IPS, TN, VA: COSA CAMBIA TRA I PANNELLI?

# Liquid Crystal Display (LCD)

Fonte della foto

Prima di spiegare le tipologie di pannello presenti nel titolo, bisogna chiarire una cosa: IPS, TN e VA (ma anche i PLS di Samsung) sono tutti pannelli LCD. Senza entrare troppo nel dettaglio, i pannelli LCD sono dei display a schermo piatto che sfruttano le proprietà dei cristalli liquidi per emettere un colore tramite la polarizzazione di 3 sub-pixel di colore rosso, verde e blu (RGB) per ogni pixel, ovvero l’unità fondamentale che compone l’immagine poi visualizzata a schermo.

Per evitare ulteriori confusioni dettate dal marketing odierno, è importante sottolineare una cosa. I monitor con pannello LCD sono tutti “LED” (Il famoso TV LED, TV a LED, ecc,). I LED vengono infatti utilizzati per la retroilluminazione del pannello, essendo particolarmente efficienti e ormai economici. La tecnologia LED si è poi evoluta con QLED (Quantum Dot LED) OLED (Organic LED), recentemente Micro-LED. In questo articolo ci fermeremo solo agli LCD tradizionali.

Un’altra nota fondamentale è che montare una determinata tipologia di pannello non rende un monitor o una TV automaticamente superiori. Per esempio, esistono pannelli TN complessivamente migliori di determinati pannelli IPS. Sarà infatti il modello specifico montato sullo schermo a determinare la qualità del nostro acquisto.

# Twisted Nematic + Film (TN Film)

Fonte della foto

I pannelli di tipologia TN si chiamano “Twisted Nematic” perchè dall’inglese il termine “twist” indica la rotazione. Sono i pannelli LCD più vecchi presenti sul mercato e possono essere trovati anche dentro oggetti comuni come le calcolatrici. La loro diffusione di massa è dovuta principalmente al basso costo di produzione, fattore che li ha resi ideali per la diffusione di massa nelle prime TV piatte da salotto.

Senza carica, la luce proveniente dal primo filtro non potrebbe passare attraverso il secondo a causa del differente orientamento dei filtri polarizzanti. Quando viene applicata una leggera tensione alle molecole, la direzione della luce viene ruotata di 90° per allinearsi all’orientamento del secondo filtro. In base alla differenza di potenziale applicata si possono ottenere diverse intensità di luce. (Prima immagine)

# COSA CARATTERIZZA I TN MODERNI?

• Costo minore per la produzione in confronto ai VA e agli IPS
• Sono più adatti per monitor a refresh rate alti (per esempio, l’ASUS VH278HE è il primo monitor 144 Hz entrato in commercio ed è un TN Film prodotto da CMI)
• Prodotto dalla maggior parte dei produttori

All’inizio gli svantaggi dei pannelli TN erano in primis gli angoli di visione dato che erano piuttosto restrittivi, soprattutto in verticale, e questo è evidente da un caratteristico oscuramento severo dell’immagine se si guarda lo schermo dal basso. Assieme agli angoli di visione, un altro difetto principale era l’accuratezza cromatica di scarsa qualità che rappresentava un ostacolo per coloro che volevano utilizzare il monitor per scopi professionali.

# Vertical Alignment (VA)

Fonte della foto

I pannelli di tipologia Vertical Alignment (VA) entrarono nel commercio circa nel 1995 grazie a Fujitsu e Samsung, Fujitsu con gli MVA (Multi-domain Vertical Alignment) e Samsung con i PVA (Patterned Vertical Alignment che sono rappresentati nella foto sopra), non dimenticando poi gli AMVA di AU Optronics. Questi 3 hanno caratteristiche comuni.

Risulterebbe impossibile spiegare al meglio i pannelli di tipo VA in un articolo, dato che ci sono tantissimi parametri da specificare.

In breve, il pannello VA sfrutta dei cristalli liquidi allineati verticalmente, che ruotano da posizione verticale a orizzontale quando viene applicata della tensione per il passaggio della luce.

Fonte della foto

Questa è una delle differenza chiave con i pannelli IPS. Mentre nei VA i cristalli liquidi sono perpendicolari al substrato di vetro, negli IPS questi sono paralleli.

