что такое lcd подсветка

Телевизоры. Часть 1. Типы телевизоров, подсветок и технологий, практические различия

Здравствуйте, уважаемое хабрасообщество.

После изучения матчасти я прояснил некоторые моменты.

I Тип формирования изображения.

На сегодняшний день есть 3 типа формирования изображения на современных телевизорах:

1 LCD.

Самый распространенный вид телевизоров. Изображения в таких телевизора получается при помощи поляризованного света, нескольких светофильтров и управляемых жидких кристаллов.

1.1 Типы подсветок LCD-телевизоров.

Так как изображение, которое мы видим на экране LCD-телевизора, получается в результате прохождения поляризованного света от источника подсветки, необходимо обозначить 2 типа подсветки:
a) CCFL, она же — холодный катод. Подвид тонких люминисцентных ламп, располагающихся за матрицей.
Преимущества: равномерность подсветки.
Недостатки: большая толщина, энергопотребление, невозможность локального управления подсветкой.
b) LED — светоизлучающие диоды. В настоящее время практически полностью вытеснили телевизоры с холодным катодом.
Преимущества: возможно сделать очень тонкие телевизоры, низкое энергопотребление, возможность локального управления подсветкой.

Про локальное управление подсветкой и подразделение LED-подсветки нужно сказать пару слов. LED-подсветка разделяется на 2 типа: краевая (она же EDGE-LED, когда светодиоды расположены по краям матрицы, их свет попадает на диффузор и рассеивается) и ковровая (Full HD LED, LED Pro). Так как ЖК-пикселы сами по себе не излучают свет, им необходима подсветка (о чем сказано выше), которая включена всегда. Закрытые кристаллы все равно пропускают свет, поэтому добиться низкого уровня черного (чем ниже — тем лучше) и контрастных переходов в системах с краевой подсветкой невозможно. В телевизорах самого высокого уровня используется ковровая подсветка (когда светодиоды располагаются непосредственно за матрицей). Это позволяет повысить равномерность подсветки и внедрить сегментированное управление подсветкой, когда отдельные диоды, отвечающие за области на экране, могут приглушать яркость в зависимости от сцены на экране. На самом деле, ковровую подсветку имеют это всего 2 серии — 9-я серия Philips и 9-я серия Sony. В 9-й серии LG тоже есть ковровая подсветка, но ее реализация хуже, чем краевая у конкурентных решений.

Неравномерность подсветки.

Из-за того, что светодиоды располагаются с определенной периодичностью (свое влияние вносит рассеивание и много других факторов), практически в 100% случаев LCD телевизоры с LED-подсветкой имеют неравномерность подсветки (clouding) — когда области, которые должны оставаться черными имеют другую градацию серого.
Проблема частично решается сегментированной светодиодной подсветкой.

1.2 Типы матриц LCD-телевизоров с LED-подсветкой.

0.16 нит), большое время отклика.
Устанавливаются в телевизоры LG 3—9 серий (то есть, фактически во все, без разделения по уровням), Philips 4, 6 серии, Panasonic разных вариаций и многие другие.
b) S-PVA (производство Samsung). Матрицы для телевизоров классов выше.
Преимущества: более глубокий черный (0.05—0.1 нит в зависимости от реализации подсветки).
Устанавливаются в телевизоры Samsung 7—8 серий, Sony 7—8 серий, Philips 7—8-й серии и некоторые другие.
c) UV²А (производство Sharp). По моему мнению, наиболее совершенный тип матриц.
Преимущества: углы больше, чем у S-PVA (но меньше, чем у IPS). Самый глубокий уровень черного (0.02 — 0.06 нит)
Недостатки: Sharp производит их в недостаточных количествах.
Устанавливаются в телевизоры Philips 9-й серии и топовые серии Sharp.

2. Плазма.

