Первые устройства индикации, построенные на жидких кристаллах, появились в 1968 году. С тех пор основная область их применения — средства отображения информации.

Но для создания ЖК-телевизора еще нужно создать матрицу пикселов 720х476 точек (для системы NTSC), каждый пиксел в которой состоял бы из трех субпикселов красного, зеленого и синего цветов. Кроме того, необходимо научиться этим управлять (не забываем, что дело происходит в 60-х годах прошлого века).

Первый дисплей на жидких кристаллах появился в 1963 году. А вот для создания ЖК-телевизора, пригодного для массового производства потребовалось немало времени и сил. Нужен был существенный прогресс электроники, чтобы создать простые, надежные и недорогие системы управления пикселами, а также синтез простых в производстве и недорогих жидких кристаллов.

Несмотря на все трудности, этот путь был с успехом пройден. Сегодня ЖК-телевизоры являются наиболее массовой телевизионной технологией. Давайте разберёмся, почему?

Устройство ЖК-телевизора

В первую очередь простотой и относительно низкой себестоимостью. Именно эти качества делают ее столь привлекательной для производителей телевизоров. За последние два десятка лет было придумано множество разновидностей ЖК-матриц, но все ЖК-телевизоры обладают одинаковым принципом работы и сходной структурой.

Как уже говорилось, жидкие кристаллы представляют собой особые жидкости, которые под действием электрического поля могут упорядочивать свою молекулярную структуру. А такие упорядоченные «кристаллические» структуры начинают избирательно пропускать свет, вызывая, в частности, его поляризацию. То есть ЖК-матрица ведет себя как поляризатор, управляемый электрическим полем. Если к нему добавить другой, «постоянный», то можно управлять прозрачностью этого «бутерброда». Остается добавить цветные светофильтры для «окрашивания» проходящего света, лампу подсветки — и ЖК-телевизор готов.

Достоинства и недостатки ЖК видны уже сейчас. Достоинства заключены в относительно низком энергопотреблении: главный потребитель — это лампа подсветки. Другое достоинство — широкие возможности снижения геометрических размеров пикселей: уже сейчас в широкой продаже имеются Full HD телевизоры с диагональю экрана 26 дюймов, а есть отдельные образчики с диагональю 22 дюйма. И это не предел.

Но надо сказать, что и в структуре ЖК-транспаранта есть, что улучшать. Самые распространенные до недавнего времени ЖК-матрицы — так называемые TN (Twisted Nematic). В них жидкие кристаллы образуют спиральные структуры и поворачивают плоскость поляризации проходящего света. К сожалению, недостатков у этой конструкции хватает: помимо относительно небольшой скорости переключения таких панелей, ее пиксел является открытым «по умолчанию», а значит, «битый» пиксел (пиксел с поврежденной цепью управления) будет постоянно неприятно светиться. Еще один существенный недостаток — низкая контрастность, ибо управляющие электроды (пусть и весьма прозрачные) приходится наносить с обеих сторон матрицы.

Новые ЖК-телевизоры выполнены по другой технологии: IPS alpha, совместное изобретение Hitachi и NEC. В современном виде этой технологией практически в совершенстве владеет компания Panasonic.

Ключевая особенность IPS alpha в том, что молекулы жидких кристаллов расположены не поперек плоскости экрана, а вдоль. Именно поэтому при сравнении IPS-технологии с более старыми, их обозначают VA (Vertically Aligned LCD) или ЖК с вертикальным расположением молекул. Благодаря «горизонтальному» (вдоль плоскости экрана) расположению молекул жидких кристаллов IPS удалось добиться увеличения угла обзора свыше 170°, а также высокой контрастности (управляющие электроды расположены только позади матрицы) и цветопередачи. Кстати, теперь «по умолчанию» пиксели закрыты (так, что «битый» пиксел будет черным).

Другая известная проблема ЖК-матриц — время переключения. Поскольку смена состояния ЖК-пиксела (переключение) сопряжено со сменой ориентации молекул в вязкой среде. Понятно, что этот процесс не может происходить мгновенно, а это накладывает ограничения на итоговое время реакции.

В принципе, на сегодняшний день эта проблема решена в панелях IPS alpha, хотя до «плазменных» скоростей им далеко. Высокая скорость переключения новых ЖК-панелей позволяет более качественно отображать 3D-видео: дело в том, что при смене чередующихся кадров для правого и левого глаза, возможно частичное наложение двух изображений (очки уже переключились на правый глаз, а телевизор еще только перерисовывает кадр левый), что вызывает смазывание. Благодаря высокой скорости IPS alpha кадры оказываются надежно «изолированы» друг от друга.

Новое качество подсветки

Где-то в районе 2008 года массовым явлением на рынке ЖК-телевизоров стали так называемые LED-панели (LED — Light-emitting diode, светодиод). Что это такое?

Как уже говорилось, обязательной компонентой ЖК-телевизора выступает лампа подсветки. В современных телевизорах это газоразрядная лампа с холодным катодом. Подобная подсветка имеет одно существенное преимущество (простота и дешевизна изготовления) и ряд недостатков. Во‑первых, лампа горит всегда и освещает весь экран равномерно. Это повышает неэффективный расход энергии, а кроме того, снижает контрастность изображения: дело в том, что светодиодные поляризаторы неидеальны и часть подсветки «прорывается» сквозь закрытые пикселы, так что черный оказывается не таким черным, как хотелось бы.

А вот если заменить единую ламповую подсветку матрицей из белых светодиодов, то мы получаем разом и экономию электроэнергии, и возможность независимого управления освещением различных участков экрана, так что мы можем максимально осветить светлую часть картинки и одновременно затемнить темную, получая недостижимую ранее контрастность.

Кроме того, светодиоды имеют меньшие габариты, чем лампа той же светимости. Так что LED-панели оказываются еще и более компактными.

Все эти новые свойства выводят современные ЖК-телевизоры с LED-подсветкой на качественно новый уровень. Высокая контрастность и точная цветопередача современных ЖК-телевизоров с LED-подсветкой ставят их в один ряд с плазменными панелями, то есть делает лучшим на сегодняшний день устройством отображения высококачественного видео.

Обязательно всплывает понятие матрицы. Это структура тончайших прозрачных электрических проводников, от которых зависит изображение на экране. Какие же матрицы существуют, чем они отличаются друг от друга и как точно определить тип, выясним далее.

Что такое матрица в телевизоре?

Матрица в телевизоре представляет собой систему тонких прозрачных электрических проводников, которые именуются также электродами. При этом одну часть плоскости образуют параллельные горизонтальные проводники, а другую – вертикальные. Плоскости расположены параллельно друг к другу (напротив). Таким образом, формируется квадратно-гнездовая сетка или «матрица».

Матрица обычно расположена между опорными стеклянными пластинами или пленками. Перпендикулярные электроды не касаются друг друга.

Матрицы для телевизоров бывают трех основных типов – LCD , LED (и то, и другое – на основе жидких кристаллов) и «плазменный» экран. Физические принципы работы ЖК-телевизоров и «плазмы» отличаются, хотя предназначение у них одно – создание изображения на экране. Поскольку каждый тип предполагает также свои разновидности, каждый из них стоит рассмотреть отдельно.

Технология LCD-матриц

Технология LCD также называется технологией жидких кристаллов (ЖК) и является на сегодняшний день наиболее популярной. Фактически, такая матрица представляет собой вязкую жидкость, молекулы которой могут синхронно менять свое положение под действием внешних сил, в нашем случае – электрического напряжения. Оптические свойства слоя жидкости для разных направлений света также изменяются, например, из непрозрачного состояния переходят в прозрачное.

