Что нужно знать о матрицах в телевизоре?

При выборе телевизора обязательно всплывает понятие матрицы. Это структура тончайших прозрачных электрических проводников, от которых зависит изображение на экране. Какие же матрицы существуют, чем они отличаются друг от друга и как точно определить тип, выясним далее.

Что такое матрица в телевизоре?

Матрица в телевизоре представляет собой систему тонких прозрачных электрических проводников, которые именуются также электродами. При этом одну часть плоскости образуют параллельные горизонтальные проводники, а другую – вертикальные. Плоскости расположены параллельно друг к другу (напротив). Таким образом, формируется квадратно-гнездовая сетка или «матрица».

Матрица обычно расположена между опорными стеклянными пластинами или пленками. Перпендикулярные электроды не касаются друг друга.

Матрицы для телевизоров бывают трех основных типов – LCD, LED (и то, и другое – на основе жидких кристаллов) и «плазменный» экран. Физические принципы работы ЖК-телевизоров и «плазмы» отличаются, хотя предназначение у них одно – создание изображения на экране. Поскольку каждый тип предполагает также свои разновидности, каждый из них стоит рассмотреть отдельно.

Технология LCD-матриц

Технология LCD также называется технологией жидких кристаллов (ЖК) и является на сегодняшний день наиболее популярной. Фактически, такая матрица представляет собой вязкую жидкость, молекулы которой могут синхронно менять свое положение под действием внешних сил, в нашем случае – электрического напряжения. Оптические свойства слоя жидкости для разных направлений света также изменяются, например, из непрозрачного состояния переходят в прозрачное.

Жидкие кристаллы заполняют всё пространство между специальными выравнивающими пленками, имеющими размеры во весь экран. В месте пересечения проводников получается миниатюрное устройство – ячейка. Это участок, который будет пропускать или не пропускать свет в зависимости от наличия электрического потенциала на ближайших проводниках.

Ячейка отображает на экране цветную точку одного из трех цветов – синего, красного или зеленого.

Вертикальные цветовые полосы (фильтры) расположены между внешним экраном и ЖК-прослойкой, при этом цвета чередуются. Три соседних разноцветных точки (ячейки) формируют один пиксель. Таким образом, на один пиксель приходится три проводника. Все ячейки (и составленные из них пиксели) имеют одинаковый размер и форму. Из трех цветов можно скомбинировать любой цвет, в том числе белый.

Схема работы матрицы выглядит следующим образом:

Позади матрицы, у задней стенки, закреплены источники света – лампы-трубки с «холодным катодом». При включенном телевизоре они постоянно светятся. Их свет проникает через цветовые фильтры на экран. Для того чтобы свет от ламп на экран падал более равномерно, а не полосами, между лампами и экраном расположена специальная пластина. Кроме того, позади ламп закреплена зеркальная пленка, чтобы весь свет отражался в сторону экрана.

В более современных моделях вместо ламп может использоваться панель со светодиодами. Это и есть технология LED LCD.

В ЖК-телевизоре свет может пройти через ячейку с жидкими кристаллами, а может и не пройти. Это будет зависеть от того, подано ли в данный момент напряжение на проводники, пересекающиеся в данной ячейке:

если напряжения нет, жидкие кристаллы изначально повернуты в положение, при котором поляризованный свет не может проникнуть через ячейку, поэтому результат – соответствующий цвет отсутствует в пикселе;

если напряжение подано, кристаллы получают прозрачное положение, поэтому свет проходит сквозь цветной фильтр наружу, окрашивает пиксель и участвует в формировании общего изображения.

Фирм-производителей ЖК-матриц не так уж много. Это такие глобальные корпорации, как Hitachi, Fujitsu, Dell, NEC, LG, Samsung, Chi mei. Именно эти организации обеспечивают ЖК-матрицами все телевизоры в мире.

Типы ЖК-матриц телевизоров

Самыми распространенными на данный момент являются три технологии формирования изображения с помощью жидких кристаллов:

TN

Обычно означает сокращение от «TN+film» («Twisted Nematic»). В переводе обозначает «закрученный нематический кристалл + пленка». Молекулы в ячейках закручены в виде спирали. Выглядит матрица таким образом:

Плюсы технологии:

самое маленькое время отклика, то есть картинка на экране обновляется очень быстро, без задержек и расплывчатости;

сравнительно недорогое производство, соответственно, невысокая конечная цена;

небольшое энергопотребление, поэтому хорошо подходит для устройств с ограниченным энергоснабжением (от аккумулятора).

Минусы:

сильные искажения изображения при взгляде со стороны (сбоку, сверху или снизу) даже при небольшом отклонении от перпендикуляра (до 150 градусов);

слабая насыщенность цветов по причине неполного проворачивания ЖК-молекул при воздействии тока и, как следствие, свет в ячейках частично рассеивается;

свет, излучаемый лампами, частично проникает наружу, что делает экран серым даже при отсутствии видеосигнала и «закрытых» ячейках.

IPS или SFT

Матрица IPS (In-Plane Switching) или SFT (super fine TFT) означает «переключение в плоскости». Это разработка фирмы Hitachi, позже перенесенная на Philips и LG.

