На сегодняшний день итог «телевизионных войн» таков: фактически весь мировой телевизионный рынок поделен между ЖК-телевизорами и плазмой, доля кинескопных не велика и стремительно сокращается, прочие представлены весьма слабо.
Плазма vs ЖК
Плазма
Так что же представляют собой нынешние лидеры гонки? Каковы их особенности, достоинства, недостатки? Каковы перспективы?
Начнем с плазмы, как более старой технологии. Фактически плазменная панель представляет собой множество миниатюрных газоразрядных трубок (их аналог — лампы «дневного света»), которые заставляют светиться люминофор и управляющих электродов.
Непосредственно из конструкции панели становятся понятные ее основные сильные и слабые стороны: благодаря использованию явления люминесценции удается достичь высокой яркости свечения и неплохой чистоты базовых цветов. Полное гашение соответствующих ячеек удается достичь максимальной глубины черного цвета, а значит и высокой контрастности.
С другой стороны во всех этих многочисленных «лампочках» (а у Full HD плазмы их более 6 миллионов) нужно поджечь, а потом поддерживать тлеющий разряд, а это весьма энергозатратно.
И первый гвоздь в ее гроб уже вбил Евросоюз, введя ограничение на максимальное энергопотребление телевизоров, поставив плазменные телевизоры больших диагоналей вне закона. А сужение рынка сбыта снижает и интерес производителей к данному продукту, тем более что именно телевизоры больших диагоналей обеспечивают максимальную прибыль.
Хотя и здесь все не столь однозначно, как казалось всего полгода назад: компания Panasonic, крупнейший на данный момент производитель плазменных панелей на планете Земля, представил в мае 2010 года новые плазменные телевизоры (причем, вполне серийные образцы) с крайне низким энергопотреблением, сопоставимым с наиболее экономичными ЖК-аналогами. Достигнуто это использованием новых высокоэффективных люминофоров и структуры светоизлучающих ячеек. Плазма не спешит сходить со сцены, более того, по мнению специалистов Panasonic в в борьбе за рынок 3D-телевидения, именно плазменная технология имеет преимущество над ЖК.
С другой стороны физика тлеющего разряда задает свои ограничения на размеры ячеек — их нельзя сделать сколь угодно маленькими. Именно поэтому на данный момент никому из производителей не удалось пока создать плазменную панель разрешения Full HD с диагональю меньше 50 дюймов. Производители плазменных телевизоров пытаются решить эту проблему путем перевода ее из физической в экономическую плоскость: снижая стоимость плазмы, стремясь сделатьтелевизоры больших диагоналей более привлекательными для потенциальных покупателей.
ЖК-телевизоры
ЖК-телевизоры на данный момент являются наиболее массовой телевизионной технологией, чем же она хороша?
В первую очередь простотой и относительно низкой себестоимостью. Именно эти качества делают ее столь привлекательной для производителей телевизоров. Так как устроен ЖК-телевизор?
За последние два десятка лет было придумано множество разновидностей ЖК-матриц, но все ЖК-телевизоры обладают одинаковым принципом работы и сходной структурой.
Для начало определимся, что же делают эти самые жидкие кристаллы в телевизоре и зачем их туда «налили». Чтобы понять это нужно остановиться на таком оптическом явлении, как поляризация. Вообще-то типов поляризации несколько, но нас интересует один, самый простой — линейная поляризация. Если еще чуть-чуть поднатужить память и вспомнить школьный курс оптики, то окажется, что оптические волны — поперечной, то есть ее направление колебания перпендикулярно направлению распространения волны (в точности как у волн на поверхности воды).
Отсюда и до поляризации рукой подать! Обычно все плоскости поляризации равноценны, то есть говорят об отсутствии поляризации. Но есть ряд кристаллов, которые при пропускании света «отдают предпочтение» одному из направлений поляризации, другими словами свет определенной поляризации проходит через такой кристалл проходит лучше, чем свет прочей поляризации, имеет место фильтрация по поляризации. Такие фильтры называются поляризационными фильтрами или просто поляризаторами.