Жидкие кристаллы заполняют всё пространство между специальными выравнивающими пленками, имеющими размеры во весь экран. В месте пересечения проводников получается миниатюрное устройство – ячейка. Это участок, который будет пропускать или не пропускать свет в зависимости от наличия электрического потенциала на ближайших проводниках.

Ячейка отображает на экране цветную точку одного из трех цветов – синего, красного или зеленого.

Вертикальные цветовые полосы (фильтры) расположены между внешним экраном и ЖК-прослойкой, при этом цвета чередуются. Три соседних разноцветных точки (ячейки) формируют один пиксель. Таким образом, на один пиксель приходится три проводника. Все ячейки (и составленные из них пиксели) имеют одинаковый размер и форму. Из трех цветов можно скомбинировать любой цвет, в том числе белый.

Схема работы матрицы выглядит следующим образом:

Позади матрицы, у задней стенки, закреплены источники света – лампы-трубки с «холодным катодом». При включенном телевизоре они постоянно светятся. Их свет проникает через цветовые фильтры на экран. Для того чтобы свет от ламп на экран падал более равномерно, а не полосами, между лампами и экраном расположена специальная пластина. Кроме того, позади ламп закреплена зеркальная пленка, чтобы весь свет отражался в сторону экрана.

В более современных моделях вместо ламп может использоваться панель со светодиодами. Это и есть технология LED LCD.

В ЖК-телевизоре свет может пройти через ячейку с жидкими кристаллами, а может и не пройти. Это будет зависеть от того, подано ли в данный момент напряжение на проводники, пересекающиеся в данной ячейке:

• если напряжения нет, жидкие кристаллы изначально повернуты в положение, при котором поляризованный свет не может проникнуть через ячейку, поэтому результат – соответствующий цвет отсутствует в пикселе;
• если напряжение подано, кристаллы получают прозрачное положение, поэтому свет проходит сквозь цветной фильтр наружу, окрашивает пиксель и участвует в формировании общего изображения.

Фирм-производителей ЖК-матриц не так уж много. Это такие глобальные корпорации, как Hitachi, Fujitsu, Dell, NEC, LG, Samsung, Chi mei. Именно эти организации обеспечивают ЖК-матрицами все телевизоры в мире.

Типы ЖК-матриц телевизоров

Самыми распространенными на данный момент являются три технологии формирования изображения с помощью жидких кристаллов:

TN

Обычно означает сокращение от «TN+film» («Twisted Nematic»). В переводе обозначает «закрученный нематический кристалл + пленка». Молекулы в ячейках закручены в виде спирали. Выглядит матрица таким образом:

Плюсы технологии:

• самое маленькое время отклика, то есть картинка на экране обновляется очень быстро, без задержек и расплывчатости;
• сравнительно недорогое производство, соответственно, невысокая конечная цена;
• небольшое энергопотребление, поэтому хорошо подходит для устройств с ограниченным энергоснабжением (от аккумулятора).

• сильные искажения изображения при взгляде со стороны (сбоку, сверху или снизу) даже при небольшом отклонении от перпендикуляра (до 150 градусов);
• слабая насыщенность цветов по причине неполного проворачивания ЖК-молекул при воздействии тока и, как следствие, свет в ячейках частично рассеивается;
• свет, излучаемый лампами, частично проникает наружу, что делает экран серым даже при отсутствии видеосигнала и «закрытых» ячейках.

IPS или SFT

Матрица IPS (In-Plane Switching) или SFT (super fine TFT) означает «переключение в плоскости». Это разработка фирмы Hitachi, позже перенесенная на Philips и LG.

Технология имеет два принципиальных отличия:

• электропроводные дорожки не охватывают слой с жидкими кристаллами с обеих сторон, а контактируют с ЖК-пленкой лишь с одной, задней, стороны;
• свет сквозь внутренний экран и ЖК-прослойку непрерывно падает на внешний экран, однако, поляризация светового потока не совпадает с поляризацией экрана.

При появлении электрического поля ЖК-молекулы меняют положение на 90 градусов, изменяя поляризацию света, что позволяет ему проникать наружу.

Матрица имеет такую схему:

Положительные черты:

• угол обзора – максимальный (из всех доступных технологий);
• неоспоримо лучшее качество цветопередачи, раньше всех позволившее обеспечить реальные 24 бита глубины стандарта RGB (по 8 на канал).

Отрицательные черты:

• ощутимо более длительное время отклика в сравнении с другими конструкциями ячеек;
• самая высокая цена;
• относительно больший (по сравнению с TN и VA) размер ячеек и пикселей, что может быть особенно заметно на экранах небольшого размера, однако это не мешает использовать IPS-экраны даже производителям мобильных телефонов.

VA (MVA, PVA)

Расшифровывается как «Vertical Alignment», что означает «выравнивание по вертикали». Фирма-разработчик – Fujitsu. В отличие от предыдущей технологии, в ЖК-прослойке не образуется закрученных структур из молекул. При отсутствии электрического поля молекулы занимают положение, строго перпендикулярное относительно внешнего фильтра.

Таким образом, поляризованный свет не выходит за границы ЖК-прослойки. При возникновении потенциала молекулы проворачиваются на 90 градусов, обеспечивая освещенность фильтров. Матрица имеет такую схему:

Достоинства технологии:

• четкий черный цвет и, как результат, высокая контрастность;
• насыщенные цвета.

Недостатки:

• искажение цвета теней при перпендикулярном взгляде на экран и под небольшим углом;
• выразительность цветов резко ослабевает при взгляде сбоку.

Технология MVA, основанная на идеях VA, вобрала в себя часть идей параллельной технологии IPS, что позволило серьезно улучшить качество изображения без значительного увеличения цены.

LED-матрицы для телевизоров

Технология LED (light-emitting diode) отличается от LCD непринципиально, а лишь принципом создания светового потока. В LED-матрицах, вместо ламп подсветки «холодного свечения», используется целая сеть светодиодов. Во время формирования картинки часть светодиодов может отключаться, обеспечивая более глубокий черный цвет.

Технологии LED-матриц могут отличаться:

• В самых бюджетных вариантах телевизионных матриц источники света расположены по всей плоскости экрана. Это «DIRECT»-технология.
• В некоторых современных моделях используются светодиоды боковой подсветки, расположенные по периметру экрана. Это так называемая технология «EDGE». С их помощью невозможно полностью затемнять области, близкие к центру экрана, зато габариты аппарата получаются намного меньше.

Конструктивная особенность дает телевизорам с LED-матрицами такие преимущества:

1. Недостижимая для обычных LCD-матриц яркость, насыщенность и контрастность изображения. Черный цвет на LED действительно густой, непроницаемый черный. Если светодиоды не светятся, то и других цветов, кроме черного, быть не может.
2. Намного меньшие линейные размеры устройства. Телевизоры со сверхтонкими корпусами, которыми так любят похвастать производители, создаются исключительно с матрицами LED;
3. Нет ламп подсветки, которые могут выйти из строя и тем самым нарушить яркость и равномерность изображения. Даже при выходе из строя значительной части отдельных LED-светодиодов телевизор остается в рабочем состоянии.
4. Экономичное расходование электроэнергии – до 40% меньше, чем в LCD-телевизорах традиционной конструкции;

В производстве телевизоров с LED-матрицами не применяются соединения ртути и вредные для озонового слоя аэрозоли, что гарантирует их экологичность.

