Технология LED TV - как это работает

Совсем недавно – в самый разгар лета, на нашем сайте был опубликован репортаж LED-телевизоры Samsung: из Калуги с любовью, посвящённый открытию российского завода Samsung по выпуску различной электроники и бытовой техники - Samsung Electronics Rus Kaluga (SERK). Напомню: ключевым моментом репортажа был рассказ о запуске производственных линий по выпуску наиболее современных и наиболее актуальных на сегодняшний день плоскопанельных телевизоров Samsung со светодиодной подсветкой – так называемых LED TV. С тех пор на редакционную почту не раз приходили письма, в которых наши читатели просят подробнее рассказать о технологии LED TV. Основные вопросы лежат в плоскости технических подробностей технологии, её преимуществах перед конкурирующими предложениями и так далее. Но почти всегда речь идёт о ценовом факторе: действительно ли стоит отдавать за LED TV сумму, порой более чем в два раза превышающую стоимость ЖК и плазменных телевизоров с аналогичными диагоналями и разрешением экрана, будет ли реальная отдача от таких затрат. Что характерно, по прошествии времени актуальность задаваемых вопросов не снижается. Плоскопанельные ТВ входят в моду, постоянно расширяется их ассортимент. За примером далеко ходить не надо: в планах Калужского завода Samsung Electronics выпуск до конца года порядка 75 тысяч телевизоров всех трёх LED TV серий - 6000, 7000 и 8000, с диагоналями 32, 37, 40, 46 и 55 дюймов и с особым упором на наиболее "ходовые" 32- и 40-дюймовые модели. Уже сейчас эти модели присутствуют на прилавках большинства российских розничных сетей, наряду с этим растёт выбор "светодиодных" моделей телевизоров от других компаний, так что рост интереса к этой технологии вполне понятен. Словом, сегодня мы публикуем краткий обзор особенностей технологии производства плоскопанельных дисплеев со светодиодной подсветкой.

LED TV или всё же LED LCD TV?

Для начала стоит определиться с терминологией, устоявшейся к настоящему времени. Термин LED TV, впервые введённый в обиход Samsung Electronics и используемый рядом компаний, и разные вариации этого термина вроде LED-backlit LCD, используемые другими компаниями, на практике означает что речь идёт о старом добром плоскопанельном ЖК экране, но оснащённом более современной и качественной подсветкой – светодиодной. Иными словами, говорить о том что LED TV – это именно телевизор со светодиодным экраном с технической точки зрения было бы не совсем корректно. Различные технологии, где светоизлучающие диоды формируют "картинку" – такие как OLED, OEL или AMOLED, относятся к несколько другому классу дисплеев. Настоящий светодиодный экран – где каждый пиксель отображается с помощью одного светодиода или группы светодиодов, можно встретить, например, на огромных рекламных щитах, глядя на которые издалека мы видим цельную картинку, а не отдельные светодиоды. Другой пример – дисплеи на органических светодиодах (Organic Light-Emitting Diode, OLED), где определённые виды органических полимерных материалов излучают свет при воздействии электрического тока. Технология OLED действительно перспективна как основа для выпуска высококачественных дисплеев для телевизоров и мониторов – такие дисплеи легче, не требуют подсветки, обладают более качественной цветопередачей, большим диапазоном яркости, меньшим расходом энергии, в некоторых версиях даже гибкостью. Более того, по мере совершенствования технологии ожидается, что со временем производство OLED-дисплеев станет даже выгоднее выпуска ЖК экранов. Однако в силу ряда технологических ограничений - например, срока жизни синих полимерных люминофоров, который заметно короче чем у красных и зелёных органических светодиодов, в настоящее время технология OLED применяется главным образом в производстве экранов с небольшой диагональю для различных мобильных устройств. Серийно выпускаемые OLED телевизоры в настоящее время обладают небольшой диагональю, скорее, это редкая экзотика с огромной ценой нежели массовый продукт. Хотя, повторюсь, перспективы у технологии многообещающие. Итак, остановимся на том, что применение термина LED TV на практике означает: речь идёт о ЖК телевизоре, оснащённом современной LED (светодиодной) подсветкой. Иными словами, такие телевизоры было бы уместно маркировать как LED LCD TV. Однако в обиходе "с лёгкой руки" Samsung всё же прижился более короткий и, видимо, более удобный в маркетинговом плане вариант - LED TV. Или LED-backlit LCD в других версиях.

