ЖК-дисплей со светодиодной подсветкой - LED-backlit LCD

«LED TV» перенаправляется сюда. Для настоящих светодиодных дисплеев см. Светодиодный дисплей.
Яблоко Ipod Touch разобран, чтобы показать массив светодиодов с белыми краями, включенных вместе с устройством

А ЖК-дисплей со светодиодной подсветкой это жидкокристаллический дисплей который использует ВЕЛ подсветка вместо традиционных флуоресцентный с холодным катодом (CCFL) подсветка.[1] Дисплеи со светодиодной подсветкой используют то же ЖК-экран TFT (жидкокристаллический дисплей на тонкопленочных транзисторах ) как ЖК-дисплеи с подсветкой CCFL, но имеют ряд преимуществ перед ними.

Хотя не Светодиодный дисплей, телевизор, использующий такую ​​комбинацию светодиодной подсветки с ЖК-панелью, рекламируется как LED телевизор некоторыми производителями и поставщиками.[1][2]

Преимущества

По сравнению с более ранней подсветкой CCFL использование светодиодов для подсветки обеспечивает:

  • Более широкий цвет гамма (с RGB-светодиод или QDEF)[3][4] и диапазон затемнения[5][6]
  • Повышенная контрастность
  • Очень тонкий (некоторые экраны имеют толщину менее 0,5 дюйма (13 мм) в панелях с боковой подсветкой)
  • Значительно легче и холоднее, он составляет половину общего веса шасси и системы по сравнению с сопоставимым CCFL
  • Обычно на 20–30% ниже энергопотребление и увеличен срок службы
  • Более надежный[7]

Расположение светодиодов

Прямая светодиодная подсветка ЖК-дисплея меньшего размера

Светодиодная подсветка заменяет лампы CCFL (люминесцентные) от нескольких до нескольких сотен белых, RGB или синих светодиодов. Можно использовать два типа расположения светодиодов:

Светодиоды с боковой подсветкой
Светодиоды образуют линию по краю экрана со специальной рассеивающей панелью (световодная пластина, LGP) для равномерного распределения света за экраном.
Прямой светодиодный полный массив
Светодиоды образуют массив прямо за экраном с одинаковыми интервалами

В режиме полного локального затемнения (FALD) светодиоды управляются индивидуально, чтобы динамически контролировать уровень интенсивности света в данной части экрана. Этот метод подсветки позволяет локально затемнять определенные темные области 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 детали в тенях.[8]

Технологии

ЖК-дисплеи со светодиодной подсветкой не являются самоподсвечивающимися (в отличие от систем с чистой светодиодной подсветкой). Существует несколько методов подсветки ЖК-панели с помощью светодиодов, включая использование массивов светодиодов белого или RGB (красного, зеленого и синего цветов) позади панели и краевое светодиодное освещение (при котором используются белые светодиоды вокруг внутренней рамки телевизора. и панель рассеивания света для равномерного распределения света за ЖК-панелью). Варианты светодиодной подсветки имеют разные преимущества. Первым коммерческим ЖК-телевизором с полной светодиодной подсветкой был Sony Qualia 005 (введен в 2004 г.), в котором использовались матрицы светодиодов RGB для создания цветовой гаммы, примерно вдвое превышающей цветовую гамму обычного ЖК-телевизора CCFL. Это стало возможным, потому что красные, зеленые и синие светодиоды имеют острые спектральные пики, которые (в сочетании с фильтрами ЖК-панели) приводят к значительно меньшему проступанию в соседние цветовые каналы. Нежелательные сквозные каналы не так сильно «отбеливают» желаемый цвет, что приводит к более широкой гамме. Светодиодная технология RGB продолжает использоваться в Sony BRAVIA ЖК-модели. Светодиодная подсветка с использованием белых светодиодов обеспечивает источник с более широким спектром, питающий отдельные фильтры ЖК-панели (аналогично источникам CCFL), что приводит к более ограниченному охвату дисплея, чем светодиоды RGB, при более низкой стоимости.

Коммерчески называемые «LED-телевизоры» представляют собой телевизоры на основе ЖК-дисплеев, в которых управление светодиодами динамически осуществляется с использованием видеоинформации.[9] (динамическое управление подсветкой или динамическое «локальное затемнение» светодиодной подсветки, также продаваемое как HDR, телевизор с широким динамическим диапазоном, изобретенный исследователями Philips Дугласом Стэнтоном, Мартинусом Стромером и Адрианусом де Вааном [10][11][12]).