Неисправность матрицы ЖК-телевизора

Основная неисправность матриц телевизоров – отключение ЖК-ячеек, что приводит к выходу из строя всего пикселя (или группы пикселей). Это необратимое явление, которое ремонту не подлежит. Матрицы практически не чинят – обычно их просто заменяют. Это сложная и дорогостоящая операция, поэтому не пытайтесь ремонтировать или менять матрицу в домашних условиях .

Причиной неисправности может стать:

• механическое повреждение – удар жестким предметом или падение с высоты не сделает изображение на телевизоре лучше.

Даже нетвердый предмет (например, мяч), оказавший значительное внешнее давление, может необратимо деформировать структуру ячейки.

• попадание токопроводящей жидкости (воды) в электронную схему матрицы (особенно вредна и опасна ситуация, когда вода попадает в работающий телевизор, ведь это чревато выходом из строя не только части ячеек на экране, но и всей матрицы, а то и аппарата целиком);

• отсутствие контакта внутри схемы, которое возникает, как правило, без активного участия человека – это либо заводской брак, либо деградация металлов и других материалов, из которых состоит матрица (такое саморазрушение возникает из-за физического износа элементов матрицы, в частности, из-за циклического изменения их размеров и формы вследствие повторяющегося нагрева-охлаждения).

По технологическим нормам фирм-производителей, допускается неисправность 3-4 ячеек на экран, ведь в экране миллионы пикселей, и несколько нерабочих точек практически незаметны. Однако при покупке телевизора постарайтесь тщательно осмотреть поверхность матрицы и проверить ее в разных режимах – выключенном, включенном без сигнала, полностью ярко-белом и так далее.

Телевизоры с плазменными панелями

В плазме картинку формирует свечение люминофора под действием ультрафиолетовых лучей. Каждая ячейка представляет собой отдельный источник света, поэтому телевизор не нуждается в подсветке. Современные модели выпускаются лишь тремя производителями – Panasonic, Samsung и LG.

Плюсы плазмы:

• имеет большую глубину и насыщенность цветов с ярко выраженным эффектом объема 2D-изображения;

• воспроизводит глубокий черный цвет;

• хорошо отображает динамические картинки, что важно в раскрытии высококачественного контента;
• практически не требует время на отклик;
• обладает свободными углами обзора.

Недостатки плазмы:

• имеет остаточное изображение, поэтому не подходит для подключения к компьютеру;
• плохо показывает фотографии;
• употребляет много энергии;
• имеет высокую цену при низкой марже – производителей плазмы становится всё меньше.

Плазменные панели стали тонкими, легкими и намного дольше «выгорают», все же эту технологию можно считать устаревшей. Вместе с тем, качество изображения плазмы, безусловно, все еще намного выше, чем у бюджетных ЖК-телевизоров.

Как определить тип матрицы в телевизоре?

Самые простые способы узнать тип матрицы:

• внимательно осмотреть упаковку (обычно производители указывают тип матрицы телевизионного аппарата на коробке);
• обратиться к надписям на самом телевизоре (как правило, на лицевую панель наклеивают пленки с указанием примененных технологий и возможностей);
• набрать название и индекс в поисковой системе и найти характеристики устройства в Интернете.

Однако если тип матрицы не получается определить данными методами, можно попробовать сделать это по косвенным признакам:

• если на матрице есть неисправные участки (битые пиксели), по ним можно отличить VA и IPS-экраны;
• у телевизоров с более продвинутой технологией дефектный участок матрицы не светится (черного цвета), а ту TN, наоборот, всегда белого цвета, даже когда весь экран должен быть черным;

Можно просто включить телевизор и посмотреть, не видны ли светлые точки. Если да – это матрица типа TN, а если нет – возможны варианты.

• у матриц IPS при легком нажатии на экран изображение никак не меняется в отличие от матриц других типов;
• при взгляде на TN-экран даже под небольшим углом резко меняется отображение цветов.

Какие матрицы в телевизорах лучше?

Выбор матрицы телевизора зависит от личных предпочтений и возможностей покупателя:

• Если хочется LCD-телевизор, но средства не позволяют, TN – лучший выбор. Также это неплохой бюджетный вариант для больших экранов, применяемых в залах ожидания и других местах массовых собраний.
• Телевизор, изготовленный по технологии VA, станет прекрасным решением для телезрителей, предпочитающих большее качество меньшей цене. Например, стандарт MVA является наиболее продаваемым техническим решением в домашнем секторе. Это компромиссный вариант, синтезировавший основные позитивные стороны всех технических задумок.
• Для тех, кто привык удовлетворяться лишь лучшим, стоит сделать выбор в пользу телевизора с IPS-матрицей. В настоящее время существует масса разновидностей такой конструкции, позволяющей вам получить от телевизора именно то, что вам нужно, и минимизировать небольшие недостатки технологии. Также этот стандарт отлично подходит для больших экранов, от которых требуется читаемость и четкость при любом освещении, даже на ярком солнце.

Телевизор с любой LCD-матрицей станет правильным вариантом, если предполагается использовать телевизор в качестве монитора, например, для выхода в интернет или просмотра изображений. Это связано с тем, что такая матрица не отличается эффектом памяти, при котором экран «застывает» на экране, что и нужно для мониторов.

Безусловно, технология LED LCD в данный момент является лидирующей на рынке почти по всем показателям – дешевизне, качеству, экономичности, экологичности и небольшим габаритам. Поэтому при возможности следует приобретать телевизионный приемник именно с такой надписью на коробке.

Стоит ли отказаться от плазменных панелей, которые ранее были очень известны благодаря высочайшей контрастности, обеспечиваемой наилучшим отображением черного цвета? На самом деле плазма станет лучшим выбором, если покупатель имеет такие требования:

• просматривать преимущественно HD-контент;
• смотреть телевизор в темноте или при приглушенном свете;
• устроить домашний кинотеатр (плазма создает эффект «объема» с отличными контрастными переходами и имеет большой диагональ).

Чтобы выбор плазмы стал верным, нужно выбирать телевизор, имеющий антибликовый фильтр (покрытие).

В невероятном количестве разнообразных вариантов моделей ЖК-телевизоров несложно потеряться. Одним из главных параметров таких устройств является матрица. Просмотрев краткий обзор существующих технологий, можно определиться, какая является наиболее оптимальной, опираясь на свои финансовые возможности и предпочтения.

Вконтакте

«Характеристика объекта»

Телевизор (телевизионный приемник) - это электронное устройство для приема и отображения телевизионных программ, а также изображения и звука от устройств видео воспроизведения.

Первые жидкокристаллические телевизоры появились в конце прошлого века (более 30-ти лет назад), но уже завоевали сердца покупателей, так как это высокотехнологические устройства, которые имеют прекрасный дизайн. Сейчас наблюдается большая динамика роста продаж LCD- телевизоров.

Классификация телевизоров

Телевизоры различаются, прежде всего, по размеру экрана (размер по диагонали). Размер диагонали экрана может выражаться в двух цифрах - размер по диагонали для видимой части изображения и полный размер кинескопа. Размер диагонали экрана указывают в дюймах ("), реже в сантиметрах (см). Как правило, наименование модели телевизора содержит ссылку на размер диагонали. Наиболее распространены телевизоры следующих размеров диагонали экрана: 14" (34 см), 15" (37 см), 21" (54 см), 25" (63 см), 29" (72 см), 32" (81 см), 34" (87 см), 36" (92 см), 38" (96 см).