LED TV против CCFL LCD TV

Всё познаётся в сравнении. До недавнего времени мы пользовались жидкокристаллическими телевизорами и мониторами, в большинстве своём оснащёнными традиционной подсветкой на основе так называемых флуоресцентных (люминесцентных) ламп с холодным катодом (Cold Cathode Fluorescent Lamps, CCFL), проще говоря, ламп дневного света. Производство экранов по технологии CCFL LCD "обкатано" на множестве поколений таких приборов и в настоящее время сравнительно недорого, а удобства по сравнению с предыдущим поколением дисплеев на электронно-лучевых трубках, главным образом такие как меньший вес и меньшее энергопотребление, привели к повсеместному (хотя и не окончательному) вытеснению последних из повседневного обихода. И всё бы хорошо, но подсветка с помощью флуоресцентных ламп имеет ряд недостатков, которые можно считать фундаментальными. Например, при CCFL подсветке достаточно сложно реализовать действительно глубокие чёрные тона – постоянно включенные лампы всё равно создают определённую "утечку" света даже на тех фрагментах изображения, которые по задумке в данный момент должны быть тёмными. Отсюда также логически вытекает субъективно воспринимаемое снижение чёткости картинки. Помимо этого, подсветка с помощью флуоресцентных ламп затрудняет передачу множества цветовых оттенков, в результате чего добиться хорошей цветовой насыщенности оказывается очень сложно. Среди других проблем технологии CCFL LCD также нельзя не отметить сложность с достижением высоких частот развёртки, ограниченный срок службы ламп, сравнительно высокое энергопотребление, и, наконец, экологический нюанс - необходимость использования ртути в составе ламп. Словом, так или иначе, но необходимость замены флуоресцентных ламп на что-то более эффективное созрела давно, и в результате многочисленных экспериментов выбор пал на светодиодную подсветку. С её помощью можно улучшить как минимум четыре ключевых фактора качества изображения: яркость, контрастность, чёткость изображения и цветовую гамму. Не говоря уж о более равномерном характере такой подсветки, что немаловажно при просмотре слабо освещённых сцен с изначально малым контрастом. В дополнение к этому также стоит упомянуть, что экономичность светодиодов и большее время работы без потери характеристик позволяют значительным образом снизить энергопотребление LED TV по сравнению с обычными ЖК телевизорами с технологией CCFL LCD.

LED-подсветка бывает разная

К настоящему времени разработан ряд различных технологий подсветки ЖК экранов с помощью светодиодов. Как правило для создания модулей подсветки (Back Light Unit, BLU), используют LED-массивы, составленные из белых (White) или разноцветных - RGB (Red, Green, Blue; красных, зелёных, голубых) светодиодов. Принцип подсветки также представлен двумя основными вариантами прямой (Direct) и торцевой (Edge). В первом случае это массив светодиодов, расположенный позади ЖК-панели. Другой способ, позволяющий создавать сверхтонкие дисплеи, получил название Edge-LED и предусматривает размещение светодиодов подсветки по периметру внутренней рамки панели, а равномерное распределение подсветки осуществляется с помощью специальной рассеивающей панели, расположенной за ЖК экраном – как это делается в мобильных устройствах. Сторонники прямой светодиодной подсветки обещают более качественный результат за счёт большего количества светодиодов и технологии локального затемнения для снижения цветовых разводов. Обратная сторона прямой подсветки – большее количество светодиодов и сопутствующее повышение расхода энергии и цены. К тому же о сверхтонком дизайне телевизора придётся забыть. Сторонники торцевой подсветки, кроме экономии энергии, обещают не худшее качество при более тонком дизайне. Сегодня выпуском ЖК телевизоров со светодиодной подсветкой занимается множество мировых компаний, в том числе Samsung Electronics, Toshiba, Philips, LG Electronics, Sony и другие. В своих ЖК телевизорах и мониторах со светодиодной подсветкой каждая компания использует вариации выше указанных технологий. Так, например, в телевизорах Sony используется технология Edge LED, что позволило значительно уменьшить толщину достаточно больших телевизоров. Однако далее мы рассмотрим технологию LED TV на примере телевизоров Samsung Electronics – по той причине, что в настоящее время в России доля Samsung на рынке LED-телевизоров достигает 98%.

