ЖК- кристаллы правильной ориентации

Телевизоры на основе ЖК-матриц вытесняют аппараты с плазменной панелью и обычные кинескопные. Производят ЖК-телевизоры компании Sony, Panasonic, Samsung, Philips. ЖК-телевизоры с разрешением Full HD (1920х1080) с диагональю 32дюйма наиболее популярны для гостиных. Достоинством ЖК-телевизора является качество цветного изображения. Световое излучение, которое воспринимает зрительный аппарат, лежит в диапазоне 380-780нм. Этот диапазон – видимый спектр, за его пределами находятся ультрафиолетовый и инфракрасный диапазоны, которые глаз не воспринимает. Количество различимых глазом цветов зависит от условий наблюдения, тренированности наблюдателя и др. Глаз различает около 10млн.цветов, отличающихся насыщенностью, светлотой, цветовым тоном. Такое многообразие цветов нуждается в классификации, в основе которой лежит наука колориметрия, учитывающая теорию трёхкомпонентного цветового зрения и понятия о трёхмерном цветом пространстве.

В законе смешения утверждается, что любые четыре цвета находятся в линейной зависимости, т.е. любой цвет может быть выражен через любые три взаимнонезависимых цвета в виде суммы с определённым коэффициентом.

Физиологические основы цветового зрения базируются на теории трёхкомпонентного зрения, выдвинутой Ломоносовым, согласно которой на сетчатке глаза имеются три вида нервных аппаратов, каждый из которых обладает чувствительностью к определённому участку видимого спектра – коротковолновому (синему), средневолновому(зелёному), длинноволновому (красному). При пространственном смешении глаз воспринимает их как единое целое. Воспроизведение цветного изображения на телевизионном экране основано на пространственном смешении цветов. В 1931г Международная комиссия по освещению (МКО) стандартизировала три монохроматических излучения с длинами волн 700нм, 546,1нм, 435,8нм, каждый из которых действует на свой светочувствительный аппарат, кроме того зелёный и синий активно излучаются парами ртути, что облегчает проведение колориметрических измерений.

Основой ТВ является ЖК-матрица, состоящая из жидких кристаллов (ЖК). ЖК – уникальные вещества, которые в «спокойном» состоянии являются обычными жидкостями, под действием электрического тока приобретают упорядоченность, характерную для кристаллов. Из-за этого свойства эти жидкости получили название «кристаллы».

Уникальное свойство жидких «кристаллов» - возможность изменения пространственной ориентации кристаллов под воздействием внешнего электрического поля, что позволяет влиять на проходящий через них свет. В современных ЖК-матрицах используется способность жидких кристаллов в упорядоченном состоянии изменять поляризацию проходящего через них света. В сочетании с двумя поляризаторами это позволяет с помощью электрического поля управлять пропусканием каждого пикселя ЖК-матрицы.

ЖК-матрица – многослойная структура, состоящая из двух скрещённых поляризаторов и двух стеклянных пластинок с управляющими электродами, между которыми расположены жидкие кристаллы. Для формирования изображения на ЖК-дисплее позади матрицы располагаются лампы подсветки (4-6шт). Для формирования цветного изображения перед матрицей размещают цветной фильтр основных цветов (красного, синего, зелёного): полноцветный пиксель формируется из трёх субпикселей основных цветов.

Если бы жидкие кристаллы между ними отсутствовали (или прибывали в аморфном состоянии), то свет, прошедший через первый поляризатор, полностью запирался бы вторым и не проходил через него.

Жидкие кристаллы всё кардинально меняют, т.к. способны вращать плоскость поляризации проходящего через них света. При определённой ориентации (под действием рабочего, но в отсутствии управляющего напряжения) кристаллы расположены параллельно поляризаторам, причём верхний и нижний слой кристаллов перпендикулярны друг другу. Такое расположение позволяет кристаллам «поворачивать» плоскость поляризации проходящего через них света на 90^о, в результате этого свет, прошедший через первый поляризатор, беспрепятственно проходит через второй. Это подтверждает, что в случае выхода из строя ячейки свет будет проходить через неё, и на экране будет постоянно светящаяся точка («битый пиксель»).

Если воздействовать на ячейку управляющим напряжением, то кристаллы будут разворачиваться, а её свойства изменяться. Вследствие этого будет поворачиваться и плоскость поляризации света, удаляясь от плоскости «полного пропускания», в результате чего часть света будет отсекаться, и яркость пикселя будет падать. Так формируется картинка на экране.

