ЖК-дисплей со светодиодной подсветкой
ЖК -дисплей со светодиодной подсветкой — это жидкокристаллический дисплей используются светодиоды , в котором для подсветки 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.
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 обеспечить настоящий черный цвет пикселей, в отличие от дисплеев OLED и microLED . Это связано с тем, что даже в выключенном состоянии черные пиксели все еще пропускают некоторый свет от подсветки. Некоторые ЖК-дисплеи со светодиодной подсветкой используют локальные зоны 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. [3]
Сравнение с ЖК-дисплеями с CCFL-подсветкой
[ редактировать ]Преимущества
[ редактировать ]По сравнению с более ранними моделями подсветки CCFL, использование светодиодов для подсветки обеспечивает:
- Более широкая цветовая гамма (с RGB-LED или QDEF) [4] [5] и диапазон затемнения [6] [7]
- Более высокий коэффициент контрастности
- Очень тонкий (некоторые экраны имеют толщину менее 0,5 дюйма (13 мм) с панелями с боковой подсветкой)
- Значительно легче и холоднее, что составляет половину общего веса шасси и системы по сравнению с сопоставимым CCFL.
- Обычно на 20–30 % ниже энергопотребление и увеличен срок службы.
- Повышенная надежность [8]
Светодиодные композиции
[ редактировать ]
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]
- Edge-Light (ELED): светодиоды образуют линию по краю экрана. Дополнительно может поддерживать:
- затемнение рамки: регулирует яркость всей подсветки в зависимости от отображаемого контента, как если бы поддерживалось локальное затемнение, но только для одной зоны
- локальное затемнение: индивидуальное управление несколькими вертикальными или горизонтальными зонами
- Прямое освещение (DLED) или полный массив: светодиоды образуют массив непосредственно за экраном через равные промежутки времени. Дополнительно может поддерживать:
- затемнение рамки: регулирует яркость всей подсветки в зависимости от отображаемого контента, как если бы поддерживалось локальное затемнение, но только для одной зоны
- локальное затемнение: несколько кластеров светодиодов прямого освещения (прямоугольники) управляются индивидуально. Обычно называется полным локальным затемнением массива (FALD).
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), показывает, что субъективно воспринимаемое улучшение зрения при использовании обычных контрастных источников стабилизируется примерно в 60 зонах локального затемнения ЖК-дисплея. [11]
Технология
[ редактировать ]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 светодиодных матриц белого или RGB (красного, зеленого и синего) позади панели, а также боковое светодиодное освещение (при котором 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 с полной матрицей и светодиодной подсветкой 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 ссылка ]
Телевизоры, называемые «LED-телевизорами», основаны на ЖК-дисплеях, светодиоды которых 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 исследователями Philips Дугласом Стэнтоном, Мартинусом Струмером и Адрианусом де Вааном [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 телевизоров были введены, например, в США, ЕС, Австралии, [17] и Китай. [18] Исследование 2008 года [19] показали, что в европейских странах энергопотребление является для потребителей одним из наиболее важных критериев при выборе телевизора, не менее важным, чем размер экрана. [20]
Использование ШИМ (широтно-импульсной модуляции), технологии, 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 самого яркого цвета, который появляется на экране, одновременно повышая контрастность ЖК-дисплея до максимально достижимого уровня, резко увеличивая воспринимаемый коэффициент контрастности, увеличивая динамический диапазон, улучшая зависимость угла обзора ЖК-дисплея и радикально снижая энергопотребление. . [ нужны разъяснения ]
Комбинация светодиодного динамического управления подсветкой [13] в сочетании со светоотражающими поляризаторами и призматическими пленками (изобретенными исследователями Philips Адрианусом де Вааном и Паулюсом Шаареманом [22] сделать эти «светодиодные» (ЖК-телевизоры) намного более эффективными, чем предыдущие телевизоры на основе ЭЛТ, что приведет к мировой экономии энергии в размере 600 ТВт-ч в 2017 году, что соответствует 10% потребления электроэнергии всеми домохозяйствами во всем мире, или вдвое превышает производство энергии. всех солнечных батарей 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] а затем коммерчески представлен на профессиональных рынках (например, пост-продакшн видео). [29] Edge LED освещение было впервые представлено 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 ссылка ]