Кроме того, телевизоры подразделяются по способу формирования изображения на экране. В зависимости от реализации каждого способа выделяют следующие типы телевизоров (рис. 2.2.12):

Рис. 2.1.11 Типы телевизоров

Традиционный формат экрана телевизора - с соотношением горизонтальной и вертикальной сторон экрана 4/3. Однако сейчас в большом количестве выпускаются телевизоры с соотношением сторон экрана 16/9 (так называемый широкоэкранный формат изображения).

Устройство и принцип работы жидкокристаллических телевизоров

Работа данных телевизоров основана на свойстве некоторых жидкостей проявлять отдельные свойства кристаллов, то есть под действием электромагнитного поля они начинают поляризовать проходящий сквозь них свет. При этом ячейка матрицы (самый распространенный сегодня тип Жидкокристаллических дисплеев) может стать прозрачной, а может непрозрачный, то есть прозрачностью можно управлять, добиваясь градации серого. А используя цветные фильтры - получать цветное изображение.

В матрице используются микротранзисторы которые закрывают и открывают каждую из трех ячеек (по цвету основных цветов) каждого пикселя цветного изображения. Управляющие элементы (тонкопленочные транзисторы TFT - Thin Film Transisor) изготовлены методом напыления на экран. Число отдельных транзисторов стандартного LCD-дисплея составляет около полутора миллиона. Можно себе представить насколько сложен процесс изготовления такой матрицы в которой необходимо обеспечить слаженную работу всех транзисторов.

Телевизоры, основанные на жидкокристаллических матрицах, имеют в настоящее время наибольшее распространение. Основным элементом ЖК-матрицы является слой жидких кристаллов, которые меняют свою ориентацию в пространстве под действием электрического тока. Благодаря имеющимся в конструкции поляризационным фильтрам, элементы матрицы меняют свою прозрачность и проходящий свет лампы подсветки в разной степени поглощается матрицей, формируя изображение на экране. Для получения цветного изображения, так же как и в ЭЛТ, используются триады элементов базовых цветов (красного, зеленого, синего).

Рис. 2.2.12

Преимущества этой технологии очевидны: ЖК-матрица компактна и основной объем создают лампы подсветки. А с появлением светодиодной подсветки ЖК-телевизоры стали совсем уж неприлично плоскими. Никаких геометрических искажений и несведения: где производители разместили пиксели, там они и остаются. Казалось бы, никакого мерцания: картинка на экране не перерисовывается, поскольку элементы изображения светятся непрерывно. Правда, есть небольшой нюанс: элементы ЖК-матрицы не светятся вовсе, это делают лампы за матрицей, которые, вообще говоря, мерцают, так как яркость регулируется с помощью изменения ширины импульсов тока. Но на практике в большинстве моделей мерцание ламп незаметно.

Следует также упомянуть и долговечность: качественная матрица живет очень долго, «подсевшие» лампы можно заменить (что по цене совершенно несравнимо с заменой «севшей» ЭЛТ). Низкое энергопотребление также немаловажно, ЖК-телевизор потребляет до 70% меньше аналогичного по диагонали ЭЛТ.

Телевизионные приемники оснащаются монофоническими и стереофоническими усилителями. Стереотелевизор обеспечивает большие возможности звукового сопровождения, как правило, стереотелевизоры оснащены большим количеством дополнительных настроек звука. У телевизоров возможно различное расположение динамиков: по бокам, на фронтальной части (слева и справа от экрана), внизу и т.д. Некоторые телевизоры (преимущественно с наиболее сложным техническим оснащением) имеют встроенные декодеры объемного звукового сопровождения Dolby Pro Logic или Dolby Digital. Также многие телевизоры оснащаются вместо декодеров Dolby Pro Logic системой Virtual Dolby, позволяющей имитировать объемное звуковое сопровождение при помощи обычной стереосистемы.

Настройка каналов - настройка телевизора на соответствующие частоты для просмотра телепрограмм.

Настройка изображения - возможность изменить изображение: яркость, контрастность, цветовая насыщенность.

Цветовая температура - возможность выбора температуры цвета, т.е. подбора оптимального для восприятия глазом белого цвета.

Цифровой гребенчатый фильтр - фильтр для разделения композитного видеосигнала на сигналы яркости и цветности, реализован цифровым способом. Этот фильтр обеспечивает более высокое качество, чем традиционный.

Тюнер - это приемник телевизионного сигнала, у большинства телевизоров тюнер один, если телевизор имеет два тюнера, это позволяет принимать два телевизионных сигнала и реализовать функцию "картинка в картинке".

Таймер включения и таймер выключения - функции, позволяющие программировать включение и выключение телевизора в нужные моменты времени. Отключение при отсутствии сигнала - функция, обеспечивающая автоматическое отключение телевизора, когда канал завершит трансляцию передач.

Sleep-таймер - таймер для автоматического отключения телевизора по истечении определенного, заранее заданного промежутка времени. Обычно предусматриваются промежутки 30, 60, 90 минут. Режим "защита от детей" обеспечивает блокировку включения телевизора или включения телевизионного канала, нежелательного для просмотра. Сканирование канала - режим, при включении которого экран разделен на несколько частей, в которых последовательно изображаются стоп-кадры телевизионных каналов, один за другим. Стробирование - функция, аналогичная предыдущей, только на экране стоп-кадры каналов изменяются через определенные промежутки времени.

В конструкции жидкокристаллических телевизоров используется эффект управляемой напряжением поляризации жидких кристаллов. Жидкокристаллический экран представляет собой абсолютно плоскую матрицу, которая состоит из двух пластиковых или стеклянных пластин, между которыми находится суспензия. Кристаллы в этой суспензии при подаче электрического сигнала изменяют пространственную ориентацию и модулируют интенсивность светового потока, что приводит к появлению на экране изображения. Матрица заключена в пластиковый корпус толщиной до 10 см. Жидкокристаллические телевизоры отличает, прежде всего, высокое качество изображения и звука, очень широкий диапазон и разнообразиеразмеров экрана (14" (36 см), 15" (38 см), 17", 18", 20", 22", 26", 29", 30", 32", 37" и 40" (100 см) по диагонали), широкий угол обзора (до 170 градусов), компактность, большое количество обязательных опций, возможность использования также в качестве компьютерного монитора, разнообразие вариантов установки (напольная, настенная, настольная и подвесная), небольшой вес (от 3 до 25 кг). Ориентировочная стоимость жидкокристаллических телевизоров с диагональю 15" (38 см) составляет 200 - 250 долларов США. Крупнейшими мировыми фирмами - производителями жидкокристаллических телевизоров являются: LG, Panasonic, Philips, Samsung, Sharp, Toshiba, Sony.

Жидкокристаллические телевизоры намного дороже жидкокристаллических мониторов. Это связано с недостатками в четкости разрешения, достигаемой с помощью использования системы цифрового сглаживания. Жидкокристаллический телевизор состоит из LCD-монитора (около 500$)и TV-тюнера (около 100$). Все остальные деньги от цены телевизора идут на борьбу с недостатками жидкокристаллических телевизоров:

Высокая четкость достигается лишь в физическом разрешении (количество элементов в LCD-матрице по горизонтали и вертикали). Во всех остальных разрешениях четкость изображения хуже, чем у обычных кинескопов. LCD-матрицы обычно имеют разрешение 1024*768 или 1280*1024 (ближе к компьютерному), а разрешение Жидкокристаллического телевизора должно быть приблизительно 925*625. Это вызывает несоответствие, а оно, в свою очередь, может вызвать выпадение отдельных точек или появление лишних.

