TN матрица: описание, плюсы и минусы

Первые компьютерные мониторы имели неприлично большие размеры и работали с ЭЛТ (электронно-лучевой трубкой). С развитием технологий производства были разработаны плоские жидкокристаллические мониторы. Принцип работы жидкокристаллических мониторов строится на изменении угла поворота кристаллов под воздействием напряжения электрического тока, что приводит к изменению цветового спектра, проходящего через кристалл.

На сегодняшний день производители компьютерных матриц предлагают широкий диапазон технологий изготовления, от которых зависят параметры отображения картинки. От того, насколько четким, качественным и ярким будет изображение зависит комфорт при работе с компьютером. Немаловажным параметром является частота обновления — чем выше этот показатель, тем более плавную картинку без рывков и задержек будет выдавать экран. Особенно актуальна высокая частота обновления для игровых мониторов, где скорость смены кадров играет огромную роль.

Технология изготовления Twisted Nematic (TN) известна с 80-х годов прошлого столетия, однако не потеряла свою актуальность в настоящее время. Основная причина популярности технологии заключается в простоте и дешевизне изготовления. Это положительно сказалось на итоговой стоимости матрицы, которая доступна для людей с невысокими доходами. Ложкой дегтя можно считать невысокие показатели цветопередачи и малый угол обзора. Однако эти минусы компенсируются высокой скоростью отклика и высокой частотой обновления кадров.

Twisted Nematic (TN)

Плюсы TN матриц

Матрицы, выполненные по TN технологии имеют ряд неоспоримых преимуществ, выгодно выделяющих их перед конкурентами:

• Невысокая стоимость. Процесс производства по технологии Twisted Nematic подразумевает очень простую структуру кристаллов — спиралевидную. Это позволяет наладить процесс производства с меньшими затратами и, как следствие, снизить конечную стоимость готового изделия. Подобные матрицы широко применяются в игровых линейках ноутбуков и мониторов, делая их еще доступнее для покупки.
• Высокая частота обновления кадров. Дисплей, выполненный по TN технологии позволяет достичь показателя в 240 герц, в то время как частота обновления кадров у других моделей едва достигает 150-200 герц. Это позволяет сделать процесс восприятия картинки на мониторе максимально комфортным для зрителя.
• Быстрый отклик. Этот нюанс нашел отклик у любителей компьютерных игр, поскольку картинка при смене кадра не тормозит и не имеет никаких графических артефактов. Это позволяет наиболее качественно погрузиться в процесс игры. Просмотр фильмов с резкой сменой сцен и цветов также становится очень комфортным — все кадры показываются четко, без искажений и наплывов.
• Низкое энергопотребление. В матрицах подобного типа предусмотрена возможность использования светодиодной подсветки. В свою очередь это ведет к снижению энергозатрат при работе монитора и более долгому сроку его эксплуатации, поскольку срок службы светодиодов в разы превышает таковой у люминесцентных ламп подсветки. Также LED-подсветка более ремонтопригодна, нежели CCFL лампы.

Минусы TN матриц

Матрицы Twisted Nematic не лишены определенных недостатков:

• Малый угол обзора. Из-за особенностей строения сетки кристаллов цвет картинки значительно искажается при отклонении угла обзора, вплоть до полной инверсии. Производитель частично решил проблему с углом обзора нанесением дополнительного слоя поляризатора на матрицу, который позволяет значительно увеличить углы обзора. Однако даже использование Film пленки не решает проблему с малым углом обзор на 100 процентов. Единственный выход — это правильное расположение монитора перед глазами зрителя. В некотором роде, подобный нюанс можно считать плюсом — окружающим будет сложнее отследить, что происходит на мониторе компьютера, тем самым обеспечивается конфиденциальность данных пользователя.
• Низкая цветопередача. Корень данного недостатка кроется в невозможности точного позиционирования кристаллов относительно светофильтра, поскольку их поведение становится нестабильным при определенных условиях. Также на цветопередачу влияет скорость отклика — чем она выше, тем ниже показатели цветопередачи. Учитывая, что у TN матриц скорость отклика от 2-х миллисекунд (что является отличным показателем), можно сделать соответствующий вывод о цветопередаче.
• Невысокая контрастность — это также результат высокой частоты обновления кадров и скорости отклика. Для увеличения последних приходится жертвовать некоторыми промежуточными цветовыми значениями, что приводит к снижению контрастности отображаемой картинки. При повседневном использовании этот момент не станет критичным, но при профессиональной работе с графикой может стать фатальным.

