Jak działa telewizor LCD

Wyjaśniamy, jak działają telewizory LCD i różnice między modelami tradycyjnymi i LED

Może to brzmieć jak przesada, ale ekrany LCD są teraz wszędzie. Faktem jest, że w ich różnych wersjach wyświetlacze LCD znajdują się we wszystkim, od zegarków po telefony, projektory wideo i oczywiście telewizory. Jeśli chodzi o telewizory, wyświetlacze LCD są często błędnie określane jako telewizory LED, ale w rzeczywistości telewizory LED, o których słyszymy, używają tylko diod LED, aby zapewnić światło, które świeci przez panel LCD.

W obecnej chwili LCD jest dominującą technologią w telewizorach. Telewizory plazmowe i telewizory OLED są znacznie mniejszymi rynkami, z plazmą w drodze na zewnątrz, a OLED zaczynają być wprowadzane w ilościach i po przystępnych cenach (dobrze) dla normalnych ludzi.

Historia telewizorów LCD

Mimo, że przyglądamy się tu telewizorom i technologii telewizyjnej, warto zrozumieć, czym była rewolucja LCD. Odkrycie ciekłych kryształów sięga 1888 roku, co jest nieco zdumiewające. Podobnie jak wiele odkryć, naukowiec Friedrich Reinitzer zwracał uwagę na to, co odkrył podczas ekstrakcji cholesterolu z marchwi. Problem polegał na tym, że nikt nie mógł wymyślić nic wspólnego z tą nowo odkrytą technologią.

Kilka lat później, po kontynuowaniu prac nad ciekłymi kryształami, w 1936 r. Firma Marconi Wireless Telegraph Company opatentowała „ciekłokrystaliczny zawór świetlny”, który po raz pierwszy został utworzony przez selektywne blokowanie światła.

LCD byłyby w końcu główną częścią technologii. Zegarki, kalkulatory, laptopy, telefony komórkowe i samochody będą obejmować jeden lub więcej z nich. Oczywiście istnieje różnica między ekranem kalkulatora a ekranem telewizora. Po pierwsze, kalkulator zwykle nie ma podświetlenia. Zamiast tego światła przechodzą z przodu, gdzie znajduje się użytkownik, a następnie odbijają się od powierzchni odbijającej. W telewizorze jest podświetlenie, które zapewnia to źródło światła.

Oczywiście, kalkulatory LCD są wykonane z dużych obszarów ciekłego kryształu i na ogół nie są kolorowe. Telewizory i inne wyświetlacze wykorzystują piksele o różnych kolorach do tworzenia obrazu. Jest to ta sama metoda tworzenia obrazu, która istniała od pierwszych kolorowych telewizorów z katodą.

Najbardziej znaczący rozwój nastąpił w 1972 roku, kiedy Westinghouse wyprodukował pierwszy aktywny ekran matrycowy. W aktywnym wyświetlaczu matrycowym każdy piksel jest kontrolowany indywidualnie, co ma kluczowe znaczenie przy korzystaniu z wyświetlacza LCD do tworzenia złożonego obrazu o wysokiej rozdzielczości, jak na monitorze komputera, telefonie lub telewizorze.

W 1988 Sharp sprzedał 14-calowy telewizor LCD jako produkt specjalnego zainteresowania, podobnie jak telewizor Sony XEL-1 OLED, nigdy nie miał być produktem masowym i był czymś, co mogliby kupić ludzie zamożni, aby ich domy wyglądały ciekawie . Do 2004 r. Technologia była o wiele bardziej opłacalna, a małe telewizory LCD były w sprzedaży, chociaż ich cena ponownie oznaczała, że ​​większość ludzi nadal kupowałaby kineskop.

Do 2007 r. Sytuacja była jednak w ruchu i po raz pierwszy sprzedaż telewizorów LCD przekroczyła sprzedaż telewizorów CRT. Ludzie chcieli tych płaskich telewizorów i rozpoczęła się rewolucja, która zabiła CRT w ciągu zaledwie kilku lat, wprowadzając HD, 3D i później 4K.

Jak działa telewizor LCD?

