Как устроен и работает современный телевизор

Как устроен и работает современный телевизор

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.

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.

Принцип работы современных ЖК-телевизоров

Если отбросить все технологические нюансы, интересные разве что инженерам, панель современного ЖК-телевизора похожа на сэндвич. В основе конструкции — две электронные платы. Между ними заключена своеобразная «жидкость», состоящая из мельчайших гранул — кристаллов. Именно они играют роль пикселей — практически незаметных точек, из которых складывается изображение. Но кристаллы не излучают свет сами по себе, эту роль выполняют светодиоды, размещенные позади или на торцах панели. Причем излучают они только белый свет. За окраску последнего отвечают специальные RGB-фильтры, установленные перед каждым кристаллом.

LED-телевизор с оптимальным соотношением цены и качества

Full HD телевизор LG 32 LM 6350 PLA оснащен новейшим процессором обработки изображений, который автоматически корректирует цвета и делает изображение более насыщенным и естественным. В режиме «Активный HDR» каждый кадр оптимизируется, детализация усиливается, а цвета становятся более глубокими.

Такая конструкция выгодно отличает LED-телевизоры от уже вышедших из употребления LCD-аналогов. В последних использовались многочисленные флуоресцентные лампы, а также одна лампа с холодным катодом, которая подсвечивала весь экран целиком. Из-за этого добиться идеального частичного затемнения LCD-экрана было невозможно. Использование светодиодов решило эту проблему, сделав изображение более динамичным и контрастным.

Давайте подробнее рассмотрим основные параметры, на которые следует обращать внимание при выборе LED-панели.

Подсветка ЖК-телевизора

Само расположение светодиодов становится определяющим для многих параметров экрана. Какая бывает подсветка экрана? Различают два основных типа:

• Direct LED («прямая подсветка») предполагает равномерное распределение источников света по всей задней части матрицы. Между светодиодами и экраном обязательно наличие специального рассеивателя светового потока, который к тому же нельзя расположить вплотную к светодиодам. Поэтому толщина ЖК-телевизора с подсветкой Direct LED больше, качество при этом остается высоким.
• Edge LED («торцевая подсветка») основана на расположении светодиодов по боковым кромкам экрана. Конструкция служит для экономии места, поэтому такие ЖК-телевизоры гораздо тоньше. Но при выборе следует проверить конкретную модель на наличие «засветов» (неравномерности освещения) на экране — они могут возникать даже из-за небольших деформаций боковых планок. По этой же причине не рекомендуют покупать ЖК-телевизоры с системой Edge LED для подвесной (а особенно наклонной) установки, ведь постепенная деформация тонкого корпуса в таком случае практически неизбежна.

LED-телевизор с большой диагональю по выгодной цене

Hyundai H-LED50EU7008 с диагональю экрана 50 дюймов отлично впишется в интерьер любой гостиной.

Матрица ЖК-телевизора

Тип матрицы и ее характеристики — это один из самых важных показателей качества изображения на экране телевизора. Какие виды матрицы ЖК-телевизора бывают?

• IPS-матрица. Основным преимуществом этого типа является широкий угол обзора: с какой бы стороны от телевизора ни находился зритель, изображение будет четким (в пределах 178°) [2] . Черный цвет отличается глубиной, отображается практически идеально. Однако по времени отклика (скорость смены цвета пикселя) IPS-тип несколько проигрывает другим типам матриц. Эта проблема решена с появлением S-IPS-матриц и последующих ее модификаций.
• PLS-матрица. Это изобретение компании Samsung представляет собой аналог предыдущего типа матрицы, но со сниженными расходами на производство, что определяет его сравнительно низкую стоимость [3] .
• VA-матрица имеет множество вариаций. Изначально технология имела существенный недостаток — искажение цветов при боковом просмотре. Эту проблему удалось решить в версии S-PVA, которая активно применяется в ЖК-телевизорах премиум-класса от Sony BRAVIA, LG и Samsung — они имеют широкий угол обзора, правильное отображение динамики, низкое время отклика и хорошую цветопередачу, правда, немного уступают IPS в проработке полутонов.
• UV 2 A-матрица. Разработка компании Sharp основана на управлении пикселями с помощью ультрафиолета [4] . Данный тип матрицы обеспечивает высокую контрастность и яркость изображения, при этом довольно экономичен в потреблении энергии.

На какие еще параметры ЖК-телевизора обращать внимание при покупке?