Разработчиков телевизоров в свое время заинтересовала способность некоторых жидкостей под действием электрического поля упорядочиваться. А такие упорядоченные «кристаллические» структуры начинают избирательно пропускать свет. Они ведут себя как поляризатор, причем поляризатор управляемый электрическим полем.
Таким образом ЖК-панель — это в первую очередь «бутерброд» их двух поляризаторов и тонкого слоя жидких кристаллов между ними. Позади этой конструкции находится подсветка (ведь сами кристаллы света не излучают).
Опять же достоинства и недостатки ЖК видны уже сейчас. Достоинства заключены в относительно низком энергопотреблении: главный потребитель — это лампа подсветки. Другое достоинство — широкие возможности снижения геометрических размеров пикселей: уже сейчас в широкой продаже имеются Full HD телевизоры с диагональю экрана 3 дюйма. И это не предел.
Собственно, говоря дальше идут сплошные недостатки. Достаточно «глубокая» многослойная структура ограничивает угол, под которым виден пиксель виден хорошо (эффект колодца), отсюда пресловутый угол обзора ЖК-телевизоров. С этим явлением борются, но окончательно изжит он не будет никогда.
Другая проблема ЖК — низкая контрастность: белый свет при полностью открытых поляризаторах проходит через описанную слоистую структуру и, естественно, теряет в яркости. Черный образуется закрытыми («перекрещенными») поляризаторами и степень его «черноты» определяется эффективностью поляризаторов, которая естественно не идеальна (часть света ламп подсветки пробивается, делая черный менее черным). Все это вместе плачевно отражается на общей контрастности картинки на экране ЖК-телевизора.
Другая известная проблема ЖК-матриц — время переключения. Поскольку смена состояния ЖК-пиксела (переключение) сопряжено с со сменой ориентации молекул в вязкой среде, понятно, что этот процесс не может происходить мгновенно, а это накладывает ограничения на итоговое время реакции.
ЖК vs плазма
Итак подведем краткий итог сравнения двух лидирующих телевизионных технологий.
Плазма превосходит ЖК-телевизоры по яркости и контрастности изображения, но уступает по энергоэффективности (экологичности) и «масштабируемости» (сильно ограничена снизу по размерам пикселей, а значит небольших плазменных телевизоров высокого разрешения ждать не приходится).
Помимо экономичности сильная сторона ЖК — долговечность. В самом деле, все компоненты ЖК-телевизора работают в весьма «комфортных» условиях: ни тебе высоких температур, ни больших токов/напряжений. Соответственно, самая нагруженная и короткоживущая часть ЖК — лампа подсветки, да и ее век на сегодня составляет порядка 60 000 часов, а это 20 лет работы по 8 часов ежедневно. Плазма в этом смысле находится в менее выгодном положении: через рабочие ячейки протекает тлеющий разряд, под бомбордирующим воздействием ультрофиолета светится люминофор... Одним словом сплошной экстрим, поэтому со временем происходит выгорание люминофоров и вырождение газовой смеси, что приводит к постепенному снижению яркости и контраста (это становится заметно уже через 3-5 лет эксплуатации).
Перспективные технологии
Естественно, инженеры компаний-производителей ЖК- и плазменных телевизоров прекрасно осведомлены об этих недостатках и прилагают немалые усилия для их устранения или хотя бы сглаживания. И, надо сказать, весьма в этом преуспели.
Тем не менее, пределы возможностей обеих технологий не за горами и преодолевать «врожденные» проблемы все сложнее и дороже. Очевидно, что необходима замена, новая технология лишенная описанных недостатков ЖК и плазмы.
Актуальность этой замены очевидна практически всем, именно поэтому последнее время с завидной регулярностью появляются сообщения об открытии новой до селе невиданной технологии «убийце» ЖК.
Рассмотрим некоторых из претендентов на будущую корону «телевизионного царства».
OLED
OLED (Organic Light-Emitting Diode, органический светодиод) — очень старая и довольно известная технология. Возникнув в научных лабораториях еще в 50-е годы XX века, к 90-м она добралась до исследовательских центров компаний-производителей (прежде всего компании Philips). В начале нынешнего века OLED-дисплеи стали вполне массовым продуктом, широко используемым в мобильных телефонах и mp3-плеерах. А как же телевизоры? С ними пока плоховато, но давайте по порядку.
