Технологии изготовления матриц мониторов: Какая из 3 матриц лучше — IPS, PLS и TN

Содержание

Какая из 3 матриц лучше — IPS, PLS и TN

Хороший монитор — это удовольствие от кино, веб-серфинга, работы и геймплея. Чтобы найти такой, нужно смотреть не только на классические параметры вроде размера и разрешения, но и на то, какого типа установлена матрица. В этой статье рассказывается о том, какими бывают ЖК мониторы и матрицы.

Чем LCD-панели отличаются друг от друга, каковы их преимущества, а также какими минусами они обладают. Все это поможет понять, с какой панелью лучше выбрать дисплей для конкретных задач.

Раскрытие понятий

Прежде чем перейти к понятиям матриц, стоит поговорить об обозначениях самих дисплеев. В описаниях можно встретить такие варианты, как LCD, ЖК и TFT экран. В чем же их различие?

LCD — обобщенное обозначение категории экранов, к которой принадлежит и TFT, однако обозначение TFT LCD на коробке часто становится причиной для путаницы. На самом деле все достаточно просто.

LCD — плоский дисплей, в основе которого — жидкие кристаллы: это то, что называют ЖК в чистом виде.

TFT же представляет собой панель на основе LCD. Но при изготовлении такой панели используют транзисторы, которые относятся к типу тонкопленочных. И это единственное ее отличие от других ЖК версий.

Интересно: многие производители делают дисплеи изогнутыми. SAMSUNG CURVED C27F390F — как раз такой. А еще у него приличные динамики общей мощностью в 10 Ватт, так что акустику к нему подключать не обязательно.

Какие бывают типы ЖК матриц

Основных видов панелей, на основе которых делают мониторы компьютеров и лэптопов, всего четыре:

  1. TN — чуть ли не самая старая разработка;
  2. IPS — само совершенство;
  3. PLS — не уступает предшественнице;
  4. VA — неплохая разработка, которую успели оценить веб-дизайнеры и фотографы.

Все остальные — лишь варианты вышеперечисленных. Ниже — о распространенных модификациях.

TN и TN + Film — самый простой вариант. Полное название — Twisted Nematic. Версии, дополненные «Film» — разновидность. От предка она отличается дополнительным слоем. Как можно догадаться из названия, модели этой категории были усовершенствованы для более комфортного кинопросмотра.

IPS (In-Plane Switching) матрицы были созданы компанией HITACHI. Цель создателей — разработать что-то получше вышеупомянутых панелей.

В подобных матрицах кристаллы при приложении электрического поля поворачиваются вместе, а не создают спираль. Именно за счет этого создателям удался 178-градусный угол обзора со всех сторон. На данный момент такой показатель — максимально возможный.

Читайте также: Какой монитор лучше — LCD или LED: 7 нюансов

MVA и VA — создавались как альтернатива дорогостоящей IPS. Разработали такую панель в офисах Fujitsu. Эти варианты стали более доступны, и при этом показатели цветопередачи, скорости отклика и углов обзора получились весьма привлекательными.

В случае с VA при создании электрополя кристаллы выравниваются горизонтальным образом, а слои панели не пропускают свет подсветки. У MVA субпиксели разбиты на несколько зон. В современных мультидоменных моделях одна ячеечка может содержать 4 зоны. На всяком фильтре с внутренней стороны есть выступ, все элементы зонированы так, чтобы ориентация кристаллов в каждой зоне наиболее подходила для взгляда на панель под определенным углом. При этом в разных зонах кристаллы перемещаются независимо. Как результат — достойные углы обзора без искажений цветопередачи.

WVA (Wide Viewing Angle) — еще одна модификация технологии VA, которая отличается солидным обзором, прямо как у IPS — до 178 градусов. Однако по другим характеристикам WVA все-таки уступает ей. Впрочем, различия эти столь незначительны, что даже профессионалам заметить их не всегда просто.

PLS-матрица (Plane to Line Switching) — альтернативный вариант IPS моделей, который представила Samsung. Классическую IPS превосходит пиксельной плотностью (качество картинки при этом не теряется), широким спектром оттенков. Рядовой юзер может и не заметить таких отличий, но вот профессиональные дизайнеры уже успели оценить PLS по достоинству.

PVA (Patterned Vertical Alignment)

одна из вариаций TFT MVA, от Самсунг, единственное отличие которой — глубокий черный цвет.

Но какая же матрица все-таки лучше? Ответ — смотря для чего. Для игр — один вариант, а для дизайна и кино может быть совершенно другой. Ниже — описание самых распространенных.

Поклонникам высокого разрешения: 10 лучших мониторов с разрешением 4К

Технология TN+Film

Этот тип матриц применяется в девайсах бюджетной категории, а также в геймерских дисплеях. TN-ов в чистом виде сегодня практически не осталось, однако производители нередко склонны игнорировать «Film» при описании характеристик, так как для современных моделей это уже стало стандартом. Такие панели не лишены недостатков, но и привлекательные особенности у TN+Film тоже есть.

Совет: если нужен супербыстрый монитор, то выбрать MSI Optix G24C4 — правильное решение.

Матрица этого широкоформатного дисплея откликается за 1 миллисекунду.

 

Плюсы

Минусы
Низкая стоимость — обычно мониторы с подобными панелями стоят дешевле остальных. Возможность использовать подсветку любого типа позволяет снижать цену ЖК монитора, не слишком жертвуя качеством. Качество картинки — не самое лучшее. Точное позиционирование кристаллов — не про эти матрицы: каждый из них уникален, а потому тон каждого пикселя может отличаться.
Точность цветопередачи и контрастности снижается пропорционально скорости, так как ради быстроты отклика производителям приходится жертвовать числом возможных промежуточных значений. 
Высокая скорость отклика (от 1 мс) — очень полезное качество для геймеров. Различные современные экшены и шутеры требуют мгновенной реакции. Только так можно добиться максимально комфортной игры. Слабенькие углы обзора в сравнении с другими LCD матрицами. Все портит горизонтальное расположение светофильтров.

По итогу можно сказать, что такой вариант экрана — чуть ли не самый лучший для геймера, а также для нетребовательных любителей фильмов и работающих с документами пользователей. А вот дизайнерам монитор с такой матрицей вряд ли подойдет.

Подборка для геймеров: ТОП-10 лучших игровых мониторов

Технология IPS

Тут кристаллы распределены равномерно по всему экрану, расположены параллельно друг другу. Благодаря такому решению эти матрицы и отличаются умением передавать натуральные оттенки и шикарным обзором под разными углами. У IPS экранов немало преимуществ, и девайсы с панелями этой категории весьма популярны. Они практически универсальны, так как отлично подходят для гейминга, просмотра фильмов и множества профессиональных задач. К тому же в последнее время стоят IPS мониторы уже не так дорого, как раньше.

Какими достоинствами обладает IPS дисплей:

  • При просмотре фото или работе с графическими изображениями матрицы этой категории приятно удивляют цветопередачей. Даже черный цвет никак не будет отличаться от оригинала. Он не станет чрезмерно насыщенным и не приобретет сероватый оттенок. При обработке фото/видео можно не волноваться о том, что конечный результат будет отличаться от идеи автора при демонстрации. Этим матрица заметно лучше TN панели.
  • Попадание солнечных лучей не снизит качество изображения. Да, блики бывают, если экран не матовый, но искажения цветов солнышко не вызовет.
  • Качество картинки остается высоким и не искажается независимо от того, из какого угла помещения следить за происходящим на экране. Четкость и контрастность сохраняются. Напоминание: обзор под любым углом у таких ЖК мониторов максимальный — 178°.
  • Если речь идет о девайсах с сенсорным экраном, то IPS порадует высокой чувствительностью. Управлять дисплеем с подобной панелью — вершина комфорта: можно и с чертежами работать, и с рисунками. Экран живо откликнется как на палец, так и на стилус. Художники, проектировщики, архитекторы точно оценят эту особенность по достоинству.

Возможные нарекания:

  1. Стоимость IPS значительно выше в сравнении с TFT.
  2. Не такой быстрый отклик, как у тех же TN-моделей, хотя ACER T272HULbmidpcz панелью может похвастаться миллисекундным откликом. Впрочем, таких мониторов пока немного.
  3. Девайсы с IPS экраном потребляют больше энергии.

В тему: Какой монитор с IPS матрицей купить: ТОП-10 лучших моделей

Технология PLS

Как уже было сказано выше, это самсунговская разработка, которую создавали, чтобы дать пользователю достойную замену IPS. И у фирмы это получилось. PLS — не сказать, что намного лучше IPS, но такие мониторы обладают близкими по качеству и возможностям характеристиками.

Первый продукт выпустили еще в 2010 году. Снизить цену таких девайсов не удалось, и значительных отличий от популярных IPS, по сути, обычный пользователь ПК так и не обнаружил. Но вот профессиональные дизайнеры все же нашли разницу и успешно используют такие мониторы в качестве «рабочей лошадки». Ждать чего-то принципиально нового при просмотре фильмов иили прохождении игр не стоит.

Четыре лучшие черты ЖК мониторов на базе PLS:

  1. Блики и мерцания практически отсутствуют, и потому при многочасовой работе за таким монитором глаза устают меньше.
  2. Улучшенная цветопередача и точность оттенков делают дисплей практически идеальным для дизайнеров и проектировщиков.
  3. Среднее время отклика — 4 миллисекунды.
  4. Средние показатели яркости — 1100 кд/м2, что на 100 единиц выше, чем у IPS.

Интересно: у SAMSUNG CURVED C24F390F, созданном на базе PLS, есть классная функция, которая сглаживает текстуры при низком разрешении картинки, так что с таким монитором даже фильм в плохом качестве можно посмотреть нормально.

Смотрите также: Как почистить монитор в 3 шага — чем протирать ЖК-монитор?

Каждая из матриц обладает своими достоинствами, но и минусов не лишена. Так на базе какой же панели лучше выбрать монитор? Геймерам, а особенно поклонникам шутеров и гонок, а также всевозможных игр другого жанра, требующих быстрой реакции, однозначно нужен вариант с максимально быстрым откликом. Такие скоростные мониторы делают с TN матрицами. Даже в экшенах кадры, быстро сменяющие друг друга, не оставляют противного шлейфа. Для дизайна же лучше брать что-нибудь с более приятным изображением. Это может быть MVA или PLS. Неопределившимся и сторонникам all inclusive понравится IPS монитор. Он и широтой души (то есть обзора) порадует, и натуральными цветами.

Сравнение матриц мониторов: TN, VA, IPS

В зависимости от технологии производства в мониторах могут быть установлены разные типы матриц. Есть три основные технологии (TN, IPS, VA), а также их модификации. Пользователи в интернете очень часто спорят о том, какие матрицы лучше. Если смотреть на монитор прямо, то довольно сложно определить тип матрицы, однако при наблюдении под  углом разница становится очевидной. Именно из-за углов обзора лучше выбирать ips матрицу, и сейчас мы попытаемся объяснить это на наглядных примерах.

Сравнение углов обзора для разных типов матриц

Нам ничего не стоило немного “погуглить” и приложить следующие изображения с иллюстрацией изменения картинки в зависимости от угла обзора.

Самый наглядный пример – это монитор LG L203WT с IPS (справа) и TN (слева) матрицей.

Здесь очень хорошо видно, как угол обзора искажает цветопередачу на мониторе с TN матрицей, и картинка становится мутной и неестественной.

Что же касается VA матрицы, то для наглядности сгодится следующий пример:

Слева – монитор NEC24UXi с IPS матрицей, справа DELL 2407WFP HC с PVA. Как видите, то картинка под прямым углом выглядит нормально на обоих мониторах. Однако при просмотре под углом цвета на VA мониторе сильно искажаются, в то время как картинка на IPS выглядит естественно.

IPS матрицы

Как уже говорилось, каждый тип матрицы имеет свои определенные модификации. Например, для технологии IPS существуют следующие: s-ips, ah-ips, ad-pls, pls, ahva и другие. Сама же IPS технология является одной из самых используемых при изготовлении TFT-экранов – ее придумали в 1996 году. Ее главными преимуществами являются глубокий черный цвет и довольно большие углы обзора, в чем мы уже успели убедиться на примерах выше. Модификации этой технологии – это конкретные усовершенствования, однако принцип остается тот же. Например, S-IPS – это более усовершенствованная технология, позволяющая добиться низкого времени отклика пикселей, а S-IPS II, например, позволяет снизить энергопотребление.

VA матрицы

Технология VA (Vertical Alignment) также была разработана в 1996 году. Однако, в отличие от IPS технологии, она имеет определенные недостатки. В первую очередь это большое время отклика пикселей, что делает подобные модели не совсем подходящими для игр, например. Также они отличаются небольшим углом обзора, однако характеристики цветности у них просто потрясающие. Данная технология, конечно же, совершенствуется. Как результат, появляются конкретные модификации:

  • MVA – усовершенствование технологии. Главным изменением здесь является строение пикселя из двух частей. Это позволяет добиться более высокой четкости;
  • P-MVA – технология с улучшенной контрастностью и цветопередачей;
  • AMVA – технология с более низким временем отклика.

TN матрицы

Это наиболее старая технология, которая используется и сегодня, но только на дешевых и “слабых” мониторах, телевизорах. Такие матрицы дешевые, и на этом плюсы заканчиваются. Подобную технологию легко определить по очень низким углам просмотра, низкой контрастности и яркости при просмотре сборку.

Что касается усовершенствования, то оно банально: были добавлены специальные пленочки-фильтры, которые немного улучшили характеристики. Они получили названиеTN+film. Среди всех трех технологий они являются худшими. Помните об этом, когда будете выбирать себе монитор.


Пожалуйста, оцените статью:


виды матриц и их особенности – MediaPure.Ru

Информация в данной статье поможет выбрать себе монитор, смартфон, планшет и другую различного рода технику. Помимо этого, позволит осветить технологии создания дисплеев, а также типы и особенности их матриц.

Пару слов о жидкокристаллических дисплеях

LCD (Liquid Crystal Display — жидкокристаллический дисплей) — это дисплей, изготовленный на основе жидких кристаллов, которые меняют свое расположение при подаче на них напряжения. Если вы близко подойдете к такому дисплею и внимательно присмотритесь к нему, то заметите, что он состоит из маленьких точек – пикселей (жидких кристаллов). В свою очередь каждый пиксель состоит из красного, синего и зеленого субпикселей. При подаче напряжения субпиксели выстраиваются в определенном порядке и пропускают через себя свет, таким образом формируя пиксель определенного цвета. Множество таких пикселей формируют изображение на экране монитора или другого устройства.

TN и TN+Film матрицы

Первые мониторы массового производства оснащались матрицами TN — обладающими самой простой конструкцией, но которые нельзя назвать самым качественным типом матрицы. Хотя и среди данного типа матриц имеются весьма качественные экземпляры. Данная технология основана на том, что при отсутствии напряжения субпиксели пропускают через себя свет, формируя на экране белую точку. При подаче напряжения на субпиксели, они выстраиваются в определенном порядке, образуя собой пиксель заданного цвета.

Недостатки TN матрицы

  • По той причине, что стандартный цвет пикселя, при отсутствии напряжения, белый, данный тип матриц обладает не самой лучшей цветопередачей. Цвета отображаются более тускло и блекло, а черный цвет выглядит скорее темно-серым.
  • Еще одним главным недостатком TN матрицы являются малые углы обзора. Частично с данной проблемой попытались справиться улучшением технологии TN до TN+Film, с помощью дополнительного слоя, нанесенного на экран. Углы обзора стали больше, но все равно оставались далеки от идеала.

В настоящий момент TN+Film матрицы полностью заменили TN.

Достоинства TN матрицы

  • малое время отклика
  • относительно недорогая себестоимость.

Делая выводы, можно утверждать, что при необходимости в недорогом мониторе для офисной работы или серфинга в интернете, мониторы с TN+Film матрицами подойдут наилучшим образом.

IPS матрицы

Главное отличие технологии IPS матриц от TN — перпендикулярное расположение субпикселей при отсутствии напряжения, которые образуют черную точку. То есть, в состоянии спокойствия экран остается черным.

Преимущества IPS матриц

  • лучшая цветопередача относительно экранов с TN матрицами: вы имеете яркие и сочные цвета на экране, а черный цвет остается действительно черным. Соответственно, при подаче напряжения пиксели меняют свой цвет. Учитывая эту особенность, владельцам смартфонов и планшетов с IPS-экранами можно посоветовать использовать темные цветовые схемы и обои на рабочем столе, тогда смартфон от аккумулятора будет работать немного дольше.
  • большие углы обзора. В большинстве экранов они составляют 178°. Для мониторов, а особенно для мобильных устройств (смартфонов и планшетов) эта особенность является важной при выборе пользователем гаджета.

Недостатки IPS матриц

  • большое время отклика экрана. Это влияет на отображение в динамических картинках, таких как игры и фильмы. В современных IPS панелях с временем отклика дела обстоят получше.
  • большая стоимость по сравнению с TN.

Подводя итоги, телефоны и планшеты лучше выбирать с IPS-матрицами, и тогда от использования устройства пользователь будет получать огромное эстетическое удовольствие. Матрица для монитора не является столь критичной, современные IPS-мониторы лучше всего подойдут для обработки фото.

AMOLED-экраны

Последние модели смартфонов оснащают AMOLED-дисплеями. Данная технология создания матриц основана на активных светодиодах, которые начинают светиться и отображать цвет при подаче на них напряжения.

Давайте рассмотрим

особенности Amoled матрицы:
  • Цветопередача. Насыщенность и контрастность таких экранов выше требуемого. Цвета отображаются настолько ярко, что у некоторых пользователей могут уставать глаза при продолжительной работе со своим смартфоном. Зато черный цвет отображается еще более черным, чем даже в IPS-матрицах.
  • Энергопотребление дисплея. Так же как и в IPS, отображение черного цвета требует меньше энергии, чем отображение определенного цвета, и тем более белого. Но разница в энергопотреблении между отображением черного и белого цвета в AMOLED-экранах намного больше. Для отображения белого цвета необходимо в несколько раз больше энергии, чем для отображения черного.
  • «Память картинки». При продолжительном выводе статического изображения могут оставаться следы на экране, а это в свою очередь сказывается на качестве отображения информации.

Также из-за своей довольно высокой стоимости AMOLED-экраны пока используются только в смартфонах. Мониторы, построенные на такой технологии, стоят неоправданно дорого.

VA матрицы (PVA и MVA)

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

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

MVA и PVA матрицы обладают отличной контрастностью и углами обзора, но вот с временем отклика дела обстоят похуже – оно растет при уменьшении разницы между конечным и начальным состояниями пиксела. Ранние модели таких мониторов были почти непригодны для динамичных игр, а сейчас они показывают результаты близкие к TN матрицам. Цветопередача *VA матриц, конечно, уступает IPS-матрицам, но остается на высоком уровне. Тем не менее, благодаря высокой контрастности, эти мониторы будут отличным выбором для работы с текстом и фотографией, с чертежной графикой, а также в качестве домашних мониторов.

В заключении могу сказать, что выбор всегда за вами…

sva, mva, uwva, wva, что это, технология изготовления типа матрицы экрана tft va, плюсы и минусы.


Качество изображения стало одной из главных потребностей пользователей ПК и ноутбуков наших дней. Технологии, применяемые при изготовлении мониторов, прошли большой путь. Это дорога от громоздких ламп до жидких кристаллов.
В наше время на смену TN матрицам пришли более современные VA и IPS технологии. И эти технологии соперничают друг с другом и по сей день.

Что такое va

VA матрица выполнена по технологии «vertical alignment». Что переводится как «вертикальное выравнивание». В начальном положении кристаллы выравниваются перпендикулярно по отношению к положению второго фильтра.  И в том случае, когда напряжение не подаётся, такие кристаллы не могут пропускать свет. Когда же подаётся напряжение, угол поворота кристаллов составляет 90 градусов. И это создаёт дополнительный контраст.

Появление VA матрицы

Этот тип дисплея был впервые представлен ещё в 96-м году. Одной из причин создания новой технологии была возможность наладить выпуск дисплеев лучшего качества. Которые при этом стоили бы дешевле ISP экранов.
Итак, японская компания Fujitsu анонсировала уже готовую технологию экрана MVA. Новые разработки улучшили углы обзора. И не только в горизонтальной плоскости, но и в вертикальной. Частота отклика монитора также заметно выросла. И это сделало изображение более плавным. Ну и, наконец, повысился контраст картинки. Изображение стало более объёмным и глубоким. А также чёрный цвет стал темнее, а белый — ярче. И по сей день новые наработки на базе этой технологии предоставляют некоторые крупные производители мониторов.
Например, Sony и Samsung усовершенствовали технологию производства и выпускают PVA матрицы.

Технология изготовления VA

Принцип вертикального выравнивания говорит сам за себя. Жидкие кристаллы расположены перпендикулярно по отношению к фильтрам. В таком положении свет без затруднений через них проходит. Но остаётся в пределах самой матрицы. Второй же поляризатор блокирует прохождение света. И это создаёт глубокий контраст. А также делает чёрный цвет более насыщенным.

В момент поступления сигнала кристаллы поворачиваются на 90 градусов, давая свету пройти. Поэтому первые мониторы с VA матрицей сильно искажали цвет под определённым углом. Например, человек, находящийся не по центру экрана, видел сильное затемнение. Если же посмотреть на монитор сверху, то становится видимым проникающий свет. Что также портило картинку. Поэтому изображение приемлемого качества можно было увидеть, только находясь напротив центра экрана.

Разработчики не могли оставить без решения такую проблему. И уже в модифицированной MVA матрице были использованы новые технологии многодоменной структуры. Теперь каждая ячейка имела несколько кристаллов. При подаче сигнала они разворачивались в разные стороны. А также модифицировали и сами фильтры. Все новые наработки помогли уверенно повысить качество изображения под любыми углами обзора.

Виды VA матриц

Как мы уже говорили, с момента первых VA экранов эти технологии постоянно модифицировались. И в результате на свет появились различные виды таких дисплеев. Появились MVA матрицы, о которых было указано выше. А затем и PVA матрицы, созданием которых занимается компания Samsung. Для того чтобы понимать основные аспекты этой технологии, нужно подробнее рассмотреть виды VA мониторов. Рассмотрим различные типы VA экранов. А также разберём их достоинства и недостатки.

VA матрица делает изображение более глубоким благодаря повышенной контрастности. Мониторы, изготовленные с применением этой технологии, отличаются высокой чёткостью изображения. И даже при ярком освещении картинка остаётся на хорошем уровне. Но как упоминалось выше, у таких экранов присутствует и недостаток:

– даже при небольших изменениях угла обзора, цвета искажаются.

