artykuły

Monitor bez tajemnic, cz. 2

Rodzaje paneli i cały ten zgiełk

38
26 maja 2020, 14:01 Marek Kowalski

Panele TN - najstarsze rozwiązanie, czy najgorsze? Niekoniecznie

Ponieważ już wiemy jak - ogólnie - skonstruowany jest ciekłokrystaliczny panel dowolnego typu, nie będziemy powielać tu wcześniej podanych informacji a jedynie skupimy się na różnicach wynikających z konkretnego typu matrycy.

Konstrukcję matryc TN wyjaśnia poniekąd skrót stanowiący ich nazwę. TN oznacza Twisted Nematic, czyli "skręcone nematyki". Nematyki to specyficzna grupa związków ciekłokrystaliczych wyróżniających się charakterystycznym uporządkowaniem cząstek i dwójłomnością (zdolność do podwójnego załamywania światła). Nie wnikając zbyt głęboko w zagadnienia fizykochemiczne cząstek dla zrozumienia tego, jak funkcjonuje panel TN wystarczy zapamiętać, że cząstki ciekłokrystaliczne o charakterystycznym, cylindrycznym kształcie są w stanie swobodnym skręcone w taki sposób, że zmieniają polaryzację padającego na nie światła o 90 lub 270 stopni. Pokazuje to poniższa ilustracja.

W efekcie przy braku napięcia przyłożonego do elektrod sterujących matrycą (graf po lewej) warstwa ciekłokrystaliczna przepuszcza światło, natomiast po przyłożeniu napięcia (graf po prawej) cząstki układają się zgodnie z siłami pola elektrycznego, co powoduje zablokowanie przepływu światła i wyświetlenie czarnego piksela. Oczywiście we współczesnych monitorach z aktywną matrycą sterującą (TFT) możliwe jest takie wysterowanie napięć, gdy uzyskać częściowe blokowanie światła przez komórki ciekłokrystaliczne, w efekcie uzyskując zakres szarości (a po przejściu przez filtry barwne, stosowne nasycenia barw).

BenQ Zowie XL2430-B - monitor gamingowy z matrycą TN o rekordowo krótkim czasie reakcji

Zaletą matryc LCD TN jest niski koszt ich produkcji, są to wciąż najtańsze w produkcji matryce ciekłokrystaliczne. Kolejną zaletą jest możliwy do osiągnięcia bardzo krótki czas reakcji matrycy. Piksele matryc LCD TN są w stanie zmieniać swój stan (wg norm ISO) w realnym czasie krótszym nawet niż 4 ms.

Najlepszy pod tym względem zmierzony przeze mnie monitor (jego wykres pomiarowy czasu reakcji widzicie powyżej) to BenQ Zowie XL2430-B - uzyskał czas reakcji 3,98 ms - więcej o nim znajdziecie w naszym serwisie). To wyjaśnia, czemu ten typ matryc jest wciąż najpopularniejszy wśród monitorów przeznaczonych dla graczy.

Większość monitorów o bardzo dużej częstotliwości odświeżania obrazu (240 Hz) to również modele wyposażone w matryce TN, choć - tutaj warto zwrócić na to uwagę - najszybszym pod tym względem monitorem jaki miałem okazję testować był zrecenzowany w tym roku model ASUS TUF Gaming VG279QM (więcej o nim) wyróżniający się rekordową częstotliwością odświeżania wynoszącą aż 280 Hz, jednak ASUS wyposażył swój monitor w matrycę typu IPS, a nie TN.

Na tym zalety matryc TN się w zasadzie kończą. Większość matryc TN charakteryzuje się relatywnie niedużym spektrum emitowanych barw, słabymi przejściami tonalnymi. Niekiedy można spotkać się z opiniami, że matryce TN mają nierównomierne podświetlenie - nasze testy jednak tego nie potwierdzają, ale opinia ta może wynikać z czegoś innego, co istotnie jest największą wadą matryc TN: słabych kątów widzenia.

