Из чего состоит телевизор: устройство, особенности

Желание каким-то образом реализовать передачу различных изображений на любые расстояния существовало ещё в древности. Но в течение долгого времени это было возможно только в сказках. Первые попытки создать устройство для передачи изображений были предприняты в 1843-м. Сегодня, достижения в производстве ТВ-приёмников поражают воображение.

Классификация телевизоров

Телевизоры различаются, прежде всего, по размеру экрана (размер по диагонали). Размер диагонали экрана может выражаться в двух цифрах — размер по диагонали для видимой части изображения и полный размер кинескопа. Размер диагонали экрана указывают в дюймах («), реже в сантиметрах (см). Как правило, наименование модели телевизора содержит ссылку на размер диагонали. Наиболее распространены телевизоры следующих размеров диагонали экрана: 14″ (34 см), 15″ (37 см), 21″ (54 см), 25″ (63 см), 29″ (72 см), 32″ (81 см), 34″ (87 см), 36″ (92 см), 38» (96 см).

Кроме того, телевизоры подразделяются по способу формирования изображения на экране. В зависимости от реализации каждого способа выделяют следующие типы телевизоров (рис. 2.2.12):

кинескопные

жидкокристаллические — ЖК (LCD) телевизоры

плазменные панели и телевизоры

проекционные телевизоры

Рис. 2.1.11 Типы телевизоров

Традиционный формат экрана телевизора — с соотношением горизонтальной и вертикальной сторон экрана 4/3. Однако сейчас в большом количестве выпускаются телевизоры с соотношением сторон экрана 16/9 (так называемый широкоэкранный формат изображения).

Тип подсветки матрицы у телевизора LED.

Такие модели с жидкокристаллическим экраном в отличии от LCD изделий, где применяются флуоресцентные или люминесцентные лампы (HCFL — горячий и CCFL — холодный катод), подсвечиваются светоизлучающими диодами. Новый тип подсветки ЖК-матрицы в сравнении с LCD позволил уменьшить толщину конструкции и увеличить качество изображения. Основные технические моменты на которые желательно обратить внимание перед покупкой телевизора описаны в первой и второй публикации.

Существует несколько типов LED подсветки жидкокристаллической матрицы: ковровая или по другому, прямая (Direct-LED) и краевая, которую еще называют торцевой (Edge-LED).

• Direct-LED (Full-LED). Ковровый тип подсветки предполагает расположение светоизлучающих диодов по всей площади матрицы. Именно такое расположение светодиодов позволяет получить равномерность подсветки и получить максимальное качественное изображение. Телевизоры с подсветкой Direct-LED имеют насыщенный уровень яркости и хорошую контрастность.
• Edge-LED. Краевой тип подсветки имеет положительные и отрицательные стороны. Почему? Дело в том, что здесь светоизлучающие диоды располагаются по краям или по бокам, а иногда и по всему периметру матрицы. Излучающий свет диодами попадает на специализированный распределитель, а после на рассеиватель и лишь потом на экран. К сожалению такое расположение светодиодов не дает полноценного локалього затемнения на отдельных участках экрана и хорошего контрастного перехода.

Безусловно торцевая конструкция позволяете уменьшить толщину всего телевизора, но это имеет свои последствия. Во-первых, за счет расположения светодиодов по периметру, а не по площади используется меньше диодов, а значит матрица подсвечивается не должным образом. Во-вторых, получить хорошее распределение света довольно сложно в более тонком корпусе. Как следствие тонкий рассеиватель не справляется с возложенной на него задачей должным образом и на выходе могут образоваться светлые пятна (засветы) на темных участках экрана.

В свою очередь, «безобидные» светлые пятна могут мешать комфортному восприятию видео с экрана телевизора. Следует сказать, что инженерные решения постепенно доводят ее до хорошего уровня.

Что такое телевизор и его виды

Телевизор — это устройство, передающее визуальную и звуковую информацию с различных носителей. Не так давно их ассортимент был совсем маленький, а уж о разновидностях и разговора не шло. Выбирали по принципу — цветной или чёрно-белый. Но научно-технический прогресс не стоит на месте и на настоящий момент существует довольно большой выбор телевизоров, отличающихся по многим показателям. Всего разновидностей девять. Это:

• с электронно-лучевой трубкой ЭЛТ;
• с задней проекцией RP;
• проекционные DLP;
• с жидкокристаллическим дисплеем LCD;
• плазменные панели PDP;
• со светодиодной подсветкой LED;
• с разрешением 4К;
• с функцией Smart — TV;
• DVB T2.

Различаются они по принципу формирования изображения и по имеющимся функциям.

