LCD-телевизор. Основные характеристики, функции и выбор LCD-телевизора

Как правило, LCD-телевизор приобретают по двум причинам: стремление разместить максимально большой экран на минимальной площади или же как компромисс между плазменной панелью, на которую жалко денег, и обычным, кинескопным телевизором, который по тем или иным причинам перестал удовлетворять потребности покупателя. В первом случае – никаких проблем: сегодня действительно нет более компактных телевизоров, чем LCD. Такой поместится и на небольшом комоде, и в тесной кухне и даже на стене. А вот как недорогую альтернативу плазме такой телевизор нужно выбирать, учитывая ряд оговорок. Во-первых, по качеству цветопередачи большинство LCD -телевизоров пока уступают не только плазменным панелям, но и традиционным телевизорам: у них менее естественная картинка и ниже уровень цветовых переходов. Кроме того, яркость и насыщенность цветов сильно зависит от угла просмотра, поэтому комфортно смотреть любимые передачи с друзьями, разместившись по периметру комнаты, получится далеко не всегда. Конечно же исключением из вышеперечисленных правил являются . Они еще менее габаритны, а также имеют лучшие цветовые и другие характеристики изображения.

Зато даже самые простые LCD-телевизоры напрочь лишены главных недостатков ЭЛТ: мерцания экрана, большого размера и веса, проблем со сведением лучей, геометрических искажений и вредного электромагнитного излучения. Что важнее – решать каждому конкретному покупателю, однако, если выбор сделан в пользу LCD-технологии, перед тем как идти в магазин не лишним будет ознакомиться с основными отличиями, характеристиками и особенностями таких телевизоров.

Основные характеристики LCD-телевизора

При выборе LCD-телевизора, или просто LCD TV, необходимо обратить внимание на следующие параметры:

Яркость

Одним из самых важных параметров LCD-телевизора является его яркость. От нее зависит, настолько комфортным будет просмотр телевизора в освещенном помещении – в солнечный день, при ярком электрическом свете и т.д. – то есть, в значительной части случаев. Минимальное значение яркости сегодня составляет 350-400 кд/кв.м и позволяет смотреть телевизор в освещенном помещении с более или менее приемлемым качеством. Правда, при попадании на экран прямых солнечных лучей такой дисплей «слепнет», поэтому если вы планируете разместить телевизор вблизи источника света (например, напротив окна), стоит выбрать более яркую модель. Тем более, что цена LCD-телевизора от его яркости зависит несущественно, поскольку последняя колеблется для моделей одинаковой диагонали в маленьком диапазоне: например, среди 15 дюймовых моделей ее значение лежит в пределах 400-500 кд/кв. м, в сегменте 26 и 32 дюймовых телевизорах – 450-600 кд/кв. м и т.д. Самые яркие матрицы на сегодняшний день – в моделях LG и Philips.

Углы обзора

Второй ключевой характеристикой любого LCD-телевизора является угол обзора. Чем он больше – тем комфортнее вам будет смотреть его из любых точек помещения. У продвинутых современных моделей угол обзора достигает 160-170 градусов по вертикали и горизонтали, то есть фактически снимает эту проблему – такой телевизор можно смело ставить (или вешать), где угодно. 15-дюймовый LCD телевизор Sharp LC-15SH1E с углами обзора по вертикали и горизонтали 170 градусов стоит заметно дороже обладающего такой же диагональю и всеми остальными параметрами (и даже чуть большей яркостью) LCD телевизор LG RZ-с углами 160 и 130 градусов по вертикали и горизонтали. С ростом диагонали эта разница станет еще существеннее.

Возможности подключения

Третий важный момент, про который часто забывают при покупке LCD -телевизора – это возможности его подключения к различным устройствам, в первую очередь к DVD-проигрывателям. Производители, как правило, оснащают LCD -телевизоры стандартными для ТВ/видеотехники разъемами стандартов RGB: SCART, «Компонентный», S-Video. Полезно перед покупкой прочитать документацию к устройствам, с которыми вы планируете «подружить» ваш новый телевизор, и убедиться в наличии одноименных интерфейсов для соединения.

Слово о пикселях

Еще один параметр — количество неработающих пикселей. Это пиксели, которые постоянно включены в каком-то одном состоянии и не меняют свой цвет в зависимости от сигнала. Разные производители допускают различное количество неработающих пикселей на экране, о чем пишут в инструкциях по использованию товара. Например, в инструкции может быть написано «если на панели вы обнаружили не более четырех неработающих пикселей, то панель считается полностью работоспособной». В , как правило, вообще не допускается наличие неработающих пикселей, так как на монитор мы смотрим с гораздо более близкого расстояния, чем на телевизор, и сразу можем разглядеть этот «мусор». Тем не менее, уже несколько таких точек на телевизоре будут обращать на себя внимание, поэтому перед покупкой нужно обязательно проверить их наличие.

Время отклика матрицы

Помимо перечисленных выше параметров, в характеристики почти каждого LCD-телевизора указано еще и время отклика матрицы. Для того, чтобы понять, что эта характеристика обозначает, сделаем небольшой технический экскурс. Любой LCD-экран – это экран просветного типа, который подсвечивается с обратной стороны лампой белого цвета, а ячейки основных цветов (RGB – красный, зеленый, синий), расположенные на трех панелях соответствующих цветов, пропускают или не пропускают через себя свет в зависимости от приложенного напряжения. Именно поэтому происходит определенное запаздывание картинки, особенно заметное при просмотре быстродвижущихся объектов. Степень этого запаздывания и характеризует время отклика, соответственно, чем оно меньше – тем лучше. В современных моделях этот показатель обычно лежит в диапазоне от 8 мс (1мс — одна тысячная секунды) до 16 мс и зависит от типа и размера матрицы. Кроме того, различные производители измеряют этот показатель по-разному (обычно в выгодную им сторону), поэтому действительно важен он лишь при выборе между разными моделями одной марки. В остальных случаях его следует учитывать, но проверять на практике – например, в магазине посмотреть, как показывают динамические сцены понравившейся вам модели. И вполне возможно, что телевизор с большим временем отклика (по документам) может работать качественнее, чем тот, у которого заявлено меньшее время. Рекордсменом по времени отклика является компания Philips – у некоторых ее моделей он составляет всего 6 мс. Например, у 32-дюймового LCD телевизор Philips 32PF9966/10.

