 | ||||||||||||||||
|
||||||||||||||||
 |
|
|
|
|||||||||||||
KNOW-HOWСВЕТ ЗА КАДРОМ
СЕЙЧАС ДЛЯ ПОДСВЕТКИ ЖК-ПАНЕЛЕЙ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ЛАМПЫ С ХОЛОДНЫМ КАТОДОМ (CCFL). ОНИ НЕДОРОГИ В ПРОИЗВОДСТВЕ, ИМЕЮТ ВЫСОКУЮ СВЕТОВУЮ ОТДАЧУ И ДОЛГИЙ СРОК СЛУЖБЫ. НО БОЛЬШИНСТВО ЭКСПЕРТОВ СЧИТАЕТ, ЧТО ПО КАЧЕСТВУ ИЗОБРАЖЕНИЯ ЖК-ТЕЛЕВИЗОРЫ С ТАКОЙ ПОДСВЕТКОЙ УСТУПАЮТ КИНЕСКОПНЫМ. ОДНИМ ИЗ СПОСОБОВ ЕГО ПОВЫШЕНИЯ МОЖЕТ СТАТЬ ЗАМЕНА ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ЛАМП СВЕТОДИОДАМИ. Чтобы разобраться в преимуществах светодиодной подсветки, вспомним биологию. Человек различает цвета благодаря особым клеткам — колбочкам, чувствительным к трем цветам: красному, зеленому и синему. Каждому из этих цветов соответствует свой диапазон светового излучения. Свет с длинами волн 620 — 700 нм воспринимается как красный, 520 — 560 нм — зеленый и 420 — 470 нм — синий. Свет с длиной волны 590 нм кажется желтым, поскольку на него реагируют колбочки, чувствительные к красному и зеленому цветам. Зрение легко обмануть — вместо натурального желтого смешать красный и зеленый цвета. Мелкие красные и зеленые пятнышки также воспринимаются как желтый фон. Такое смешивание называется пространственным. Цветовое восприятие зависит и от ширины спектра излучения, чем он шире, тем менее насыщенным кажется цвет. Непрерывный спектр от 400 до 700 нм глаз воспринимает как белый. Эти свойства зрения и используются при формировании цветного изображения. ЖК-панель состоит из миллионов мелких элементов — пикселей с фильтрами красного, зеленого и синего цветов, которые подсвечиваются лампой белого света. В 1931 году Международная Комиссия по Освещению (МКО) разработала стандарт МКО-31, где в качестве основных цветов были приняты: красный с длиной волны 700 нм, зеленый — 546,1 нм и синий — 435,8 нм. После тщательных исследований цветного зрения оказалось, что количество различимых глазом цветовых оттенков гораздо больше, чем можно было предположить. Эта наша способность и называется локусом. На рис.1 коричневым цветом показан локус, а черным — цветовой треугольник системы МКО, называемый «зона цветового охвата системы МКО». Цвета, расположенные вне треугольника, невозможно получить смешением трех основных цветов. По рисунку понятно, что мы различаем почти вдвое больше оттенков, чем можно воспроизвести искусственным образом. Количество оттенков, получаемых на экране ЖК-дисплея, зависит от полосы пропускания цветных фильтров панели. При их проектировании разработчики основное внимание уделили эффективному использованию светового потока подсветки в ущерб ширине цветового охвата. Судите сами, при яркости лампы порядка 10000 кд/м2 яркость экрана получается всего 500 кд/м2. Большая часть светового потока теряется в оптике, выравнивающей яркость по полю экрана, в поляризаторе и в цветоделительных фильтрах. На рис. 2 показаны спектральные характеристики цветных фильтров стандартной ЖК-панели. На рисунке видно, что полосы фильтров разных цветов перекрываются, что дало возможность использовать около 32% светового потока без учета остальных потерь. Полосы излучения люминофоров кинескопа дают более чистые цвета, поэтому качество цветного изображения у него лучше. Современные технологии позволяют создать цветные фильтры с узкой полосой пропускания, но их не используют из-за заметного снижения яркости.
