Особенности светодиодной подсветки
Для начала нужно разобраться в терминологии. Существует 2 технологии с похожими названиями — LED и OLED. В первом случае речь идет о телевизорах, которые представляют собой разновидность ЖК-панелей, только вместо устаревшей ламповой подсветки применяется светодиодная.
Она может быть 2 видов. Если светодиоды расположены по краям панели, это Edge LED. Если установлены по всей площади, но позади кристаллов, то это Direct LED. Регулирование уровня просачивающегося света осуществляется матрицей, так и создается изображение на экране.
OLED — это телевизоры, в которых матрица состоит из соединенных друг с другом органических светодиодов, которые в дополнительной подсветке не нуждаются, поскольку сами являются источником света. Стоят такие телевизоры дороже, чем приборы типа Direct LED.
Применяемая в таких моделях технология влияет на несколько параметров:
Сравнение OLED технологии с другими.
Контрастность изображения. Бывает динамической и статической. В 1 случае происходит регулирование яркости свечения каждого диода по отдельности. Статическая контрастность определяется только характеристиками матрицы дисплея.
Яркость.
Угол обзора. Это важный показатель, поскольку чаще всего телевизор смотрят всей семьей и нужно, чтобы изображение было четким, без искажений в любой точке комнаты. Чем больше угол обзора — тем лучше, и топовые модели Direct LED такой показатель обеспечивают.
Глубину черного цвета. От этого зависит качество изображения. Хотя лучше всего с этой задачей справляются OLED-телевизоры, модели Direct LED тоже демонстрируют неплохие результаты.
Цветовой охват и цветопередача.
Время отклика. На заре появления таких моделей изображение при воспроизведении каких-то динамических сцен часто обладало своеобразным «шлейфом», поскольку пиксели не успевали менять уровень яркости. Сейчас этого практически нет, у большинства крупных производителей отклик является практически моментальным
Но задержка бывает, и на этот параметр следует обратить внимание.
Частоту обновления.
Благодаря тому, что подсветка светодиодами у телевизора помогла добиться отличных показателей, такие модели пользуются высоким спросом у пользователей. Тем более что телевизоры потребляют мало электроэнергии, а служат дольше, чем ЖК-приборы предыдущего поколения.
Разработчики продолжают совершенствовать технологии. В качестве примера можно привести технологию Local Dimming. Она обеспечивает локальное затемнение независимо от типа освещения. На практике означает, что есть возможность управлять группами светодиодов.
Метод является востребованным, но и он нуждается в совершенствовании, поскольку не решает проблемы отображения мелких деталей на затемненных участках, появления цветных ореолов там, где соседствуют контрастные цвета. А также технология не позволяет обеспечить однородность цветопередачи — некоторые пятна могут быть слишком яркими.
Что такое IPS дисплей?
IPS расшифровывается как переключение в плоскости и относится к тому, как молекулы внутри жидких кристаллов ЖК-дисплея расположены и ориентированы. Как следует из названия, молекулы
расположены параллельно плоскости экрана, а не перпендикулярно, как в случае с наиболее популярными технологиями TFT, витыми нематическими панелями или TN, и VA, или панелями с
вертикальным выравниванием.
IPS был разработан как решение проблем ограниченных углов обзора и нечетких проблем при просмотре экрана из неперпендикулярного положения. Поскольку молекулы жидких кристаллов
параллельны, угол обзора значительно шире, а точность воспроизведения цвета остается точной независимо от положения зрителя. Изображения также выглядят более четкими, более
«реалистичными». В мониторах TN цвета кажутся смещенными и даже инвертированными, поскольку угол обзора становится все более и более экстремальным.
Технология IPS приводит к отсутствию искажений поверхности, таких как хвосты
Избегание этих типов артефактов особенно важно, когда устройства с сенсорным экраном
используют технологию IPS LCD. Прикосновение пальца не приводит к неприглядным временным вмятинам экрана
Недостатком IPS считается то, что он стоит значительно дороже, чем ЖК-дисплеи TN, требует большей мощности, а ориентация молекулы совпадает с более медленным временем отклика/частотой
обновления и коэффициентом контрастности, чем у аналога TN. TN имеет частоту обновления до 144 Гц, в то время как IPS в лучшем случае ограничивается 60 Гц.