Telewizory LCD działają w ten sam sposób. Z tyłu zestawu znajduje się podświetlenie, które jest włączone przez cały czas, wytwarzając światło, które widzisz. Przed podświetleniem znajdują się dwa filtry polaryzacyjne. Pierwsza blokuje wszystkie pionowe fale świetlne, druga, obrócona o 90 stopni, blokuje wszystkie poziome fale świetlne. Razem blokują więc całe światło z podświetlenia, tworząc całkowicie pusty ekran.

To oczywiście nie ma sensu, ale w tym miejscu wkracza warstwa ciekłych kryształów. W ich naturalnym stanie ciekły kryształ jest skręcany, zmieniając orientację światła. Oznacza to, że światło może przejść przez drugi filtr, tworząc całkowicie biały ekran. Aby kontrolować światło przez filtr, do każdego ciekłego kryształu przykładane jest napięcie. Kontrolowanie napięcia steruje skrętem, a zatem kontroluje, ile światła przedostaje się przez drugi filtr. Korzystając z tego systemu i jednego ciekłego kryształu na piksel, można utworzyć czarno-biały obraz w odcieniach szarości.

Aby uzyskać obraz w pełnym kolorze, każdy piksel składa się z trzech subpikseli. Znajdują się one odpowiednio za filtrem koloru czerwonego, zielonego i niebieskiego: kontrolowanie światła przechodzącego przez każdy z tych subpikseli umożliwia telewizorowi uzyskanie obrazu z tysiącami kolorów. Dużym minusem tej technologii jest to, że filtry nie są w stanie całkowicie zablokować całego światła, więc przy stałym podświetleniu zawsze pojawia się trochę lekkiego spadu i, w zależności od jakości zestawu, czerń może wyglądać bardziej jak ciemnoszary.

Obecnie stosuje się dwa rodzaje paneli LCD, pierwszy nazywany jest „skrętką nematyczną” lub TN, i wymaga napięcia z elektrody powyżej i poniżej panelu LCD. Druga technologia nazywana jest „przełączaniem w płaszczyźnie” i zamiast tego wykorzystuje dwie elektrody po jednej stronie panelu.

Panele IPS są obecnie bardzo popularne, ponieważ mają znacznie lepsze kąty widzenia i wierniejsze odwzorowanie kolorów. Panele TN są często używane, ale zazwyczaj są to tańsze wyświetlacze. Nadal są one powszechne w monitorach komputerowych, zwłaszcza tych przeznaczonych dla graczy, którzy cenią niski czas reakcji w stosunku do jakości obrazu.

Rodzaje podświetlenia

Pierwsze telewizory LCD zostały oświetlone przez coś znanego jako lampy fluorescencyjne CCFL lub zimnej katody. Są to zasadniczo takie same lampy, jakie można znaleźć w oświetleniu biura, choć są one mniejsze, gdy są używane w telewizorze. Technologia działa poprzez wytwarzanie światła ultrafioletowego, które następnie wzbudza białą powłokę wewnątrz rury, powodując jej świecenie.

W telewizorze CCFL otrzymasz pewną liczbę tych lamp, rozmieszczonych tak, aby rozdzielać światło możliwie równomiernie. Lekki dyfuzor zamontowany pomiędzy rurami CCFL i sam panel LCD pomógłby zapewnić, że światło miałoby jak najmniej „gorących” miejsc. W pierwszych latach wyświetlaczy LCD, dobre telewizory byłyby tymi, które miały najbardziej równomierny strumień świetlny.

Największy problem z podświetleniem CCFL polega na tym, że brakuje mu prawdziwej precyzyjnej kontroli. Wraz z poprawą technologii LCD udało się przyciemnić sekcje podświetlenia, aby pomóc utrzymać poziomy czerni. Na przykład, jeśli telewizor wykrył, że scena była bardzo ciemna, przyciemniłoby to podświetlenie, aby czarne były bardziej zwięzłe i wydobywały drobne szczegóły. Jednak w przypadku zestawów CCFL zawsze występowało dużo wycieków światła, które powodowały, że wyświetlacz LCD miał szary / niebieski wygląd, gdy pokazywał czarny ekran. Zawsze była to największa słabość telewizorów LCD i w porównaniu do plazmy w tamtym czasie były one uważane za znacznie mniej sprawną technologię wyświetlania, chociaż wyświetlacze LCD mają pewne inne zalety w stosunku do telewizorów plazmowych.