Упрощенная электрическая принципиальная (структурная) схема телевизора

Согласно представленной в предыдущем подпункте структурной схеме, становится понятным расположение и взаимодействие отдельных блоков между собой.

С учетом развития технологий, принципы построения схем и работы значительно видоизменились, так как с течением времени телевизоры с черно-белым экраном сменились вначале цветными, а затем и ЖК и плазменными.

В связи с этим, в классическую структурную схему в связи с переходом на цветное вещание были добавлены новые элементы, такие как:

• БЦ – блок цветности.
• БДУ – блок, обеспечивающий управление на расстоянии.
• БКВУ – блок, обеспечивающий коммутацию всех внешних устройств.

Что касается современных, ЖК и плазменных панелей, количество различных блоков в них значительно больше.

Из чего состоит телевизор

Какими бы ни были экран и функции, основные комплектующие, как и принцип работы будут одинаковы. К комплектующим относятся:

• устройство для передачи изображения — кинескоп, плазменная или жидкокристаллическая панель (матрица);
• плата, содержащая телевизионный тюнер, декодеры, усиливающие видео и аудиосигналы;
• корпус — в нём все разъёмы, блок управления и динамики.

Принцип работы:

• На антенну, подключённую к соответствующему разъёму на корпусе, подаётся сигнал. После чего принятые сигналы поступают на тюнер, где они усиливаются и преобразуются в звук и изображение.
• Сигнал с изображением обрабатывается модулем цветности и преобразуется в необходимый формат изображения, например, PAL.
• Аудиосигнал также усиливается, преобразуется из электрического сигнала в акустический звук и подаётся на динамики.

Устройство кинескопного телевизора

Такая разновидность была повсеместно распространена в течение многих лет. Несмотря на то что по наличию различных функций и качеству изображения они проигрывают современным моделям, у них значительно выше срок эксплуатации и намного ниже стоимость.

Изображение на данных моделях осуществляется с помощью электронно-лучевой трубки. Она как бы стреляет потоками лучей, которые попадают на экран, покрытый слоем люминофора. Потоки делятся на строчки, которые по очереди вырисовываются на экране. Всего за секунду получается 25 строк — кадров. Получаемая целостность изображения обуславливается особенностями строения нервной системы человека. Чем больше экран, тем сильнее видно мерцание прорисовываемых полосок.

Несмотря на свои габариты и отсутствие дополнительных функции они всё ещё пользуются стабильным спросом.

СПРАВКА! Особенно популярны кинескопные ТВ-приёмники для детских комнат, так как из-за большого веса их очень трудно уронить.

Особенности жк тв-приёмников

На данный момент они являются самыми популярными. Устройства бывают разных размеров, при этом они очень лёгкие, тонкие, не занимают много места, воспроизводят качественную картинку и обладают большим количеством функций.

Панели у таких приёмников состоят из двух слоёв поляризованного стекла, которые склеены друг с другом. Специальная вязкая жидкость, состоящая из молекул, расположенных в строгом порядке, под действием электрического поля и лучей света поляризует стекло.

Устройство и особенности плазменных панелей

Являются вторыми по популярности после ЖК-приёмников. Уступают тем, что не имеют небольших диагоналей, потребляют значительное количество электроэнергии и сильно нагреваются.

Формирование изображения осуществляется за счёт воздействия ультрафиолета на частички люминофора. Электрический разряд проходит через газ — ксенон и неон, за счёт чего получается своеобразный плазменный коридор. На внутренней поверхности панели располагаются полупроводники, с помощью которых происходит развёртка картинки.

Устройство LED телевизоров

Данные устройства являются разновидностью ЖК — приёмников. Отличаются они тем, что подсветка экрана осуществляется за счёт светодиодов. Диоды могут быть расположены по всему периметру матрицы или по её бокам. За счёт них такие устройства выдают очень чёткую картинку, на которой полностью отсутствует мерцание.

Особенности устройства цифровых DVB — Т2

Существует несколько стандартов вещания телевизионного сигнала:

• аналоговый;
• цифровой;
• спутниковый.

Для того, что бы телевизор мог воспроизводить нужный сигнал, устанавливают тюнер, который будет соответствовать принимаемому стандарту.

Тюнеры DVB-Т2 позволяют просматривать цифровой сигнал. Сейчас он самый распространённый, поэтому данные декодеры устанавливаются на все выпускаемые модели.

СПРАВКА! Телевизоры с электронно-лучевой трубкой, как правило, не оборудованы цифровым декодером.