Время отклика имеет решающее значение, поскольку оно может привести к появлению ореолов, если оно слишком длинное Ghosting – это артефакт отображения, вызванный быстрым изменением
положения объектов на экране. Монитор не может успевать за движением и достаточно быстро менять цвета, создавая своего рода призрачный след за объектом, пока он не догонит его.
Чтобы усложнить ситуацию, существуют варианты IPS, такие как Advanced Super-IPS, Professional IPS и Advanced High-Performance IPS. Для простоты разница связана с тем, насколько
хорошо технология IPS улучшает контрастность и диапазон цветовой гаммы.
Почему OLED показывает четче, чем плазма
В середине 2000-х годов стандартным ЖК-дисплеям уже была альтернатива — плазменные экраны. Десять лет назад они давали более четкое изображение, чем LCD, и считались прорывной технологией. В 2014-м история зашла в тупик: производители посчитали развитие плазменных экранов нерентабельным и прекратили выпуск всех таких устройств.
Сейчас телевизоры с плазменным экраном можно купить с рук, так как некоторые все же считают, что такие экраны до сих пор предлагают лучшее качество изображения. На деле жидкокристаллические дисплеи проделали большой путь, и даже современные LCD-экраны успели превзойти плазменные экраны.
Разница качества изображения ЖК- и OLED-дисплеев
(Фото: ASUS)
Все дело в размере пикселя. Чем он мельче, тем большее разрешение может получить сколь угодно маленький экран. Технология плазменных дисплеев подразумевает определенный размер пикселя, который при всем желании не может уменьшиться. Это незаметно в гигантских экранах во всю стену, но становится критически важным при выборе компактного телевизора или ноутбука.
Причина в том, что каждый пиксель в плазменных экранах представляет собой сечение трубки, в которую закачан инертный газ. Этот газ находится в четвертом агрегатном состоянии — плазмы, — откуда и берется название. Такие трубки нужно компактно разместить под поверхностью дисплея. Получается, что в небольших размерах плазменные экраны не могут выдавать столь же четкое изображение, как OLED и даже LCD-дисплеи 2020-х годов, — у «плазмы» крупнее пиксель.
Технология подсветки Edge LED – компактное и стильное решение
Первым вариантом в нашем случае будет необычная и, в определённой степени, экспериментальная Edge LED-подсветка. Несмотря на то, что она имеет ряд существенных недостатков, её использование в современных экранах часто бывает оправданным.
Конструктивные особенности Edge LED
Чтобы полноценно понять, что это такое Edge LED- подсветка, нам, в первую очередь, понадобится перевести на русский язык первое слово из названия. Для тех, кто не хочет смотреть в англо-русский словарь, подскажем, что термин «Edge» означает «Угол». Отсюда следует и главная отличительная черта технологии: такая подсветка располагается на боковых гранях (чаще всего, правый и левый край) внутренней поверхности дисплея.
Угловое расположение ламп нашло широкое применение и в быту, например, в зеркалах или витринах магазинов
В конечном итоге, это приводит к уменьшению толщины монитора или телевизора, а также меньшей нагрузке для зрения. Но есть и очень крупная «ложка дёгтя» – при неправильном распределении количества ламп по сторонам экрана и мощности их свечения, на картинке будут заметны локальные затемнения либо, наоборот, слишком яркие фрагменты.