MVA матрица

Данный тип дисплея является глубокой модернизацией VA технологии. Эксперимент получился более чем удачным. И разработчикам удалось устранить большинство недостатков предыдущей версии:

  1. Повышена частота обновления экрана. Так что картинка стала более плавной. А также удалось избавиться от большинства «артефактов».
  2. Повышена точность передачи цвета. Поэтому изображение стало более красочным и качественным.
  3. Углы обзора заметно увеличились. Раньше приемлемую по качеству картинку можно было увидеть сидя строго по центру экрана. А теперь и люди, сидящее сбоку, смогли наслаждаться изображением без видимых искажений.

Увы, некоторые проблемы всё же остались. Несмотря на то что углы обзора увеличили, при отклонениях всё ещё можно было наблюдать «ложные» цвета. А также проявлялось скрадывание деталей на тёмных изображениях.

PVA

PVA матрицу можно считать уникальной разработкой компании Samsung. Потому что разработчики уделили ещё больше внимания устранению недостатков предшествующей модели. И смогли добиться на этом пути впечатляющих результатов.
Новые экраны сохранили лучшие качества от MVA. Но при этом картинка стала ещё чётче и контрастней. Так что такой тип дисплея уже подойдёт и профессионалам, работающим в сфере cgi, фотографии или видеомонтажа.
Имеют место и другие матрицы на основе VA. Например, тип матрицы UWVA, SVA матрица и WVA матрица.

 Особенности и характеристики

Итак, мы рассмотрели различные типы VA мониторов. Так что стоит уделить внимание особенностям и характеристикам, присущим всем этим видам.

Угол обзора

Эта характеристика отвечает за то, под каким углом изображение остаётся чётким и естественным.
У стандартных VA экранов с этим параметром всё плачевно. И если отклониться от центра экрана, изображение сильно исказится. Эту проблему частично получилось решить в MVA матрицах. И практически полностью искоренить в PVA.

Цветовая эффективность

Это параметр, отвечающий за то, насколько качественно передаются цвета. С этим у VA дисплеев не было замечено проблем. Если не считать первых версий линейки. А самая качественная цветопередача у PVA матриц. Но и они немного искажают цвет по сравнению с IPS мониторами.

Контрастность

Этот параметр всегда был центральной «фишкой» VA мониторов. Даже ранние версии могли похвастаться достойной передачей чёрного цвета. А что же касается PVA матрицы, то она остаётся вне конкуренции среди подобных технологий.

Время отклика

Этот параметр крайне важен для геймеров. Потому что чем меньше время отклика, тем быстрее матрица отвечает на сигнал видеокарты. А в этом плане TFT VA мониторы сильно превосходят технологии IPS. И уже в MVA экранах время отклика было на хорошем уровне. Ну а в PVA ещё выше.

Воспроизведение движения

На этот показатель влияют время отклика и частота обновления экрана. И чем быстрее монитор реагирует на сигналы видеокарты, тем плавнее будут сменяться кадры. Потому как по сути, матрица напрямую влияет и на fps. И с этим у VA мониторов также всё в порядке. Так что и геймеры, и любители фильмов останутся довольными.

Частота обновления

Частота обновления напрямую влияет на качество изображения. И если частота обновления монитора на низком уровне, то цвета будут передаваться некорректно. А также будет присутствовать то, что известно как «артефакты» (шлейфы, полосы и рябь). В этом плане VA матрицы уверенно справляются со своей задачей. А особенно MVA и PVA.

Для каких целей лучше подходит монитор с VA матрицей

Этот тип мониторов просто необходим геймерам. Потому как, практически, мгновенное время отклика создаст комфортные условия для игры. И тем более в онлайн-проектах.
А также VA мониторы подойдут для профессионалов, работающих с изображением и видео. Ведь высокая цветопередача позволит более тонко настроить изображение. А хорошая частота обновления монитора поможет комфортно работать с видео.
Ну а главным плюсом является небольшая цена таких мониторов в отличие от IPS.

Ложка дёгтя VA матриц

Довольно заметным недостатком VA матриц является искажение изображения при изменении угла обзора. И если для компьютеров и ноутбуков сей недуг не так страшен. То для телевизоров подобный недостаток иногда становится фатальным. И даже в современных PVA матрицах, эту «старую болячку» полностью искоренить не удалось. Так что если стоит задача выбрать телевизор или большой монитор для просмотра фильмов, то будьте внимательны с выбором.

Заключение

VA технологии идут в ногу со временем и уверенно закрепились на рынке. И проблема с углами обзора с лихвой перекрывается высокой контрастностью. А также временем отклика и демократичной ценой.
И если вы часто работаете с компьютером или увлекаетесь видеоиграми, то этот монитор точно для вас.

что такое, виды матриц, характеристики и особенности матрицы

Основная деталь любого монитора – экран, который, собственно, и выводит изображение. Не так давно он был представлен только в виде люминофорных трубок – кинескопов. Соответственно сам монитор представлял собой громадный и очень тяжелый ящик.

Что собой представляет матрица монитора?

В старых моделях мониторов использовался кинескоп

Современные разработки удешевили другие виды покрытий, которые можно применять для создания изображений. Больше нет необходимости в использовании электронной пушки. Сейчас наиболее распространены и изготавливаются дисплеи на основе двух технологий или их вариаций – LCD и LED. Выглядят они внутри монитора одинаково, как относительно тонкие, прямоугольные матрицы. Различается только принцип действия.

  • LCD, или полностью Liquid Crystal Display, Экран на основе жидких кристаллов. Сам он свет не излучает, только меняет полярность падающего на него или проходящего сквозь поток, в каждой точке или пикселе, в зависимости от подаваемого на нее напряжения. Одна из первых разработанных тонкопленочных технологий для отображения информации. Основной минус, от которого стараются уйти производители абсолютно всех видов экранов на основе ЖКТ – время отклика. Переориентация жидкого кристалла в любом случае занимает определенное время, пусть и в современных моделях микроскопическое. Кроме того, большой проблемой служит угол обзора – взгляд, отличный от 90° к экрану, приводит к тому, что для глаза нарушается передача оттенков цвета и его яркость.

Устройство подобных матриц относительно просто. Источник света (зачастую люминесцентный) освещает поверхность своеобразного пластикового бутерброда, каждый пиксель в котором расположен в виде матрицы – рядной последовательности элементов. Эта точка, изменяющая световой поток, представлена двумя поляризаторами, положение которых друг относительно друга изменяется за счет воздействия тока на размещенное между ними активное вещество – жидкий кристалл через прозрачные электроды.

Различия в видах ЖКТ матриц выражаются в последовательности расположения молекул на электродах, соприкасающихся с жидкими кристаллами и самой их форме.

  • LED или Light Emitting Diode. Экранная матрица на основе светоизлучающих диодов. Ее поверхность – сетка микроскопических, испускающих свет элементов трех основных цветов, каждый из которых выдает поток своего спектра, с яркостью, зависящей от силы подаваемого тока на конкретный участок экрана. По сравнению с ЖКТ, подобные дисплеи имеют меньший срок жизни, но в то же время в них практически отсутствуют проблемы с откликом, как, впрочем, и с углами обзора. Кроме того, некоторые экзотические варианты исполнения подобных матриц позволяют сделать их гибкими.

Маркетинговые названия, применяемые для матриц различных мониторов, требуют небольшого комментария. В действительности под названием LED дисплея, указанным на упаковке, может применяться обычная TN матрица, но с осветительной частью на основе светодиодов.

В реальности, кроме OLED и его варианта AMOLED, никакие светодиодные дисплеи не применяются в качестве небольших мониторов. Слишком крупное зерно не дает возможности использовать их для других целей, кроме как бил-бордов или стационарных табло. Поэтому подобные названия – всего лишь маркетинговый ход. Структура маркетингового LED экрана

TN матрица монитора

Жидкокристаллическая матрица, со всеми присущими виду недостатками – маленькими углами обзора, высоким потреблением энергии, слабой контрастностью и передачей цветов. Для TN экранов характерна очень высокая инерционность. В защиту можно назвать только низкую стоимость и долговечность.

Аббревиатура в названии расшифровывается «Twisted Nematic» или «извивающаяся нитевидная», от формы расположения молекулы жидкого кристалла. В этих матрицах она свернута в спираль и при подаче тока распрямляется, изменяя положение поляризаторов относительно друг друга.

Для всех вариантов TN матриц характерна прозрачность прохождения света между поляризаторами в нулевом положении, когда никакого питания на жидкий кристалл не подается.

TN+Film матрица монитора

От обычной TN отличается добавлением дополнительного слоя, предназначенного для повышения оптического угла обзора. В среднем для TN+Film мониторов допустимый угол наблюдения может достигать 150°. Часто подобные матрицы используются в бюджетном сегменте техники и для изготовления недорогих телевизоров.

TFT матрица монитора

На текущий момент – один из самых распространенных видов матриц. От обычной TN отличается микроэлектронной системой управления жидким кристаллом. В ней используются тонкопленочные транзисторы, которые дают меньшее время отклика (относительно) и потребление энергии. Собственно говоря, поэтому такой вид матриц наиболее распространен к применению среди изготовителей ноутбуков, сотовых телефонов и прочей мобильной техники.

IPS матрица монитора

Super Fine TFT — так расшифровывается название этого вида ЖКТ. То есть, «очень хороший TFT». Отличается от обычного лучшей цветопередачей и большими углами обзора, которые могут доходить до 178°. Кроме того, отмечается более низкое, в сравнении с TN экраном, время отклика. По некоторым данным оно может достигать и 16 мс, что считается очень долгим для активно изменяющихся изображений.

Основная ниша применения IPS матриц – профессиональные, дизайнерские приложения и обработка фотографий, в которых как раз необходима натуральная цветопередача. Кроме того, для использования дома у подобных устройств слишком высока цена.

Матрицы IPS также бывают разных видов, в зависимости от конкретных технологий, направленных на улучшение качества изображения: 

  • AFFS – отличаются более высоким энергопотреблением для улучшения обзорности и яркости цветов;
  • H-IPS и H-IPS A-TW – характерны меньшим временем отклика, высокой контрастностью и для A-TW более натуральным белым цветом;
  • AS-IPS – основные изменения в подобных матрицах направлены на усиление контраста изображения.

VA матрица монитора

Один из видов TN матриц. В отличие от обычной – в выключенном состоянии поляризаторы расположены так относительно друг друга, что свет сквозь них не проходит.

PVA матрица монитора

Один из вариантов матриц VA, созданный с целью повышения обзорности. Конкретно PVA находится под действием патентов Samsung. Есть вариант дисплеев подобного типа, которые разработаны в содружестве с концерном Sony. У них обычно в названии можно увидеть аббревиатуру S-PVA. Суть совместной технологии – еще большее повышение углов обзорности для матриц PVA. 

MVA матрица монитора

Вариант PVA, но разработанный сторонними производителями, чтобы не зависть от патентов Samsung. Для увеличения угла обзорности, яркости и контраста используется технология OverDrive, которая хоть и улучшает эти параметры, тем не менее, производит искажение некоторых цветов и обладает большим временем отклика. Кроме того, функции, добавляющие OverDrive в монитор, приводят к его конструктивному усложнению.

PLS матрица монитора

Один из вариантов IPS матриц, но разработанный брендом Samsung, а соответственно попадающим под действие патентных ограничений этого концерна. По сравнению с обычными, обладают более низкой стоимостью при сохранении всех плюсов IPS матриц, при этом имеют меньше проблем с временем отклика от оригинальной технологии.

OLED дисплеи

Собственно, технология, за которой пророчат будущее. По большей части, благодаря своей эффективности к расходу энергии, распространена в мобильных устройствах, в качестве основного источника передачи изображения. Это светодиодные экраны, каждый пиксель на их матрице сам излучает световой поток, а его яркость зависит от силы подаваемого на конкретный участок напряжения. Для передачи каждого из основных оттенков палитры используется диод своего цвета.

Полимерные технологии производства полупроводников позволяют создавать гибкие варианты подобных дисплеев, которые в сложенном состоянии занимают минимум места, а в развернутом практически не имеют никаких искажений в цветопередаче.

Единственным минусом подобной технологии можно назвать относительно низкий срок жизни диодов определенных цветов, сравнительно с общим для матрицы, и более высокую цену изготовления, а значит и конечную для покупателя. Что касается срока жизни, – он все равно раз в пять превышает срок жизни любого старого кинескопа ЭЛТ.

Основа OLED – углеродные органические полупроводники, свечение которых дает очень близкий к реальному оттенок цвета и его высокую яркость. Ну а за счет того, что черный в подобных матрицах – это реально пиксель с отсутствием цвета, контраст подобных дисплеев очень высок. Ведь в обычном варианте TN или даже IPS подсветка экрана все равно создает своеобразный блик и темные цвета в реальности таковыми полностью не являются.

Кроме «чистокровных» OLED дисплеев, получили распространение и гибридные, в основном применяемые для сотовых телефонов и прочих мобильных устройств – AMOLED и Super AMOLED. Название полностью звучит как «Active Matrix Organic Light-Emitting Diode» или активная матрица с органическими светодиодами. Сущность технологии – использование экрана с применением как классических жидких кристаллов, так и светодиодов попеременно в качестве и подсветки и источника изображения.

Как определить, какая матрица у монитора?

Кроме информации от производителя можно воспользоваться приметами, показывающими недостатки или достоинства той или иной технологии производства. В основном, рекомендуют обратить внимание на одну из трех примет:

  1. Угол обзора. Если при наблюдении изображения под наклоном относительно экрана сильно искажаются цвета и возникает своеобразная инверсия, то с высокой вероятностью для создания этого монитора использовалась TN матрица или какой-то из ее вариантов.
  2. Если при просмотре темных изображений под углом черный цвет становится фиолетовым – это один из признаков IPS или его модификаций.
  3. Если в темноте не видно серого или фиолетового свечения черных участков изображения, то это означает OLED дисплей или его варианты. AMOLED экраны будут давать слегка сероватый оттенок в темных точках. Тем не менее, он будет обладать гораздо более глубоким цветом, чем у TN панелей.

Влияние матрицы монитора на зрение

В сущности, ЖКТ и светодиодные мониторы намного более безопасны для зрения и здоровья, чем их кинескопные аналоги. Тем не менее, определенный вред глазам они все же приносят. Первое и основное – частота мерцания подсветки изображения на экране. Оно в отличие от ЭЛТ мониторов никакого отношения к частоте обновления изображения не имеет, которой для LCD экранов вполне достаточно и 60Гц при любом разрешении. Суть его – чтобы улучшить характеристики цветопередачи, во многих мониторах используется определенное мерцание светового потока, от 200 до 400 Гц.

Определить его достаточно просто. При низких показателях этой характеристики будет виден след от проводимого предмета между глазами человека и экраном. Опять же, важна и четкость изображения, а также яркость основных цветов. При размытом, тусклом или не контрастном – зрение быстро устает, что может привести к его последующему ухудшению, особенно если приходится много времени проводить за монитором.

TN матрица

Весь вред подобных экранов вырастает из-за недостатков технологии. Изменение светового потока, в зависимости от угла обзора, мерцание и размытость изображения – все это дает очень большую нагрузку на глаза пользователя.

Кроме того, чисто психологически для человека важно видеть чистый белый цвет, который многие TN мониторы не дают, заменяя его светло-желтым. Опять же, контрастность подобных экранов ниже, чем у более дорогих собратьев.

IPS матрица

Среди жидкокристаллических дисплеев – это, наверное, самый лучший вариант для зрения. Низкий уровень мерцания, сочная цветопередача – вот плюсы подобных матриц. К сожалению, не всегда бывает оправдано их приобретение, как ценой, так и определенными нишами применения. К примеру, большинство обладает некоторой, вроде бы незаметной, тем не менее создающей дискомфорт инерционностью.

OLED матрица

С точки зрения современной медицины – это один из наиболее безопасных для зрения видов экранов. Яркое, а главное четкое изображение — их основной плюс. К этому стоит добавить правильную цветопередачу, отсутствие мерцания и изменения цвета в зависимости от углов обзора.

То же самое по большей части касается гибридных AMOLED дисплеев. Единственный недостаток, но не для здоровья – цена, которая, впрочем, постепенно уменьшается в связи с распространением и развитием технологии.

Существует, правда, и мнение об определенном вреде для зрения от OLED дисплеев. Оно пока не доказано, но тоже имеет право на существование. Здесь как раз проявляется фактор удешевления производства. Для регулирования яркости горения конкретной точки экрана можно пользоваться двумя методами – регуляцией напряжения для каждого пикселя (аналоговый метод) или используя токи одной характеристики, но подаваемые импульсным методом (ШИМ – широтно-импульсная модуляция). Зрение же человека, за счет инерционности, будет видеть разную силу света в зависимости от частоты вспышек.

Так вот, для удешевления производства и уменьшения сложности прибора, изготовители предпочитают применять второй метод изменения тона изображения в каждой конкретной точке. Проблема здесь может быть сокрыта в самой частоте. Глаз, при использовании мерцания менее 300 Гц – его видит, что может вызывать определенную усталость при работе сетчатки.

Но хотелось бы заметить два фактора: цена на OLED и AMOLED дисплеи настолько высока, что смысла в подобной экономии просто нет или, по крайней мере, характеристики частот будут намного выше небезопасного уровня. Ну а второй – никакому из производителей не выгодно, чтобы его продукцию, особенно премиум – класса, начали ругать и перестали приобретать.

Выбор монитора, для конкретного пользователя, конечно же, его личное дело. Но для здоровья и согласно качеству, все же стоит брать OLED варианты, хоть они и дороже. Это все-таки тот прибор, при котором придется проводить основное время при работе с компьютером. Что касается качества и долговечности – их вполне хватит для любого применения. Просто нечему там ломаться.

Технология TN+Film | ITstan.ru

TN+Film (скрученное состояние жидкого кристалла плюс пленка, наложенная на экран для увеличения углов обзора) — старейшая из используемых для производства активных ЖК-мониторов технология, ведущий свое существование еще со времен пассивных матриц. Под плёнкой подразумевается дополнительное внешнее покрытие экрана, расширяющее угол обзора.

Поперечное сечение панели на тонкопленочных транзисторах представляет собой многослойный бутерброд. Крайний слой любой из сторон выполнен из стекла. Между этими слоями расположен тонкопленочный транзистор, панель цветного фильтра, обеспечивающая нужный цвет — красный, синий или зеленый, и слой жидких кристаллов. Вдобавок ко всему существует флуоресцентная подсветка, освещающая экран изнутри.

При нормальных условиях, когда нет электрического заряда, жидкие кристаллы находятся в аморфном состоянии. В этом состоянии жидкие кристаллы пропускают свет. Количеством света, проходящего через жидкие кристаллы, можно управлять с помощью электрических зарядов — при этом изменяется ориентация кристаллов.

Как и в традиционных электроннолучевых трубках, пиксель формируется из трех участков — красного, зеленого и синего. А различные цвета получаются в результате изменения величины соответствующего электрического заряда (что приводит к повороту кристалла и изменению яркости проходящего светового потока).

TFT экран состоит из целой сетки таких пикселей, где работой каждого цветового участка каждого пикселя управляет отдельный транзистор. Для нормального обеспечения экранного разрешения 1024х768 (режим SVGA) монитор должен располагать именно таким количеством пикселей.

В тонкопленочных полупроводниковых жидкокристаллических мониторах TFT LCD (Thin Film Transistor Liquid Crystal Display) нет никаких материальных заслонок на петлях — жидкокристаллическое вещество расположено между двумя слоями стекла. Свет от лампы подсветки проходит через кристаллы нижнего поляризующего фильтра в соответствии с направлением, в котором повернуты их молекулы. Поляризационные фильтры регулируют проходящий через них свет, в результате чего получается не обычный поток света, а поляризованный.

Дальше свет проходит через полупрозрачные управляющие электроды и встречает на своём пути слой жидких кристаллов. Изменением управляющего напряжения молекулы кристалла занимают положение, при котором свет встречается с поляризационным фильтром прямо или под углом 90°, т. е. поляризацию светового потока можно менять на величину до 90 градусов, или оставлять неизменной. Напряжение заставляет жидкие кристаллы работать подобно затвору камеры, блокируя или разрешая прохождение света сквозь фильтры. После слоя жидких кристаллов расположены светофильтры и тут каждый субпиксель окрашивается в нужный цвет – красный, зелёный или синий.

Если посмотреть на экран, убрав верхний поляризующий фильтр, то можно увидеть миллионы светящихся с максимальной яркостью субпикселей. Иными словами, без верхнего поляризатора будет видно просто равномерное белое свечение по всей поверхности экрана. Но стоит поставить верхний поляризующий фильтр на место – и он «проявит» все изменения, которые произвели с поляризацией света жидкие кристаллы. Некоторые субпиксели так и останутся ярко светящимися, как левый на рисунке, у которого поляризация была изменена на 90 градусов, а некоторые погаснут, ведь верхний поляризатор стоит в противофазе нижнему и не пропускает света с дефолтной (по умолчанию) поляризацией. Есть и субпиксели с промежуточной яркостью – поляризация потока света, прошедшего через них, была развёрнута не на 90, а на меньшее число градусов, например, на 30 или 55 градусов. TN-матрицы никогда не выделялись высокими параметрами, в первую очередь страдала цветопередача, которая у старых ЖК-мониторов не просто отличалась от ЭЛТ-мониторов, а была столь специфической, что к ней зачастую приходилось привыкать даже в офисных приложениях, а о работе с фотографиями лучше было и не упоминать. По этой причине TN-матрицам долгое время прочили замену и вытеснение с рынка, сначала в лице IPS-матриц, а потом MVA-матриц, однако на практике все получилось совсем иначе, чем в прогнозах аналитиков.

Часть своего названия TN (Twisted Nematic) эти матрицы получили за способ организации жидких кристаллов в панели — при подаче напряжения кристаллы сворачиваются в спираль, ось которой перпендикулярна плоскости панели. К сожалению, форма спирали оказывается слегка искажена, т. к. крайние кристаллы не параллельны поверхности, а находятся под небольшим углом к ней (рисунок). К тому же, оптические характеристики спирали при взгляде вдоль ее оси и под углом будут сильно различаться – из-за первого недостатка TN-матрицы не могут похвастаться большой контрастностью, а из-за второго – большими углами обзора.

Тонкопленочный транзисторный жидкокристаллический дисплей — это элемент, использующий двойное преломление в жидком кристалле света, излучаемого внутри монитора, для управления этим светом и формированием на его основе изображения. Управление базируется на свойстве луча преломляться относительно главной оси кристалла.

При TFT технологии каждый элемент подключен к матрице электродов через тонкопленочный транзистор. Этот транзистор при открывании подключает элемент вместе с параллельно включенным конденсатором к зарядному электроду. При закрытом транзисторе заряд, оставшийся на конденсаторе, продолжает управлять состоянием ячейки. Это позволило применять менее инерционные ЖК (типичное значение времени отклика — 30 мс) и повысить контрастность до значений 300:1 и выше.