Устройство SMART-ТV

Если совсем недавно сотовые телефоны поражали своим функционалом, так как из обычного средства связи, стали многопрофильным устройством. Теперь этот путь повторяют Тв-приёмники. Из обычного устройства для воспроизведения видео и аудио, они превратились в самодостаточный центр развлечений. Название Smart TV можно перевести как, «умный телевизор». Технология заключается в совмещении функций телевидения и интернета. Такие умные приёмники делаются на базе ЖК или плазменных телевизоров. На них дополнительно устанавливают операционную систему, Wi-Fi модем, браузер, магазин с различными приложениями, фильмами и программы для прослушивания музыки.

Представленный на данный момент ассортимент тв-приёмников позволяет подобрать оптимальную модель со всеми необходимыми параметрами.

Устройство, принципы работы черно-белых моделей (аналоговых)

Все черно-белые телевизоры, относящиеся как к ламповым, так и полупроводниковым моделям, имеют схожую структурную компоновку.

Как видно из представленного рисунка, добавлены следующие устройства:

• Метровый селектор каналов (СКМ).
• Дециметровый селектор каналов (СКД).
• Усилитель промежуточной f изображения (УПЧИ).

Сигналы звука и картинки, усиленные и преобразованные в блоке, переключающем каналы телевизора (ПТК), поступают в УПЧИ.

С учетом того, что частота колебаний гетеродина отличается по значению от f поступающего импульса (выше), как уже указывалось, разница между промежуточной i картинки и звука составляет 6, 5 МГц.

Для получения изображения самого высшего качества, требуется точно настроить гетеродин на входе на нужную частоту, которая обеспечивает четкость видеоизображения и чистоту звукового сигнала, а также отсутствие искажений по фазе.

Все подобные телевизоры имеют функцию как ручной, так и автоматической подстройки

Ручная настройка помогает обеспечить правильную подстройку при приеме тестовой таблицы.

Автоматическая настройка крайне необходимо при различных коммутациях, таких как включение и прогрев самого устройства (меняется частотная составляющая гетеродина), скачка напряжения в электросети, внешних помехах или переключении требуемых каналов.

АПЧГ (автоматическая частотная подстройка гетеродина)

АПЧГ выполняется с ОС и содержит в себе различитель и элемент управления.

Различитель представляет собой не что иное, как дискриминатор фаз, где на вход идет U промежуточной частоты. Таким образом, если телевизор подстроен точно, U на выходе будет равняться нулю.

При имеющемся отклонении частоты гетеродина (от 38 МГц, номинальной), на выходе появляется управляющее U расстройки.

U расстройки идет на устройство, называемое варикапом, который соединено с контуром гетеродина в ПТК. Таким образом, данное U меняет f гетеродина ту сторону, которая противоположна расстройке.

Но полностью устранить имеющуюся расстройку АПЧГ не в состоянии, потому в наличии всегда имеется ее остаточные значения. При этом, чем выше коэффициент автоподстройки, тем меньше будет значение остаточной расстройки.

Зачастую, стандартным решением в устройствах подобного типа является использование АПЧГ по промежуточной f и УПТ (усилителем постоянного I). При такой схеме остаточная расстройка составляет порядка 50 кГц (изначально присутствует в 1,2 МГЦ).

Также многие модели первого поколения комплектуются следующими блоками:

• Автоматической регулировкой усиления (АРУ), обеспечивающим постоянное поддержание каких-либо значений.
• Автоматической постройкой по f и фазе (АПЧиФ).

В данных моделях за счет АПЧиФ в ГСР предусмотрена частотная и фазовая автосинхронизация с подобными параметрами синхроимпульсов от телецентра. Также обеспечивается надежная синхронизация строчной развертки сигнала на входе, если он ослаблен или присутствуют импульсные помехи, что актуально для моделей с большой диагональю экрана.

Далее, на выходе ФД (фазового детектора), который в обязательном порядке имеется в подобных моделях, будет присутствовать постоянное U, при этом его полярность и значение будут находиться в прямо пропорциональной зависимости от угла сдвига фаз импульсов.

Если данный угол будет нулевым, напряжение на выходе ФД также будет иметь нулевое значение. При других его величинах, данное U идет на управляющую сетку ЗРГ (задающий релаксационный генератор) через фильтр низких частот (НЧФ).

Если напряжение начинает меняться, происходят изменения также и в частоте собственных колебаний ЗРГ. Таким образом, данные колебаний затухнут лишь тогда, когда их расхождение с углом сдвига фаз и f синхроимпульсов также сведется к нулю.

В зависимости от схемы построения, АПЧиФ не всегда способен компенсировать все возможные отклонения f ЗРГ. Во избежание подобной проблемы в таких телевизорах с простой схемой АПЧиФ устанавливается ручная регулировка.