Чем меньше толщина вашего телевизора или монитора, тем больше шансов, что в нём установлена Edge LED
Преимущества и недостатки
Как и у любого научного изобретения, у героинь нашего обзора есть сильные и слабые стороны. Частично мы описали выгоды и недоработки Edge LED в предыдущем пункте, но сейчас давайте соберём все «за» и «против» вместе для более полной картины.
| «Плюсы» | «Минусы» |
| Более компактные габариты матрицы и корпуса LCD-устройства за счёт выгодного расположения элементов. | Повышенное энергопотребление, связанное с необходимостью освещать большую площадь малым числом LED-ламп. |
| Высокие показатели яркости и удобства для просмотра информации. | Высокий риск появления локальных затемнений при неправильных расчётах производителей. |
Неравномерное распределение света не только портит внешний вид, но и мешает насладиться фильмами или видеоиграми
Отличие LED от LCD и преимущества светодиодной подсветки
LED/LCD телевизоры несут в себе ряд преимуществ по сравнению с обычными ЖК-телевизорами с ламповой подсветкой. Главное отличие LED от LCD в том, что светодиоды значительно меньше, чем лампы CCFL, а это означает, что LED телевизоры могут быть сделаны гораздо более тонкими. В наши дни большинство телевизоров имеют толщину менее 3 см, за счёт того, что LED-подсветка добавляет очень мало глубины к профилю корпуса.
Светодиоды потребляют меньше энергии, чем их ламповые коллеги CCFL, но наиболее важное различие между ними состоит всё-таки в возможности создания так называемого локального затемнения – селективной подсветки, что позволяет чёрный цвет сделать более глубоким и улучшить картинку в целом. Проблема с CCFL-подсветкой заключается в том, что люминесцентные лампы освещают весь экран равномерно, так что разработчики не имеют возможности изменять интенсивность подсветки в различных частях экрана
Даже если нужно показать один белый пиксель на полностью чёрном экране, свет сзади должен излучаться на полной яркости
Проблема с CCFL-подсветкой заключается в том, что люминесцентные лампы освещают весь экран равномерно, так что разработчики не имеют возможности изменять интенсивность подсветки в различных частях экрана. Даже если нужно показать один белый пиксель на полностью чёрном экране, свет сзади должен излучаться на полной яркости.
LED телевизоры предлагают решить эту проблему с помощью локального затемнения. Идея этого метода заключается в контроле яркости светодиодов, вследствие чего они могут не излучать максимально яркий поток всё время, они могут быть приглушены или полностью отключены.
Это делает уровень чёрного и контрастность изображения намного лучше. Представьте космическую сцену. У нас большое пространство чёрного, разбавленное маленькими яркими точками (звёздами) и, к примеру, один яркий объект (возможно, планета или космический корабль) в середине экрана.
Для съёмки это чрезвычайно трудное изображение, но ещё труднее отобразить его, потому что ЖК-панели не так уж здорово справляются с блокировкой светового потока, поступающего от подсветки. Вот где может пригодиться локальное затемнение. С помощью этой функции телевизор может отключить весь ненужный свет и использовать его только в местах расположения звёзд и звездолёта, обеспечив последним красивую подсветку на фоне мертвенно-чёрного космического пространства.
Тем не менее, следует отметить, что не все LED телевизоры оснащены локальным затемнением. Вообще говоря, LED телевизоры бывают двух видов: с подсветкой по ободу экрана и полномассивные. И только полный массив может локально затемнить подсветку достаточно хорошо, солидно конкурируя в этом с плазменными телевизорами.
В последнее время некоторые производители разработали телевизоры с краевой подсветкой, обладающие функционалом локального затемнения (серии Samsung UND8000, LG LW5600), но из-за особенностей их проектирования они, как правило, не могут разумно «выключать» различные части экрана, (т.е. так, как это делают телевизоры с полномассивной подсветкой). Поэтому при покупке ЖК-телевизора, прежде чем вытащить кошелёк, убедитесь, что вы точно знаете, какой тип подсветки у вашего предполагаемого гаджета.
Интерактивная доска
Интерактивная доска (англ. interactive whiteboard), представляет собой большой сенсорный экран, работающий как часть системы, в которую также входят компьютер и проектор. С помощью проектора изображение рабочего стола компьютера проецируется на поверхность интерактивной доски. В этом случае доска выступает как экран. С проецируемым на доску изображением можно работать, вносить изменения и пометки. Все изменения записываются в соответствующие файлы на компьютере, могут быть сохранены и в дальнейшем отредактированы или переписаны на съемные носители. В этом случае, электронная доска работает в качестве устройства ввода информации.