Технология имеет два принципиальных отличия:

электропроводные дорожки не охватывают слой с жидкими кристаллами с обеих сторон, а контактируют с ЖК-пленкой лишь с одной, задней, стороны;

свет сквозь внутренний экран и ЖК-прослойку непрерывно падает на внешний экран, однако, поляризация светового потока не совпадает с поляризацией экрана.

При появлении электрического поля ЖК-молекулы меняют положение на 90 градусов, изменяя поляризацию света, что позволяет ему проникать наружу.

Матрица имеет такую схему:

Положительные черты:

угол обзора – максимальный (из всех доступных технологий);

неоспоримо лучшее качество цветопередачи, раньше всех позволившее обеспечить реальные 24 бита глубины стандарта RGB (по 8 на канал).

Отрицательные черты:

ощутимо более длительное время отклика в сравнении с другими конструкциями ячеек;

самая высокая цена;

относительно больший (по сравнению с TN и VA) размер ячеек и пикселей, что может быть особенно заметно на экранах небольшого размера, однако это не мешает использовать IPS-экраны даже производителям мобильных телефонов.

VA (MVA, PVA)

Расшифровывается как «Vertical Alignment», что означает «выравнивание по вертикали». Фирма-разработчик – Fujitsu. В отличие от предыдущей технологии, в ЖК-прослойке не образуется закрученных структур из молекул. При отсутствии электрического поля молекулы занимают положение, строго перпендикулярное относительно внешнего фильтра.

Таким образом, поляризованный свет не выходит за границы ЖК-прослойки. При возникновении потенциала молекулы проворачиваются на 90 градусов, обеспечивая освещенность фильтров. Матрица имеет такую схему:

Достоинства технологии:

четкий черный цвет и, как результат, высокая контрастность;

насыщенные цвета.

Недостатки:

искажение цвета теней при перпендикулярном взгляде на экран и под небольшим углом;

выразительность цветов резко ослабевает при взгляде сбоку.

Технология MVA, основанная на идеях VA, вобрала в себя часть идей параллельной технологии IPS, что позволило серьезно улучшить качество изображения без значительного увеличения цены.

LED-матрицы для телевизоров

Технология LED (light-emitting diode) отличается от LCD непринципиально, а лишь принципом создания светового потока. В LED-матрицах, вместо ламп подсветки «холодного свечения», используется целая сеть светодиодов. Во время формирования картинки часть светодиодов может отключаться, обеспечивая более глубокий черный цвет.

Технологии LED-матриц могут отличаться:

В самых бюджетных вариантах телевизионных матриц источники света расположены по всей плоскости экрана. Это «DIRECT»-технология.

В некоторых современных моделях используются светодиоды боковой подсветки, расположенные по периметру экрана. Это так называемая технология «EDGE». С их помощью невозможно полностью затемнять области, близкие к центру экрана, зато габариты аппарата получаются намного меньше.

Конструктивная особенность дает телевизорам с LED-матрицами такие преимущества:

1. Недостижимая для обычных LCD-матриц яркость, насыщенность и контрастность изображения. Черный цвет на LED действительно густой, непроницаемый черный. Если светодиоды не светятся, то и других цветов, кроме черного, быть не может.
2. Намного меньшие линейные размеры устройства. Телевизоры со сверхтонкими корпусами, которыми так любят похвастать производители, создаются исключительно с матрицами LED;
3. Нет ламп подсветки, которые могут выйти из строя и тем самым нарушить яркость и равномерность изображения. Даже при выходе из строя значительной части отдельных LED-светодиодов телевизор остается в рабочем состоянии.
4. Экономичное расходование электроэнергии – до 40% меньше, чем в LCD-телевизорах традиционной конструкции;

В производстве телевизоров с LED-матрицами не применяются соединения ртути и вредные для озонового слоя аэрозоли, что гарантирует их экологичность.

Неисправность матрицы ЖК-телевизора

Основная неисправность матриц телевизоров – отключение ЖК-ячеек, что приводит к выходу из строя всего пикселя (или группы пикселей). Это необратимое явление, которое ремонту не подлежит. Матрицы практически не чинят – обычно их просто заменяют. Это сложная и дорогостоящая операция, поэтому не пытайтесь ремонтировать или менять матрицу в домашних условиях.

Причиной неисправности может стать:

механическое повреждение – удар жестким предметом или падение с высоты не сделает изображение на телевизоре лучше.

Даже нетвердый предмет (например, мяч), оказавший значительное внешнее давление, может необратимо деформировать структуру ячейки.

попадание токопроводящей жидкости (воды) в электронную схему матрицы (особенно вредна и опасна ситуация, когда вода попадает в работающий телевизор, ведь это чревато выходом из строя не только части ячеек на экране, но и всей матрицы, а то и аппарата целиком);

отсутствие контакта внутри схемы, которое возникает, как правило, без активного участия человека – это либо заводской брак, либо деградация металлов и других материалов, из которых состоит матрица (такое саморазрушение возникает из-за физического износа элементов матрицы, в частности, из-за циклического изменения их размеров и формы вследствие повторяющегося нагрева-охлаждения).

