Может опустим всю эту чушь про молекулы, жидкие кристаллы, диоды, свет и как это всё круто и интересно работает? Бррр … В дрожь бросает от потока технической лабуды, которой напичкана каждая статья про LCD и LED дисплеи. Вы же хотите узнать в чем отличие между этими двумя технологиями и какая из них лучше с точки зрения покупателя, правильно? Так давайте узнаем.
Что лучше, LED или LCD?
Без сомнения, дисплеи LED считаются лучше классических ЖК-экранов практически во всем, кроме цены. Почему классических? Потому что LED — это разновидность технологии LCD, в которой подсветка реализована немного отлично от обычных ЖК дисплеев, но подробнее об этом можете узнать во второй части статьи. А пока, давайте по порядку.
Качество изображения
LED телевизоры имеют гораздо лучшие уровни черного и контрастность, чем их ЖК аналоги. Тоже касается и цветопередачи. Но это не значит, что LCD являются плохими по точности цветопередачи, просто в сравнении с LED они все же немного проигрывают.
Что касается угла обзора, то тут более или менее одинаково у обоих, так как угол обзора зависит от стекла, которое производитель вставил в экран. Чем лучше качество у стекла, тем лучше угол обзора.
Энергопотребление
Если расход электроэнергии для вас является важным фактором, то тут телевизор с LED-дисплеем является лучшим выбором, так как его потребляемая мощность ниже чем у ЖК-экранов приблизительно на 40%.
Размер
С точки зрения размера, LED телевизоры тоньше своих ЖК собратьев, пусть и не очень существенно. Тем не менее, если вы любите полегче и потоньше, то выбор очевиден.
Компьютерные игры
Планируете подключить к телевизору игровую приставку? В долгосрочной перспективе ЖК-экран выглядит как лучший выбор. Дело в том, что Head-Up Display (HUD), используемый в играх течение длительного времени, может создать призрачное изображение на экране. Такой эффект еще можно назвать «выжиганием».
Кто не знает, HUD – это статическое изображение в компьютерной игре, которое постоянно находится на одном и том же месте экрана на протяжении длительного времени. Например, это может быть время, прицел, карта, очки жизни или магии, в общем, тот элемент, который практически не меняется.
Так вот, «выжигание» на ЖК-дисплеях менее вероятно, чем на LED.
Долговечность
Считается, что LED-экраны более долговечны, чем ЖК. Пожалуй, я с этим тоже соглашусь и добавлю свой голос за LED-дисплей. Моему монитору уже 7 лет, и тьфу-тьфу, работает до сих пор как часы, при том, что включен он практически постоянно.
UPDATE: нашел в сети информацию, что ожидаемый срок службы LED дисплеев при использование в течение 8 часов в день – 30 лет. При таком же раскладе срок службы ЖК – 20 лет. Если немного раскинуть мозгами, то можно сказать гораздо проще – LED прослужит на 30% времени дольше ЖК-экрана.
Как вам такой МЕМ? Сам придумал, пол часа в Фотошопе его лепил.
Воздействие на окружающую среду
При утилизации, LED оказывают меньше воздействие на окружающую среду, чем ЖК.
Цена
Если, грубо говоря, у вас каждая копейка на счету, то тут выбор очевиден – ЖК. Устройства с LCD-дисплеями очень подешевели после появления на рынке LED.
Делаем выводы
Учитывая плюсы и минусы тех и других, становится очевидно, что LED телевизоры – это более продвинутая технология дисплеев чем LCD, имеющая немного лучше качество изображения, экономная по затратам электроэнергии и с более тонкой конструкцией корпуса, но, более дорогая.
ЖК телевизоры остаются в производстве, и более того, спрос на них очень хороший. Дело в том, что помимо демократичной цены, технология классических ЖК-экранов была в последние годы улучшена производителями, способ подсветки стал более совершенным, но при этом телевизоры остались на порядок дешевле чем LED.
Заметить разницу между LED и LCD сможет не каждый, вы уверены, что вы один из тех кто сможет? А если нет, тогда зачем платить больше? Сходите в большой магазин бытовой техники, там, как правило, выставлено много телевизоров и мониторов, показывая одновременно один и тот же контент. Посмотрите, попробуйте найти отличия между LED и LCD, ну и тогда все встанет на свои места.
Чем отличается LED от LCD
Да, в начале статьи я сказал, что не хочу пудрить вам голову техническими текстами, поэтому плюсы и минусы технологий описал как можно проще в первой части статьи. Но, если хотите вникнуть более детально, то прошу любить и жаловать, следующие несколько абзацев именно для вас.
Основой LCD-дисплеев являются жидкие кристаллы. ЖК обладают свойствами жидкостей и твердых кристаллов, имея молекулы такой же структуры, но обладая текучестью, как жидкость. В электрическом поле жидкий кристалл может менять ориентацию молекул, что открыло возможности для применения ЖК во многих областях, в том числе и для создания экранов.
ЖК-дисплей изготавливается путем прослаивания жидких кристаллов и прозрачных электродов между двумя поляризационными фильтрами, через которые проходит свет. Некоторое время назад типичный ЖК-дисплей имел CCFL-лампы для освещения кристаллов. Такие лампы – двоюродные братья «кудрявых лампочек», которые многие используют для замены ламп накаливания.
CCFL (слева) и «кудрявые лампочки» (справа)
Экраны с таким освещением работали хорошо, но имели некоторые недостатки, например, они требовали высокого напряжения источника питания переменного тока для освещения.