Что касается моделей первого класса, за счет правильного выбора схемы АПЧиФ с широким диапазоном полосы, захватывающей f ЗРГ, отпадает необходимость в установке возможности ручной подстройки. Это достигается за счет контроллера, фазового дискриминатора, который запоминает последнюю величину пикового U разностной f.

</ul>

LCD (Liquid crystal display) или ЖК (жидкокристаллический) телевизор, как их называют в народе – это телевизор с ЖК дисплеем и ламповой подсветкой. Жидкокристаллический, означает, что сам дисплей (монитор) сделан на основе жидких кристаллов

LCD TFT (англ. Thin film transistor — тонкоплёночный транзистор) – разновидность жидкокристаллического дисплея, в котором используется активная матрица, управляемая тонкоплёночными транзисторами. Усилитель для каждого субпикселя (элемента матрицы) применяется для повышения быстродействия, контрастности и чёткости изображения дисплея

Немного истории:</li>

Жидкие кристаллы впервые были обнаружены австрийским ботаником Райнитцером в 1888 г., но только в 1930-м году исследователи из британской корпорации Marconi получили патент на их промышленное применение, однако, слабость технологической базы не позволяла в то время активно развивать это направление.

Первый настоящий прорыв совершили ученые Фергесон и Вильямс из американской корпорации RCA. Один из них создал на базе жидких кристаллов термодатчик, используя их избирательный отражательный эффект, другой изучал воздействие электрического поля на нематические кристаллы. И вот, в конце 1966 г., корпорация RCA продемонстрировала прототип LCD-монитора – цифровые часы. Первый в мире калькулятор – CS10A был произведен в 1964 году корпорацией Sharp, она же, в октябре 1975 года, выпустила первые компактные цифровые часы с ЖК дисплеем. К сожалению, фоток не нашёл, а вот эти часы и калькулятор – ещё помнят многие

Во второй половине 70-х начался переход от восьмисегментных ЖК индикаторов к производству матриц с адресацией (возможностью управления) каждой точки. Так, в 1976 году, компания Sharp выпустила черно-белый телевизор с диагональю экрана 5,5 дюйма, выполненного на базе LCD-матрицы разрешением 160х120 пикселов.

Следующий этап в развитии LCD-технологии начался в 80-х годах, когда в устройствах стали применяться STN-элементы с повышенной контрастностью. Затем на смену им пришли многослойные структуры, позволяющие устранить ошибки при воспроизведении цветного изображения. Примерно тогда же появились активные матрицы на базе технологии a-Si TFT. Первый прототип монитора a-Si TFT LCD был создан в 1982 году корпорациями Sanyo, Toshiba и Cannon, ну а мы, в это время, любили играться вот такими игрушками с ЖК дисплеем

Сейчас ЖК дисплеи практически полностью вытеснили с рынка кинескопные телевизоры, предлагая покупателю любые размеры: от переносных и небольших “кухонных”, до огромных, с диагоналями более метра. Ценовой диапазон так же весьма велик и позволяет каждому подобрать телевизор по своим потребностям и финансовым возможностям

Схемотехника LCD телевизоров гораздо сложнее, чем у простых кинескопных ТВ: миниатюрные детали, многослойные платы, дорогостоящие блоки… Вот, кому интересно, телевизор с ЖК панелью без задней крышки, а если снять специальные защитные экраны, можно будет увидеть другие участки схемы, только лучше этого не делать, оставьте это мастерам

Устройство и принцип работы:</li>

Работа ЖК дисплея (ЖКД) основана на явлении поляризации светового потока. Известно, что так называемые кристаллы-поляроиды способны пропускать только ту составляющую света, вектор электромагнитной индукции которой лежит в плоскости, параллельной оптической плоскости поляроида. Для оставшейся части светового потока поляроид будет непрозрачным. Этот эффект называется поляризацией света.

Если совсем по простому, представьте “свет” в виде маленьких круглых шариков, если на его пути поставить сетку с продольными вырезами (поляризатор), то, после неё, из “шариков” останутся только плоские “блинчики” (поляризованный свет). Теперь, если вторая сетка будет с такими же продольными вырезами, блинчики смогут “проскочить” через неё и “светить” дальше, если же вторая сетка будет иметь вертикальные прорези, то световые горизонтальные “блинчики” не смогут пройти сквозь неё и “застрянут”

Когда были изучены жидкие вещества, длинные молекулы которых чувствительны к электростатическому и электромагнитному полю и способны поляризовать свет, появилась возможность управлять поляризацией. Эти аморфные вещества за их схожесть с кристаллическими веществами по электрооптическим свойствам, а также за способность принимать форму сосуда, назвали жидкими кристаллами

Конструктивно дисплей состоит из ЖК-матрицы (стеклянной пластины, между слоями которой и располагаются жидкие кристаллы), источников света для подсветки, контактного жгута и обрамления (корпуса), чаще пластикового, с металлической рамкой жёсткости.