Разрешение экрана

Другим, не менее важным, но и не менее спорным показателем является разрешение. Дело в том, что лучшая картинка получается тогда, когда физическое разрешение матрицы равно разрешению входного сигнала. По этой причине для просмотра DVD (а более качественный сигнал пока найти сложно) идеально подходит разрешение 720×576, но телевизоров с такой матрицей на рынке пока нет. Для просмотра же телепередач на телевизорах с соотношением сторон 4:3 и небольшой диагонали (до 26 дюймов) вполне хватит и разрешения 640×480 точек.

На больших же диагоналях (после 32") идет «заточка» даже не под DVD, а под телевидение высокой четкости (HDTV), которое уже становится эталоном видеоизображения во всем мире. Подходящее для такого сигнала разрешение -1920×1080 (Full HD), но такие телевизоры стоят немалых денег. Поэтому так же, как и время отклика, разрешение следует учитывать, но не делать его определяющим критерием при выборе. Кроме того, по этому показателю имеет смысл сравнивать лишь телевизоры с одинаковой диагональю.

Это же справедливо и относительно контрастности – если еще пару лет назад она была одной из самых важных характеристик LCD -панелей, то сегодня технологии позволяют делать ее достаточной даже на недорогих панелях и почувствовать разницу между матрицами с этим показателем, равным, например 500:1 и 600:1 может не каждый человек и не на каждом телевизоре. Физический смысл этого показателя таков: если телевизор имеет контрастность 600:1, то это значит, что самые темные участки изображения отличаются по яркости от самых светлых в 600 раз. Правда, фирмы, указывая этот параметр, не указывают, как они измерили эту контрастность, а ведь в темном или в светлом помещении мы получим разный результат.

Ресурс лампы

Также нужно обратить внимание и на время работы лампы. Для большинства современных ЖК-телевизоров почти на максимальной яркости оно составляет 60 000 часов (этого хватит примерно на 16 лет при просмотре телевизора по 10 часов в день), хотя на рынке есть аппараты и с меньшим временем работы лампы. Для сравнения: у плазменных телевизоров яркость за то же время уменьшается гораздо сильнее, а для кинескопных телевизоров (здесь, правда, выгорает люминофор) порог – 15 000-20 000 часов, потом качество заметно ухудшается. Резюмируя, можно посоветовать перед покупкой LCD-телевизора задавать себе вопросы в следующем порядке: как показывает, как выглядит, кто производитель, какие у модели технические параметры.

Может опустим всю эту чушь про молекулы, жидкие кристаллы, диоды, свет и как это всё круто и интересно работает? Бррр … В дрожь бросает от потока технической лабуды, которой напичкана каждая статья про LCD и LED дисплеи. Вы же хотите узнать в чем отличие между этими двумя технологиями и какая из них лучше с точки зрения покупателя, правильно? Так давайте узнаем.

Что лучше, LED или LCD?

Без сомнения, дисплеи LED считаются лучше классических ЖК-экранов практически во всем, кроме цены. Почему классических? Потому что LED — это разновидность технологии LCD, в которой подсветка реализована немного отлично от обычных ЖК дисплеев, но подробнее об этом можете узнать во второй части статьи. А пока, давайте по порядку.

Качество изображения

LED телевизоры имеют гораздо лучшие уровни черного и контрастность, чем их ЖК аналоги. Тоже касается и цветопередачи. Но это не значит, что LCD являются плохими по точности цветопередачи, просто в сравнении с LED они все же немного проигрывают.

Что касается угла обзора, то тут более или менее одинаково у обоих, так как угол обзора зависит от стекла, которое производитель вставил в экран. Чем лучше качество у стекла, тем лучше угол обзора.

Энергопотребление

Если расход электроэнергии для вас является важным фактором, то тут телевизор с LED-дисплеем является лучшим выбором, так как его потребляемая мощность ниже чем у ЖК-экранов приблизительно на 40%.

Размер

С точки зрения размера, LED телевизоры тоньше своих ЖК собратьев, пусть и не очень существенно. Тем не менее, если вы любите полегче и потоньше, то выбор очевиден.

Компьютерные игры

Планируете подключить к телевизору игровую приставку? В долгосрочной перспективе ЖК-экран выглядит как лучший выбор. Дело в том, что Head-Up Display (HUD), используемый в играх течение длительного времени, может создать призрачное изображение на экране. Такой эффект еще можно назвать «выжиганием».

Кто не знает, HUD – это статическое изображение в компьютерной игре, которое постоянно находится на одном и том же месте экрана на протяжении длительного времени. Например, это может быть время, прицел, карта, очки жизни или магии, в общем, тот элемент, который практически не меняется.

Так вот, «выжигание» на ЖК-дисплеях менее вероятно, чем на LED.

Долговечность

Считается, что LED-экраны более долговечны, чем ЖК. Пожалуй, я с этим тоже соглашусь и добавлю свой голос за LED-дисплей. Моему монитору уже 7 лет, и тьфу-тьфу, работает до сих пор как часы, при том, что включен он практически постоянно.

UPDATE: нашел в сети информацию, что ожидаемый срок службы LED дисплеев при использование в течение 8 часов в день – 30 лет. При таком же раскладе срок службы ЖК – 20 лет. Если немного раскинуть мозгами, то можно сказать гораздо проще – LED прослужит на 30% времени дольше ЖК-экрана.

Как вам такой МЕМ? Сам придумал, пол часа в Фотошопе его лепил.

Воздействие на окружающую среду

При утилизации, LED оказывают меньше воздействие на окружающую среду, чем ЖК.

Цена

Если, грубо говоря, у вас каждая копейка на счету, то тут выбор очевиден – ЖК. Устройства с LCD-дисплеями очень подешевели после появления на рынке LED.