Как только светодиоды стали достаточно яркими, они заменили CCFL-лампы в большинстве дисплеев телевизоров и компьютерных мониторов. Ведь, помимо того, что светодиоды работали от низкого напряжения, они охватывали очень большой диапазон яркости. Если посмотреть на обычные ЖК-дисплеи, то можно увидеть довольно низкий коэффициент контрастности, примерно 1000:1. Тот же CRT обычно имел 15000:1, у DLP и плазмы дела обстояли чуть лучше.
В итоге, со временем, CCFL-лампы в экранах, как и «кудрявые лампочки» в моем доме, перешли на светодиодное освещение (LED).
В новом поколении ЖК-дисплеев – LED, яркость каждого светодиода можно контролировать отдельно, что позволило управлять яркостью экрана локально. В результате коэффициент контрастности в таких экранах стал динамическим, и может варьироваться от 10000:1 до 1000000:1. Неплохо, да?
Вот мы и пришли к ответу на вопрос, чем отличается LCD-экран от LED-экрана, и что значит LED-телевизор. Дисплеи LED – это гибрид LCD и LED (светодиодной) технологии, и отличаются они от классических ЖК-экранов тем, как реализована подсветка дисплея. Ну а в чем это выражается, в каких плюсах и минусах, можно найти в начале этой статьи.
Кстати, существуют и полноценные светодиодные дисплеи, состоящие из органических светодиодов, эта технология называется OLED. Но об этом, как-нибудь в другой раз.
Перед тем как приобрести новый телевизор, многие покупатели задаются вопросом: какая из технологий лучше. Чаще всего выбирать приходится между ставшим уже классическим LCD телевизором, который также называют ЖК, и телевизором LED. Однако перед тем как решать, какой из них лучше, необходимо узнать, что же каждый из них представляет.
LCD телевизор, или как у нас его называют, ЖК, обладает монитором, созданным из жидких кристаллов и обладающей задней флюоресцентной подсветкой, для которой используется лампа с холодным катодом.
LED телевизор имеет в своем составе полупроводники, которые сами являются источниками излучения, при подаче на них напряжения. В качестве подсветки используются светодиоды, которые могут располагаться по бокам дисплея или сзади него по периметру.
Что собой представляют ЖК телевизоры
LCD монитор представляет собой две прозрачные пластины с электродами, между которыми располагаются жидкие кристаллы. Изменения и передача изображения происходит тогда, когда на электроды подается электрический ток. Такая технология сама не способна излучать свет, поэтому нуждается в дополнительной задней подсветке экрана.
В качестве такой подсветки зачастую используется флюоресцентная лампа, обладающая холодным катодом. Состоит она из электронно-лучевых горизонтальных трубок, которые размещаются вдоль монитора.
Технология LED телевизоров
LED телевизоры отличаются от ЖК вариантов только подсветкой, само же устройство экрана не отличается. У таких моделей телевизоров при этом существует два вида подсветки:
- Боковая (Edge). При таком виде подсветки светодиоды располагаются сбоку от экрана, а свет от них направлен в торец панели. Это наиболее дешевая технология. Равномерное освещение экрана в данном случае обеспечивают рассеиватели, а компенсация световых потерь происходит благодаря установленным отражателям.
- Задняя (Direct) подсветка. При этом светодиоды располагаются с задней стороны стекла по всей его площади. Для равномерного освещения и компенсации потерь в данной технологии также обеспечивают компенсаторы и рассеиватели. Считается, что данный тип подсветки намного лучше, чем боковой.
Благодаря второму типу подсветки каждый диод, при подаче на него напряжения, начинает светиться определенным цветом и создает необходимый оттенок пикселя, соответствующий изображению на экране. Благодаря этому контрастность и яркость изображения становится намного лучше, чем могут передать стандартные LCD телевизоры.
Благодаря использованию светодиодов, телевизоры типа ЛЕД отличаются меньшей толщиной, чем ЖК модели с электронно-лучевыми трубками, предназначенными для подсветки. При этом модели с боковой подсветкой тоньше, чем с задней, хоть и немного хуже передают контрастность и глубину черного.
Виды освещения в LED экранах
Также подсветка в таких телевизорах делится на разноцветную и белую. Белая подсветка по своим характеристикам напоминает подсветку в классических LCD мониторах. Для ее создания используется синий источник света, которые покрывается серой, в результате чего получается белый цвет. Располагаются такие источники света по бокам экрана. Благодаря такому освещению экран будет особенно хорошо передавать зеленый оттенок. Однако в некоторых старых моделях телевизоров с белой подсветкой, зеленого может оказаться слишком много.
Разноцветная подсветка располагается сзади экрана и способна намного лучше передавать цвета и оттенки, так как для ее создания используются диоды красного, зеленого и синего цвета. При таком типе подсветки проблем с большим количеством зеленого цвета не возникнет.
