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.
Содержание
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
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:
- : Горизонтальный и вертикальный размеры, выраженные в пикселах. В отличие от ЭЛТ-мониторов, ЖК имеют одно, «родное», физическое разрешение, остальные достигаются интерполяцией.
- Размер точки: расстояние между центрами соседних пикселов. Непосредственно связан с физическим разрешением.
- (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.
- : 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.
- : количество света, излучаемое дисплеем, обычно измеряется в канделах на квадратный метр.
- : 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
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)
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.
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.
LCD, LED или OLED? Выбираем тип экрана телевизора
Кинескопные и ламповые телевизоры, которые некогда считались венцом технического прогресса, уже давно перешли в разряд раритетов. Их производство остановлено во всем мире много лет назад. Если по какой-либо причине вам вздумается купить телевизор тех времен, искать придется на «барахолках» и на досках частных объявлений, но точно не в современных магазинах.
Сегодня витрины магазинов поражают воображение разнообразием плоских, ультратонких телевизоров, на экранах которых изображение выглядит невероятно красочным и реалистичным. Это жидкокристаллические телевизоры. Именно они уверенно заняли весь мировой «телевизионный» рынок, навсегда вытеснив устаревшие кинескопные и даже более современные плазменные телевизоры.
Казалось бы, уж теперь-то выбрать телевизор должно быть легко и просто. Но экраны жидкокристаллических телевизоров тоже бывают разными и работают на базе совершенно разных технологий. У каждого из видов есть свои преимущества и свои недостатки. Расскажем о них поподробнее, чтобы вы без сомнений могли купить телевизор своей мечты в интернет-магазине Greenloft.ru.
Что такое жидкокристаллический телевизор?
Чем отличаются современные ЖК-телевизоры от кинескопных и плазменных? Всем! Это продукты разных эпох. Различия примерно такие же существенные, как разница между первым в мире компьютером и высокотехнологичным ноутбуком последней модели.
Производство кинескопных телевизоров на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ) было окончательно остановлено во всем мире несколько лет назад. В основном, из-за невозможности увеличивать экран и совершенствовать его разрешение.
Плазменные телевизоры (PDP) с большими экранами и высоким разрешением, которые буквально недавно произвели фурор на рынке электроники, тоже постепенно уходят в прошлое. На сегодняшний день доля продаж PDP-телевизоров около 1 %.
99% рынка принадлежат жидкокристаллическим телевизорам. По крайней мере, на данный момент.
Матрица ЖК-дисплея — это пакет стеклянных или полимерных пластин, между которыми расположены жидкие кристаллы. Матрица оснащена светофильтрами, защитным покрытием и встроена в жесткий корпус. И есть еще один важнейший элемент жидкокристаллического экрана – это искусственная подсветка. Сама по себе жидкокристаллическая среда не может быть источником света или цвета. Чтобы изображение на экране стало видимым, через матрицу должен проходить свет и попадать на цветные светофильтры. Какую роль играет подсветка? Достаточно весомую. Именно по типу подсветки жидкокристаллические телевизоры делятся на подвиды – LCD и LED.
LCD-телевизоры (Liquid Crystal Display)
В первых жидкокристаллических телевизорах роль источника света выполняла обычная флуоресцентная лампа с белым светом (лампа с холодным катодом или ССFL).
Затем стали использовать холодно-плазменные лампы (люминесцентные лампы с внешними электродами или EEFL). Именно такие телевизоры принято называть LCD-телевизорами – телевизоры с жидкокристаллическими дисплеями и люминесцентной подсветкой.
Преимущества. Главное преимущество LCD-телевизоров – реально доступная цена. Купить LCD-телевизор можно по весьма привлекательной цене. В ассортименте производителей есть достаточно много хороших моделей по доступным ценам. При этом качество изображения может быть очень достойным – это будет зависеть от особенностей матрицы и других применяемых технологий.
Недостатки. Особенности люминесцентных ламп не позволяют производить сверхтонкие экраны. Телевизоры LCD нельзя назвать очень легкими, а экраны их далеко не самые тонкие. Кроме того, люминесцентная подсветка энергозатратная, что нельзя упускать из внимания в современных реалиях. Еще один недостаток – невозможность локального затемнения и высветления конкретных участков. Даже если необходимо показать один белый пиксель, подсвечиваться должен весь экран полностью.