В обычном состоянии, при отсутствии управляющего напряжения, жидкие кристаллы в TN+Film находятся в скрученной фазе и субпиксель ярко горит (как в левой части рис.). Чем больше приложенное к ячейке напряжение – тем больше распрямляются молекулы жидких кристаллов. При максимальном управляющем напряжении субпиксель будет затемнён до предела.

Тонкопленочными транзисторы являются вынужденно, поскольку изготовить 1024?768?3=2 359 296 толстопленочных транзисторов методом шелкографии затруднительно. Поэтому и транзисторы, и необходимые для управления ими электроды, и конденсаторы, и межслоевую изоляцию наносят теми же самыми методами, что применяются при изготовлении больших интегральных схем. Главным различием является то, что в основе микросхем лежит чистый монокристаллический кремний, тогда как при производстве ЖК-панелей приходится иметь дело со стеклянной подложкой. Вследствие этого материал, необходимый для изготовления транзисторов — кремний, также приходится наносить методом напыления. Однако, поскольку стекло не обладает необходимой жаростойкостью и соответствующей кристаллической структурой, то напыляемый кремний осаждается на стекло в аморфном состоянии. При этом подвижность электронов в нем мала и качество транзисторов невысоко.

В последнее время появились технологии, позволяющие получать из аморфного кремния поликристаллический непосредственно на стеклянной подложке при помощи низкотемпературного (менее 500 °C ) отжига. Это обусловило увеличение подвижности электронов в кремнии примерно на порядок и улучшение качества транзисторов.

Особые надежды возлагаются на процесс отжига кремния при помощи лазера на эксимерах, при котором достигается подвижность электронов, всего лишь в два раза меньшая, чем в монокристаллическом кремнии. Результатом станет получение высококачественных транзисторов, из которых можно построить контроллер и разместить его непосредственно на панели, что позволит резко сократить число межсоединений.

Вследствие необходимости работы с цветным изображением каждый пиксель теперь состоит из трех элементарных ячеек, причем каждая ячейка снабжена индивидуальным светофильтром — красным, зеленым и синим. Для достижения полноценного цветного изображения необходимо уметь создавать промежуточные между полной прозрачностью и полной непрозрачностью значения степени пропускания света. На самом деле степень поворота молекул в определенном диапазоне примерно пропорциональна приложенному напряжению, что позволяет на сегодняшний день получить примерно 64 градации яркости на элемент или 262 144 (18 бит) на пиксель из трех элементов. Для реализации 24-битного цвета в контроллере либо обрезаются два младших значащих бита, либо производится компрессия (сжатие).

В некоторых разработках увеличение глубины цвета достигается за счет временной модуляции яркости элементов изображения, однако это приводит к заметному мерцанию. Фирменная технология Hitachi, например, предусматривает небольшое циклическое изменение напряжения, приложенного к элементам, на протяжении периода в три или четыре кадра. Это позволяет приблизиться к заветным 256 цветам на элемент, но лишь для статических изображений. В фирменных спецификациях на панели часто указывается достоверное значение 6 бит/элемент, реже — 8 бит (6+FRC). Иногда разрядность панели вообще не указывается: писать мало — неудобно, много — стыдно, да и изготовителя монитора можно подвести. Ведь из панелей с 18-битным цветом сплошь и рядом делают мониторы с глубиной цвета 24 бита.

Из принципа работы TN+Film сразу же вытекают основные недостатки этой технологии:

  • если откажет управляющий транзистор, на экране будет постоянно присутствовать ярко горящий субпиксель;
  • из-за того, что даже при максимальном приложенном напряжении молекулы жидкого кристалла могут не раскрутиться до конца, чёрный цвет получается не идеальным, а скорее тёмно-тёмно-серым;
  • ограниченный угол обзора. Поскольку коэффициент преломления входящего в кристалл света зависит от угла падения, угол обзора монитора TFT гораздо меньше, чем у CRT-монитора. Несмотря на применение специальной плёнки-покрытия угол обзора редко превышает 140-150 градусов. Те значения углов, которые указывают разработчики, — это, скорее, углы, с которых видно монитор, а не изображение на экране. В настоящее время разработано несколько способов увеличения угла обзора. Наиболее общий подход к решению этой проблемы заключается в выборе пленки, обеспечивающей увеличение угла обзора путем изменения коэффициента преломления. В борьбе «за углы» было изобретено несколько новых технологий, достойное место среди которых занимают IPS (In Plane Switching), VA (Vertically Aligned) и MVA (Multi — domain Vertically Aligned).

Технология полностью отработана и «вылизана», поэтому себестоимость матриц получается наиболее низкой. Практически все 15-дюймовые и очень многие 17-дюймовые мониторы сделаны именно по этой технологии.

Популярность технологии TN резко возросла с появлением матриц с временем отклика 16 мс:

  • во-первых, на тот момент это были единственные матрицы, для которых можно было указать такое время отклика – а, следовательно, это было громадное подспорье маркетинговым отделам, которые могли начать громко рекламировать непревзойденно быстрые матрицы. Как известно, для подобной рекламы лучше всего выделить один параметр, «интуитивно» понимаемый пользователем – такой параметр достаточно просто написать крупным шрифтом на коробке. Именно такую идею, крайне широко применяемую при продаже компьютерной (да и не только) техники, озвучил Крейг Барретт, говоря об успехах продаж процессоров Intel : «Покупают мегагерцы». С точки зрения пользователей тактовая частота процессора является «интуитивно понятным» показателем, якобы однозначно определяющим скорость процессора (а AMD пришлось приложить немало усилий и потратить немало денег лишь на то, чтобы поколебать это убеждение). С этой же точки зрения время отклика стало для ЖК-мониторов определяющим (или, как утверждают скептики, было сделано не без помощи маркетинговых отделов) параметром, однозначно определяющим качество матрицы.
  • во-вторых, технология TN – самая дешевая из имеющихся технологий производства ЖК-матриц, а значит, ЖК-мониторы на этих матрицах можно продавать дешевле, чем изделия конкурентов на других типах матриц.

Сочетание относительной дешевизны и интуитивно понятной для пользователей характеристики оказалось практически убийственным для других типов матриц — два года назад на рынок были выброшены TN-мониторы, которые были дешевле конкурентов на IPS или MVA матрицах и «качественнее» их же (это слово взято в кавычки, потому что под качеством маркетинговые отделы понимали одну-единственную достойную внимания характеристику TN – время отклика). В результате к настоящему моменту все 17-дюймовые мониторы, кроме буквально нескольких моделей (некоторые мониторы Samsung выпускаются на базе PVA-матриц, а у Iiyama есть модель h530S на базе S-IPS-матрицы), выпускаются на базе TN-матриц, и уже началось наступление TN на рынок 19-дюймовых мониторов – до сих пор его спасало фактически только отсутствие большеформатных TN-матриц.

К сожалению, на практике время отклика отнюдь не является показателем качества. Во-первых, время отклика 16 мс для новых матриц было достигнуто за счет трюка, возможного благодаря методике измерения времени отклика. Ранее было описано, что оно измеряется только на переключении матрицы с черного на белый и обратно.

На рисунке приведены графики времени переключения пикселя с черного на градации серого двух мониторов – NEC LCD1760VM со временем отклика 25 мс, и Iiyama ProLite E431S – со временем отклика 16 мс. Четко видно, что графики совпадают практически полностью, за исключением именно переключения с черного на белый, где 16 мс матрица резко вырывается вперед. Такая ситуация не является уникальной для данного монитора – все TN-матрицы со временем отклика менее 25 мс демонстрируют такие же графики. Разумеется, время отклика на переходах с черного на серый тоже уменьшается – для современных 12-миллисекундных матриц оно составляет уже менее 25 мс в максимуме, и очевидно, что если бы продолжалось дальнейшее развитие 25 мс матрицы, то и они могли бы достичь таких же показателей, за исключением резкого падения времени отклика на переходах с черного на белый. Впрочем, компании Samsung удалось добиться времени перехода с черного на серый менее 20 мс в своем SyncMaster 710T, однако это пока единственный случай, где максимальное время отклика в достаточной степени соответствует паспортному времени – во всех других мониторах выигрыш «быстрых» матриц на переходах с черного на серый весьма невелик и составляет не более 2-3 мс по сравнению с матрицами предыдущего поколения. Иначе говоря, на практике обнаруживается, что во многих случаях 16 мс матрица быстрее 25 мс отнюдь не в полтора раза, а 12 мс матрица быстрее 16 мс опять же не в 1,33 раза, а несколько меньше.

Тем не менее, постепенное улучшение времени отклика, хоть оно и не столь велико, как это кажется из приводимых производителями цифр, не может не радовать. К настоящему моменту 25 мс матрицы уже полностью вытеснены с рынка, а господствуют на нем 16 мс TN+Film матрицы. Впрочем, и их господство продлится недолго – уже появились модели на 12 мс матрицах, а не за горами и 8 мс. Однако даже с таким временем отклика ЖК-матрицам еще далеко до ЭЛТ-мониторов – для того, чтобы смазывание движущихся изображений стало неразличимо, необходимо время отклика порядка 4 мс, причем не только на переходах с черного на белый, но и во всем диапазоне оттенков.

Что касается углов обзора, то проблема первых 16-миллисекундных матриц заключалась в том, что эти углы обзора были настолько малы, что это делало фактически неприемлемой нормальную работу за монитором – даже сидя перед ним неподвижно, все равно нельзя было не отметить, что верх экрана заметно темнее низа, а по бокам цвета начинают слегка отдавать в желтизну. Вообще говоря, такая особенность – заметное потемнение при взгляде снизу – однозначно выдает TN-матрицу, ибо на других типах матриц не наблюдается.

Разумеется, с тех пор произошли заметные улучшения – горизонтальные углы обзора стали достаточными для того, чтобы, даже сидя перед монитором вдвоем, не жаловаться на «грязноватость» белого цвета, да и вертикальные углы уже не доставляют больших неудобств, хотя неравномерность яркости экрана по вертикали до сих пор заметна даже на лучших образцах матриц.

К сожалению, производители мониторов на TN-матрицах, стараясь догнать конкурирующие типы матриц по этому параметру хотя бы на бумаге, стали все чаще указывать углы обзора, измеренные по падению контрастности до 5:1, а не до 10:1 – таким образом TN-матрицы «обзавелись» паспортными углами обзора 160 градусов, не получив при этом никаких реальных преимуществ. Здесь хотелось бы еще раз напомнить про описанный выше метод измерения углов обзора – даже заявленный производителем «честный» угол обзора 140 градусов означает вовсе не то, что для обнаружения его нехватки придется «смотреть на монитор из-под стола» или «танцевать перед ним во время работы», как полагают при взгляде на заявленные характеристики многие покупатели, ибо заметные на глаз искажения картинки наступают при углах намного меньше заявленных, а цифра «140 градусов» означает сильные искажения картинки при взгляде под такими углами. Так, неравномерность яркости по вертикали на TN-матрицах можно легко заметить, даже неподвижно сидя прямо перед монитором, а потому, если важна равномерность изображения по всей площади экрана, то монитор на базе TN-матрицы будет худшим вариантом выбора из возможных.

Контрастность TN-матриц также оставляет желать лучшего. Несмотря на то, что большинство производителей заявляют контрастность порядка 500:1, реальная контрастность таких матриц редко достигает даже 300:1, и лишь немногим экземплярам мониторов удается добраться до 400:1. На практике это означает, что получить на мониторе с TN-матрицей качественный черный цвет практически невозможно, а уж в полутемной комнате (например, при просмотре фильмов) черный фон на экране будет отчетливо подсвечиваться. Впрочем, надо заметить, что контрастность матриц сильно зависит от их производителя – если, скажем, для последних матриц от Samsung контрастность 300…400:1 является достаточно стандартным показателем, то матрицы от Chunghwa Picture Tubes (CPT) зачастую демонстрируют такую плохую контрастность, что мониторы на их базе не всегда можно рекомендовать даже в качестве недорогих офисных моделей.

Еще один недостаток TN-матриц – в случае выхода из строя тонкопленочного транзистора на экране появляется яркая точка, ибо в неактивном состоянии пиксели в TN-матрицах свободно пропускают свет. Такие точки значительно заметнее, чем просто темные пиксели, особенно если монитор используется преимущественно вечером и для просмотра фильмов или игр.

Кроме того не лучше и цветопередача этого типа матриц. Мало того, что все без исключения «быстрые» матрицы – 18-битные, то есть отображение 16,2 млн. цветов на них достигается исключительно за счет FRC, так еще и даже без учета этого цвета на TN-матрицах оставляют желать лучшего – они бледные, невыразительные и сравнительно далеки от естественных, что делает TN-матрицы малопригодными для работы с цветом даже на среднем любительском уровне.

Таким образом, малое время отклика оказывается не только главным, но и единственным преимуществом TN-матриц – все остальные параметры находятся у них на весьма среднем уровне. Мониторы на этом типе матриц подойдут для игр или просмотра фильмов, а также для обычной офисной работы, но вот для серьезной работы лучше будет обратить внимание на другие типы матриц. К сожалению, фактически это ограничивает выбор мониторов моделями с диагональю от 19 дюймов и больше, ибо среди 17-дюймовых моделей абсолютное большинство имеют именно TN+Film матрицу.

Как выглядит матрица монитора

Ещё несколько лет назад выбор монитора для персонального компьютера осуществлялся по ценовой категории, где было ясно, что более дорогое устройство имеет качественную матрицу, а дешёвый монитор характеристиками не блещет. На данный момент на рынке мониторов разделение происходит по размерам экрана, каждый производитель выпускает устройства с разными технологиями матрицы. Из-за этого выбор при покупке усложнился. Данная статья поможет пользователям правильно выбрать тип матрицы монитора. Какой лучше экран приобретать на рынке, для каких целей и чем он отличается от конкурентов, будет изложено в доступном виде.

Чтобы было понятнее

Перед тем как выбрать тип матрицы монитора, нужно понять принцип её действия, а также выявить все достоинства и недостатки. Составив список потребностей (в каких целях приобретается данное устройство), будет очень легко сопоставить действительное с желаемым. Если не затрагивать размер экрана, использование монитора распределяется по потребностям на несколько групп:

  1. Офисный монитор. Высокий уровень контрастности – единственное требование.
  2. Компьютер дизайнера (фото, предпечатная подготовка). Важна точная цветопередача.
  3. Мультимедиа. Просмотр фильмов требует широких углов обзора и реального чёрного цвета на экране.
  4. Игровой компьютер. Важный показатель – время отклика матрицы.

Технология производства и движение электронов между матрицами вряд ли кому-то интересны, поэтому в данной статье будут рассмотрены достоинства и недостатки, а также использованы данные из средств массовой информации – отзывы владельцев и рекомендации продавцов. Выяснив, какие существуют технологии, останется лишь их совместить с заявленными требованиями и финансами, выделенными на покупку монитора.

Бюджетник не сдаёт позиций

Тип матрицы монитора TN (Twisted Nematic) считается на рынке долгожителем среди конкурентов. Благодаря низкой цене и доступности мониторы с этой матрицей установлены во всех государственных и учебных заведениях, офисах многих компаний мира и на больших предприятиях. По статистике, 90% всех мониторов в мире имеют TN-матрицу. Наряду с ценой ещё одним достоинством такого монитора является малое время отклика матрицы. Данный параметр очень важен в динамических играх, где скорость прорисовки играет первостепенную роль.

А вот с цветопередачей и углом обзора у таких мониторов не сложилось. Даже модернизация TN-матрицы путём добавления дополнительного слоя для увеличения углов обзора не дала нужных результатов, лишь добавила к названию типа экрана «+film». Нельзя забывать и про энергопотребление, которое значительно превышает в режиме работы всех конкурентов.

И всё же

Помимо офисного применения, TN+film – это лучший тип матрицы монитора для игр. Ведь большинство геймеров предпочитают переплатить за производительные комплектующие, такие как процессор или видеокарта, а на экране можно и сэкономить. Однако не стоит забывать про цветопередачу, в современных играх разработчики стараются сделать сюжет максимально реалистичным, а без реальной передачи всех цветов и оттенков добиться этого будет очень трудно.

В результате, кроме низкой цены и малого времени отклика, TN-матрица ничем не сможет удивить потенциального покупателя. Ведь на недостатки очень тяжело не обращать внимания:

  1. Низкая цветопередача с невозможностью отображения идеального чёрного цвета. Дефект виден во время просмотра динамических фильмов, где все действия происходят в темноте – «Ван Хельсинг», «Гарри Поттер и дары смерти», «Дракула» и тому подобные.
  2. Дешевизна производства приводит к высокой вероятности приобретения дефектной матрицы, битый пиксель которой сразу виден, ведь он окрашивается в белый цвет.
  3. Очень низкие углы обзора не позволяют созерцать картинку на экране в кругу большой семьи.

Шаг в правильном направлении

Тип матрицы монитора VA (Vertical Alignment) использует технологию с вертикальным упорядочиванием молекул, и на постсоветском пространстве больше известен под маркировками MVA или PVA. А совсем недавно к существующим модификациям добавился суффикс «S», имеющий расшифровку «Super», однако особых характеристик по сравнению с конкурентами мониторы не приобрели, разве что немного подорожали в цене.

Технология VA предназначалась для устранения дефектов в матрицах TN+film, и производителям удалось добиться определённых результатов, однако при сравнении этих двух экранов пользователь обнаружит, что они обладают противоположными характеристиками. То есть недостатки VA матриц – это достоинства TN, а достоинства VA – недостатки дешёвых матриц. О чём думали производители, неизвестно, но ситуация на рынке до сих пор для этих матриц не изменилась, даже с введением маркировки «Super».

Достоинства и недостатки технологии VA

Если VA-технологию сравнивать с самой дешёвой матрицей на рынке TN+film, то достоинства налицо: великолепные углы обзора, очень качественная передача оттенков с глубоким чёрным цветом. По сути, этот тип матрицы монитора для фото является лучшим в своей ценовой категории. Единственное, что смущает, – время отклика. По сравнению с дешёвым экраном TN оно в несколько раз выше. Естественно, любителям игр устройство с такой матрицей не подойдёт, так как динамическая картинка будет постоянно размыта.

А вот дизайнерам, верстальщикам, фотолюбителям и всем профессионалам, которым необходимо работать с реальным цветом и его оттенками, мониторы с VA-технологией придутся по душе. Кроме этого, широкий угол обзора даже с сильным наклоном не искажает изображение на экране. Такие мониторы подойдут для мультимедиа – просмотр любых фильмов в кругу семьи будет интересен, ведь экран предоставляет возможность увидеть настоящий чёрный цвет, а не его подобие в виде пятидесяти оттенков серого.

Без недостатков?

Матрицы IPS и их всевозможные модификации существуют на рынке довольно давно. Однако их стоимость не настолько привлекательна для покупателей, как безукоризненные характеристики экранов, в которых используется дорогой тип матрицы монитора. Какой лучше экран для бизнесмена и дизайнера, президента компании или путешественника, знает только компания Apple, ведь все её устройства без исключения имеют технологию матрицы IPS (In-Plane Switching).

Из года в год появляются всевозможные технологии, специалисты стараются улучшить качество и без того дорогой и качественной матрицы, в результате чего на рынке существует целый ряд модификаций: AH-IPS, P-IPS, H-IPS, S-IPS, e-IPS. Отличие между ними незначительное, но есть. Например, e-IPS (Enhanced) имеет технологию увеличения контрастности и яркости экрана, а также уменьшено время отклика. Профессиональная серия P-IPS умеет отображать 30-битный цвет, жаль только, пользователь этого наглядно не заметит.

Дотянуться до мечты

Не вдаваясь в расшифровку модификаций IPS-матрицы, можно заметить, что данная технология представляет собой некий симбиоз VA- и TN+film-производств. Естественно, были отобраны лишь достоинства, которые воплотились в одном устройстве. Например, тип матрицы монитора AH-IPS (Advanced High performance) является прямым конкурентом плазменных панелей, которые по качеству воспроизведения картинки высокой чёткости не имеют аналогов в мире. Такое серьёзное заявление сделано в далёком 2011 году, однако кроме завышенной цены на устройство с матрицей AH-IPS доказать превосходство пока не удалось.

И всё же, если у любителя игр стоит вопрос о том, какой выбрать тип матрицы монитора – IPS или TN, то правильным будет решение приобрести более дорогой и качественный экран. Пусть цена на устройство и превосходит дешёвого конкурента в несколько раз, зато времяпрепровождение за любимой игрушкой будет более интересным. Ведь реалистичное качество картинки всегда будет оставаться на первом месте.

Забавные игры производителей

Речь пойдёт в первую очередь о корейском гиганте Samsung, который постоянно стремится выдумать новую технологию, но не всегда это у него получается, ведь наряду с качеством покупателю интересна и стоимость устройства, которая почему-то стремится непропорционально увеличиться.

Введением технологии разделения одного пикселя компании Samsung удалось добиться лучшей чёткости изображения. В первую очередь это заметно на экране при наборе мелким шрифтом разноцветного текста. Технология была одобрена многими верстальщиками, и мониторы с PVA-маркировкой быстро нашли поклонников.

Тип матрицы монитора WVA был улучшенным вариантом технологии от Samsung, и, судя по низкой стоимости устройств, свободно конкурировал на рынке. Недостаток со скоростью отклика матрицы во всех устройствах, созданных по технологии VA, так и не был устранён.

Радикальное решение

Тип матрицы монитора AH-IPS заинтересовал только покупателей в развитых странах мира. Ведь за лучшее качество приходится платить очень большую сумму, которая не по карману жителям постсоветского пространства. Да и смысла нет приобретать монитор, который немного дороже современного персонального компьютера в сборе. Поэтому заводам-изготовителям дорогого устройства пришлось удешевить технологии за счёт снижения качества в производстве комплектующих. Так на рынке появился новый тип матрицы монитора PLS (plane-to-line switching).

Проведя анализ характеристик и изучив принцип работы новой матрицы, можно подумать, что это всего лишь усовершенствованная модификация PVA-матрицы от Samsung. Это так. Как оказалось, данную технологию производитель разработал давно, но внедрение произошло совсем недавно, когда между устройствами среднего класса и дорогого оказалась огромная разница в цене, и срочно требовалось занять пустующую ценовую нишу.

А кто выиграл?

Видимо, это единственный случай, когда в войне между производителями за рынок сбыта выигрывает покупатель, который получает достойное устройство по своим характеристикам за вполне приемлемую для него цену. К недостатку можно отнести небольшой выбор производителей, ведь Samsung не выпустил технологию за пределы своих концернов, поэтому у корейского бренда конкурентов немного – Philips и AOC.