Делаем выводы

Учитывая плюсы и минусы тех и других, становится очевидно, что LED телевизоры – это более продвинутая технология дисплеев чем LCD, имеющая немного лучше качество изображения, экономная по затратам электроэнергии и с более тонкой конструкцией корпуса, но, более дорогая.

ЖК телевизоры остаются в производстве, и более того, спрос на них очень хороший. Дело в том, что помимо демократичной цены, технология классических ЖК-экранов была в последние годы улучшена производителями, способ подсветки стал более совершенным, но при этом телевизоры остались на порядок дешевле чем LED.

Заметить разницу между LED и LCD сможет не каждый, вы уверены, что вы один из тех кто сможет? А если нет, тогда зачем платить больше? Сходите в большой магазин бытовой техники, там, как правило, выставлено много телевизоров и мониторов, показывая одновременно один и тот же контент. Посмотрите, попробуйте найти отличия между LED и LCD, ну и тогда все встанет на свои места.

Чем отличается LED от LCD

Да, в начале статьи я сказал, что не хочу пудрить вам голову техническими текстами, поэтому плюсы и минусы технологий описал как можно проще в первой части статьи. Но, если хотите вникнуть более детально, то прошу любить и жаловать, следующие несколько абзацев именно для вас.

Основой LCD-дисплеев являются жидкие кристаллы. ЖК обладают свойствами жидкостей и твердых кристаллов, имея молекулы такой же структуры, но обладая текучестью, как жидкость. В электрическом поле жидкий кристалл может менять ориентацию молекул, что открыло возможности для применения ЖК во многих областях, в том числе и для создания экранов.

ЖК-дисплей изготавливается путем прослаивания жидких кристаллов и прозрачных электродов между двумя поляризационными фильтрами, через которые проходит свет. Некоторое время назад типичный ЖК-дисплей имел CCFL-лампы для освещения кристаллов. Такие лампы – двоюродные братья «кудрявых лампочек», которые многие используют для замены ламп накаливания.

CCFL (слева) и «кудрявые лампочки» (справа)

Экраны с таким освещением работали хорошо, но имели некоторые недостатки, например, они требовали высокого напряжения источника питания переменного тока для освещения.

Как только светодиоды стали достаточно яркими, они заменили CCFL-лампы в большинстве дисплеев телевизоров и компьютерных мониторов. Ведь, помимо того, что светодиоды работали от низкого напряжения, они охватывали очень большой диапазон яркости. Если посмотреть на обычные ЖК-дисплеи, то можно увидеть довольно низкий коэффициент контрастности, примерно 1000:1. Тот же CRT обычно имел 15000:1, у DLP и плазмы дела обстояли чуть лучше.

В итоге, со временем, CCFL-лампы в экранах, как и «кудрявые лампочки» в моем доме, перешли на светодиодное освещение (LED).

В новом поколении ЖК-дисплеев – LED, яркость каждого светодиода можно контролировать отдельно, что позволило управлять яркостью экрана локально. В результате коэффициент контрастности в таких экранах стал динамическим, и может варьироваться от 10000:1 до 1000000:1. Неплохо, да?

Вот мы и пришли к ответу на вопрос, чем отличается LCD-экран от LED-экрана, и что значит LED-телевизор. Дисплеи LED – это гибрид LCD и LED (светодиодной) технологии, и отличаются они от классических ЖК-экранов тем, как реализована подсветка дисплея. Ну а в чем это выражается, в каких плюсах и минусах, можно найти в начале этой статьи.

Кстати, существуют и полноценные светодиодные дисплеи, состоящие из органических светодиодов, эта технология называется OLED. Но об этом, как-нибудь в другой раз.

Для многих жидкокристаллические дисплеи (LCD) ассоциируются, прежде всего, с плоскими мониторами, "крутыми" телевизорами, ноутбуками, видеокамерами и сотовыми телефонами. Некоторые добавят сюда КПК, электронные игры, банковские автоматы. Но существует еще множество областей, где необходимы дисплеи с высокой яркостью, прочной конструкцией, работающие в широком диапазоне температур.

Плоские дисплеи нашли применение там, где критичными параметрами являются минимальные энергопотребление, вес и габариты. Машиностроение, автомобильная промышленность, железнодорожный транспорт, морские буровые установки, горное оборудование, наружные торговые точки, авиационная электроника, морской флот, специальные транспортные средства, системы безопасности, медицинское оборудование, вооружение - вот далеко не полный перечень применений жидкокристаллических дисплеев.

Постоянное развитие технологий в этой области позволило снизить стоимость производства LCD до такого уровня, при котором произошел качественный переход: дорогая экзотика стала обыденным явлением. Важным фактором быстрого распространения ЖК-дисплеев в промышленности стала и простота применения.

В этой статье рассматриваются основные параметры различные типов жидкокристаллических дисплеев, что позволит сделать осознанный и правильный выбор LCD для каждого конкретного применения (метод "побольше и подешевше" практически всегда оказывается слишком дорогим).

Все многообразие ЖК-дисплеев можно разделить на несколько типов в зависимости от технологии производства, конструкции, оптических и электрических характеристик.

Технология

В настоящее время при производстве LCD применяются две технологии (рис.1): пассивная матрица (PMLCD-STN) и активная матрица (AMLCD).

Технологии MIM-LCD и Diode-LCD не получили широкого распространения и поэтому не будем на них тратить время.

Рис. 1. Виды технологий жидкокристаллических дисплеев

STN (Super Twisted Nematic)- матрица, состоящая из ЖК-элементов с изменяемой прозрачностью.

TFT (Thin Film Transistor)- активная матрица, в которой каждый пиксел управляется отдельным транзистором.

По сравнению с пассивной матрицей, TFT LCD имеет более высокую контрастность, насыщенность, меньшее время переключения (нет "хвостов" у движущихся объектов).

Управление яркостью в жидкокристаллическом дисплее основано на поляризации света (курс общей физики): свет поляризуется, проходя через поляризационный фильтр (с определенным углом поляризации). При этом наблюдатель видит только снижение яркости света (почти в 2 раза). Если за этим фильтром поставить еще один такой фильтр, то свет будет полностью поглощаться (угол поляризации второго фильтра перпендикулярен углу поляризации первого) или полностью проходить (углы поляризации совпадают). При плавном изменении угла поляризации второго фильтра интенсивность проходящего света будет также плавно изменяться.

