stringtranslate.com

ЖК-дисплей со светодиодной подсветкой

Разобранный Apple iPod Touch , на котором виден ряд белых светодиодов, включающихся при включении устройства.

ЖК -дисплей со светодиодной подсветкой — это жидкокристаллический дисплей , в котором для подсветки используются светодиоды вместо традиционной люминесцентной подсветки с холодным катодом (CCFL). [1] Дисплеи со светодиодной подсветкой используют те же технологии TFT LCD ( жидкокристаллический дисплей на тонкопленочных транзисторах ), что и ЖК-дисплеи с CCFL-подсветкой, но предлагают по сравнению с ними ряд преимуществ.

Телевизоры, в которых используется комбинация светодиодной подсветки и ЖК-панели, иногда рекламируются как светодиодные телевизоры , хотя на самом деле они не являются светодиодными дисплеями . [1] [2]

ЖК-дисплеи с подсветкой не могут достичь истинного черного цвета для пикселей, в отличие от дисплеев OLED и microLED . Это происходит потому, что даже в состоянии «выключено» черные пиксели все еще пропускают немного света от подсветки. Некоторые ЖК-дисплеи со светодиодной подсветкой используют локальные зоны затемнения для увеличения контрастности между яркими и тусклыми областями дисплея, но это может привести к эффекту «расцветания» или «ореола» на темных пикселях в освещенной зоне или рядом с ней. [3]

Сравнение с ЖК-дисплеями с подсветкой CCFL

Преимущества

По сравнению с более ранними моделями подсветки CCFL, использование светодиодов для подсветки обеспечивает:

Светодиодные композиции

Одиночный прямой светодиодный кластер ЖК-дисплея

Светодиодные подсветки заменяют CCFL (флуоресцентные) лампы на несколько сотен белых, RGB или синих светодиодов. ЖК-дисплей со светодиодной подсветкой может быть с боковой или прямой подсветкой: [9]

Кроме того, для равномерного распределения света за экраном часто используется специальная рассеивающая панель (световодная пластина, LGP).

Метод локального затемнения подсветки позволяет динамически контролировать уровень интенсивности света определенных темных областей на экране, что приводит к гораздо более высоким коэффициентам динамической контрастности, хотя и за счет меньшей детализации небольших ярких объектов на темном фоне, таких как звездные поля или теневые детали. [10]

Исследование, проведенное в 2016 году Калифорнийским университетом (Беркли), показывает, что субъективно воспринимаемое визуальное улучшение при использовании обычного контрастного исходного материала выравнивается примерно на уровне 60 зон локального затемнения ЖК-дисплея. [11]

Технологии

ЖК-дисплеи со светодиодной подсветкой не являются самосветящимися (в отличие от систем с чистыми светодиодами). Существует несколько методов подсветки ЖК-панели с помощью светодиодов, включая использование белых или RGB (красных, зеленых и синих) светодиодных матриц за панелью и боковую светодиодную подсветку (которая использует белые светодиоды вокруг внутренней рамки телевизора и светорассеивающую панель для равномерного распределения света за ЖК-панелью). Разновидности светодиодной подсветки предлагают разные преимущества. Первым коммерческим ЖК-телевизором с полной светодиодной подсветкой был Sony Qualia 005 (представленный в 2004 году), [12] [13] [14] [15] [16], который использовал светодиодные матрицы RGB для создания цветовой гаммы примерно в два раза больше, чем у обычного ЖК-телевизора CCFL. Это стало возможным, потому что красные, зеленые и синие светодиоды имеют резкие спектральные пики, которые (в сочетании с фильтрами ЖК-панели) приводят к значительно меньшему просачиванию в соседние цветовые каналы. Нежелательные каналы проступания не «отбеливают» желаемый цвет так сильно, что приводит к более широкой гамме. Технология RGB LED продолжает использоваться в моделях Sony BRAVIA LCD. Светодиодная подсветка с использованием белых светодиодов создает источник с более широким спектром, питающий отдельные фильтры ЖК-панели (аналогично источникам CCFL), что приводит к более ограниченной гамме отображения, чем RGB LED при более низкой стоимости. [ необходима цитата ]