Разрешение телевизора

Этот параметр отвечает за четкость картинки. Чем больше пикселей может отобразить экран ЖК-телевизора, тем больше деталей на картинке мы различим. Постепенно уходит в прошлое несколько устаревший формат SD с разрешением всего 640 × 480 точек. На смену ему пришли четыре современных варианта:

• HD с разрешением 1366 × 768;
• Full HD с разрешением 1920 × 1080 [5] ;
• Ultra HD, или 4K, с разрешением 3840 × 2160 [6] ;
• 8K c разрешением не менее 7680 × 4320.

Каждый тип разрешения проявляет свои качества при просмотре цифрового телевидения. Но существенных изменений в отображении обычного аналогового телевизионного эфира ждать не следует — его транслируют с заранее заданным разрешением.

Диагональ

Бытует мнение, что покупать ЖК-телевизор следует, отдавая предпочтение наибольшему размеру экрана. Но практика показывает, что оптимальный выбор можно сделать лишь с учетом площади помещения, где будет установлено устройство. Например, в малогабаритной квартире затруднительно оценить преимущества огромной LED-панели: слишком маленькое расстояние между зрителем и экраном не позволит всей картинке попасть в поле зрения.

Телевизоры размером 32–49 дюймов можно назвать универсальными — их часто размещают в гостиных, спальнях и других больших комнатах стандартных квартир.

Диагональ ЖК-телевизора 50–64 дюйма подходит для обустройства домашнего кинотеатра.

ЖК-телевизоры с диагональю 65–90 дюймов чаще можно встретить в коммерческих учреждениях — такие размеры требуют соответствующих габаритов помещения.

Телевизор Sony KDL-40 RE 353 с диагональю 40 дюймов — универсальный вариант, например, для кухни или гостиной.

Угол обзора

Практически все современные ЖК-телевизоры имеют в списке характеристик широкий угол обзора. В самых продвинутых моделях цвета практически не подвергаются искажению даже при параллельном боковом просмотре — показатели угла обзора у них могут достигать 178°. Недорогие модели могут похвастаться углом в 130–160°. Этот параметр легко оценить: достаточно постепенно отходить от перпендикулярной линии просмотра, фиксируя изменения на экране.

Перед тем как купить ЖК-телевизор, важно не упустить из виду такую характеристику, как звучание выбранной модели. Ведь даже если изображение на высоте, некачественный звук вряд ли позволит зрителю получать удовольствие от просмотра. Надо отметить, что современные плоские LED-дисплеи физически не могут вместить качественную аудиосистему, поэтому о профессиональном звучании встроенных колонок речи быть не может. Чтобы получить по-настоящему чистый и четкий аудиосигнал, придется обзавестись независимой системой для домашнего кинотеатра.

Однако производители плоских ЖК-панелей стараются «держать» звук если не на профессиональном, то хотя бы на высоком уровне. Например, компания Sony разработала для своих моделей специальные динамики Long Duct Speakers в форме спирали, они не занимают много места, при этом дают чистый и мощный звук. Также ЖК-телевизоры этого производителя могут обрабатывать звучание с помощью систем ClearAudio+, Bass Reflex, Clear Phase.

Компактный LED-телевизор по небольшой цене

LED-телевизор BBK 32LEM-1090/T2C отличается небольшими габаритами — диагональ всего 32 дюйма. Такой телевизор вполне подойдет тем, кто не хочет переплачивать за бренд.

Толщина и вес панели

Средняя глубина LED-телевизора составляет примерно 6 см без учета подставки. Но при необходимости можно найти и более тонкие модели — например, серия Sony X90C может похвастаться толщиной всего в 4,9 см.

Вес напрямую зависит от размера экрана: ЖК-телевизоры с диагональю 32 дюйма весят примерно 5–6 кг, 40–43 дюйма — 7–10 кг, а 46–49 дюймов — 11–15 кг.

Входы/выходы

Современные ЖК-телевизоры часто оснащены USB-разъемами для передачи изображения с носителя информации. Некоторые модели имеют слоты для карт памяти форматов SD, MS и так далее.

Но наиболее используемым в последнее время становится разъем HDMI, он позволяет передавать изображение высокой четкости. Благодаря универсальному характеру канала им оснащены многие домашние устройства, например игровые приставки и медиапроигрыватели. Поэтому стоит выбирать модель с соответствующим количеством HDMI-входов для подключения всех нужных девайсов.