Чем LED телевизор лучше LCD
У LED телевизоров, по сравнению с ЖК моделями, есть целый ряд преимуществ. Разберемся с каждым из них по отдельности.
| Точность передачи цветов и их оттенков | Все дисплеи типа ЛЕД, по сравнению с LCD экранами, обладают максимально точной передачей оттенков и цветов. Это достигается благодаря использованию светодиодов RGB. Они способны воспроизводить наиболее яркие и насыщенные цвета |
| Уровень черного цвета и контрастность изображения | В ЖК телевизорах для создания черного цвета жидкие кристаллы просто блокируют прохождения света. Однако небольшое количество света через них все равно проникает, поэтому достигнуть при помощи такой технологии особенной глубины черного цвета или контрастности сложно. Световые диоды при этом могут либо вообще не получать напряжения, а соответственно и не светиться, или излучать совсем слабый свет. Благодаря этому контрастность, как и насыщенность черного цвета в них лучше. |
| Энергоэффективность | Светодиоды могут светиться совсем слабо, при этом они будут использовать небольшое количество энергии. В LCD телевизорах уровень напряжения всегда один и тот, же, поэтому LED телевизоры потребляют меньше электроэнергии и сокращают количество его потребления. |
| Угол обзора | Этот параметр зависит от многих технологий, но в первую очередь от переднего стекла монитора. Современные модели LED и LCD телевизоров способны достигать как вертикального, так и горизонтального угла обзора в 180 градусов. Но старые ЖК телевизоры обладали углом обзора всего в 45 градусов, а вот у LED моделей угол обзора был лучше и начался со 160 |
| Долговечность | Люминесцентные лампы имеют меньший срок годности, чем обычные светодиоды, а значит, LED экран прослужит вам намного дольше. |
| Экологичность | По сравнению в ЖК моделями такие телевизоры практически не наносят никакого вреда окружающей среде, так как не содержат в себе ртути, которая присутствует в обычных лампах подсветки. |
| Толщина корпуса | Так как диоды занимают намного меньше места, чем люминесцентные лампы, появляется возможность создавать более тонкие и компактные модели телевизоров. |
| Большое количество дополнительных возможностей | В современных моделях ЛЕД телевизоров имеется огромное количество различных интерфейсов и разъемов, благодаря которым к ним можно подключать любое цифровое устройство, игровую консоль или даже компьютер. Кроме того, такие телевизоры поддерживают огромное количество аудио, видео и фото форматов, могут обладать функцией Smart TV, а также 3D. |
LCD мониторы стараются догнать LED устройства, и у них это пока что получилось только в размерах диагонали и быстроте отклика. Единственное их существенное преимущество – небольшая цена. Однако с каждым годом стоимость LED моделей также начинает подать, а значит, в скором времени и в этом параметре они тоже сравняются.
Жидкокристаллические дисплеи заполонили жилища и офисы, поэтому неудивительно, если собираясь обзавестись новеньким ти-ви , вы выбираете между ЖК и… ЖК, LCD и LED. Кто-то посоветует брать LCD, как более доступный вариант, другие порекомендуют LED, как более передовую технологию. Но не стоит руководствоваться лишь этим: прежде полюбопытствуйте чем отличается LCD от LED телевизора.
По сути
Отличие LCD от LED телевизоров – способ подсветки. В первых она люминесцентная или флуоресцентная, во вторых – светодиодная. В свою очередь светодиоды могут располагаться всплошную сзади или только по бокам ЖК-панели, что сказывается на качестве передачи изображения и цене устройства. Светодиодная матрица может формироваться из диодов одного или трех цветов (RGB).
Технически это основное, чем отличается LCD от LED телевизора. И это скорее не принципиально новая технология, а всего лишь другой подход к подсветке. Однако не забывайте: нет освещения – нет изображения (сам собой кристалл не светится), хорошее освещение – качественная картинка. Потому обычные и светодиодные ЖК-дисплеи отличаются своими плюсами и минусами.
В пользу LED-TV
Дисплеи со светодиодной RGB-матрицей отличает яркость, четкость и контраст более высокого уровня, так как подсвечивается каждый отдельный пиксель (по сути, пиксели образуются светодиодами). Благодаря этому достигается более сочная и точная передача цвета.
Не требуется дополнительной подсветки, потому LED-экраны имеют более тонкий корпус, которому легко найти место на мебели или закрепить на стене.
Такие дисплеи более экологичны, так как светодиоды не содержат ртути, в отличие от ламп, используемых в LCD.
Телевизорами с боковой диодной подсветкой потребляется на 40% меньше электроэнергии. Неравномерность подсветки сплошных матриц также содействует экономии: одни участки затемняются, на других увеличивается яркость, для формирования глубокого черного цвета на экране диоды на соответствующих участках попросту отключаются.
Из этого вытекает еще один плюс: лучшая передача черного, нежели обычными ЖК-экранами.
LED-модели часто более функциональны (в силу своей, так сказать, новизны): оснащаются массой дополнительных разъемов и интерфейсов, модулями беспроводной связи, а также поддерживают множество мультимедийных форматов.
В то же время, если сравнить телевизоры LCD и LED, можно найти немало пунктов, по которым светодиодные модели уступают стандартным.
В пользу LCD-телевизоров
Чем отличается LCD от LED телевизора в лучшую сторону, так это меньшей себестоимостью и ценой реализации.
Пусть и не настолько яркие, контрастные и цветастые, LCD-модели лишены проблем неестественных цветов, неоднородности цвета и цветовых пятен, которой порой грешат LED-модели с подсветкой из разноцветных светодиодов.
Управление группами светодиодов, призванное решить данную проблему, может вызывать легкое мерцание экрана, чего нет в LCD-дисплеях.
Если LED – это глубокий черный, то белый естественнее в LCD-моделях.
Обычные ЖК-дисплеи не имеют проблемы «подсинения» картинки, на которую жалуются владельцы LED-телевизоров.