Принцип действия и "бутербродная" структура всех TFT LCD примерно одинакова (рис. 2). Свет от лампы подсветки (неоновая или светодиоды) проходит через первый поляризатор и попадает в слой жидких кристаллов, управляемых тонкопленочным транзистором (TFT). Транзистор создает электрическое поле, которое формирует ориентацию жидких кристаллов. Пройдя такую структуру, свет меняет свою поляризацию и будет - или полностью поглощен вторым поляризационным фильтром (черный экран), или не будет поглощаться (белый), или поглощение будет частичным (цвета спектра). Цвет изображения определяют цветовые фильтры (аналогично электронно-лучевым трубкам, каждый пиксел матрицы состоит из трех субпикселов - красного, зеленого и голубого).

Рис. 2. Структура TFT LCD

Пиксел TFT

Цветные фильтры для красного, зелёного и синего цветов интегрированы в стеклянную основу и расположены близко друг к другу. Это может быть вертикальная полоса, мозаичная структура или дельта-структура (рис. 3). Каждый пиксел (точка) состоит из трёх ячеек указанных цветов (субпикселей). Это означает, что при разрешении m x n активная матрица содержит 3m x n транзисторов и субпикселов. Шаг пиксела (с тремя субпикселами) для 15.1" TFT ЖК-дисплея (1024 x 768 точек) составляет примерно 0.30 мм, а для 18.1" (1280 x 1024 точки)- 0.28 мм. TFT LCD имеют физическое ограничение, которое определяется максимальной площадью экрана. Не ждите разрешения 1280 x 1024 при диагонали 15" и шаге точки 0.297 мм.

Рис. 3. Структура цветного фильтра

На близком расстоянии точки явственно различимы, но это не беда: при формировании цвета используется свойство человеческого глаза смешивать цвета при угле зрения менее 0,03°. На расстоянии 40 см от ЖК-дисплея при шаге между субпикселами 0,1 мм угол зрения составит 0,014° (цвет каждого субпиксела различит только человек с орлиным зрением).

Типы ЖК-дисплеев

TN (Twist Nematic) TFT или TN+Film TFT - первая технология, появившаяся на рынке ЖК-дисплеев, основное достоинство которой& - дешевизна. Недостатки: черный цвет больше похож на темно-серый, что приводит к низкой контрастности изображения, "мертвые" пиксели (при выходе из строя транзистора) очень яркие и заметные.

IPS (In-Pane Switching) (Hitachi) или Super Fine TFT (NEC, 1995 год). Характеризуется наибольшим углом обзора и высокой точностью цветопередачи. Угол обзора расширен до 170°, остальные функции - как у TN+Film (время отклика порядка 25мс), практически идеальный черный цвет. Преимущества: хорошая контрастность, "мертвый" пиксель - черный.

Super IPS (Hitachi), Advansed SFT (производитель - NEC). Достоинства: яркое контрастное изображение, искажения цвета почти незаметны, увеличены углы обзора (до 170° по вертикали и по горизонтали) и обеспечена исключительная четкость.

UA-IPS (Ultra Advanced IPS), UA-SFT (Ultra Advanced SFT) (NEC). Время реакции достаточно для обеспечения минимальных искажений цвета при просмотре экрана под разными углами, повышенная прозрачность панели и расширение цветовой гаммы при достаточно высоком уровне яркости.

MVA (Multi-Domain Vertical Alignment) (Fujitsu).Основное преимущество - наименьшее время реакции и высокая контрастность. Главный недостаток - высокая стоимость.

PVA (Patterned Vertical Alignment) (Samsung). Микроструктурное вертикальное размещение ЖК.

Конструкция

Конструкция жидкокристаллического дисплея определяется расположением слоев в "бутерброде" (включая и светопроводящий слой) и имеет наибольшее значение для качества изображения на экране (в любых условиях: от темного помещения до работы при солнечном свете). В настоящее время используются три основных типа цветных LCD:

• пропускающий (transmissive), предназначенный в основном для оборудования, работающего в помещении;
• отражающий (reflective) применяется в калькуляторах и часах;
• проекционный (projection) используется в ЖК-проекторах.

Компромиссной разновидностью пропускающего типа дисплея для работы, как в помещении, так и при внешнем освещении, является полупрозрачный (transflective) тип конструкции.

Пропускающий тип дисплея (transmissive) . В этом типе конструкции свет поступает сквозь жидкокристаллическую панель с задней стороны (подсветка) (рис. 4).По этой технологии сделаны большинство ЖК-дисплеев, используемых в ноутбуках и карманных компьютерах. Transmissive LCD имеет высокое качество изображения в помещении и низкое (черный экран) при солнечном свете, т.к. отраженные от поверхности экрана солнечные лучи полностью подавляют свет, излучаемый подсветкой. Эта проблема решается (в настоящее время) двумя способами: увеличением яркости задней подсветки и уменьшением количества отраженного солнечного света.

Рис. 4. Конструкция жидкокристаллического дисплея пропускающего типа

Для работы при дневном освещении в тени необходима лампа подсветки, обеспечивающая 500 кд/м2, при прямом солнечном свете - 1000 кд/м 2 . Яркости в 300 кд/м 2 можно добиться путем предельного увеличения яркости одной лампы CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp) или добавлением второй лампы, расположенной напротив. Модели жидкокристаллических дисплеев с повышенной яркостью используют от 8 до 16 ламп. Однако увеличение яркости подсветки увеличивает расход энергии батарей (одна лампа подсветки потребляет около 30% энергии, используемой устройством). Следовательно, экраны с повышенной яркостью можно использовать только при наличии внешнего источника питания.

Уменьшение количества отраженного света достигается нанесением антиотражающего покрытия на один или несколько слоев дисплея, заменой стандартного поляризационного слоя на минимально отражающий, добавлением пленок, повышающих яркость и, таким образом, увеличивающих эффективность источника света. В ЖК-дисплеях Fujitsu преобразователь заполняется жидкостью с коэффициентом рефракции, равным коэффициенту рефракции сенсорной панели, что значительно сокращает количество отраженного света (но сильно сказывается на стоимости).