LED-телевизоры (Light-Emitting Diod)
Приблизительно на рубеже XX-XXI веков на рынке появились первые жидкокристаллические телевизоры со светодиодной подсветкой экрана. Light-emitting diod означает «светоизлучающий диод». Матрица экрана у таких телевизоров подсвечивается современными и экономичными светодиодными лампами. Подсветка может быть боковой или матричной.
Преимущества. Технология светодиодной подсветки LED позволяет локально менять яркость на разных участках экрана, что заметно сказывается на качестве цветопередачи и контрастности. Светодиоды намного меньше и легче габаритных люминесцентных ламп. И намного экономичнее с точки зрения потребления электроэнергии. Толщина большинства LED-телевизоров не более 2-3 см. А потребление электроэнергии у них на 40% меньше по сравнению с телевизорами LCD EEFL. Кроме того, у светодиодных ламп длиннее срок службы.
Недостатки. Пожалуй, единственным существенным недостатком LED-телевизоров является более высокая цена, если сравнивать с телевизорами LCD EEFL. Специалисты также утверждают, что у LED-телевизоров не настолько равномерная подсветка, как у потерявших популярность плазменных телевизоров.
OLED-телевизоры (Organic Light-Emitting Diod)
OLED-телевизоры или светодиодные панели – это инновационный продукт, который отличается от ЖК-телевизоров не только типом подсветки, но и самим строение матрицы. Здесь задействованы особые органические светодиоды. Но их роль не ограничивается просто подсветкой. Сам экран OLED телевизоров полностью сделан из органических светодиодов (без использования жидких кристаллов). Подсвечивать экран дополнительно и использовать цветофильтры теперь нет необходимости. Органические светодиоды сами являются источником света и цвета и самостоятельно формируют изображение на экране.
Преимущества. Технология OLED позволяет генерировать миллионы оттенков, благодаря чему изображение на экране телевизора становится невероятно ярким и насыщенным. Органические светодиоды могут регулировать оттенки серого, воспроизводить идеально чистый белый цвет и максимально глубокий черный. Угол обзора практически не влияет на качество изображения, чем не могут похвастаться жидкокристаллические дисплеи. Что же касается толщины экранов, технология OLED позволяет производить ультратонкие телевизоры – не толще дисплея смартфона.
Недостатки. Выбор телевизоров OLED пока еще ограничен. Но именитые производители уже запустили OLED-телевизоры в массовое производство. Но цена на модели OLED соответствует «званию» инновационного продукта. Стоимость высокотехнологичных телевизоров OLED на порядок выше всех остальных вариантов.
Разница между LCD и LED телевизорами
Дисплеи телевизоров совершенствуются. Изображение улучшается, становясь более ярким и реалистичным. При покупке устройства важно правильно выбрать экран. Для этого разберемся, что лучше LCD или LED.
Выбирая телевизор, нужно знать разницу в дисплеях – от них зависит качество картинки. Главное отличие заключается в подсветке.
Первоначально появился жидкокристаллический экран (ЖК). На английском языке он обозначается аббревиатурой «LCD».
ЖК–дисплеи появились в 1970–ые годы. Сначала использовались не для телевизоров, а только в часах и различных приборах. Картинка была монохромной. Вскоре стало развиваться черно–белое изображение. Это привело к тому, что в 1987 году был выпущен жидкокристаллический экран.
Особенность дисплея – работа при помощи жидких кристаллов. Они отражают графическую информацию. Важную роль играют матрицы – пластины, между которыми располагаются кристаллы.
Они подсвечиваются источниками холодного флуоресцентного света, находящимися позади матриц. Лампы горят без перерыва, освещая всю площадь монитора.
В работе применяется электрический ток, под действием которого жидкие элементы двигаются. Для затемнения или осветления определенных участков экрана используется подсветка. Цветные светофильтры создают разноцветное изображение.
LED–дисплей – усовершенствованная технология предыдущих LCD–экранов. Они характеризуются контрастностью и насыщенными оттенками. Черный цвет становится более глубоким.