Итого
Если говорить о том, чем отличается LCD от LED телевизора и какие телевизоры лучше: LCD или LED, стоит отметить, что лэд лэду рознь. В сравнении с обычными ЖК-моделями, LED-телевизоры с подсветкой Edge (боковой) съедают меньше энергии и тоньше, но не сильно отличны качеством изображения. LED-телевизоры, выполненные по технологии Direct (сплошной задней подсветки), напротив, более ярки, контрастны и четки, но ненамного тоньше и экономичнее LCD-собратьев. Каждый из типов хорош по-своему.
Подробнее про отличия технологий дисплеев можно прочитать , в материале об экранах смартфонов и планшетов. А
Разница между Оригинальной запчастью и копией
Из практики сервисных центров и мнений владельцев сотовых телефонов и прочей портативной цифровой техники, а также на основе опытов и тестов, проведенных нашими сотрудниками была написана данная статья.
Были проведены закупки в Китае у поставщиков и у Российких фирм, которые продают запчасти для сотовых.
Сравнивалось описание товара, заявленное качество (где было указано), проводилась непосредственная установка запчастей, после тестировалось устройство с новой запчастью.
Тест проводился визуальный и на время работы, установленной запчасти.
Ход работы.
Все товары производятся в Китае.
Их можно разделить на 4 категории по качеству.
1-я категория - Оригинал. Т.е. запчасти, которые произведены на фабриках, принадлежащих компаниям производителей самой аппаратуры (сотовые, кпк, iphone, ipad, ipod, навигаторы, фотокамеры и т.д.) почти всех именитых брендов, например Nokia, Samsung, Motorola, Philips, LG, Sony и т.д.
Это товары, которые изготавливаются на подпольных фабриках, которые по идее не могут их изготавливать. Их качество соответсвенно ниже Оригинальных, но и цена их ниже в разы.
Изучив еще несколько лет назад российский рынок запчастей для мобильных, оказалось что "наши" фирмы-поставщики закупают и завозят в Россию, в основном только запчасти категории А - т.е. самые дешевые в закупке и самого низкого качества. Что составляет примерно 90% товаров!!! А в пересчете фирм - 95%. Т.е. почти все фирмы завозят именно копии А.
Изучив рынок на данный момент, оказалось что ничего не изменилось. На наш взгляд это очевидно, но не достойно.
Гонка идет не за качество, а как это всегда бывает - банально за выгоду!!!
Именно поэтому несколько лет назад, начав заниматься поставками и реализацией запчастей для сотовых, наша компания сделала уклон на КАЧЕСТВО и стала поставлять только Оригинальные запчасти !!!
Спустя 2 года работы, только по просьбе покупателей (частных лиц и СЦ), мы стали поставлять еще Копии, но качества ААА. Заботясь только о клиентах и качестве продукции.
Чем отличаются Копии от Оригинала.
1. Цена
2. Качество
3. Срок работы
Про цену уже было написано - разница от 2-3 раз до 30.
Качество конечно тоже страдает в разы. Допустим если Оригинальный шлейф отработает несколько лет, то Копия низкого качества может проработать всего пару недель, тут уж как повезет.
Также дела обстоят и с другими запчастями.
А дисплеи допустим даже могут различаться цветопередачей, фоном. Они блеклые, и цвета отличаются.
Корпуса "вообще просто ужас" они не соезмеримы, кремления не на месте, огромные зазоры, ужасная краска, которая корябается просто пальцем. Через несколько недель корпус становится просто еще хуже старого родного корпуса сотового.
Такие же проблемы почти со всеми неоригинальными тачскринами. На них появляются царапины, они залипают и могут выйти из строя через пару месяцев.
Подготовка к тестированию.
Мы приобрели дисплей, шлейф, корпус и тачскрин - по 2 штуки одной модели у каждой фирмы.
Но российские фирмы не заявляют, какого именно качества у них товар.
У китайского производителя были приобретены те же запчасти, но заявленного качества - Копия A и Копия ААА. Для возможности определения качества товаров, продаваемых российскими фирмами.
Статья в стадии написания!!! Продолжение следует...
Примечание:
К сожалению, данный документ не закончен, но, на мой взгляд, даже в таком виде он уже может быть полезен.
Ниже представлена обобщенная модель классификации дисплеев, использующих жидкие кристаллы в качестве оптического модулятора:
- :
- сегментный индикатор,
- многослойный индикатор,
- графический точечно-матричный дисплей.
- :
- прямая адресация (Direct Driving),
- мультиплексирование (Multiplex Driving):
- пассивная адресация ячеек ЖК-панели PMLCD (Passive Matrix LCD),
- активная адресация ячеек ЖК-панели AMLCD (Active Matrix LCD).
- (или порядок ЖК):
- смектический порядок (смектики),
- нематический порядок (нематики),
- холестерический порядок (холестерики).
- :
- дисперсия (Scattering)
- :
- цветные светофильтры (Color filters)
- электрически управляемое двулучепреломление ECB (Electrically Controlled Birefringence)
- :
- покадровая инверсия полярности
- чересстрочная инверсия полярности
- инверсия с чередованием пикселей (субпикселей)
- :
- использование тонкопленочного диода TFD (Thin Film Diode) по технологии MIM (Metal-Insulator-Metal),
- использование тонкопленочного транзистора TFT (Thin Film Transistor), при производстве которого применяются три различных подхода:
- аморфный кремний a-Si (Amorphous Silicon),
- поликристалический кремений p-Si (Poly-Silicon),
- низкотемпературный поликристаллический кремний LTPS (Low Temperature Poly-Silicon).