Проблемой TN – матрицы являются не очень большие углы обзора, а также значительные изменения цветов при отклонении линии взгляда от перпендикулярного к экрану направления. С другой стороны технология обеспечивает максимальную скорость срабатывания ячейки, минимальное энергопотребление и максимальна дешева.

Для устранения проблем, присущих TN – матрице, в частности, маленьких углов обзора и не очень натуральной цветопередачи, была создана более дорогая матрица IPS (In Plane Switch, переключение в одной плоскости). Такие матрицы производят заводы известных компаний Hitachi, LG, Philips.

Как следует из названия технологии, все кристаллы расположены постоянно параллельно плоскости панели и поворачиваются одновременно. Для этого на нижней стороне каждой ячейки поместили по два электрода, что, к сожалению, несколько снижает контрастность и яркость панели. Зато, в отличии от TN – матрицы, данная панель в активном состоянии (то есть при включённом управляющем напряжении) пропускает цвет, а в пассивном (при отсутствии напряжения) – нет. Поэтому неработающие пиксели выглядят на экране чёрными, а не светлыми, как у TN, что в большинстве случаев является предпочтительным.

Матрица IPS технологии обеспечивает лучшую цветопередачу и большие углы обзора. При этом IPS – матрица получила большее, чем у TN, время отклика и не очень высокую контрастность. Кроме этого при отклонении вбок чёрный цвет приобретает характерный фиолетовый оттенок. На её основе разработано несколько улучшенных матриц, как, например, S- IPS. Они обеспечивают улучшенное время отклика.

Разработанную FUJITSU технологию VA можно было бы, наверное, рассматривать как компромисс между матрицами, изготовленными по технологиям TN и IPS. Эта технология сочетает достаточно высокую скорость реакции матрицы и достаточно высокий уровень контрастности.

В матрицах, изготовленных по технологии VA, кристаллы в выключенном состоянии расположены перпендикулярно плоскости экрана, благодаря чему чёрный цвет максимально глубокий. При повороте матрицы относительно направления взгляда кристаллы будут видны неодинаково.

Чтобы решить эту проблему специалистами была разработана мультидоменная структура. В ней каждый пиксель разбивается на домены (технология Multi Domain Vertical Alignment) (MVA). При подаче напряжения два поддомена поворачиваются в противоположных направлениях, и поэтому при взгляде сбоку один из них будет темнее, а другой светлее. То есть, с какой бы стороны зритель не смотрел на экран, кристаллы будут развёрнуты так, что в одном домене будут пропускать больше света, а в другом - меньше. Субъективно для человеческого глаза отклонения взаимно компенсируются, и картинка практически не зависит от угла просмотра.

HDTV (High Definition TV) или, по-русски, ТВЧ (телевидение высокой чёткости) можно назвать новым направлением телевидения в мире. Если в обычном телевизионном сигнале (в системе PAL или SECAM) кадр имеет разрешение 720 на 576 точек или пикселей, то формат HDTV позволяет смотреть программы и фильмы с разрешением 1980 на 1080 пикселей, что поднимает чёткость изображения. Понятие HDTV широкое, так принято называть формат с разрешением 1366 на 768.

Телевизоры оснащены разъёмами HDMI (3-4шт), многие имеют USB для просмотра, например, фотографий с «флешки».

Компания Pioneer стала «пионером» в выпуске ЖК с технологией 100Гц. Она возникла в кинескопных моделях больших диагоналей. В таких телевизорах при выводе на экран изображения электронный луч последовательно «пробегал» по экрану, благодаря чему люминофоры начинали светиться. До последующего прохода луча люминофоры успевали потухнуть, и глаз воспринимал этот эффект как мерцание всего изображения в целом, а также мерцание строк экрана. Для борьбы с этим эффектом и разработали технологию 100Гц (развёртка с частотой 100Гц), где кадры обновляются в два раза чаще, между оригинальными кадрами вставляются дополнительные, в результате чего мерцание становится незаметным. Данная технология позволила создать дополнительный кадр как интерполяцию двух последовательных оригинальных, что помогло снизить «смазанность» движущихся объектов.