Выводы

В настоящее время технология Twisted Nematic широко распространена. Совершенствование производственного процесса позволило свести к минимуму неудобства пользования такими матрицами. Например, добавление дополнительного промежуточного слоя экрана — Film-пленки — значительно улучшило углы обзора. Теперь этот показатель практически идентичен дисплеям, выполненным по другим технологиям, например IPS или VA.

До настоящего времени TN мониторы пользуются популярностью в игровом направлении. Определяющую роль в этом сыграли высокая частота обновления кадров и быстрый отклик. В динамичных играх эти показатели являются определяющими и технология Twisted Nematic полностью покрывает требования игроков к качеству графики.

Невысокая стоимость устройства с TN матрицей также играет значительную роль, поскольку зачастую именно стоимость является определяющим фактором при покупке. Сравнивая продукты в аналогичном ценовом диапазоне, но выполненные по разным технологиям, можно с уверенностью сказать, что TN матрица выйдет победителем по качественным характеристикам.

Для работы с графикой и редактурой видео лучше выбрать более яркую и контрастную модель, поскольку из-за уникальности каждого кристалла в TN матрице цветопередача может быть не на самом высоком уровне. Также невысокая контрастность играет отрицательную роль, если речь идет о работе с графикой. Но за высокие показатели скорости отклика и частоты обновления кадров приходится платить некоторыми неудобствами.

Тем не менее такой вариант идеально подойдет для повседневного использования. Современные дисплеи в большинстве своем лишены тех недостатков, которые были характерны для самых первых моделей, а по некоторым показателям даже обыгрывают матрицы, выполненные по другим технологиям.

Что такое панельный монитор TN? Отвечено:

При поиске мониторов потребители неизбежно сталкиваются с такими терминами, как скрученный нематик (TN), вертикальное выравнивание (VA) или плоскостное переключение (IPS), когда речь идет о типах панелей. Все три типа панелей доступны по разным ценам и имеют свои плюсы и минусы. В игровых мониторах часто используются панели TN из-за их высокой скорости и низкой стоимости.

История панелей TN

Панели TN основаны на жидкокристаллической технологии. Первым человеком, отметившим цветогенерирующие свойства жидких кристаллов, был человек по имени Фридрих Рейнитцер. В 1888 году он обнаружил, что определенные виды холестерина, экстрагированного из моркови, имеют две температуры плавления. При первой температуре плавления он становится непрозрачной жидкостью, а при второй температуре плавления становится прозрачным. Это явление лежит в основе того, что в конечном итоге стало ЖК-дисплеем.

В 1911 году французский физик Шарль-Виктор Моген впервые заметил искривленный нематический эффект. Он обнаружил, что если поместить жидкие кристаллы между двумя выровненными поляризаторами, свет все равно будет проходить через них. Зная, что свет обычно не проходит через два выровненных поляризатора, он предположил, что кристаллы переполяризуют свет.

Только в 1972 году было создано первое настоящее устройство TN. Во время работы в Швейцарии два физика по имени Мартин Шадт и Вольфганг Хельфрих обнаружили, что приложение напряжения к жидким кристаллам может перенаправлять свет из-за искривления их структуры. Они разработали первый четырехразрядный ЖК-экран.

Их открытие проложило путь к устройствам с цифровыми дисплеями и широко использовалось в часах и калькуляторах. Первый цветной ЖК-телевизор появился только в 1988 году и имел крошечный двухдюймовый экран. С тех пор технология TN развивалась быстрыми темпами и теперь служит основой для многих ЖК-экранов, включая телевизоры и мониторы.

Изображение из Encyclopedia Brittanica

Как работает панель TN?

Панели

TN содержат жидкие кристаллы, расположенные между двумя поляризационными фильтрами. Каждый фильтр имеет одинаковый размер, но ориентирован на 9под углом 0 градусов друг к другу, один из которых расположен вертикально, а другой горизонтально. В стандартной форме свет не может проходить через фильтры из-за их ориентации. Когда на жидкие кристаллы подается напряжение, их молекулы скручиваются на 90 градусов, позволяя свету проходить через фильтры.

Эта система применяется к каждому пикселю, который делится на красный, зеленый и синий подпиксели. Цвет каждого субпикселя регулируется проходящим через него напряжением, при этом каждому из них доступно до 256 оттенков. При отображении графики на экране каждый субпиксель имеет свой цвет и влияет на общий цвет пикселя. Затем каждый пиксель имеет свой собственный цвет, который сочетается со всеми другими пикселями для создания изображения на экране.