Полупрозрачный тип дисплея (transflective) похож на пропускающий, но у него между слоем жидких кристаллов и подсветкой имеется т. н. частично отражающий слой (рис.5). Он может быть или частично серебряным, или полностью зеркальным со множеством маленьких отверстий. Когда такой экран используется в помещении, он работает аналогично transmissive LCD, в котором часть освещения поглощается отражающим слоем. При дневном освещении солнечный свет отражается от зеркального слоя и освещает слой ЖК, при этом свет проходит жидкие кристаллы дважды (внутрь, а затем наружу). Как следствие, качество изображения при дневном освещении ниже, чем при искусственном освещении в помещении, когда свет проходит LCD один раз.

Рис. 5. Конструкция жидкокристаллического дисплея полупрозрачного типа

Баланс между качеством изображения в помещении и при дневном освещении достигается подбором характеристик пропускающего и отражающего слоев.

Отражающий тип дисплея (reflective) имеет полностью отражающий зеркальный слой. Все освещение (солнечный свет или свет передней подсветки) (рис. 6), проходит сквозь ЖКИ, отражается от зеркального слоя и снова проходит сквозь ЖКИ. В этом случае качество изображения у дисплеев отражающего типа ниже, чем у полупропускающего (так как в обоих случаях используются сходные технологии). В помещении передняя подсветка не так эффективна, как задняя, и, соответственно, качество изображения - ниже.

Рис. 6. Конструкция жидкокристаллического дисплея отражающего типа

Основные параметры жидкокристаллических панелей

Разрешение. Цифровая панель, число пикселей в которой строго соответствует номинальному разрешению, должна корректно и быстро масштабировать изображение. Простой способ проверки качества масштабирования - изменение разрешения (на экране текст, написанный мелким шрифтом). По контурам букв легко заметить качество интерполяции. Качественный алгоритм дает ровные, но немного размытые буквы, тогда как быстрая целочисленная интерполяция обязательно вносит искажения. Быстродействие - второй параметр разрешения (для масштабирования одного кадра требуется время на интерполяцию).

Мертвые пиксели. На плоской панели могут не работать несколько пикселей (они всегда одного цвета), которые появляются в процессе производства и восстановлению не подлежат.

Стандарт ISO 13406-2 определяет предельные значения количества дефектных пикселов на миллион. В соответствии с таблицей ЖК-панели делятся на 4 класса.

Таблица 1

Тип 1 - постоянно светящиеся пиксели (белый); Тип 2 - "мертвые" пиксели (черный); Тип 3 - дефектные красные, синие и зеленые субпиксели.

Угол обзора. Максимальный угол обзора определяется как угол, при обзоре с которого контрастность изображения уменьшается в 10 раз. Но в первую очередь при изменении угла обзора от 90(видны искажения цвета. Поэтому, чем больше угол обзора, тем лучше. Различают горизонтальный и вертикальный угол обзора, рекомендуемые минимальные значения - 140 и 120 градусов соответственно (наилучшие углы обзора даёт технология MVA).

Время отклика (инерционность)- время, за которое транзистор успевает изменить пространственную ориентацию молекул жидких кристаллов (чем меньше, тем лучше). Для того чтобы быстро движущиеся объекты не казались смазанными, достаточно времени отклика 25 мс. Этот параметр состоит из двух величин: времени на включение пикселя (come-up time) и времени на выключение (come-down time). Время отклика (точнее, время выключения как наибольшее время, за которое отдельный пиксель максимально изменяет свою яркость) определяет частоту обновления изображения на экране

FPS = 1 с/время отклика.

Яркость - преимущество ЖК-дисплея, которая в среднем в два раза выше показателей ЭЛТ: с увеличением интенсивности лампы подсветки сразу возрастает яркость, а в ЭЛТ необходимо усиливать поток электронов, что приведёт к значительному усложнению её конструкции и повысит электромагнитное излучение. Рекомендуемое значение яркости - не менее 200 кд/м 2 .

Контрастность определяется как соотношение между максимальной и минимальной яркостью. Основная проблема заключается в сложности получения точки чёрного цвета, т.к. лампа подсветки включена постоянно и для получения тёмных тонов используется эффект поляризации. Чёрный цвет зависит от качества перекрытия светового потока подсветки.

ЖК-дисплеи как сенсоры. Снижение стоимости и появление моделей LCD, работающих в жестких условиях эксплуатации, позволило совместить в одном лице (в лице жидкокристаллического дисплея) средство вывода визуальной информации и средство ввода информации (клавиатура). Задача построения такой системы упрощается использованием контроллера последовательного интерфейса, который подключается, с одной стороны, к ЖК-дисплею, а с другой - непосредственно к последовательному порту (СОМ1 - СОМ4) (рис.7). Для управления, декодирования сигналов и подавления "дребезга" (если так можно назвать определение прикосновения) применяется PIC-контроллер (например, IF190 фирмы Data Display), обеспечивающий высокое быстродействие и точность определения точки прикосновения.

Рис. 7. Блок-схема TFT LCD на примере NL6448BC-26-01 дисплея фирмы NEC

Завершим на этом теоретические изыскания и перейдем к реалиям сегодняшнего дня, а точнее - к тому, что имеется сейчас на рынке жидкокристаллических дисплеев. Среди всех изготовителей TFT LCD рассмотрим продукцию NEC, Sharp, Siemens и Samsung. Выбор этих фирм обусловлен

1. лидерством на рынке ЖК-дисплеев и технологий производства TFT LCD;
2. доступностью продукции на рынке стран СНГ.