Угол обзора в LCD-телевизорах увеличен до 170 градусов, но следует учесть, что в реальности хорошее качество изображения достигается при угле обзора меньшем, чем у обычного кинескопа. Дело в том, что яркость изображения и оттенок изменяется и ухудшается с увеличением угла просмотра.

Размер экрана ограничен 40".

Длительное время установления нового цвета точки. Поэтому в динамических сюжетах возможно смазывание. Это приводит к усталости глаз при быстрой смене картинок.

Не очень хорошая светопередача. Она будет хорошей лишь в очень дорогих моделях.

Довольно высокая цена, которая увеличивается пропорционально увеличению диагонали. Например, 15" - монитор стоит приблизительно 400-500$, а 17" - 600-800$, то есть при увеличении диагонали на 2" цена увеличивается в 1,5-2 раза.

Жидкокристаллические телевизоры имеют ряд преимуществ, с которыми связано их широкое распространение:

Низкое энергопотреблебление (энергопотребление 22" LCD-телевизора около 80 Вт, что примерно равно энергопотреблению 17" монитора);

Красивый современный экран и дизайн. Основополагающим в оформлении корпуса и подставки стал стиль Hi-Tech, а наиболее часто встречающимся цветом - серебристый металлик;

Небольшие габариты (толщина, вес). Например, 14" Samsung весит около 9 кг, а самый большой Samsung с диагональю 24" имеет вес 12,5 кг, площадь основания всего 1316 см кв.;

Четкое указание размеров экрана. Если указано 20", то вы их и видите, а в иных телевизорах видимый размер обычно меньше на 1-2";

Идеальная геометрия изображения;

Источник света в LCD-телевизорах аналогичен к привычному солнечному свету. Данные телевизоры практически не излучают электромагнитных волн, так как питаются от низкого напряжения;

Не существует проблемы выжигания экрана и просвечивания. Это связано с тем, что жидкий кристалл, находящийся в LCD в действительности применяются в твердом состоянии.

Хорошо зарекомендовали себя при работе с компьютером. LCD отображают статистическое изображение от компьютера эффективным образом без мерцания и выжигания экрана. Можно использовать данный телевизор в качестве дисплея. Кстати, как уже говорилось, LCD-дисплеи работают лучше LCD-телевизоров.

Разрешение у данных LCD телевизоров выше, чем у плазмы.

В отличие от плазменных телевизоров изготавливают маленькие (15-17") жидкокристаллические телевизоры. Поэтому равных ему в этом размере нет. Экран не притягивает пыль.

Любая оценка телевизора очень субъективна, однако, существуют и общие критерии качества телевизоров: контрастность, диапазон яркостей, чистота белого цвета, качество звука, разнообразие сервисных возможностей и, конечно, цена. Кроме того, размеры квартир большинства потенциальных покупателей накладывают весьма жесткие ограничения на размер экрана. Как подобрать размер экрана, оптимальный для вашей квартиры, мы расскажем позже. Тем не менее, стоит запомнить, что размер экрана телевизора, указанный в паспорте, может у разных производителей обозначать как размер изображения, так и размер кинескопа.

Требования, предъявляемые к хранению телевизоров

Хранение - этап технологического цикла товародвижения от выпуска готовой продукции до потребления или утилизации, цель которого - обеспечение стабильности исходных свойств или их изменение с минимальными потерями. При хранении проявляется одно из важнейших потребительских свойств товаров - сохраняемость, благодаря, которому возможно доведение товаров от изготовителя до потребителя независимо от их местонахождения.

ЖК телевизоры имеют индивидуальную упаковку, которая служит местом хранения прибора и запасных частей к нему. Материал, вид индивидуальной упаковки зависит от назначения прибора, его габаритов и веса. Для транспортирования изделия упаковывают в тару, которая должна предохранять их от атмосферных осадков и механических повреждений при погрузочно-разгрузочных операциях.

ЖК телевизоры оборачивают в бумагу или полиэтиленовую пленку и упаковывают в короба из упрочненного гофрированного картона. Верх, низ и углы изделия предварительно закрывают плоскими и уголковыми амортизаторами - вкладышами из жесткого вспененного полистирола.

Каждое изделие должно иметь паспорт и инструкцию по эксплуатации. В паспорте отмечают тип и наименование прибора; номинальное напряжение или диапазон напряжения в вольтах; род тока; товарный знак завода-изготовителя; номинальную потребляемую мощность в ваттах или киловаттах; номинальный ток, если он более 6 А; номер стандарта на данный вид прибора; класс и изготовление прибора; дату выпуска.

Инструкция по эксплуатации должна содержать все необходимые сведения по установке прибора, уходу за ним и безопасной эксплуатации.

На упаковке и таре наносят установленную стандартами маркировку и делают предупредительные надписи.

ЖК телевизоры хранят в индивидуальной упаковке в закрытых сухих отапливаемых помещениях при температуре не ниже 5 ? С, относительной влажности не более 80%. Воздух помещений не должен содержать кислотные и другие пары, вредно действующие на материалы изделий.

Плоскопанельные телевизоры

Конструкция и принцип работы ЖК-телевизора

Схема работы LCD-телевизора:

Внутри корпуса у задней стенки расположена одна или несколько ярких ламп подсветки, интенсивность свечения которых можно изме­нять. Перед лампой находится матрица. Матрица - плоский массив однотипных элементов. В данном случае элементом является жидкий кристалл со светофильтром красного, синего или зеленого цвета. Сна­ружи матрицу защищает стеклянный экран, иногда дополненный спе­циальной пленкой.

Лампа подсветки создает постоянный свет. Между лампой и экраном находится матрица. К каждому жидкому кристаллу матрицы отдельно подведено электричество. При изменении электрического напряже­ния меняется структура жидкого кристалла, и он пропускает больше или меньше света. Чем больше света пропускает кристалл, тем ярче светится точка на экране.

Перед каждым кристаллом стоит светофильтр, который пропускает свет только с одной длиной волны (синий, красный или зеленый). Крис­талл и светофильтр формируют субпиксель. Субпиксели красного, си­него и зеленого цвета объединяются в группы (триады) и формируют пиксель изображения.

Теперь немного усложним описание:

Световые волны потому и называются волнами, что представляют собой электромагнитные колебания. В отличие от волн на поверхно­сти воды, электромагнитные волны (и свет в том числе) могут коле­баться в разных плоскостях (не только вверх-вниз, ной в любой другой плоскости).

Поляризационный фильтр пропускает через себя волны с опреде­ленным направлением колебаний, а остальные поглощает. В этом и заключается таинственный процесс поляризации, который так часто встречается при описании ЖК-телевизоров.

Устройство TFT-панели:

1 - Стеклянные пластины.

2,3 - Горизонтальный и верти­кальный поляризаторы.

4 - RGB-светофильтр.

5,6 - Горизонтальные и верти­кальные управляющие шины.

7 - Слои прочного полимера,

8 - Разделители.

9 - Тонкоплёночные транзисторы.

10 - Фронтальный электрод.

11 - Задние электроды.
Стрелка - свет от внешнего ис­точника.

В ЖК-телевизорах используются две пластины из поляризующего ма­териала, между которыми находится раствор жидких кристаллов - моле­кул стержневидной формы. В отсутствие внешнего воздействия кристал­лы пропускают свет через поляризаторы, в результате чего видна под­ложка. Электрическое поле, приложенное к жидкости, ориентирует крис­таллы в одном направлении. В результате кристаллы по­ворачивают плос-кость по­ляризации света, и он не может пройти через эту сборку. В результате этого ячейка кристаллов, к кото­рой приложено напряже­ние, выглядит тёмной. Таким образом, система «поляризационные фильтры + жидкий кристалл» пропускает или не пропускает идущий через них от лампы-подсветки свет.

