הבית > תערוכה > תוכן

תצוגת גביש נוזלי (טלוויזיית LCD), טלוויזיות צבעוניות המשתמשות בטכנולוגיית LCD כדי להפיק תמונות

Apr 21, 2017

טלוויזיית LCD


טלוויזיית LCD כללית, עם רמקולים משני צדי המסך

טלוויזיות גביש נוזלי ( LCD TV ) הן טלוויזיות המשתמשות בתצוגות גביש נוזלי לייצור תמונות. טלוויזיות LCD הם דק יותר וקל יותר מאשר קתודית קרן שפופרת (CRTs) של גודל התצוגה דומה, והם זמינים בגדלים הרבה יותר גדול. כאשר עלויות הייצור נפל, שילוב זה של תכונות עשה LCD מעשית עבור מקלטי טלוויזיה.

בשנת 2007, טלוויזיות LCD עלו על המכירות של טלוויזיות CRT מבוססות ברחבי העולם בפעם הראשונה, [ ציטטה הצורך ] ואת נתוני המכירות שלהם ביחס לטכנולוגיות אחרות הם מאיצים. טלוויזיות LCD מהירים במהירות את המתחרים הגדולים היחידים בשוק מסך גדול, את לוח התצוגה פלזמה ו -הקרנת מסך אחורי . LCDs הם, ללא ספק, הנפוץ ביותר ומכירה בטלוויזיה סוג התצוגה.

LCDs יש גם מגוון של חסרונות. טכנולוגיות אחרות מתייחסות לחולשות אלו, כולל דיודות פולטות אור אורגניות (OLED), FED ו- SED , אך החל משנת 2014 אף אחת מהן לא נכנסה לייצור נרחב עבור תצוגות טלוויזיה.


תוכן

[ להסתיר ]


תיאור [ לערוך ]

יסוד LCD מושגים [ לערוך ]

טלוויזיית LCD בבית יחד עם פלייסטיישן 3 ועוד כמה ציוד

טלוויזיות LCD לייצר תמונה בצבע שחור על ידי סלקטיבי סינון אור לבן. האור סופק על ידי סדרה של מנורות פלורסנט קתודית קרה (CCFLs) בחלק האחורי של המסך. כיום, רוב מסכי LCD-TV משתמשים בנורות LED לבנות או בצבע כתאורה אחורית במקום זאת. מיליוני תריסי LCD בודדים, מסודרים ברשת, לפתוח ולסגור כדי לאפשר כמות metered של האור הלבן דרך. כל תריס מזווג עם מסנן צבעוני כדי להסיר את כל החלק החיצוני, הירוק או הכחול (RGB) של האור מהמקור הלבן המקורי. כל זוג צמצם מסנן יוצר תת פיקסל יחיד. תת פיקסלים קטנים כל כך, כי כאשר התצוגה נתפסת אפילו במרחק קצר, צבעים בודדים להתמזג יחד כדי לייצר נקודה אחת של צבע, פיקסל . גוון הצבע נשלט על ידי שינוי עוצמת יחסי של האור עובר דרך תת פיקסלים.

גבישים נוזליים מקיפים מגוון רחב של פולימרים בצורת (בדרך כלל) בצורת מוט, אשר באופן טבעי טופס לשכבות דקות מסודרים, בניגוד היישור אקראי יותר של נוזל רגיל. כמה מהם, הגבישים הנומיים הנמטיים , מראים גם אפקט יישור בין השכבות. כיוון מסוים של היישור של גביש נוזלי נמטית ניתן להגדיר על ידי הצבת אותו במגע עם שכבת יישור או במאי , שהוא למעשה חומר עם חריצים מיקרוסקופיים בו, על מצעים תומכים. כאשר הניח על הבמאי, את השכבה במגע יהיה ליישר את עצמו עם חריצים, ואת השכבות לעיל יהיה ליישר את עצמם עם השכבות למטה, החומר בתפזורת לוקח על היישור של הבמאי. במקרה של טוויסט Nematic (TN) LCD, אפקט זה מנוצל באמצעות שני דירקטורים מסודרים בזווית ישרה ומוקמו יחד עם הגביש הנוזלי ביניהם. זה כוחות שכבות ליישר את עצמם בשני כיוונים, יצירת מבנה מעוות עם כל שכבה מיושר בזווית שונה במקצת אלה משני הצדדים.

תריסי LCD מורכבים מערימה של שלושה אלמנטים עיקריים. בתחתית ואת החלק העליון של תריס הם לוחות מקטב להגדיר בזווית ישרה. בדרך כלל אור לא יכול לנסוע דרך זוג polarizers מסודרים בצורה זו, ואת התצוגה יהיה שחור. מקטבים לשאת גם את המנהלים כדי ליצור את המבנה המעוות מיושר עם מקטבים משני הצדדים. כמו האור זורם מתוך מקטב האחורי, זה יהיה באופן טבעי לעקוב אחר הטוויסט של הגביש הנוזלי, היציאה מהחזית של גביש נוזלי שיש כבר מסובבת דרך הזווית הנכונה, המאפשרת לעבור דרך מקטב הקדמי. LCD הם בדרך כלל שקופים במצב זה של פעולה.

כדי לכבות את התריס, מתח מוחל עליו מלפנים ומאחור. המולקולות דמויי המוט מתאימות את עצמן לשדה החשמלי במקום למנהל, מעוותות את המבנה המעוות. האור כבר לא משנה קיטוב כפי שהוא זורם דרך הגביש נוזלי, והוא כבר לא יכול לעבור דרך מקטב הקדמי. על ידי שליטה על המתח להחיל על גבי גביש נוזלי, כמות הנותרים טוויסט ניתן לבחור. זה מאפשר את השקיפות של הצמצם להיות נשלט. כדי לשפר את זמן ההחלפה, התאים ממוקמים תחת לחץ, מה שמגדיל את הכוח ליישר מחדש את עצמם עם הבמאים כאשר השדה כבוי.