LED-подсветка в исполнении Samsung: как это работает

По своей сути ЖК экран - это многослойный "пирог", составленный из фильтров цвета, массивов жидких кристаллов, ламп подсветки и пр. Ячейки жидких кристаллов сами по себе не светятся, но, в зависимости от уровня поданного на них напряжения, открываются для пропускания света полностью, приоткрываются частично или просто закрыты в случае отображения тёмного участка картинки. Роль ламп подсветки во всей это истории – просветить приоткрывшиеся ЖК ячейки, чтобы на экране получилась финальная картинка. Несмотря на столь упрощённый пересказ принципа работы ЖК-дисплея, этого вполне достаточно чтобы понять назначение его основных компонентов. Толщина слоёв "пирога" различных ЖК экранов разная. В случае использования традиционных флуоресцентных ламп слой подсветки оказывается настолько толстым, что занимает больший объём нежели все остальные слои вместе взятые. Заменим люминесцентные лампы подсветки ЖК ячеек на светодиоды. Первый же очевидный эффект такой замены – значительное уменьшение общей толщины ЖК-панели. Более того, в LED-телевизорах Samsung светодиоды размещены не за матрицей, а по её краям, благодаря чему наличие такого торцевого слоя практически никак не отражается на общей толщине, зато значительно уменьшается общий вес. Светонаправляющий слой LED BLU обеспечивает равномерную подсветку во всех участках экрана. Благодаря специальной отражающей решетке эффективность светопередачи LED-телевизоров Samsung заявлена на 20% выше, чем у моделей с прямой RGB LED подсветкой. К тому же, вместо привычных 10 и более сантиметров толщины получается менее 3 см – хочешь, ставь такой телевизор на полку, хочешь – вешай как картину на стену с помощью специально разработанной облегченной системы крепления. Толщина LED-телевизоров Samsung серии 8000 в тонкой части корпуса составляет 11 мм, в самой толстой – 29,9 мм. В рекламе Samsung всегда указывает величину, полученную в результате измерений самой толстой части корпуса. Для справки: В LED-телевизорах Samsung серии 8000 для подсветки используется 324 светодиода. Благодаря полному отказу от люминесцентных ламп LED-телевизоры не содержат ни грамма ртути. В технологии Samsung вдобавок к этому удалось также полностью избавиться от пайки с помощью соединений свинца, и практически свести к нулю выбросы летучей органики и других вредных побочных продуктов при отказе от распыляемых порошковых красок – тонкий, прочный и симпатичный корпус новых телевизоров изготавливается по специальной технологии литья Crystal Design. Ещё одно значительное преимущество LED-телевизоров – высокий уровень контрастности изображения, значительно перекрывающий лучшие показатели традиционных ЖК матриц. Яркость свечения светодиодов настолько велика, что, например, в LED-телевизоах Samsung серий 6000, 7000 и 8000 коэффициент контрастности достигает 1000000:1. В дополнение цифровая обработка сигнала с технологией Mega Dynamic Contrast обеспечивает детальное изображение в слабоконтрастных "сумеречных" участках картинки. Максимум возможностей новой системы подсветки выжимается с помощью многослойного светофильтра Ultra Clear Panel, пропускающего свет изнутри экрана и не отражающего его снаружи, так удаётся достигнуть лучшей яркости и контраста при минимуме бликов вне зависимости от того, как экран освещён снаружи – солнечным светом или искусственным электрическим освещением. Светодиодная подсветка позволяет добиться белой подсветки ЖК ячеек, в результате чего удаётся добиться отображения более широкой и натуральной гаммы цветовых оттенков. Цветовая палитра LED-телевизоров получается сочней и насыщенней, зелень и синева ярких участков по сравнению с обычными моделями уже не выглядят выцветшими и бледными. В LED-телевизорах Samsung за насыщенностью красок также дополнительно следит аппаратная технология Wide Color Enhancer Pro. Зачастую слабым местом ЖК экранов является смазанность картинки при большом времени отклика, от чего падает резкость изображения и снижается плавность движения объектов в динамичных сценах. В новых LED-телевизорах Samsung за этим следит система интерполяции Motion Plus: модели серий 6000 и 7000 обладают удвоенной 100-Гц развёрткой, а флагманская серия 8000 обладает учетверённой 200 Гц развёрткой. Немаловажный фактор – расход электричества. Традиционные ЖК телевизоры, конечно же, экономнее былых моделей с электронно-лучевыми кинескопами, но не стоит забывать, что и диагонали нынче уже не те, так что с большими ЖК телевизорами электросчетчики и сейчас крутятся достаточно быстро. Что касается новых LED-моделей, светодиодная подсветка позволяет значительно сократить расход энергии без ущерба для яркости изображения. Кроме ощутимой экономии электричества – до 40% по сравнению с традиционными ЖК моделями с той же диагональю, LED-телевизоры Samsung также могут похвастать сертификацией по одному из наиболее строгих экологических стандартов Energy Star 3.0.