Развитие стандартов энергопотребления и растущие ожидания общественности в отношении энергопотребления заставили системы подсветки управлять своей мощностью. Что касается других товаров бытовой электроники (например, холодильников или лампочек), для телевизоров применяются категории энергопотребления.[13] Стандарты номинальной мощности для телевизоров были введены, например, в США, ЕС и Австралии.[14] как и в Китае.[15] Более того, исследование 2008 г.[16] показали, что среди европейских стран потребление энергии является одним из важнейших критериев для потребителей при выборе телевизора, столь же важным, как размер экрана.[17]

Используя ШИМ (широтно-импульсную модуляцию), технологию, при которой интенсивность светодиодов поддерживается постоянной, но регулировка яркости достигается путем изменения временного интервала мигания этих источников света с постоянной интенсивностью света,[18] подсветка тускнеет до самого яркого цвета, который появляется на экране, одновременно повышая контраст ЖК-дисплея до максимально достижимых уровней, резко увеличивая воспринимаемую контрастность, увеличивая динамический диапазон, улучшая зависимость ЖК-дисплея от угла обзора и резко снижая мощность потребление.

Комбинация светодиодного динамического управления подсветкой[10] в сочетании с отражающими поляризаторами и призматическими пленками (изобретенными исследователями Philips Адрианусом де Вааном и Паулюсом Шаарманом)[19] делают эти «светодиодные» (ЖК) телевизоры намного более эффективными, чем предыдущие комплекты на основе ЭЛТ, что приводит к экономии энергии во всем мире в размере 600 ТВтч (2017 г.), что равно 10% от потребления электроэнергии всеми домохозяйствами во всем мире или в 2 раза больше производство энергии всеми солнечными батареями в мире.[20][21]

Призматические и отражающие поляризационные пленки обычно получают с использованием так называемых пленок DBEF, производимых и поставляемых 3M.[22][23] Эти отражающие поляризационные пленки, в которых используются одноосно ориентированные полимеризованные жидкие кристаллы (двупреломляющие полимеры или двулучепреломляющий клей), были изобретены в 1989 году исследователями Philips Дирком Броером, Адрианусом де Вааном и Йоргом Брамбрингом.[24]

Первая светодиодная подсветка с динамическим «локальным затемнением» была продемонстрирована публике компанией BrightSide Technologies в 2003 г.,[25] и позже коммерчески внедрено для профессиональных рынков (например, для постпродакшна видео).[26] Edge LED освещение было впервые представлено Sony в сентябре 2008 года на 40-дюймовом (1000 мм) BRAVIA KLV-40ZX1M (известном в Европе как ZX1). Edge-LED освещение для ЖК-дисплеев позволяет сделать корпус более тонким; Sony BRAVIA KLV-40ZX1M имеет толщину 1 см, другие - очень тонкие.

ЖК-дисплеи со светодиодной подсветкой имеют более длительный срок службы и лучшую энергоэффективность, чем плазма и CCFL ЖК телевизоры.[27] В отличие от подсветки CCFL, светодиоды не используют Меркурий (загрязнитель окружающей среды) при их производстве. Однако другие элементы (например, галлий и мышьяк ) используются при изготовлении светодиодных излучателей; ведутся споры о том, являются ли они лучшим долгосрочным решением проблемы утилизации экрана.

Поскольку светодиоды могут включаться и выключаться быстрее, чем CCFL, и могут обеспечивать более высокий световой поток, теоретически возможно обеспечить очень высокий коэффициент контрастности. Они могут производить глубокий черный цвет (светодиоды выключены) и высокую яркость (светодиоды включены). Однако измерения, выполненные с чисто черного и чисто белого выходов, осложняются тем фактом, что краевое светодиодное освещение не позволяет одновременно воспроизводить эти выходные сигналы на экране.[требуется разъяснение ]

Полноразмерная подсветка с использованием мини-светодиодных панелей, состоящих из нескольких тысяч светодиодов WLED, исследуется для телевизоров и мобильных устройств.[28]

Белые светодиоды в светодиодной подсветке могут использовать специальные силикатные люминофоры, поскольку они ярче, но быстрее портятся.[29]

Пленка с квантовыми точками (QDEF)