Потребление электроэнергии

В основе процесса получения изображения на LED-панели — использование светодиодной подсветки, об экономичности и долговечности работы которой слышали многие. Помимо этого, в отличие от плазменных телевизоров, где все точки задействованы на постоянной основе, в LED-моделях черный цвет обеспечивается неработающим (выключенным) светодиодом.

LED-телевизор с яркими цветами и четкой картинкой

Samsung UE-43 N 5510 AUXRU поддерживает несколько технологий, благодаря которым картинка получается максимально сочной и реалистичной. Технология Motion Rate повышает четкость передачи движения. Mega Contrast позволяет воспроизводить самые тонкие нюансы контрастов. Технология Micro Dimming обеспечивает локальное затемнение фрагментов экрана для улучшения контрастности.

Срок службы

Если говорить о гарантийном обслуживании, то производители придерживаются срока в один–два года. В документации к ЖК-телевизорам часто можно увидеть предполагаемый срок службы — около пяти лет.

Дополнительный функционал

Одной из самых ярких тенденций в мире телевизоров можно по праву считать функцию Smart TV. Она превращает привычное устройство в аналог компьютера с выходом в интернет, а это значит, что просмотр любимых фильмов в высоком качестве стал гораздо доступнее. А еще технология Smart TV позволяет устанавливать приложения, игры и музыкальные программы. Например, умный телевизор на базе операционной системы Android имеет доступ к множеству бесплатных приложений и игр из Google Play, легко интегрируется со смартфонами на этой платформе и iOS.

Стоит упомянуть и о поддержке 3D-изображения, которое приближает домашний телевизор к киноэкрану. С помощью специальных очков и при условии, что фильм представлен в подходящем формате, можно полностью погрузиться в мир любимых сюжетов. Однако эта технология не завоевала популярности у покупателей. Лишь немногие производители продолжают оснащать свою технику подобным функционалом.

Как видим, чтобы выбрать подходящий телевизор, нужно учесть множество разных параметров, сравнить характеристики устройств и их функционал. В этом случае снижается вероятность сделать ошибку и купить ЖК-телевизор, который не будет в полной мере отвечать вашим требованиям.

Где можно купить ЖК-телевизор

Определив для себя параметры и характеристики ЖК-телевизора, нужно решить, где купить устройство. Приобрести ТВ можно не выходя из дома, тем более что интернет-шопинг имеет немало преимуществ. Во-первых, на онлайн-площадках нет риска заразиться коронавирусом. Во-вторых, на сайтах компаний, как правило, представлен весь ассортимент товаров, тогда как в офлайн-маркетах некоторые позиции могут отсутствовать. В-третьих, на сайтах многих магазинов есть удобная система сортировки товаров по функционалу, цене, комплектации и другим параметрам.

Приобрести телевизор можно в магазине «Холодильник.ру». Здесь представлено более 500 вариантов ЖК-устройств. Интернет-магазин предлагает удобную систему подбора товара по различным параметрам: от стоимости и габаритов до возможности подключения к системе «умный дом». Каждая позиция на сайте «Холодильник.ру» имеет подробное описание: в карточке товара можно найти информацию о комплектации, ознакомиться со всеми характеристиками и проверить наличие сертификата качества.

Цены в магазине соответствуют среднерыночным. К тому же на сайте «Холодильник.ру» всегда можно найти выгодные предложения — на ряд товаров действуют скидки. Еще одна возможность сэкономить — стать участником дисконтной программы, это позволит сохранять до 10 % от стоимости товаров. Чтобы присоединиться к программе, достаточно совершить в магазине покупку на сумму от 10 000 рублей.

«Холодильник.ру» имеет собственную развитую логистическую инфраструктуру — товар доставят в любую точку страны. Оплачивать покупки можно наличными, банковским переводом, с помощью карты рассрочки.

P. S. По данным Data Insight, «Холодильник.ру» входит в топ-30 интернет-магазинов в РФ [7] : в 2020 году количество заказов в гипермаркете увеличилось на 35 %.

Технические характеристики ЖК-монитора

Важнейшие характеристики ЖК-мониторов:

• Разрешение: Горизонтальный и вертикальный размеры, выраженные в пикселах. В отличие от ЭЛТ-мониторов, ЖК имеют одно, «родное», физическое разрешение, остальные достигаются интерполяцией.

• Размер точки: расстояние между центрами соседних пикселов. Непосредственно связан с физическим разрешением.

• Соотношение сторон экрана(формат): Отношение ширины к высоте, например: 5:4, 4:3, 5:3, 8:5, 16:9, 16:10.

