Как известно, телевизор формирует изображение с помощью OLED или ЖК панели. OLED использует самоизлучающие светодиоды и не требует подсветки, что обеспечивает превосходное качество изображения за счет великолепного контраста из-за идеального глубокого черного цвета. Но его цена резко возрастает с увеличением размера экрана, что существенно ограничивает их популярность. Кроме того, они имеют ограниченную яркость из-за риска выгорания синих пикселей, что снижает HDR производительность.
ЖК-телевизоры значительно дешевле и ярче, но их контраст значительно ниже из-за частичного просачивания светового потока от подсветки. Но технологии квантовых точек и локального затемнения, особенно с инновационной мини-светодиодной подсветкой, значительно расширили их цветовую гамму, точность цветопередачи, яркость и контраст. В результате современные премиум ЖК-телевизоры с этими технологиями обеспечивают превосходное качество изображения. Но, конечно, кроме них, качество изображения зависит от типа панели.
Как известно, ЖК-телевизор создает цветное изображение с использованием субпикселей красного, зеленого и синего цветов, которые фактически являются цветными фильтрами для окрашивания белого света.
ЖК-панель работает следующим образом. Подсветка равномерно освещает пиксели. Когда интенсивность цветов одинакова, красный, зеленый и синий субпиксели смешиваются, образуя белый цвет. Но создание оттенков требует управления блокировкой света для каждого субпикселя.
ЖК-панель решает эту проблему с помощью фильтров с вертикальной и горизонтальной поляризацией. Во-первых, вертикальный фильтр «переворачивает» свет в вертикальную плоскость. Он поляризуется в одной плоскости и не может проходить через горизонтальный фильтр.
Как известно, светопропускание кристаллов зависит от их поляризации. Соответственно, матрица жидких кристаллов между двумя поляризационными фильтрами может регулировать интенсивность света, изменяя поляризацию кристаллов с помощью тока.
Упрощенно, жидкие кристаллы управляют светом, регулируя его интенсивность. Эта технология реализована несколькими способами.
TN и IPS панели
Самая дешевая TN матрица (скрученный нематический кристалл) использует жидкие кристаллы, скрученные в спираль. Она пропускает 100% света в скрученном состоянии, но блокирует свет в хаотическом состоянии.
К сожалению, матрицы TN могут передавать лишь 6 бит на канал, то есть 262 144 оттенка цвета (два в шестой степени для красного, зеленого и синего). Кроме того, она имеет очень узкий вертикальный угол обзора. Эти недостатки фактически вытеснили TN-панели из современных телевизоров.
Кристаллы IPS панели (In-Plane Switching) всегда ориентированы в одном направлении. По умолчанию, они ориентированы горизонтально и полностью закрывают свет.
В отличие от TN, IPS может регулировать угол поворота кристалла, изменяя количество передаваемого света и плавно регулируя яркость каждого пикселя.
Они легко калибруются и могут передавать до 10 бит на канал или 1,07 миллиарда оттенков. Кроме того, более эффективное рассеивание света значительно увеличивает угол обзора.
Макрофотография структуры IPS-панели демонстрирует взаимное расположение ее пикселей.
Конечно они также имеют недостатки. Например, первые IPS панели имели очень большое время отклика до 50 мс. Но современные дорогие панели уже обеспечивают около 4 мс.
Кроме того, достаточно большое расстояние между кристаллами не позволяет эффективно блокировать подсветку, что ухудшает глубину черного и, соответственно, контраст панели.
К сожалению, компании часто не указывают тип панели. Но он может быть определен визуально. Например, на VA-панели изображение существенно блекнет при отклонении от оси экрана.
Кроме того, VA панель сохраняет шлейф пикселей даже при легком механическом воздействии на поверхность экрана.
VA панель
Кристаллы VA (Vertical Alignment) панели расположены в вертикальной плоскости перпендикулярно поляризационным фильтрам.
Такое расположение значительно улучшает блокировку подсветки, обеспечивая повышение контрастности в 3-5 раз. Например, нативный контраст VA панелей достигает 6,000: 1 против 1,400: 1 для IPS. Соответственно, современные VA панели обеспечивают глубину черного от 0,015 до 0,025 нит, IPS — от 0,075 до 0,090 нит.