Каждый пиксель ЖК-матрицы состоит из слоя молекул между двумя прозрачными электродами, и двух поляризационных фильтров, плоскости поляризации которых (как правило) перпендикулярны. В отсутствие жидких кристаллов свет, пропускаемый первым фильтром, практически полностью блокируется вторым.

Поверхность электродов, контактирующая с жидкими кристаллами, специально обработана для изначальной ориентации молекул в одном направлении. В TN-матрице эти направления взаимно перпендикулярны, поэтому молекулы в отсутствие напряжения выстраиваются в винтовую структуру. Эта структура преломляет свет таким образом, что до второго фильтра плоскость его поляризации поворачивается и через него свет проходит уже без потерь. Если не считать поглощения первым фильтром половины неполяризованного света, ячейку можно считать прозрачной, хотя уроверь потерь – немалый.

Если же к электродам приложено напряжение, то молекулы стремятся выстроиться в направлении электрического поля, что искажает винтовую структуру. При этом силы упругости противодействуют этому, и при отключении напряжения молекулы возвращаются в исходное положение. При достаточной величине поля практически все молекулы становятся параллельны, что приводит к непрозрачности структуры, степенью прозрачности можно управлять, изменяя приложенное напряжение.

В качестве источника света (подсветки ЖК-матрицы) используются флуоресцентные лампы с холодным катодом (называются они так, потому что катод, испускающий электроны (отрицательный электрод) внутри лампы необязательно нагревать выше окружающей температуры, чтобы лампочка зажглась). Вот так может выглядеть лампа для LCD телевизора, на правом фото – “ламповая сборка в работе” для телевизора с большой диагональю ЖК-дисплея:

Сами лампы (белого яркого свечения) располагаются в специальных корпусных фиксаторах, позади их – отражатель, для уменьшения потерь светового потока. Для того, чтобы ЖК-матрица засветилась равномерно (а не полосато, как лампы установлены ), перед экраном находится рассеиватель, который равномерно распределяет световой поток по всей своей площади. К сожалению, в этом месте так же происходит немалая потеря “яркости” свечения ламп

Современные ЖК-матрицы имеют достаточно хороший угол обзора (около 160 градусов) без потери качества изображения (красок, яркости), самое неприятное, что на них можно увидеть – это вот такие битые пиксели, однако, учитывая то, что их размер очень мал, один-два таких “прогоревших” пикселя не сильно будут мешать просмотру фильмов и передач, а вот на экране монитора – это уже может быть достаточно неприятно

Преимущества и недостатки:</li>

По сравнению с кинескопными телевизорами, ЖК-панели имеют отличную фокусировку и чёткость, нет ошибок сведения лучей или нарушения геометрии изображения, экран никогда не мерцает, они легче и занимают меньше места К минусам можно отнести слабоватую (по сравнению с кинескопными) яркость и контрастность, матрица не такая прочная, как экран кинескопа, набор цифровых тормозов и глюков при аналоговом или слабом сигнале, а так же плохой обработке исходного материала

Главная » Статьи » Мир телевизоров » Устройство и принцип работы LCD телевизора

Ссылка на этот материал:https://rem-tv.net/node/54

10.08.2015 | 69 932 | 30

Телевизоры окружают человека повсюду. Все настолько привыкли к плоским панелям, что почти забыли их предка — старую кинескопную технологию. Современный телевизор устроен на несколько порядков сложнее своего родителя с выпуклым экраном. Его принципиальная схема стала полностью цифровой. И фактически, сегодня изображение появляется на экране телевизора благодаря применению компьютерных технологий.

Основные конструктивные элементы телевизора

Телевизор состоит из тех же главных функциональных блоков, что и десятки лет назад. У него есть блок питания с несколькими выходами для энергоснабжения отдельных модулей. Всегда присутствует система взаимодействия с пользователем. Она изменилась, из круглых механических переключателей и ползунковых регуляторов превратившись в полностью электронное решение с сенсорными клавишами и узлом приема сигналов, посылаемых пультом ДУ.

Есть и два главных блока современного телевизора — это система обработки сигнала (телевизионного или полученного от внешнего устройства) и дисплей. Последний имеет довольно сложную структуру. Она включает цветовую матрицу с тысячами элементарных точек и систему их активации. Здесь есть подсветка, светофильтры, контуры контроля и еще много других технических решений.