ПРОБЛЕМЫ И РЕШЕНИЯ Светодиоды широко используются для подсветки монохромных и цветных ЖК-дисплеев в различных переносных устройствах — видеокамерах, цифровых фотоаппаратах, мобильных телефонах, т.е. там, где не предъявляется высоких требований к качеству цветопередачи. В них обычно устанавливаются светодиоды с белым цветом излучения, спектральная характеристика которых показана на рис. 3 (белая кривая). Такие светодиоды на самом деле излучают синий цвет, который с помощью специального люминофора трансформируется в желтый. Поэтому спектр таких диодов имеет острый пик в синей области и широкую зону в желтой. Соответственно, дисплеи с такой подсветкой вместо красного воспроизводят красно-оранжевый, а вместо зеленого — желто-зеленый (красный треугольник на рис. 1). Требования к качеству цветопередачи телевизоров гораздо выше, поэтому и решения должны быть иными. Современные технологии позволяют изготовить сверхъяркие светодиоды основных цветов, которые можно вместе или по отдельности использовать для подсветки ЖК-панелей. На рис. 3 цветными линиями отображены спектральные характеристики красного, зеленого и синего светодиодов. Для получения белого цвета в одном корпусе размещают три кристалла светодиодов основных цветов. Такие сборки называют полноцветными светодиодными модулями, они позволяют получить белый свет с любой цветовой температурой. Цветовой охват ЖК-дисплеев с такой подсветкой показан на рис. 1 в виде зеленого треугольника. Технологии светодиодной подсветки пока находятся на начальной стадии, идет поиск оптимальных решений. Samsung в своем 52-дюймовом ЖК-телевизоре LE-52F96BD использует матрицу из 1152 полноцветных светодиодных модулей малой мощности. Каждый из них управляется отдельно, что дает возможность получить высочайшую контрастность и глубокий черный цвет. На рис. 4 представлен полноцветный светодиодный модуль размерами 22 х 22 х 6 мм. Компания Avago Technologies также не желает отставать от гигантов индустрии. Исповедуя принцип Plag&Play, она разработала светодиодные модули стандартных размеров, пригодные для замены люминесцентных ламп в готовых дисплеях. Технология COB (chip-on-board) предусматривает размещение на алюминиевом каркасе, выполняющем одновременно функцию теплоотвода (при тех же световых характеристиках светодиоды потребляют в полтора раза больше мощности, чем лампы CCFL), линейки светодиодов трех цветов с расстояниями между кристаллами всего 2 мм. Кристаллы монтируются в ячейках, отражающих боковое излучение в нужную сторону (рис. 5). После монтажа кристаллы герметизируются силиконовым компаундом. Область смешения трех цветов для получения «белой» подсветки достаточно короткая, поэтому толщина конструкции не превышает диаметра люминесцентной лампы. Тесты модулей на долговечность показали, что при температуре кристаллов 70 град. по Цельсию через 7000 часов яркость светодиодов практически не изменилась. Испытания по замене люминесцентных ламп светодиодными модулями с той же рассеивающей оптикой выявили хорошую яркостную и хроматическую (цветовую) равномерность свечения экрана. Для этого применяется специальная оптика, разработанная компанией 3M. Итак, несомненным преимуществом светодиодной подсветки можно считать более широкую по сравнению с лампами CCFL зону цветового охвата, что позволяет получить более естественную цветопередачу. А вот эффективность преобразования электрической энергии в свет у светодиодов в полтора раза хуже, чем у современных люминесцентных ламп, поэтому «продвинутые» телевизоры не столь экономичны. Кроме того, из-за высокой цены светодиодов такая технология сейчас используется только в элитных моделях. Но прогресс не стоит на месте — в прошлом году компания Seoul Semiconductor Inc. заявила о разработке полноцветных светодиодов со световой отдачей 100 лм/Вт (при теоретическом пределе 220 лм/Вт) и к концу 2008 года обещает увеличить ее до 150 лм/Вт. Это будет вдвое эффективнее, чем у люминесцентных ламп. Что касается высокой стоимости светодиодов, то она определяется в основном объемами производства. Начало этой технологии уже положено, и мы очень надеемся, что в недалеком будущем она будет применяться во всех ЖК-телевизорах.
Рис. 1. Локус, цветовой треугольник системы МКО, зоны охвата ЖК-дисплея с подсветкой белыми и полноцветными светодиодами
Рис. 2. Спектральные характеристики синего, зеленого и красного фильтров ЖК-панели
Рис. 3. Спектральные характеристики излучения RGB и белых светодиодов
Рис. 4. Полноцветный светодиодный модуль для подсветки ЖК-дисплеев
Рис. 5. Конструкция модуля COB и принцип смешения цветов для получения «белой» подсветки СВОИМИ ГЛАЗАМИ
Но, конечно, лучше один раз увидеть, чем столько прочитать. Так ли LED-подсветка хороша, как о ней рассказывают? Чтобы понять это, мы решили дополнить теоретическую часть тестом телевизора Samsung LE-52F96BD. Эта элитная 52-дюймовая модель K.i.N.O. серии F9 выполнена в классическом дизайне с черной глянцевой лицевой панелью и серебристым греческим орнаментом по краям, придающим ей особый шарм. Экран занимает практически всю лицевую панель — динамики спрятаны внутри корпуса, а два сабвуфера размещены на задней стенке. В стандартной комплектации эта модель (а есть еще и 70-дюймовая) поставляется с прямоугольной подставкой. Для монтажа на стене предусмотрен моторизованный кронштейн, допускающий наклон и поворот экрана непосредственно с пульта ДУ. Телевизор оснащен тюнерами для приема аналогового и цифрового телевидения. Аналоговый тюнер работает с эфирными и кабельными каналами всех европейских стран с цифровым и аналоговым стереозвуком. Цифровой тюнер наземного вещания системы COFDM 2k/8k гарантирует получение качественной картинки в сложных условиях большого города. Надеемся, скоро пригодится он и у нас.