- :
- используется второй пассивный слой ЖК (Double Cell),
- используется полимерная пленка ОCF (Optical Compensator Film).
- :
- межкадровое управление (Frame Rate Control), способ получения промежуточного цветового тона за счет применения схемы кадрового чередования основных цветов:
- FRC обеспечивает формирование 16.2 млн. оттенков с помощью 6-битных ячеек, способных отобразить 262 144 базовых оттенка.
- Hi-FRC обеспечивает формирование 16.7 млн. оттенков с помощью 6-битных ячеек, а также более 1000 млн. оттенков с помощью 8-битных ячеек.
- внутрикадровое пространственное (spatial) смешение (dithering) полутонов.
- межкадровое управление (Frame Rate Control), способ получения промежуточного цветового тона за счет применения схемы кадрового чередования основных цветов:
- :
- работа на просвет (Transmissive) за счет использования устройства задней подсветки BLU (Back Light Unit),
- отражение падающего света (Reflective) окружаещего освещения, или устройства фронтальной подсветки (Front Light Unit),
- комбинированный подход (Transflective).
- :
- люминисцентная лампа с холодным катодом ССFL (Cold Cathode Fluorescent Tube),
- светодиоды LED (Light Emission Device).
- Протоколы цифровых интерфейсов подключения ЖК-панелей:
- LVDS,
- TMDS.
Исторически выделяются следующие технологические подходы к производству ЖК-панелей:
- Twisted Nematic (TN) пассивные ЖК-ячейки, использующие эффект скручивания ЖК (в нематической фазе),
- High TN (HTN) пассивные ЖК-ячейки с сильно скрученной ориентацией ЖК-молекул
- Super TN (STN) пассивные ЖК-ячейки с сильно скрученной ориентацией ЖК-молекул (еще больший угол поворота директора)
- Electronically Controlled Birefrigence STN (ECB) или Vertical Aligned Nematic (VAN) пассивные ЖК-ячейки, использующие усиленный эффект двойного лучепреломления (двулучепреломления) для получения нескольких оттенков цвета
- Color STN (CSTN) STN-ячейки с цветными фильтрами
- Double STN (DSTN) композит из двух разнонаправленно-скрученных STN-ячеек
- Dual Scan DSTN STN-панель с двумя незамисимыми полями управления
- Active Matrix TN (AM TN) активные ЖК-ячейки с твист-ориентацией, управляемые либо тонкопленочным тразистором Thin Film Transistor (TN TFT), либо диодом Thin Film Diode (TN TFD)
- High Performance Array (HPA) STN-панель
- Vertical Alighnment (VA) активные ЖК-ячейки с гомеотропной ориентацией директора
- In-Plane Switching (IPS), Fringe-Field Switching (FFS) активные ЖК-ячейки с планарной ориентацией директора
- ASV монодоменные VA-ячейки с осевой симметрией (Advanced Super View)
- MVA, A-MVA, S-MVA, Prem. MVA двухдоменные VA-ячейки (Multi-domain VA, Advanced MVA, Super MVA, Premium MVA)
- PVA, S-PVA двух-, четырех-доменные VA-ячейки (Patterned VA, Super PVA)
- S-IPS, DD-IPS, SA-SFT, A-FFS, A-TW IPS, UA-SFT, PLS двухдоменные IPS-ячейки (Super IPS, Dual Domain IPS, Super Advanced Super-Fine-TFT, Advanced FFS, Advanced True White IPS, Ultra Advanced SFT, Plane to Line Switching)
1. Регулярность формы элементов изображения
В качестве самого простого типа диспелея может выступать сегментный индикатор, в котором конструктивно заложено отображение определенных геометрических знаков. Для визуализации знаков разной формы на одном и том же индикаторе есть несколько способов:
- сегментный индикатор
- небходимо преобразовать формы требуемых знаков так, чтобы знаки приобрели наибольшее количество совпадающих по форме и положению элементов (без нарушения читаемости), а затем разложить их форму на неперсекающиеся сегменты;
- многослойный индикатор
- при конструктивной возможности построения многослойного индикатора.
«Вершиной» сегментного индикатора является графическая точечно-матричная панель, которая позволяет в дискретном «матричном» виде приблизить отображение произвольной графической формы. Графическая панель представляет собой совокупность ячеек на плоскости, отвечающих за отображение отдельных дискретных элементов изображения.
2. Методы адресации ЖК-панели (Drive Method)
2.1. Прямая адресация или мультиплексирование адресных линий (Direct driving vs multiplex driving)
Чем меньше удельный размер дискретных элементов изображения (ячеек) по отношению к линейным размерам дисплея, тем выше детализация изображения. Но с ростом количества ячеек расчтет и количество линий управления. Например для цифрового семисегментного (плюс знак точки) индикатора для формирования трехзначных чисел нужно 3 x 8 = 24 входных управляющих линии.
Самый распространенный способ сокращения количества линий управления основан на мультиплексировании управляющего сигнала. Данный метод позволяет для M × N сегментов индикатора использовать не M × N управляющих линий (или пар линий), а всего лишь M + N линий. В случае если M = N = 1000, возникает кардинальная экономия в 1000 х 1000 − (1000 + 1000) = 998 000 управляющих линий.