Доской можно управлять как с помощью специального стилуса, так и с помощью прикосновений пальцем. Это зависит от того, какие технологии были использованы при изготовлении доски.
Связь доски и компьютера двусторонняя, а палец или перо (стилус, ручка) интерактивной доски работает как мышь.
Интерактивные доски активно используются в учебных классах школ в качестве средства компьютерной поддержки урока, в тренинг-центрах, комнатах переговоров.
При работе с интерактивной доской проектор может передавать изображение с документ-камеры, которая дает возможность еще больше разнообразить учебный процесс.
Виды подсветки
QD Vision
Подсветка диодами бывает нескольких типов, различается цветом и способом расположения. В плане цвета источника свечения выделяют:
- White LED (одноцветная система с белыми светодиодами). Доступная, но по качеству выигрывает у CCFL-ламп. Дело в том, что диоды более энергоэффективны и в их составе отсутствует ртуть. Цветопередача и глубина охвата такой подсветки мало чем отличается от LCD;
- RGB (разноцветная). С увеличенной палитрой оттенков, что повышает цветопередачу. Стоят такие телевизоры дороже, света тянут больше, и требуют мощного графического процессора;
- QD Vision (смешанная). В основе подсветки лежат светодиоды синего цвета и особая пленка с квантовыми точками зеленого и красного цветов. Особенность технологии – излучение строго ограниченного и настроенного спектра оптических волн. Это позволяет расширить цветовой диапазон и интенсивность красок. В сравнении с RGB, QD Vision считается более энергоэффективной технологией. Смешанная подсветка активно используется производителем Triluminos .
Что до размещения подсветки, бывает два варианта:
Устройства с LED-подсветкой оптимальны в плане соотношения цены к качеству. В них реализованы успешные технические решения, которые повышают четкость и цветопередачу изображения.
Конечно, будущее за OLED-устройствами, с органическими диодами, из которых «собирается» единица изображения. Но такие панели сейчас дорогие, а раскрыть себя в полной мере способны только при большой диагонали.
Матрицы типа TN
Витой нематик или TN, была самой первой ЖК-технологией, разработанная в конце 20-го века. Она проложила путь для перехода индустрии дисплеев от CRT. В дисплеях TN жидкие кристаллы уложены в витую, спиралевидную структуру.
Их состояние «выключено» по умолчанию позволяет свету проходить через два поляризационных фильтра. Однако при подаче напряжения они раскручиваются и блокируют прохождение света.
TN-панели уже несколько десятилетий используются в таких устройствах, как портативные калькуляторы и цифровые часы. В этих сценариях питание требуется только для тех участков дисплея, где свет не нужен. Иными словами, это невероятно энергоэффективная технология.
TN была доминирующей технологией ЖК-дисплеев в течение многих лет благодаря своей дешевизне и энергоэффективности. Эта же система может дать цветное изображение, если использовать комбинацию красных, синих и зеленых субпикселей.
Однако TN-матрицы имеют ряд существенных недостатков, включая узкие углы обзора и низкую точность цветопередачи. Это связано с тем, что в большинстве этих матриц используются субпиксели, которые могут передавать только 6 бит яркости.
Это ограничивает цветопередачу всего 26 (или 64) оттенками красного, зеленого и синего цветов. Это намного меньше, чем у 8- и 10-битных дисплеев, которые могут воспроизводить 256 и 1024 оттенка каждого основного цвета соответственно.
В начале 10-х годов многие производители смартфонов использовали TN-панели для снижения стоимости. Однако индустрия практически полностью отошла от них. Производители телевизоров пошли по этому же пути, где широкие углы обзора являются важным преимуществом, если не необходимостью.
Тем не менее, TN-матрицы по-прежнему используются в других устройства. Чаще всего этот вид панели можно встретить в низкокачественных устройствах, например, в ноутбуках стоимостью до 500 долларов.