Технологии изготовления ЖК-экранов

TN+film (Twisted Nematic + film)

Частица «film» в названии технологии означает дополнительный слой, применяемый для увеличения угла обзора (ориентировочно от 90° до 150°). К сожалению, способа улучшения контрастности и време­ни отклика для панелей TN пока не нашли, причём время отклика у дан­ного типа матриц является на существующий момент одно из лучших, а вот уровень контрастности нет. TN+film - самая простая технология.

Матрица TN+film работает следующим образом: если к субпикселям не прилагается напряжение, жидкие кристаллы поворачиваются относитель­но друг друга на 90° в горизонтальной плоскости в пространстве между двумя пластинами. Так как направление поляризации фильтра на второй пластине составляет угол в 90° с направлением поляризации фильтра на первой пластине, свет проходит через него. Если желтые, зеленые и голу­бые субпиксели полностью освещены, на экране образуется белая точка.

К достоинствам технологии можно отнести самое маленькое время отклика среди современных матриц.

IPS (In-Plane Switching)

Технология In-Plane Switching была разработана компаниями Hitachi и NEC и предназначалась для избавления от недостатков TN+film. Хотя с помощью IPS удалось добиться увеличения угла обзора до 170°, а так­же высокой контрастности и цветопередачи, время отклика осталось на низком уровне

Если к матрице IPS не приложено напряжение, молекулы жидких кристаллов не поворачиваются. Второй фильтр всегда повернут пер­пендикулярно первому, и свет через него не проходит. Отображение черного цвета является идеальным. 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.

Особенности LCD-технологии

Яркость и контрастность

Яркость субпикселя в современных моделях плавно меняется за счет поляризации светового потока в диапазоне от 0 до 90 градусов. Благо­даря этой особенности LCD-телевизоры лишены недостатка плазмен­ных панелей (хуже отображают темные оттенки) и хорошо отображают темные оттенки, которые легко отличимы друг от друга.

Изменение яркости

Жидкие кристаллы не обладают мгновенной реакцией на управляю­щий импульс, поэтому смена яркости субпикселей происходит не мгно­венно. Проходит определенное время, пока молекула жидкого крис­талла изменится. Отсюда ограниченная скорость реакции субпикселя и, как следствие, проблемы с отображением быстро меняющихся дина­мических сюжетов. Эти две характеристики связаны между собой, поэтому будем рас­сматривать их вместе. Чем ярче экран, тем легче будет на него смотреть при ярком солнеч­ном свете. Производители пишут в характеристиках большие значения яркости и выдают это за плюс. Вот тут мы подходим к определению контраст­ности.

Контрастность - это коэффициент, выражающий отношение между максимальным и минимальным значениями яркости. Чем выше контрастность, тем более чёткой будет картинка, тем бо­лее резкими будут казаться границы предметов на экране. Но оказалось, что повы­сить контрастность очень легко. Для этого достаточно увеличить яр­кость, с чем у технологии LCD нет никаких проблем. Вот и получается: на коробке написан высокий коэффициент контрастности, но это зна­чение достигается при максимальной яркости экрана, а при такой яр­кости на телевизор смотреть просто невозможно. На сегодняшний день всё не так плохо. На выручку производителям опять приходят такие технологии как IPS. Как мы помним, в этих технологиях жидкие кристаллы в расслабленном состоянии не пропускают свет. При этом получается настоящий чёрный цвет и при­личные показатели контрастности

Угол обзора

LCD-технологии изначально присущи проблемы с углами обзора. Как мы помним, LCD-дисплей похож на бутерброд, который состоит из нескольких слоев. Стоит зрителю отклониться от плоскости экрана, свет сразу изменяет угол поляризации и изменяется яркость пикселя. Разработчики прилагают максимум усилий, чтобы решить эту проб­лему. Углом обзора считается такой сектор, в пределах которого контрастность меняется не более, чем в 10 раз. Зна­чит, если производитель пишет в характеристиках, что угол обзора ра­вен 160 градусов, то при отклонении в одну либо другую сторону на 80 градусов контрастность будет составлять не менее 10% от исходной. Таким образом, стоит сдвинуться немного в сторону, как заметно из­менится цветопередача и упадёт контрастность, а о просмотре теле­визора на граница углов обзора лучше сразу забыть. Если уж контраст­ность упала в 10 раз, что говорить про цвета?

«Битый пиксель»

Если управляющий транзистор выйдет из строя (кристалл не ломает­ся, если что-то и выходит из строя, то только транзистор), то пиксель перестанет функционировать. В зависимости от технологии битый пиксель может выглядеть как светящаяся или как черная точка. Если по технологии кристалл в отключенном состоянии не пропускает свет, то битый пиксель будет незаметным (черным), если кристалл в отклю­ченном состоянии пропускает максимум света, то, естественно, битый пиксель будет гореть.

«Черный цвет»

Молекулы жидкого кристалла никогда не могут поляризовать весь свет на 90 градусов. Даже если приложить к ним максимальное напря­жение, они будут пропускать какую-то часть света. Поэтому чёрный цвет никогда не получается идеальным. Вместо чёрного на экране ЖК-телевизора отображаются оттенки темно-серого.

Угол обзора

У плазменных панелей угол обзора составляет не менее 160 градусов как по горизонтали, так и по вертикали. Это вполне чест­ные показатели, и при отклонении на 80 градусов от центра экрана из­менения контрастности незаметны, цвета на картинке остаются без изменений. Это означает, что можно смотреть фильмы из любой точки комнаты (в том числе и развалившись на кушетке в противоположном от панели углу). Кроме того, плазменная панель вполне комфортно раз­местится под потолком бара и будет незаменима, например, для кол­лективного просмотра футбольных матчей (угла обзора по вертикали и по горизонтали для этого хватит).

Яркость и контрастность

Яркость измеряется в канделах на квадратный метр. Для ЭЛТ-телевизоров отличным показателем считается яркость порядка 400 кд/м2. Плазменные панели очень редко опускаются ниже этой отметки. Это означает, что просмотр одинаково комфортен при любом свете и не зависит от того, под каким углом на экран падает свет. Но гнаться за высокими показателями по этому параметру не стоит, ведь просмотр ТВ при максимальной яркости вряд ли можно считать комфортным

В PDP-технологии выклю­ченный пиксель совсем не излучает свет, поэтому получается глубокий чёрный цвет. Если добавить к этому высокую яркость, то получим от­личные показатели контрастности.

LED ТЕЛЕВИЗОРЫ

Всё познаётся в сравнении. До недавнего времени мы пользовались жидкокристаллическими телевизорами и мониторами, в большинстве своём оснащёнными традиционной подсветкой на основе так называемых флуоресцентных (люминесцентных) ламп с холодным катодом (Cold Cathode Fluorescent Lamps, CCFL), проще говоря, ламп дневного света. И всё бы хорошо, но подсветка с помощью флуоресцентных ламп имеет ряд недостатков, которые можно считать фундаментальными. Например, при CCFL подсветке достаточно сложно реализовать действительно глубокие чёрные тона – постоянно включенные лампы всё равно создают определённую "утечку" света даже на тех фрагментах изображения, которые по задумке в данный момент должны быть тёмными. Отсюда также логически вытекает субъективно воспринимаемое снижение чёткости картинки.