К сожалению, VA не может обеспечить плавной регулировки угла кристалла, что ограничивает плавность регулировки яркости для каждого субпикселя. Как следствие, их точность цветопередачи значительно хуже по сравнению с IPS панелями.
Впрочем, разработчики постепенно решают эти проблемы. Например, многодоменные структуры VA-матриц используют несколько жидкокристаллических блоков с отдельным управлением для каждого субпикселя, обеспечивая несколько уровней их яркости. Это решение обеспечило поддержку 8-битного цвета современными VA панелями. Более того, FRC технология (Frame Rate Control) с быстрым миганием пикселя увеличивает его почти до 10-битного изображения за счет квази интерполяции цветов.
Кроме того, эти технологии различаются подсветкой. Как известно, сегодня технология локального затемнения наиболее эффективно увеличивает контраст в ЖК-телевизорах за счет уменьшения интенсивности подсветки в темных областях кадра. Соответственно, увеличение контраста расширяет динамический диапазон.
В свою очередь, он прямо влияет на HDR производительность. Но FALD (Full Array Local Dimming) прекрасно работает с VA панелями, но менее эффективен в IPS панелях. Поэтому, они IPS часто используют Edge-LED подсветку, которая рассеивает свет от боковых светодиодов с помощью диффузного фильтра. К сожалению, этаподсветка менее однородна и не поддерживает технологию локального затемнения. Поэтому современные ЖК-телевизоры премиум-класса обычно используют VA панели с FALD.
Цветовой охват обеих технологий зависит от разрядности панели. Соответственно, 10-битные панели 4K VA и IPS передают 1 070 000 000 оттенков.
ADSDS панель
Конечно, компании разрабатывают новые технологии. Например, китайская компания BOE Technology (Beijing Orient Electronics Group) уже несколько лет успешно продвигает очень многообещающую ADSDS технологию (Advanced Super Dimension Switch), которая представляет собой улучшенную версию IPS. Объединившись с корейской компанией HYDIS (Hyundai Display), она разрабатывает и производит панели TFT, LCD и OLED с 2003 года. Сегодня эта технология также известна как ADS или ADS-FFS (Fringe Field Switching) или IPS-ADS и часто используется в устройствах Samsung, LG, Xiaomi, Huawei, TCL, Apple и т. д.
Как и в IPS, расположение кристаллов в ADSDS перпендикулярно по отношению к световому потоку. Но эта технология дополнительно использует переключения между плоскостями для оптимизации смещения кристалла.
Кроме того, в отличие от IPS, ADSDS использует продольные и поперечные электрические поля для параллельного движения жидких кристаллов.
Более того, ADS более эффективно использует световой поток за счет использованного оксида индия и олова. Этот материал очень прочный и надежный, он улучшает цветопередачу, увеличивает углы обзора и имеет очень высокий коэффициент светопропускания, увеличивая яркость экрана. Кроме того, его 100% прозрачность позволила разработчикам размещать элементы управления поверх кристаллической пленки. Отсутствие этого защитного покрытия дополнительно увеличила углы обзора на несколько градусов.
Сегодня ADS панели все чаще используются в телевизорах, но особенно они популярны в портативных устройствах из-за низкого энергопотребления.
Заключение
Благодаря усилиям разработчиков, список панелей постоянно расширяется. Сегодня он включает S-IPS, H-IPS, P-IPS, IPS- Pro, MVA, PVA, ADSDS и др. Конечно, каждая модификация имеет собственные плюсы и минусы. Например, панели Nano IPS с низкой задержкой ввода успешно работают даже в игровых мониторах.
Современные LG ЖК-телевизоры часто используют IPS или ADS панели с широкими углами обзора, а Samsung — более яркие VА панели.
Конкуренция между этими гигантами продолжается уже много лет. В этом году компании представили серии с инновационной мини-светодиодной подсветкой. В результате, уже стартовала конкуренция между новыми сериями Samsung Neo QLED miniLED и LG QNED miniLED. Конечно, исход их соперничества будет зависеть от многих факторов, включая эффективность алгоритмов локального затемнения, производительности HDR и т. д. Но тип панели также будет иметь значения.
В этом видео сравнивается телевизор LG IPS с функцией FALD (полное локальное затемнение) и телевизор Samsung VA с Edge LED.