• Видимая диагональ: размер самой панели, измеренный по диагонали. Площадь дисплеев зависит также от формата: монитор с форматом 4:3 имеет большую площадь, чем с форматом 16:9 при одинаковой диагонали.

• Контрастность: отношение яркостей самой светлой и самой тёмной точек. В некоторых мониторах используется адаптивный уровень подсветки с использованием дополнительных ламп, приведенная для них цифра контрастности (так называемая динамическая) не относится к статическому изображению.

• Яркость: количество света, излучаемое дисплеем, обычно измеряется в канделах на квадратный метр.

• Время отклика: минимальное время, необходимое пикселу для изменения своей яркости. Методы измерения неоднозначны.

• Угол обзора: угол, при котором падение контраста достигает заданного, для разных типов матриц и разными производителями вычисляется по-разному, и часто не подлежит сравнению.

• Тип матрицы: технология, по которой изготовлен ЖК-дисплей.

• Входы: (напр, DVI, HDMI и пр.).

TFT-панель

Можно подумать, что эффект «капель воды» дает антибликовое покрытие, но нет. Это вид со стороны подсветки. Мельчайшие неровности находятся на поверхности первого слоя TFT-панели — поляризующей пленки, которая приклеена к стеклянной подложке.

Основную работу по поляризации в дешевой поляризующей пленке выполняют атомы йода, вшитые внутрь полимера. А за счет 15-кратного вытягивания пленки молекулы полимера ориентируются в пространстве, и пленка получает свойства линейного поляризатора.

В отличие от демонстрационных моделей со шнурком в решетке, в реальности небольшая проводимость йода вдоль цепочки вызывает поглощение в видимом спектре вдоль ориентации.

После первого слоя преполяризатора идет непосредственно матрица TFT (тонкоплёночных транзисторов). Принцип работы всех панелей заключается в изменении поляризации света на тонкопленочных транзисторах. В зависимости от конфигурации электродов получаются разновидности TN(+film), IPS, VA. Современные панели настолько оптимизированы, что в конечном результате могут иметь как достоинства, так и недостатки панелей других типов.

Расположение слоя жидких кристаллов можно увидеть на приведенной выше схеме. Под действием электрического поля жидкие кристаллы меняют ориентацию и тем самым вращают плоскость поляризации проходящего через них света.

За ним следуют светофильтры. Они обеспечивают разбиение белого цвета на цвета субпикселей. В зависимости от полосы пропускания фильтра, меняется конечная цветопередача всего монитора. Поэтому не факт, что, заменив подсветку W-LED на RGB, вы получите монитор, который станет пригоден для решения полиграфических задач.

Анализатор — это та же самая поляризационная пленка, но ориентированная перпендикулярно поляризатору. Она превращает изображение в видимое. Удалив эту пленку с экрана, можно скрыть изображение от посторонних глаз.

Антибликовое покрытие — последний слой. Вариантов его реализации множество, но основных — не так уж много. В первую очередь, это использование пластика с низким коэффициентом преломления света, что, в свою очередь, уменьшает коэффициент отражения от экрана.

Гладкое покрытие дает более контрастную картинку при условии, что за спиной нет сильных источников света. Матовое покрытие рассеивает свет равномерно и независимо от угла падения, что снижает контраст изображения, но при этом не создает отвлекающих бликов на экране.

Компромиссом является полуматовое/глянцевое покрытие, степень рассеивания отраженного света которого зависит от угла падения.

В самых дорогих моделях встречаются и другие типы антибликовых покрытий: с поляризацией, интерференцией и переменным эффективным коэффициентом преломления.

Ну, и какой экран без управляющей электроники. От электроники зависит интерфейс подключения монитора, частота обновления, глубина цветопередачи и маленькие фичи – разгон матрицы, хранение калибровки в самом мониторе, управление подсветкой, наличие технологий синхронизации и не только.

Несмотря на кажущуюся простоту, жидкокристаллические экраны — это очень сложные устройства, объединяющие в себе множество достижений в области химии, физики и электроники.

1. Что такое LCD телевизор

Для того чтобы понять, как работает ЖК телевизор, стоит понять, что вообще такое ЖК или LCD экран.