В аппарате имеется масса дополнительных опций и сервисов: усилитель слабого сигнала, PIP, телетекст, часы, три таймера включения, цифровое шумоподавление, эквалайзер, окружающий звук и др. Многочисленные настройки изображения позволят специалисту добиться идеальной картинки. Предусмотрена установка уровня черного, баланса белого, гамма-коррекции и коррекции основных цветов, необходимой для людей с нарушенным цветовым восприятием. В режимах «Автоконтраст», «Улучшение кромок» и xvYCC (расширенный цветовой охват), «Активный цвет», DNIe, «Атоподсветка» и «Фильм плюс» активизируются интеллектуальные алгоритмы оптимизации изображения. Если вы запутались в регулировках, выберите опцию «Сброс», она вернет их в исходное положение. Отметим две новации, существенно расширяющие возможности телевизора. При подключении к нему по HDMI другой техники — DVD-рекордера, Blu-ray-плеера и AV-ресивера — вся система будет управляться по сети Anynet+ с одного пульта. А мультимедийный интерфейс Wiselink поможет вызвать на экран цифровые фотографии JPEG или воспроизвести файлы mp3 с любого USB-устройства. Геймеры наверняка оценят возможность подключения телевизора к компьютеру. Теперь, собственно, о главной изюминке LE-52F96BD — видеомодуле нового поколения. Новое антибликовое покрытие Super Clear Panel при внешней засветке в 150 люкс улучшает контрастность до 1700:1, в то время как обычное в тех же условиях — всего 450:1. Как уже говорилось, светодиодная подсветка LED Smart Lighting реализована на 1152 полноцветных RGB-модулях, каждый из которых включается или выключается независимо от других. На участках изображения, где видеосигнал превышает уровень черного, модули выключаются совсем, чем и обеспечивается идеальный черный цвет. На рис. 1 показан принцип действия локальной подсветки — одно и то же изображение с подсветкой светодиодами и лампами с холодным катодом.
Кроме того, телевизор имеет расширенный цветовой охват за счет того, что спектр излучения светодиодов в RGB модуле в 5 — 7 раз уже, чем у ламп. На рис. 2 приведены локус цветного зрения человека и два цветовых треугольника — красный у ЖК-дисплеев с люминесцентной лампой CCFL и зеленый — со светодиодной подсветкой. В полевых условиях, в которых проводился тест, нам удалось посмотреть лишь демонстрационные сюжеты в формате HD с жесткого диска. Среди них: выставка старинных и современных автомобилей, натурные съемки природы, рок-концерт и футбольный матч. Статичные сцены выглядели великолепно — с точно выверенными цветами и высочайшей четкостью. Поражали натуральностью блестящие полированные детали, блики на крыльях и капоте. Сцены природы выгодно отличались естественной зеленью лугов ближнего и дальнего планов, глубокой синевой неба, и все это с высокой четкостью и плавными цветовыми переходами, дискретности в которых не удалось рассмотреть даже с близкого расстояния. Наконец-то появилась возможность реально оценить качество картинки в режиме расширенного цветового охвата (xvYCC). Самые яркие участки синего и зеленого цветов стали еще ярче, за счет чего казались бледнее, чем обычно. В результате субъективно сине-зеленых оттенков стало больше, цветовые переходы смягчились. Яркое, высококонтрастное изображение рок-концерта с насыщенными цветами передавалось без малейших артефактов. С динамичными сценами футбольной баталии телевизор тоже справился неплохо, если не считать небольшого запаздывания контуров у объектов, быстро перемещающихся в вертикальном направлении. Следует заметить, что с расстояний нормального просмотра эти дефекты практически незаметны. Цветовая насыщенность и интенсивность черного у этого телевизора почти не зависит от угла наблюдения. Итак, преимущества LED-технологии видны невооруженным глазом. Цена, конечно, кусается, но ведь это напичканная современными технологиями модель с огромным даже по современным меркам экраном. А прогресс всегда идет сверху вниз — со временем решения из элитного сегмента переходят в бюджетный. Пока, конечно, светодиодную подсветку можно считать экзотикой, но мы, по крайней мере, уже знаем, что это такое. l
Рис. 2. Локус и два цветовых треугольника — красный для дисплеев с люминесцентной лампой CCFL, зеленый — для дисплеев со светодиодной подсветкой
Рис. 1. Принцип действия технологии локальной подсветки
|
|
|||||||||||||||