מספר וריאציות ושינויים אחרים שימשו לשיפור הביצועים ביישומים מסוימים. ב-מטוס מציג מציג (שב"ס ו- S-IPS) מציעים זוויות צפייה רחבות יותר צבע רבייה, אבל קשה יותר לבנות יש זמני תגובה איטית מעט. מעגל אנכי (VA, S-PVA ו- MVA) מציעים יחסי ניגודיות גבוהים יותר וזמני תגובה טובים, אך סובלים משינוי צבע כאשר הם נראים מהצד. באופן כללי, כל אלה מציג עבודה בצורה דומה על ידי שליטה על הקיטוב של מקור האור.

טיפול בתתי פיקסלים [ עריכה ]

צילום תקריב (300 ×) של LCD אופייני, המציג בבירור את מבנה תת פיקסל. ה "חריץ" בפינה השמאלית התחתונה של כל תת פיקסל הוא טרנזיסטור הסרט הדק. הקבלים הנלווים וקווי הפנייה ממוקמים סביב התריס, באזורים הכהים.

על מנת לענות על תריס יחיד על הצג, שורה של אלקטרודות מופקדת על צלחות משני צדי הגביש הנוזלי. לצד אחד יש פסים אופקיים המרכיבים שורות, השני כולל פסים אנכיים היוצרים עמודות. על ידי אספקת מתח לשורה אחת ועמודה אחת, שדה ייווצר בנקודה שבה הם חוצים. מאז האלקטרודה מתכת יהיה אטום, LCDs להשתמש אלקטרודות עשוי מנצח שקוף, בדרך כלל אינדיום פח תחמוצת .

כיוון שפונה אל תריס יחיד דורש חשמל כדי לספק שורה שלמה ועמודה, חלק מהשדה תמיד דולף החוצה אל התריסים שמסביב. גבישים נוזליים הם רגישים למדי, ואפילו כמויות קטנות של שדה דלף יגרום רמה מסוימת של מיתוג להתרחש. זה מיתוג חלקי של התריסים שמסביב מטשטש את התמונה שהתקבלה. בעיה נוספת במערכות ה- LCD המוקדמות היתה המתח הנדרש כדי להגדיר את התריסים לטוויסט מסוים היה נמוך מאוד, אבל המתח היה נמוך מכדי להפוך את הגבישים ליישר מחדש עם ביצועים סבירים. זה הביא פעמים תגובה איטי הוביל גלוי בקלות " רפאים " על מציג אלה על תמונות נעות, כמו סמן העכבר על מסך המחשב. אפילו טקסט גלילה לעתים קרובות שניתנו כמו טשטוש בלתי קריא, ואת מהירות המעבר היה איטי מדי לשימוש כתצוגת טלוויזיה שימושית.

כדי לתקוף את הבעיות הללו, LCD המודרנית להשתמש בעיצוב מטריקס פעיל . במקום להפעיל את שתי האלקטרודות, קבוצה אחת, בדרך כלל החזית, מחוברת לקרקע משותפת. בחלק האחורי, כל תריס הוא זיווג עם טרנזיסטור סרט דק שמתחיל בתגובה רמות מתח מופרדים באופן נרחב, אומרים 0 ו -5 וולט. שורת פניות חדשה, קו השער , מתווספת כמתג נפרד עבור הטרנזיסטורים. השורות והעמודות מטופלות כבעבר, אך הטרנזיסטורים מבטיחים שרק תריס יחיד במעבר יטופל; כל שדה דולף הוא קטן מדי כדי להחליף את הטרנזיסטורים המקיפים. כאשר מופעל, כמות קבועה גבוהה יחסית של זרם זורמת מקו המקור דרך הטרנזיסטור אל תוך קבלים הקשורים. הקבל הוא טעון עד שהוא מחזיק את מתח הבקרה הנכון, לאט דולף זה דרך הגביש אל הקרקע המשותפת. הנוכחי הוא מהיר מאוד ולא מתאים שליטה קנס של החנות וכתוצאה מכך החנות, כך אפנון קוד הדופק משמש לשלוט במדויק את הזרימה הכוללת. לא רק זה מאפשר שליטה מדויקת מאוד על התריסים, שכן הקבל ניתן למלא או מרוקן במהירות, אבל זמן התגובה של הצמצם הוא השתפר באופן דרמטי גם כן.

בניית תצוגה [ עריכה ]

הרכבה תריס טיפוסי מורכב סנדוויץ 'של כמה שכבות שהופקדו על שני סדינים זכוכית דקה המרכיבים הקדמי והאחורי של התצוגה. עבור גדלי תצוגה קטנים יותר (מתחת ל -30 אינץ ') (760 מ"מ)), ניתן להחליף את יריעות הזכוכית בפלסטיק.

הסדין האחורי מתחיל בסרט מקוטב, גיליון הזכוכית, מרכיבי המטריצה הפעילים והאלקטרודות, ולאחר מכן הבמאי. הגיליון הקדמי דומה, אך חסר את רכיבי המטריצה הפעילים, המחליפים אותם עם מסנני הצבעים המעוצבים. באמצעות תהליך בנייה רב שלב, שני הסדינים ניתן לייצר על אותו קו הרכבה. הגביש הנוזלי ממוקם בין שני הסדינים בגיליון פלסטיק מודפס המחלק את הנוזל לתריסים בודדים ומרחיק את הסדינים מרחק מדויק זה מזה.