Здесь нужно отметить, следующее. В отличие от прямой адресации, метод мультиплексирования не позволяет контроллеру (управляющему устройству) поддерживать непрерывную связь с управляемым элементом. Таким образом, в один момент времени контроллер получает возможность управления меньшим числом элементов. Отсюда следует, что по сути контроллер использует не параллельный интерфейс, а параллельно-последовательный (или чисто последовательный), в котором управляющие импульсы к разным элементам управления чередуются во времени. То есть в этом случае существенное влияние на качество изображения начинают влиять такие параметры, как время опроса одного элемента, время автономной работы одного элемента, частота опроса всех элементов (например, частота регенерации кадра) и т. п.
Очевидно, что данный метод позволяет сократить число линий управления от индикатора к контроллеру. Но, с другой стороны, мультиплексирование не применимо для таких типов элементов управления, разрыв управляющей связи с которыми неприемлем и приводит к деградации функциональности.
К счастью, человеческий глаз обладает инерционностью восприятия (этот факт, например, обеспечил саму возможность передачи телевизионного изображения последовательным способом по одной линии связи). Подбирая подходящую частоту опроса элементов индикатора, можно обеспечить вывод устойчивого изображения даже при очень малом времени автономной работы отдельных элементов индикатора.
2.2. Пассивные ЖК-панели PMLCD (Passive Matrix LCD)
Управление ячейками пассивных ЖК-панелей основано на базовом принципе мультиплексирования адресных линий, поэтому контрастность изображения сильно зависит от времени восстановления ЖК-ячейки и от чувствительности к перекрестным помехам.
2.3. Активные ЖК-панели AMLCD (Active Matrix LCD)
3. Простраственная ориентация молекул ЖК (или порядок ЖК)
3.1. Смектический порядок (смектики)
Одним из представителей дисплеев со смектическим порядком ЖК-молекул является ферроэлектрический ЖК-дисплей FLCD (Ferroelectric Liquid Crystal Display). В отличие от наиболее распространенных дисплеев на основе нематиков ферроэлектрический ЖК-дисплей имеет ряд интересных свойств:
- бистабильность (эффект «памяти»),
- высокая скорость реакции на управляющий импульс (малое время отклика).
Свойство бистабильности подразумевает наличие двух возможных устойчивых положений ориентации директора ЖК-молекул. Это значит, что в результате управляющего воздействия хиральные смектики принимают одну из двух стабильных пространственных ориентаций. При этом после прекращения управляющего импульа ЖК-молекулы сохраняют стабильное заданное направление. Это позволяет кардинально снизить энергозатраты при выводе статического изображения.
3.2. Нематический порядок (нематики)
3.3. Холестерический порядок (холестерики)
4.Режим светопропускания
- светопропускание (Transmission Mode), при котором различают несколько способов ориентации директора в ячейке (Mode)
- «твист»-ориентация TN (Twisted Nematic),
- гомеотропная ориентация VA (Vertical Alignment),
- планарная ориентация IPS (In-Plane Switching).
- светопоглощение (Absorption Mode):
- избирательное отражение (Selective Reflection)
- дисперсия (Scattering)
4.1. Светопропускание
4.1.1. Гомеотропная ориентация VA (Vertical Alignment)
Super PVA (S-PVA)
Advanced Super View (ASV)
Линейка ЖК-панелей ASV разработана Sharp по технологии Continuous Pinwheel Alignment (CPA), основанной на гомеотропной ориентации директора в ЖК-ячейке с осевой симметрией.
4.2. Светопоглощение (Absorption Mode)
ЖК-дисплеи, использующие эффект светопоглощения делятся на следующие группы:
- тип «гость-хозяин» («guest host», GH),
- тип «гость-хозяин» с измененяемой фазой (Phase Change GH, PCGH) или дисплеи Уайта и Тейлора (White and Taylor type GH),
- тип «» (Polymer Dispersed Liquid Crystal, PDLC),
4.3. Избирательное отражение (Selective Reflection)
4.4. Дисперсия (Scattering)
В дисплеях PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal) ЖК нематического типа смешаны с полимерами. В свободном состоянии ячейка выглядит светлой, так как падающий свет равомерно рассеивается вследствие разных показателей рефракции составляющих ячейку полимеров и ЖК. После подачи управляющего напряжения нематики меняют показатель преломления света, сравниваясь по этой характеристике с дисперсированными частичками полимеров. Это приводит к тому, что падающий свет свободно достигает и поглощается задней матовой стенкой дисплея, и ячейка становится темной.
5. Методы формирования цветовых оттенков изображения (Color Image)
5.1. Цветные светофильтры (Color filters)
ЖК-ячейка по сути является оптическим модулятором, то есть изменяет величину пропускаемого светового потока пропорционально поданному к ячейке управляющему напряжению. Но для создания цветного изображения необходимо не только иметь возможность управления яркостью пикселей, но и их цветом. Одно из возможных относительно недорогих решений этой задачи заключается в том, чтобы использовать цветовые фильтры. Как известно, в аддитивной цветовой модели используются три основных цвета: красный, зеленый, синий. Поэтому один полноцветный пиксель ЖК-дисплея состоит из трех ЖК-ячеек, покрытых соответствующими цветовыми фильтрами. В качестве материалов для светофильтров используют органические пигменты, красители и окислы металлов. Недостатком данного подхода является низкий оптический КПД, так как ЖК-панель пропускает всего несколько процентов падающего или проходящего насквозь света.
5.2. Электрически управляемое двулучепреломление ECB (Electrically Controlled Birefringence)
Из недостатков следует отметить высокую чувствительность к высоким и низким температурам, а также малое количество формируемых тонов. Широкого применения технология ECB не получила.