Компания NEC Corporation выпускает жидкокристаллические дисплеи (20% рынка) практически с момента их появления и предлагает не только широкий выбор, но и различные варианты исполнения: стандартный (Standard), специальный (Special) и особый (Specific). Стандартный вариант - компьютеры, офисное оборудование, домашняя электроника, коммуникационные системы и т.п. Специальное исполнение применяется на транспорте (любом: наземном и морском), системах управления движением, системах безопасности, медицинском оборудовании (не связанном с системами жизнеобеспечения). Для систем вооружений, авиации, космического оборудования, систем управления ядерными реакторами, систем жизнеобеспечения и других аналогичных предназначен особый вариант исполнения (понятно, что стоит это недешево).

Перечень выпускаемых ЖК-панелей для промышленного применения (инвертер для лампы подсветки поставляется отдельно) приведен в таблице 2, а блок-схема (на примере 10-дюймового дисплея NL6448BC26-01)- на рис. 8.

Рис. 8. Внешний вид дисплея

Таблица 2. Модели ЖК-панелей фирмы NEC

Модель	Размер по диагонали, дюйм	Количество пикселей	Число цветов	Описание
NL8060BC31-17	12,1	800x600	262144	Высокая яркость (350кд/м 2)
NL8060BC31-20	12,1	800x600	262144	Широкий угол обзора
NL10276BC20-04	10,4	1024x768	262144	-
NL8060BC26-17	10,4	800x600	262144	-
NL6448AC33-18A	10,4	640x480	262144	Встроенный инвертор
NL6448AC33-29	10,4	640x480	262144	Высокая яркость, широкий угол обзора, встроенный инвертор
NL6448BC33-46	10,4	640x480	262144	Высокая яркость, широкий угол обзора
NL6448CC33-30W	10,4	640x480	262144	Без подсветки
NL6448BC26-01	8,4	640x480	262144	Высокая яркость (450 кд/м 2)
NL6448BC20-08	6,5	640x480	262144	-
NL10276BC12-02	6,3	1024x768	16, 19M	-
NL3224AC35-01	5,5	320x240	Full color
NL3224AC35-06	5,5	320x240	Full color	Отдельный вход NTSC/PAL RGB, встроенный инвертор, тонкий
NL3224AC35-10	5,5	320x240	Full color	Отдельный вход NTSC/PAL RGB, встроенный инвертор
NL3224AC35-13	5,5	320x240	Full color	Отдельный вход NTSC/PAL RGB, встроенный инвертор
NL3224AC35-20	5,5	320x240	262, 144	Высокая яркость (400 кд/м 2)

Сыграла значительную роль в развитии LCD-технологий. Компания Sharp и сейчас находится в числе технологических лидеров. Первый в мире калькулятор CS10A был произведен в 1964 г. именно этой корпорацией. В октябре 1975 г. уже по технологии TN LCD были изготовлены первые компактные цифровые часы. Во второй половине 70-х начался переход от восьмисегментных жидкокристаллических индикаторов к производству матриц с адресацией каждой точки. В 1976 г. Sharp выпустила черно-белый телевизор с диагональю экрана 5,5 дюйма, выполненного на базе LCD-матрицы с разрешением 160х120 пикселов. Краткий перечень продукции - в таблице 3.

Таблица 3. Модели ЖК-панелей фирмы Sharp

Выпускает жидкокристаллические дисплеи с активной матрицей на низкотемпературных поликремниевых тонкопленочных транзисторах. Основные характеристики дисплеев с диагональю 10,5" и 15" приведены в таблице 4. Обратите внимание на диапазон рабочих температур и стойкость к ударам.

Таблица 4. Основные характеристики ЖК-дисплеев фирмы Siemens

Примечания:

I - встроенный инвертор l - в соответствии с требованиями стандарта MIL-STD810

Фирма выпускает жидкокристаллические дисплеи под торговой маркой "Wiseview™". Начав с выпуска 2-дюймовой TFT панели для поддержки Интернета и анимации в мобильных телефонах, Samsung теперь производит гамму дисплеев от 1,8" до 10,4" в сегменте малых и средних TFT LCD, причем некоторые модели предназначены для работы при естественном освещении (таблица 5).

Таблица 5. Основные характеристики ЖК-дисплеев Samsung малых и средних размеров

Примечания:

LED - светодиодная; CCFL - флуоресцентная лампа с холодным катодом;

В дисплеях используется технология PVA.

Выводы.

В настоящее время выбор модели жидкокристаллического дисплея определяется требованиями конкретного применения и в значительно меньшей степени - стоимостью LCD.

ЭЛТ технология продолжает развиваться, но мониторы, использующие ее, занимают достаточно много пространства на рабочем столе и имеют высокое энергопотребление. Плоско-панельные дисплеи, как следует из названия, плоские и занимают минимум площади. Плоско-панельные технологии подразделяются на различные группы технологий вроде LCD (жидкокристаллические дисплеи), плазменные дисплеи, LED (светоизлучающие диоды) и некоторые другие. Среди этих технологий можно выделить те, которые излучают свет, например, плазменные, и те, которые управляют проходящим через них светом, например, жидкокристаллические. Рассмотрим две различающиеся технологии – жидкокристаллические мониторы и плазменные мониторы подробнее, так как именно они являются приемниками с ЭЛТ экранами.

TFT- LCD считаются наиболее интересной и массовой технологией. TFT расшифровывается как “тонкопленочный транзистор” (Thin Film Transistor) и означает, что на панели есть полупроводниковые элементы, которые активно управляют индивидуальными пикселями. Принцип формирования изображения достаточно прост: панель состоит и множества пикселей, каждый из которых может формировать свой цвет. Для этого используется задняя подсветка, состоящая из одной или нескольких флуоресцентных ламп. LCD означает дисплей, основанный на жидких кристаллах. Жидкие кристаллы могут изменять свою пространственную ориентацию в электронном поле, что приводит к изменению яркости света, проходящего через них. В процессе формирования точки используются два поляризационных фильтра, цветные фильтры и два выравнивающих слоя. Все это позволяет точно установить уровень проходящего света и его цвет. Выравнивающий слой расположен между двумя стеклянными панелями. Для формирования цвета каждая точка состоит из трех компонентов красного, зеленого и синего - также как в традиционных ЭЛТ дисплеях.