Телевизоры, описываемые как «светодиодные телевизоры», основаны на ЖК-дисплеях, в которых светодиоды динамически управляются с использованием видеоинформации [17] (динамическое управление подсветкой или динамическое «локальное затемнение» светодиодной подсветки, также продаваемое как HDR, телевидение с высоким динамическим диапазоном, изобретенное исследователями Philips Дугласом Стэнтоном, Мартинусом Струмером и Адрианусом де Вааном [18] [19] [20]

Эволюция энергетических стандартов и растущие общественные ожидания относительно потребления энергии привели к необходимости управления питанием систем подсветки. Как и для других потребительских электронных товаров (например, холодильников или лампочек), для телевизоров применяются категории потребления энергии. [21] Стандарты номинальных мощностей для телевизоров были введены, например, в США, ЕС, Австралии, [22] и Китае. [23] Исследование 2008 года [24] показало, что среди европейских стран потребление энергии является одним из важнейших критериев для потребителей при выборе телевизора, таким же важным, как и размер экрана. [25]

Используя ШИМ (широтно-импульсную модуляцию), технологию, при которой интенсивность светодиодов сохраняется постоянной, а регулировка яркости достигается путем изменения временного интервала мигания этих источников света постоянной интенсивности, [26] подсветка затемняется до самого яркого цвета, который появляется на экране, одновременно повышая контрастность ЖК-дисплея до максимально достижимого уровня, радикально увеличивая воспринимаемый коэффициент контрастности, увеличивая динамический диапазон, улучшая зависимость угла обзора ЖК-дисплея и радикально снижая энергопотребление. [ необходимо разъяснение ]

Сочетание динамического управления светодиодной подсветкой [18] в сочетании с отражающими поляризаторами и призматическими пленками (изобретенными исследователями Philips Адрианусом де Вааном и Паулюсом Шаареманом [27]) делает эти «светодиодные» (ЖК) телевизоры гораздо более эффективными, чем предыдущие телевизоры на основе ЭЛТ, что привело к мировой экономии энергии в размере 600 ТВт-ч в 2017 году, что равно 10% потребления электроэнергии всеми домохозяйствами во всем мире или в два раза больше производства энергии всеми солнечными элементами в мире. [28] [29]

Призматические и отражающие поляризационные пленки обычно изготавливаются с использованием так называемых пленок DBEF, производимых и поставляемых компанией 3M. [30] [31] Эти отражающие поляризационные пленки, использующие одноосно ориентированные полимеризованные жидкие кристаллы (двойные лучепреломляющие полимеры или двойной лучепреломляющий клей), были изобретены в 1989 году исследователями компании Philips Дирком Броэром, Адрианусом де Вааном и Йоргом Брамбрингом. [32]

Первая динамическая светодиодная подсветка с «локальным затемнением» была публично продемонстрирована BrightSide Technologies в 2003 году [33] , а затем была представлена ​​на профессиональных рынках (например, для постобработки видео). [34] Подсветка Edge LED была впервые представлена ​​Sony в сентябре 2008 года на 40-дюймовом (1000 мм) BRAVIA KLV-40ZX1M (известном в Европе как ZX1). Подсветка Edge LED для ЖК-дисплеев позволяет сделать корпус тоньше; Sony BRAVIA KLV-40ZX1M имеет толщину 1 см, а другие также чрезвычайно тонкие. [ необходима цитата ]

ЖК-дисплеи со светодиодной подсветкой имеют более длительный срок службы и лучшую энергоэффективность , чем плазменные и CCFL ЖК-телевизоры . [35] В отличие от CCFL-подсветки, светодиоды не используют ртуть при производстве, которая является загрязнителем окружающей среды. Однако другие элементы (такие как галлий и мышьяк ) используются при производстве светодиодных излучателей; ведутся споры о том, являются ли они лучшим долгосрочным решением проблемы утилизации экранов. [ необходима цитата ]

Поскольку светодиоды можно включать и выключать быстрее, чем CCFL, и они могут обеспечивать более высокую светоотдачу, теоретически возможно обеспечить очень высокие коэффициенты контрастности. Они могут давать глубокий черный цвет (светодиоды выключены) и высокую яркость (светодиоды включены). Однако измерения, выполненные с использованием чисто черного и чисто белого выходов, осложняются подсветкой светодиодов по краям, не позволяющей воспроизводить эти выходы одновременно на экране. [ необходимо разъяснение ]