Помимо этого, подсветка с помощью флуоресцентных ламп затрудняет передачу множества цветовых оттенков, в результате чего добиться хорошей цветовой насыщенности оказывается очень сложно.

Среди других проблем технологии CCFL LCD также нельзя не отметить сложность с достижением высоких частот развёртки, ограниченный срок службы ламп, сравнительно высокое энергопотребление, и, наконец, экологический нюанс - необходимость использования ртути в составе ламп.

LED-подсветка бывает разная

К настоящему времени разработан ряд различных технологий подсветки ЖК экранов с помощью светодиодов. Как правило, для создания модулей подсветки (Back Light Unit, BLU), используют LED-массивы, составленные из белых (White) или разноцветных - RGB (Red, Green, Blue; красных, зелёных, голубых) светодиодов.

Принцип подсветки также представлен двумя основными вариантами прямой (Direct) и торцевой (Edge). В первом случае это массив светодиодов, расположенный позади ЖК-панели. Другой способ, позволяющий создавать сверхтонкие дисплеи, получил название Edge-LED и предусматривает размещение светодиодов подсветки по периметру внутренней рамки панели, а равномерное распределение подсветки осуществляется с помощью специальной рассеивающей панели, расположенной за ЖК экраном – как это делается в мобильных устройствах.

Сторонники прямой светодиодной подсветки обещают более качественный результат за счёт большего количества светодиодов и технологии локального затемнения для снижения цветовых разводов. Обратная сторона прямой подсветки – большее количество светодиодов и сопутствующее повышение расхода энергии и цены. К тому же о сверхтонком дизайне телевизора придётся забыть.

По своей сути ЖК экран - это многослойный "пирог", составленный из фильтров цвета, массивов жидких кристаллов, ламп подсветки и пр. Ячейки жидких кристаллов сами по себе не светятся, но, в зависимости от уровня поданного на них напряжения, открываются для пропускания света полностью, приоткрываются частично или просто закрыты в случае отображения тёмного участка картинки.

Роль ламп подсветки во всей это истории – просветить приоткрывшиеся ЖК ячейки, чтобы на экране получилась финальная картинка. В случае использования традиционных флуоресцентных ламп слой подсветки оказывается настолько толстым, что занимает больший объём, нежели все остальные слои вместе взятые.

Немаловажный фактор – расход электричества. Традиционные ЖК телевизоры, конечно же, экономнее былых моделей с электронно-лучевыми кинескопами, но не стоит забывать, что и диагонали нынче уже не те, так что с большими ЖК телевизорами электросчетчики и сейчас крутятся достаточно быстро. Что касается новых LED-моделей, светодиодная подсветка позволяет значительно сократить расход энергии без ущерба для яркости изображения

Плоскопанельные телевизоры

ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

Изображение на экране любого телевизора формируется из точек, именуемых пикселями. Пиксель всегда состоит из трёх субпикселей. Каждый субпиксель от­вечает за свой цвет - красный, зелёный или синий. С помощью смеши­вания трех этих цветов в разных пропорциях можно получить практи­чески любой цвет. Расстояния между центрами субпикселей очень малы, поэтому для человеческого глаза три горящих субпикселя в большинстве случаев выглядят как одна точка.

При помощи пикселей и субпиксе­лей формируется изображение на всех существующих типах экранов: жидкокристаллических, ЭЛТ и плаз­менных.

ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ТЕЛЕВИЗОРЫ (LCD)

От редакции

Мы продолжаем знакомить читателей с основами современной телевизионной техники. Те, кто знакомы с нашими предыдущими публикациями («Цифровое телевидение: что это такое?» и «Мобильное телевидение: что это такое?», «3D-телевидение: что это такое?»), смогут расширить свои знания в этой области.

Серость жизни не скрасит даже цветной телевизор
Народная мудрость

Роль телевидения в жизни современного человека трудно переоценить. Когда-то (по историческим меркам еще совсем недавно) телевизионных каналов было совсем мало, сами телевизоры были примитивны, а качество изображения (тогда еще черно-белого) оставляло желать лучшего, но и тогда популярность телевидения была весьма высокой. Зачастую приходилось делать предельно простой выбор между вариантами: «можно купить» и «нигде не достать».

За последние двадцать лет ситуация изменилась кардинально. В любом магазине бытовой электроники полки и витрины заставлены сотнями моделей телевизоров различных марок, типов, размеров и цен. Выбор аппаратуры огромен, и разобраться в этом порой нелегко даже специалисту.

В данной статье рассмотрены две основные технологии современного телевизоростроения, а также преимущества и недостатки каждой из них. Все это сделано для того, чтобы заинтересованный читатель смог сделать обоснованный выбор.

Плоские телевизоры сменяют кинескопные

Все многообразие представленных моделей определяется двумя наиболее важными параметрами: типом конструкции и размером экрана. Сегодня традиционные кинескопные телевизоры сходят со сцены, и рынок завоевывают два типа плоских телевизоров: жидкокристаллические (ЖК) — LCD (Liquid Crystal Display) и плазменные — PDP (Plasma Display Panel). Именно эти современные технологии сегодня являются главными конкурентами, и именно их противоборство зачастую заставляет покупателей чесать затылки, выбирая замену устаревшему кинескопному «старичку».

В отличие от кинескопных, плоские телевизоры (иногда говорят плоскопараллельные панели) не имеют геометрических искажений изображения и в них не используется высокое напряжение (да-да, те самые киловольты, без которых ни один кинескоп работать не может). Такие телевизоры не создают вредных электрических и магнитных полей, так как они не содержат таких узлов разверток и высоковольтного напряжения, какие используются в традиционных телевизорах. Они и сами не подвержены влиянию внешних полей, что с успехом позволяет использовать их в качестве устройств отображения информации в домашних кинотеатрах совместно с акустическими системами, содержащими динамические головки с неэкранированными магнитами.

Плоские телевизоры имеют очень малую толщину корпуса, позволяющую более экономично использовать жилое пространство и вписывать их практически в любой интерьер. И еще, что очень важно, только плоские современные телевизоры в полной мере поддерживают новейшие цифровые технологии, в том числе обеспечение показа телевидения высокой четкости.

Главное отличие новых технологий формирования изображения на плоских экранах от кинескопных заключается в управлении всем массивом элементов изображения одновременно. Напомним читателю, что процесс воспроизведения изображения на экране кинескопа сводится к последовательному прорисовыванию электронными лучами отдельных строк, цельная картина из которых складывается только благодаря инерционности ее восприятия зрением человека.

И та, и другая технологии используют общий базовый принцип получения многообразия цветов — разбиение экрана на мельчайшие точки (пикселы), каждая из которых формируется тремя еще меньшими точками (субпикселами) или ячейками трех основных цветов: красного, зеленого, синего (триадами). Если зритель находится на каком-то удалении от экрана, то он не может различить субпикселы друг от друга и воспринимает их как единое целое. Поэтому, используя три этих цвета в различных пропорциях, можно создавать многообразие цветов, а в равных пропорциях, но с различной интенсивностью, — все оттенки серого от белого до черного.

Рассмотрим, прежде всего, чем же отличаются друг от друга эти две современные технологии.

На жидких кристаллах

ЖК-телевизоры (их еще называют ЖК-дисплеями) используют тонкий слой жидкокристаллического материала — органического соединения, характеризующегося сочетанием свойств жидкости (например, текучестью) и твердых кристаллов (например, оптической анизотропией, т.е. различием оптических свойств среды в зависимости от направления распространения в ней света и его поляризации).