Современные TFT- LCD мониторы обладают отличными цветами и скоростными характерами. Изготавливаются они по нескольким технологиям IPS (In-Pana Switching) или Super Fine TFT. Характеризуется наибольшим углом обзора и высокой точностью цветопередачи. Угол обзора расширен до 170°, остальные функции – как у TN+Film (время отклика порядка 25 мс), практически идеальный черный цвет. Преимущества: хорошая контрастность, “мертвый” пиксель – черный. Super IPS, Advanced SFT. Достоинства: яркое контрастное изображения, искажения цвета почти незаметны, увеличены углы обзора (до 170° по вертикали и горизонтали) и обеспечена исключительная четкость. UA-IPS (Ultra Advanced ISP), UA-SFT (Ultra Advanced SFT). Время реакции достаточно для обеспечения минимальных искажений цвета при просмотре экрана под разными углами, повышенная прозрачность панели и расширение цветовой гаммы при достаточно высоком уровне яркости.

MVA (Multi-Domain Vertical Alignment). Основное преимущество – наименьшее время реакции и высокая контрастность. Главный недостаток – высокая стоимость. Плазменные мониторы широко используются в телевизорах, информационных табло и как видеомониторы благодаря отличным характеристикам и большому размеру диагонали.

Работа плазменных мониторов очень похожа на работы неоновых ламп, которые сделаны в виде трубки, заполненной инертным газом низкого давления. Внутрь трубки помещена пара электродов, между которыми зажигается электрический разряд и возникает свечение. Плазменные экраны создаются путем заполнения пространства между двумя стеклянными поверхностями инертным газом, например, аргоном или неоном. Затем на стеклянную поверхность помещают маленькие прозрачные электроды, на которые подаются высокочастотные напряжения. Под действием этого напряжения в прилегающей к электроду газовой области возникает электрический разряд. Плазма газового разряда излучает свет в ультрафиолетовом диапазоне, который вызывает свечение частиц люминофора, в диапазоне видимом человеком. Фактически каждый пиксель на экране работает как обычная флуоресцентная лампа. Высокая яркость, контрастность и отсутствия дрожания являются большими преимуществами таких мониторов. Кроме того угол по отношению к тому, под которым можно увидеть нормальное изображение на плазменных мониторах – 160° по сравнению с 145°, как в случаи с TFT- LCD мониторами. Единственное что ограничивает их широкое распространение – это стоимость. Большим достоинством плазменных мониторов является их срок службы. Средний срок службы без изменения качества изображения является 30 000 часов. Это в три раза больше чем обычная электронно-лучевая трубка.

Характеристика плазменных дисплев

Размеры диагонали мониторов: 42” – 102”

Максимальная яркость: Отличная (500-1200 кандел/м2)

Контраст: Отличный (1:1000 и выше)

Цветопередача: Прекрасная

Время наработки: 60 тыс. часов

Угол обзора: 160°

- “Выгорание” на статических изображениях: Возможно, при неправильной эксплуатации т.е. при показе статических изображений долгое время.

Характеристика TFT- LCD

Размеры диагонали мониторов: 4” – 50”

Максимальная яркость: Хорошая (200-400 кандел/м2)

Контраст:Хороший (1:250 – 1:700)

Цветопередача: Ограниченная

Время наработки: 60 тыс. часов

Появление сбойных пикселей: Отсутствует

Угол обзора: 145°, изображение меняет контрастность на больших углах

-“Выгорание” на статических изображениях: Возможно, при неправильной эксплуатации т.е. при показе статических изображений долгое время, но это время существенно больше чем у плазменных панелей.

Преимущества и недостатки технологий LCD и PDP (плазменных панелей)

Современные PDP- и LCD-панели разительно отличаются от своих предшественников. Их преимущества перед устройствами с электронно-лучевой трубкой очевидны – малая толщина корпуса при большом размере экрана, безопасность для здоровья, а использование LCD еще и очень существенно экономит потребление электроэнергии. Однако как найти ответ на вопрос: что лучше – ЖК или плазма, чему отдать предпочтение? Ведь у каждой из технологий есть свои сильные и слабые стороны.

Коренным отличием плазмы от LCD является то, что PDP-панели – светоизлучающие приборы, тогда как LCD-матрицы только модулируют яркость проходящего через них светового потока. Именно поэтому они, как правило, имеют меньшую яркость, но зато значительно тоньше и легче. Кроме того, жидкие кристаллы потребляют гораздо меньше энергии, чем дисплеи прямого излучения. У плазмы, напротив, для поддержания электрических разрядов в ячейках требуется большая мощность, и это считается одним из наиболее существенных недостатков. Поэтому экран буквально дышит жаром и требует принудительного охлаждения. У LCD же экран остается практически холодной. Помимо прожорливости, плазма обладает и таким неприятным свойством, как прогорание экрана при длительном воспроизведении статических изображений.

У плазменных панелей излучающий элемент – газоразрядная ячейка – по габаритам достаточно большой. Этим и объясняется, что плазменная панель с такой же диагональю, как и у LCD, имеет меньшее разрешение, то есть изображение плазмы более зернистое.

К слабостям LCD-дисплеев можно отнести не до конца еще преодоленную инерционность, однако в последнее время жидкие кристаллы достаточно сильно прибавили в резвости, соответственно, по этому показателю плюс у плазмы небольшой. Пока что проигрывают LCD и по углам обзора.

По сравнению с плазмой LCD имеют меньшую пиковую яркость, но лучший контраст в ярко освещенном помещении. Зато в темной комнате перевес будет уже на стороне плазмы. На практике это означает, что при приеме телепередач определенные преимущества имеют LCD-модели, а для просмотра фильмов в затемненном помещении PDP должна обеспечивать более богатую полутонами картинку, особенно в области черного.

Что касается больших LCD PID-панелей, то перед аналогичной плазмой у них есть явные преимущества. Во-первых, исходя из специфики применения информационных дисплеев, положительными особенностями LCD является гораздо более длительный срок эксплуатации. Основная область применения PID – это мониторинг производства, информационные панели в аэропортах, вокзалах, в банках, на биржах и т.д. Во всех этих случаях картинка, выводимая на экран, статична, и мониторы работают практически круглосуточно. В плазменных панелях это приводит к достаточно быстрому выгоранию ярких областей изображения (белые линии становятся черными). У LCD-панелей ресурс составляет около 50000 часов. У большинства современных плазменных панелей он равен 20000-30000 часов, после чего экран начинает резко терять яркость. В условиях круглосуточной работы 20000 часов – это всего около двух лет.