השלב הקריטי בתהליך הייצור הוא הפקדת מרכיבי המטריקס הפעילים. אלה יש שיעור כישלון גבוה יחסית, אשר הופך אותם פיקסלים על המסך "תמיד על". אם יש מספיק פיקסלים שבורים, המסך צריך להיות מושלך. מספר הפאנלים שהושלכו יש השפעה חזקה על מחיר הטלוויזיה וכתוצאה מכך הירידה העיקריים כלפי מטה בתמחור בין 2006 ו 2008 נובעת בעיקר תהליכים משופרים.

כדי לייצר טלוויזיה מלאה, הרכבה תריס משולב עם האלקטרוניקה שליטה תאורה אחורית. תאורה אחורית עבור ערכות קטנות יכול להיות מסופק על ידי מנורה אחת באמצעות מפזר או מראה קפואה כדי לפרוש את האור, אבל עבור מציג גדול מנורה אחת היא לא מבריקה מספיק את המשטח האחורי מכוסה במקום עם מספר מנורות נפרדות. השגת תאורה אפילו על החלק הקדמי של התצוגה כולה נותרת אתגר, כתמים בהירים כהים אינם נדיר.

השוואה [ עריכה ]

19 " Sony LCD טלוויזיה

אריזה [ לערוך ]

ב CRT קרן אלקטרונים מיוצר על ידי חימום נימה מתכת, אשר "רותח" אלקטרונים מעל פני השטח שלה. האלקטרונים מואצים וממוקדים באקדח אלקטרון , ומכוונים למיקום הנכון על המסך באמצעות אלקטרומגנטים . רוב תקציב הכוח של CRT הולך לתוך חימום נימה, ולכן האחורי של הטלוויזיה מבוססת CRT הוא חם. מאז האלקטרונים הם מוסט בקלות על ידי מולקולות גז, את הצינור כולו צריך להיות מוחזק בחלל ריק. כוח אטמוספרי על הפנים הקדמיות של הצינור גדל עם השטח, אשר דורש זכוכית עבה אי פעם. זה מגביל CRTs מעשיים לגדלים סביב 30 אינץ '; (76 ס"מ) מציג עד 40 אינץ '(102 ס"מ) הופקו אבל שקל כמה מאות פאונד, טלוויזיות גדול יותר זה היה צריך לפנות לטכנולוגיות אחרות כמו היטל אחורי .

חוסר ואקום בטלוויזיית LCD הוא אחד היתרונות שלה; יש כמות קטנה של ואקום מגדיר באמצעות backlights CCFL, אבל זה מסודר ב cylinders אשר באופן טבעי חזקה יותר מאשר לוחות שטוחים גדולים. הסרת הצורך פנים זכוכית כבד מאפשר LCDs להיות הרבה יותר קל מאשר טכנולוגיות אחרות. למשל, ה- LCD LC-42D65, דגם אופייני למדי של 42 אינץ '(106 ס"מ), שוקל 55 ק"ג (25 ק"ג), כולל דוכן, [1] ואילו הדגם האחרון של Sony KV-40XBR800, 102 ס"מ) 4: 3 CRT שוקל 304 ק"ג מסיבי ללא עמדה, כמעט פי שישה מהמשקל.

לוחות LCD, כמו אחרים מציג לוח שטוח , הם גם הרבה יותר רזה CRTs. מאז CRT יכול רק לכופף את קרן האלקטרונים דרך זווית קריטית תוך שמירה על המיקוד, האקדח אלקטרונים חייב להיות ממוקם במרחק מה מן הפנים הקדמיות של הטלוויזיה. במערכות המוקדמות של שנות החמישים הזווית היתה לעתים קטנה כמו 35 מעלות מחוץ ציר, אבל שיפורים, במיוחד בעזרת המחשב התכנסות, אפשרה את זה כדי להיות שיפור דרמטי, בסוף האבולוציה שלהם, מקופל. עם זאת, אפילו CRTs הטוב ביותר הם הרבה יותר עמוק מאשר LCD; ה- KV-40XBR800 הוא 26 אינץ '(66 ס"מ) עמוק, [2] בעוד שה- LC-42D65U הוא בעובי של פחות מ -4 ס"מ (10 ס"מ) - העמדה שלו עמוקה בהרבה מהמסך כדי לספק יציבות.

LCDs יכול, בתיאוריה, להיבנות בכל גודל, עם תשואות הייצור להיות המגבלה העיקרית. כאשר התשואות גדלו, גדלו גדלים של מסך LCD בגודל של 14 "(35 ס"מ) עד 30" (70 ס"מ), ל -42 "(107 ס"מ), ואז 52" (132 ס"מ) ו- 65 ס"מ (165 ס"מ) עכשיו זה זמין נרחב.זה מותר LCDs להתחרות ישירות עם רוב המקרנים בבית הקרנת הטלוויזיה, ובהשוואה לטכנולוגיות אלה ישיר להציג LCD יש איכות תמונה טובה יותר.ערכות הפעלה ניסיוני מוגבל זמינים עם גדלים מעל 100 אינץ '(254 ס"מ ).

