Na stronach niektórych producentów jaki i w kategoriach towarowych wielu sklepów można znaleźć telewizory pod hasłem "LED TV" czy wręcz "Telewizory LED" będące niejako w opozycji do telewizorów LCD.

Ale czy rozumiemy co pod tym hasłem się kryje? i czym tak naprawdę różnią się telewizory LED od LCD.

Sharp Full LCD - schemat technologii Full-LCD
Obserwując ostatnio rynek mam wrażenie że w bełkocie marketingowym wręcz wydzieliła się nowa, w domyśle lepsza, grupa produktów z przyrostkiem LED. Najpierw nieśmiało dopisywana za TV LCD a ostatnio jako odrębna grupa towarowa "TV LED".

Minimum teorii

Nie wchodząc zbyt głęboko w szczegóły techniczne, trzeba powiedzieć że w ekrany LCD jak i LCD LED, są pasywne. Czyli ekran LCD sam w sobie nie emituje żadnego światła. Przypomnijmy sobie zegarki cyfrowe lub kalkulatory - czarne cyfry na jasnym tle.

LCD Subpixel RGB
Technologia LED w telewizorach czy też monitorach LCD, właściwie niczym się nie różni. Jedynie pojedynczy piksel (punkt obrazu) podzielono na 3 części przysłaniane przez ciekły kryształ LCD. A żeby uzyskać kolor dołożono trzy filtry kolorowe pod każdym kryształem. W kolorach czerwonym R, zielonym G i niebieskim B. Czego nam brakuje? Światła! Bez światła, a właściwie - podświetlenia, ekran LCD prawie nie daje obrazu.

Dlaczego nas oszukują

Wyświetlacze LCD LED wyposażone są w identyczne matryce LCD jak monitory standardowe, różnią się jednak sposobem podświetlania ekranu. Po tym, jak jeden z największych producentów elektroniki użytkowej stwierdził że "stawia na LED TV i odstawia OLED" (o technologii OLED dalej), sam zaczął używać pojęcia LED TV aby wmówić Nam, że to jakaś zupełnie nowa technologia o wiele lepsza od dotychczasowej LCD.

Za nim podążyli inni producenci i sprzedawcy. W rzeczywistości tak nie jest, nie mamy do czynienia z zupełnie nową technologią, różnica tkwi jedynie w źródle światła podświetlenia (backlight). Zamiast dotychczasowych lamp CCFL (rodzaj świetlówek z zimną katodą) zastosowano świecące diody LED.

Źródło Światła

Przechodzimy do sedna sprawy, czyli źródła światła. W technologiach LCD przewinęło się ich kilka. Ale w powszechnym użyciu są właściwie tylko trzy: światło żarowe (jedynie w projektorach LCD), CCFL - lampy z zimną katodą i stosowane od niedawna diody elektroluminescencyjne LED.

Lampa z zimną katodą CCFL
Warto wiedzieć że technologia LED jest jeszcze bardzo młoda i niedoskonała. Niebieski kolor w diodach LED pojawił się dopiero kilka lat temu. Natomiast tak zwana biała dioda LED właściwie nie istnieje - jest to niebieska dioda plus luminofor który podświetlany na niebiesko emituje światło białe.

Diody LED R-G-B
Kolor światła LED jest bardzo niedoskonały. Pierwsze "białe" diody LED emitowały bardzo zimne światło, dzisiejsze ciepłe LED-y świecą światłem podobnym do energooszczędnych "żarówek".

Z powodu niedoskonałości białych diod LED, w podświetleniach telewizorów i monitorów stosuje się najczęściej tzw. diody RGB LED które są zespołem trzech diod RGB (czerwona, zielona, niebieska) w jednej obudowie. Dzięki takiemu rozwiązaniu możemy dowolnie regulować poszczególne składowe kolorów uzyskując dość dobre efekty.

Czy są jakieś walory? Dynamiczny kontrast

Czy w takim razie są jakieś bonusy za stosowaniem diod LED jako podświetlenia ekranów LCD? Otóż są! Słowem klucz jest dynamiczny kontrast. Znany już także przed erą LED.

Dynamiczny kontrast powstał aby ukryć jedną z najgorszych wad ekranów LCD, a mianowicie bardzo słabą czerń co też przekłada się na "sprane" tzn. nienasycone kolory w ciemnym przedziale odcieni.

Podświetlenie LED White Backlight
Wina za słabą czerń tkwi w istocie działania LCD - przez ciekły kryształ przebija światło także w momencie kiedy nie powinno, to jest w momencie gdy piksel powinien być przysłonięty/ciemny.