Основная статья: Квантово-точечный дисплей

Квантовые точки фотолюминесцентный; они полезны в дисплеях, потому что излучают свет в определенных узких нормальные распределения из длины волн. Для генерации белого света, который лучше всего подходит в качестве подсветки ЖК-дисплея, части света светодиода, излучающего синий цвет, преобразуются квантовыми точками в зеленый и красный свет с небольшой полосой пропускания, так что комбинированный белый свет обеспечивает почти идеальный цвет гамма генерируется цветными фильтрами RGB ЖК-панели. Кроме того, повышается эффективность, поскольку промежуточные цвета больше не присутствуют и их не нужно отфильтровывать с помощью цветных фильтров ЖК-экрана. Это может привести к отображению, которое более точно отображает цвета в видимый спектр. Другие компании также разрабатывают решения на основе квантовых точек для дисплеев: Nanosys, 3 млн в качестве лицензиата Nanosys, QD Vision of Лексингтон, Массачусетс и Avantama из Швейцария.[30][31] Такой вид подсветки демонстрировали производители телевизоров на выставке Выставка бытовой электроники 2015.[32] Samsung представила свой первый QLED квантовые точки на выставке CES 2017, а затем сформировал 'QLED Alliance' с Hisense и TCL продавать технологию.[33][34]

Мини светодиод

Мини-светодиодные дисплеи - это ЖК-дисплеи со светодиодной подсветкой и мини-светодиодной подсветкой, поддерживающие более тысячи зон полного локального затемнения (FALD). Это позволяет получить более глубокий черный цвет и более высокий коэффициент контрастности.[35] Не путать с MicroLED.

Мерцание с затемнением подсветки

Светодиодную подсветку часто затемняют, применяя широтно-импульсная модуляция к току питания, выключение и включение подсветки происходит быстрее, чем может заметить глаз. Если частота импульсов диммирования слишком низкая или пользователь чувствителен к мерцанию, это может вызвать дискомфорт и напряжение глаз (аналогично мерцание ЭЛТ-дисплеев ниже частота обновления ).[36] Пользователь может проверить это, просто помахав рукой перед экраном; если при движении кажется, что у него есть четко очерченные края, значит, подсветка пульсирует с довольно низкой частотой. Если рука выглядит расплывчатой, дисплей либо имеет постоянную подсветку, либо работает с частотой, слишком высокой для восприятия. Мерцание можно уменьшить (или устранить), установив полную яркость дисплея, хотя это ухудшает качество изображения и увеличивает потребление энергии.