Wadą matryc TN jest degradacja jakości obrazu obserwowanego pod różnymi kątami - szczególnie w pionie (zwróćcie uwagę na dolne zdjęcie - to nie pożar, to matryca TN)

Po prostu patrząc na matryce TN pod pewnym kątem wyraźnie da się zauważyć degradację jasności i kolorystyki obrazu. Z tym niestety nic się nie da zrobić, gdyż wada ta jest immanentną cechą tego typu konstrukcji, aby ją zniwelować należałoby przekonstruować warstwę ciekłokrystaliczną i zreorganizować rozmieszczenie cząstek ciekłokrystalicznych. To się oczywiście robi, tyle, że nie są to już wtedy panele TN. 

Zmiany obrazu obserwowanego pod różnymi kątami są niekiedy tak duże, że nawet patrząc na wprost na tego typu ekran, może nam się wydawać, że ma on nierównomierną jasność czy kolorystykę. W istocie panel może mieć nawet idealnie równomierne podświetlenie (co da się zmierzyć odpowiednim sprzętem pomiarowym), ale subiektywne odczucia wynikają właśnie z wady tego typu paneli - słabych kątów widzenia. Po prostu nawet patrząc na ekran na wprost, na różne jego części patrzymy pod różnymi kątami. Wyjaśnia to poniższa ilustracja, która jednocześnie tłumaczy, dlaczego wybierając matrycę TN paradoksalnie lepiej wybrać... mniejszych rozmiarów panel:

Nawet siedząc na wprost dużego monitora z matrycą TN możemy zauważyć zmianę jasności czy kolorystyki pomiędzy np. górną a dolną częścią ekranu - jakość podświetlenia (jego równomierna praca) wcale nie musi być problemem, tym są słabe kąty widzenia matryc TN.

Podobnie jest zresztą z kolorami - ponieważ słabe kąty widzenia wpływają na percepcję barw, może się okazać, że nawet dobry panel TN (np. ten zastosowany w testowanym przez redakcję monitorze Acer XF272UP - model ten okazał się jednym z najlepszych monitorów pod względem ilości emitowanych barw, zainteresowanych odsyłam do jego recenzji), w którym zmierzymy szeroki zakres generowanych barw i wysoką ich wierność (niskie błędy delta E), będzie przez użytkownika postrzegany jako gorszy od np. monitora z panelem IPS o znacznie lepszych kątach widzenia ale mniejszej ilości emitowanych barw i nieznacznie gorszej ich wierności (większe błędy delta E w pomiarach). Powodem tego paradoksu są właśnie kąty widzenia w matrycach TN. Dlatego trudno polecić nawet najlepszy panel TN użytkownikom zainteresowanym pracą z kolorem i obróbką grafiki. Z kolei wielu graczy doceni szybkość pracy tego typu paneli (w przypadku modeli gamingowych) - zatem choć TN-ki mają wady, trudno jednoznacznie uznać je za najgorsze rozwiązanie.

Chciałbym poruszyć jeszcze jedną kwestię: w internecie, w wielu miejscach możecie znaleźć sugestie, że matryce TN są tanie w produkcji (to prawda) więc, użytkownicy poszukujący taniego monitora biurowego, bez żadnych wymagań jeżeli chodzi o jakość barw, powinni wybierać właśnie monitory TN - i to dziś niekoniecznie jest już prawdą! Najtańszy monitor biurowy Full HD (niższa rozdzielczość dziś jest już absolutnie nieużyteczna w kontekście wykorzystania monitora jako narzędzia do pracy z współczesnymi aplikacjami) jaki udało mi się znaleźć w trakcie przygotowywania niniejszego materiału to model HP E221c za 219 zł i był to model wyposażony w matrycę typu IPS, a nie TN. Oczywiście wśród tanich modeli, wciąż większość stanowią monitory z panelami TN, ale gdybym miał wybrać zdecydowałbym się na IPS-a, których w cenie poniżej 400 zł znaleźć można całkiem sporo. Ostatnia nisza jaką jeszcze z powodzeniem mogą zagospodarować szybkie TN-ki, to monitory gamingowe dla graczy preferujących dynamiczne, szybkie gry e-sportowe takie jak np. CS:GO itp.

 
2