Матрицы экранов для телевизора бывают разного типа, от которого напрямую зависит качество изображения и различные показатели, будь то угол просмотра картинки или “глубина” черного цвета. Хочу разобрать 3 типа дисплеев: жидкокристаллические, плазменные и LED.
Но сразу поясню: эти три термина я использовал потому что они часто применяются в обиходе, но на самом деле 2 из трех типов относятся к одному и тому же. Давайте разбираться.
Все три технологии существуют уже длительное время и успели зарекомендовать себя по-разному. Объединяет их одно — они очень распространены и в свое время были передовыми новшествами. В каждом случае получается довольно неплохое изображение по качеству. Но что же все таки лучше и актуальней в наше время?
Плазменные экраны
Главное достоинство плазмы — действительно качественная картинка с по-настоящему черным цветом который не светится (как и должен чёрный цвет). Также в таких экранах великолепная передача реалистичных цветов, отличный показатель контрастности, широкий угол обзора и небольшое время отклика пикселей.
Какой телевизор лучше ЖК или Плазма
Фото: ya-rostislav.ru
Среди недостатков хочу отметить слабую яркость, из-за чего просмотр в светлой комнате (особенно если источник света — солнце) — довольно мучительное времяпровождение. Также плазма потребляет много энергии и довольно габаритна.
На плазменных дисплеях иногда бывает выгорание пикселей, которое невозможно исправить. Из-за этого на экране словно “отпечатывается” определенная полупрозрачная картинка, силуэт или логотип. Это существенно мешает наслаждаться контентом.
Невозможно создать плазменную панель диагональю меньше чем 32 дюйма, но это уже не проблема, так как плазменные телевизоры не производят с 2014 года. Новые ТВ с плазменной панелью найти невозможно.
Жидкокристаллические панели
Жидкокристаллическими экранами называют панели CCFL LCD, которые демонстрируют неплохую контрастность и цветопередачу. Плазма по этим показателям лучше, к тому же ЖК не может демонстрировать действительно черный цвет, подсвечивая такие пиксели.
Также время отклика пикселей больше, а угол обзора хуже (по сравнению с плазмой). Зато яркость здесь намного лучше, чем у плазмы, плюс энергопотребление в разы меньше.
Под классическими жидкокристаллическими экранами подразумевают ЖК, в которых пиксели подсвечивают флуоресцентные лампы. Сейчас такие ТВ почти не выпускаются.
Источник: dzen.ru
Жидкокристаллические телевизоры: что это такое, срок службы и выбор
ЖК-телеприёмники уверенно заняли свое заслуженное место на потребительском рынке. Ламповые телевизоры практически ушли в прошлое. Рынок ЖК-телевизоров насыщен таким многообразием моделей, что потребителю нередко сложно бывает сориентироваться в правильности своего выбора.
Галилео. Жидкокристаллические телевизоры
Что это такое?
Ныне есть 4 основные технологические линии производства телевизоров, и каждая из них имеет свою собственную историю развития, своё начало и конец.
- Линия кинескопных телеприёмников (ЭЛТ). Их дальнейшее развитие и выпуск прекратились по техническим причинам – отсутствие перспектив по увеличению размеров экрана и повышению качества разрешения. Дальнейшее создание кинескопов с высокой четкостью изображения стало экономически невыгодным.
- Плазменные телеприёмники явились уверенной и перспективной альтернативой ЭЛТ. В отличие от первой технологии они обладали значительной диагональю дисплея, более высоким уровнем разрешения, яркой цветностью, хорошей глубиной картинки и возможностью их размещения на стене. В конструктивном смысле панель «плазмы» состояла из двух стеклянных пластин с расположенными между ними микрокапсулами или ячеями, наполненными инертными газами и люминофором. Под влиянием нужного напряжения наполнитель переходил в плазменное состояние, а смесь газов начинала контролируемо светиться. В те времена плазменные устройства были дорогими и характеризовались высоким уровнем энергопотребления. Высокий температурный режим работы устройств скоро приводил к выработке ячей, появлялся «остаточный силуэт».
По этим и некоторым иным причинам выпуск плазменных устройств практически прекратился.
- Жидкокристаллические устройства LCD (CCFL, EEFL или LED) ознаменовали веху в развитии технологий производства дисплеев, включающих ЖК-решетку, цветные светофильтры, особые защитные покрытия, а главное, источник света.
- Четвёртой линией эволюции дисплеев, которая продолжает развиваться, являются светодиодные панели OLED с подсветкой.
Эта существенная разница во многом определила перспективы развития именно этой технологической линии.