В 2017 году проводились исследования по разработке полномасштабной мини-светодиодной подсветки, состоящей из нескольких тысяч белых светодиодов, для телевизоров и мобильных устройств. [36]

Белые светодиоды в светодиодной подсветке могут использовать специальные силикатные люминофоры, которые ярче, но быстрее изнашиваются. [37] Размер светодиодов является одним из факторов, определяющих размер рамки ЖК-дисплеев со светодиодной подсветкой. [38]

Пленка с квантовыми точками (QDEF)

Квантовые точки фотолюминесцентны ; они полезны в дисплеях, поскольку они излучают свет в определенных, узких нормальных распределениях длин волн . Для генерации белого света, лучше всего подходящего для подсветки ЖК-дисплея, части света светодиода, излучающего синий цвет, преобразуются квантовыми точками в зеленый и красный свет с малой полосой пропускания, так что объединенный белый свет позволяет генерировать почти идеальную цветовую гамму с помощью цветовых фильтров RGB ЖК-панели. Квантовые точки могут находиться в отдельном слое в качестве пленки улучшения квантовых точек или заменять пигментные зеленые и красные резисты, обычно используемые в цветовых фильтрах ЖК-дисплея. Кроме того, повышается эффективность, поскольку промежуточные цвета больше не присутствуют и не должны отфильтровываться цветовыми фильтрами ЖК -экрана . Это может привести к дисплею, который более точно отображает цвета в видимом спектре . Компании, разрабатывающие решения на основе квантовых точек для дисплеев, включают Nanosys , 3M как лицензиат Nanosys, QD Vision из Лексингтона , Массачусетс , США и Avantama из Швейцарии. [39] [40] Этот тип подсветки был продемонстрирован различными производителями телевизоров на выставке бытовой электроники 2015 года. [41] Samsung представила свои первые дисплеи на квантовых точках «QLED» на выставке CES 2017, а затем сформировала «Альянс QLED» с Hisense и TCL для продвижения этой технологии на рынок. [42] [43]

Мини светодиод

Mini LED-дисплеи — это ЖК-дисплеи со светодиодной подсветкой, в которых используется подсветка на основе мини-светодиодов, поддерживающая более тысячи зон полного локального затемнения (FALD), что обеспечивает более глубокий черный цвет и более высокий коэффициент контрастности. [44] Примером продукта, в котором используется подсветка Mini LED, является 12,9-дюймовый iPad Pro от Apple 2021 года . [45]

