ЖК -дисплей со светодиодной подсветкой — это жидкокристаллический дисплей , в котором для подсветки используются светодиоды вместо традиционной флуоресцентной подсветки с холодным катодом (CCFL). [1] В дисплеях со светодиодной подсветкой используются те же технологии TFT LCD ( жидкокристаллический дисплей на тонкопленочных транзисторах ), что и в ЖК-дисплеях с CCFL-подсветкой, но они имеют ряд преимуществ перед ними.
Несмотря на то , что телевизор, в котором используется такая комбинация светодиодной подсветки и ЖК-панели, не является светодиодным дисплеем , некоторые производители и поставщики рекламируют его как светодиодный телевизор . [1] [2]
По сравнению с предыдущими моделями подсветки CCFL, использование светодиодов для подсветки обеспечивает:
В отличие от дисплеев OLED и microLED , ЖК-дисплеи не могут обеспечить настоящий черный цвет для пикселей, освещенных задней подсветкой. Некоторые ЖК-дисплеи со светодиодной подсветкой используют зоны локального затемнения для увеличения контраста между яркими и тусклыми областями дисплея, но это может привести к эффекту «размытия» или «ореола» на темных пикселях в освещенной зоне или рядом с ней. [8] Это можно считать недостатком по сравнению с ЖК-дисплеями с CCFL-подсветкой; однако, если дисплей позволяет отключить алгоритм локального затемнения с помощью программного обеспечения, это устранит любое размытие ценой отрицания некоторых возможностей дисплея по повышению контрастности.
Светодиодная подсветка заменяет лампы CCFL (люминесцентные) на несколько сотен белых, RGB или синих светодиодов. ЖК-дисплей со светодиодной подсветкой может иметь боковую или прямую подсветку: [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 освещенности определенных темных областей на экране, что приводит к гораздо более высокому коэффициенту динамической контрастности, хотя и за счет меньшей детализации небольших ярких объектов на темном фоне. например звездные поля или детали теней. [10]
Исследование, проведенное в 2016 году Калифорнийским университетом (Беркли), показало, что субъективно воспринимаемое улучшение зрения при использовании обычных контрастных источников стабилизируется примерно в 60 зонах локального затемнения ЖК-дисплея. [11]
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 матриц светодиодов белого или RGB (красного, зеленого и синего) позади панели и светодиодную подсветку по краям (при которой используются белые светодиоды вокруг внутренней рамки телевизора). и светорассеивающая панель для равномерного распределения света за ЖК-панелью). Вариации светодиодной подсветки дают разные преимущества. Первым коммерческим ЖК-телевизором со светодиодной подсветкой и полной матрицей был Sony Qualia 005 (представленный в 2004 году), в котором использовались светодиодные матрицы RGB для создания цветовой гаммы, примерно в два раза превышающей цветовую гамму обычного ЖК-телевизора CCFL. Это стало возможным благодаря тому, что красные, зеленые и синие светодиоды имеют острые спектральные пики, что (в сочетании с фильтрами ЖК-панели) приводит к значительно меньшему просачиванию в соседние цветовые каналы. Нежелательные каналы просачивания не так сильно «выбеливают» желаемый цвет, что приводит к увеличению гаммы. Технология RGB LED по-прежнему используется в моделях Sony BRAVIA LCD. Светодиодная подсветка с использованием белых светодиодов создает источник более широкого спектра, питающий отдельные фильтры ЖК-панели (аналогично источникам CCFL), что приводит к более ограниченной гамме дисплея, чем у светодиодов RGB, при более низкой стоимости. [ нужна цитата ]
Телевизоры, называемые «LED-телевизорами», основаны на ЖК-дисплеях, причем светодиоды динамически управляются с использованием видеоинформации [12] (динамическое управление подсветкой или динамическая светодиодная подсветка с «локальным затемнением», также продаваемая как HDR, телевизор с расширенным динамическим диапазоном, изобретенный Исследователи Philips Дуглас Стэнтон, Мартинус Струмер и Адрианус де Ваан [13] [14] [15]
Эволюция энергетических стандартов и растущие ожидания общественности в отношении энергопотребления привели к тому, что системы подсветки стали управлять своей мощностью. Что касается других продуктов бытовой электроники (например, холодильников или лампочек), категории энергопотребления установлены для телевизоров. [16] Стандарты номинальной мощности для телевизоров были введены, например, в США, ЕС, Австралии, [17] и Китае. [18] Исследование 2008 года [19] показало, что в европейских странах энергопотребление является одним из наиболее важных критериев для потребителей при выборе телевизора, столь же важных, как и размер экрана. [20]
Используя ШИМ (широтно-импульсную модуляцию), технологию, при которой интенсивность светодиодов поддерживается постоянной, но регулировка яркости достигается за счет изменения временного интервала мигания этих источников света с постоянной интенсивностью света, [21] подсветка затемняется до максимально яркого уровня. цвет, 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. [ нужны разъяснения ]
Сочетание светодиодного динамического управления подсветкой [13] в сочетании с отражающими поляризаторами и призматическими пленками (изобретенными исследователями Philips Адрианусом де Вааном и Паулюсом Шаареманом [22] делает эти «светодиодные» (ЖК-телевизоры) гораздо более эффективными, чем предыдущие ЭЛТ-телевизоры. установки, что приведет к мировой экономии энергии в 600 ТВтч в 2017 году, что соответствует 10% потребления электроэнергии всеми домохозяйствами во всем мире, или вдвое превышает производство энергии всеми солнечными батареями в мире. [23] [24]