С этим словом связано очень много мифов и заблуждений. Любой несведущий продавец обязательно скажет вам, что плазма устарела. Это связано с набором стереотипов и проблем, имевших место быть.
Изображение формируется при помощи свечения люминофора под действием УФ-лучей.
Каждая плазменная ячейка является независимым источником света, поэтому телевизор не требует подсветки. Ранее плазменные телевизоры имели очень большую толщину и размер ячейки, поэтому были очень громоздкими и диагонали Full HD начинались с 50—60″. Теперь толщина современных плазменных телевизоров не превышает 3—4 см, а диагонали начинаются с 42″.

У плазменных телевизоро нет различных типов матриц с маркетинговыми названиями, но есть поколения панелей (самое совершенное — 15-е).

Сейчас плазма почти вытеснена LCD-телевизорами и ее производством занимается всего 3 компании: Panasonic, Samsung и LG (причем, собственные разработки имеют только первые 2). Связано это с убыточностью производства, конкуренцией со стороны ЖК-телевизоров и их популяризацией. Но плазма держит первые позиции в больших диагоналях.

3. OLED.

Органические светодиоды. Что-то среднее, между первыми 2-мя технологиями. Изображение формируется при помощи самоизлучающих диодов, которые светятся под воздействием электрического тока. Как и в плазме, каждая ячейка является самостоятельным источником света. Пока имеются только несколько серийных образцов таких телевизоров по очень высоким ценам. Разработками в этой области занимаются LG и Samsung.

Есть и другие типы телевизоров, например проеционные лазерные телевизоры, но их разработка уже прекращена.

Кратко о преимуществах и недостатках каждой технологии:

LCD:
Преимущества:
— относительно невысокая цена производства, что позволяет производителям получать достаточно высокую прибыль и инвестировать в производство.
— Статический метод формирования изображения (без дизеринга) хорош для отображения изображений и фотографий.
— Отлично подходит для статичного изображения и не боится его.
— LCD-телевизоры имеют высокую яркость и низкое энергопотребление
Недостатки
— Высокий уровень черного (от 0.02 нит в UV²А-матрице с ковровой подсветкой до 0.2 нит в IPS).
— Большое время отклика
— Отсутствие объема и и глубины изображения
— Динамическое разрешение без искусственных ухищрений 300 — 700 линий.

Плазма
Преимущества
— Общая глубина изображения. В целом, при подаче качественного контента, изображение на плазме заметно отличается от такового в LCD: обладает большей глубиной и насыщенностью цветов, имеет ярко выраженный эффект объема.
— Низкий уровень черного (0.008 нит в моделях Panasonic 2012 года).
— Имеют динамическое разрешение без искусственных ухищрений 1080 линий.
— Отлично подходят для динамического изображения (фильмы), хорошо раскрывают высококачественный контент.
— Фактически отсутствует время отклика.
— Свободнейшие углы обзора
Недостатки
— Совершенно не подходят для подключения к компьютеру из-за остаточного изображения
— Хуже показывают фотографии (так как градации получаются при помощи дизеринга)
— Большое энергопотребление, не все модели имеют высокую яркость.
— Высокая цена производства, низкая маржа — производителям все сложнее удержаться на плаву.

OLED
Самая новая технология формирования изображения в телевизорах. Используются самоизлучающие органические светодиоды. Как и плазма, это дисплеи с самоэмиссией света, не требующие подсветки.
Сейчас выпущено всего несколько серийных образцов по цене в десяток раз превосходящей аналогичные LCD и плазменные телевизоры, но LG обещает, что через 3 года OLED-телевизоры аналогичных LCD и плазма-диагоналям будут стоить в 1.5 раза дороже.
Преимущества:
— низкое время отклика и высокий контраст, как и у плазмы, т. к. нет механически поворачивающихся молекул и постоянной подсветки, как в LCD.
— экономичность
— широкие углы обзора.
Недостатки:
— различная деградация пикселов со временем (так же, как у плазмы, что приводит в остаточным изображениям и выгоранию пикселов). Сейчас это пытаются компенсировать программно.
— Низкое время службы: около 10 000 часов (к примеру, у LCD — 60 000 часов, у плазмы — 100 000 тысяч часов).