Мерцание при уменьшении яркости подсветки

Светодиодные подсветки часто затемняются с помощью широтно -импульсной модуляции тока питания, выключая и включая подсветку быстрее, чем может воспринять глаз. Если частота импульсов затемнения слишком низкая или пользователь чувствителен к мерцанию, это может вызвать дискомфорт и напряжение глаз, аналогичное мерцанию ЭЛТ-дисплеев при более низкой частоте обновления . [46] Это можно проверить, просто помахав рукой перед экраном; если при движении она имеет резко очерченные края, подсветка пульсирует с довольно низкой частотой. Если рука выглядит размытой, дисплей либо имеет непрерывно светящуюся подсветку, либо работает на частоте, слишком высокой для восприятия. Мерцание можно уменьшить (или устранить), установив дисплей на полную яркость, хотя это может ухудшить качество изображения и увеличить энергопотребление. [ необходима цитата ]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab "Сравнение LED и LCD TV". Архивировано из оригинала 20 мая 2017 года . Получено 28 ноября 2009 года .
  2. ^ Практика, Управление по стандартам рекламы | Комитет по рекламе. "Samsung Electronics (UK) Ltd". asa.org.uk .{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  3. ^ Шафер, Роб (11 июня 2022 г.). «Что такое FALD Blooming или Halo Effect?». DisplayNinja . Получено 13 февраля 2023 г. .
  4. ^ Dell Studio XPS 16: Самый широкий цветовой охват? Anandtech.com, 26 февраля 2009 г.
  5. ^ Конкурирующие технологии отображения для наилучшего качества изображения; AJSM de Vaan; Журнал общества информационных дисплеев, том 15, выпуск 9 сентября 2007 г., страницы 657–666; http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1889/1.2785199/abstract?
  6. ^ Новицкий, Том; Эбботт, Билл (12 ноября 2007 г.). «Управление светодиодами против CCFL для подсветки ЖК-дисплеев». EE Times . Архивировано из оригинала 28 ноября 2010 г. Получено 21 ноября 2020 г.
  7. ^ Параметры затемнения яркости ЖК-дисплея; J. Moronski; Electronicproducts.com; 3 января 2004 г.; http://www.electronicproducts.com/Optoelectronics/Dimming_options_for_LCD_brightness_control.aspx
  8. ^ "Plasma Vs LCD vs LED TV". Архивировано из оригинала 10 июля 2012 года . Получено 1 октября 2011 года .
  9. ^ "Локальное затемнение на телевизорах: прямая подсветка, полная подсветка и боковая подсветка". RTINGS.com . Получено 10 сентября 2023 г. .
  10. ^ Скотт Уилкинсон. "Ultimate Vizio Архивировано 26 августа 2009 года в Wayback Machine ". UltimateAVmag.com . Опубликовано в пятницу 29 мая 2009 года. Получено 16 декабря 2009 года.
  11. ^ Дэвид М. Хоффман, Натали Степьен, Вэй Сюн «Влияние количества локальных зон затемнения и собственной контрастности ЖК-дисплея на визуальное качество HDR-дисплеев»
  12. ^ "ソニー、LEDバックライト搭載の液晶テレビ「QUALIA 005」" . av.watch.impress.co.jp .
  13. ^ Каплан, Фред (13 октября 2004 г.). «Линия продуктов Sony Qualia — Nymag». New York Magazine .
  14. ^ "Телевизор Sony QUALIA 005" . Гизмодо . 19 августа 2004 г.
  15. ^ [email protected], Карен Б. Лес. «Дорога ведет наверх к рынку светодиодных подсветок». www.photonics.com .
  16. ^ «Lumileds и Sony разрабатывают новаторскую технологию светодиодной подсветки». phys.org .
  17. ^ Светодиодные телевизоры: 10 вещей, которые вам нужно знать; Дэвид Карной, Дэвид Кацмайер; CNET.com/news; 3 июня 2010 г.; https://www.cnet.com/news/led-tvs-10-things-you-need-to-know/
  18. ^ ab Метод и устройство для создания изображения с желаемой яркостью; DA Stanton; MVC Stroomer; AJSM de Vaan; патент США USRE42428E; 7 июня 2011 г.; https://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?CC=US&NR=RE42428E
  19. ^ "Объяснение локального затемнения светодиодов". CNET .
  20. ^ Чэнь, Хайвэй; Чжу, Жуйдонг; Ли, Мин-Чун; Ли, Сок-Люль; У, Шин-Цон (24 января 2017 г.). «Локальное затемнение попиксельно для жидкокристаллических дисплеев с высоким динамическим диапазоном». Optics Express . 25 (3): 1973–1984. Bibcode : 2017OExpr..25.1973C. doi : 10.1364/oe.25.001973 . ISSN  1094-4087. PMID  29519046.