Призматические и отражающие поляризационные пленки обычно изготавливаются с использованием так называемых пленок DBEF, производимых и поставляемых компанией 3M. [25] [26] Эти отражающие поляризационные пленки с использованием одноосно-ориентированных полимеризованных жидких кристаллов (двулучепреломляющие полимеры или двулучепреломляющий клей) были изобретены в 1989 году исследователями Philips Дирком Броером, Адрианусом де Вааном и Йоргом Брамбрингом. [27]
Первая светодиодная подсветка с динамическим «локальным затемнением» была публично продемонстрирована компанией BrightSide Technologies в 2003 году [28] и позже коммерчески представлена для профессиональных рынков (например, постобработки видео). [29] Edge LED-подсветка была впервые представлена Sony в сентябре 2008 года на 40-дюймовом (1000 мм) мониторе BRAVIA KLV-40ZX1M (известном в Европе как ZX1). Edge-LED подсветка ЖК-дисплеев позволяет сделать корпус тоньше; Sony BRAVIA KLV-40ZX1M имеет толщину 1 см, а другие также очень тонкие. [ нужна цитата ]
ЖК-телевизоры со светодиодной подсветкой имеют более длительный срок службы и более высокую энергоэффективность, чем плазменные ЖК- телевизоры и ЖК-телевизоры CCFL . [30] В отличие от ламп подсветки CCFL, при производстве светодиодов не используется ртуть — загрязнитель окружающей среды. Однако при производстве светодиодных излучателей используются и другие элементы (например, галлий и мышьяк ); ведутся споры о том, являются ли они лучшим долгосрочным решением проблемы утилизации экранов. [ нужна цитата ]
Поскольку светодиоды могут включаться и выключаться быстрее, чем CCFL, и могут обеспечивать более высокую светоотдачу, теоретически возможно обеспечить очень высокий коэффициент контрастности. Они могут воспроизводить глубокий черный цвет (светодиоды выключены) и высокую яркость (светодиоды включены). Однако измерения, выполненные с использованием чисто черного и чисто белого выходного сигнала, осложняются из-за того, что боковое светодиодное освещение не позволяет одновременно воспроизводить эти выходные сигналы на экране. [ нужны разъяснения ]
В 2017 году исследовались полномасштабные мини-светодиодные подсветки, состоящие из нескольких тысяч светодиодов WLED, для телевизоров и мобильных устройств. [31]
В белых светодиодах светодиодной подсветки могут использоваться специальные силикатные люминофоры, которые ярче, но быстрее портятся. [32] Размер светодиодов является одним из факторов, определяющих размер лицевой панели ЖК-дисплеев со светодиодной подсветкой. [33]
Квантовые точки фотолюминесцентны ; они полезны в дисплеях, поскольку излучают свет в определенных, узких нормальных распределениях длин волн . Для генерации белого света, который лучше всего подходит для подсветки ЖК-дисплея, части света синего светодиода преобразуются с помощью квантовых точек в зеленый и красный свет с малой полосой пропускания, так что комбинированный белый свет позволяет генерировать почти идеальную цветовую гамму с помощью квантовых точек. цветовые фильтры RGB ЖК-панели. Квантовые точки могут располагаться в отдельном слое в виде пленки, улучшающей квантовые точки, или заменять зеленые и красные резисты на основе пигментов, обычно используемые в цветных фильтрах ЖК-дисплеев. Кроме того, повышается эффективность, поскольку промежуточные цвета больше не присутствуют и их не нужно фильтровать цветными фильтрами ЖК- экрана . Это может привести к тому, что дисплей будет более точно отображать цвета видимого спектра . Компании, разрабатывающие решения на основе квантовых точек для дисплеев, включают Nanosys , 3M в качестве лицензиата Nanosys, QD Vision из Лексингтона , Массачусетс , США и Avantama из Швейцарии. [34] [35] Этот тип подсветки был продемонстрирован различными производителями телевизоров на выставке Consumer Electronics Show 2015. [36] Samsung представила свои первые дисплеи с квантовыми точками QLED на выставке CES 2017, а затем сформировала «QLED Alliance» с Hisense и TCL для продвижения технологии на рынок. [37] [38]
Мини-светодиодные дисплеи представляют собой ЖК-дисплеи со светодиодной подсветкой и подсветкой на основе мини-светодиодов, поддерживающей более тысячи полномасштабных зон локального затемнения (FALD), обеспечивающих более глубокий черный цвет и более высокий коэффициент контрастности. [39]
Светодиодная подсветка часто затемняется путем применения широтно-импульсной модуляции к току питания, в результате чего подсветка выключается и включается быстрее, чем может заметить глаз. Если частота импульсов регулировки яркости слишком низкая или пользователь чувствителен к мерцанию, это может вызвать дискомфорт и утомление глаз, подобное мерцанию ЭЛТ-дисплеев при более низкой частоте обновления . [40] Это можно проверить, просто помахав рукой перед экраном; если при движении кажется, что он имеет четко очерченные края, подсветка пульсирует с довольно низкой частотой. Если рука выглядит размытой, значит, дисплей либо имеет постоянно горящую подсветку, либо работает на слишком высокой частоте для восприятия. Мерцание можно уменьшить (или устранить), выбрав полную яркость дисплея, однако это может ухудшить качество изображения и увеличить энергопотребление. [ нужна цитата ]
{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
СМИ, связанные с жидкокристаллическими дисплеями со светодиодной подсветкой, на Викискладе?