# COSA CARATTERIZZA I VA MODERNI?

• Contrasti superiori in confronto agli IPS e ai TN (generalmente sono 3000:1 per i VA e 1000:1 per i TN e gli IPS)
• Costi di produzione buoni in rapporto alle prestazioni
• Ottimi per la visione dei contenuti video (dovuto dai contrasti alti)

I VA nascono come gli IPS in risposta alle limitazioni dei pannelli TN, quindi la scarsa fedeltà dei colori, i bassi contrasti e gli angoli di visione ridotti. All’inizio purtroppo furono un fallimento, dato che i primi modelli dei pannelli fornivano prestazioni simili ai TN, con un’eccellente velocità (quindi basso Response Time e basso Input Lag totale, compreso Processing Lag e Signal Lag) ma bassi contrasti. Le soluzioni furono tante e i principali produttori furono Fujitsu e Samsung. Nel 1998 per eliminare il problema degli angoli di visione dei pannelli di tipo TN Fujitsu arrivò a “inserire” dei domini nel pannello nei quali i cristalli liquidi erano orientati in verso opposto: il “progetto” fu un successo, si incominciò ad utilizzare sempre più domini per ogni cella e ancora oggi nei pannelli di tipo VA sono presenti dei domini, per esempio gli AMVA attuali (quelli più vecchi utilizzano 4 domani) di AU Optronics utilizzano 8 domini, come possiamo ben vedere nell’immagine sottostante.

Fonte della foto

I pannelli VA presenti sul mercato variano per firmware, elettronica e alcune feature.

Risulta perciò importante analizzare con cura le caratteristiche modello per modello e non affidarsi al luogo comune della “via di mezzo tra IPS e TN”. L’affermazione infatti tenta di riassumere grossolanamente il fatto che i pannelli VA abbiano colori migliori delle controparti TN e peggiori degli IPS.

Tuttavia questa non è una legge universale e potrebbe essere contraddetta in caso di specifici modelli a confronto. (Questo vale anche per TN e IPS).

# In-Plane Switching (IPS)

Fonte della foto

# COSA CARATTERIZZA GLI IPS MODERNI?

• Angoli di visione ottimi e superiori ai TN e ai VA
• Ottimi per utilizzo ufficio
• Prodotto dalla maggior parte dei produttori

La tecnologia In-Plane Switching (IPS - nota anche come “Super TFT”) è stata sviluppata da Hitachi nel 1996 per cercare di risolvere i due principali limiti dei pannelli di tipologia TN a quel tempo, ovvero i piccoli angoli di visione e la riproduzione dei colori di bassa qualità. Il nome In-Plane Switching deriva dai cristalli nelle celle che giacciono sempre sullo stesso piano essendo sempre paralleli al piano del pannello (se non si tiene conto della minore interferenza degli elettrodi). Quando viene applicata della tensione a una cella, i cristalli liquidi di quella cella fanno tutti una rotazione di 90° come si può ben vedere nell’immagine sopra. Un pannello IPS lascia passare la luce nel suo stato attivo e la chiude nel suo stato passivo (quando non viene applicata alcuna tensione), quindi se un transistor a film sottile (chiamato anche “TFT”, che è un di tipo MOSFET) si blocca, il pixel corrispondente rimarrà sempre nero, a differenza dei pannelli di tipo TN. I pannelli di tipo IPS furono un successo, infatti erano il punto di riferimento per tutti coloro che utilizzavano il monitor a scopi professionali, orientati quindi verso l’accuratezza cromatica. Peccato che in velocità non erano buoni, infatti erano gli ultimi ad essere consigliati a giocatori competitivi. A dire il vero, dire una frase del genere: “il mio monitor utilizza un pannello IPS; ti consiglio questo monitor che ha un pannello IPS” è errato, dato che esistono diversi tipi di pannelli che sfruttano la tecnologia IPS; partendo per esempio dai Super-IPS (S-IPS) di LG, dagli Advanced-IPS (AS-IPS) che furono un’evoluzione dei Super-IPS, dagli H-IPS sempre di LG fino agli attuali AHVA di AU Optronics e ai Nano-IPS di LG.

Fonti:

• TFT Central
• Tom’s Hardware
• Alcom