ЖК-телевизоры со светодиодной подсветкой имеют более длительный срок службы и более высокую энергоэффективность , чем плазменные и ЖК-телевизоры CCFL ЖК-телевизоры . [30] В отличие от CCFL-подсветки, при производстве светодиодов не используется ртуть , которая является загрязнителем окружающей среды. и другие элементы (например, галлий и мышьяк Однако при производстве светодиодных излучателей используются ); ведутся споры о том, являются ли они лучшим долгосрочным решением проблемы утилизации экранов. [ нужна ссылка ]
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]
Пленка с квантовыми точками (QDEF)
[ редактировать ]Квантовые точки фотолюминесцентны ; они полезны в дисплеях, поскольку излучают свет в определенных, узких нормальных распределениях длин волн . Чтобы генерировать белый свет, 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 почти идеальную цветовую гамму генерировать с помощью квантовых точек. цветовые фильтры RGB ЖК-панели. Квантовые точки могут располагаться в отдельном слое в виде пленки для улучшения квантовых точек 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 Авантама Швейцарии. [34] [35] Такой тип подсветки демонстрировали различные производители телевизоров на выставке Consumer Electronics Show 2015. [36] QLED Компания Samsung представила свои первые дисплеи с квантовыми точками на выставке CES 2017, а затем сформировала «Альянс QLED» с Hisense и TCL для продвижения этой технологии. [37] [38]
Мини светодиод
[ редактировать ]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] Примером продукта, в котором используется мини-светодиодная подсветка, является 12,9-дюймовый iPad Pro от Apple 2021 года . [40]
Мерцание с затемнением подсветки
[ редактировать ]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 . [41] 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 ссылка ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б «Сравнение светодиодных и ЖК-телевизоров» . Архивировано из оригинала 20 мая 2017 года . Проверено 28 ноября 2009 г.
- ^ Практика, Управление по рекламным стандартам | Комитет рекламы. «Самсунг Электроникс (Великобритания) Лтд.» . asa.org.uk.
{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ Шафер, Роб (11 июня 2022 г.). «Что такое эффект цветения или ореола FALD?» . ДисплейНиндзя . Проверено 13 февраля 2023 г.
- ^ Dell Studio XPS 16: самая высокая цветовая гамма за всю историю? . Anandtech.com, 26 февраля 2009 г.
- ^ Конкурирующие технологии отображения для наилучшего качества изображения; AJSM де Ваан; Журнал общества информационных дисплеев, том 15, выпуск 9, сентябрь 2007 г., страницы 657–666; http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1889/1.2785199/abstract ?
- ^ Новицкий, Том; Эбботт, Билл (12 ноября 2007 г.). «Сравнение светодиодов и CCFL для подсветки ЖК-дисплея» . ЭЭ Таймс . Архивировано из оригинала 28 ноября 2010 года . Проверено 21 ноября 2020 г.
- ^ Параметры затемнения яркости ЖК-дисплея; Дж. Моронски; Электронные продукты.com; 3 января 2004 г.; http://www.electronicproducts.com/Optoelectronics/Dimming_options_for_LCD_brightness_control.aspx
- ^ «Плазма против ЖК-телевизора против светодиодного телевизора» . Архивировано из оригинала 10 июля 2012 года . Проверено 1 октября 2011 г.
- ^ «Локальное затемнение на телевизорах: прямая подсветка, полная матрица и краевая подсветка» . RTINGS.com . Проверено 10 сентября 2023 г.
- ^ Скотт Уилкинсон. « Ultimate Vizio. Архивировано 26 августа 2009 г. в Wayback Machine ». UltimateAVmag.com . Размещено в пятницу, 29 мая 2009 г. Проверено 16 декабря 2009 г.
- ^ Дэвид М. Хоффман, Натали Степьен, Вэй Сюн « Влияние количества зон локального затемнения и собственной контрастности ЖК-дисплея на визуальное качество HDR-дисплеев
- ^ Светодиодные телевизоры: 10 вещей, которые нужно знать; Дэвид Карной, Дэвид Кацмайер; vrenture.com/новости; 3 июня 2010 г.; https://www.cnet.com/news/led-tvs-10-things-you-need-to-know/
- ^ Jump up to: а б Способ и устройство для создания изображения, имеющего желаемую яркость; Д.А. Стэнтон; MVC Струмер; AJSM де Ваан; патент США USRE42428E; 7 июня 2011 г.; https://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?CC=US&NR=RE42428E
- ^ Объяснение локального затемнения светодиодов; Дж. Моррисон, CNET.com/news, 26 марта 2016 г.
- ^ Чен, Хайвэй; Чжу, Жуйдун; Ли, Мин-Чун; Ли, Сок-Люл; Ву, Шин-Цон (24 января 2017 г.). «Попиксельное локальное затемнение для жидкокристаллических дисплеев с расширенным динамическим диапазоном» . Оптика Экспресс . 25 (3): 1973–1984. Бибкод : 2017OExpr..25.1973C . дои : 10.1364/oe.25.001973 . ISSN 1094-4087 . ПМИД 29519046 .