II Характеристики изображения

1000:1, S-PVA — 3500:1, UV²А — 5000:1, плазма — 12000:1.
— Точность цветопередачи (DeltaE, отклонение от эталона). Подается сигнал на входе, измеряется сигнал на выходе. Чем больше отклонение — тем менее точная цветопередача. Считается, что невооруженный глаз неспособен заметить отклонение DeltaE

Источник

Виды подсветки матрицы монитора или телевизора

В этой статье я расскажу вам о существующих на сегодняшний день видах подсветки матрицы любого жидкокристаллического монитора или телевизора (светодиодную LED и флуоресцентную CCFL).

Качество подсветки матрицы дисплея оказывает непосредственное влияние на такие важные характеристики монитора или телевизора, как контрастность, яркость и качество цветопередачи изображения. Без наличия качественной подсветки монитора, вы никогда не сможете получить, передающее все тонкости и нюансы изображение.

Так же недостаточная яркость и контрастность изображения, может оказывать негативное влияние на ваше зрение. Поэтому, при выборе монитора или телевизора следует обращать внимание на то, как организована подсветка того или иного устройства, ее достоинства и недостатки.

Для создания монитора или телевизора, который будет качественно передавать изображение, одной подсветки не достаточно. Большое значение имеет тип используемой ЖК-матрицы.

Например, мониторы построенные на IPS-матрице с CCFL лампами, будут превосходить по качеству изображения мониторы на TN-матрице с ЛЕД подсветкой. Поэтому при выборе монитора или телевизора нужно обращать внимание и на этот параметр.

Из-за непонимания, многие неверно воспринимают такие выражения, как LED-монитор или LED-телевизор (читается как «эл э ди телевизор»).

Термин «LED-телевизор» или «LED TV» был введен корпорацией Samsung, для выделения на фоне остальных моделей, новой линейки LCD-телевизоров, которые в качестве подсветки экрана используют светодиоды.

К непониманию этих терминов (в маркетинговых целях), очень большие усилия приложили производители мониторов и телевизоров, вводя нас в заблуждение и пытаясь заверить, что приставка LED в названии изделия, позволяет им выделить монитор или телевизор в новый тип, отличный от жидкокристаллической технологии.

На самом деле LED, это только вид подсветки жидкокристаллической матрицы дисплея и ни чего больше. Будь то монитор, телевизор или другое устройство.

Технология LED-подсветки, по сравнению с CCFL имеет несколько вариантов исполнения.

Обо всех типах, плюсах и минусах LED-подсветки я расскажу ниже, а сейчас перейдем к старой, но еще держащейся на плаву, технологии подсветки монитора CCFL лампами.

Подсветка ЖК-матрицы CCFL лампами

CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamps) – флуоресцентные лампы с холодным катодом. Ранее использовались лампы с горячим катодом HCFL, но из-за своей ненадежности и недолговечности были заменены на CCFL.
Лампы CCFL представляют собой те же лампы дневного света, только уменьшенного размера. Принцип работы у них такой же. На внутреннюю поверхность лампы нанесен слой люминофора, а сама она заполнена смесью инертного газа с парами ртути. При подаче напряжения пары ртути взаимодействуют с люминофором, и он начинает светиться.

Подсветка матрицы дисплея CCFL лампами может быть организована следующими способами ⇒

Для равномерного распределения света всеми перечисленными способами, применяется специальная, адаптированная к каждому из них система рассеивания, состоящая из различных форм и размеров световодов и призм. Вариантов организации равномерного распределения света существует достаточно много.

Данный вид подсветки нашел широкое применение в производстве ЖК-мониторов, телевизоров и жидкокристаллических дисплеях для другой техники.

На сегодняшний день подсветка мониторов CCFL лампами изжила себя и считается устаревшей, но в некоторых областях ее еще успешно применяют.

Технология подсветки CCFL лампами очень сильно сдала позиции при производстве ЖК телевизоров (более 90% всех выпускаемых сегодня жидкокристаллических телевизоров, используют в качестве подсветки светодиоды), но в производстве профессиональных и полупрофессиональных мониторов для работы с изображениями, где очень важна точность цветопередачи, она еще продолжает присутствовать. В таких мониторах используются качественные, специально подобранные лампы, излучающие равномерный и однородный свет.

