наилучшее соотношение цены и качества. Ни в коем случае не покупайте смартфон, оснащенный TFT-дисплеем - эта технология уже отжила своё. Ну а думать об AMOLED-экране нужно лишь при наличии достаточно крупной свободной суммы.

Данная технология изготовления матриц уже плотно вошла в современный мир. Конкурентов у нее достаточно.

Но для того, чтобы понять, какая технология лучше, следует разобраться, что такое ips матрицы и чем они лучше.

Само название «IPS» расшифровывается как In-Plan-Switching, что дословно можно перевести как «внутриплощадочное переключение» .

Проще говоря, данная технология позволяет отображать картинку на мониторе с более активной матрицей .

IPS-матрицы подразумевают под собой тип жидкокристаллического экрана. Открыли такой тип компании Hitachi и NEC в результате исследований в 1996 году.

На данный момент за улучшение этой технологии взялась также компания LG. Разработали эту технологию в качестве альтернативы ЖК-дисплеям TN+film.

Технику с такой технологией изготовления дисплеев использует достаточно много производителей, так как она позволяет значительно улучшить цветопередачу и качество изображения .

Основана работа жидкокристаллических экранов на поляризации.

Обычно, свет, который мы видим, не поляризован. Это значит, что его волны лежат во множестве различных плоскостей.

Существуют вещества, способные преклонять свет в одну плоскость, а называются такие вещества поляризаторами.

Свет не сможет пройти через два поляризатора, у которых плоскости расположены на 90 градусов по отношению друг к другу.

При расположении между ними другого вещества, способного изменять вектор падения света на необходимый угол, то мы получим возможность управлять яркостью .

Самая простая матрица ЖК-экрана содержит в себе следующие части:

Лампа подсветки, в основном ртутная;
Отражатели и полимерные световоды, которые в системе дают равномерную подсветку;
Фильтр-поляризатор;
Стеклянная пластина подложка с, нанесенными на нее, контактами;
Жидкие кристаллы;
Еще один поляризатор;
Закрывающая стеклянная подложка с контактами.

Помимо стандартного фильтра в цветные матрицы встроен цветной фильтр. Каждый пиксель состоит из точек трех цветов, собранных в ячейки – красный, синий и зеленый .

Каждая из ячеек либо включена, либо выключена, тем самым, формируются оттенки и цвета. Если включить все ячейки одновременно, это даст белый цвет .

Поделить матрицы можно на пассивные и активные. Пассивные по другому называют простыми.

В них управление попиксельно, что значит от ячейки к ячейке.

При изготовлении жидкокристаллических экранов в этой технологии зачастую появляется проблема, что при увеличении диагонали автоматически увеличиваются длины проводников, передающие ток на пиксели.

Выражается эта проблема в том, что при слишком длинных проводниках во время передачи изменения на последний пиксель первый будет уже разряжен и отключится.

Также из-за большой длины ухудшается напряжение.

Эту проблему решили создание активных матриц. Основной технологией стала TFT (Thin Film Transistor – тонкопленочный транзистор).

Эта технология позволила управлять пикселями по отдельности, что значительно уменьшает время реакции матрицы.

Таким образом, появилась возможность создания мониторов и телевизоров с наибольшими диагоналями.

Транзисторы находятся по отдельности и не зависят друг от друга. У каждой ячейки пикселей имеется свой транзистор .

Для предотвращения потери заряда ячейкой, к пикселям идет конденсатор, который выступает в роли буфера емкости.

Благодаря этому, значительно уменьшено время реакции.

Виды IPS матриц

Читайте также: PLS матрица что это? Обзор на примере Philips 276E7Q + Отзывы

За все то время, что существует данная технология, было создано множество видов IPS-матриц. Их улучшали для более четкой и качественной передачи изображения.

На сегодняшний день существует 7 видов матриц:

1 S-IPS (Super IPS) – Данный вид был создан в 1998 году. В нем была значительно повышено контрастность изображения и уменьшено время отклика.

2 AS-IPS (Advanced Super IPS) – Открыта эта технология была в 2002 году. В ней повысили яркость и еще больше увеличили контрастность, за счет чего качество передачи изображений значительно улучшилось.

3 H-IPS (Horisontal IPS) – Этот вид создали в 2007 году. В нем разработчики оптимизировали передачу белого цвета, а также еще больше увеличили контрастность. Такое улучшение позволила сделать картинки с большей естественностью. Больше всего такому улучшению были рады фоторедакторы, так как при редактировании фотоэлементов стали более заметны многие детали.

4 Е-IPS (Enhanced-IPS) – Такой вид был разработан в 2009 году. В нововведении уменьшили время отклика и сделали улучшенную прозрачность. Также, такие матрицы имеют меньшее энергопотребление. Это достигается за счет установки в них маломощных и недорогих лап подсветки. Соответственно, качество изображения из-за меньшего энергопотребления незначительно снижена.