יעילות [ לערוך ]

LCDs הם יחסית לא יעיל במונחים של צריכת חשמל לכל גודל התצוגה, כי הרוב המכריע של האור המיוצר בחלק האחורי של המסך נחסם לפני שהוא מגיע הצופה. כדי להתחיל, מקטב האחורי מסנן מעל מחצית של המקורי מקוטב אור. בחינת התמונה לעיל, ניתן לראות כי חלק גדול של שטח המסך מכוסה על ידי מבנה התא סביב התריסים, אשר מסיר חלק נוסף. לאחר מכן, כל מסנן צבע משנה פיקסל מסיר את רוב מה שנשאר להשאיר רק את הצבע הרצוי. לבסוף, כדי לשלוט על צבע בהיקות של פיקסל בכללותו, קצת אור הוא איבד כאשר עובר מקטב הקדמי ב on-state על ידי המבצע מושלם של התריסים.

מסיבות אלה מערכת backlighting צריך להיות חזק מאוד . למרות שימוש יעיל CCFLs, רוב סטים להשתמש כמה מאות וואט של כוח, יותר מאשר יהיה צורך להדליק בית שלם עם אותה טכנולוגיה. כתוצאה מכך, טלוויזיות LCD באמצעות CCFLs בסופו של דבר עם צריכת החשמל הכוללת דומה CRT באותו גודל. באמצעות אותן הדוגמאות, ה- KV-40XBR800 מתפזר 245 ואט, [2] בעוד שה- LC-42D65 מתפזר 235 W. [1] תצוגות הפלזמה גרועות יותר; את הטוב ביותר הם על השווי של LCDs, אבל טיפוסי ערכות לצייר הרבה יותר. [3]

ערכות LCD מודרניות ניסו לטפל בכוח באמצעות תהליך המכונה "תאורה דינמית" (במקור הציג מסיבות אחרות, ראה להלן). מערכת זו בוחנת את התמונה כדי למצוא אזורים כהים יותר, ומקטינה את התאורה האחורית באזורים אלה. CCFLs הם צילינדרים ארוכים כי לרוץ לאורך המסך, ולכן שינוי זה יכול לשמש רק כדי לשלוט על בהירות המסך כולו, או לפחות להקות אופקיות רחב של זה. זה עושה את הטכניקה המתאימה רק עבור סוגים מסוימים של תמונות, כמו זיכויים בסוף הסרט. בשנת 2009 כמה יצרנים [4] עשה כמה טלוויזיות באמצעות HCFL (יותר כוח יעיל יותר CCFL). מגדיר באמצעות נוריות מבוזרות מאחורי המסך, עם כל תאורת LED רק מספר קטן של פיקסלים, בדרך כלל 16 על ידי 16 תיקון, לאפשר עמעום מקומי טוב יותר על ידי דינמי התאמת בהירות של אזורים קטנים בהרבה, אשר מתאים קבוצה הרבה יותר רחב של תמונות.

תחום מתמשך נוסף של המחקר הוא להשתמש בחומרים שבמסגרת נתיב האור האופטי, על מנת להשתמש מחדש בכמה שיותר אותות. שיפור אפשרי אחד הוא להשתמש microprisms או מראות dichromic לפצל את האור לתוך R, G ו- B, במקום לספוג את הצבעים לא רצויות במסנן. מערכת מוצלחת תשפר את היעילות על ידי שלוש פעמים. אחרת תהיה לכוון את האור שבדרך כלל נופל על אלמנטים אטומים בחזרה לחלק השקוף של התריסים.

כמה טכנולוגיות חדשות יותר, OLED , FED ו SED , יש צריכת חשמל נמוכה כאחד היתרונות העיקריים שלהם. כל הטכנולוגיות האלה ישירות לייצר אור על בסיס פיקסל משנה, ולהשתמש רק כוח רב כמו רמת האור דורש. סוני הדגימה 36 יחידות "FED" המציגות תמונות בהירות מאוד המצוירות רק 14 וואט, פחות מ -1 / 10 כמו LCD בגודל דומה.החלקיקים וה- SED דומים ל- FEDs במונחים של צריכת חשמל.דרישות צריכת החשמל הנמוכות הופכות את הטכנולוגיות האלה למעניינות במיוחד צריכת חשמל נמוכה כמו מחשבים נישאים וטלפונים ניידים.התקנים האלה היו בשוק כי הטכנולוגיה bootdrapped במקור LCD, בשל משקל קל שלה רזון.

איכות תמונה [ עריכה ]

טלוויזיית LCD בגודל כיס הנוסע

מערכות LCD מוקדמות היו מזועזעים על איכות התמונה הכללית שלהם, במיוחד את רוחות רפאים על תמונות נעות, יחס ניגודיות גרוע, וצבעים בוציים. למרות תחזיות רבות כי טכנולוגיות אחרות תמיד להכות LCDs, השקעה מסיבית בייצור LCD, ייצור, עיבוד תמונה אלקטרונית יש לטפל רבות של חששות אלה.

זמן תגובה [ לערוך ]

עבור 60 מסגרות לשנייה וידאו, נפוץ בצפון אמריקה, כל פיקסל הוא מואר עבור 17 מילישניות לפני זה צריך להיות משורטט מחדש (ב 50 מסגרות לשנייה, זה 20 ms באירופה). LCDs מוקדם היו פעמים תגובה בסדר גודל של מאות אלפיות השנייה, מה שגרם להם חסר תועלת עבור הטלוויזיה. שילוב של שיפורים בטכנולוגיה חומרים מאז 1970s השתפר מאוד זה, כמו גם טכניקות מטריצה פעילה. בשנת 2000, לוחות LCD עם זמני תגובה סביב 20 אלפיות השנייה היו נפוצים יחסית בתפקידים המחשב. זה עדיין לא היה מספיק מהיר לשימוש בטלוויזיה.