Светодиодная подсветка с использованием RGB LED может дать точность цветопередачи, которую обеспечивают CCFL лампы и даже лучше, но ее реализация пока значительно дороже.

У покупателя сегодня есть выбор. Прилично сэкономить и приобрести монитор с использованием старого типа подсветки, но по техническим характеристикам практически ничем не уступающим современным моделям, либо потратиться и выбрать один из лучших профессиональных современных мониторов с RGB LED подсветкой, который по сумме своих потребительских качеств будет лучше любого монитора, использующих в качестве подсветки CCFL лампы.

Так же небольшую нишу себе отвоевали лампы CCFL с высокой частотой работы, которые применяются в 3D мониторах. LED – подсветка так же используется и при их производстве, но ее исполнение сложнее и требует больше затрат.

LED-подсветка

Самым современным способом подсветки ЖК-матриц мониторов и телевизоров являются светодиоды. Разработчики давно уже хотели массово внедрить технологию светодиодной подсветки, но мешали как технологические, так и экономические составляющие.

Обкатку подсветки светодиодами жидкокристаллических экранов начали с ноутбуков, потом, по мере удешевления и повышения качества, она перекочевала на рынок жидкокристаллических телевизоров, где и получила бурное развитие.

На сегодняшний день светодиодная подсветка полностью захватила рынок ноутбуков (сейчас найти новые модели ноутбуков с CCFL подсветкой невозможно). Полностью овладела телевизорами и продолжает свое победное шествие в сторону мониторов для ПК.

В чем же секрет такого взрывного роста использования в качестве подсветки светодиодов? Что Мы имеем сейчас, и чего ждать от технологии LED подсветки в будущем? На эти и другие вопросы, я отвечу далее…

Типы LED-подсветки

Всего существует два основных типа LED подсветки дисплеев ⇒

Так же подсветка дисплея может быть статической и динамической ⇒

Реальный показатель контрастности всех типов LED-подсветки не превышает 1000:1.

Боковая подсветка

Самый распространённый тип подсветки. В ней светодиоды могут быть расположены сверху, снизу, либо по всему периметру LCD матрицы. Зависит от технологии производства конкретного производителя. В данном типе подсветки применяются только белые светодиоды (White LED).

Для равномерного распространения света по всей площади ЖК-панели используются (как и в случае с CCFL лампами) специальная рассеивающая подложка.

По своим световым характеристикам (по сравнению с CCFL-подсветкой), может отличаться как в лучшую, так и в худшую сторону. Зависит от производителя, качества сборки конкретной модели и используемых элементов.

Главное преимущество боковой подсветки – дешевизна исполнения. Технология изготовления LCD-панелей с LED-подсветкой дешевле, чем с CCFL.

Так же на ее основе можно создавать очень тонкие модели мониторов и телевизоров. Значительно тоньше моделей на основе ламп.

Данную возможность очень умело используют продавцы, уверяя нас, что чем тоньше монитор или телевизор, тем он технологичнее и «круче». На самом деле это не всегда так, даже скорее всего почти никогда.

Такой тип подсветки применяется в очень популярных LED-телевизорах Samsung и LG (в телевизорах этой корпорации технология боковой подсветки называется Edge LED). Хотя эти производители выпускают модели телевизоров и с более продвинутыми типами подсветки.

Еще один несомненный плюс боковой подсветки, это низкое энергопотребление. Как по сравнению с CCFL, так и матричной (RGB или White LED).

Основными недостатками, при построении подсветки монитора с боковым размещением, является сложность достижения ее равномерности и абсолютная невозможность ей управлять динамически.

Она или включена, или выключена для всего экрана монитора, что негативно сказывается на изображении, особенно при быстрой смене темных и светлых участков.

Матричная подсветка

При построении матричной, ковровой, тыльной или Full-LED подсветки размещение светодиодов происходит равномерно по всей площади ЖК-панели. Реализация этого способа значительно дороже, так как сильно увеличивается необходимое количество LED-элементов.