5 Р-IPS (Professional IPS) – В 2010 году выпустили более новый вид IPS. В нем было значительно увеличено количество цветов и оттенков, за счет чего изображение стало еще более красочным и детальным. Такой вид матрицы используется в более профессиональной технике, поэтому она более дорогая.

6 S-IPS II (Super IPS II) – Улучшенный вариант первого вида. Разработана она была сразу после P-IPS.

7 AH-IPS (Advanced High IPS) – На сегодняшний день, это самый лучший вид IPS-матриц, который был разработан еще в 2011 году. В ней намного улучшили естественность, яркость и четкость передаваемого изображения. На данный момент, этот вид является основным при изготовлении современной техники, имеющей дисплеи.

Типы подсветки IPS-матриц

Абсолютно в любой матрице есть встроенная подсветка. В IPS основными типами подсветки являются люминесцентные лампы и LED-подсветка (светодиодная).

Люминесцентная – более устаревший вид подсветки. На сегодняшний день встретить ее можно довольно редко. Исчезать с рынка такой вид подсветки начал с 2010 года.

Светодиодная LED-подсветка встречается в 90% матриц . Она улучшает цветопередачу и яркость экранов.

При выборе матрицы, несомненно, стоит отдавать предпочтение экранам и мониторам именно с этим типом подсветки.

Она также увеличит контрастность и четкость изображения на экране и не даст уставать глазам при длительной работе за компьютером или планшетом .

Преимущества и недостатки IPS

У данного вида матрицы есть большое количество преимуществ.

Главное из них – улучшенная цветопередача и яркость.

Также можно отметить увеличенные углы обзора, благодаря которым изображение будет четко видно с любого ракурса.

Еще, неотъемлемым преимуществом является то, что на таком типе матрицы очень хорошо видно пиксели.

Пользователи отмечают, что на IPS-матрица черный цвет более черный.

Остальные цвета более насыщенно передаются на экран.

Из недостатков можно отметить высокую стоимость.

Несмотря на то, что технология довольно давно закрепилась на рынке, стоимость у нее всё равно высокая.

Это связано с более высокими показателями, а также дороговизной исходных материалов.

К недостаткам еще можно причислить малое быстродействие. В то время как у TN-матриц время переключения изображения составляет 1 мс, то у IPS этот показатель составляет 8-10 мс.

Также пользователями отмечена высокая инерционность, которая при просмотре фильмов в формате 3D незначительно притормаживает кадровую частоту.

Сравнение IPS и TFT дисплеи

Читайте также: ТОП-15 Телевизоров с технологией Смарт ТВ | Рейтинг актуальных моделей в 2019 году

TFT дисплеи – это разновидность ЖК дисплея, в котором используется активная матрица, управляемая тонкопленочными транзисторами. Она усиливает каждый пиксель, улучшает быстродействие и контрастность .

Самым же продвинутым созданием считается TFT IPS (IPS является разновидностью TFT), это проявляется в том, что жидкие кристаллы в нем расположены параллельно, когда через них проходит ток, они стройно и быстро поворачиваются в другую сторону.

Угол обзора таких дисплеев достигает 180 градусов, а картинка отличается высокой контрастностью и хорошей цветопередачей.

Последние модели айфонов и айпадов избрали именно IPS-версию, но количество пикселей на конкретную единицу площади.

Это может быть показателем того, что из этих вариантов более стоящее, надежное и имеет потенциал к развитию.

Телевизоры c IPS

Читайте также: Какой телевизор лучше выбрать? ТОП-12 актуальных моделей 2018 года

Диагональ экрана этого телевизора составляет 40”. Также, снабжена IPS-матрицей.

Экран тонкий, а дизайн очень качественный. Разрешение 1920х1080 пикселей.

Подсветка установлена светодиодная (LED). Так как матрица установлена технологии IPS, то и углы обзора соответствующие – 178 градусов.

У этой модели та же диагональ, что и у предыдущей – 40”.

Оснащена матрицей IPS, которая подсвечена с помощью LED-подсветки ленточного типа.

Разрешение у этого телевизора стандартное – 1920х1080 пикселей. Углы обзора соответствуют стандарту типа матрицы, и составляет 178 градусов.

LG 32LF510U

Так как компания LG последние годы занимается улучшением технологии IPS-матриц, несомненно, они снабжают технику собственного производства таким типом матриц.

У этой модели телевизора диагональ 32”, а разрешение 1366х768 пикселей. Тем не менее, на качестве изображения это никак не сказывается.

Углы обзора как и у всех устройств с IPS-матрицей составляет 178 градусов.

Читайте также: ТОП 10 Самых лучших ультрабуков на рынке | Актуальный рейтинг 2019 года

Экран данной модели ноутбука имеет диагональ 14” с встроенной IPS-матрицей.

Матовое покрытие экрана Acer SWIFT 3 не отсвечивает при прямом попадании света.

Угол обзора составляет 178 градусов, что является стандартом для этого типа матриц. Разрешение - 1920х1080 пикселей.