שיפור משמעותי, חלוץ על ידי NEC , הוביל טלוויזיות LCD מעשיות הראשון. NEC הבחין כי גבישים נוזליים לקחת קצת זמן להתחיל לנוע לכיוון החדש שלהם, אבל לעצור במהירות. אם התנועה הראשונית יכולה להיות מואצת, הביצועים הכוללים יוגדלו. הפתרון של NEC היה להגביר את המתח במהלך תקופת "ספין" כאשר הקבל הוא בתחילה להיות מחויב, ולאחר מכן צניחה חזרה לרמות נורמלי כדי למלא אותו המתח הנדרש. שיטה נפוצה היא להכפיל את המתח, אבל לחצות את רוחב הדופק, ומספק את אותה כמות כוללת של כוח. בשם "Overdrive" על ידי NEC, הטכניקה כיום בשימוש נרחב על כמעט כל LCDs.

שיפור משמעותי נוסף בזמן התגובה הושג על ידי הוספת זיכרון כדי להחזיק את התוכן של התצוגה - משהו כי הטלוויזיה צריכה לעשות בכל מקרה, אבל לא היה נדרש במקור בתפקיד צג המחשב כי bootstrapped את תעשיית ה- LCD. בתצוגות ישנות הוצאו לראשונה קבלים מטריקס פעיל, ולאחר מכן טעון מחדש את הערך החדש עם כל רענון. אך ברוב המקרים, הרוב המכריע של תמונת המסך אינו משתנה ממסגרת למסגרת. על ידי החזקת הערכים לפני ואחרי בזיכרון המחשב , השוואה ביניהם, ורק איפוס אלה משנה פיקסלים שהשתנה למעשה, כמות הזמן המושקע טעינה ופריקה של קבלים הופחת. יתר על כן, הקבלים אינם מרוקנים לחלוטין; במקום זאת, רמת הטעינה הקיימת שלהם גדלה או הופחתה כדי להתאים לערך החדש, שבדרך כלל דורש פחות פעימות טעינה. שינוי זה, אשר היה מבודד האלקטרוניקה הנהג וזול ליישם, שיפור זמני התגובה על ידי פעמיים.

יחד עם שיפורים מתמשכים הגבישים נוזלים עצמם, ועל ידי הגדלת שיעורי הרענון מ 60 הרץ עד 120 ו 240 הרץ, זמני תגובה ירד מ 20 ms בשנת 2000 כ 2 ms ב מציג המודרנית הטובה ביותר. אבל גם זה לא ממש מהר מספיק, כי פיקסל עדיין יהיה לעבור תוך מסגרת מוצג. CRTs קונבנציונאלי הם גם תחת 1 MS, ו פלזמה מציג OLED להתפאר פעמים בסדר גודל של 0.001 ms.

דרך אחת נוספת כדי לשפר את קצב הרענון האפקטיבי היא להשתמש "סופר דגימה", וזה נהיה נפוץ יותר ויותר על ערכות סוף גבוה. מאז טשטוש התנועה מתרחשת במהלך המעבר ממצב אחד למשנהו, זה יכול להיות מופחת על ידי הכפלת קצב הרענון של לוח LCD, ובניית מסגרות ביניים באמצעות טכניקות פיצוי תנועה שונים. זה מחליק את המעברים, כלומר תאורה אחורית מופעלת רק כאשר המעברים הם התיישבו. מספר של high-end קובע 120 הרץ (ב צפון אמריקה) או 100 הרץ (באירופה) רענון שיעורי באמצעות טכניקה זו. פתרון נוסף הוא רק להפוך את backlighting על פעם את התריס יש מלא עבר. כדי להבטיח שהתצוגה לא תהבהב, מערכות אלה יורות את התאורה האחורית מספר פעמים בכל רענון, באופן דומה לזה של הקרנת הסרט שבו הצמצם נפתח וסוגר מספר פעמים בכל מסגרת.

יחס ניגודיות [ עריכה ]

גם במצב של כיבוי מלא, גבישים נוזליים מאפשרים קצת אור לדלוף מבעד לתריסים. זה מגביל את יחסי הניגוד שלהם על 1600: 1 על ערכות המודרנית הטובה ביותר, כאשר נמדד באמצעות המדידה ANSI (ANSI IT7.215-1992). במקום זאת, היצרנים מצטטים את יחס הניגודיות "Full On / Off" במקום, המהווה כ -25% יותר עבור כל קבוצה נתונה. [5]

חוסר זה של ניגוד בולט ביותר בסצינות כהות יותר. כדי להציג צבע קרוב לשחור, תריסי ה- LCD חייבים להיות מופנים לעמימות כמעט מלאה, תוך הגבלת מספר הצבעים הבודדים שהם יכולים להציג. זה מוביל "posterizing" אפקטים להקות של צבעים נפרדים כי להיות גלוי בין הצללים, ולכן ביקורות רבות של טלוויזיות LCD להזכיר את "פרט צל". [6] בהשוואה, טלוויזיות LED הגבוהות ביותר מציעות יחסי ניגודיות קבועים של 5,000,000: 1.