Устройство и принцип работы
Принципиально работа ЖК-экранов отличается от плазменных аналогов тем, что электроимпульсы подаются через особую ЖК-среду, под давлением расположенную между двумя платами. Структурно указанная среда состоит из мелких скрученных кристалликов, способных прогнозируемо отвечать на воздействие тока, изменяя уровень светопропускания. Такой дисплей устроен так, что способен переключаться по различным оттенкам всего серого диапазона, начиная с тёмных. Сами же кристаллы не представляют собой источников света или цвета – эта субстанция должна просвечиваться. Свет же, проходя через неё, должен попадать на особые светофильтры.
На первых порах в качестве источника света применялась типовая лампа с холодным катодом (CCFL). Позднее — лампа типа EEFL. Эти устройства уже были более плоскими. Указанные модели «страдали» некоторыми недостатками, например отсутствием возможности получить локальное затемнение на одном участке дисплея и увеличения яркости на другом и др.
В конце XX века для подсветки ЖК-матриц стали использоваться светодиоды, заменившие более габаритные лампы. Иначе говоря, в продаже появились ЖК LCD/LED-дисплеи со светодиодной подсветкой (light-emitting diod – LED).
Именно в этой аббревиатуре и состоит главное отличие от изначального варианта ЖК-дисплея.
Новые технологии позволили более «точечно», а значит, равномернее изменять степень яркости участков экрана, получать больший уровень контраста и качества цветопередачи. Значимыми преимуществами LED-технологий явились и их малые габариты, вес, а также минимальный уровень электропотребления – устройства реально стали тонкими (2–3 см), лёгкими и менее энергозатратными (энергозатраты снизились на 35–40%).
Появление панелей OLED ознаменовало изменения в подходах к конструированию и самой телематрицы. Применение органических светодиодов привело к тому, что стали не нужны ЖК-решетки и светофильтры, поскольку в любом пикселе экрана стало возможным размещение 3–4-х светодиодов. В этом случае каждый из них мог выдавать свет в красном, зеленом и голубом (RGB), а возможно, и в белом спектрах. Смешение же основных цветов создавало на дисплее многочисленные качественные оттенки.
В этом смысле OLED-модели целесообразнее сравнить с плазменными устройствами, поскольку любая ячея «плазмы», по сути, является самостоятельным источником света и цвета, как пиксель в OLED-панели.
Плюсы и минусы
LCD-технологии основаны на жидких кристалликах, размещённых между стенками полимерных пластин. Расположенные таким образом кристаллы создают матрицу со значительным количеством пикселей, а особый способ подсветки даёт свечение, при этом RGB-матрица образует цветность.
Появление ЖК-устройств вполне можно считать основной причиной ухода с рынка ЭЛТ.
К их плюсам отнесём:
- несравнимо более низкий уровень энергопотребления;
- отсутствие статического напряжения;
- сравнительно малый дисплей настраивается в full hd-режиме;
- низкая стоимость;
- малый, а сегодня можно сказать – очень малый вес.
Минусы:
- уровень контрастности несколько хуже, чем у плазменных образцов и LED;
- относительно малый угол просмотра;
- не совсем достаточный уровень глубины черного цвета и контраста;
- единственный «штатный» режим разрешения дисплея;
- время смены изображений не на должном уровне.
Плюсы и минусы варьируются от модели к модели, зависят от цены и бренда. Так, именитые фирмы-производители демонстрируют отменный контраст и ряд иных значимых параметров. У недорогих моделей значительно усугублены минусы, в том числе и их сроки службы. В целом же ЖК-устройства эксплуатируются до 8–10 лет.
LED-модели начали активно распространяться с 2010 г. По сути, это ЖК-телевизоры, но с определёнными дополнениями и изменениями. Это касается, прежде всего, улучшенной подсветки. За счёт этого повышаются яркость картинки и качество цветопередачи. По основным показателям LED-технологии опережают ЖК, в том числе и по энергопотреблению.
Отметим, что наличие самой по себе передовой подсветки дисплея не делает его безоговорочным лидером. Качество изображения во многом зависит от бренда и внедряемых фирмой-производителем новейших технологий.
Плюсы этих моделей:
- высокие параметры яркости и четкости изображения;
- отменная цветопередача и уровень контраста;
- при уровне разрешения 4К изображение получается отменного качества и объема.
Минусы:
- сравнительно малый угол обзора;
- дороговизна.
В случае с LED-телевизорами стоит упомянуть примечательный нюанс, имеющий, скорее, маркетинговый смысл. Дело в том, что в большинстве магазинов под LED-моделями подразумеваются типовые ЖК-устройства, имеющие светодиодную подсветку. На самом же деле LED-дисплеи в чистом виде производятся по несколько иным технологиям, в которых каждая отдельная ячея подсвечивается «своим» светодиодом. Одно из первых таких устройств появилось в 1977 г., но оно не получило по-настоящему массового распространения.