Отличие матричной подсветки от боковой, заключается в намного более равномерном освещении матрицы дисплея, и возможностью динамически управлять подсветкой отдельных участков матрицы. Оба этих свойства позволяют добиться более насыщенного черного цвета и высокого соотношения динамического контраста, что положительным образом сказывается на получаемом изображении. Ниже на видео можно посмотреть, как это происходит.

Из-за технологии, количества и места размещения светодиодов, толщина мониторов и телевизоров больше, а энергопотребление выше, чем при использовании боковой подсветки.

Может быть реализована двумя способами ⇒

Различие между этими двумя способами состоит в использовании различных по излучаемому свету светодиодов и их компоновке.

Необходимость использования цветных светодиодов и их большего количества объясняет, почему мониторы и телевизоры, построенные на RGB LED, столь дороги и потребляют больше электроэнергии.

Если в первом случае может использоваться как статическое, так и динамическое управление подсветкой, то во втором применяется только динамическое.

Чем больше светодиодов используется в Full-LED подсветке, тем точнее можно регулировать яркость в каждой отдельной области экрана.

Обе технологии имеют как преимущества, так и недостатки. В первом случае ниже стоимость и меньший уровень энергопотребления. Во втором мы платим больше, за более качественную картинку.

LED или CCFL. Какая подсветка лучше?

Преимущества CCFL перед LED ⇒

Как видим, преимущество CCFL ламп перед LED в принципе одно, это более подходящий для человеческого глаза диапазон световых волн. И в правду, поработав за монитором с LED-подсветкой, многие жалуются на усталость в глазах, и даже головные боли. Со временем этот недостаток будет устранен, благодаря налаженному дешевому производству светодиодов нужного спектра свечения.

Недостатки CCFL перед LED ⇒

30-50% в зависимости от диагонали панели и качества исполнения разводки питания.

Преимущества LED перед CCFL ⇒

Недостатки LED перед CCFL ⇒

Выводы

Развитие светодиодной светотехники сейчас идет бурными темпами. Светодиодами заменяют различные типы ламп, где только можно: в автомобильной промышленности, производстве ламп для дома и улиц, рекламных объявлениях, электронике.

Все это очень положительно сказывается на стоимости светодиодов и конечной продукции с их применением. Сейчас уже не найти в продаже мониторы или телевизоры, в которых для подсветки используются лампы с холодным катодом.

В свою очередь производители должны порадовать нас более дешевой и качественной продукцией на основе LED-подсветки. За этой технологией будущее.

Идеальным вариантом является покупка устройства с Full-LED RGB подсветкой. Далее идет Full-White LED. Нужно выбрать максимально качественную модель устройства. И на последнем месте устройства с боковой LED-подсветкой и CCFL лампами. Желательно с данными типами подсветки не покупать телевизоры, так как диагональ их намного больше, чем у монитора, и все недостатки изображения будут очень сильно видны.

Источник

Подсветка LCD-дисплеев

Жидкокристаллические дисплеи (LCD) являются пассивными устройствами отображения информации. Для того чтобы сформированное изображение воспринималось глазом человека, его необходимо освещать, в простейшем случае — естественным внешним светом. При недостаточном естественном освещении или его отсутствии для дисплея может быть использован искусственный источник света.

Большинство современных LCD работают в одном из трех режимов отображения: в режиме полного отражения, при котором внешний свет отражается от рефлектора, расположенного позади дисплея (рис. 1, а); в режиме полуотражения, при котором рефлектор отражает внешний свет, но способен пропускать свет от источника света, расположенного позади него (рис. 1, б); в режиме подсвечивания, при котором рефлектор, отражаю- щий внешний свет, отсутствует и для подсветки изображения используется специальный источник света (рис. 1, в).

Прием, при котором используется специальный источник света, получил название «подсветка» (backlight). Для реализации подсветки используется несколько технологий, которые будут рассмотрены ниже.

Электролюминесцентная (EL) подсветка

Электролюминесцентная подсветка обеспечивает равномерное освещение и выполняется в тонком и легком конструктиве (рис. 2).