Зато, находясь перед выбором, какой лучше тип матрицы монитора – IPS или PLS, потенциальный покупатель, решивший сэкономить денежные средства, однозначно отдаст предпочтение последнему. Ведь, по сути, особой разницы между устройствами нет. А если обратить внимание на то, что большинство мобильных устройств, включая планшеты, имеют матрицу PLS, которая очень часто продавцом презентуется как более дорогая IPS, то вывод напрашивается всего один.

В погоне за безукоризненностью

Не так давно компания Sharp представила тип матрицы монитора, изготовленный по технологии IGZO (оксиды индия, галлия и цинка). По заявлениям производителя, материал имеет очень высокую проводимость и меньшее электропотребление, благодаря чему удалось добиться более высокой плотности пикселей на одном квадратном дюйме. По сути, технология IGZO подходит для производства мониторов с разрешением 4К и всех мобильных устройств, производимых в формате Ultra HD.

Технология далеко не дешёвая, и цены на мониторы и телевизоры с матрицей IGZO бьют мировые рекорды. Однако известная компания Apple сориентировалась очень быстро, заключив контракты с производителем матриц. Значит, за данной технологией будущее, осталось только дождаться снижения цены на мировом рынке.

Лучший выбор для геймера

Изучив существующие технологии производства, можно без раздумий определить, какой тип матрицы монитора лучше. Для игр в приоритете время отклика и цветопередача, поэтому выбор тут невелик. Желающим сэкономить вполне подойдёт устройство с PLS-матрицей. Хоть выбор среди производителей и небольшой, зато есть возможность определиться среди модификаций. Помимо стандартного типа матрицы завод-изготовитель предлагает улучшенную модель Super-PLS, в которой выше яркость, контрастность, а также экран позволяет отображать разрешение, превышающее FullHD.

Но если цена вопроса не критична для покупателя, то экран с IPS позволит насладиться максимально реалистичной картинкой. Запутаться в маркировках не удастся, ведь все они сводятся к улучшению угла обзора и динамической контрастности. Отличие лишь в цене – чем лучше, тем дороже. Отдав предпочтение устройству, имеющему тип матрицы монитора IPS, геймер не прогадает.

Обработка фото и графика в приоритете

Понятно, что IPS-устройство подойдёт дизайнерам и верстальщикам. Но есть ли смысл переплачивать? Ведь обработка фотографий и вёрстка предполагают работу с цветами и их оттенками. Время отклика матрицы вообще не рассматривается. Профессионалы рекомендуют не тратить деньги понапрасну и выбрать VA-тип матрицы монитора. Да, это старая технология, да, это прошлый век, но по критерию «цена-качество» у матриц данного типа нет конкурентов. И если есть желание приобрести что-то из новинок, то выбор можно остановить на PLS-матрице.

Если есть необходимость работать за монитором с высоким разрешением, например 4K, то предпочтение профессионалы рекомендуют отдать IGZO-устройствам. Их цена не так далеко ушла от популярных экранов IPS, но по качеству они, бесспорно, лучше.

Как ни странно, но любителям просматривать фильмы на экране монитора и заниматься сёрфингом в сети Интернет вполне достаточно приобретения устройства с TN+film-матрицей. Недорогой гаджет с улучшенным экраном без проблем заменит небольшой телевизор. Проблема может появиться лишь в тёмных динамических сценах, где вместо чёрного фона зрителю придётся наблюдать серое облако. Если это критично, необходимо посмотреть в сторону VA-матриц. Да, цена выше, но проблема с цветопередачей будет решена. В придачу покупатель получит очень высокую контрастность и большие углы обзора. Не стоит забывать про физическое разрешение матрицы – чем оно выше, тем качественнее картинка.

Офисный вариант

Казалось бы, что универсальный тип матрицы монитора TN+film как нельзя кстати подойдёт для работы с текстом. Но, как показывает практика, работа с мелким шрифтом за таким экраном крайне неудобна. И если монитор приобретается непосредственно для работы с большими объёмами текста, то стоит побеспокоиться о своём зрении. Близлежащая технология к TN по доступной цене – это VA. Вне зависимости от производителя и размера экрана, такое устройство позволит без проблем усидеть за компьютером не один час.

Выбирая монитор для офисной работы, внимание нужно уделить и размеру, и физическому разрешению матрицы. Диагональ экрана для работы с текстом не должна превышать расстояния от глаз пользователя до матрицы. Также офисные мониторы рекомендуется подбирать с соотношением сторон 4:3, ведь в таком соотношении больше удобочитаемой информации размещается на экране.

Новый тренд: для себя любимого

Изучив все существующие технологии жидкокристаллических экранов, перед тем как выбрать тип матрицы монитора, потенциальному покупателю стоит познакомиться с информацией, которая получена путём опросов пользователей в СМИ.

  1. Монитор – покупка долговечная. То есть следующее приобретение, с высокой вероятностью, будет не раньше, чем через 10 лет.
  2. В 99% случаев заявленные требования, предъявляемые к технике, не совпадают с условиями эксплуатации. То есть на офисном мониторе идут игровые баталии, а на элитных устройствах просматриваются лишь ленты новостей.
  3. Мультиподключение. Для удобства работы 25% пользователей в мире к одному компьютеру подключают несколько мониторов (2, 3, 4), и число таких владельцев постоянно растёт. Удобство в том, что для каждого подключённого устройства отведена определённая роль – игры, фильмы, офис и т. п.

Вышеприведенная информация позволяет переосмыслить полученные раннее знания. Совершать покупку рекомендуется, опираясь не на потребности, а на желание и возможности. По сути, ориентироваться стоит на самое дорогое и высококачественное устройство, которое пользователь сможет себе позволить. Экономить здесь нельзя.

В заключение

Выяснив, какой лучше для пользователя тип матрицы монитора, что значит буквенная маркировка на дисплее устройства и как она влияет на цену и качество, можно приступать к выбору диагонали. Однако многие специалисты в области ИТ-технологий рекомендуют уделить внимание разрешительной способности экрана – сколько точек на один квадратный дюйм он способен отобразить. Очень часто правильный выбор необходимого разрешения приводит к приобретению монитора с меньшей диагональю, а соответственно, и к значительной экономии денежных средств. Немаловажную роль играет производитель мониторов – матрица собственного производства, наличие сервисного центра по месту жительства и большой гарантийный срок намекают будущему владельцу, что он приобретает достойное устройство, которое никогда не подведёт.

Содержание статьи:

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

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 – низкое время отклика, дешевизна.

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.

  • VA матрица – 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:

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

в) Воспользоваться нашими рекомендациями:

  • 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.

TN матрица 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.

Привет, друзья! Правительство и масонские ложи скрывают от граждан правду, и лишь немногие посвященные знают, как оно на самом деле. Что ж, настала пора узнать всю правду. Сегодня я расскажу вам о Матрице.

p, blockquote 1,0,0,0,0 –>

А если отбросить шутки, то вы узнаете, что такое матрица в мониторе, для чего нужна эта составляющая и какие виды бывают. Простите, не удержался от шутки – сама тема статьи обязывает это сделать. Также советую почитать публикацию о типах матриц для мониторов, которую вы найдете здесь.

p, blockquote 2,0,0,0,0 –>

Из истории вопроса

Дисплей на жидких кристаллах был изобретен в 1963 году в исследовательском центре Radio Corporation of America. Это та самая компания, которая за десять лет до этого изобрела стандарт цветного телевизионного вещания NTSC, широко используемый в США и ряде других стран еще до недавнего времени.

p, blockquote 3,0,0,0,0 –>

Первые жидкокристаллические экраны были крохотными, монохромными и отличались низкой контрастностью. Это не помешало использовать их в электронных часах и калькуляторах. Первый в мире ноутбук с таким дисплеем выпущен компанией Apple в 1984 году.

p, blockquote 4,0,0,0,0 –>

Как устроена матрица

Принцип работы прост: кристалл, который помещен в специальную ячейку, пребывает в жидкой среде. Ячейка меняет цвет при подаче электрического импульса. В современных цветных мониторах применяют аддитивную цветовую модель RGB.

p, blockquote 5,0,0,0,0 –>

Кристаллы, которые находятся внутри, в зависимости от подаваемого напряжения могут окрашиваться в синий, красный или зеленый цвет. Огромное разнообразие цветов (а современные мониторы отображают несколько миллионов) получаются от смешивания базовых трех в разных пропорциях.

p, blockquote 6,0,0,0,0 –>

По сути, матрица – это и есть экран, который видит пользователь компьютера.

Если постучать пальцем по монитору, можно понять, где находится этот компонент.

p, blockquote 8,0,0,0,0 –>

Это плоский пакет из стеклянных или полимерных пластин, между которыми размещается определенное количество ячеек с жидкими кристаллами. Также необходимы два поляризационных фильтра.

p, blockquote 9,0,0,0,0 –>

Поверхность электродов, через которые передается ток, предварительно обработана так, чтобы кристаллы выстраивались в направлении электрического поля. Строение каждого кристалла, в зависимости от угла поворота, позволяет ему отображать разные цвета.

p, blockquote 10,0,0,0,0 –>

Каждый кристалл является отдельным пикселем, то есть точкой изображения. Чем больше таких кристаллов размещается на матрице, тем больше будет разрешение монитора.

p, blockquote 11,0,0,0,0 –>

При постоянном приложении фиксированного напряжения, кристаллическая структура деградирует из‐за миграции ионов.

p, blockquote 12,0,0,0,0 –>

Именно поэтому «выгорают» мониторы, которыми пользуются длительное время: например, на офисном дисплее часто можно увидеть «отпечаток» Вордовского документа.

p, blockquote 13,0,0,0,0 –>

Если же вы – заядлый геймер, не стоит переживать: матрица на вашем мониторе выгорит равномерно, поэтому никаких «слепков» вы не заметите, просто цвета потеряют прежнюю яркость и насыщенность.

p, blockquote 14,0,0,0,0 –>

Подсветка и прочие элементы

Однако нормальная работа ЖК монитора невозможна, если матрица не подсвечена изнутри: пользователь видит именно проходящий сквозь нее, свет, а сами кристаллы не светятся. Обычно подсветка установлена непосредственно за матрицей.

p, blockquote 15,1,0,0,0 –>

Часто при выходе монитора из строя, когда он перестает показывать картинку, владелец грешит на матрицу, что в корне неверно. Единственный способ ее повредить – ударить или как вариант перебить провод, питающий электроды.Причина поломки банальна – выходит из строя подсветка. Такой ремонт стоит гораздо дешевле, чем замена разбитой матрицы. Именно так: поврежденная матрица ремонту не подлежит.

p, blockquote 16,0,0,0,0 –>

Меняется она целиком, поэтому всегда выпускается отдельным модулем. Кстати, разборка этой детали обычно заканчивается ее поломкой.

p, blockquote 17,0,0,0,0 –>

В первых моделях плоских мониторов использовалась LCD‐подсветка – газоразрядная лампа накаливания с холодным катодом. Такие мониторы отличаются высоким энергопотреблением. Источником света в них является плазма, которая синтезируется при пропускании электрического тока в газовой среде.

p, blockquote 18,0,0,0,0 –>

Однако не следует путать такие устройства с плазменными панелями, где каждый пиксель светится самостоятельно и конструктивно является миниатюрной газоразрядной лампой.

p, blockquote 19,0,0,0,0 –>

К недостаткам LCD также можно отнести ненадежность ламп, используемых для подсветки.

В некоторой мере этих недостатков лишены мониторы с LED‐подсветкой – набором светодиодов. Они потребляют меньше энергии и служат дольше.

p, blockquote 21,0,0,0,0 –>

Хотя в момент появления, такие мониторы стоили существенно дороже от LCD, сегодня они практически сравнялись по цене и постепенно вытесняют предшественников с рынка.

p, blockquote 22,0,0,0,0 –>

В завершение

Также хочу отметить, что в современных планшетах и смартфонах используются фактически такие же матрицы. Как и в жидкокристаллических мониторах. Разница только в том, что сенсорные экраны оснащаются дополнительно еще и тачскрином, который реагирует на нажатие пальца.

p, blockquote 23,0,0,1,0 –>

Однако это два отдельных модуля, а матрицы с распознаванием нажатий пока не существует.

Описанная выше конструкция, позволяет создать экран любого размера: от компактного телефона, который помещается в ладони, до огромного ЖК телевизора в половину стены. Возможно, со временем инженеры изобретут более совершенную технологию.

p, blockquote 25,0,0,0,0 –>

Но пока жидкокристаллические матрицы доминируют на рынке, давно «убив» электронно‐лучевые трубки и значительно потеснив плазменные панели.

p, blockquote 26,0,0,0,0 –>

p, blockquote 27,0,0,0,0 –>

И немножко хотелось бы порекомендую вам популярный магазинчик , в котором вы можете найти любые типы устройств по приятным ценам.

p, blockquote 28,0,0,0,0 –>

Спасибо за внимание, друзья, и не забывайте поделиться этой публикацией в социальных сетях. До завтра!

p, blockquote 29,0,0,0,0 –>

p, blockquote 30,0,0,0,0 –> p, blockquote 31,0,0,0,1 –>

Исследованы типы ЖК-панелей

| Мониторы для ПК

Автор: Адам Симмонс
Последнее обновление: 3 ноября 2020 г.

Введение

Большинство людей знакомы с тем фактом, что мониторы бывают разных разрешений и размеров экрана, могут иметь матовую или глянцевую поверхность экрана и может предлагать определенные функции, такие как частота обновления 120 Гц и возможности 3D. Разнообразие дисплеев и вариации в спецификации могут быть довольно сложными и более того; вы не можете в первую очередь доверять «бумажным» цифрам.Одним из принципиально важных аспектов ЖК-монитора, который определяет, как он работает и какие задачи он лучше всего выполняет, является тип панели. Хотя существуют различные подразделения, все современные экраны обычно попадают в одну из трех категорий с различными характеристиками.

Панели TN (Twisted Nematic)

Вот уже несколько лет панельные мониторы TN являются наиболее распространенными на рынке. Производители часто стремятся указать в своих спецификациях, используется ли «альтернативный» вид панели; в случае сомнений предположим, что это TN.Общие атрибуты включают относительно низкую стоимость производства и относительно высокий уровень оперативности; пиксели быстро меняют свое состояние, что помогает сделать движущиеся изображения более плавными. Некоторые дисплеи Twisted Nematic имеют вдвое большую частоту обновления (120 Гц вместо 60 Гц), что позволяет им использовать преимущества технологии «активного 3D-затвора» и позволяет отображать вдвое больше информации каждую секунду для более плавного игрового процесса. Сейчас это пошло еще дальше, с более поздними выпусками, которые имеют частоту обновления 144 Гц или выше и нацелены исключительно на плавное 2D, а не на 3D (стереоскопические очки).

Несмотря на то, что за последние годы в этом отделе произошел скачкообразный рост, качество изображения часто считается относительной слабостью технологии TN. Хороший TN-монитор может обеспечить четкое и яркое изображение с приличным контрастом — обычно 1000: 1 с отключенным режимом «динамической контрастности». Главный недостаток — относительно ограниченные углы обзора. Они часто обозначаются как 170 ° по горизонтали и 160 ° по вертикали, что лишь незначительно ниже, чем указано для других панельных технологий.На самом деле вы увидите заметное изменение цвета и даже «инверсию», если посмотрите на экран сбоку, но также, в частности, сверху или снизу. Вы можете увидеть этот сдвиг, продемонстрированный на видео ниже, на одном из наиболее эффективных мониторов TN (Dell S2719DGF).


В частности, но не исключительно на больших моделях TN, относительно ограниченные углы обзора фактически влияют на производительность, если вы сидите прямо перед собой. Ваши глаза будут иметь разные углы обзора, если вы наблюдаете за центром экрана, а не за периферийными областями. Вы увидите, что данный оттенок представлен по-разному в зависимости от его положения на экране — в первую очередь темнее (более насыщенная и более высокая воспринимаемая гамма) в верхней части экрана и более светлая (менее насыщенная и более низкая воспринимаемая гамма) в нижней части. Из-за этого страдают точность и однородность цвета, что делает их плохим выбором для «критически важных работ», таких как дизайн и фотография.Вы можете увидеть это на изображении ниже, сделанном на ASUS PG278Q таким образом, который довольно точно отражает то, что вы бы увидели, наблюдая за монитором из обычного места просмотра за столом.



На изображении ниже показан Dell S2716DG, еще одна модель TN, с тестовыми исправлениями Datacolor SpyderCHECKR 24. Имеется распечатанный лист оттенков, все из которых содержатся в цветовом пространстве sRGB. На экране отображается эталонная фотография печатной доски оттенков, предоставленная Datacolor. Это должно довольно точно соответствовать отпечатанному оттенку, если монитор точно выводит оттенки в цветовом пространстве sRGB. Хотя всегда есть некоторое несоответствие между тем, как выглядят излучающие объекты (монитор) и не излучающие объекты (печатный лист). Оттенки отображаются в том же порядке, что и распечатанный лист в правой части экрана, в то время как порядок инвертирован в левой части экрана. Хотя точные оттенки, которые вы видите, будут отличаться от тех, которые вы видите в реальной жизни, из-за используемой камеры и экрана, на котором вы просматриваете эту фотографию, они все же дают хорошее представление об относительных различиях.Он также обеспечивает очень четкую визуальную демонстрацию проблем с однородностью цвета, описанных ранее. Например, светло-шоколадно-коричневый оттенок и золотисто-желтый оттенок (gamboge) рядом с ним выглядят намного глубже при отображении в верхней части экрана. Золотисто-желтый оттенок на самом деле довольно близко соответствует напечатанному оттенку на данный момент. При отображении в нижней части коричневый оттенок кажется гораздо более похожим на глину. А золотисто-желтый — более яркий желтый оттенок, более соответствующий другому желтому оттенку на распечатанном листе.Оттенки должны иметь очень тонкую текстуру из-за материала, на котором они напечатаны. Это зафиксировано на эталонных фотографиях и наиболее очевидно для черного блока. Он слишком сильно проявляется, когда оттенок отображается ниже по экрану, и гораздо лучше смешивается, когда он отображается выше по экрану, из-за воспринимаемых гамма-сдвигов.



Панели с VA (вертикальное выравнивание)

Если ЖК-монитор пытается отображать черный цвет, то цветовой фильтр будет расположен так, чтобы проходило как можно меньше света (любого цвета) от задней подсветки.Большинство ЖК-мониторов справятся с этой задачей достаточно хорошо, но фильтр не идеален, и черный цвет может быть не таким глубоким, как должен. Несомненным преимуществом панели VA является ее эффективность в блокировании света от задней подсветки, когда это не нужно. Это дает более глубокий черный цвет и более высокий коэффициент контрастности около 2000: 1 — 5000: 1 с отключенными режимами «динамической контрастности» — в несколько раз выше, чем у других ЖК-технологий. Они также менее подвержены «потеканию» или «помутнению» краев экрана, что может сделать такие экраны хорошими кандидатами для любителей кино и удобными для использования в общих целях.К сожалению, подобные проблемы все еще могут возникать в некоторых устройствах любого типа.

Еще одно ключевое преимущество VA — улучшенные углы обзора и цветопередача по сравнению с TN. Сдвиг цвета по экрану и «вне угла» менее выражены, в то время как оттенки могут воспроизводиться с большей точностью. В этом отношении они являются лучшими кандидатами для работы с критикой цвета, но они не так сильны в этой области, как IPS и связанные с ним технологии, исследованные впоследствии. Наблюдается ослабление насыщенности при сравнении тени в центре экрана по сравнению стот же оттенок по направлению к краям или нижней части экрана при нормальном угле обзора. Также наблюдается сдвиг в гамме, который наиболее заметен в серых или пастельных тонах, но может наблюдаться и в других местах, при этом кажется, что указанный оттенок довольно легко светлеет или темнеет даже при легком движении головы. Некоторые модели VA из-за этих сдвигов почти имеют эффект «конуса» или «туннеля», при этом периферийные области кажутся более тусклыми, чем центральная масса экрана. Это также маскирует темные детали по центру («сглаживание черного», высокая воспринимаемая гамма) и может выявить дополнительные непредусмотренные детали периферийно (низкая воспринимаемая гамма).На изображении показана та же система SpyderCHECKR 24, которая использовалась ранее для примера TN, на этот раз на AOC CQ27G2 (U) с панелью VA. Вертикальные сдвиги в насыщенности и цветопередаче менее резкие, но все же есть.



Общей слабостью моделей VA является их относительно низкий уровень отзывчивости пикселей местами. Пиксели переходят из одного состояния в другое относительно медленно при отображении определенных оттенков, что приводит к более выраженному размытию во время движения на экране. В некоторых серьезных случаях может казаться, что все «размазывается» по дымчатому следу, как показано на видео ниже, снятом на AOC Q3279VWF. Это довольно экстремальный пример, некоторые модели VA (как мы вскоре рассмотрим) не склонны демонстрировать такую ​​степень слабости времени отклика пикселей.


Некоторые из современных типов панелей VA, используемых на мониторах ПК, включают панели VA-типа SVA («Супер» вертикальное выравнивание), MVA (многодоменное вертикальное выравнивание) и AAS (переключатель азимутальной фиксации).Последние модели с панелями AU Optronics VA и Samsung SVA обычно используют эффективный перегруз пикселей и не страдают от этих обширных «дымных» следов. Они фактически находятся на одном уровне с современными моделями IPS для некоторых переходов пикселей, что производители цепляются за то, что вводят в заблуждение и чрезмерно оптимистично указанное время отклика. Обычно указывается 4 мс, поскольку можно ожидать, что некоторые переходы пикселей будут выполняться с такой скоростью. Другие пиксельные переходы, особенно когда в переходе участвуют более темные оттенки, все еще относительно медленны.Достаточно, чтобы значительно увеличить воспринимаемое размытие с некоторым размытым следом — хотя не всегда в такой степени, как показано на видео выше.

Наблюдается все большее стремление к использованию панелей VA с высокой частотой обновления, включая панели VA с диагональю 34 ″ -35 ″ «UltraWide» с частотой обновления 100 Гц + и экранами различных размеров с панелями 144 Гц + 16: 9 VA. Такие модели, как AOC C24G1 и LG 32GK850G, используют эффективный и гибкий пиксельный овердрайв и могут обеспечить приличную частоту 144–165 Гц. Пользователи выигрывают от уменьшенного воспринимаемого размытия при использовании высокой частоты обновления при достаточно высокой частоте кадров, при этом многие переходы пикселей выполняются достаточно быстро для приличной производительности. Но все же есть некоторые недостатки: некоторые пиксельные отклики значительно медленнее, чем оптимальные, и местами дают «сильно рыхлый» или «размытый» след. У некоторых моделей, включая AOC C24G1, есть еще одна хитрость в их пресловутых рукавах. Они включают в себя режимы стробоскопической подсветки (называемые MBR или «уменьшение размытости при движении» на AOC), которые могут значительно уменьшить воспринимаемое размытие, вызванное движением глаз, при условии, что частота кадров соответствует частоте обновления. Эта концепция и связанные с ней аспекты подробно рассматриваются в нашей статье об отзывчивости.