Суть вопроса заключается в том, что сложно сделать даже малое изделие с десятками тысяч светодиодов по приемлемой стоимости. Хотя значительные по размерам аналогичные устройства распространены в сфере внешней рекламы.
Виды
Порядок и технологии подсветки определяют два вида ЖК-устройств (LCD/LED): Direct LED (подсветка сзади) или Edge LED (подсветка с торцов). Первый вариант – это способ подсветки, когда подсвечивающиеся элементы располагаются позади матрицы, занимая всю площадь контейнера. Диоды располагают в специальных патронах-отражателях, которые крепятся к особым кронштейнам.
Равномерное освещение ЖК-решетки обеспечивает специальное рассеивающее устройство, а тепло отводит радиатор. Монтаж такого вспомогательного оборудования увеличивает толщину устройства примерно на 2 см. При этом, особенно в дешёвых моделях, несколько снижается уровень яркости экрана. Однако падает и уровень электропотребления.
Кроме этого, при задней подсветке сохраняются отменный цветовой спектр и цветопередача, а яркость свечения каждого диода может регулироваться отдельно.
Второй вариант – Edge LED – предполагает размещение диодов на боковых поверхностях светораспределителя. Боковое размещение подсветки предполагает наличие отражающей свет подложки, предназначенной для равномерного распределения света по матрице. Большинство таких устройств выпускаются с функцией локального затемнения. Тем не менее его алгоритмы в недорогих устройствах отработаны слабо и могут функционировать не совсем корректно.
Таким образом, способ подсветки по периметру дисплея даёт хороший уровень яркости и контраста, снижает толщину панели, но способствует увеличению электропотребления.
Этот вид подсветки популярен в LCD/LED-устройствах с малыми диагоналями.
Источник: stroy-podskazka.ru
Жидкокристаллический телевизор
Жидкокристаллический монитор (также Жидкокристаллический дисплей, ЖКД, ЖК-монитор, англ. liquid crystal display , LCD, плоский индикатор) — плоский монитор на основе жидких кристаллов.
LCD TFT (англ. TFT — thin film transistor — тонкоплёночный транзистор) — одно из названий жидкокристаллического дисплея, в котором используется активная матрица, управляемая тонкоплёночными транзисторами. Усилитель TFT для каждого субпиксела применяется для повышения быстродействия, контрастности и чёткости изображения дисплея.
Назначение ЖК-монитора
Жидкокристаллический монитор предназначен для отображения графической информации с компьютера, TV-приёмника, цифрового фотоаппарата, электронного переводчика, калькулятора и пр.
Изображение формируется с помощью отдельных элементов, как правило, через систему развёртки. Простые приборы (электронные часы, телефоны, плееры, термометры и пр.) могут иметь монохромный или 2-5 цветный дисплей. Многоцветное изображение формируется с помощью 2008) в большинстве настольных мониторов на основе TN- (и некоторых *VA) матриц, а также во всех дисплеях ноутбуков используются матрицы с 18-битным цветом(6 бит на канал), 24-битность эмулируется мерцанием с дизерингом.
Устройство ЖК-монитора
Субпиксел цветного ЖК-дисплея
Каждый пиксел ЖК-дисплея состоит из слоя молекул между двумя прозрачными электродами, и двух поляризационных фильтров, плоскости поляризации которых (как правило) перпендикулярны. В отсутствие жидких кристаллов свет, пропускаемый первым фильтром, практически полностью блокируется вторым.
Поверхность электродов, контактирующая с жидкими кристаллами, специально обработана для изначальной ориентации молекул в одном направлении. В TN-матрице эти направления взаимно перпендикулярны, поэтому молекулы в отсутствие напряжения выстраиваются в винтовую структуру.
Эта структура преломляет свет таким образом, что до второго фильтра плоскость его поляризации поворачивается, и через него свет проходит уже без потерь. Если не считать поглощения первым фильтром половины неполяризованного света — ячейку можно считать прозрачной.
Если же к электродам приложено напряжение — молекулы стремятся выстроиться в направлении поля, что искажает винтовую структуру. При этом силы упругости противодействуют этому, и при отключении напряжения молекулы возвращаются в исходное положение. При достаточной величине поля практически все молекулы становятся параллельны, что приводит к непрозрачности структуры.
