TFT TN

TN+Film (сокр. от Twisted Nematic + Film, также часто называют просто **TN** или **TFT TN**) — технология изготовления жидкокристаллических дисплеев (ЖК), являющаяся самой старой и исторически наиболее массовой среди активных TFT-матриц.

Название технологии обусловлено принципом работы: жидкие кристаллы в субпикселях скручены в спираль (нематики) на 90° (Twisted Nematic). Приставка «+Film» означает использование специального внешнего сглаживающего слоя (пленки), предназначенного для искусственного увеличения углов обзора, которые у чистой технологии TN крайне малы.

Историческое значение и значимость технологии

Разработка технологии скрученных нематиков (Twisted Nematic) в 1970-х годах исследователями Мартином Шадтом и Вольфгангом Хельфрихом (в лабораториях Hoffmann-La Roche) совершила революцию в микроэлектронике, сделав возможным создание портативных электронных устройств. Внедрение активной матрицы (TFT) на базе TN в 1990-х годах позволило полностью вытеснить громоздкие мониторы на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ). На протяжении более чем двух десятилетий матрицы TN+Film занимали свыше 80% мирового рынка ЖК-панелей, предопределив развитие современных компьютерных дисплеев и потребительской электроники.

Принцип работы

В отсутствие электрического напряжения молекулы жидких кристаллов образуют спираль, которая поворачивает плоскость поляризации проходящего света на 90°. В сочетании с перпендикулярно ориентированными поляризационными фильтрами на входе и выходе это позволяет свету беспрепятственно проходить через пиксель, создавая белую точку (в схеме Normally White).

При подаче напряжения на электроды sub-пикселя кристаллы начинают выстраиваться параллельно электрическому полю, раскручивая спираль. Из-за этого плоскость поляризации света не меняется, и он полностью блокируется выходным фильтром, формируя черную точку. Изменяя уровень напряжения, регулируют степень прозрачности пикселя для отображения промежуточных оттенков (градаций серого).

Преимущества

• Низкое время отклика: Главный плюс технологии. Матрицы TN способны переключать пиксели быстрее, чем IPS или VA. В современных игровых мониторах время отклика может достигать 1 мс и менее (по методу GtG), что полностью исключает размытие (шлейфы) в динамичных сценах.
• Высокая частота обновления: На базе TN-матриц проще и дешевле создавать мониторы с экстремально высокой частотой развертки (144, 240, 360 Гц и выше).
• Низкая стоимость производства: Технология давно освоена, а ее архитектура проще конкурентов, что делает TN-мониторы самыми бюджетными на рынке.
• Низкое энергопотребление: По сравнению с некоторыми другими типами ЖК-панелей, TN требует меньше энергии для подсветки.

Недостатки

• Плохие углы обзора: Самый критический минус. При отклонении взгляда от центра экрана цвета мгновенно искажаются, а при взгляде снизу — инвертируются (темнеют). Из-за этого TN-мониторы практически непригодны для коллективного просмотра или работы с графикой.
• Низкое качество цветопередачи: Большинство TN-панелей используют 6-битную глубину цвета на канал с технологией FRC (дизеринг) для симуляции 8-битного цвета. Они не способны отображать глубокий черный цвет и покрывать широкие цветовые пространства (например, DCI-P3 или Adobe RGB).
• Проблема «горящих» битых пикселей: Из-за принципа работы (свет проходит, когда напряжения нет) вышедший из строя транзистор оставляет пиксель постоянно открытым. В результате битый пиксель светится яркой белой или цветной точкой, что сильнее раздражает глаза, чем «выключенные» черные пиксели на IPS-матрицах.

Область применения

В современности TN-матрицы практически полностью вытеснены технологиями IPS и VA в сегментах телевизоров, смартфонов, дизайнерских и офисных мониторов. Тем не менее, они сохраняют устойчивую нишу в следующих сферах:

1. Киберспорт: Профессиональные геймеры часто выбирают TN-мониторы из-за минимальной задержки ввода (Input Lag) и сверхбыстрого отклика пикселя.
2. Бюджетная электроника: Применяются в самых дешевых ноутбуках, офисных мониторах «начального уровня», банкоматах, кассовых терминалах и калькуляторах.

См. также

• Жидкокристаллический дисплей
• IPS (технология)
• VA (технология)
• Тонкопленочный транзистор (TFT)

Литература

• Castellano, Joseph A. Liquid Gold: The Story of Liquid Crystal Displays and the Creation of an Industry. — World Scientific Publishing, 2005. — ISBN 978-981-238-956-5.
• Schadt, M., Helfrich, W. Voltage-Dependent Optical Activity of a Twisted Nematic Liquid Crystal // Applied Physics Letters. — 1971. — Vol. 18, no. 4. — P. 127–128.