LED TV Samsung: это не только телевизор…

В телевизоре всё должно быть прекрасно – и характеристики, и внешний вид, и набор функций. Раз уж мы сегодня говорим о конкретных LED-телевизорах Samsung, выпускаемых нынче в Калуге, было бы упущением не упомянуть их основные характеристики. К теме сегодняшней статьи это имеет лишь косвенное отношение; тем не менее, полагаю, несколько строк подробностей о потенциальном предмете покупки не будут лишними. Прежде всего, LED-телевизоры Samsung серий 6000, 7000 и 8000, наряду с приёмом традиционных аналоговых каналов готовы для работы с цифровым ТВ благодаря наличию встроенных тюнеров DVB-T/C. Когда бы не настала эра повсеместного цифрового телевидения в России, вы уже готовы к этому. Помимо этого, применяемый в этих моделях тюнер LNA plus создан специально с учетом российской специфики – помех, необъятных просторов и не первой свежести телевизионных ретрансляторов. В дополнение к этому благодаря наличию двух портов USB новые телевизоры можно использовать как фоторамку для просмотра фотографий с флэшки, просмотра мультимедийных видеороликов форматов DivX/Xvid, например, с внешнего USB-винчестера, а будет мало – есть встроенные 2 Гб флэш-памяти с заранее залитым контентом. Телевизор можно "прописать" в домашней сети с выходом на ноутбуки, десктопы и внешние хранилища данных, а пульт ДУ телевизора при этом превращается в беспроводную клавиатуру для перехода по папкам, вывода на дисплей контента из разных мест сети. Для выхода в интернет имеется разъём LAN и поддержка Internet@TV с доступом к YouTube. Система звука в ультратонких LED-телевизорах – на уровне лучших моделей Samsung. Специально для ультратонких LED-телевизоров телевизоров был создан уникальный плоский сабвуфер, плюс, используются хорошо зарекомендовавшие себя скрытые динамики. Наконец, связь с бытовой электроникой DVD-плеером, Blu-ray-проигрывателем, AV-ресивером, кинотеатром, HD-видеокамерой, игровой приставкой, может осуществляться с помощью подключения по интерфейсу HDMI, коих в конструкции LED-моделей Samsung предусмотрено четыре штуки.

LED TV: есть ли минусы?

Есть, а как же: это цена. Пока что LED-телевизоры значительно дороже своих собратьев с традиционной подсветкой. Впрочем, выход из такой ценовой ситуации будет традиционным: снижение цен по мере роста спроса и роста массовости производства. Пока что объём рынка LED-телевизоров невелик, но интерес к таким моделям за счёт их выдающихся характеристик огромен во всём мире. По мнению аналитиков Display Search, уже в следующем году каждый пятый проданный телевизор будет изготовлен по технологии LED TV, а ещё через пару лет – каждый второй. К этому времени можно ожидать и снижения цен.