Jak zmniejszyć przebijanie światła przez ciekły kryształ? Najprościej zmniejszyć intensywność podświetlenia. I w ciemnych scenach przygasić nieco lampy podświetlające. Tak właśnie powstała idea dynamicznego kontrastu która całkiem nieźle sprawdza się w filmach, gdzie w ciemnych scenach elektronika zmniejsza i reguluje intensywność podświetlenia.

Ale co zrobić gdy połowa ekranu jest jasna a połowa ciemna? Odpowiedź na to pytanie dała dopiero technologia podświetlania LED, gdzie poszczególne sekcje ekranu są podświetlane osobnymi diodami i w ciemnych częściach ekranu diody świeca słabiej a w jasnych mocniej.

Nie tylko technologia, ważna jest także budowa

Obecnie stosowane są dwa rodzaje budowy podświetlenia diodowego, krawędziowe oraz bezpośrednie.

Podświetlenie bezpośrednie LED

Technologia Local Dimming LED
Podświetlenie bezpośrednie stosowane jest raczej tylko w dużych i drogich w ekranach. Ze względu na położenie bezpośrednio pod ekranem, możliwe jest uzyskanie praktycznie idealnie równomiernie oświetlonej matrycy. Moduł podświetlenia diodowego monitora składa się z określonej liczby pól zwanych Power LED. Dla typowego ekranu 30-calowego liczba Power LED-ów wynosi 80. Monitory podświetlane bezpośrednio często potrzebują specjalnych systemów chłodzenia i rozpraszania ciepła emitowanego przez diody.

Inteligentne podświetlenie - Local Dimming LED

Podświetlenie bezpośrednie pozwoliło na miejscowe sterowanie jasnością i jej obniżenie, w celu uzyskania dużego dynamicznego kontrastu nazwanego Local Dimming. Umożliwiło to dopasowanie podświetlenia do zawartości ekranu i tego co się na nim dzieje, poprzez przyciemnienie (wyłączenie podświetlenia) obszarów, które na ekranie mają ciemne odcienie przy jednoczesnym podświetlaniu pozostałych. Dzięki temu możemy uzyskać doskonały kontrast. Dodatkową zaletą takiego rozwiązania jest jego energooszczędność.

Grid Led Backlight Controls

Podświetlenie krawędziowe Edge-lit LED

Podświetlenie krawędziowe pracuje na podobnej zasadzie jak krawędziowe podświetlenie CCFL. Określona liczba diod w szeregu zostaje umieszczona przy krawędzi ekranu. W celu dobrego rozprowadzenia światła po powierzchni ekranu, stosowany jest zazwyczaj system zwierciadeł i dyfuzor. Ten typ podświetlenia nie pozwala na uzyskanie takiego kontrastu jak Local Dimming, a jedynie dynamiczny kontrast (cało-ekranowy) znany już ze zwykłych ekranów LCD i podświetlenia CCFL, gdzie przyciemniana jest cała powierzchnia ekranu.

Technologia Edge-Lit LED
Dzięki krawędziowemu umieszczeniu diod możliwe jest zbudowanie bardzo cienkich ekranów, natomiast równomierność podświetlenia jest na ogół przeciętna, na poziomie osiąganym przez lampy CCFL.

Trochę o zaletach podświetlenia LED

Monitory z podświetleniem diodowym posiadają szereg zalet nad monitorami podświetlanymi tradycyjnie za pomocą CCFL. Podświetlenie diodowe jest dużo bardziej energooszczędne oraz zajmuje znacznie mniej miejsca. Dużą zaletą diod jest ich trwałość, w porównaniu do CCFL mogą świeci o 30 tys. godzin dłużej, dzięki czemu ekrany dłużej zachowują swoje fabryczne parametry. Dodatkowo w przypadku podświetlenia RGB LED, dają lepsze jakościowo światło, o szerszym spektrum, pozwalając na reprodukcję przestrzeni barwowej AdobeRGB która jest znacznie lepsza do osiąganej przez lampy z zimną katodą co najwyżej przestrzeni sRGB. Podświetlenie LED-owe potrzebuje też mniej czasu na stabilizacje, faza "rozgrzania" trwa krócej.