Варьируя напряжение, можно управлять степенью прозрачности. Если постоянное напряжение приложено в течении долгого времени — жидкокристаллическая структура может деградировать из-за миграции ионов. Для решения этой проблемы применяется переменный ток, или изменение полярности поля при каждой адресации ячейки (непрозрачность структуры не зависит от полярности поля).
Во всей матрице можно управлять каждой из ячеек индивидуально, но при увеличении их количества это становится трудновыполнимо, так как растёт число требуемых электродов. Поэтому практически везде применяется адресация по строкам и столбцам. Проходящий через ячейки свет может быть естественным — отражённым от подложки(в ЖК-дисплеях без подсветки).
Но чаще применяют искусственный источник света, кроме независимости от внешнего освещения это также стабилизирует свойства полученного изображения. Таким образом полноценный ЖК-монитор состоит из электроники, обрабатывающей входной видеосигнал, ЖК-матрицы, модуля подсветки, блока питания и корпуса. Именно совокупность этих составляющих определяет свойства монитора в целом, хотя некоторые характеристики важнее других.
Технические характеристики ЖК-монитора
Важнейшие характеристики ЖК-мониторов:
- Разрешение: Горизонтальный и вертикальный размеры, выраженные в пикселах. В отличие от ЭЛТ-мониторов, ЖК имеют одно, «родное», физическое разрешение, остальные достигаются интерполяцией.
Фрагмент матрицы ЖК монитора (0,78х0,78 мм), увеличеный в 46 раз.
- Размер точки: расстояние между центрами соседних пикселов. Непосредственно связан с физическим разрешением.
- Соотношение сторон экрана(формат): Отношение ширины к высоте, например: 5:4, 4:3, 5:3, 8:5, 16:9, 16:10.
- Видимая диагональ: размер самой панели, измеренный по диагонали. Площадь дисплеев зависит также от формата: монитор с форматом 4:3 имеет большую площадь, чем с форматом 16:9 при одинаковой диагонали.
- Контрастность: отношение яркостей самой светлой и самой тёмной точек. В некоторых мониторах используется адаптивный уровень подсветки с использованием дополнительных ламп, приведенная для них цифра контрастности (так называемая динамическая) не относится к статическому изображению.
- Яркость: количество света, излучаемое дисплеем, обычно измеряется в канделах на квадратный метр.
- Время отклика: минимальное время, необходимое пикселу для изменения своей яркости. Методы измерения неоднозначны.
- Угол обзора: угол, при котором падение контраста достигает заданного, для разных типов матриц и разными производителями вычисляется по-разному, и часто не подлежит сравнению.
- Тип матрицы: технология, по которой изготовлен ЖК-дисплей.
- Входы: (напр, DVI, HDMI и пр.).
Технологии
Часы с ЖКИ-дисплеем
Жидкокристаллические мониторы были разработаны в 1963 году в исследовательском центре Давида Сарнова (David Sarnoff) компании RCA, Принстон, штат Нью-Джерси.
Основные технологии при изготовлении ЖК дисплеев: TN+film, IPS и MVA. Различаются эти технологии геометрией поверхностей, полимера, управляющей пластины и фронтального электрода. Большое значение имеют чистота и тип полимера со свойствами жидких кристаллов, примененный в конкретных разработках.
Время отклика ЖК мониторов, сконструированных по технологии SXRD (англ. Silicon X-tal Reflective Display — кремниевая отражающая жидкокристаллическая матрица), уменьшено до 5 мс. Компании Sony, Sharp и Philips совместно разработали технологию PALC (англ.
Plasma Addressed Liquid Crystal — плазменное управление жидкими кристаллами), которая соединила в себе преимущества LCD (яркость и сочность цветов, контрастность) и плазменных панелей (большие углы видимости по горизонту, H, и вертикали, V, высокую скорость обновления). В качестве регулятора яркости в этих дисплеях используются газоразрядные плазменные ячейки, а для цветовой фильтрации применяется ЖК-матрица. Технология PALC позволяет адресовать каждый пиксель дисплея по отдельности, а это означает непревзойденную управляемость и качество изображения.
TN+film (Twisted Nematic + film)
Макрофотография TN+film матрицы монитора NEC LCD1770NX. На белом фоне — стандартный курсор Windows
Часть «film» в названии технологии означает дополнительный слой, применяемый для увеличения угла обзора (ориентировочно — от 90° до 150°). В настоящее время приставку «film» часто опускают, называя такие матрицы просто TN. К сожалению, способа улучшения контрастности и времени отклика для панелей TN пока не нашли, причём время отклика у данного типа матриц является на настоящий момент одним из лучших, а вот уровень контрастности — нет.
TN + film — самая простая технология.