Главное достоинство OLED-дисплея — его простота. Каждый пиксел (субпиксел) — это светодиод, управлять которым очень просто: подал напряжение — горит, снял — потух. Никаких поляризаторов, многослойных структур и ламп подсветки. Все просто и эффективно. Отсюда и главные достоинства OLED — компактность (вся матрица может иметь толщину 0,3 мм и меньше), что очень важно для портативной техники. Отсутствие ламп подсветки и высокий КПД светодиодов делает OLED-дисплеи чрезвычайно экономичными. А высокое быстродействие светодиодов обеспечивают быстрый отклик.
Главный недостаток OLED-дисплеев — малое время жизни самих органических светодиодов, особенно синих. Проблема в том, что синие светодиоды выгорают быстрее красных и зеленых, так что цветопередача начинает «разъезжаться» (а человеческий глаз весьма чувствителен к этому параметру). И заметен этот эффект становится довольно быстро — примерно через 5000 часов работы (хотя полное время работы синего светодиода превышает 15 000 часов). Этого совершенно не достаточно для коммерческого использования в телевизоростроении, но достаточно для мобильников.
Именно поэтому уже давно аннонсированные OLED телевизоры никак не могут добраться до наших квартир, оставаясь лабораторными и выставочными сэмплами.
Единственное исключение из общего правила — единственная модель OLED-телевизоров Sony XEL-1, которая выпускается серийно (хотя и малыми партиями). О времени выгорания синего светодиода информации нет.
SED
Несколько лет назад (если быть точным, то в 2007 году) компании Canon и Toshiba совместно анонсировали телевизор на базе принципиально новой технологии, названной SED — Surface conduction electron Emitter Display — дисплей с электронной эмиссией за счёт поверхностной проводимости. В течении последующих года-полутора околотелевизионная общественность буквально клокотала от обсуждений и споров. Наверно не осталось в России ни одного информационного ресурса, пишущего об аудио-видео технике и не выпустившего хотя бы одну статью о SED.
И не удивительно: заявленные характеристики новых телевизоров были феноменальными (контраст около 100 000:1, время отклика 1мс, сверхтонкая матрица огромной диагональю 50-100 дюймов, разрешение Full HD 1920х1080 и это в 2005 году!). Также впечатляла решимость обеих компаний, сразу же заложивших под новые телевизоры новый завод, потратив на это более 1,5 млрд. USD и грозившихся в последующие пять лет довести объем инвестиций в SED до 5 млрд. USD.
Не удивительно, что заявлению о начале в июне 2007 года (менее чем через два года после первого анонса) предсерийных производства общественность охотно поверила.
Увы, летом 2007 года долгожданный показ не состоялся, сначала он был перенесен на полгода (на начало 2008 года), а потом и вовсе на неопределенное время. Как выяснилось, супертехнологии для производства суперпродукта на современном рынке не достаточно. И дело было не в недостатках технологии, а в законодательстве. Как вскоре выяснилось, права на технологию SED, заявила, компания Nano-Proprietary Inc., подавшая патентный иск против Toshiba и Canon. В итоги дальнейшие работы были приостановлены до окончания судебного разбирательства, которое судя по всему продолжается и поныне.
Как тут не поверить в теорию мирового заговора?
FED
Широкой общественности о технологии FED (Field Emission Display, дисплей с автоэлектронной эмиссией) стало известно совсем недавно, между тем она имеет довольно долгую историю. Первый отчет о начале разработок в области FED был опубликован Silicon Video Corporation в далеком 1991.
С тех пор утекло немало воды, да и денег тоже. Теперь на проблеме коммерческих FED-телевизоров сфокусировался целый ряд исследовательских центров на разных континентах.
Суть технологии FED тесно связана с таким модным научным направлением, как углеродные нанотрубки. Да-да это, наконец, явное подтверждение того, что пресловутые нанотрубки — не Hi-Tech способ облапошивания простаков с целью выманивания у них ден.знаков, а технология, способная приносить практическую, пользу, причем не в туманном будущем, а здесь и сейчас.
Конструктивно FED телевизор довольно здорово схож с SED, но есть и важные отличия: в SED для генерации потоков электронов на подложке формируется матрица эмиттеров: для каждого пиксела экрана свой эмиттер на подложке.