Następnie pojawiło się podświetlenie LED, które występuje w dwóch wariantach. Pierwszy z nich jest technicznie oświetlony, a nie podświetlany. To właśnie ten system zrewolucjonizował telewizory LCD, ponieważ pozwolił producentom tworzyć modele, które były niezwykle cienkie. To właśnie ten ruch sprawił, że LCD zyskało na popularności w telewizorach plazmowych, które często były grube, ciężkie, a czasem nawet brzydkie. Telewizor podświetlany diodami LED można zawiesić na ścianie, co uchwyciło wyobraźnię zarówno recenzentów, jak i opinii publicznej.

W telewizorze LCD z oświetleniem krawędziowym boki telewizora mają szereg białych diod LED, które następnie przechodzą przez szereg dyfuzorów, które równomiernie rozprowadzają światło po panelu LCD. W tych telewizorach, zwłaszcza na początku, często spotykane są jasne punkty na krawędziach, często skupione w rogach.Było to niepożądane, ale w droższych modelach podświetlenie było często bardzo równe i wyglądało świetnie. Możliwa była pewna kontrola ściemniania, więc czarni wyglądaliby lepiej niż telewizory CCFL, ale nadal nie był doskonały.

Później rzeczy znów się rozwinęły, a my mamy podświetlenie LED. Było to droższe rozwiązanie, ale dzięki tej metodzie można mieć bezpośrednie źródło światła za wyświetlaczem LCD. To z reguły daje najbardziej równomierny obraz i pozwala na bardzo jasne telewizory. Wprowadzono jednak aktualizację tej technologii, która pozwoliła na przyciemnienie podświetlenia LED w strefach. W zależności od liczby używanych diod LED i stref można uzyskać imponujący poziom kontroli kontrastu obrazu. Na przykład na zdjęciu ciemnego pomieszczenia z jasnym oknem telewizor może przyciemnić wszystkie strefy w ciemnych częściach pomieszczenia, aby wydobyć szczegóły, ale zwiększyć jasność w oknie, aby wydobyć szczegóły w jasna część obrazu. Technologia ta pozwoliła poziomom czerni zbliżyć się do poziomu plazmy po raz pierwszy. Chociaż wczesne zestawy wykorzystujące tę technologię czasami pokazywały białe obiekty wokół obiektów, było to zauważalne w przypadku kredytów końcowych.

LCD vs plazma vs OLED

LCD ma kilka świetnych rzeczy. Po pierwsze, oferują dużo jasności, naprawdę dobry kolor i niezwykle ostry obraz. Podczas gdy telewizory plazmowe miały wiele wspólnego z nimi, wyświetlacze LCD były cieńsze, lżejsze i zużywały mniej energii. Następnie pojawił się problem z wypalaniem, w którym plazma może zachować obraz pozostawiony na ekranie zbyt długo - kolejny problem z ekranem LCD po prostu nie miał.

Oczywiście plazmy też miały dla nich wiele wspólnego. Znacznie lepsze są poziomy czerni, a dzięki temu lepszy współczynnik kontrastu i bardziej realistyczny obraz. Plazmy mają również znacznie szybszą częstotliwość odświeżania, co oznaczało, że kiedy pojawiły się 3D, otrzymalibyście mniej przesłuchów. Ale co ważniejsze, jeśli jesteś fanem sportu, to plazma da ci znacznie ostrzejszy obraz na poruszających się obiektach. Kąty widzenia są również znacznie lepsze na większości telewizorów plazmowych i mogą być bardzo słabe w przypadku tańszych telewizorów LCD.

Teoretycznie jednak OLED przewyższa je oba. Zajmuje wszystkie zalety plazmy, takie jak niesamowite poziomy czerni i kontrast, superszybkie częstotliwości odświeżania i świetne kąty widzenia, i łączy je z mocnymi stronami LCD, takimi jak zdolność do 4K - co jest problemem dla plazmy - i niesamowite kolor i jasność.

Można śmiało powiedzieć, że telewizory plazmowe mają swój dzień, gdy wkraczamy w świat 4K. I choć OLED ma wiele obietnic, to wciąż walczy o telewizor LCD. Telewizory te wyglądają lepiej niż kiedykolwiek i prawdopodobnie przez długi czas pozostaną najlepiej sprzedającą się technologią wyświetlania.