Рассмотрим, как это все работает. С технической точки зрения технология работы ЖК-дисплея представляет собой способ модуляции (изменения проницаемости) света с помощью набора большого количества ЖК-ячеек (это и есть субпикселы). Для получения изображения субпикселы не светятся сами, а только изменяют прозрачность.

Такую плоскую конструкцию называют ЖК-матрицей. Говоря проще, изображение на экране создается путем пропускания или прерывания света специального источника задней подсветки множеством ячеек. Благодаря их способности становиться полностью прозрачными или наоборот закрытыми, можно управлять проходящим светом, создавая цельное изображение.

Источник подсветки излучает обычный неполяризованный белый свет. Как известно из курса физики, свет представляет собой электромагнитную волну, где векторы электрического и магнитного полей направлены перпендикулярно друг другу и направлению распространения волны, а поляризация влияет на ориентацию вектора электрического поля.

Работа ЖК-дисплея основана на использовании эффекта вращения плоскости поляризации светового потока слоем ЖК-материала (так называемого крутящего или твист-эффекта). Известно, что молекулы ЖК-материала обладают дипольным моментом. Напомним читателю, что диполь — это совокупность двух разноименных электрических зарядов одинакового значения, находящихся на некотором расстоянии друг от друга.

В результате взаимодействия электрических полей диполей образуется спиралевидная структура из молекул ЖК-материала, которая в отсутствии приложенного к ячейке напряжения обеспечивает поворот плоскости поляризации светового потока на 90° (рис.1,а).

Конструкция ЖК-дисплея такова, что плоскости поляризации верхнего и нижнего поляризационных фильтров (их еще называют поляроидами) повернуты друг относительно друга на 90°. Как показано на рис.1,а световой поток сначала проходит через верхний поляризационный фильтр. При этом его половина (на рисунке условно показана белым цветом), не имеющая азимутальной поляризации, теряется. Остальная часть уже поляризованного светового потока (на рисунке условно показана черным цветом), проходя через слои ЖК-материала, поворачивается на 90°. В результате ориентация плоскости поляризации светового потока совпадает с плоскостью поляризации нижнего фильтра и световой поток проходит через него практически без потерь.

Если же к ЖК-ячейке приложить определенное напряжение, как это показано на рис.1,б, то спиралевидная молекулярная структура разрушается и проходящий через ЖК-материал световой поток уже не изменяет плоскость поляризации и практически полностью поглощается нижним поляризационным фильтром. Таким образом, ЖК-матрица имеет два крайних оптических состояния: прозрачное и непрозрачное. Отношение коэффициентов пропускания светового потока в обоих состояниях определяет контрастность изображения.

Поэтому, если на кристалл подать напряжение, то угол поворота плоскости поляризации будет зависеть от его величины подобно стрелке компаса, ориентирующейся по магнитному полю Земли. В зависимости от угла поворота, т.е. от уровня приложенного напряжения, могут быть и промежуточные значения прозрачности, а это значит, что через кристалл будет проходить больше или меньше света, в результате чего каждый субпиксел даст то или иное количество красного, зеленого или синего цвета.

Это свойство жидких кристаллов и стало причиной их успеха в дисплейных технологиях.

Итак, каждый пиксел благодаря триадам обретает строго определенный цвет, который задается с помощью прозрачных цветовых фильтров. Если быть точным, то фильтры просто не пропускают ненужные цвета спектра, поглощая до 75% света. Каждый субпиксел имеет одинаковое строение и отличается только размещенным напротив него цветовым фильтром. Различные сочетания цветов соседних пикселов обеспечивают получение обширного диапазона цветовых оттенков на экране.

Ложка дегтя в бочке меда

ЖК-технология имеет много преимуществ. Прежде всего, благодаря полупроводниковым технологиям производства (литография, напыление и т.п.), удается делать чрезвычайно маленькие пикселы, в связи с чем ЖК-матрицы очень компактны. Поэтому они находят применение во многих портативных приборах: мобильных телефонах, навигаторах, дисплеях и т.п. Основной их объем занимают люминесцентные лампы задней подсветки. Но в связи с внедрением в последних разработках ЖК-телевизоров в качестве источников задней подсветки современных миниатюрных белых светодиодов (так называемые LED (Light Emitting Diode)-телевизоры), они становятся еще более плоскими.

Поскольку качественные ЖК-матрицы «живут» очень долго, то телевизоры с ними имеют большую долговечность. Большинство встречающихся дефектов ЖК-телевизоров связаны с отказами ламп подсветки или источников их питания (инверторов). Неисправные лампы подсветки в большинстве случаев можно заменить.

ЖК-панели имеют большую яркость свечения и пикселы в них не мерцают, поэтому их можно рассматривать с достаточно близкого расстояния, что и является причиной их массового использования в качестве компьютерных мониторов.

ЖК-панели потребляют от питающей сети гораздо меньше энергии, нежели аналогичные по размеру диагонали кинескопные телевизоры.

Но, как известно, без ложки дегтя не обходится ни одна бочка меда. И, главное, что здесь необходимо отметить: получение настоящего глубокого черного цвета на ЖК-матрице долгое время было затруднительно. Ведь и в закрытом состоянии ячейки не могут быть абсолютно непрозрачными, а даже, если это так, то свет «умудряется» просачиваться между ними и в итоге черные области выглядят темно-серыми.

Применение для подсветки нескольких тысяч светодиодов, о которых говорилось выше, стало одновременно и эффективным методом повышения контрастности изображения. Целенаправленное выключение светодиодов, расположенных за темными областями изображения, делает черный цвет более глубоким. В ряде моделей благодаря используемой управляемой светодиодной подсветке величина контрастности достигает 1000000:1. Однако какими бы малыми светодиоды ни были, и как бы много их ни было, их все равно в тысячи раз меньше, чем ячеек. Поэтому с высокой точностью подсветить лишь светлые области изображения не всегда возможно. Вследствие этого неизбежно появление артефактов изображения — светлых окаймлений вокруг светлых объектов на темном фоне.

Еще одной проблемой использования ЖК-матриц долгое время было уменьшение яркости, контрастности и насыщенности изображения в зависимости от углов обзора (углов поля зрения). Ведь не надо забывать, что излучаемый подсветкой свет проходит через два поляризационных фильтра, и лишь затем покидает поверхность экрана. Ранее, когда ЖК-матрицы использовались только в мониторах, непосредственно перед которыми находился пользователь, эта проблема не была так важна. Другое дело в телевизорах с большими экранами, перед которыми в качестве зрителей может собираться вся семья. Надо отметить, что в последнее время в связи с внедрением новейших технологий построения ЖК-матриц с этим недостатком удалось успешно справиться. Сейчас нормой стали углы обзора во всех направлениях не менее 170°.

И еще одна важная, но решаемая проблема связана с инерционностью изменения свечения, вызванной тем, что реакция ЖК-материала на изменение приложенного напряжения отнюдь не мгновенна. Это может выражаться в появлении так называемых «шлейфов» за быстро перемещающимися на экране объектами. Используется даже (особенно часто в компьютерных мониторах) связанный с этим явлением специальный параметр, называемый временем отклика.

Одним из вариантов решения этой проблемы могло бы быть отключение подсветки во время смены кадров, но при этом появляется не полезное для зрения мерцание. В современных моделях ЖК-телевизоров и мониторов эта проблема решена схемными и конструктивными методами, время отклика не превышает 5 мс и никакие «шлейфы» даже при просмотре очень «быстрых» фильмов уже не видны.

Текст: Александр Пескин,
доцент МГТУ
им. Н.Э.Баумана