מכיוון שהכמות הכוללת של האור המגיעה אל הצופה היא שילוב של תאורה אחורית ותריס, ערכות מודרניות יכולות להשתמש ב"תאורה אחורית דינמית "או בעמעום מקומי כדי לשפר את יחס הניגודיות ופרט הצל. אם אזור מסוים של המסך הוא כהה, קבוצה קונבנציונאלי יצטרך להגדיר תריסים שלה קרוב אטום כדי לכרות את האור. עם זאת, אם תאורה אחורית מופחתת על ידי חצי באזור זה, ניתן להקטין את תריס על ידי חצי, ואת מספר רמות התריס זמין בתת פיקסלים מכפיל. זוהי הסיבה העיקרית- high-end קובע מציעים תאורה דינמית (בניגוד חיסכון בחשמל, שהוזכר קודם לכן), המאפשר יחס ניגודיות על פני המסך כדי להיות שיפור דרמטי. בעוד תריסי LCD מסוגלים לייצר על יחס ניגודיות 1000: 1, על ידי הוספת 30 רמות של תאורה אחורית דינמי זה השתפר ל 30,000: 1.

עם זאת, אזור המסך שניתן לכוונן באופן דינמי הוא פונקציה של מקור התאורה האחורית. CCFLs הם צינורות דק כי להאיר שורות רבות (או עמודות) על פני כל המסך בבת אחת, וכי האור הוא התפשט עם מפזרים. CCFL חייב להיות מונע עם מספיק כוח כדי להאיר את השטח הבהיר ביותר של החלק של התמונה מול זה, אז אם התמונה היא אור בצד אחד כהה על השני, טכניקה זו לא ניתן להשתמש בהצלחה. מציג backlit על ידי מערכים מלאים של נוריות יש יתרון, כי כל נורות LED רק חלק קטן של המסך. זה מאפשר תאורה אחורית דינמי לשמש על מגוון רחב יותר של תמונות. תצוגות מוארות אדומות אינן נהנות מיתרון זה. תצוגות אלה יש נוריות רק לאורך הקצוות ולהשתמש צלחת מדריך קל מכוסה באלפי קמור קורות המשקפות את האור מן הצד נוריות הירי דרך מטריצת LCD ומסננים. נוריות על גבי צגים מוארים ניתן לעמעם רק באופן גלובלי, לא בנפרד. מסיבות מחיר, רוב טלוויזיות LCD יש תאורה אחורית מוארת.

דחיפה מסיבית על הנייר שיטה זו מספקת את הסיבה קבוצות רבות עכשיו במקום "יחס ניגודיות דינמי" גיליונות המפרט שלהם. יש דיון נרחב בעולם האודיו-ויזואלי באשר לשאלה האם או לא יחסי ניגודיות דינמיים אמיתיים, או פשוט מדברים בשיווק. [8] [8] סוקרים בדרך כלל מציינים כי אפילו ה- LCD הטוב ביותר אינו יכול להתאים את יחסי הניגודיות או שחורים עמוקים של תצוגות פלזמה, למרות היותם מדורגים, על נייר, כבעלי יחסים גבוהים בהרבה. עם זאת, מאז 2014 אין יצרנים עיקריים של תצוגות פלזמה שמאל. מנהיגי הניגודים כיום מציג מבוסס על OLEDs.

צבע סולם [ לערוך ]

צבע על טלוויזיה LCD מיוצר על ידי סינון למטה מקור לבן ולאחר מכן סלקטיבי shuttering שלושת הצבעים העיקריים יחסית זה לזה. הדיוק והאיכות של צבעים וכתוצאה מכך הם תלויים במקור backlighting ויכולתה לייצר באור לבן באופן שווה. CCFLs המשמשים טלוויזיות LCD מוקדם לא היו לבנים במיוחד, ונטו להיות החזק ביותר בירוקים. תאורה אחורית מודרנית השתפרה זו, וקובעת בדרך כלל לצטט שטח צבע כיסוי על 75% של NTSC 1953 צבע סולם . באמצעות נוריות LED לבנות כמו תאורה אחורית משפר את זה עוד יותר.

בספטמבר 2009 הודיעה חברת Nanoco , חברה בריטית, כי חתמה על הסכם פיתוח משותף עם חברת אלקטרוניקה יפנית גדולה, במסגרתה היא תתכנן ותפתח נקודות קוונטיות (QD) לשימוש בתאורת LED בטלוויזיות LCD. [9] נקודות קוונטיות מוערכים עבור מציג, כי הם פולטים אור בהפצות גאוס ספציפיים מאוד. [10] פעולה זו עלולה לגרום לתצוגה המציגה בצורה מדויקת יותר את הצבעים שהעין האנושית יכולה לתפוס. כדי ליצור אור לבן המתאים ביותר כמו תאורה אחורית LCD, חלקים של האור של LED פולטות כחולות הם השתנו על ידי נקודות קוונטיות לתוך רוחב פס ירוק ואדום אדום כזה אור לבן בשילוב מאפשר גמישות צבע אידיאלי כמעט שנוצר על ידי מסנני צבע של לוח LCD. בנוסף, יעילות משופרת, כמו צבעים ביניים (אורכי גל) אינם נוכחים יותר ואין צורך לסנן החוצה על ידי מסנני צבע RGB של מסך LCD. החברה האמריקנית QD Vision עבד עם Sony להשיק טלוויזיות LCD באמצעות טכניקה זו תחת תווית השיווק Triluminos בשנת 2013.

בתערוכת מוצרי האלקטרוניקה , סמסונג אלקטרוניקס , LG Electronics , חברת TCL הסינית וסוני הראו QD-LED backlighting של טלוויזיות LCD. [11] [12]

היסטוריה [ עריכה ]

טלוויזיית LCD תלויה על קיר במרכז הסחר העולמי של טייפה במהלך הופעת הטאיפיי של קומפוטקס ב -2008.