В ЖК-телевизорах функция 100Гц иная, чем в кинескопных моделях. В ЖК-телевизорах нет понятия «развёртка» (нет пробегающего по строкам электронного луча), и все пиксели кадра могут рисоваться одновременно, следовательно, проблема мерцания изображения не стоит. Чтобы ликвидировать шлейфы от движущихся предметов, связанные с большим временем отклика ЖК-кристаллов в старых моделях, были разработаны матрицы с быстрым временем отклика (несколько миллисекунд). На быстрых матрицах стал возникать стробоскопический эффект (прерывистость при отображении движения). Он связан с тем, что частота кадров в исходном сигнале составляет 50 или 60Гц, при которых на соседних кадрах могло быть резко заметно изменение положения движущегося предмета. С этим эффектом и борется 100Гц технология ЖК-телевизоров.

Для обеспечения более широкого цветового пространства ЖК-телевизоры обеспечиваются светодиодной подсветкой. У мониторов со светодиодной подсветкой улучшается цветопередача, кроме того такой монитор построен на полупроводниках, следовательно, имеет длительный срок службы до 100 000 часов. Цветовое пространство таких мониторов достигает 114% от стандарта NTSC. Компания SHARP добивается аналогичных результатов с помощью дополнительного красного фосфора, добавленного к трём основным цветам.

Большинство телевизоров с диагональю 32 дюйма имеет маркировку «HD Ready» или «Full HD», аппараты «готовы» работать с сигналом высокой чёткости. Однако ТВ «Full HD» в 1,5 – 2 раза дороже своих собратьев. Следует помнить, что для просмотра сигналов высокой чёткости необходим соответствующий вещательный сигнал, который в России найти весьма сложно, в отличии от Японии или США, где кабельное телевидение вещает преимущественно в формате HDTV. Для России этот формат пока ещё перспектива ближайшего будущего. Реальный вариант приёма и просмотра HDTV через спутник зарубежных каналов. Такое развитие событий возможно, но потребуется дорогой цифровой спутниковый HDTV ресивер.

Виды цветовых пространств	характеристики
sRGB	Разработан Microsoft, представляет «средний» монитор
NTSC	Разработан Национальным комитетом по телевизионным системам США для устройств отображения разнообразного вещательного оборудования
PAL|SECAM	Стандарт, принятый в Европе и многих странах Азии
Adobe RGB	Разработан для стандарта высокой чёткости HDTV
CIE RGB	Разработано международной комиссией по стандартизации. Цветовой охват очень широкий.
xvYCC	Новая ситема цветности, пришедшая на смену RGB, вместе с новой версией интерфейса HDMI 1.3 охватывает все цвета, воспринимаемые глазом. Оно в 1,8раз больше, чем Adobe RGB

Стереокино:

На рынке бытовой техники появился товар революционного характера. Компания LG Electronics предлагает инновационную ЖК – панель, дающую объёмное изображение. Экран с диагональю 42дюйма с соотношением сторон 16:9 имеет разрешение 1920 на 1080 пикселей, что обеспечивает хорошую чёткость; высокую контрастность, обеспечена чёткость динамичных сцен. На поверхность экрана нанесена особая плёнка с растровыми микропризмами для реализации стереоскопического эффекта. Второй фактор, обеспечивающий стереоскопический эффект, - использование концепции зрительного параллакса (левый и правый глаз видят объект с разных сторон). Объёмные изображения получаются после обработки оцифрованной картинки с помощью программы True 3D Player. На экране возникает объёмная картинка, которая просматривается без специальных очков или приспособлений. Одно условие – для лучшего эффекта следует соблюдать дистанцию 3-5м. Можно просматривать на экране специальные 3D – фильмы.

Технология «плазмы»

- История плазмы начинается с 1964г, первый ТВ представлен в 1993г фирмой Fujitsu (Япония): PDP – панель широко применяемая для домашних кинотеатров (диагонали 42, 50, 63дюйма). Фирмы Panasonic, Samsung выпустили «плазмы» с диагональю 102дюйма.

Конструкция «плазмы» в виде матрицы с множеством крошечных газонаполненных ячеек, расположенных между двумя параллельными стёклами. Для формирования изображения используется явление фотолюминесценции – видимое свечение люминофора, которым покрыты внутренние поверхности ячеек панели, под действием УФ-излучения.