Панели IPS (переключение в плоскости), PLS (переключение из плоскости в линию) и AHVA (расширенный угол обзора)

Когда доходит до конечного результата, эти три технологии по сути очень похожи; Основные отличия заключаются в том, что технология IPS разработана главным образом компанией LG Display, технология PLS — компанией Samsung и AHVA — компанией AUO. Иногда их называют просто панелями типа IPS. У других производителей панелей есть свои собственные технологии «IPS-типа», в том числе Innolux с их технологией AAS (Azimuthal Anchoring Switch), которая, как ни странно, также имеет итерации типа VA.И BOE с их технологией IPS-ADS. Настоящим преимуществом этих моделей является их превосходная точность цветопередачи, постоянство и углы обзора по сравнению с другими ЖК-технологиями. Каждый оттенок сохраняет свою индивидуальность независимо от его положения на экране. Это сочетается с расширенными цветовыми гаммами (увеличивая потенциальный диапазон оттенков и насыщенность) на некоторых моделях для получения яркого и насыщенного изображения на всем экране. Гамма-согласованность также высока, гарантируя, что темные оттенки в значительной степени уместны по всему экрану, а не слишком заметны в некоторых областях экрана и слишком замаскированы в других областях.Такое постоянство гаммы и насыщенности делает панели типа IPS особенно хорошими кандидатами для «критичных к цвету» работ. Те, кто ценит насыщенность цветов, которая хорошо поддерживается на всем экране, могут использовать их для игр, фильмов и обычной настольной работы. На изображении показана та же система SpyderCHECKR 24, которая использовалась ранее для примеров TN и VA, на этот раз на ASUS PA278QV с панелью типа IPS. Последовательность намного превосходит пример TN и также улучшена по сравнению с примером VA, при этом наборы оттенков слева и справа экрана выглядят относительно похожими друг на друга.




Существует очень хороший ассортимент доступных по цене мониторов IPS от большинства крупных производителей, включая Dell, LG, Acer, AOC и ASUS. Это означает, что фотографы, дизайнеры или просто обычные пользователи с ограниченным бюджетом также могут воспользоваться этой технологией. Многие современные мониторы типа IPS также намного более отзывчивы, чем их аналоги VA, и в некоторых случаях являются эффективными конкурентами многим мониторам TN. Отзывчивость традиционно была сильной стороной IPS-панелей. Из-за значительных улучшений скорости отклика пикселей и частоты обновления некоторые современные модели нашли признание среди геймеров, которые используют преимущества цветопередачи в своих любимых играх без большого количества некрасивых следов. Панели этого типа с частотой 144 Гц + сейчас распространены. Другой традиционной слабостью был контраст. Там были некоторые улучшения, и большинство панелей этого типа теперь похожи на их аналоги TN в этом отделе (коэффициент контрастности около 1000: 1 без динамического контраста).Некоторые немного сильнее, некоторые немного слабее. Одной из проблемных проблем, которые заметили некоторые люди, является блеск или «свечение» при просмотре темного содержимого, вызванное поведением света на этих панелях. Обычно это наиболее очевидно при просмотре «под углом», как показано на BenQ PD2705Q на видео ниже. Как правило, вы можете наблюдать это по углам моделей с диагональю 21,5 дюйма и более при просмотре спереди, если только вы не сидите достаточно далеко от экрана. Большую часть времени вы будете смотреть на более яркие и более красочные оттенки, которые выделяются этими дисплеями, но всегда стоит смотреть не только на цифры на бумаге.

Заключение

Существуют три основные категории панелей, используемых на современных ЖК-мониторах; Тип ТН, ВА и ИПС. До недавнего времени TN был наиболее распространенным, предлагая приличное качество изображения и высокую скорость отклика по приемлемой цене. VA жертвует отзывчивостью, обычно это самый медленный из существующих типов панелей, но предлагает относительно высокий контраст и улучшение цветовых характеристик по сравнению с технологиями TN. IPS, PLS и AHVA — короли цвета, предлагающие наиболее стабильные и точные характеристики в этой области, обладая при этом отличными углами обзора, хорошей отзывчивостью и разумной контрастностью.На самом деле индивидуальный пользователь должен взвесить преимущества и недостатки сравниваемых мониторов; понимание общих характеристик производительности различных панелей — отличная отправная точка.

Дополнительная литература

  • В этом посте исследуются некоторые ключевые моменты сравнения панелей IPS и VA. Дальнейшее обсуждение будет включено позже в этой ветке. Видео ниже, взятое из этой ветки, предлагает хорошее резюме этих ключевых различий.


  • Видео ниже предлагает визуальное сравнение панели типа IPS и панели TN. Сначала обсуждаются и демонстрируются воспринимаемые различия контрастности, затем аналогичным образом анализируются характеристики цвета.

Пожертвования приветствуются.

Производство плоских дисплеев | Wiley

Список участников xxi

Предисловие редактора серии xxv

Предисловие xxvii

1 Введение 1
Фанг-Чен Луо, Джун Сук, Синдзи Морозуми и Ион Бита

1. 1 Введение 1

1.2 Исторический обзор прогресса технологии производства TFT-LCD 1

1.2.1 Ранние стадии TFT и дисплеи на основе TFT 2

1.2.2 1990-е годы: начало производства TFT-LCD и инкубация TFT‐ ЖК-продукты 2

1.2.3 Конец 1990-х: бум ЖК-мониторов и технологий с широким углом обзора 4

1.2.4 2000-е: Золотое время для развития технологий производства ЖК-телевизоров 4

1.3 Анализ факторов успеха ЖК-дисплеев Производство 5

1.3.1 Масштабирование размера подложки ЖК-дисплея 7

1.3.2 Основные этапы развития технологии производства TFT-LCD 9

1.3.2.1 Первая революция: инструмент AKT Cluster PECVD в 1993 году 9

1.3.2.2 Вторая революция: технология широкого угла обзора в 1997 году 9

1.3.2.3 Третья революция: технология LC Drop Filling в 2003 году 10

1.3.3 Основные этапы успеха дисплеев с активной матрицей 10

Ссылки 11

2 Архитектура процесса на матрице TFT и технологический процесс производства 13
Чиу Ким

2. 1 Введение 13

2.2 Свойства материалов и характеристики TFT a-Si, LTPS и металлооксидных TFT 15

2.2.1 a-Si TFT 15

2.2.2 LTPS TFT 16

2.2.2.1 Отжиг эксимерного лазера ( ELA) 17

2.2.3 Аморфно-оксидные полупроводниковые TFT 22

2.3 Архитектура и последовательность операций массива a-Si TFT 22

2.3.1 Архитектура процесса четырехмаскового подсчета для TFT-LCD 24

2.4 Poly-Si TFT Архитектура и производство 27

2.5 Oxide Semiconductor TFT Архитектура и производство 30

2.6 Приложения TFT LCD 32

2.7 Разработка системы на основе SLS на стеклянном дисплее [1, 11, 14, 15] 33

Ссылки 35

3 Архитектура цветных фильтров, материалы и процесс 39
Янг Сок Чой, Мусун Квак и Ён Сунг На

3.1 Введение 39

3.2 Структура и роль цветного фильтра 39

3.2.1 Красный, зеленый и синий (RGB) Слой 40

3.2.1.1 Координата цвета и цветовая гамма 41

3. 2.2 Черная матрица 44

3.2.3 Верхнее покрытие и прозрачный электрод 45

3.2.4 Распорка колонки 46

3.3 Технологический процесс производства цветного фильтра 46

3.3.1 Блок Процесс 46

3.3.1.1 Формирование черной матрицы 46

3.3.1.2 Формирование слоя RGB 48

3.3.1.3 Верхнее покрытие (OC) 51

3.3.1.4 Формирование ITO-электродов 53

3.3.1.5 Распорка колонки ( Распорка шаблона) 53

3.3.2 Технологический процесс для различных режимов LC 54

3.3.2.1 Цветовой фильтр для режима TN 54

3.3.2.2 Цветовой фильтр для режима IPS 54

3.3.2.3 Цветовой фильтр для режима VA 55

3.4 Новый цветной фильтр Дизайн 55

3.4.1 Технология белого цвета (четыре основных цвета) 55

3.4.2 Цветовой фильтр на TFT 56

Ссылки 57

4 Процесс жидкокристаллической ячейки 59
Хыунг-Шик Парк и Ки-Чул Голень

4.1 Введение 59

4.2 Процесс жидкокристаллической ячейки 59

4. 2.1 Обработка выравнивающего слоя 61

4.2.2 Процесс нанесения слоев PI 62

4.2.3 Процесс протирания 63

4.2.4 Процесс фото-совмещения 64

4.2.5 Процесс заполнения LC 65

4.2.5.1 Метод вакуумного заполнения 66

4.2.5.2 Процесс торцевого уплотнения 66

4.2.5.3 Метод заполнения одной капли (ODF) 67

4.2.6 Процесс вакуумной сборки 68

4.2.7 Процесс присоединения поляризатора 69

4.3 Выводы 70

Благодарности 70

Ссылки 70

5 Модуль TFT ‐ LCD и процесс упаковки 73
Chun Chang Hung

5.1 Введение 73

AB 5.2 Связь драйверов TFT и COG 73

5.3 Введение в процесс JI для больших панелей 74

5.3.1 Склеивание COF 75

5.3.1.1 Очистка кромок 75

5.3.1.2 Приставка ACF 76

5.3.1.3 Предварительное соединение COF 77

5.3.1.4 Основное соединение COF 78

5.3.1.5 Проверка свинца 78

5.3.1.6 Дозирование силикона 78

5. 3.2 Склеивание печатной платы 79

5.3.3 Тестирование печатной платы 79

5.3.4 Прессовые головки: длинный или короткий стержень 79

5.4 Введение в процесс JI для малых панелей 79

5.4.1 Снятие фаски 80

5.4.2 Очистка панели 80

5.4.3 Насадка поляризатора 80

5.4 .4 Склеивание стекла (COG) 81

5.4.5 Приклеивание FPC к стеклу (FOG) 81

5.4.6 Проверка с помощью оптического микроскопа (OM) 81

5.4.7 Дозировка УФ-клея 82

5.4.8 Проверка после приклеивания (PBI) 82

5.4.9 Дозирование защитного клея 82

5.5 Сборка ЖК-модуля 83

5.6 Старение 84

5.7 Модуль с подсветкой или подсветкой в ​​модуле 85

Ссылки 86

6 Подсветка ЖК-дисплея 87
Insun Hwang and Jae ‐ Hyeon Ko

6.1 Введение 87

6.2 Источники светодиодов 90

6.2.1 GaN Epi ‐ Wafer на сапфире 92

6.2.2 Светодиодный чип 93

6.2.3 Отвод света 94

6. 2.4 Светодиодный корпус 96

6.2.5 SMT на FPCB 97

6.3 Световодная пластина 98

6.3.1 Оптические принципы LGP 98

6.3.2 Дизайн оптического рисунка 99

6.3.3 Производство LGP 101

6.3.3.1 Литье под давлением 101

6.3 .3.2 Трафаретная печать 102

6.3.3.3 Другие методы 103

6.4 Оптические пленки 104

6.4.1 Диффузор 106

6.4.2 Призменная пленка 107

6.4.3 Отражатель 108

6.4.4 Другие пленки 108

6.5 BLU прямого типа 111

6.6 Резюме 111

Ссылки 112

7 Объединительная плата TFT и проблемы для OLED 115
Chiwoo Kim

7.1 Введение 115

7.2 Объединительная плата LTPS TFT для OLED-пленок 116

7.2.1 Усовершенствованный эксимерный лазерный отжиг (AELA) для дисплеев AMOLED большого размера 117

7.2.2 Последовательный боковой процесс затвердевания со строчной разверткой для приложения AMOLED 120

7.3 Оксидно-полупроводниковый TFT для OLED 122

7. 3.1 OLED на основе оксидного TFT для больших телевизоров 123

7.4 Лучшее решение объединительной платы для AMOLED 125

Ссылки 127

8A Процесс производства OLED для мобильных приложений 129
Джанг Хюк Квон и Раджу Лампанде

8A.1 Введение 129

8A.2 Текущее состояние AMOLED для мобильных дисплеев 130

8A.2.1 Технология верхнего излучения 130

8A.3 Технология тонкой металлической маски (технология теневой маски) 133

8A.4 Методы инкапсуляции для OLED 135

8A.4.1 Герметизация фриттой 135

8A.4.2 Инкапсуляция тонкой пленкой 136

8A.5 Гибкая технология OLED 137

8A.6 Производственный процесс AMOLED 137

8A.7 Резюме 140

Ссылки 140

8B Процесс производства OLED для телевизионных приложений 143
Чанг Ук Хан и Юн Хын Так

8B.1 Введение 143

8B.2 Маска из тонкого металла (FMM) 144

8B.3 Процесс производства белого OLED и методы цветного фильтра 147

8B. 3.1 Однослойное устройство с белым OLED 149

8B.3.2 Двухъярусное Белый OLED-устройство 152

8B.3.3 Трехъярусное белое OLED-устройство 155

Ссылки 157

9 Технология инкапсуляции OLED 159
Young-Hoon Shin

9.1 Введение 159

9.2 Принципы инкапсуляции OLED 159

9.2.1 Влияние h3O 160

9.3 Классификация технологий инкапсуляции 162

9.3.1 Краевое уплотнение 163

9.3.2 Фриттовое уплотнение 164

9.3.3 Плотина и насыпь 166

9.3.4 Лицевое уплотнение 167

9.3.5 Тонкопленочная инкапсуляция (TFE) 168

9.4 Резюме 170

Ссылки 170

10 Производство гибких OLED-дисплеев 173
Woojae Lee and Jun Souk

10.1 Введение 173

10.2 Критические технологии в гибких OLED-дисплеях 174

10.2.1 Высокотемпературная пленка PI 175

10.2.2 Слой инкапсуляции 176

10.2.2.1 Метод инкапсуляции в тонкую пленку (TFE) 176

10. 2. 2.2 Метод инкапсуляции Hyrid 177

10.2.2.3 Другие методы инкапсуляции 178

10.2.2.4 Измерение характеристик барьера 179

10.2.3 Laser Lift-Off 180

10.2.4 Датчик касания на F ‐ OLED 181

10.3 Технологический процесс F ‐ OLED 181

10.3.1 Покрытие и отверждение пленкой PI 181

10.3.2 Процесс на задней панели TFT LTPS 183

10.3.3 Процесс осаждения OLED 183

10.3.4 Инкапсуляция в тонкую пленку 185

10.3.5 Laser Lift-Off 185

10.3.6 Ламинирование подложки из пластиковой пленки и обрезка до размера ячейки 185

10.3.7 Присоединение датчика касания 186

10.3.8 Присоединение круглого поляризатора 186

10.3.9 Сборка модуля ( Связующий привод IC) 186

10.4 Складной OLED-экран 186

10,5 Резюме 188

Ссылки 189

11A Metal Lines и ITO PVD 193
Хён Эок Шин, Чанг О Чжон и Чунхо Сонг

11A.1 Введение 193 9000.1

Основные требования к металлизации дисплея 193

11A. 1.2 Нанесение тонких пленок распылением 195

11A.2 Эволюция линии металла TFT-LCD за последние годы 198

11A.2.1 Металлы линии затвора 199

11A.2.1.1 Электрод из алюминия и сплава 199

11A.2.1.2 Медный электрод 201

11A.2.2 Строка данных (источник / сток) Металлы 202

11A.2.2.1 Данные Al Metal 202

11A.2.2. 2 Данные Cu Metal 203

11A.2.2.3 Данные Chromium (Cr) Metal 203

11A.2.2.4 Металл молибдена (Mo) 203

11A.2.2.5 Металл титана (Ti) 204

11A.3 Металлизация для OLED-дисплея 205

11A.3.1 Металлы затвора 205

11A.3.2 Металлы источника / стока 205

11A.3.3 Пиксельный анод 206

11A.4 Прозрачный электрод 207

Ссылки 208

11B Тонкопленочный PVD: материалы, процессы и оборудование 209
Tetsuhiro Ohno

11B.1 Введение 209

Метод распыления 210

11B.3 Развитие оборудования для распыления для устройств FPD 212

11B. 3.1 Инструмент Cluster Tool для Gen 2 Size 212

11B.3.2 Cluster Tool для Gen 4.5 — Gen 7 Размер 213

11B.3.3 Вертикальный кластерный инструмент для Gen 8 типоразмера 213

11B.4 Развитие распыляющего катода 215

11B.4.1 Развитие структуры катода 215

11B.4.2 Динамический мульти-катод для LTPS 217

11B.4.3 Стратегия выбора катода 217

11B.5 Технология осаждения тонких пленок прозрачных оксидных полупроводников (TOS) 218 ​​

11B.5.1 Оборудование для осаждения TOS-TFT 218

11B.5.2 Новая структура катода для TOS-TFT 219

11B.6 Материалы для металлизации и технология осаждения 221

Ссылки 223

11C Тонкопленочный PVD (вращающаяся мишень) 225

Marcus Bender

11C. 1 Введение 225

11C.2 Технология источника 227

11C.2.1 Планарные катоды 227

11C.2.2 Вращающиеся катоды 229

11C.2.3 Решетка вращающихся катодов 230

11C.3 Материалы, процессы и характеристики 232

11C. 3.1 Введение 232

11C.3.2 Металлизация объединительной платы 232

11C.3.3 Слои металлооксидных тонкопленочных транзисторов 234

11C.3.4 Прозрачные электроды 236

11C.3.5 Добавление сенсорных функций и улучшение качества обслуживания конечных пользователей 238

Ссылки 239

12A Тонкопленочный PECVD (AKT) 241
Тэ Гён Вон, Су Ён Чой и Джон М. Уайт

12A.1 Введение 241

12A.2 Технологическая камера 243

12A.2.1 Конструкция электрода 243

12A.2.1.1 Эффект полого катода и градиент полого катода 243

12A.2.1.2 Управление потоком газа 245

12A.2.1.3 Сцепитель 245

12A.2.2 Очистка камеры 246

12A .3 Тонкопленочный материал, процесс и характеристика 248

12A.3.1 Аморфный Si (a-Si) TFT 248

12A.3.1.1 Нитрид кремния (SiN) 248

12A.3.1.2 Аморфный кремний (a -Si) 253

12A.3.1.3 Аморфный кремний, активированный фосфором (n + a-Si) 257

12A. 3.2 Низкотемпературный поликремний (LTPS) TFT 258

12A.3.2.1 Оксид кремния (SiO) 259

12A.3.2.2 Пленка прекурсора a-Si (дегидрирование) 260

12A.3.3 Оксид металла (MO ) TFT 263

12A.3.3.1 Оксид кремния (SiO) 265

12A.3.4 Инкапсуляция в тонкую пленку (TFE) 269

12A.3.4.1 Барьерный слой (нитрид кремния) 269

12A.3.4.2 Буферный слой 271

Ссылки 271

12B Тонкопленочный PECVD (Ulvac) 273
Masashi Kikuchi

12B.1 Введение 273

12B.2 Плазма PECVD 273

12B.3 Режимы плазмы и конфигурация реактора 273

12B.3.1 Реактор типа CCP 274

12B.3.2 Реактор микроволнового типа 274

12B.3.3 ICP‐ Тип Реактор 275

12B.4 Процесс PECVD для дисплея 276

12B.4.1 Пленка a-Si для a-Si TFT 276

12B.4.2 Пленка a-Si для LTPS 277

12B.4.3 Пленка SiNx 278

12B.4.4 Пленка TEOS SiO2 279

12B.5 Обзор системы PECVD 279

12B.6 Дистанционная плазменная очистка 279

12B. 6.1 Дистанционная плазменная очистка с потоком газа 281

12B.6.2 Очистка и коррозия 281

12B.7 Слой пассивирования для OLED 282

12B. 7.1 Пассивирование однослойным / двухслойным / многослойным 282

12B.8 PECVD-осаждение для IGZO TFT 283

12B.8.1 Изолятор затвора для IGZO TFT 283

12B.8.2 Пассивирующая пленка для IGZO TFT 284

12B.9 Частица Поколение 284

Ссылки 286

13 Фотолитография 287
Ясунори Нисимура, Кодзо Яно, Масатака Ито и Масахиро Ито

13.1 Введение 287

13.2 Обзор процесса фотолитографии 288

13.2.1 Очистка 289

13.2.2 Подготовка 289

13.2.3 Покрытие фоторезистом 289

13.2.4 Экспозиция 289

13.2.5 Проявление 289.20007

13.2.5 6 Травление 289

13.2.7 Удаление резиста 289

13.3 Покрытие фоторезистом 290

13.3.1 Развитие покрытия фоторезистом 290

13.3.2 Покрытие щелевой 290

13.3.2.1 Принципы щелевого покрытия 290

13. 3.2.2 Щелевое покрытие 291

13.4 Экспозиция 292

13.4.1 Фоторезист и экспонирование 292

13.4.1.1 Фоторезист 292

13.4.1.2 Цветной резист 292

.1.3 Источник ультрафиолетового излучения для экспонирования 292

13.4.2 Общие аспекты систем экспонирования 292

13.4.3 Шаговый 293

13.4.4 Проекционная сканирующая система экспонирования 294

13.4.5 Зеркальная проекционная система сканирования (Canon) 296

13.4.6 Многообъективная проекционная система (Nikon) 296

13.4.6.1 Многолинзовая оптика 296

13.4.6.2 Многообъективная проекционная система 296

13.4.7 Близкое экспонирование 297

13.5 Проявление фоторезиста 300

13.6 Встроенная фотолитография Технологическое оборудование 301

13.7 Удаление фоторезиста 302

13.8 Фотолитография цветных фильтров 303

13.8.1 Структуры цветных фильтров 303

13.8.1.1 TN 304

13.8.1.2 VA 304

13.8.1. 3 IPS 304

13.8.2 Материалы для цветных фильтров 305

13.8.2.1 Материалы черной матрицы 305

13.8.2.2 Цветные материалы RGB 305

13.8.2.3 PS (разделитель для фотографий) Материалы 306

13.8.3 Процесс фотолитографии для цветных фильтров 307

13.8.3.1 Покрытие Color Resist 307

13.8.3.2 Экспозиция 307

13.8.3.3 Проявление 308

13.8.4 Высокоэффективные цветные фильтры 309

13 .8.4.1 Мобильные приложения 309

13.8.4.2 Телевизионные приложения 309

Ссылки 310

14A Процессы и оборудование для влажного травления 311
Kazuo Jodai

14A.1 Введение 311

14A.2 Обзор процесса TFT 312

14A.3 Применение и оборудование для влажного травления 313

14A.3.1 Приложения 313

14A.3.2 Оборудование (схема) 313

14A.3.3 Система переноса субстрата 315

14A.3.4 Система травления погружением 316

14A.3.5 Каскадная система промывки 316

14A. 4 Проблемы, связанные с увеличением размера материнского стекла и решениями 317