Такая подсветка обеспечивает получение различных цветов, в том числе белого, чаще всего используемого в LCD. Потребление при электролюминесцентной подсветке относительно мало, однако для ее организации необходим источник переменного напряжения 80…100 В частотой около 400 Гц (типовое значение). В качестве такого источника используют преобразователи DC/DC, трансформирующие напряжение постоянного тока 5, 12 или 24 В в переменное напряжение требуемой величины. Это наиболее экономичный с точки зрения потребления тип подсветки, и он чаще всего используется в устройствах с батарейным питанием. Срок жизни электролюминесцентной подсветки (снижение яркости наполовину от исходной) составляет порядка 3…5 тыс. часов и зависит от установленной яркости свечения (рис. 3).

Отличительные особенности электролюминесцентной подсветки:

Светодиодная (LED) подсветка

Светодиодная подсветка характеризуется самым длительным сроком службы — минимум 50 тыс. часов — и большей, чем у EL-подсветки, яркостью. Подсветка обеспечивается твердотельными приборами и, следовательно, может работать непосредственно от источника напряжения 5 В без использования преобразователей. Однако для ограничения тока через LED необходима установка токоограничительных резисторов. Цепочка светодиодов располагается вдоль боковых поверхностей дисплея или в виде матрицы под диффузором (рассеивателем) и обеспечивает яркую равномерную подсветку (рис. 4, а, б).

Боковая подсветка используется в модулях с количеством знакомест в строке до 20. При количестве знакомест свыше 20 в центре LCD образуется более темная, чем на краях, область. Для устранения этого недостатка применяют специальные меры, например дополнительную подсветку сверху.

Матричная LED-подсветка обеспечивает более яркий и равномерный свет. При разработке такой подсветки определяющим фактором является потребление. Не рекомендуется ее использовать в устройствах с батарейным питанием, в которых требуется постоянно включенная подсветка.

Светодиоды LED-подсветки работают при напряжении питания 4,2 В (типовое значение). Потребление подсветки определяется количеством включенных светодиодов, и, следовательно, с увеличением размера дисплея растет потребление, составляющее от 30 до 200 мА и более.

Цвет LED-подсветки может быть разным, в том числе и белым, но чаще всего используется желто-зеленая подсветка. Ее светоизлучение выше, чем у EL-подсветки. Возможно управление яркостью свечения посредством потенциометра или ШИМ-регулятора.

Принимая во внимание стоимость преобразователей, используемых с EL, применение LED-подсветки более экономично. Толщина модуля с LED-подсветкой на 2–4 мм больше, чем у модуля с EL-подсветкой или без подсветки.

Отличительные особенности светодиодной подсветки:

Подсветка флуоресцентными лампами с холодным катодом (CCFL)

Для CCFL-подсветки характерны относительно малое потребление и очень яркий белый свет. Используются две технологии: прямая и боковая подсветки (рис 5, а, б).

В обоих случаях источником света являются флуоресцентные лампы с холодным катодом (источники локального светового пятна), свет от которых по всей площади экрана распределяется диффузорами (diffuser) и световодами (light guide). Боковая подсветка позволяет реализовать модули малой толщины и с меньшим потреблением. CCFL-подсветка используется в первую очередь в графических LCD, и срок службы СCFL-подсветки выше, чем у EL-подсветки — до 10–15 тыс. часов.

Посредством CCFL обеспечивается подсветка больших поверхностей, поэтому она используется преимущественно в больших плоскопанельных дисплеях. Большим достоинством CCFL является возможность получения бумажно-белого цвета, что делает CCFL практически единственным источником подсветки цветных дисплеев. Для работы флуоресцентных ламп необходимы преобразователи с выходным напряжением переменного тока от 270 до 300 В.

Отличительные особенности подсветки флуоресцентными лампами с холодным катодом (CCFL):

В табл. 1–3 приводятся характеристики флуоресцентных ламп с холодным катодом.

В приведенной ниже табл. 4 даны сравнительные характеристики трех основных типов подсветки и их основные области применения.

Источник