По технологическим нормам фирм-производителей, допускается неисправность 3-4 ячеек на экран, ведь в экране миллионы пикселей, и несколько нерабочих точек практически незаметны. Однако при покупке телевизора постарайтесь тщательно осмотреть поверхность матрицы и проверить ее в разных режимах – выключенном, включенном без сигнала, полностью ярко-белом и так далее.

Телевизоры с плазменными панелями

В плазме картинку формирует свечение люминофора под действием ультрафиолетовых лучей. Каждая ячейка представляет собой отдельный источник света, поэтому телевизор не нуждается в подсветке. Современные модели выпускаются лишь тремя производителями – Panasonic, Samsung и LG.

Плюсы плазмы:

имеет большую глубину и насыщенность цветов с ярко выраженным эффектом объема 2D-изображения;

воспроизводит глубокий черный цвет;

хорошо отображает динамические картинки, что важно в раскрытии высококачественного контента;

практически не требует время на отклик;

обладает свободными углами обзора.

Недостатки плазмы:

имеет остаточное изображение, поэтому не подходит для подключения к компьютеру;

плохо показывает фотографии;

употребляет много энергии;

имеет высокую цену при низкой марже – производителей плазмы становится всё меньше.

Плазменные панели стали тонкими, легкими и намного дольше «выгорают», все же эту технологию можно считать устаревшей. Вместе с тем, качество изображения плазмы, безусловно, все еще намного выше, чем у бюджетных ЖК-телевизоров.

Как определить тип матрицы в телевизоре?

Самые простые способы узнать тип матрицы:

внимательно осмотреть упаковку (обычно производители указывают тип матрицы телевизионного аппарата на коробке);

обратиться к надписям на самом телевизоре (как правило, на лицевую панель наклеивают пленки с указанием примененных технологий и возможностей);

набрать название и индекс в поисковой системе и найти характеристики устройства в Интернете.

Однако если тип матрицы не получается определить данными методами, можно попробовать сделать это по косвенным признакам:

если на матрице есть неисправные участки (битые пиксели), по ним можно отличить VA и IPS-экраны;

у телевизоров с более продвинутой технологией дефектный участок матрицы не светится (черного цвета), а ту TN, наоборот, всегда белого цвета, даже когда весь экран должен быть черным;

Можно просто включить телевизор и посмотреть, не видны ли светлые точки. Если да – это матрица типа TN, а если нет – возможны варианты.

у матриц IPS при легком нажатии на экран изображение никак не меняется в отличие от матриц других типов;

при взгляде на TN-экран даже под небольшим углом резко меняется отображение цветов.

Какие матрицы в телевизорах лучше?

Выбор матрицы телевизора зависит от личных предпочтений и возможностей покупателя:

Если хочется LCD-телевизор, но средства не позволяют, TN – лучший выбор. Также это неплохой бюджетный вариант для больших экранов, применяемых в залах ожидания и других местах массовых собраний.

Телевизор, изготовленный по технологии VA, станет прекрасным решением для телезрителей, предпочитающих большее качество меньшей цене. Например, стандарт MVA является наиболее продаваемым техническим решением в домашнем секторе. Это компромиссный вариант, синтезировавший основные позитивные стороны всех технических задумок.

Для тех, кто привык удовлетворяться лишь лучшим, стоит сделать выбор в пользу телевизора с IPS-матрицей. В настоящее время существует масса разновидностей такой конструкции, позволяющей вам получить от телевизора именно то, что вам нужно, и минимизировать небольшие недостатки технологии. Также этот стандарт отлично подходит для больших экранов, от которых требуется читаемость и четкость при любом освещении, даже на ярком солнце.

Телевизор с любой LCD-матрицей станет правильным вариантом, если предполагается использовать телевизор в качестве монитора, например, для выхода в интернет или просмотра изображений. Это связано с тем, что такая матрица не отличается эффектом памяти, при котором экран «застывает» на экране, что и нужно для мониторов.

Безусловно, технология LED LCD в данный момент является лидирующей на рынке почти по всем показателям – дешевизне, качеству, экономичности, экологичности и небольшим габаритам. Поэтому при возможности следует приобретать телевизионный приемник именно с такой надписью на коробке.

Стоит ли отказаться от плазменных панелей, которые ранее были очень известны благодаря высочайшей контрастности, обеспечиваемой наилучшим отображением черного цвета? На самом деле плазма станет лучшим выбором, если покупатель имеет такие требования:

просматривать преимущественно HD-контент;

смотреть телевизор в темноте или при приглушенном свете;

устроить домашний кинотеатр (плазма создает эффект «объема» с отличными контрастными переходами и имеет большой диагональ).

Чтобы выбор плазмы стал верным, нужно выбирать телевизор, имеющий антибликовый фильтр (покрытие).

В невероятном количестве разнообразных вариантов моделей ЖК-телевизоров несложно потеряться. Одним из главных параметров таких устройств является матрица. Просмотрев краткий обзор существующих технологий, можно определиться, какая является наиболее оптимальной, опираясь на свои финансовые возможности и предпочтения.