Во-вторых, хотя контрастность у плазменных панелей выше, чем у LCD, при попадании на экран прямого или отраженного солнечного света (а это может быть в больших залах) полная контрастность изображения плазмы начинает падать заметно быстрее, чем LCD. Иначе говоря, при освещении экрана солнечными лучами, на LCD панели можно прочесть информацию, тогда как на PDP это сделать уже крайне затруднительно. Еще стоит заметить, что плазменный экран всегда покрыт стеклом, что приводит к слабым антибликовым свойствам монитора и ухудшают качество изображения в больших, ярко освещенных залах.

Стоит иметь в виду, что PDP нельзя использовать в качестве настольных мониторов для ПК, тогда как LCD в этой сфере получают все большее распространение, что позволяет постоянно снижать цены на ЖК-экраны. И хотя явного победителя назвать пока сложно, будущее, скорее всего, за LCD-технологиями.

Многие любой современный телевизор с плоским экраном называют «плазма», ошибаясь в 9 случаях из 10. Газорязрядные технологии, на основе которых работает плазменные TV, встречается редко у простых людей. При всех своих достоинствах, это дорогое решение. Чаще приобретаются модели, построенные с применением жидкокристаллических модулей. Они стоят на порядок меньше, не уступая при этом по большинству параметрам

Именно о ЖК-мониторах и пойдет речь ниже. Они бывают двух разновидностей: LCD и LED. Разница в техническом исполнении не столь существенна, чем кажется на первый взгляд.

Раскроем этот вопрос подробнее.

Почему нельзя сравнивать

На самом деле сопоставить LED и LCD невозможно. Поскольку первая аббревиатура означает разновидность группы устройств, обозначенной второй. Это то же самое, что спросить: что лучше – автомобиль или BMW.

Тем не менее именно так привыкли разделять ЖК-мониторы граждане. Поэтому далее, говоря «LED» будем иметь в виду эту технологию, а к «LCD» отнесем все остальные модели жидкокристаллических устройств.

Строение ЖК дисплеев

Углубленно вдаваться в принцип действия жидкокристаллического оборудования не имеет смысла: неподготовленному читателю сложно будет сориентироваться во всех тонкостях. В рамках статьи достаточно лишь кратко упомянуть о устройстве жидкокристаллической панели.

Упрощая, ЖК-матрица это две прозрачные пластины, разбитые на мельчайшие ячейки. Каждая из таких капсул заполняется особым веществом – жидким кристаллом. Внутренняя часть закрывается цветовыми RGB-фильтрами: красными, синими или зелеными. Каждый пиксель экрана включает три ячейки с вставками разных цветов.

Жидкокристаллическая субстанция обладает удивительным свойством. Если через нее пропустить электрический ток, она становится светопроницаема, в обычном состоянии оставаясь непрозрачной. Таким образом, если осветить сборку изнутри, то можно выстроить комбинацию разноцветных точек, в совокупности представляющих изображение.

Чем же отличается LED от LCD? Только в способе реализации подсветки .

LCD технология

Обычная подсветка LCD – это простая люминесцентная лампа холодного света, установленная в корпусе монитора перед дисплеем.

Такое освещение позволяет создать палитру разных цветов. Энергопотребление при электролюминесцентной подсветке сравнительно невысоко, но для ее работы требуется источник переменного тока высокой частоты. Преобразователи для функционирования источника света потребляют в среднем 25 Ватт в час.

Долговечность LCD (уменьшение яркости вдвое от начальной) составляет примерно 5 тысяч часов, на что влияет установленная интенсивность свечения.

LED технология

Такая подсветка сделана из группы ярких светодиодов. Для моделей с небольшим размером матрицы, устанавливают ленты с встроенными излучателями только с одной стороны (чаще всего сбоку). В широкоформатные устройства светодиоды устанавливают по всей площади дисплея.

Техническое функционирование LED может быть обеспечено от источника напряжения 5В без использования преобразователей. Такое решение потребляет минимум энергии и может быть использовано в компактных портативных устройствах.

Для регулировки яркости свечения применяют широтно-импульсные модуляторы.

Какой тип монитора выбрать?

LED или LCD: что лучше? Однозначно, светодиодное освещение ЖК-матриц предпочтительнее. Полупроводники выигрывают по многим критериям. Перечислим основные из них.

1. Малое энергопотребление . Светодиодам не нужны дополнительные преобразователи для питания. Токоограничитель – единственный компонент схемы, расходующий энергию. Потребление подсветки даже на экранах с диагональю 46+ см никогда не превышает 10 Ватт, для стандартных бытовых моделей – 3-5 Ватт.
2. Долговечность . Срок службы LED составляет 50 тысяч часов. При этом, замена светодиодных полос простая и дешевая процедура, ремонт происходит быстро и не предполагает серьезных затрат.
3. Габариты . Миниатюрность полупроводниковых приборов позволяет сделать монитор с действительно «плоским» дисплеем. В ряде устройств (например, ноутбуках) – это незаменимое решение.
4. Качество цветопередачи . Отличие LED от LCD заключается и в том, что в случае с светодиодами возможно распределить подсветку равномерно по периметру экрана. Это улучает контрастность и повышает насыщенность изображения. Кроме того, изменяя яркость свечения отдельных участков дисплея, решается задача локального затемнения.

Мониторы и дисплеи, оснащенные светодиодной подсветкой, немного дороже, но эта разница не столь существенна. Выбор такой марки – это отличный компромисс между ценой и характеристиками. Эффективный, с яркой «живой» картинкой, эргономичный и безотказный: основные качества «правильного» TV.

Технология LCD уходит в прошлое, многие производители уже прекратили серийный выпуск устройств с люминесцентными лампами. Будущее за полупроводниковыми излучателями.