Плюсы:
- Низкая стоимость производства
- Энергоэффективность
- Быстрое время отклика
Минусы:
- Низкая точность цветопередачи
- Узкие углы обзора
- Низкий коэффициент контрастности
Как устроены OLED-дисплеи
OLED — это органические светодиоды, которые самостоятельно испускают свет при прохождении через них электрического тока. На английском эта аббревиатура расшифровывается как Organic Light Emitting Diod.
Если переводить на русский язык, получатся светоизлучающие органические дисплеи. Органические — не значит «живые». Здесь под органикой подразумеваются углеродсодержащие полимеры, которые фосфоресцируют, если через них пропустить ток. Причем светятся они тем ярче, чем больше тока на них подать. Если ток не подавать вовсе, свечения не будет.
Технология OLED превзошла LCD и LED по многим показателям. До недавнего времени матрицы на основе органических светодиодов встречались только в смартфонах и телевизорах. В 2020 году выпуск ноутбуков с OLED-дисплеями начала компания ASUS.
Фото: ASUS
Тренды на рынке дисплеев в ближайшие годы
- Замещение LED-дисплеев на более современные OLED-дисплеи. От массового обновления останавливает только цена: по состоянию на 2021 год OLED стоят дороже. Но бурное развитие этой технологии и открытие новых заводов неизбежно приведет к удешевлению — вопрос только в сроках.
- Захват верхней ценовой категории еще более совершенными экранами — такими как TOLED. Это прозрачные экраны, позволяющие легко видеть изображение даже на очень ярком свете.
- Дополненная реальность. Абсолютная прозрачность TOLED-дисплеев позволит крепить их прямо на окна или лобовые стекла автомобилей и при необходимости выводить всплывающие подсказки для водителя при движении по дороге. Технологию также можно будет адаптировать для шлемов: удачная находка для мотоциклистов, летчиков и профессиональных гонщиков.
- Технология microLED. «Эта технология должна решить главный недостаток текущих OLED-панелей: выгорание органических светодиодов. В технологии microLED органический светодиод заменили на микроскопический светодиод из нитрида галлия, который способен проработать намного дольше и не подвержен выгоранию. На ближайшие десять лет у разработчиков microLED стоит главная задача — добиться качественно нового подхода в пайке микроскопических светодиодов, чтобы стало возможным увеличение количества пикселей на дюйм. Соответственно, по качеству строения дисплея microLED сможет догнать OLED. С течением времени стоимость производства microLED снизится настолько, что технология будет конкурировать с OLED-панелями», — рассказал Влад Захаров.
- Еще одна перспективная разработка — PHOLED. В ней задействованы диоды с электрофосфоресценцией ультравысокого КПД. Если классический OLED преобразует в свет всего 25% полученной электроэнергии, то результативность PHOLED стремится к 100%. Следовательно, энергии тратится вчетверо меньше, и образуется колоссальная экономия: как в деньгах, так и в размерах батареи для смартфона или ноутбука.
Но что еще важнее — эффективность PHOLED сделает возможной давнюю мечту фантастов: превращение в дисплей целых стен. Низкое энергопотребление таких диодов позволит покрыть ими, к примеру, стену комнаты и освещать помещение диодами, а не лампочкой. Это изменит сам принцип того, как освещаются дома, и сделает здания со светящимися снаружи стенами привычным атрибутом городского пейзажа.
Составные светодиоды
Директ-подсветка телевизоров — это не классическая технология RGB LED. Для обеспечения оптимального показателя цветового охвата были придуманы составные светодиоды. Но это не дало нужного эффекта. Зато на основе технологии разработаны более совершенные методы, которые и обеспечили желаемый результат. Поэтому в моделях телевизоров применяются квантовые точки, т. е. светодиоды 2 типов: GB-R LED и RB-G LED.
Варианты подсветки.
В 1 случае речь идет об объединении в один светодиод зеленого и синего элементов, а сверху он покрывается красного оттенка люминофором. Во втором варианте происходит объединение синего и красного светодиодов, а люминофор имеет зеленый оттенок.