14A.4.1 Управление концентрацией травителя 317

14A.4.2 Быстрая промывка 317

14A. 4.3 Другие вопросы 318

14A.5 Заключение 318

Ссылки 318

14B Процессы и оборудование сухого травления 319
Ippei Horikoshi

14B.1 Введение 319

14B.2 Принцип сухого травления 319

14B.2.1 Плазма 320

14B.2.2 Ионы 321

14B.2.3 Радикалы 321

14B.3 Архитектура оборудования для сухого травления 322

14B.4 Режимы сухого травления 323

14B .4.1 Обычный режим травления и каждая характеристика 324

14B.4.2 Текущий режим травления и каждая характеристика 325

14B.5 Процесс TFT 325

14B.5.1 Процесс a-Si 325

14B.5.2 Процесс LTPS 326

14B .5.3 Оксидный процесс 327

Ссылки 328

15 Массив TFT: осмотр, тестирование и ремонт 329
Шулик Лешем, Ноам Коэн, Савьер Фам, Майк Лим и Амир Пелед

15. 1 Теория дефектов 329 .1 Типичные производственные дефекты 329

15.1.1.1 Типичные дефекты 329

15.1.1.2 Посторонние частицы 331

15.1.2 Понимание природы дефектов 332

15.1.2.1 Критические и некритические дефекты 332

15.1.2.2 Электрические и неэлектрические дефекты 333

15.1.3 Влияние дефектов на конечные устройства FPD и доходность 333

15.2 AOI (Автоматическая оптическая проверка) 334

15.2.1 Потребность 334

15.2.2 Задачи AOI , Функции и последовательности 335

15.2.2.1 Получение изображения 335

15.2.2.2 Обнаружение дефектов 336

15.2.2.3 Классификация дефектов 336

15.2.2.4 Обзор захвата изображений 337

15.2.2.5 Отчеты о дефектах и ​​оценка 337

15.2.3 Оптическая концепция AOI 337

15.2.3.1 Критерии качества изображения 338

15.2.3.2 Сканирующие камеры 339

15.2.3.2.1 Тип камеры 339

15.2.3.2.2 Изменение разрешения 339

15. 2.3.2.3 Задняя сторона Проверка 339

15.2.3.3 Освещение при сканировании 339

15.2.3.3.1 Типы освещения 339

15.2.3.4 Видеозахват для проверки дефектов и метрологии 340

15.2.3.4.1 Обзор / метрологические камеры 340

15.2.3.4.2 Захват видео на лету 340

15.2.3.4.3 Альтернатива видеоизображениям 340

15.2.4 Принципы обнаружения дефектов AOI 341

15.2.4.1 Концепция уровня серого 342

15.2.4.2 Сравнение серого Значения уровней между соседними ячейками 342

15.2.4.3 Чувствительность обнаружения 342

15.2.4.4 Избирательность обнаружения 344

15.2.5 Особые функции AOI 344

15.2.5.1 Обнаружение особых типов дефектов 344

15.2.5.2 Проверка сенсорных панелей In-Cell 345

15.2.5.3 Проверка периферийной области 346

15.2.5.4 Дефекты Mura 346

15.2.5.5 Проверка процесса ячейки 347

15.2.5.6 Классификация дефектов 347

15.2.5.7 Метрология: измерение CD / O 349

15. 2.5.8 Автоматическое определение 350

15.2.6 Сравнение автономных и встроенных AOI 350

15.2.7 Использование, применение и тенденции AOI 351

15.3 Электрические испытания 352

15.3.1 Необходимость 352

15.3.2 Задачи, функции и последовательность действий тестера массива 353

15.3.2.1 Управление сигналом панели 353

15.3.2.1.1 Метод измерения закорачивающей перемычки 354

15.3.2.1.2 Метод измерения полного контакта 354

15.3.2.2 Контактное или бесконтактное обнаружение 354

15.3.2.2.1 Контактное обнаружение 355

15.3.2.2.2 Бесконтактные методы обнаружения 355

15.3.2.3 Обработка изображения панели и обнаружение дефектов 355

15.3.2.4 Процессы обнаружения дефектов 355

15.3.3 Концепция конструкции системы матричного тестера 356

15.3.3.1 Зондирование сигнала 357

15.3.3.2 Тестирование сверхвысокого разрешения 357

15.3.3.3 System TACT 358

15.3.3. 4 «Высококанальное» тестирование 358

15.3.3.5 Тестирование передовых технологических процессов (AMOLED, FLEX OLED) 358

15.3.4 Специальные функции тестера массивов 359

15.3.4.1 Тестирование GOA, ASG и IGD 359

15.3.4.2 Electro Mura Monitoring 359

15.3.4.3 Тестирование панели произвольной формы 361

15.3.5 Использование, применение и тенденции Array Tester 361

15.3.5.1 Тестирование уровня стока для LTPS LCD / OLED 362

15,3 .5.2 Новая концепция пробников 363

15.3.5.3 Тестирование сенсорной панели в ячейке 363

15.4 Устранение дефектов 363

15.4.1 Потребность 363

15.4.2 Ремонтная система в производственном процессе 364

15.4.2.1 In ‐Ремонт процесса 364

15.4.2.2 Окончательный ремонт 364

15.4.3 Последовательность ремонта 364

15.4.4 Метод устранения короткого замыкания 365

15.4.4.1 Концепция лазерной абляции 365

15.4.4.1.1 Термическая абляция 366

15. 4.4.1. 2 Холодная абляция 366

15.4.4.1.3 Фотохимическая абляция 366

15.4.4.2 Длины волн лазерного излучения и их типичные применения 366

15.4.4.2.1 Взаимодействие с веществом лазера 366

15.4.4.2.2 Использование лазерного излучения DUV ( 266 нм) для устранения дефекта короткого замыкания 367

15.4.4.2.3 Использование инфракрасного лазерного излучения (1064 нм) для устранения дефекта короткого замыкания 367

15.4.4.3.4 Использование зеленого лазерного излучения (532 нм) для устранения дефекта короткого замыкания 367

15.4.4.3 Типичные применения короткого замыкания -Метод ремонта цепи 367

15.4.4.3.1 Резка 367

15.4.4.3.2 Сварка 368

15.4.5 Метод ремонта разомкнутой цепи 369

15.4.5.1 LCVD (лазерное химическое осаждение из паровой фазы) 369

15.4 .5.2 Ремонт отложений металлических чернил 370

15.4.5.2.1 Распределение 370

15.4.5.2.2 Струйное напыление металла 370

15. 4.5.2.3 Осаждение LIFT (лазерный прямой перенос) 371

15.4.5.3 Основные области применения ремонта наплавлением (ремонт разомкнутой цепи) 372

15.4.6 Ремонт фоторезиста (PR) 372

15.4.6.1 Основные области применения ремонта фоторезиста 373

15.4.6.2 Технология ремонта фоторезиста 373

15.4.6.2.1 Использование DMD для нанесения рисунка 373

15.4.6.2.2 Использование FSM для создания паттерна 373

15.4.7 Специальные функции системы восстановления 375

15.4.7.1 Локатор линейных дефектов (LDL) 375

15.4.7.2 Параллельный режим восстановления для максимальной пропускной способности системы 375

15.4.8 Тенденции в технологиях ремонта 376

15.4.8.1 Холодная абляция 376

15.4.8.2 Решение для полностью автоматического ремонта 377

15.4.9 Резюме 377

16 Проверка и ремонт LCM 379
Чун Чанг Хунг 379

16.1 Введение 379

16.2 Проверка функциональных дефектов 379

16. 3 Проверка косметических дефектов 381

16.4 Ключевые факторы для надлежащей проверки 383

16.4.1 Различия между инспекторами 383

16.4.2 Расстояние между инспекторами 385 9000.3 , Угол обзора и последовательность тестовых таблиц 385

16.4.4 Характеристики продукта и компонентов 387

16.5 Автоматический оптический контроль (AOI) 388

16.6 Устранение дефектов LCM 388

Ссылки 391

17 Обзор производительности и контроля качества 393
Кодзо Яно, Ясунори Нишимура и Масатака Ито

17.1 Введение 393

17.2 Повышение производительности 9000 394 17.2000 Задачи для повышения производительности 394 9.2000 Повышение производительности 394

17.2.2 Увеличение стеклянной подложки 395

17.2.2.1 Повышение производительности и снижение затрат за счет увеличения размера стекла 397

17.3 Управление доходностью 399

17.3.1 Анализ доходности 399

17.3.1.1 Инспекция и доход 399

17. 3.1.2 Анализ режима отказа 401

17.3.2 Деятельность по повышению доходности 404

17.3.2.1 Повышение доходности процесса 404

17.3.2.2 Минимизация систематических отказов 404

17.3.2.3 Минимизация случайных отказов с помощью чистого процесса 404

17.3.2.4 Повышение доходности путем ремонта 406

17.4 Система контроля качества 406

17.4.1 Материалы (IQC) 407

17.4.2 Управление производством 408

17.4.3 Контроль качества процесса 408

17.4.3.1 Процесс обработки матрицы TFT 409

17.4.3.2 Процесс цветного фильтра 410

17.4.3.3 Процесс ЖК-ячейки 412

17.4.3.4 Процесс модуляции 412

17.4.4 Организация и ключевые вопросы контроля качества 413

Ссылки 417

18 Архитектура предприятия и вспомогательные системы 419
Кодзо Яно и Мичихиро Ямакава

18.1 Введение 419

18.2 Общие вопросы в архитектуре предприятия 420

18.2.1 Обзор предприятия 420

18. 2.2 Процедура проектирования предприятия и исходные условия 422

18.3 Дизайн чистых помещений 423

18.3.1 Развитие чистых помещений 423

18,3 .2 Конструкция пола для чистой комнаты 424

18.3.3 Высота потолка чистой комнаты 424

18.3.4 Расчет воздушного потока и циркуляции 427

18.3.5 Контроль чистоты 428

18.3.6 Контроль воздушного потока против частиц 428

18.3.7 Меры противодействия химическому загрязнению 431

18.3.8 Энергосбережение в FFU 433

18.4 Вспомогательные системы с учетом окружающей среды 433

18.4.1 Вспомогательные помещения 433

18.4.2 Вода и Его переработка 434

18.4.3 Химические вещества 436

18.4.4 Газы 436

18.4.5 Электроэнергия 437

18.5 Система производственного контроля 437

Ссылки 440

19 Зеленое производство 441
MonaLin Wei , и Мэтт Чиен

19.1 Введение 441

19.2 Проектирование производственного предприятия (Fab) 441

19. 2.1 Характеристики Fab 441

19.2.2 Проектирование экологичного здания 442

19.3 Использование материалов 443

19.3.1 Типы материалов и их использование 443

19,3 .2 Управление опасными веществами 444

19.3.3 Материальная опасность и экологическая тенденция 446

19.3.4 Контроль конфликтных минералов 446

19.4 Производственные особенности и экологический менеджмент 447

19.4.1 Производственные процессы 447

19.4.2 Инвентаризация парниковых газов 448

19.4.3 Энергосбережение в производстве 449

19.4.4 Сокращение выбросов парниковых газов от производства 449

19.4.5 Загрязнение воздуха и контроль 451

19.4. 6 Управление водными ресурсами и контроль выбросов 452

19.4.7 Переработка и повторное использование отходов 453

19.5 Будущие задачи 453

Ссылки 454

Индекс 457

Встроенные оптические наносенсоры для мониторинга обработки и производительности композитов с полимерной матрицей

(PDF) На пути к обеспечению надежной системы мониторинга качества для процесса аддитивного производства с использованием глубоких сверточных нейронных сетей

ПОДТВЕРЖДЕНИЕ

Авторы выражают признательность Национальному научному фонду,

Совету регентов Луизианы и Консорциуму Луизианы за

Инновации в производстве и Материалы для финансирования этой работы

через соглашение о совместном гранте OIA-1541079.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[1] М. Херманн, Т. Пентек и Б. Отто, «Принципы проектирования для сценариев Industrie 4.0

», в Системных науках (HICSS), 2016 г. 49-я Гавайская международная конференция

, 2016 г., стр.3928-3937: IEEE.

[2] Y.-C. Лин и др., «Разработка расширенного производственного облака для

вещей (AMCoT) — интеллектуальная производственная платформа», IEEE Robotics

and Automation Letters, vol. 2, вып. 3, pp. 1809-1816, 2017.

[3] W.Чжан, А. Мехта, П. С. Десаи и К. Хиггс, «Машинное обучение

позволило карте процесса распределения порошка для аддитивного производства металлов

(AM)», в Int. Твердая свободная форма Fabr. Symp. Остин, Техас, 2017, стр. 1235-

1249.

[4] П. Сюй, Х. Мей, Л. Рен и В. Чен, «ViDX: Визуальная диагностика производительности сборочной линии

на умных предприятиях. , «IEEE транзакции по

визуализации и компьютерной графике, т. 23, нет. 1, стр.291-300, 2017.

[5] К.-С. Ван, З. Ли, Дж. Браатен и К. Ю, «Интерпретация и компенсация люфтовых ошибок

в машинных центрах для интеллектуального профилактического обслуживания

с использованием ИНС», «Достижения в производстве», т. 3,

нет. 2, pp. 97-104, 2015.

[6] X. Xue, Y.-M. Коу, С.-Ф. Ванга и З.-З. Лю, «Экспериментальное исследование Computational

по ориентированной на выравнивание сервисной стратегии в

совместном производстве», IEEE Transactions on Services Computing,

vol.11, вып. 2, стр. 369-383, 2018.

[7] Б. Шольц-Райтер, Д. Веймер и Х. Тамер, «Автоматизированная поверхностная проверка

микродеталей холодной штамповки», Cirp annals-Manufacturing

технология, т. 61, нет. 1, pp. 531-534, 2012.

[8] Б. Бхушан и М. Касперс, «Обзор аддитивного производства (3D-печать

) для микротехнологий», Microsystem Technologies, vol. 23, нет. 4,

pp. 1117-1124, 2017.

[9] C.К. Чуа и К. Ф. Леонг, 3D-печать и аддитивное производство:

Принципы и приложения (с сопутствующим медиа-пакетом) Rapid

Prototyping, четвертое издание. World Scientific Publishing Company, 2014.

[10] К. Л. Вентола, «Медицинские приложения для 3D-печати: текущие и

планируемые применения», Фармация и терапия, т. 39, нет. 10, стр. 704,

2014.

[11] К. М. Б. Хо, С. Х. Нг, К. Х. Х. Ли и Ю.-J. Юн, «3D-печать микрофлюидики

для биологических приложений», Lab on a Chip, vol. 15, нет. 18,

pp. 3627-3637, 2015.

[12] С. Форд и М. Деспейсс, «Аддитивное производство и устойчивость: предварительное исследование преимуществ и проблем

», Journal of Cleaner

Production, т. 137, стр. 1573-1587, 2016.

[13] С. Гессасма, У. Чжан, Дж. Чжу, С. Бельхабиб и Х. Нури, «Проблемы

технологий аддитивного производства с точки зрения оптимизации

» , «Международный журнал моделирования и междисциплинарных исследований

Оптимизация проектирования, вып. 6, стр. A9, 2015.

[14] Ж.-Й. Дантан и др., «Управление геометрическими вариациями для производимого продукта с добавкой

», CIRP Annals, vol. 66, нет. 1, pp. 161-164, 2017.

[15] З. Ли, З. Чжан, Дж. Ши и Д. Ву, «Прогнозирование шероховатости поверхности в аддитивном производстве

на основе экструзии с машинным обучением», Робототехника

и компьютерно-интегрированное производство, т. 57, pp. 488-495, 2019.

[16] К. Кусиаца и Д. Каралекас, «Мониторинг деформации и

распределений температуры на месте в процессе моделирования наплавленного осаждения»,

Materials & Design, vol.97, pp. 400-406, 2016.

[17] D. Ahn, J.-H. Квеон, С. Квон, Дж. Сонг и С. Ли, «Представление шероховатости поверхности

при моделировании наплавленным методом», Journal of Materials

Processing Technology, vol. 209, нет. 15-16, стр. 5593-5600, 2009.

[18] О. Хольцмонд и X. Дж. А. М. Ли, «Обнаружение дефектов на месте в реальном времени в печатных деталях 3D

», т. 17, pp. 135-142, 2017.

[19] Г. П. Грифф и М. Дж. А. М. Шиллинг, «Контроль проскальзывания с замкнутым контуром

во время транспортировки нити при экструзии расплавленного материала», т.14, pp. 31-

38, 2017.

[20] A. du Plessis, SG le Roux, FJDP Steyn, and A. Manufacturing,

«Исследование качества нити накала для 3D-принтера с использованием лабораторных рентгеновских лучей

томография, т. 3, вып. 4, pp. 262-267, 2016.

[21] D. A. Anderegg et al., «Мониторинг на месте температуры потока полимера

и давления в аддитивном производстве на основе экструзии», т. 26, pp. 76-

83, 2019.

[22] E.Сориано Херас, Ф. Блайя Аро, Дж. М. Де Агустин дель Бурго, М. Ислан

Маркос и Р. Дж. С. Д’Амато, «Датчик продвижения нити для 3D-принтеров

, моделирующих наплавление,» т. 18, нет. 5, стр. 1495, 2018.

[23] Н. М. Насрабади, «Распознавание образов и машинное обучение», Журнал электронной визуализации

, вып. 16, нет. 4, стр. 049901, 2007.

[24] Р. С. Михальский, Дж. Г. Карбонелл, Т. М. Митчелл, Машинное обучение:

Подход с использованием искусственного интеллекта.Springer Science & Business Media,

2013.

[25] Б.Л. ДеКост, Х. Джайн, А.Д. Роллетт и Е.А. Холм, «Компьютерное зрение

и машинное обучение для автономной характеристики исходного сырья порошка

», JOM, т. 69, нет. 3, pp. 456-465, 2017.

[26] С. Стоянов и К. Бейли, «Машинное обучение для аддитивного производства

электроники», Электронные технологии (ISSE), 2017 40-й Международный

Весенний семинар по , 2017, с.1-6: IEEE.

[27] Х. Чен и Я. Ф. Чжао, «Моделирование на основе алгоритмов обучения и система рекомендаций по параметрам

для технологической добавки

, производственный процесс» в стандарте ASME 2015 International Design

Технические конференции, компьютеры и информация

Engineering Conference, 2015, pp. V01AT02A029-V01AT02A029:

Американское общество инженеров-механиков.

[28] стр.К. Рао, Дж. П. Лю, Д. Роберсон, З. Дж. Конг и К. Уильямс, «Онлайн

мониторинг качества в реальном времени в процессах аддитивного производства с использованием

гетерогенных сенсоров», Journal of Manufacturing Science и

Engineering, vol. 137, нет. 6, стр. 061007, 2015.

[29] Й. Ли, В. Чжао, К. Ли, Т. Ван и GJS Wang, «Мониторинг на месте

и диагностика процесса производства плавленых волокон на основе

датчиков вибрации, «т.19, нет. 11, стр. 2589, 2019.

[30] Дж. С. Ким, К. С. Ли, С.-М. Ким, С. В. Дж. И. Дж. О. Ли П.Э. и М.-Г.

Technology, «Разработка системы мониторинга на месте на основе данных и

системы диагностики процесса моделирования наплавленного осаждения (FDM) на основе

алгоритма векторной машины поддержки», т. 5, вып. 4, pp. 479-486, 2018.

[31] H. Wu, Y. Wang, и Z. J. T. I. J. o. Ю. А. М. Т., «Мониторинг состояния машины

FDM на месте с помощью акустической эмиссии», т. 84, нет. 5-8, pp.

1483-1495, 2016.

[32] H. Wu, Z. Yu, and Y. J. T. I. J. o. Ван А.М.Т., «Мониторинг и диагностика состояния оборудования FDM

в реальном времени на основе акустической эмиссии

и скрытой полумарковской модели», т. 90, нет. 5-8, pp. 2027-2036, 2017.

[33] J. Liu, Y. Hu, B. Wu и Y. J. J. o. М. П. Ван, «Улучшенный подход к диагностике неисправностей

для процесса FDM с акустической эмиссией», т. 35, стр.

570-579, 2018.

[34] A. Peng, X. J. A. i. И. С. Сяо и С. Наук, «Исследование причин

, вызывающих ошибку, и меры, повышающие точность моделирования наплавленного осаждения

«, т. 4, вып. 5, 2012.

[35] М. К. Агарвала, В. Р. Джамалабад, Н. А. Ланграна, А. Сафари, П. Дж.

Уэлен и С. К. Дж. Р. с. j. Данфорт, «Структурное качество деталей

, обработанных методом наплавления», 1996.

[36] Л. Чонг, С.Рамакришна и С. Сингх, «Обзор цифровых

производственных гибридных процессов аддитивного производства», Международный журнал передовых производственных технологий

, том. 95,

нет. 5-8, стр. 2281-2300, 2018.

[37] А. Х. Пэн и З. М. Ван, «Исследования влияния параметров процесса

на точность деталей FDM», в Прикладной механике и

Материалы, 2010, том. 34, стр. 338-343: Trans Tech Publ.

[38] С. Ху-Чанг и др., «Глубокие сверточные нейронные сети для компьютерного обнаружения —

: архитектуры CNN, характеристики наборов данных и передача

обучение», IEEE-транзакции по медицинской визуализации, т. 35, нет. 5, стр. 1285,

2016.

[39] К. Сегеди, В. Ванхаук, С. Иоффе, Дж. Шленс и З. Война, «Переосмысление

начальной архитектуры компьютерного зрения», в Proceedings of the

Конференция IEEE по компьютерному зрению и распознаванию образов, 2016, стр.

2818-2826.

[40] М. Абади и др., «Tensorflow: система для крупномасштабного машинного обучения»,

в OSDI, 2016, т. 16. С. 265-283.

Что такое монитор IPS? Описание типов панелей монитора

Преимущества дисплейных панелей IPS:

  • Более быстрое время отклика
  • Более широкие углы обзора
  • Лучше цвет / контраст, чем у многих панелей VA и TN
  • Превосходная точность цветопередачи и однородность экрана

Если вы когда-нибудь начинали искать новый компьютерный экран, скорее всего, вы встречали термин IPS. Здесь вы можете спросить себя: , что такое IPS-монитор? и , как мне узнать, подходит ли мне IPS-монитор?