Но если рассматривать только привычные форматы современного телевизора с плоской панелью дисплея, технологии формирования изображения на протяжении многих лет изменились мало. Стали лучше элементы создания цветных точек. Увеличились углы обзора и скорость их реагирования. Однако и плазменный, и жидкокристаллический, и LED дисплей функционируют очень похоже. Принцип работы телевизора современного класса основан на обработке огромного массива из элементарных источников формирования цвета, которые и складываются в единую яркую и четкую картинку.

Плазменный телевизор

Все видели газоразрядные лампы дневного света — это длинные цилиндрические колбы, например, в потолочных светильниках офисов, магазинов, музеев и промышленных цехов. Они излучают свет благодаря образованию объемного разряда в газовой среде. При подаче импульса высокого напряжения содержимое стеклянной колбы, газ с парами ртути, буквально вспыхивает под действием электронов, с огромной скоростью перемещающихся от одного контакта лампы к другому.

Это явление еще называют формированием низкотемпературной плазмы. В больших объемах газа для старта процесса нужны огромные напряжения. Применяются пускатели ламп дневного света, трансформаторы в 12000 В неоновых вывесок. Но в микроскопическом объеме газа образования плазмы можно добиться малыми энергиями. И это дало возможность создать телевизионный экран.

Плазменный телевизор работает с использованием эффекта объемного разряда газа. Структура дисплея состоит из:

• слоя, состоящего из цветовых микроячеек, каждая из которых представляет собой группу из красной, синей, зеленой ламп;
• сетки электродов, размещаемой с двух сторон слоя формирования изображения;
• защитного стекла, расположенного со стороны зрителя.

Кратко схема работы плазменной панели проста. Каждая из элементарных ячеек заполнена благородным инертным газом. Красная — неоном, используется также аргон и ксенон. Система обработки посылает разнополярные сигналы на электроды, размещенные с двух концов элементарной ячейки. При прохождении тока газ начинает светиться. Образуется низкотемпературная плазма. Регулируя уровень напряжения, добиваются разной интенсивности свечения. При работе трех элементарных ячеек их общая комплексная излучает суммарный цвет, составленный из нескольких волн.

Важно! Стоит отдельно осветить вопрос, почему плазменный телевизор сделан из стекла. Это покрытие защищает человека. Кроме волн в видимой части спектра, элементарные ячейки излучают ультрафиолет. Он и задерживается слоем стекла. Без него использование технологии наносило бы вред здоровью человека.

На плазменном дисплее есть еще один слой — это так называемый сканирующий электрод. Он контролирует срабатывание комплексной цветовой ячейки и одновременно работает поляризационным фильтром. Изображение на плазменной панели очень четкое и резкое. Кроме этого, она излучает свет, и делает это весьма интенсивно. Поэтому плазменные телевизоры — идеальный выбор для оснащения площадок на открытом воздухе или для использования в ярко освещенной комнате.

LCD телевизоры

Принцип работы LCD телевизора абсолютно аналогичен плазменному. Однако есть ключевые различия в применяемых методах формирования цветовой точки. В ЖК матрице нет ячеек с газом — вместо них используются мельчайшие емкости-цилиндрики с жидкими кристаллами.

Это вещество имеет свойство ориентировки в электрическом поле. У ЖК матрицы есть два слоя электродов спереди и сзади. Подавая на них определенное напряжение, система управления заставляет кристаллы поворачиваться на строго контролируемый угол. Схема создания цветовой точки стандартная. Оттенок формируется смешиванием трех волн, красного, синего, зеленого спектра.

Важно! Однако есть одна проблема: ЖК матрица не излучает свет. Как плазменную, ее нельзя просто повесить на стену или поставить на столе. Поэтому в устройство ЖК телевизора всегда входит подсветка. Она представляет собой набор из газоразрядных ламп. Работая на просвет, они и формируют видимое изображение на экране.

Сегодня существует две, можно сказать, зеркальных схемы работы ЖК матриц.

1. Нормально прозрачные дисплеи. Это матрицы класса TN-Film, VA, TFT. Без подачи напряжения на их элементарные ячейки кристаллы ориентированы перпендикулярно плоскости дисплея. Свет ламп, установленных в корпусе телевизора, проходит в направлении наблюдателя без потерь. Недостаток технологии в том, что кристаллы не могут повернуться на полные 90 градусов, из-за чего невозможно сформировать идеально черную точку.
2. Нормально непрозрачные дисплеи. Это матрицы IPS. Без подачи управляющих импульсов кристаллы в их элементарных ячейках расположены параллельно плоскости. То есть, блокируют подсветку и экран остается абсолютно черным. Но создать идеально белый цвет невозможно.