6.1. Покадровая инверсия полярности
Изменение полярности всех пикселей при отрисовке каждого кадра является наиболее простым в реализации. Основной недостаток этого метода изображение начинает мерцать с частотой, равной половине частоты кадровой регенерации. То есть если дисплей отображает видеосигнал с кадровой частотой 60 Гц, то мерцание изображения будет раздражать наблюдателя, так как мерцание на частоте 30 Гц заметно почти каждому человеку. Важно, что если бы не было необходимости менять полярность управляющего напряжения ячеек, то воспроизводимое избражение было бы одинаково стабильно, не зависимо от кадровой частоты входного сигнала. Именно переход управляющего напряжения через «ноль» в противоложный знак и приводит к тому, что пиксель кратковренно изменяет свой цвет.
6.2. Чересстрочная инверсия полярности
Объединение четных и нечетных строк ЖК-панели в две группы, изменяющие полярность в противоположных направлениях, позволяет слегка уменьшить эффект мерцания изображения.
6.3. Инверсия с чередованием пикселей (субпикселей)
Чередование полярности соседних пикслеей или субпикселей в противофазе дает наиболее качественный результат. Изображение получается максимально стабильным, а инверсия полярности при этом может проявиться только на специально синтезированных изображениях.
7. Методы управления ячейками активных ЖК-панелей (Drive Mode)
Тонкопленочный диод TFD (Thin Film Diode)
Технология MIM (Metal-Insulator-Metal) производства TFD-панелей позволяет использовать основу из некаленого стекла, которое на порядок дешевле, так как для изготовления тонкопленочных диодов достаточно температуры около 300 о C. К недостаткам TFD-панелей относится температурная нестабильность, а также высокая чуствительность к неоднородностям толщины ЖК-слоя, выраженная в неравномерности отображения серого поля.
Тонкопленочный транзистор TFT (Thin Film Transistor)
Аморфный кремний a-Si (Amorphous Silicon)
Поликристалический кремний p-Si (Poly-Silicon)
Процесс изготовления тонкопленочного транзистора из поликристаллического кремния состоит из меньшего количества операций и позволяет создавать ЖК-панели с более высоким разрешением, по сравнению с формированием транзисторов из аморфного кремния. Но необходимость использования более высоких температур существенно удорожает производство панелей больших диагоналей из-за более высоких требований к термостойкости стекляной основы.
Низкотемпературный поликристаллический кремний LTPS (Low Temperature Poly-Silicon)
8. Способы компенсации низкого контраста и малых углов обзора (Low Contrast & Viewing Angles Compensation)
используется второй пассивный слой ЖК (Double Cell)используется полимерная пленка ОCF (Optical Compensator Film)
9. Метод увеличения количества отображаемых полутонов (Color Range Expanding)
При малом угловом размере элемента изображения невооруженный человеческий глаз не способен точно определить цвет этого элемента. В связи с этим восприятие изображения, насыщенного мелкими контрастными деталями, будет почти одинаковым как при просмотре его в исходном виде, так и после небольшого уменьшения количества промежуточных полутонов за счет снижения разрядности представления цифровых координат.
Но при просмотре изображений ясного неба, туманов, полированных поверхностей и т. п. наблюдатель сразу обнаружит «пропажу» полутонов в случае, если количество отображаемых оттенков не будет превышать 300 тысяч. Плавные переходы полутонов будут «расчерчены» визуально отчетливыми границами перехода от одного тона к соседнему, так как занимаемая одним цветовым тоном площадь будет достаточна, чтобы глаз наблюдателя адаптировался и зафиксировал границу цветового перехода.
Именно для этой крайней ситуации применяется метод увеличения отображаемых полутонов на ЖК-дисплеях, управляющая электроника которых не позволяет управлять ЖК-ячейками с достаточной точностью для отображения более 300 тыс. оттенков. Среди таких устройств наиболее распространены дисплей с 6-битным представлением цветовых координат. Ячейки таких ЖК-дисплеев аппаратно могут отображать не более 262 тысяч отттенков ((2 6) 3 = 262 144), поэтому в этом случае зачастую применяются методы как межкадрового (Frame Rate Control), так и внутрикадрового (Spatial Dithering) цветового смешения для получения промежуточных полутонов.
9.1. FRC
Межкадровое чередование основных цветовых тонов (Frame Rate Control) формирует у наблюдателя ощущение восприятия промежуточного цветового оттенка:
Color average = (Color n + Color n + 1) / 2
Таким образом, благодаря парному чередованию можно сформировать восприятие N " = N + N − 1 = 2N − 1 оттенков. Очевидно, что при увеличении периода кадровой серии, например, до 4 кадров количество различимых цветовых оттенков вырастет примерно 4 раза:
N " = N + 3(N − 1) = 4N − 3
Если предложенную схему применить для ЖК-панели с 6-битными контроллерами, то глубина представления цвета при N = 2 6 = 64 (по каждому каналу) вырастет до 16,2 млн. оттенков:
N " = (4 × 64 − 3) 3 = 16 194 277 .
9.2. Hi-FRC
По мере разработки более скоростных TN TFT ЖК-панелей был предложен метод высокочастотного межкадрового чередования Hi-FRC. В дисплеях с Hi-FRC длина кадровой серии увеличена до 8 кадров, что расширило потенциальную глубину представления цвета до 129 млн. оттенков.
N " = (8 × 64 − 7) 3 = 505 3 = 128 787 625 .