Чтобы ответить на эти вопросы, мы должны сначала понять две вещи:

  1. IPS-мониторы — это 1 из 4 основных типов панелей; другие типы панелей монитора: TN, VA и OLED.
  2. Все перечисленные выше типы панелей являются частью семейства ЖК-панелей .

Итак, почему это важно? Технология панели монитора важна, потому что она влияет на , что может делать монитор. и , для которых он лучше всего подходит .У каждого из перечисленных выше типов панелей монитора есть свои отличительные преимущества и недостатки.

Выбор типа панели монитора для покупки во многом зависит от предполагаемого использования и личных предпочтений. В конце концов, у игроков, графических дизайнеров и офисных работников разные требования. Определенные типы дисплеев лучше всего подходят для различных сценариев использования.

Как тип ЖК-панели влияет на производительность

Конкретный тип ЖК-панели влияет на множество различных аспектов работы экрана, в том числе:

  • Время отклика и задержка ввода
  • Угол обзора
  • Цветопередача
  • Коэффициент контрастности
  • Уровни черного

Различные технологии панелей предлагают уникальные профили, при этом мнения о лучших типах ЖК-дисплеев являются субъективными и основываются на личных предпочтениях.

Причина этого в том, что ни один из различных типов панелей мониторов в их нынешнем виде не может быть классифицирован как «выдающийся» по всем упомянутым выше атрибутам.

Ниже мы рассмотрим, как мониторы IPS, TN и VA влияют на производительность экрана, и сделаем несколько удобных сводок сильных и слабых сторон и наилучших вариантов использования для каждого типа технологии панелей.

Что такое монитор IPS? (Технология IPS Monitor) Мониторы

IPS или мониторы с переключением в плоскости используют жидкие кристаллы, выровненные параллельно, для получения насыщенных цветов. Панели IPS отличаются характером смещения жидких кристаллов. Эти мониторы были разработаны для преодоления ограничений панелей TN. Способность жидкого кристалла сдвигаться по горизонтали создает лучшие углы обзора .

Мониторы

IPS по-прежнему являются предпочтительной технологией отображения для пользователей, которым нужна точность цветопередачи и согласованность . Мониторы IPS действительно хороши, когда дело доходит до цветопередачи и сверхшироких углов обзора .Широкие углы обзора, обеспечиваемые мониторами IPS, помогают обеспечить выдающиеся цвета при просмотре под разными углами. Одним из основных отличий мониторов IPS от мониторов TN является то, что цвета на мониторе IPS не меняются при просмотре под углом так же сильно, как на мониторе TN.

Варианты монитора

IPS включают S-IPS, H-IPS, e-IPS и P-IPS, а также PLS (переключение между плоскостями), последнее является последней итерацией. Поскольку все эти варианты очень похожи, все они вместе называются панелями «IPS-типа».Все они утверждают, что обладают основными преимуществами, присущими IPS-мониторам, — великолепной цветопередачей и сверхширокими углами обзора.

Что касается точности цветопередачи, то IPS-мониторы с легкостью превосходят мониторы TN и VA. В то время как технологии VA последнего поколения предлагают сравнительные характеристики производительности, профессиональные пользователи по-прежнему утверждают, что в этом отношении безраздельно правят мониторы IPS.

Другой важной характеристикой мониторов IPS является то, что они могут поддерживать профессиональные технологии цветового пространства, такие как Adobe RGB .Это связано с тем, что мониторы IPS могут предлагать больше отображаемых цветов, что помогает повысить точность цветопередачи.

В прошлом время отклика и контрастность были изначальной слабостью технологии IPS. В настоящее время, однако, время отклика IPS-мониторов увеличилось до такой степени, что они даже способны удовлетворить геймеров, что привело к росту популярности IPS-мониторов для игр.

Что касается игр, то некоторые критические замечания в отношении IPS-мониторов включают более заметное размытие при движении из-за более медленного времени отклика, однако влияние размытия при движении будет варьироваться от пользователя к пользователю.Фактически, неоднозначные мнения о «недостатках» IPS-монитора для игр можно найти повсюду в Интернете. Возьмем, к примеру, отрывок из одного автора игровых технологий: «Что касается реакции пикселей, мнения расходятся. Я лично считаю, что панели IPS достаточно быстрые почти для всех игр. Если ваша игровая жизнь полностью посвящена стрелялкам-спусковым крючком, хорошо, вам понадобится ЖК-монитор с самым быстрым откликом и минимальной задержкой. А это значит TN. Для остальных из нас, и, конечно же, для тех, кто придает хоть малейшее значение визуальному зрелищу в играх, я считаю, что IPS, безусловно, является лучшей панельной технологией.» Читай полную статью здесь.

IPS Monitor Bottom Line Мониторы

IPS обеспечивают сверхширокие углы обзора 178 градусов по вертикали и горизонтали. Графические дизайнеры, инженеры САПР, профессиональные фотографы и редакторы видео получат выгоду от использования монитора IPS. Многие ценят преимущества цвета IPS-мониторов, а технический прогресс позволил улучшить скорость, контраст и разрешение IPS-панели. IPS-мониторы более привлекательны, чем когда-либо, как для обычной настольной работы, так и для многих видов игр.Они даже достаточно универсальны, чтобы их можно было использовать в разных стилях мониторов, поэтому, если вы когда-либо сравнивали сверхширокую конфигурацию с двумя мониторами или рассматривали преимущества изогнутых и плоских мониторов, скорее всего, вы уже сталкивались с Панель IPS.

Преимущества монитора IPS:

  • Превосходная точность и однородность цвета
  • Максимально доступные углы обзора
  • Время отклика, достаточное для большинства пользователей
  • Практически устраняет сдвиг цвета / контрастности, наблюдаемый на некоторых дисплеях VA

IPS Monitor Недостатки:

  • Статическая контрастность ниже среднего
  • Потенциальное белое свечение под углом при просмотре темного содержимого.Обычно проблема возникает только с низкокачественными и сторонними IPS-мониторами
  • .
  • Более размытость при движении по сравнению с монитором TN

IPS Monitor Оптимальное использование:

  • Профессиональные приложения, критичные к цвету
  • Энтузиасты технологий
  • Бизнес / домашнее использование высшего уровня
  • Геймеры, для которых качество изображения важнее времени отклика

Что такое монитор скрученных нематиков? (Технология монитора TN) Мониторы

TN или мониторы «Twisted Nematic» — это самые старые типы ЖК-панелей.Панели TN стоят меньше, чем их аналоги IPS и VA, и являются популярной основной технологией дисплеев для дисплеев настольных компьютеров и ноутбуков.

Дисплеи

, основанные на этой технологии панелей мониторов, идеально подходят для экономных потребителей и для многоцелевого использования начального уровня.

Несмотря на меньшую воспринимаемую ценность, дисплеи на базе TN относятся к типу панелей , предпочитаемому конкурентоспособными игроками . Причина этого в том, что панели TN могут обеспечить быстрое время отклика и самую быструю частоту обновления на рынке (как у этого монитора eSports с частотой 240 Гц).В связи с этим мониторы TN способны уменьшить размытие и разрыв экрана в динамичных играх по сравнению с панелями IPS или VA.

С другой стороны, , однако, технология панелей TN обычно не подходит для приложений, которые выигрывают от более широких углов обзора, более высоких коэффициентов контрастности и лучшей точности цветопередачи. При этом светодиодная технология помогла изменить перспективу, и сегодняшние модели TN со светодиодной подсветкой предлагают более высокую яркость, а также лучший черный цвет и более высокий коэффициент контрастности.

Однако самым большим ограничением технологии панелей TN является более узкий угол обзора, поскольку мониторы TN испытывают большее изменение цвета, чем панели других типов при просмотре под углом.

Максимально возможные углы обзора на сегодняшний день составляют 178 градусов по горизонтали и вертикали (178º / 178º), однако панели TN ограничены углами обзора приблизительно 170 градусов по горизонтали и 160 градусов по вертикали (170º / 160º).

Фактически, монитор TN иногда можно легко определить по искажению цвета и сдвигу контрастности, которые видны по краям экрана.По мере увеличения размеров экрана эта проблема становится еще более очевидной, поскольку ухудшение цветопередачи можно даже увидеть при просмотре экрана из мертвой точки.

Для обычного использования эти изменения цвета и контраста часто не имеют значения и исчезают из сознательного восприятия. Однако такая изменчивость цвета делает мониторы TN плохим выбором для критичных к цвету работ, таких как графический дизайн и редактирование фотографий. Графическим дизайнерам и другим пользователям, заботящимся о цвете, также следует избегать дисплеев TN из-за их более ограниченного диапазона цветного дисплея по сравнению с другими технологиями.

TN Monitor Bottom Line Мониторы

TN — это наименее дорогая технология панелей, что делает их идеальными для экономичных предприятий и потребителей. Кроме того, мониторы TN пользуются непревзойденной популярностью у соревнующихся геймеров и других пользователей, которым требуется быстрое отображение графики.

Преимущества монитора TN :

  • Быстрое время отклика
  • Более низкая цена
  • Достаточная контрастность для большинства деловых / общих целей

Недостатки монитора TN :

  • Самые ограниченные углы обзора, особенно в вертикальной плоскости
  • Не рекомендуется для приложений, критичных к цвету

TN Monitor Оптимальное использование :

  • Игры
  • Начального уровня
  • Общее использование

Что такое монитор вертикального выравнивания? (Технология монитора VA)

Технология вертикального выравнивания (VA) панелей была разработана для устранения недостатков TN.Современные мониторы на основе VA предлагают на более высокую контрастность, лучшую цветопередачу и более широкие углы обзора , чем панели TN. Вы можете увидеть различные варианты: P-MVA, S-MVA и AMVA (Advanced MVA).

Эти высококачественные мониторы VA-типа конкурируют с IPS-мониторами как лучшая технология панелей для профессиональных приложений, критичных к цвету. Одна из выдающихся особенностей технологии VA заключается в том, что она особенно хорошо блокирует свет от задней подсветки, когда в ней нет необходимости. Это позволяет панелям VA отображать более глубокий черный цвет и коэффициент статической контрастности до нескольких раз выше, чем у других ЖК-технологий.Преимущество этого заключается в том, что мониторы VA с высоким коэффициентом контрастности могут передавать интенсивный черный цвет и более насыщенные цвета.

Коэффициент контрастности — это измеренная разница между самым темным черным и самым ярким белым, который может воспроизвести монитор. Это измерение предоставляет информацию о количестве деталей в градациях серого, которые обеспечивает монитор. Чем выше коэффициент контрастности, тем больше деталей видны.

Эти мониторы также обеспечивают более заметные детали в тенях и светлых участках, что делает их идеальными для просмотра видео и фильмов.Они также хорошо подходят для игр, ориентированных на насыщенное изображение (например, ролевые игры), а не на высокую скорость (например, игры с шутерами от первого лица).

ВА Monitor Bottom Line

MVA и другие новейшие технологии VA обеспечивают самые высокие коэффициенты статической контрастности среди всех панельных технологий. Это обеспечивает выдающиеся визуальные впечатления для киноманов и других пользователей, которым нужна глубина деталей. Высокоэффективные многофункциональные MVA-дисплеи предлагают согласованное и аутентичное цветовое представление, необходимое графическим дизайнерам и другим профессиональным пользователям.

VA Преимущества монитора :

  • Максимально доступные углы обзора
  • Высокая контрастность
  • Время отклика, достаточное для большинства пользователей
  • Варианты ценообразования среднего и высокого уровня

Недостатки монитора VA :

  • Время отклика ниже, чем у TN
  • Смещение контраста вне центра с некоторыми моделями

VA Monitor Лучшее применение :

  • Фильмы
  • Фотография / видеография
  • Создание контента
  • Для домашнего использования
  • Геймеры, для которых качество изображения важнее времени отклика

Что такое OLED?

Как OLED по сравнению с ЖК-дисплеем?

Существует еще один тип технологии панелей, который отличается от типов мониторов, описанных выше, и это технология OLED или «Organic Light Emitting Diode».OLED-светодиоды отличаются от ЖК-дисплеев тем, что в них используются положительно / отрицательно заряженные ионы для индивидуального освещения каждого пикселя, а в ЖК-дисплеях используется подсветка, которая может создавать нежелательное свечение. OLED-светодиоды предотвращают свечение экрана ( и создают более темный черный цвет ), не используя подсветку. Одним из недостатков технологии OLED является то, что она обычно дороже, чем любые другие описанные типы технологий.

Выбор подходящей технологии ЖК-панели

Когда дело доходит до выбора подходящей технологии ЖК-панели, нет однозначного правильного ответа.Каждая из трех основных технологий имеет свои сильные и слабые стороны. Анализ различных функций и спецификаций поможет вам определить, какой монитор лучше всего соответствует вашим потребностям.

Мониторы TN с самой низкой стоимостью и самым быстрым временем отклика отлично подходят для общего использования и игр. VA-монитор предлагает шаг вперед для общего использования. Максимально увеличенные углы обзора и высокая контрастность делают мониторы VA идеальными для просмотра фильмов и игр с интенсивным изображением.

Мониторы

IPS предлагают широчайший спектр функций, связанных с цветом, и остаются золотым стандартом для редактирования фотографий и профессионального использования с критически важными цветовыми решениями.Благодаря большей доступности и более низким ценам IPS-мониторы идеально подходят для всех, кто ценит выдающееся качество изображения.

Что такое ЖК-панель?

LCD или «жидкокристаллический дисплей» — это тип панели монитора, который охватывает тонкие слои жидких кристаллов, зажатых между двумя слоями фильтров и электродов.

В то время как ЭЛТ-мониторы используются для запуска электронов на стеклянные поверхности, ЖК-мониторы работают с использованием подсветки и жидких кристаллов. ЖК-панель представляет собой плоский лист материала, который содержит слои фильтров, стекла, электродов, жидких кристаллов и подсветки.Поляризованный свет (что означает, что сквозь него просвечивает только половина) направляется на прямоугольную сетку жидких кристаллов и проходит сквозь нее.

Жидкие кристаллы (ЖК)

используются из-за их уникальной способности сохранять параллельную форму. Действуя как твердое тело и как жидкость, ЖК способны быстро реагировать на изменения светового рисунка. Оптические свойства ЖК активируются электрическим током, который используется для переключения жидких кристаллов между фазами. В свою очередь, каждый пиксель генерирует цвет RGB (красный, зеленый, синий) в зависимости от фазы, в которой он находится.

Примечание. При поиске мониторов вы обязательно встретите термин «светодиодная панель» в какой-то момент. Светодиодная панель — это ЖК-экран со светодиодной подсветкой (Light Emitting Diode). Светодиоды обеспечивают более яркий источник света при меньшем потреблении энергии. Они также могут воспроизводить белый цвет в дополнение к традиционному цвету RGB и являются типом панели, используемой в мониторах HDR.

Ранние ЖК-панели использовали технологию пассивной матрицы и подвергались критике за размытые изображения.Причина этого в том, что для быстрой смены изображения требуется, чтобы жидкие кристаллы быстро меняли фазу, а технология пассивной матрицы была ограничена с точки зрения того, насколько быстро жидкие кристаллы могут менять фазу.

В результате , была изобретена технология активной матрицы , и стали использоваться транзисторы (TFT), помогающие жидким кристаллам сохранять свой заряд и быстрее менять фазу.

Благодаря технологии активной матрицы панели ЖК-мониторов смогли очень быстро менять изображение, и эта технология стала использоваться в более новых ЖК-панелях.

В конечном итоге, бюджет и функциональные предпочтения определят, что лучше всего подходит для каждого пользователя. Среди доступных мониторов для каждого типа панелей также будет ряд ценовых категорий и наборов функций. Кроме того, общее качество может отличаться у разных производителей из-за факторов, связанных с компонентами дисплея, производством и дизайном.

Если вы хотите узнать больше о мониторах IPS, вы можете взглянуть на некоторые из этих профессиональных мониторов, чтобы узнать, подходят ли они вам.

В качестве альтернативы, если вы увлекаетесь играми и хотите купить панель TN, эти варианты игрового монитора могут соответствовать тому, что вы ищете.

Метод многомодового мониторинга процесса

, основанный на факторизации неотрицательной матрицы многоблочной проекции

Метод многомодового мониторинга процесса, основанный на факторизации неотрицательной матрицы многоблочной проекции (MPNMF), предлагается для традиционных методов мониторинга процесса, которые часто принимают глобальную модель данных и игнорируют локальную информацию данных.Во-первых, набор обучающих данных для каждого режима разделяется полным алгоритмом связи, а многомерное пространство данных делится на несколько подблоков. Затем алгоритм проецирования неотрицательной матричной факторизации (PNMF) используется для моделирования каждого подпространства каждой моды отдельно. Общий вероятностный статистический индекс определяется для определения режимов обработки данных процесса. Наконец, байесовский информационный критерий (BIC) используется для синтеза статистики каждого подблока и построения новой статистики для мониторинга процесса.Предлагаемый метод мониторинга процесса применяется к процессу TE для проверки его эффективности.

1. Введение

С быстрым развитием компьютерных технологий химический процесс стал более автоматическим и интеллектуальным. В последние годы в химическом процессе часто случаются аварии, безопасность производственного процесса становится критически важной, а мониторингу процесса уделяется все больше и больше внимания [1]. Методы многомерного статистического мониторинга процессов (MSPM), такие как анализ главных компонентов (PCA) и частичные наименьшие квадраты (PLS), широко используются в промышленных процессах благодаря их способности извлекать эффективную характеристическую информацию из данных процесса и проводить мониторинг процесса [2– 4].

Традиционные методы MSPM должны предполагать, что данные измерений поступают из единого стабильного режима, в то время как современные химические предприятия имеют множество рабочих режимов из-за изменений характеристик продукта, установленных значений или компонентов сырья. Следовательно, предполагается, что метод MSPM в одном рабочем состоянии не может удовлетворить требованиям многомодового мониторинга. Это не только ослабляет статистические характеристики процесса в различных режимах, но также приводит к неточному анализу производительности процесса.Xu et al. предложила модель смеси PCA, основанную на масштабно-инкрементном алгоритме ЭМ для реализации многомодового мониторинга процесса [5]. Feital et al. предложил метод мультимодального моделирования и мониторинга, основанный на анализе главных компонент максимального правдоподобия, и провел модальную идентификацию [6]. Цзян и др. определили совместный статистический индикатор вероятности для определения текущего режима процесса [7]. Zhang et al. предложил полностью автоматический автономный метод распознавания образов, основанный на скользящем окне и кластеризации средств [8].Xiong et al. предложили скользящее окно и дифференциальный алгоритм для реализации многоусловной идентификации производственных процессов [9].

В дополнение к многомодовым процессам современная химическая промышленность также содержит много негауссовских данных. Следовательно, метод MSPM, предполагающий гауссовские условия, не может удовлетворить требованиям мониторинга. Разложение неотрицательной матрицы (NMF) — это новый метод уменьшения размерности. Преимущество этого метода в том, что требования к данным измерений не превышают неотрицательных требований, поэтому он шире [10].Юань и др. предложил алгоритм проекционной неотрицательной матричной факторизации (PNMF). Алгоритм PNMF добавляет ограничения к алгоритму NMF, уменьшает неизвестную переменную и увеличивает разреженность матрицы [11]. Ахмед и др. предложил приближенно оптимальный алгоритм двумерной деконволюции с неотрицательным матричным множителем (NMF2D) для разделения недоопределенных интегралов свертки [12]. После этого они предложили метод разделения монофонического звука, основанный на многокомпонентной неотрицательной двумерной деконволюции матричного фактора (NMF2D) [13].Woo et al. предложили оптимизированную комплексную неотрицательную двумерную деконволюцию тензорного фактора (CNTF2D) для разделения источников звука, смешанных в неопределенной среде реверберации [14]. В последние десятилетия все более широко используются методы, основанные на NMF. Gao et al. предложил вариационный байесовский алгоритм адаптивного извлечения разреженных компонентов подгруппы для диагностики тепловизионного NDT & E [15]. Они провели экспериментальные испытания на искусственных и естественных дефектах робота и проверили эффективность предложенного метода.Ахмед и др. предложил тепловизионный метод обнаружения дефектов углепластика, основанный на факторизации вейвлет-интеграла с переменной разреженной словарной матрицей [16]. Вышеупомянутые статьи в основном исследуют тепловизионную диагностическую систему для обнаружения дефектов продукта в производственном процессе. В настоящее время опубликовано мало статей о методах NMF для мониторинга отказов промышленных процессов.

Ян и др. предложен метод диагностики неисправностей на основе NMF и SVM [17]. Они построили модель онлайн-мониторинга через NMF, а затем использовали SVM для построения классификатора отказов для дальнейшей идентификации отказов.Учитывая несовершенство данных процесса, Ли и др. предложил метод, основанный на устойчивой проекции неотрицательной матрицы (RNMP) для обнаружения и диагностики неисправностей в производственных процессах [18]. Ли и др. предложил усовершенствованный метод NMF (MNMF) для извлечения потенциальных переменных в процессе и объединить его с технологией мониторинга процесса для обнаружения неисправностей [19].

Однако вышеупомянутые методы мониторинга процесса, основанные на NMF, учитывают только глобальную модель данных процесса и игнорируют локальную информацию данных, что приводит к неточным результатам мониторинга.Для решения этих проблем данные процесса обычно разделяются на несколько субблоков, а затем для каждого субблока устанавливается модель мониторинга. Цзян и Ян разработали метод многоблочного анализа главных компонентов, основанный на взаимной информации для обнаружения и изоляции неисправностей [20]. Тонг и др. представил улучшенный алгоритм многоблочного анализа главных компонентов (MBPCA) для извлечения специфичности каждого блока и доли блоков корреляции между различными блоками [21]. Ван и Дэн рассмотрели поведение локальных переменных данных процесса и предложили метод мониторинга процесса многоблочного PCA, основанный на информации о переменном весе [22].Wang et al. предложил алгоритм адаптивной разбитой неотрицательной матричной факторизации, основанный на модели NMF нефиксированных подблоков для мониторинга неисправностей в химических процессах [23]. Хотя они учитывали локальную информацию данных, они не рассматривали идентификацию режима многомодовых процессов. Эти методы многоблочного мониторинга в целом оказались эффективными. Однако при мониторинге процесса следует также учитывать многомодовые и негауссовы характеристики данных.

В данной работе предлагается алгоритм многоблочной проекционной неотрицательной матричной факторизации (MPNMF) для сложных химических процессов в многомодовом состоянии.Во-первых, обучающие данные каждого режима делятся на несколько подблоков с помощью алгоритма полной связи. Во-вторых, для каждого режима устанавливается модель PNMF для каждого подблока и создается общий индекс вероятности для определения текущего режима работы. Наконец, статистика каждого блока в режиме распознавания комбинируется с помощью байесовского информационного критерия, чтобы отслеживать, происходят ли аномальные события. Предлагаемый метод учитывает многомодовые и негауссовские характеристики данных процесса, сочетает в себе преимущества идеи разделения и метода PNMF, в полной мере использует локальную и глобальную информацию данных, повышает разреженность данных и имеет хороший процесс обработки. мониторинг производительности.