Эта модель ноутбука имеет матрицу IPS, с разрешением 1920х1080 пикселей, либо 3840х2160 пикселей (зависит от модификации). Диагональ экрана 15,6“.

Угол обзора составляет стандартные для IPS 178 градусов.

Или телевизор, то вы наверняка столкнетесь с термином IPS. Консультант в магазине электроники наверняка скажет вам, что IPS это очень круто, но что это такое он навряд ли объяснит. Поэтому в данной статье мы постараемся рассказать о том, что такое IPS, зачем оно нужно, а также чем оно лучше от других подобных технологий.

IPS что это

IPS – это один из типов жидко-кристаллических дисплеев. Данная технология появилась в 1996 году как результат исследований, которые проводились компаниями Hitachi и NEC. От этих двух компаний данная технология получила и два названия. Hitachi назвала данную технологию «IPS» (сейчас это название используется чаще всего), а компания NEC дала название «SFT». Сейчас улучшением данной технологии занимается еще и компания LG.

Технология IPS разрабатывалась как альтернатива более простой и популярной технологии жидкокристаллических дисплеев TN+film. Дисплеи TN+film отличаются невысокой стоимостью и быстрой реакцией . Однако такие дисплеи имеют плохие углы обзора. Если пользователь будет смотреть на такой дисплей не под прямым углом, то цвета будут искажаться. Степень искажения зависит от особенностей конкретного дисплея. Иногда искажения меньше иногда больше, но избавиться от них полностью технология TN+film не позволяет. Более того даже если пользователь смотрим прямо на дисплей, цветопередача все равно не будет идеальной.

Сравнение углов обзора IPS и TN+film (IPS сверху)

Технология IPS позволяет решить обе эти проблемы TN+film. Дисплей с матрицей IPS может выдавать одинаково хорошую картинку вне зависимости от угла, с которого сморит пользователь. При этом IPS матрицы обладают более правильной цветопередачей. Так технология IPS позволяет передать всю глубину цвета RBG 24 bit. Еще одно преимущество данной технологии – более правдивый черный цвет. Если у TN+film черный цвет больше похожий на темно-серый, то здесь черный действительно черный.

Макро фотография матриц TN+film и IPS (TN+film сверху)

История развития технологии IPS

В технических характеристиках монитора обычно указывается не просто IPS, а более конкретное название технологии. Например, e-IPS, P-IPS, AH-IPS, IPS-Pro и т.д. Для того чтобы не ошибиться при выборе монитора не обязательно знать все особенности каждой конкретной реализации технологии IPS. Главное знать к какому году относится данный вариант IPS матрицы, для того чтобы не купить откровенно устаревшее устройство. Ниже мы приводим таблицу, которая позволит быстро сориентироваться в данном вопросе.

Развитие технологии SFT от компании NEC
Год	Название	Сокращенное название
1996	Super Fine TFT	SFT
1998	Advanced SFT	A-SFT
2002	Super-Advanced SFT	SA-SFT
2004	Ultra-Advanced SFT	UA-SFT
Развитие технологии IPS от компании Hitachi
Год	Название	Сокращенное название
1996	Super TFT	IPS
1998	Super-IPS	S-IPS
2002	Advanced Super-IPS	AS-IPS
2004	IPS-Provectus	IPS-Pro
2008	IPS alpha	IPS-Pro
2010	IPS alpha next gen	IPS-Pro
Развитие технологии IPS от компании LG
Год	Название	Сокращенное название
2001	Super-IPS	S-IPS
2005	Advanced Super-IPS	AS-IPS
2007	Horizontal IPS	H-IPS
2009	Enhanced IPS	e-IPS
2010	Professional IPS	P-IPS
2011	Advanced High Performance IPS	AH-IPS

Альтернатива IPS матрицам

Кроме IPS существуют и другие технологии, которые стремятся заменить популярные и дешевые TN+film матрицы. Ниже мы рассмотрим наиболее популярные альтернативы IPS матрицам.

VA/MVA/PVA – технология, которая была разработана компанией Fujitsu в 1996 году. Основными преимуществами матриц на основе данной технологии являются: качественный черный цвет (как на IPS), а также цена, которая обычно ниже, чем в IPS. Главный недостаток VA/MVA/PVA матриц это искажения, которые появляются при изменении угла обзора. В зависимости от производителя данная технология может иметь и другие названия. Например, Super PVA от Sony-Samsung, ASV или ASVA от Sharp, Super MVA от CMO.

Сравнение углов обзора PVA и TN+film (PVA справа)

PLS – технология от компании Samsung. Данная технология была впервые показана в 2010 году. Компания Samsung позиционирует данную технологию в качестве прямого конкурента IPS. Основными преимуществами PLS матриц являются: более низкая цена (по сравнению с IPS), хорошие углы обзора, качественная цветопередача, а также низкое потребление электроэнергии (на уровне матриц TN+film). Основным недостатком технологии PLS считается медленная реакция матрицы (5-10 мс, примерно тоже, что и у S-IPS).