המאמצים המוקדמים [ עריכה ]

פסיבי מטריקס LCDs הראשון הפך נפוץ בשנות ה -1980 עבור תפקידים שונים המחשב הנייד. באותה עת הם התחרו עם מסכי פלזמה באותו שטח שוק. LCDs יש קצב רענון איטי מאוד מטשטש את המסך אפילו עם טקסט גלילה, אבל משקל קל שלהם בעלות נמוכה היו יתרונות גדולים. מסכים באמצעות LCD רפלקטיביים לא נדרש שום מקור אור פנימי, מה שהופך אותם במיוחד מתאים במיוחד למחשבים ניידים.

קצב הרענון של ההתקנים המוקדמים היה איטי מכדי להיות שימושי עבור הטלוויזיה. טלוויזיות ניידות היו יישום היעד עבור LCDs. LCDs נצרך הרבה פחות כוח סוללה ואז אפילו מיניאטורה צינורות המשמשים טלוויזיות ניידים של התקופה. טלוויזיית ה- LCD הראשונה שנעשתה מסחרית היתה הטלוויזיה Casio TV-10 שנעשתה בשנת 1983. [13] החלטות היו מוגבלות להגדרה סטנדרטית , אם כי מספר טכנולוגיות היו דוחפות תצוגות לעבר הגבולות של תקן זה; Super VHS הציע שיפור רוויית צבע, ו- DVD הוסיף רזולוציות גבוהות יותר גם כן. אפילו עם ההתקדמות הזאת, גודל המסך מעל 30 "היו נדירים, כי פורמטים אלה יתחילו להופיע בלוקי במרחבי ישיבה רגילים כאשר צפו על מסכים גדולים יותר.מערכות הקרנה היו מוגבלים בדרך כלל למצבים שבהם היה צריך לראות את התמונה על ידי קהל גדול יותר.

עם זאת, כמה ניסויים עם טלוויזיות LCD התרחש במהלך תקופה זו. ב -1988 הציגה חברת Sharp את הטלוויזיה המסחרית הראשונה מסוג LCD, מודל 14 "עם מטריצה פעילה המטפלת בטרנזיסטורי סרט דק (TFT), אשר הוצעו בעיקר כפריטי בוטיק ללקוחות נעימים, ולא כוונו לשוק הכללי. באותו זמן, מציג פלזמה יכול בקלות להציע את הביצועים הדרושים כדי להציג באיכות גבוהה, אבל סבלו מ בהירות נמוכה וצריכת חשמל גבוהה מאוד.עם זאת, סדרה של ההתקדמות הובילה מציג פלזמה outpacing LCD ב שיפורים בביצועים, החל משופרת של Fujitsu טכניקות בנייה ב -1979, הזרחנים המשופרים של היטאצ'י ב -1984, וחיסול השטחים השחורים בין תת-פיקסלים באמצע שנות השמונים.בשנות השמונים המאוחרות, תצוגות הפלזמה היו רחוקות בהרבה מצגי LCD.

High-Definition [ עריכה ]

זה היה סטנדרטיזציה איטי של הטלוויזיה בחדות גבוהה כי הראשון הפיק שוק לטכנולוגיות טלוויזיה חדשות. בפרט, היחס 16: 9 רחב יותר של החומר החדש היה קשה לבנות באמצעות CRTs; באופן אידיאלי CRT צריך להיות עגול לחלוטין על מנת להכיל את הוואקום הפנימי שלה, וכיוון יחס הממדים הופך מלבני יותר זה הופך להיות קשה יותר לעשות את הצינורות. יחד עם זאת, הרזולוציות החדשות הרבה יותר שהציעו הפורמטים החדשים הללו אבדו בגדלים קטנים יותר של המסך, כך ש - CRTs עמדו בפני שתי הבעיות של הפיכתן למלבניות גדולות יותר באותו הזמן. LCDs של עידן עדיין לא היה מסוגל להתמודד עם תמונות מהירים, במיוחד ברזולוציה גבוהה יותר, ומאמצע שנות התשעים של פלזמה להציג היה רק את ההצעה האמיתית בחלל ברזולוציה גבוהה.

באמצעות ההכרעה ההופכת של HDTV באמצע שנות ה -90 בתחילת שנות ה -2000, מציג פלזמה היה טכנולוגיית התצוגה הראשית בחדות גבוהה. עם זאת, העלות הגבוהה שלהם, הן בייצור והן ברחוב, פירושו כי טכנולוגיות ישנות יותר כמו CRTs שמרו על טביעת רגל למרות החסרונות שלהם. LCD, לעומת זאת, נחשב נרחב להיות מסוגל לגדול לתוך אותו שטח, וזה היה האמין נרחב כי המעבר High Definition ידחוף אותו מן השוק לחלוטין.

מצב זה השתנה במהירות. בניגוד לאופטימיות המוקדמת, תצוגות הפלזמה מעולם לא ראו את כלכלות הגודל המאסיביות שהיו צפויות, ונותרו יקרות. בינתיים, טכנולוגיות LCD כמו Overdrive החלו לטפל ביכולתם לעבוד במהירויות טלוויזיה. מיוצר בתחילה בגדלים קטנים יותר, תוך התאמתם למרחב הנמוך, שפלזמות לא יכלו למלא, החלו לחוות את ה- LCD של כלכלת הגודל שלא הצליחו להגיע לפלאסמות. בשנת 2004, 32 "מודלים היו זמינים באופן נרחב, 42" קבוצות הפכו נפוצים, אב טיפוס הרבה יותר גדול היו להיות הפגינו.