Обе эти технологии, применяемые в производстве ЖК дисплеев, имеют недостатки. Во-первых, матрицы легко повредить ударом или давлением, переохлаждением. Нормально прозрачные дисплеи не могут отображать оттенки во всем диапазоне волн, видимых человеческим глазом. В противовес, непрозрачные матрицы отличает глубокий черный цвет, широкий диапазон отображаемых оттенков, но сравнительно высокое энергопотребление.

LED телевизоры

Грубо говоря, LED телевизоры ничем не отличаются от жидкокристаллических. В них просто используются более проработанные, долговечные, стабильные источники света — это полупроводниковые кристаллы. Они решили все проблемы газоразрядных ламп в ЖК телевизорах, а именно:

• не имеют высокого энергопотребления;
• показывают срок службы, намного превышающий газоразрядные лампы;
• отличаются малыми габаритами;
• работают в широком температурном диапазоне;
• формируют более интенсивный цветовой поток;
• отличаются чистым, равномерным белым спектром, позволяющим передать больше цветовых оттенков дисплея.

Как и в ЖК, LED телевизоры используют жидкокристаллическую матрицу и подсветку. Однако возросшая во много раз интенсивность ее излучения позволила максимально упростить, удешевить общую конструкцию. Так появилась контурная Edge LED подсветка. В ней диоды размещены только по периметру дисплея. Их свет направлен вдоль экрана. Преломляясь на светофильтре, отражаясь от задней подложки с зеркальной поверхностью, он формирует общий, равномерный световой поток на всей площади матрицы.

Советы по выбору телевизора

Казалось бы, если все производители телевизоров используют одну и ту же систему формирования изображения, все модели предлагали бы своему покупателю идеальную картинку. На практике это не так. На одних телевизорах хорошо смотрится только спокойный видеоряд, например, передачи о природе или новости. Динамическое изображение, такое, как бои на мечах или современные спецэффекты, смотрится откровенно тускло, неконтрастно.

Это объясняется достаточно просто. Разные по качеству коллоиды жидких кристаллов имеют отличную друг от друга чувствительность к электрическому полю. Грубо говоря, медленнее позиционируются при подаче импульса системой формирования изображения. В результате матрица просто не успевает за видеорядом. При отображении динамических сцен возникает ситуация, когда элементарная цветовая точка еще не выдает нужного уровня прозрачности, а телевизор уже подает команду для переориентации кристаллов. В результате изображение смазывается, вокруг движущихся объектов возникает ореол. Данную особенность работы ЖК матриц нужно учитывать при покупке телевизора. Некоторые производители явно указывают скорость реакции кристаллов.

Важно! Особенность зрения человека такова, что система глаз-мозг имеет минимальное время опознавания образа и цвета в 2-4 мс, в зависимости от особенностей организма. Если у телевизора время реакции близко к этому значению, на нем будут отлично смотреться динамические сцены и сложные переходы оттенков.

Современные нормально прозрачные ЖК матрицы имеют скорость срабатывания в 5 мс. Это дешевые TN-Film дисплеи и решения сходной группы. Лучшие IPS матрицы показывают около 4 мс. Экраны премиум класса имеют скорость реакции в 1-2 мс. Но что делать, если производитель не указал в характеристиках телевизора такие подробные данные, а хочется купить устройство для наслаждения идеально четкой картинкой? В этом случае нужно ориентироваться на еще один ключевой параметр ТВ — это частота прогрессивной развертки. Такой режим прорисовки изображения означает, что картинка передается последовательно, и пиксели активируются без пропуска рядов. Значение 50 Гц покажет, что скорость обновления матрицы составляет 20 Гц.

Кажется, что это недопустимо много для человеческого глаза. Однако стоит учесть механику работы ЖК пикселя. Ему нужно время на ориентирование, только после этого формируется оттенок с требуемыми характеристиками. Таким образом, интервал обновления экрана нужно делить на 3 (округленное значение). При частоте 50 Гц получаем базовую скорость реакции матрицы в 6,5 мс. Это уже очень близко. А если учесть, что сегодня на рынке предлагаются телевизоры с прогрессивной разверткой в 60, 80, 100 и даже 200 Гц у лучших решений Самсунг — купить идеальную модель, полностью удовлетворяющую все потребности, не составит труда.