Матрица TN + film работает следующим образом: если к субпикселам не прилагается напряжение, жидкие кристаллы (и поляризованный свет, который они пропускают) поворачиваются друг относительно друга на 90° в горизонтальной плоскости в пространстве между двумя пластинами. И так как направление поляризации фильтра на второй пластине составляет угол в 90° с направлением поляризации фильтра на первой пластине, свет проходит через него. Если красные, зеленые и синие субпиксели полностью освещены, на экране образуется белая точка.
К достоинствам технологии можно отнести самое маленькое время отклика среди современных матриц, а также невысокую себестоимость.
IPS (In-Plane Switching)
Технология In-Plane Switching была разработана компаниями Hitachi и NEC и предназначалась для избавления от недостатков TN + film. Однако, хотя с помощью IPS удалось добиться увеличения угла обзора до 170°, а также высокой контрастности и цветопередачи, время отклика осталось на низком уровне.
На настоящий момент матрицы, изготовленные по технологии IPS единственные из ЖК-мониторов, всегда передающие полную глубину цвета RGB — 24 бита, по 8 бит на канал. TN-матрицы почти всегда имеют 6-бит, как и часть MVA.
Если к матрице IPS не приложено напряжение, молекулы жидких кристаллов не поворачиваются. Второй фильтр всегда повернут перпендикулярно первому, и свет через него не проходит. Поэтому отображение черного цвета близко к идеалу. При выходе из строя транзистора «битый» пиксель для панели IPS будет не белым, как для матрицы TN, а черным.
При приложении напряжения молекулы жидких кристаллов поворачиваются перпендикулярно своему начальному положению и пропускают свет.
IPS в настоящее время вытеснено технологией S-IPS (Super-IPS, Hitachi 1998 год), которая наследует все преимущества технологии IPS с одновременным уменьшением времени отклика. Но, несмотря на то, что цветность S-IPS панелей приблизилась к обычным мониторам CRT, контрастность все равно остаётся слабым местом. S-IPS активно используется в панелях размером от 20″, LG.Philips, NEC остаются единственными производителями панелей по данной технологии.
Макрофотография S-IPS матрицы монитора NEC 20 WGX2 Pro. Стандартный курсор Windows на оранжевом фоне
AS-IPS — технология Advanced Super IPS (Расширенная Супер-IPS), также была разработана корпорацией Hitachi в 2002 году. В основном улучшения касались уровня контрастности обычных панелей S-IPS, приблизив его к контрастности S-PVA панелей. AS-IPS также используется в качестве названия для мониторов корпорации LG.Philips.
A-TW-IPS — Advanced True White IPS (Расширенная IPS с настоящим белым), разработано LG.Philips для корпорации
AFFS — Advanced Fringe Field Switching (неофициальное название S-IPS Pro). Технология является дальнейшим улучшением IPS, разработана компанией BOE Hydis в 2003 году. Усиленная мощность электрического поля позволила добиться ещё больших углов обзора и яркости, а также уменьшить межпиксельное расстояние. Дисплеи на основе AFFS в основном применяются в планшетных ПК, на матрицах производства Hitachi Displays.
*VA (Vertical Alignment)
MVA — Multi-domain Vertical Alignment. Эта технология разработана компанией Fujitsu как компромисс между TN и IPS технологиями. Горизонтальные и вертикальные углы обзора для матриц MVA составляют 160°(на современных моделях мониторов до 176—178 градусов), при этом благодаря использованию технологий ускорения (RTC) эти матрицы не сильно отстают от TN+Film по времени отклика, но значительно превышают характеристики последних по глубине цветов и точности их воспроизведения.
MVA стала наследницей технологии VA, представленной в 1996 году компанией Fujitsu. Жидкие кристаллы матрицы VA при выключенном напряжении выровнены перпендикулярно по отношению ко второму фильтру, то есть не пропускают свет. При приложении напряжения кристаллы поворачиваются на 90°, и на экране появляется светлая точка. Как и в IPS-матрицах, пиксели при отсутствии напряжения не пропускают свет, поэтому при выходе из строя видны как чёрные точки.
Достоинствами технологии MVA являются глубокий черный цвет и отсутствие, как винтовой структуры кристаллов, так и двойного магнитного поля.
Недостатки MVA в сравнении с S-IPS: пропадание деталей в тенях при перпендикулярном взгляде, зависимость цветового баланса изображения от угла зрения, большее время отклика.
Аналогами MVA являются технологии:
- PVA (Patterned Vertical Alignment) от Samsung.
- Super PVA от Samsung.
- Super MVA от CMO.
Матрицы MVA/PVA считаются компромиссом между TN и IPS, как по стоимости, так и по потребительским качествам.
Источник: dic.academic.ru