Поскольку на практике большинство видеоинтерфейсов работает с 24-битной глубиной цвета, контроллеры Hi-FRC «отбрасывают» младшие биты и округляют расчетное значение воспринимаего цветового тона, «вписывая» его в диапазон 16,7 млн. воспроизводимых цветов.
9.3. Внутрикадровое пространственное (spatial) смешение (dithering) полутонов
Данный метод основан на том, что при малом угловом размере элемента изображения невооруженный человеческий глаз не способен точно определить цвет этого элемента. В связи с этим восприятие изображения, насыщенного мелкими контрастными деталями, будет почти одинаковым как при просмотре его в исходном виде, так и после небольшого уменьшения количества промежуточных полутонов за счет снижения разрядности представления цифровых координат. Таким образом, области изображения, насыщенные мелкими деталями, выводятся без обработки. Но для областей с плавными тоновыми переходами различимых пространственных размеров выполняет преобразование по шаблонам.
Рассмотрим одну из самых простых схем смешения 2×2. Для формирования более точного восприятия областей изображения с плавными переходами через промежуточные тона выполняется квантование данных областей на группы размером 2×2 пикселя. После вычисления среднего значения цвета в каждой группе выбирается подходящий шаблон комбинирования цветов. Данная схема позволяет расширить количество ращличимых цветовых оттенков почти в 4 раза:
N " = 4N + 1 .
Таким образом, схема смешения 2×2 для 6-битных ЖК-панелей позволяет увеличить количество воспринимаемых наблюдателем оттенков до 16,97 млн.
N " = (4 × 64 + 1) 3 = 16 974 593 .
10. Метод подсветки
10.1. Отражение падающего света (Reflective) окружаещего освещения, или устройства фронтальной подсветки (Front Light Unit)
Наиболее распространенными среди отражающих ЖК-дисплеев являются модели, построенные на базе TN, STN, GH (guest host), PCGH (phase changed guest host) или PDLC (polymer dispersed liquid crystal) ЖК-панелей. ЖК-панели, использующие для подсветки свет окружающего освещения, обладают намного более узким цветовым диапазоном и уровнем контрастности. Такие панели используются в основном в таких условиях, при которых устройство принудительной подсветки не может по мощности своего светового потока конкурировать с яркостью внешнего освещения.
При разработке качественного отражающего ЖК-дисплея производителям приходится решать сложные задачи. Во-первых, падающий свет перед тем, как достигнуть наблюдателя, проходит дважды через все рабочие слои ЖК-панели: поляризаторы, рассеиватели, светофильтры и сам слой ЖК. Это сильно снижает уровень контраста выводимого изображения. Во-вторых, наличие рассеивателя для обеспечения равномерной яркости по всему полю изображения приводит к появлению смешения цветов. Поэтому производители стремятся по возможности уменьшить суммарную толщину рабочих слоев ЖК-панели, работающей на просвет.
На иллюстрациях выше показано, что применение для TN TFT панели диффузного отражающего слоя (рис. 10.1.3) вместо рассеивающего и отражающего слоев позволяет повисить качество изображения.
10.2. Работа на просвет (Transmissive) за счет использования устройства задней подсветки BLU (Back Light Unit)
ЖК-панели с устройством задней подсветки нашли широчайшее применение в настольных мониторах и дисплеях портативных компьютеров. ЖК-ячейки трансмиссионных дисплеев работают на просвет, то есть световой поток, формируемый устройством задней подсветки, проходит через ячейки в направлении от задней стенки к передней в сторону наблюдателя. При этом сам источник света устройства задней подсветки не обязательно находится позади ЖК-ячеек. Световой поток может достигать ячейки по световодам от источника, располагающегося как непосредственно сзади дисплея, так и, например, сбоку, за пределами рабочей области ЖК-панели.
10.3. Комбинированный подход (Transflective)
Для устройств, рассчитанных на применение, как в закрытых помещениях, так и на открытом пространстве, комбинированный подход является оптимальным решением. Трансфлективные дисплеи обладают чуть меньшей контрастностью, углами обзора и цветовым диапазоном, но при этом не теряют информативности даже при наличии мощного окружающего освещения (например, солнечный свет).
11. Источники света для устройств подсветки
Подсветка на базе люминесцентной лампы с холодным катодом CCFL (Cold Cathode Fluorescent Tube)
Применение люминесцентной лампы с холодным катодом широко распространено во многих устройствах, оснащенных ЖК-панелями. Люминесцентные лампы обладают хорошим запасом по сроку службы, достаточно экономичны (высокая яркость и низкое энергопотребление).
Подсветка на базе светодиодов LED (Light Emission Device)
Светодиоды устойчивы к вибрациям, обладают большим сроком службы, нетребовательны к схеме питания. Существенным недостатком светодиодов является недостаточный КПД, что тормозит их широкое применение в портативных устройствах. В последнее время были разработаны достаточно эффективные «белые» светодиоды, ставшие пионерами в устройствах задней подсветки некоторых моделей портативных компьютеров (ноутбуков и коммуникаторов).
Список литературы:
- П. де Жен. Физика жидких кристаллов . М.: Мир, 1977.
- Seung-Woo Lee, Sang-Soo Kim. A Novel Dithering Algorithm A Novel Dithering Algorithm for High Color Depth and for High Color Depth and High Color Performance: Hi High Color Performance: Hi-FRC SID 2004.
- Creating a Neo-Outdoor Work Style. Low-Temperature Polysilicon TFT Reflective Color LCD . Techno World.