Преимущества панелей TN

Использование панелей TN для игровых мониторов дает много преимуществ. Пара основных причин, по которым их предпочитают для игр, — это их высокая частота обновления и время отклика, которые делают их идеальными для динамичных соревновательных игр.

Еще одна причина популярности TN-панелей — их цена. Они недороги по сравнению с другими типами панелей, что делает их идеальными для бюджетных игровых мониторов, таких как LG Ultragear 24GL600F-B и Asus VP28UQG.

Недостатки панелей TN

Несмотря на высокую скорость, панели TN имеют некоторые недостатки. Они не могут конкурировать с панелями IPS или VA, когда речь идет о точности цветопередачи. Многие панели TN также имеют более узкие углы обзора по сравнению с другими типами мониторов.

---

Хотя это общие характеристики панелей TN, реальная производительность варьируется в зависимости от самого экрана, и часто между различными типами дисплеев наблюдается совпадение.

См. предложения Dot Esports

Будущее TN-панелей: 3D, лучшее качество изображения

Будущее технологии витого нематика направлено в сторону 3D-представления по ряду причин, таких же разнообразных, как медицинская визуализация и военная подготовка. Качество лежит в основе усилий по коммерциализации, поскольку, несмотря на то, что ежегодно производятся миллионы дисплеев и панелей TN-LCD, гонка заключается в создании трехмерных презентаций. Скрученные нематики играют ключевую роль в этой судьбе.

Точка, когда жидкие кристаллы в ответ на приложение магнитного поля вдоль осей их молекул становятся параллельными; совершенствуется до такой степени, что позволяет производить проекторы, мониторы и / или видеопанели, которые позволяют воспринимать трехмерное изображение человеческим наблюдением. Это усовершенствование является необходимым улучшением для обеспечения удаленной визуальной связи, которая воспроизводит личные взаимодействия. Такая технология будет представлять реалистичные образы, которые передают все визуальные сигналы, связанные с межличностными ассоциациями.

Будущее человеческого существования может зависеть от стратегий снижения энергопотребления, которые могут включать удаленное трехмерное видео для обеспечения личного взаимодействия без необходимости поездок. Такие альтернативы должны были бы учитывать обычные проблемы мобильности, которые сегодня обычно обеспечивают смартфоны и планшетные ПК. Выпускаемые в настоящее время скрученные нематические ЖК-дисплеи обеспечивают масштабируемые решения для элементарных пространственных представлений, которые требуют наушников для восприятия трехмерных эффектов.

По мере того, как ученые улучшали характеристики полимерной буферизации и магнитного переключения управляющей электроники, ожидания большей яркости и более широких углов обзора достигаются при значительно более низких производственных затратах. Эти факторы постепенно повысили конкурентоспособность ЖК-продуктов, использующих технологию активной матрицы. Потребность в более точном разрешении дисплея стимулирует исследования в области использования жидких кристаллов скрученных нематиков и открывает многообещающие перспективы для будущего производства экономически эффективных продуктов с еще более реалистичным представлением.

Улучшение качества

Большинство достижений в области мониторов и дисплеев касаются цвета и разрешения. И наоборот, вопросы качества, которые определяют превосходство в целях потребления, включают угол обзора, качество изображения, повышенную яркость и более низкие затраты на производственную линию.

Высокая стоимость строительства заводов по производству конкурентоспособных жидкокристаллических дисплеев на тонкопленочных транзисторах (TFT-LCD) подталкивает производство менее дорогостоящих скрученных нематиков (TN) на общий рынок дисплеев. Линейка продуктов включает в себя компоненты дисплеев для цифровых телевизоров, компьютерных мониторов, мобильных телефонов, портативных видеоигр, КПК и навигационных систем. Этот толчок также разделяет рынок на коммерческие продажи, требовательные к качеству, и менее требовательные рынки одноразовых торговых марок.

Яркость экрана, воспринимаемая человеческим глазом, является результатом уменьшения рассеяния света по отношению к направленному движению молекул кристалла. Усовершенствования этого эффекта уменьшения в сочетании с запатентованными методами более быстрого переключения улучшили качество изображения за счет обращения к цветовой гамме с более высокой яркостью, что исправило ошибки и отклонения цветового смещения.

Со временем несколько крупных производителей вступили в партнерские отношения и создали совместные предприятия, что привело к увеличению количества пикселей при одновременном ускорении переключения, чтобы обеспечить более быстрое время отклика при меньших производственных затратах. Развитие альтернативных технологий вертикального и шаблонного выравнивания пикселей снизило искажения при неперпендикулярном просмотре, характерные для скрученных нематических панелей.