השתלטות על השוק [ לערוך ]

למרות שהפלסמות המשיכו להחזיק מעמד באיכות תמונה על גבי מסכי LCD, ואפילו יתרון מחיר עבור סטים בגודל קריטי של 42 אינץ 'ויותר, מחירי ה- LCD החלו לרדת במהירות ב -2006, בעוד שגודל המסך שלהם גדל בקצב מהיר יחסית. 2006, מספר ספקים היו מציעים 42 "LCDs, אם כי במחיר פרמיום, encroaching על מעוז היחיד של פלזמה. יותר קריטי, LCDs להציע רזולוציות גבוהות יותר תמיכה 1080p נכון, בעוד פלזמות היו תקועים ב 720p , מה שהפך את ההבדל במחיר. [14]

Predictions that prices for LCDs would drop rapidly through 2007 led to a "wait and see" attitude in the market, and sales of all large-screen televisions stagnated while customers watched to see if this would happen. [14] Plasmas and LCDs reached price parity in 2007, at which point the LCD's higher resolution was a winning point for many sales. [14] By late 2007, it was clear that LCDs were going to outsell plasmas during the critical Christmas sales season. [15] [16] This was in spite of the fact that plasmas continued to hold an image quality advantage, but as the president of Chunghwa Picture Tubes noted after shutting down their plasma production line, "Globally, so many companies, so many investments, so many people have been working in this area, on this product. So they can improve so quickly." [14]

When the sales figures for the 2007 Christmas season were finally tallied, pundits were surprised to find that LCDs had not only outsold plasma, but also outsold CRTs during the same period. [17] This evolution drove competing large-screen systems from the market almost overnight. Plasma had overtaken rear-projection systems in 2005. [18] The same was true for CRTs, which lasted only a few months longer; Sony ended sales of their famous Trinitron in most markets in 2007, and shut down the final plant in March 2008. [19] The February 2009 announcement that Pioneer Electronics was ending production of the plasma screens was widely considered the tipping point in that technology's history as well. [20]

LCD's dominance in the television market accelerated rapidly. [14] It was the only technology that could scale both up and down in size, covering both the high-end market for large screens in the 40 to 50" class, as well as customers looking to replace their existing smaller CRT sets in the 14 to 30" range. Building across these wide scales quickly pushed the prices down across the board. [17]

In 2008, LCD TV shipments were up 33 percent year-on-year compared to 2007 to 105 million units. [21] In 2009, LCD TV shipments raised to 146 million units (69% from the total of 211 million TV shipments). [22] In 2010, LCD TV shipments reached 187.9 million units (from an estimated total of 247 million TV shipments). [23] [24]

Current sixth-generation panels by major manufacturers such as Sony , Sharp Corporation , LG Display , Panasonic and Samsung have announced larger sized models:

  • In October 2004, Sharp announced the successful manufacture of a 65" panel.

  • In March 2005, Samsung announced an 82" LCD panel. [25]

  • In August 2006, LG Display Consumer Electronics announced a 100" LCD television [26]

  • In January 2007, Sharp displayed a 108" LCD panel under the AQUOS brand name at CES in Las Vegas. [27]

Recent research [ edit ]

Some manufacturers are also experimenting with extending color reproduction of LCD televisions. Although current LCD panels are able to deliver all sRGB colors using an appropriate combination of backlight's spectrum and optical filters, manufacturers want to display even more colors. One of the approaches is to use a fourth, or even fifth and sixth color in the optical color filter array. Another approach is to use two sets of suitably narrowband backlights (eg LEDs ), with slightly differing colors, in combination with broadband optical filters in the panel, and alternating backlights each consecutive frame. Fully using the extended color gamut will naturally require an appropriately captured material and some modifications to the distribution channel. Otherwise, the only use of the extra colors would be to let the looker boost the color saturation of the TV picture beyond what was intended by the producer, but avoiding the otherwise unavoidable loss of detail ("burnout") in saturated areas.

Competing systems [ edit ]

In spite of LCD's current dominance of the television field, there are several other technologies being developed that address its shortcomings. Whereas LCDs produce an image by selectively blocking a backlight OLED , FED and SED all produce light directly on the front face of the display. In comparison to LCDs, all of these technologies offer better viewing angles, much higher brightness and contrast ratio (as much as 5,000,000:1), and better color saturation and accuracy, and use less power. In theory, they are less complex and less expensive to build.

Actually manufacturing these screens has proved more difficult than originally imagined. Sony abandoned their FED project in March 2009, [28] but continue work on their OLED sets. Canon continues development of their SED technology, but announced that they will not attempt to introduce sets to market for the foreseeable future. [29]

Samsung has been displaying OLED sets at 14.1, 31 and 40 inch sizes for some time, and at the SID 2009 trade show in San Antonio they announced that the 14.1 and 31 inch sets are "production ready". [30]

Environmental effects [ edit ]

See also: Electronic waste

The production of LCD screens uses nitrogen trifluoride (NF 3 ) as an etching fluid during the production of the thin-film components. NF 3 is a potent greenhouse gas , and its relatively long half-life may make it a potentially harmful contributor to global warming . A report in Geophysical Research Letters suggested that its effects were theoretically much greater than better-known sources of greenhouse gasses like carbon dioxide . As NF 3 was not in widespread use at the time, it was not made part of the Kyoto Protocols and has been deemed "the missing greenhouse gas". [31]

Critics of the report point out that it assumes that all of the NF 3 produced would be released to the atmosphere. In reality, the vast majority of NF 3 is broken down during the cleaning processes; two earlier studies found that only 2 to 3% of the gas escapes destruction after its use. [32] Furthermore, the report failed to compare NF 3 's effects with what it replaced, perfluorocarbon , another powerful greenhouse gas, of which anywhere from 30 to 70% escapes to the atmosphere in typical use. [32]