Рекомендации

  1. ^ а б «Сравнение светодиодных и ЖК-телевизоров». Архивировано из оригинал 20 мая 2017 г.. Получено 28 ноября 2009.
  2. ^ Практика, Управление по стандартам рекламы | Комитет рекламы. «Самсунг Электроникс (Великобритания) Лтд.». www.asa.org.uk.
  3. ^ Dell Studio XPS 16: самая высокая цветовая гамма?. Anandtech.com, 26 февраля 2009 г.
  4. ^ Конкурирующие технологии отображения для наилучшего качества изображения; A.J.S.M. 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 ?
  5. ^ Новицкий, Том; Эбботт, Билл (12 ноября 2007 г.). «Использование светодиодов против CCFL для подсветки ЖК-дисплеев». EE Times. В архиве из оригинала 28 ноября 2010 г.. Получено 21 ноября 2020.
  6. ^ Варианты затемнения яркости ЖК-дисплея; Я. Моронски; Electronicproducts.com; 3 января 2004 г .; http://www.electronicproducts.com/Optoelectronics/Dimming_options_for_LCD_brightness_control.aspx
  7. ^ «Плазма против ЖК-телевизоров и светодиодных телевизоров». Получено 1 октября 2011.
  8. ^ Скотт Уилкинсон. "Ultimate Vizio В архиве 26 августа 2009 г. Wayback Machine ". UltimateAVmag.com. Размещено Пт 29 мая 2009 г. Проверено 16 декабря 2009 г.
  9. ^ LED-телевизоры: 10 вещей, которые 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/
  10. ^ а б Способ и устройство для создания изображения желаемой яркости; Д.А. Стэнтон; M.V.C. Стромер; A.J.S.M. де Ваан; Патент США USRE42428E; 7 июня 2011 г .; https://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?CC=US&NR=RE42428E
  11. ^ Объяснение местного затемнения светодиода; Г. Моррисон; CNET.com/news; 26 марта 2016 г .; https://www.cnet.com/news/led-local-dimming-explained/
  12. ^ Попиксельное локальное затемнение для жидкокристаллических дисплеев с расширенным динамическим диапазоном; Х. Чен; Р. Чжу; M.C. Ли; S.L. Ли и С. Ву; Vol. 25, № 3; 6 февраля 2017 г .; Оптика Экспресс 1973; https://www.osapublishing.org/oe/viewmedia.cfm?uri=oe-25-3-1973&seq=0
  13. ^ «Реализация директивы 2005/32 / EC Европейского парламента и Совета в отношении требований к экодизайну для телевизоров», 2009 г .; http://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:32009R0642
  14. ^ «Регулирование потребления энергии телевизорами в ЕС, Австралии и США», 2008 г.
  15. ^ «Постановление Китая о потреблении энергии в телевизорах», 2010 г.
  16. ^ «Международное исследование важности энергоэффективности телевизионных приборов», 2008 г.
  17. ^ Управление энергопотреблением для дисплеев с затемнением подсветки; Клэр Мантел и другие; Журнал Display Technology; Том 9, Выпуск 12, декабрь 2013 г .; https://ieeexplore.ieee.org/document/6520956
  18. ^ Варианты затемнения яркости ЖК-дисплея; Я. Моронски; Electronicproducts.com; 3 января 2004 г .; http://www.electronicproducts.com/Optoelectronics/Dimming_options_for_LCD_brightness_control.aspx
  19. ^ Система освещения и устройство отображения, включающее такую ​​систему; A.J.S.M. де Ваан; П. Б. Шаарман; 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#
  20. ^ История успеха в области энергоэффективности: потребление энергии телевизорами сокращается по мере роста размера экрана и производительности, результаты нового исследования CTA; Ассоциация потребительских технологий; пресс-релиз 12 июля 2017 г .; https://cta.tech/News/Press-Releases/2017/July/Energy-Efficiency-Success-Story-TV-Energy-Consump.aspx В архиве 4 ноября 2017 г. Wayback Machine
  21. ^ Тенденции энергопотребления ЖК-телевизоров с 2003 по 2015 год; Б. Урбан и К. Рот; Центр устойчивых энергетических систем им. Фраунгофера США; Заключительный отчет Ассоциации потребительских технологий; Май 2017 г .; http://www.cta.tech/cta/media/policyImages/policyPDFs/Fraunhofer-LCD-TV-Power-Draw-Trends-FINAL.pdf В архиве 1 августа 2017 г. Wayback Machine
  22. ^ Брошюра 3M Display Materials & Systems Division Решения для больших дисплеев: правильный внешний вид имеет значение; http://multimedia.3m.com/mws/media/977332O/display-materials-systems-strategies-for-large-displays.pdf
  23. ^ Широкополосные отражающие поляризаторы на основе двойного лучепреломления формы для ультратонких жидкокристаллических дисплеев; С.У. Сковорода; Л. Тан и Х.С. Квок; Vol. 25, № 15; 24 июля 2017 г .; Оптика Экспресс 17499; https://www.osapublishing.org/oe/viewmedia.cfm?uri=oe-25-15-17499&seq=0
  24. ^ Светоделитель, чувствительный к поляризации; Д.Дж. Броер; A.J.S.M. 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#
  25. ^ Х. Зеетцен и др .: "A Расширенный динамический диапазон Система отображения с использованием модуляторов низкого и высокого разрешения », дайджест SID03
  26. ^ "Дисплей BrightSide DR37-P HDR | bit-tech.net". bit-tech.net.
  27. ^ «Samsung.com». Samsung.com. Получено 17 мая 2009.
  28. ^ "Мини светодиодная подсветка телевизора и дисплей будут выпущены в ближайшее время". www.ledinside.com.
  29. ^ Буш, Стив (14 марта 2014 г.). «Обсуждение люминофоров для светодиодного освещения».
  30. ^ Дисплей с квантовыми точками без кадмия. avantama.com. Дата обращения 16 августа 2019.
  31. ^ IEEE Spectrum, 2012, 8, стр.11-12 Квантовые точки за новыми дисплеями
  32. ^ CES 2015 - Ставки на новые телевизионные технологии. IEEE Spectrum, 7 января 2015 г. Источник: 12 января 2015 г.
  33. ^ «Samsung, Hisense и TCL образуют« Альянс QLED », чтобы взять на себя OLED - FlatpanelsHD».
  34. ^ «Альянс QLED стартует в Пекине».
  35. ^ Шафер, Роб (5 июня 2019 г.). «Mini-LED против MicroLED - в чем разница? [Простое объяснение]». DisplayNinja. Получено 14 сентября 2019.
  36. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал 15 октября 2016 г.. Получено 13 ноября 2016.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)

внешняя ссылка