- ^ Постановление Комиссии (ЕС) № 642/2009 от 22 июля 2009 г., реализующее Директиву 2005/32/EC Европейского парламента и Совета в отношении требований к экодизайну телевизоров.
- ^ «Регулирование ЕС, Австралии и США по энергопотреблению телевизоров», 2008 г.
- ^ «Правила Китая по энергопотреблению телевизоров», 2010 г.
- ^ «Международное исследование важности энергоэффективности телевизионной техники», 2008 г.
- ^ Управление энергопотреблением дисплеев с затемнением подсветки; Клэр Мантел и др.; Журнал технологий отображения; Том: 9, Выпуск: 12, декабрь 2013 г.; https://ieeexplore.ieee.org/document/6520956
- ^ Параметры затемнения яркости ЖК-дисплея; Дж. Моронски; Электронные продукты.com; 3 января 2004 г.; http://www.electronicproducts.com/Optoelectronics/Dimming_options_for_LCD_brightness_control.aspx
- ^ Система освещения и устройство отображения, включая такую систему; AJSM де Ваан; П.Б. Шареман; 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#
- ^ История успеха в области энергоэффективности: потребление энергии телевизором сокращается по мере роста размера экрана и производительности, результаты нового исследования 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.
- ^ Тенденции энергопотребления ЖК-телевизоров с 2003 по 2015 год; Б. Урбан и К. Рот; Центр устойчивых энергетических систем Фраунгофера США; Итоговый отчет 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. в Wayback Machine.
- ^ Брошюра «Решения подразделения материалов и систем для дисплеев 3M для больших дисплеев: правильный внешний вид имеет значение»; http://multimedia.3m.com/mws/media/977332O/display-materials-systems-strategies-for-large-displays.pdf
- ^ Широкополосные отражающие поляризаторы на основе двулучепреломления формы для ультратонких жидкокристаллических дисплеев; СУ Пан; Л. Тан и Х.С. Квок; Том. 25, № 15; 24 июля 2017 г.; Оптика Экспресс 17499; https://www.osapublishing.org/oe/viewmedia.cfm?uri=oe-25-15-17499&seq=0
- ^ Поляризационно-чувствительный светоделитель; диджей Броер; AJSM Ваан; Дж. Брамбринг; Европейский патент EP0428213B1; 27 июля 1994 г.; https://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?CC=EP&NR=0428213B1&KC=B1&FT=D#
- ^ Х. Зитцен и др.: « Система отображения с высоким динамическим диапазоном , использующая модуляторы низкого и высокого разрешения», SID03 Digest
- ^ «HDR-дисплей BrightSide DR37-P | bit-tech.net» . bit-tech.net .
- ^ «Самсунг.ком» . Samsung.com . Проверено 17 мая 2009 г.
- ^ «Скоро будут представлены мини-светодиодные телевизоры с подсветкой и дисплеем» . www.ledinside.com .
- ^ Буш, Стив (14 марта 2014 г.). «Обсуждаем люминофоры светодиодного освещения» .
- ^ «В новом отчете объясняется, как Apple устранит лицевую панель на своем iPhone с ЖК-дисплеем 2018 года» . 10 июля 2018 г.
- ^ Дисплей с квантовыми точками без кадмия. avantama.com. Проверено 16 августа 2019 г.
- ^ IEEE Spectrum, 2012, 8, стр. 11-12 Квантовые точки стоят за новыми дисплеями
- ^ CES 2015 - Делаем ставки на новые телевизионные технологии. IEEE Spectrum, 7 января 2015 г. Дата обращения 12 января 2015 г.
- ^ «Samsung, Hisense и TCL образуют «альянс QLED» для борьбы с OLED-FlatpanelsHD» .
- ^ «Альянс QLED стартует в Пекине» . 18 апреля 2017 г.
- ^ Шафер, Роб (5 июня 2019 г.). «Мини-LED против MicroLED — в чем разница? [Простое объяснение]» . ДисплейНиндзя . Проверено 14 сентября 2019 г.
- ^ Бон, Дитер (19 мая 2021 г.). «Обзор iPad Pro (2021): лучший экран, но достаточно ли этого?» . Грань . Проверено 17 февраля 2024 г.
- ^ «ТФТ Централ» . Архивировано из оригинала 15 октября 2016 года . Проверено 13 ноября 2016 г. .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
СМИ, связанные с жидкокристаллическими дисплеями со светодиодной подсветкой, на Викискладе?