Разработчики же FED использовали одну о-о-очень старую идею, реализованную еще в электронных лампах: управляющую сетку. Потоки электронов более-менее равномерно генерируются на подложке покрытой слоем углеродных нанотрубок (известно, что срыв заряда происходит легче всего с острых выступов, самый лучший вариант — игла, а самая тонкая и острая игла — это нанотрубка). А уже потом это «неприкаянный» поток электронов фокусируется управляющей сеткой и направляется к нужному пикселу.
Надо сказать, что последнее время японские компании всерьез взялись за разработку данного направления. С этой целью была даже создана компания с характерным именем FED Inc. Одним из крупнейших инвестором с долей около 30% явилась компания Sony. Заявленные планы весьма амбициозны: в конце 2008 года руководство FED обещало через год (то есть уже в конце 2009 года) начать массовое производство первых моделей FED-телевизоров с диагональю экрана от 19 до 30 дюймов.
Увы, наполеоновским планам не суждено было реализоваться: уже весной 2009 года поступили сведения о прекращении деятельности компании FED Inc. Одна из названных причин — неспособность партнеров аккумулировать необходимые средства для продолжения исследований и покупки завода Pioneer (ранее занимавшегося производством плазменных панелей) на базе которого и планировалось развернуть производство FED-дисплеев.
Так что, чудесные FED-телевизоры может и появятся в наших квартирах, но совсем не так скоро, как нам казалось. И производить их будет, видимо, не Sony.
А это фиаско Sony, кстати, дает новый шанс SED-технологии и компании Canon.
3D-телевидение
В данной главе мы затронем эту актуальную и весьма модную тему лишь краем, ибо она весьма обширна и достойна отдельной статьи.
Попробуем разобраться, что же такое это современное 3D-телевидение. А говоря о современном 3D правильнее говорить о так называемом стерео-телевидении. То есть здесь не идет речь о построении «честного» трехмерного светового поля, которое формируется при отражении от настоящего объекта. Хитрость современного 3D-телевидения состоит в том, что на самом деле телевизор по-прежнему транслирует плоское изображение, правда, не одно, а два. Одно для правого глаза, а другое для левого. Остальное додумывает наш мозг.
Соответственно, принцип работы современного бытового 3D-телевизора с очками состоит в следующем: с высокой частотой (100-120 Гц, иногда больше) попеременно показываются кадры предназначенные для правого и левого глаза. Синхронно с ними в очках попеременно просветляются и затемняются линзы (с помощью обычных ЖК-транспарантов) с тем, чтобы каждый глаз видел только те кадры, которые предназначены для него и не видел «чужие» кадры. Тогда тренированный повседневной реальностью мозг, воспринимает от двух глаз разные картинки и опираясь на свой повседневный опыт делает вывод, что имеет дело с протяженным в пространстве объектом. Что собственно и требовалось.
Производители современных телевизоров строят 3D-модели на разных технологиях, но в силу большей распространенности ЖК, чаще всего они и являются основой 3D. При этом известным ограничением ЖК-технологии является инерционность матрицы (относительно не высокая частота обновления) — при воспроизведении обычного 2D-контента это не является большой проблемой, поскольку большая часть кадра все равно не изменяется. А если следующий кадр принципиально отличается от предыдущего (для создания эффекта объема), создается ненужное и даже вредное наложение «правого» и «левого» кадров, вызывая размытие 3D-картинки.
Здесь и вырывается вперед плазма, которая обладает низкой инерционность: даже в «обычных» плазменных телевизорах реальная частота обновления матрицы имеет порядок 400-500 Гц. А специально для 3D-плазменных телевизоров, в частности компания Panasonic разработала специальный быстрогаснущий люминофор, который позволяет избежать перекрытие кадров для правого и левого глаза, обеспечивая высокую четкость 3D-картинки.
Так что битва продолжается! Учитывая цену вопроса, нет сомнений, что производители ЖК-телевизоров не заставят себя долго ждать и предложат новые технологические решения, повышающие качество изображения и снижающие цену конечного продукта. Особенно приятно, что в данной ситуации в выигрыше оказываются конечные потребители.