Матрицы на основе IPS–технологии обладают широким спектром цветов, лучше передаются на экран.
Состоит из жидких кристаллов. Отличается от ЖК–дисплеев светодиодной подсветкой . Возможно применение одноцветных и трехцветных катодов.
Регулирование уровня свечения помогает лучше контролировать светлые и темные зоны. Отключенный диод не производит никакого света, что делает черные места насыщенными. Но по этому параметру дисплей уступает плазменному устройству.
У светодиода, по сравнению с лампой ЖК, более высокий уровень яркости, что повышает передачу цветов и оттенков. Телевизор можно смотреть в комнате, где много солнечного света. Подсветка характеризуется частотой мерцания в 480 Гц. Она лучше для зрения, глаз не устает.
Диоды находятся в разных местах экрана:
- По всей поверхности. Располагаются равномерно позади дисплея, освещая всю площадь. Этот фактор увеличивает толщину прибора. К тому же, тратится больше энергии.
- По периметру. Затемнение локальных участков становится невыполнимым.
Чаще всего применяется боковое расположение светодиодов, чтобы уменьшить объемы устройства.
Различия технологий
LCD и LED–дисплеи имеют жидкокристаллический экран. Они отличаются подсветкой, которая в разы улучшает качество передаваемого изображения . Но существуют другие критерии, по которым можно определить, что лучше – ЖК или LED телевизор.
Выбор нужно делать не только на основе улучшенного процесса просмотра, но и от других факторов: влияния на экологию, экономии электроэнергии, долговечности работы, расширенных функций и стоимости. Они важны при выборе телевизора. Только оценив эти критерии вместе, можно сделать взвешенный выбор о покупке ЖК или ЛЕД телевизора. Понять, что лучше приобрести.
Экология
ЛЕД безопаснее для окружающей среды, чем ЖК устройства. Различие в том, что при производстве не используется ртуть, бериллий, поливинилхлорид и аэрозоли, которые разрушают озоновый слой атмосферы. В новых моделях телевизоров используются более безопасные для экологии материалы.
Проблемой сохранения окружающей среды обеспокоены многие компании. Одна из таких – Samsung Electronics.
Электроэнергия
ЖК от LED отличается тем, что первый в 40 раз потребляет больше электроэнергии. Новая технология, наоборот, является энергосберегающей. Это связано с тем, что светодиоды создают приглушенное освещение для темных цветов, а не просто блокируют подсветку; потребление энергии происходит не в больших объемах.
Функциональность
Устройства поддерживают разные функции. Если они покупаются не только для просмотра фильмов, но и как игровая консоль, то хорошо подходят обе модели.
При просмотре видео не возникает сложностей. Динамические сцены производятся без остановки. Поэтому в этом случае между LCD и LED разницы нет.
Стоимость
Другое отличие LED от LCD в цене. Дисплей со светодиодами считается усовершенствованным ЖК, поэтому стоимость технологии выше, чем другие. Диапазон цен различен. В среднем устройство стоит 500 долларов. LCD – 300 долларов. Стоимость зависит от набора функций и диагонали экрана.
ЖК – доступнее для покупки. Но люминесцентные лампы быстрее теряют качество, яркость цветов, чем светодиоды. Поэтому выгоднее покупать новую модель.
ЖК от ЛЕД телевизора отличается по многим параметрам, сильно ему уступая. Особенно страдает качество изображения. При достаточном бюджете лучше приобретать телевизор с технологией LED. Он будет радовать качественной картинкой и долгим сроком службы.
В завершение
LCD и LED–дисплеи работают на основе жидких кристаллов. Разница заключается в применяемой подсветке – светодиоды передают изображение более ярко и четко, чем люминесцентные лампы. Другое отличие экранов в том, что ЛЕД использует экологичные материалы, потребляет меньше электроэнергии, долговечнее. Это сказывается на повышении цены телевизора.
Здравствуйте! Меня зовут Петр Грас и я главный редактор данного портала. На этом сайте наша команда старается публиковать наиболее актуальную и важную информацию о различных технологиях в мире цифрового телевиденья. Рад, что заглянули к нам, добро пожаловать!