Основные вклады заключаются в следующем: (1) предлагается метод многомодовой идентификации, основанный на совместной вероятности, который может реализовать идентификацию рабочего режима процесса. (2) Предлагается модель мониторинга отказов, основанная на многоблочном алгоритме PNMF. В этой статье используется метод PNMF для извлечения основных характеристик данных и создания модели мониторинга, которая расширяет область применения PNMF в области мониторинга процессов.

2. Предварительные сведения

В этом разделе кратко рассматриваются алгоритмы NMF и PNMF, методы мониторинга процесса, основанные на методе PNMF.

2.1. Неотрицательная матричная факторизация (NMF)

В качестве нового алгоритма матричной факторизации, помимо неотрицательной, метод NMF не имеет других требований к исходным данным [10]. Поскольку элементы разложенной матрицы только добавляются и вычисляются, а разложенная базовая матрица является разреженной, NMF может изучать локальные особенности данных и имеет лучшие пояснительные характеристики.

Предположим, что это неотрицательная матрица, ядро ​​NMF — найти и (принадлежащее подходящему набору неотрицательных матриц) удовлетворить следующую формулу: где — количество переменных, — количество выборок, — размерность низкоразмерного пространства после уменьшения размерности, — базовая матрица и — матрица коэффициентов.Кроме того, уравнение. Уравнение (1) должно удовлетворять. Решение NMF можно описать как нелинейный процесс оптимизации. То есть целевая функция определяется для описания аппроксимации и, и находится соответствующий набор итерационных правил для решения задачи оптимизации. Ли и Сунг предложили два вида целевых функций для решения задачи оптимизации и дали итерационные правила [10]. В данной работе была выбрана первая целевая функция «Евклидово расстояние».

Целевая функция может быть выражена следующим образом:

Итерационные правила вышеупомянутой целевой функции следующие:

Согласно приведенному выше итерационному правилу, сохраняет информацию о поведении исходной матрицы, является низкоразмерной матрицей аппроксимации.

2.2. Проекционная неотрицательная матричная факторизация (PNMF)

В 2005 году Юань и Оджа в [11] предложили алгоритм PNMF. Основная идея алгоритма состоит в замене матрицы коэффициентов на, что увеличивает разреженность матрицы. PNMF улучшает структуру NPF и уменьшает неизвестную переменную, что снижает сложность решения.

Пусть, уравнение. (1) можно выразить следующим образом: где значение должно быть бесконечно близко к единичной матрице.

Аналогично, евклидово расстояние в уравнении.(2) используется для измерения близости обеих сторон уравнения. (5). Целевая функция алгоритма PNMF следующая:

Итерационная формула для целевой функции имеет следующий вид [11]:

В настоящее время часто используются схемы инициализации: случайная величина, разложение по сингулярным значениям (SVD) и анализ главных компонент (PCA) [13, 14, 18]. Wang et al. отметил, что использование матрицы нагрузки PCA в качестве начального значения ускорит сходимость NMF и минимизирует ошибки [18].Поэтому в данной статье используется метод, предложенный Wang et al. для получения начального значения NMF.

Модель мониторинга отказов PNMF выглядит следующим образом: где — матрица оценки, которая содержит информацию об основных характеристиках матрицы. остаточная матрица. представляет собой матрицу аппроксимации низкого порядка.

В целом мониторинговые статистические показатели PNMF и SPE следующие [19]: с,,, и в качестве векторов-столбцов матриц,, и, соответственно. Статистика — это индикатор мониторинга пространства, а статистика — индикатор мониторинга пространства.Некоторая информация о неисправностях отражается в пространстве, а некоторая информация о неисправностях отражается в пространстве. Для более точного отслеживания неисправности во многих литературных источниках обычно отслеживаются одновременно две статистики мониторинга [18–23].

и являются доверительными границами статистики и. Если статистические данные или результаты измерений превышают доверительный интервал, считается, что возникла аномалия, и система выдает сигнал тревоги. Поскольку метод PNMF не предполагает, что данные следуют определенному фиксированному распределению, оценка плотности ядра (KDE) может использоваться для вычисления доверительных пределов и статистики и.Конкретный алгоритм KDE можно найти в [19].

3. Методология

В этом разделе будет подробно представлен предлагаемый метод мониторинга многомодового процесса, основанный на модели MPNMF. В этом методе сначала используется алгоритм полного канала для блокировки обучающих данных, затем устанавливается несколько моделей PNMF и выполняется идентификация режима с использованием совместной вероятности. Наконец, с использованием BIC созданы два индикатора мониторинга для обнаружения неисправностей.

3.1. Алгоритм полной связи

Алгоритм полной связи — очень популярный метод расчета иерархической кластеризации. Учитывая набор переменных, его основная идея состоит в том, чтобы рассматривать каждый набор переменных данных как отдельный кластер. Затем объедините два ближайших кластера на основе некоторой метрики расстояния, чтобы получить следующий кластер, и повторите процесс объединения, пока не останется только один кластер. Кроме того, полный алгоритм связывания использует расстояние между наиболее удаленными парами выборок в двух кластерах как расстояние между двумя кластерами [24].

Конкретный процесс разделения подблоков на основе полного алгоритма связи выглядит следующим образом: (1) Принимая каждую переменную данные в виде кластера, матрица делится на кластеры (2) Вычисление расстояния между двумя различными кластерами и. Евклидово расстояние — это обычная функция расстояния, которая выбирается как функция расстояния для алгоритма полной связи (3) Проведение матрицы расстояний следующим образом: объединение двух кластеров с наименьшим расстоянием в новый кластер и вычисление расстояния между и оставшимися кластерами следующим образом: (4) Обновите матрицу расстояний и повторяйте шаг (3), пока не будет получено желаемое количество кластеров

3.2. MPNMF Models

Предположим набор матриц исторических нормальных данных, где и — количество переменных и выборка, и может быть разделен на несколько подблоков с использованием алгоритма полной связи. Следовательно, матрицу можно переписать как: где количество подблоков, и количество переменных в -м подблоке. Затем модель PNMF каждого подблока устанавливается следующим образом: с базовой матрицей разложения матрицы-го подблока, размерность низкоразмерного пространства после уменьшения размерности подблока и значение бесконечно близко к единичной матрице.

В соответствии с ур. (9) и (10), статистические показатели мониторинга и каждой модели PNMF могут быть получены следующим образом: с в качестве вектора измерения, и — пределы достоверности статистики и.

3.3. Совместная вероятность для идентификации режима

Цзян и Ян использовали статистические индикаторы мониторинга для определения текущего режима выборки и достигли хороших результатов идентификации режима [7]. Вдохновленные ими, в этой статье для идентификации режима используется статистика с большим количеством функций данных.

Для текущей выборки наблюдений она делится на подблоки в соответствии с результатами разделения предыдущих исторических данных и get. Затем рассчитывается для каждого подблока в каждом соответствующем режиме. Чтобы идентифицировать режим текущей выборки подблока, вероятность режима определяется следующим образом [7]: с как ый режим, так и как ый режим.

Так как вероятность события равна вероятности события, рассчитывается по совместной вероятности каждого блока следующим образом:

Согласно исследованию Цзяна и Яна [7], если выборка наблюдений относится к режиму рассогласования, совместная вероятность близка к нулю.Следовательно, можно определить, что режим с наивысшей совместной вероятностью является текущим режимом текущего процесса.

3.4. Индекс мониторинга неисправностей на основе байесовского информационного критерия

После определения режима текущей выборки измерений необходимо ее контролировать. Разные субблоки имеют разную статистику мониторинга. Чтобы обеспечить интуитивно понятные результаты мониторинга, байесовский информационный критерий (BIC) часто используется для объединения результатов с вероятностными методами [25].Вероятность неисправности соответствующей статистике определяется следующим образом: как состояние неисправности и как нормальное состояние. Уровень достоверности is и уровень достоверности is. Две условные вероятности и определяются как:

Использование BIC для объединения статистики во всех подблоках для получения окончательной статистики, как показано ниже:

Аналогично, использование BIC для объединения статистических данных для получения окончательной статистики, как показано ниже:

Окончательное статистическое значение в пределах доверительной вероятности можно рассматривать как данные нормальной работы.

3.5. Предлагаемая реализация метода

В этой статье предлагается метод многомодового мониторинга процесса, основанный на MPNMF. Метод в основном включает автономное моделирование и онлайн-мониторинг, как показано на рисунках 1 и 2. Реализация этих двух частей выглядит следующим образом:



Часть 1: автономное моделирование (1) Сбор исторических нормальных данных для различных режимов (2) Разделение исторических данных каждого режима на подблоки с помощью полного алгоритма связи (3) Создание модели PNMF для каждого подблока в разных режимах в соответствии с уравнением.(14) (4) Расчет статистики мониторинга и каждого подблока в соответствии с уравнениями. (15) и (16), а также соответствующие контрольные пределы и

Часть II: онлайн-мониторинг (1) Выборка данных измерений и разделение текущих данных на соответствующие подблоки (2) Определение режима по совместной вероятности (3) Расчет статистики мониторинга и каждого подблока в соответствии с уравнениями. (15) и (16) (4) Расчет статистики и в соответствии с уравнениями (21) и (22) (5) Сравнение статистики и уровня достоверности.Если или, считается, что произошла ошибка

4. Исследование процесса TE

Платформа моделирования процесса Tennessee Eastman (TE) разработана Eastman Chemical Company на основе реальных химических процессов. Он может не только моделировать процесс химического производства и генерировать большой объем нормальных данных, но также может получать данные о нескольких неисправностях, задав несколько режимов неисправности. Поэтому процесс TE часто используется для оценки эффективности различных методов обнаружения неисправностей.Как показано на рисунке 3, процесс TE в основном состоит из пяти рабочих блоков: реактора, конденсатора, газожидкостного сепаратора, отпарной колонны и циркуляционного компрессора. Для исследования процесса TE были предложены различные стратегии управления. Рикер [26] предложил децентрализованную структуру управления и дал шесть различных режимов работы в соответствии с отношением G / H, как показано в таблице 1, а данные моделирования можно загрузить с http://depts.washington.edu/control/LARRY /TE/download.html.Лайман и Георгакис [27] предложили схему управления для всего предприятия, а данные моделирования можно загрузить с http://web.mit.edu/braatzgroup/links.html.


920 920 920

Рабочий режим G / H Производительность (кг / ч)

920/50
2 10/90 14076
3 90/10 11,111
4 50/50 Максимум
6 90/10 Максимум

Выберите режим 1 и режим 2, предложенные Richer, и режим 3, предложенный Лайманом и Георгакисом, для моделирования мультимодальных процессов.33 переменных (11 управляющих переменных, 22 измеряемых параметра) выбраны для обнаружения и диагностики неисправностей. Конкретные детали переменных можно найти в [26].

Поскольку метод, основанный на NMF, очень чувствителен к начальным значениям и, выбор начальных значений и важен. В настоящее время часто используются схемы инициализации: случайная величина, разложение по сингулярным значениям (SVD) и анализ главных компонент (PCA) [18, 19, 23]. Wang et al. отметил, что использование матрицы нагрузки PCA в качестве начального значения ускорит сходимость NMF и минимизирует ошибки [23].Поэтому в данной статье используется метод, предложенный Wang et al. для получения начального значения NMF. В каждом режиме было собрано 500 нормальных образцов истории, чтобы построить модель мониторинга для каждого режима. В каждом режиме моделируется 21 неисправность, названия неисправностей указаны в [27]. Каждый набор данных измерений содержит 960 отсчетов, из которых первые 160 отсчетов являются нормальными, а неисправность начинается со 161-ой выборки и продолжается до конца процесса. В статье используется 85% вклада PCA для выбора количества главных элементов.Количество главных элементов используется как количество уменьшения размерности всех алгоритмов мониторинга. Количество итераций алгоритма на основе NMF составляет 1000. Все алгоритмы мониторинга используют оценку плотности ядра для вычисления контрольных пределов статистических показателей с уровнем достоверности 99%.

Чтобы проверить достоверность идентификации режима, для тестирования были собраны два набора данных, каждый из которых содержит 960 групп образцов, как показано ниже.

Корпус 1. Ошибка 0 в процессе TE представляет собой нормальный процесс. Нормальные данные в различных режимах используются для проверки эффективности идентификации режима. В системе выборки составляют от 1 до 400 запусков в режиме 1, диапазон от 401 до 560 запусков в режиме 2 и диапазон от 561 до 960 запусков в режиме 3.

Случай 2. Ошибка 1 в процессе TE является ступенчатое изменение отношения подачи кондиционера, и неисправность продолжается от 161-й точки до конца процесса. Система работает от 1-й точки отбора до 960-й точки в режиме 2.

Совместная вероятность трех режимов в случае 1. показана на рисунке 4 (а). На рисунке 4 (а) видно, что при изменении режима работы совместная вероятность будет меняться. От точки 1 до точки 100 совместная вероятность режима 1 является наивысшей, что указывает на то, что система работает в режиме 1, за которым следуют режимы 2 и 3. Совместная вероятность может использоваться для получения рабочего режима системы. Совместная вероятность трех мод в s2. показан на рисунке 4 (б). Таким образом, рисунок 4 (b) показывает, что система работает в режиме 2.

После того, как режим измеряемой пробы определен, необходимо его контролировать. Метод PCA, метод NMF и метод PNMF выбираются в качестве эталонных объектов для проверки эффективности метода MPNMF при мониторинге неисправностей. Точность обнаружения неисправности относится к числу выборок, обнаруженных алгоритмом, и проценту от общего количества выборок неисправностей. Результаты обнаружения неисправностей основных методов (PCA, NMF, PNMF и MPNMF), упомянутых во введении, показаны в таблице 2.Алгоритм на основе NMF, используемый в таблице 2, относится к программному пакету NMF, опубликованному в Интернете профессором Чи-Джен Линь из Университета Цинхуа на Тайване (веб-сайт: https://www.csie.ntu.edu.tw/cjlin/nmf).

920 значимые результаты показаны в старом тесте.

9205 3

№ неисправности PCA NMF PNMF MPNMF

1 99.3 100 99,6 97,4 99,6 91,6 99,9 91,2
2 98,3 98,49 95,6
3 6,3 4,9 10,4 8,8 15,4 9.1 21,4 12,1
4 31,1 100 77,5 99,2 57,7 9947 26,9 33 36,1 35,9 34,3 36,8 98.9
6 99,4 100 100 99,9 100 99,6 100 100
7 1002042 100 100 100 100
8 97,4 94,9 98 97,3 98,6 97,8 98,9 98,9 1
9 5,3 4,6 7,8 16,5 10,3 15,4 13,3 11,3
10

2

10

57,4 57,0 57,8 63,6 59,5
11 48.1 80,5 69 68,3 67,1 60,9 78,1 17,7
12 98,5 98,5 94,6 920,4920 920,64 920,4920 920,5 100
13 94,3 95,3 94,8 93,8 94,9 94,1 95,0 94,7
14 100 100 99,9 100 91,4 100 87,7
15 8,5 8,3
4
1
8,3
47
20,5 10,9 23,8 18,0
16 30 47,6 43,9 55.8 49,0 54,5 55,8 52,4
17 80 96 89,3 95,3 87,8 9547
90,5 90,5 91,4 90,5 91,1 92,2 90,2
19 14,5 28,8 20 10,3 8,4 39,0 27,4 31,0
20 42,5 60 55,5 55,5 9202 9201 67 9202 9202 9202 9202 9202 9202 9202 9202 9202 9202 62,8 81,2
21 40,6 56,1 46 47.5 46,6 51,6 57. 6 62,1

По сравнению с результатами метода PCA, метода NMF и метода PNMF, метод MPNMF имеет наивысшую частоту обнаружения отказов, особенно в режимах отказов 3, 5, 10, 15, 20 и 21. Этот документ занимает неисправности 5 и 10 в качестве примеров для иллюстрации результатов мониторинга различными методами.

Неисправность 5 — ступенчатое изменение температуры охлаждающей воды на входе в конденсатор. На рисунке 5 показаны результаты обнаружения методами NMF, PNMF и MPNMF. На Рисунке 5 (а) легко увидеть, что частота обнаружения неисправностей в глобальном NMF ниже. Показатели обнаружения статистики и статистики составляют 33% и 36,1% соответственно. На рисунке 5 (b) показаны результаты обнаружения PNMF со статистикой обнаружения 35,9% и статистикой 34,3%. На рисунке 5 (c) результаты обнаружения MPNMF с двумя коэффициентами обнаружения статистики и статистики равны 36.8% и 98,9% соответственно. Таким образом, эффективность обнаружения предлагаемого метода MPNMF превосходит NMF и PNMF, а эффект обнаружения более очевиден, что доказывает его эффективность.

Ошибка 10: неисправность вызвана изменением температуры подачи C. Неисправности вводятся от 161-й до 960-й точек выборки, а тип ошибки — случайный. Результаты обнаружения методами NMF, PNMF и MPNMF показаны на рисунке 6. На рисунке 6 (a) показаны результаты обнаружения NMF с коэффициентами обнаружения статистических и статистических значений 55.4% и 57,4% соответственно. На рисунке 6 (b) показан результат обнаружения PNMF, что уровни обнаружения статистики и статистики составляют 57% и 57,8%, соответственно, и очевидно, что эффект обнаружения лучше, чем у NMF. На рисунке 6 (c) показан результат обнаружения MPNMF, а уровни обнаружения статистики и статистики составляют 63,6% и 59,5% соответственно. Общий эффект обнаружения MPNMF лучше, чем NMF и PNMF. Таким образом, при мониторинге процесса TE метод MPNMF, предложенный в этой статье, имеет большие преимущества, чем традиционный метод NMF и метод PNMF.

Чтобы сравнить вычислительную сложность различных методов, набор данных был запущен на ПК с двухъядерным процессором 2,2 ГГц (процессор Intel i5), 4 ГБ ОЗУ и жестким диском 1 ТБ.

В таблице 3 показано время вычисления каждой программы мониторинга неисправностей. Время вычислений в секундах. Поскольку процесс мониторинга отказов включает автономное моделирование и онлайн-мониторинг, в таблице 3 указано время вычислений для автономного моделирования и онлайн-мониторинга. Хотя предлагаемый метод имеет самое продолжительное время автономного моделирования, время онлайн-мониторинга короче.Ожидается, что мониторинг промышленных процессов будет иметь более высокую точность и меньшее время мониторинга. Как видно из таблиц 2 и 3, предложенный метод дает лучшие результаты мониторинга.

936 методы мониторинга обычно 5. глобальная модель данных и игнорировать локальную информацию о данных. По сравнению с алгоритмом NMF алгоритм PNMF сходится быстрее и имеет больше преимуществ в сокращении и разложении данных.Сочетая в себе преимущества блочного моделирования и алгоритма PNMF, предлагается метод многомодового мониторинга процесса, основанный на MPNMF. Чтобы в полной мере использовать локальную информацию данных процесса, весь процесс делится на несколько подблоков с помощью алгоритма полной связи, устанавливается PNMF-модель каждого подблока, а затем создается совместный индикатор вероятности для идентификации текущего режим работы процесса. Наконец, BIC адаптирован для синтеза статистики каждого подблока для реализации мониторинга процесса.Предлагаемый метод мониторинга процесса применяется к процессу TE для проверки его эффективности, и по сравнению с традиционным алгоритмом PCA, алгоритмом NMF и алгоритмом PNMF, результаты показывают, что этот метод позволяет своевременно и эффективно отслеживать неисправность.

В будущей работе можно использовать более гибкую модель вместо модели PNMF. С помощью исторической информации о сбоях создание более оптимизированной модели многоблочного распределенного мониторинга станет целью будущих исследований.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, доступны у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов.

Благодарности

Эта работа была частично поддержана Национальным фондом естественных наук Китая в рамках гранта 61603346 и гранта 61603347, частично ключевыми исследовательскими проектами высших учебных заведений провинции Хэнань в рамках гранта 19A413003 и гранта 20A413010, частично доктором Фонд стартапов Чжэнчжоуского университета легкой промышленности в рамках гранта 2015BSJJ024 и гранта 13501050058, а также частично Открытого исследовательского фонда Педагогического университета Чжэнчжоу.

Мы понимаем, что устранение простоев имеет решающее значение для вашего бизнеса, и первым шагом к созданию эффективной производственной линии является сокращение отходов. Это начинается с того, что ваша система защищена от атак.

Ваши машины — это жизненная сила вашего предприятия; последнее, что вы можете себе позволить, — это их падение. Загрязнение Croff между вашими бизнес-машинами и вашими заводскими машинами является постоянной и серьезной угрозой.

Межсетевые экраны нового поколения обеспечивают надежную защиту периметра, а Matrix Integration усиливает вашу защиту с помощью NAC (Network Access Control), который оценивает учетные данные пользователя, уровень исправлений на их устройстве и проверяет актуальность их антивирусного программного обеспечения.Мы обеспечиваем безопасность вашей сети внутри и снаружи.

Ваша операция отличается от других. Ваши патенты, формулы и процессы — бесценная составляющая того, что делает вас уникальным. Если вы позволите им попасть в чужие руки, ваша компания обернется катастрофой.

Сегментация сети защищает ваш IP-адрес, но, как и любая другая среда, ваша сеть остается уязвимой для вредоносных угроз, преднамеренных или случайных. Matrix Integration проектирует вашу инфраструктуру для упреждающего мониторинга вашей сети, чтобы вы могли перейти от защитной позиции к упреждающей.Когда вы можете увидеть все аспекты своей сети и проанализировать их на предмет злонамеренного поведения, вы сможете увидеть, что происходит, и немедленно предпринять шаги для устранения угрозы.

Время простоя может стоить тысячи долларов в час. Скорость и эффективность критически важны, когда одна из ваших систем отключается. Каждая потраченная впустую минута сокращает вашу прибыль.

Используя новейшую технологию аварийного восстановления, Matrix Integration объединяет локальные, облачные и гибридные системы для обеспечения непрерывности вашего бизнеса.Мы — надежный партнер, который быстро поднимет вас на ноги. Мы не только предоставляем системы резервного копирования, которые предоставляют вам быстрый доступ к вашим критически важным данным, мы проводим непрерывные испытания и учения, чтобы убедиться, что нужные решения существуют и работают с максимальной производительностью.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


Метод Расчетное время (с)
Время автономного моделирования Время онлайн-мониторинга

NMF 0.78 0,0021
PNMF 2,06 0,0004
MPNMF 10,9 0,0011