TV Samsung 8500 LCD LED
Podstawową wadą podświetlenia CCFL jest emisja światła o jednorodnym i niezmiennym zabarwieniu, przeważnie 6500 K. Podświetlenie monitora LCD za pomocą nawet najlepszych lamp CCFL nie daje możliwości dokładnego wyregulowania tak istotnego parametru obrazu, jak jego temperatura barwowa. W ekranach podświetlanych diodami RGB LED możemy precyzyjnie dozować proporcję w świeceniu poszczególnych barw uzyskując światło R, G, B o różnym natężeniu co pozwala zmieniać temperaturę barwową niemal dowolnie.

OLED i inne technologie

Już od kilku lat mówi się o nadchodzącej erze technologii OLED. Ekran OLED jest matrycą aktywną, pokrytą świecącymi pikselami których zasada świecenia podobna jest do diod LED. Każdy piksel składa się z trzech subpikseli RGB, Ekran nie wymaga podświetlenia, ani żadnych filtrów polaryzacyjnych. Podobnie jak w plazmach każdy punkt jest elementem świecącym i dającym określoną barwę.

Komórka OLED
Jako ciekawostkę można podać że ekrany OLED będzie można wyginać (FOLED, Flexible OLED) a także będą mogły być przezroczyste (TOLED, Transparent OLED). Cechę tę można będzie wykorzystać do wyświetlania obrazu na obie strony, dzięki czemu telewizory można będzie montować np. w oknach wystawowych.

Dużym problem z technologii OLED to trwałość materiału bioorganicznego, z którego wykonany jest taki wyświetlacz, szczególnie przy dużych rozmiarach. Powoduje to, że w rozsądnych cenach, na razie, udaje się jedynie wyprodukować ekrany tylko w małych rozmiarach. Prawdopodobnie pierwsze średnioformatowe OLED TV pojawią się w latach 2010/2011, a wielkoformatowe gdzieś koło 2015 roku.

Jak się przewiduje, OLED odeśle do lamusa LCD oraz LCD LED i pozostałe technologie.
Ekrany OLED mają kilka istotnych walorów wobec LCD - nie potrzebują zewnętrznego podświetlania, mogą być niesamowicie cienkie. Pierwszy sprzedawany OLED, Sony XEL-1, ma grubość tylko 3 mm, a 21-calowy prototyp tej firmy, 1,4 mm. Piksele OLED mogą być sterowane o wiele szybciej, niż w ekranach LCD, co daje lepszy poziom odświeżania obrazu i zupełny brak smużenia. Czerń jest 100% - dając doskonały kontrast. Wyświetlacze są też o bardziej energooszczędne.

Prawdziwe LED TV

LED Matrix
Czy obecnie istnieją prawdziwe telewizory LED? Tak istnieją. Choć z racji wielkości często nazywane wyświetlaczami LED. Mamy z nimi do czynienia w wielkoformatowych reklamach (bilbordach), gdzie najczęściej wyświetlane są różnego rodzaju reklamy. Pojedynczy piksel (element ekranu) najczęściej składa się z trzech klasycznych diod elektroluminescencyjnych LED, umieszczonych w układzie RGB.

LED Matrix
Tego rodzaju wyświetlacze charakteryzują się wielką intensywnością światła i ogromnym kontrastem, natomiast często jeszcze bardzo silnie przekłamują kolory - co jednak w przekazie reklamowym nie ma wielkiego znaczenia.

LED Matrix

Podsumowując

Nie dajmy się zwieść specom od marketingu. Na pewno obecnie, dobry klasyczny telewizor LCD CCFL będzie lepszy od przeciętnego LCD LED!

Technologia źródeł światła LED obecnie bardzo intensywnie się rozwija, ostatnio pojawiła się nawet jako główne źródło światła w samochodach. Niebawem wejdzie też do oświetlenia naszych domów.

Światła LED w Cadillac Escalade Platinum
Dla tego z pewnością niebawem wszystkie ekrany LCD będą podświetlane diodami LED a ceny takich urządzeń bardzo spadną, bo dziś cena jest sztucznie nadmuchana, prawdopodobnie w celu wyprzedania zapasów klasycznych telewizorów LCD CCFL przez ich producentów.

Żarówka Domowa LED
Rozwiązanie Local Dimming LED pozwiliło usunąć jedną z uciążliwych wad ekranów LCD, ale trzeba wiedzieć że tych wad mają one jeszcze bardzo wiele. Jak np. bardzo słabe kąty widzenia. Prawdopodobnie jeszcze przez kilka dobrych lat (do czasu upowszechnienie się OLED) królem wśród technologii wyświetlania, będą ekrany plazmowe PDP (plasma display panel).

Zapraszam do dyskusji komentarzach!