  21. ^ Регламент Комиссии (ЕС) № 642/2009 от 22 июля 2009 г. о реализации Директивы 2005/32/ЕС Европейского парламента и Совета в отношении требований экодизайна телевизоров
  22. ^ "Регулирование ЕС, Австралии и США по потреблению энергии в телевизорах", 2008 г.
  23. ^ «Положение Китая о потреблении энергии в телевизорах», 2010 г.
  24. ^ «Международный опрос о важности энергоэффективности телевизионных приборов», 2008 г.
  25. ^ Управление энергопотреблением дисплеев с затемнением подсветки; Клэр Мантел и др.; Журнал Display Technology; Том: 9, Выпуск: 12, Декабрь 2013 г.; https://ieeexplore.ieee.org/document/6520956
  26. ^ Параметры затемнения яркости ЖК-дисплея; J. Moronski; Electronicproducts.com; 3 января 2004 г.; http://www.electronicproducts.com/Optoelectronics/Dimming_options_for_LCD_brightness_control.aspx
  27. ^ Система освещения и устройство отображения, включающее такую ​​систему; AJSM de Vaan; PB Schaareman; Европейский патент EP0606939B1; https://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?CC=EP&NR=0606939B1&KC=B1&FT=D&ND=5&date=19980506&DB=EPODOC&locale=en_EP#
  28. ^ История успеха в области энергоэффективности: потребление энергии телевизорами сокращается по мере роста размера экрана и производительности, согласно новому исследованию CTA; Ассоциация потребительских технологий; пресс-релиз от 12 июля 2017 г.; https://cta.tech/News/Press-Releases/2017/July/Energy-Efficiency-Success-Story-TV-Energy-Consump.aspx Архивировано 4 ноября 2017 г. на Wayback Machine
  29. ^ Тенденции энергопотребления ЖК-телевизоров с 2003 по 2015 гг.; Б. Урбан и К. Рот; Центр устойчивых энергетических систем Fraunhofer USA; Заключительный отчет для Ассоциации потребительских технологий; май 2017 г.; http://www.cta.tech/cta/media/policyImages/policyPDFs/Fraunhofer-LCD-TV-Power-Draw-Trends-FINAL.pdf Архивировано 1 августа 2017 г. на Wayback Machine
  30. ^ Брошюра 3M Display Materials & Systems Division Solutions для больших дисплеев: правильный внешний вид имеет значение; http://multimedia.3m.com/mws/media/977332O/display-materials-systems-strategies-for-large-displays.pdf
  31. ^ Широкополосные отражательные поляризаторы на основе двулучепреломления формы для сверхтонких жидкокристаллических дисплеев; SU Pan; L. Tan и HS Kwok; Vol. 25, No. 15; 24 июля 2017 г.; Optics Express 17499; https://www.osapublishing.org/oe/viewmedia.cfm?uri=oe-25-15-17499&seq=0
  32. ^ Поляризационно-чувствительный светоделитель; диджей Броер; AJSM де Ваан; Дж. Брамбринг; Европейский патент EP0428213B1; 27 июля 1994 г.; https://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?CC=EP&NR=0428213B1&KC=B1&FT=D#
  33. ^ Х. Зетцен и др.: « Система отображения с высоким динамическим диапазоном , использующая модуляторы низкого и высокого разрешения», SID03 Digest
  34. ^ "Дисплей BrightSide DR37-P HDR | bit-tech.net". bit-tech.net .
  35. ^ "Samsung.com". Samsung.com . Получено 17 мая 2009 .
  36. ^ "Скоро появятся мини-светодиодная подсветка и дисплей для телевизоров". ledinside.com .
  37. ↑ Буш, Стив (14 марта 2014 г.). «Обсуждение люминофоров для светодиодного освещения».
  38. ^ «В новом отчете объясняется, как Apple уберет рамку на своем ЖК-дисплее iPhone 2018 года». 10 июля 2018 г.
  39. ^ Квантовый точечный дисплей без кадмия. avantama.com. Получено 16 августа 2019 г.
  40. ^ IEEE Spectrum, 2012, 8, стр. 11-12 Квантовые точки лежат в основе новых дисплеев
  41. ^ CES 2015 — Делаем ставки на новые телевизионные технологии. IEEE Spectrum, 7 января 2015 г. Получено 12 января 2015 г.
  42. ^ "Samsung, Hisense и TCL формируют "Альянс QLED" для борьбы с OLED - FlatpanelsHD".
  43. ^ "QLED Alliance стартовал в Пекине". 18 апреля 2017 г.
  44. ^ Шафер, Роб (5 июня 2019 г.). «Mini-LED против MicroLED — в чем разница? [Простое объяснение]». DisplayNinja . Получено 14 сентября 2019 г. .
  45. ^ Бон, Дитер (19 мая 2021 г.). «Обзор iPad Pro (2021): лучший экран, но достаточно ли этого?». The Verge . Получено 17 февраля 2024 г.
  46. ^ "TFT Central". Архивировано из оригинала 15 октября 2016 года . Получено 13 ноября 2016 года .

Внешние ссылки