Опубликовано:01.10.2019

Телевизор и телевидение – одно из наиболее значимых изобретений, повлиявших на жизнь людей в прошлом ХХ веке. И, к сожалению, повлиявшим не всегда в лучшую сторону (считается что после массового внедрения телевидения во всем мире люди стали меньше общаться с друг другом, меньше читать). Но как бы там не было, и в наш ХХI век, в эпоху интернета, когда у телевидения, хотя и появился сильный конкурент в лице этого самого интернета, оно все еще держит свои позиции, особенно среди людей старшего поколения. А вот задавались ли вы вопросом, как собственно работает телевизор, какие принципы и физические законы легли в основу его технологии? Об этом наша сегодняшняя статья.

Принцип работы кинескопного телевизора

Принцип работы современного телевизора проще объяснить не на примере современных плазменных телевизоров (к слову, если вы ищите качественные телевизоры Самсунг 46 дюймов, то переходите по ссылке), а на их предшественниках, больших и громоздких телевизорах, в основе роботы которых лежит ЭЛТ (электронно-лучевая трубка) или телескоп. Именно кинескоп или ЭЛТ в этих старых телевизорах отвечала за вывод изображения на экран. Как это происходит?

Кинескоп выпускает особый электронный луч, рисующий картинку на экране. Сам электронный луч похож на световой, но в его основе лежат не фотоны света, а электроны. То есть по сути электронный луч это куча электронов, несущихся из точки А в точку Б. Если пункт А, это кинескоп, выпускающий луч, то пункт Б представляет собой анод, находящийся на обратной стороне экрана. Помимо этого экран с внутренней стороны вымазан особым веществом – люминофором. Люминофор при столкновении с электронами выпускает видимый свет, чем большой была скорость электрона, тем ярче будет свет. То есть люминофор преобразует невидимый для человеческого глаза электронный луч в видимый – световой. Именно на основе светового сигнала, формируемого люминофорами и электронным лучом, рисуется необходимая картинка на экране. А с изменением сигнала, идущего от кинескопа, меняется конфигурация летящих электронов, а значит, меняется картинка на экране, так происходит магия кино…

Как работают жидкокристаллические телевизоры

Теперь вы знаете принцип работы старых кинескопных телевизоров, но сейчас их почти повсеместно вытеснили жидкокристаллические или плазменные аналоги. Что же лежит в основе их работы?

В жидкокристаллических телевизорах (они же LCD – Liquid Crystal Display) картинка на экране формируется специальной внутренней системой – матрицей, состоящей из поляризационных фильтров и жидких кристаллов. Эта матрица равномерно освещается светом с тыльной стороны, она же осуществляет управление освещением всех ячеек или пикселей жидких кристаллов. На основании этого управления на экране телевизора и рисуется необходимое цветное изображение.

Умная матрица из белого света (который как мы знаем из физического закона о дисперсии, имеет в себе закодированным весь спектр цветов) выделяет три других основных цвета (красный, зеленый и синий), а комбинация этих цветов в свою очередь позволяет воспроизвести любой цвет цветовой палитры.

Как работают плазменные телевизоры

В основу работы плазменного телевизора положен принцип управления разрядом инертного газа, находящегося в ионизированном состоянии между двумя расположенными на небольшом расстоянии друг от друга плоскопараллельными стеклами ячеистой структуры. Рабочим элементом (пикселем), формирующим отдельную точку изображения, является группа из трех пикселей, ответственных, соответственно, за три основных цвета.

Каждый пиксель представляет собой отдельную микрокамеру, на стенках которой находится флюоресцирующее вещество одного из основных цветов. Пиксели находятся в точках пересечения прозрачных управляющих электродов, образующих прямоугольную сетку. При разряде в толще инертного газа возбуждается ультрафиолетовое излучение, которое, воздействуя на люминофоры первичных цветов, вызывает их свечение. Изображение последовательно, точка за точкой, по строкам и кадрам развертывается на экране.

Яркость каждого элемента изображения на панели определяется временем его свечения. Если на экране обычного кинескопа свечение каждого люминофорного пятна непрерывно пульсирует с частотой 25 раз в секунду, то на плазменных панелях самые яркие элементы светятся постоянно ровным светом, не мерцая. Плазменные панели выпускается форматом изображения 16:9. Толщина панели размером экрана в 1 м не превышает 10-15 см, что позволяет использовать их в настенном варианте. Надежность плазменных панелей превышает надежность традиционных кинескопов.

При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту pavelchaika1983@gmail.com или в Фейсбук, с уважением автор.

Страница про автораИспользуемые источники:

• https://kachestvolife.club/televizor/iz-chego-sostoit-televizor-ustroistvo-osobennosti
• https://rem-tv.net/publ/3-1-0-37
• https://otvet.tv/tehnika/televizor/printsip-raboty.html
• https://www.poznavayka.org/nauka-i-tehnika/kak-rabotaet-televizor/