Каждый элементарный участок изображения на экране (пиксель) обслуживают три ячейки матрицы с люминофорами для излучения красного, синего, зелёного цветов (триады). Люминофоры заставляют работать ультрафиолетовое свечение газа, заполняющего ячейку, в нужный момент его возбуждает электрический разряд. Для этого над и под ячейками проложена сетка электродов, на которые поступают управляющие команды от процессора, обрабатывающего видеосигналы.

Яркость ячейки пропорциональна времени её свечения. Цвет пикселя в свою очередь, зависит от процентного вклада каждого из трёх люминофоров.

В кинескопе пучок электронов сканирует поверхность экрана, двигаясь горизонтально (построчно), выбивает свет из пикселей последовательно, а в плазменной панели формирование изображения базируется на так называемом принципе адресации.

Управляющий блок панели регулирует яркость всех пикселей одновременно, записывая при анализе видеосигнала текущие значения яркости каждого пикселя в память и затем обновляя изображение целиком, а не последовательно. Картинка стабильная.

/Плазменный ТВ весит больше ЖК. /Потребляемая мощность ЖК 70-150Вт, плазма «съедает» 300Вт. /Поэтому задняя панель превращается в радиатор охлаждения. В плазменных панелях небезупречная контрастность изображения. /отсутствует радиация.

В первых ТВ происходило выгорание экрана в местах, где находились картинки, т.е. появлялась размытость – результат неравномерного износа люминофора. Снижение яркости изображения вследствие постепенного сгорания фосфора в люминофоре рассчитано на 30тыс.ч. срока службы (10лет по 8часов). Для увеличения срока службы следует снизить контрастность до 50%.

Размер экрана, физическое разрешение, яркость, контрастность – основные параметры панелей.

Большинство панелей имеют разрешение 1024 на 768пикселей. Лучше выбирать плазму с разрешением 1024 на 720пикселей с прогрессивной развёрткой (720 строчек обеспечивают чёткость). Плазмы с разрешением 1920 на 1080 пикселей на пике развития. Во многих ТВ используются антибликовые покрытия передней панели дисплея, что ведёт к снижению яркости до 40%.

Хорошая контрастность начинается от 3000:1, но субъективное ощущение контрастности зависит от условий просмотра: в ярко освещённой комнате изображение кажется менее контрастным.

При выборе предпочтительнее модели с встроенным ТВ-тюнером.

Подключение по аналоговому компонентному видеовходу позволит добиться высокого качества.

Таким образом, резюмируем: телевизоры могут быть /с электронно-лучевой трубкой, /плазменные, /жидкокристаллические, /проекционные.

ЭЛТ обеспечивают хорошую яркость и цветопередачу, цвет не меняется при изменении угла просмотра, долговечный. Недостатки: громоздкость, мерцание экрана, с обратной стороны идёт рентгеновское излучение.

ЖК: обладают низким энергопотреблением, отсутствует эффект памяти, высокая чёткость изображения и отличная геометрия изображения, не оказывают вредного воздействия на человека. Недостатки: со временем яркость понижается.

Плазменные ТВ: компактные, лёгкие, невозможно отличить от ЖК по внешним признакам, широкоформатные панели, высокая яркость, угол обзора 160градусов, нет вредного мерцания, отсутствуют рентгеновские излучения.

Представляют собой две стеклянные пластины, загерметизированные в одном пакете, с управляющими электродами, нанесёнными на их внутреннюю поверхность. Пространство между пластинами заполняется разреженным газом, находящимся в ионизированном состоянии (ксенон и неон). В этой газовой среде находится сетка из проводящего материала. Ток, проходя по сетке, вызывает холодный разряд, в результате которого газ превращается в плазму, вызывающую свечение флюоресцирующих элементов.

Видеопроекторы: компактные, удобные. Недостатки: невысокая яркость, необходимо завешивать окна плотной тканью, а вечером гасить свет. Лампа, спрятанная в корпусе, выделяет много тепла, поэтому требуется охлаждение, которое создаёт шум, срок службы лампы от 1 до 3-х тысяч часов.

Проекционные ТВ: это видеопроектор совмещённый с экраном в одном корпусе. Имеют меньшую глубину корпуса по сравнению с ЭЛТ, они лидеры по размеру диагонали (40дюймов и более), дешевле плазменных и ЖК. Недостатки: маленький срок службы, шум от системы охлаждения.

Дата добавления: 2014-01-05