LCD – это сокращение от Liquid Crystal Display, что в переводе на русский язык означает – жидкокристаллический дисплей. Таким образом, ЖК и LCD телевизор – это одно и то же. Что такое телевизор знает каждый, а вот принцип работы ЖК телевизора известен далеко не всем. Заключается он в использовании специальных молекул, получивших название – жидкие кристаллы, за свои уникальные особенности. Они находятся в жидком состоянии и под воздействием электромагнитного поля способны принимать цилиндрическую форму и менять свое положение. Кроме этого такое вещество имеет оптические свойства присущие кристаллам, они способны преломлять лучи света, и в зависимости от своего положения пропускать или поглощать тот или иной световой спектр.

Другими словами они являются светофильтрами (поляризаторами), которыми можно управлять при помощи электричества. Благодаря этому появляется возможность управлять процессом поляризации, то есть управлять тем, какой спектр видимого излучения будет проходить через слой жидких кристаллов, а какой спектр будет поглощаться. Так и возникает изображение на экране.

Преимущества и недостатки ЖК телевизоров

У данных телевизоров существует целый ряд преимуществ:

• Энергоэффективность;
• Использование экологических технологий;
• Долговечность;
• Небольшой вес и габариты телевизора;
• Отсутствие бликов при ярком освещении;
• Небольшая стоимость по сравнению с другими моделями современных телевизоров.

Однако, в сравнении с другими современными технологиями, используемых в телевизорах, LCD дисплеи имеют и определенные недостатки:

• Недостаточная контрастность изображения;
• Небольшая глубина черного из-за использования дополнительной подсветки;
• Плохая цветопередача, особенно в старых моделях ТВ;
• Большая частота обновления;
• Маленький угол обзора, особенно в старых ТВ.

В итоге хочется сказать о том, что все недостатки в основном присутствуют в старых моделях. Современные ТВ практически полностью избавились от таких проблем и практически ничем не отличаются от других технологий.

Неисправности матрицы

Чёткость, яркость и полнота цвета — это главные достоинства современных телевизоров. Иногда иллюстрация мутнеет, раздваивается и т. д. Это признаки неисправности матрицы.

Определить неисправность системы можно по другим дефектам:

• по цветным вертикальным полам, которые возникают вместо видеозаписи;
• по тёмным окружностям;
• по нехарактерным разводам, т. е. не те, которые остались после влажной уборки;
• по незначительным горизонтальным линиям;
• по точкам разных оттенков, которые самопроизвольно не исчезают.

К поломке матрицы приводят следующие факторы:

• удар по монитору с большой силой (это нарушает единство проводников);
• проникновение влаги даже в небольшом количестве вызывает сбой в работе электродов;
• брак матрицы, т. е. некачественная сборка телевизора, дефект становится заметен через 2-3 месяца эксплуатации.

Если нет повреждений, заметных глазу человека, то справиться с поломкой поможет только специалист сервисного центра.

Характерные неисправности

К числу основных проблем, чаще всего возникающих при эксплуатации матриц, следует отнести:

• Монитор не включается, а светодиод индикатора питания не светится.
• Слишком низкая или очень высокая яркость картинки.
• Изображение на экране мигает (все или только один край).
• Темный экран (индикатор питания горит).
• Экранная подсветка гаснет через какое-то время.
• Отсутствует один цвет.

Рассмотрим каждую из неисправностей более подробно.

В первом случае, возможно, вышел из строя внутренний источник питания, который можно попробовать отремонтировать. Однако специалисты советуют при наличии возможностей сразу заменить его новым изделием (сделать это можно, если он оформлен как отдельный модуль). В ситуации, когда источник входит в состав управляющей платы – придется полностью обновить этот узел. Причиной этой неполадки также могут быть:

• Выход из строя сетевого адаптера (в моделях, где он имеется).
• Неисправность кнопки включения.
• Неполадки в самой ПУ.

Для устранения этих нарушений сначала нужно проверить «подозрительную» деталь, модуль или плату с помощью тестера (на предмет наличия нужных напряжений и отсутствия обрывов в рабочих цепях). При обнаружении поврежденных узлов или элементов плату, адаптер или кнопку придется заменить.

При выявлении неисправности второго рода (изменился уровень яркости) причину следует искать в нарушениях в работе инвертора, лампочек задней подсветки или ПУ. После проверки импульсных напряжений на выходе инвертора и управляющей платы можно будет убедиться в их состоянии.

Важно! Для получения полной картины с управляющими сигналами удобнее всего воспользоваться цифровым осциллографом.

Если нужные импульсные напряжения на выходе этих узлов отсутствуют – потребуется заменить их исправными. При наличии всех сигналов можно попробовать обновить лампочки подсветки. В ряде моделей следует начинать с проверки соединительного шлейфа между инвертором и ПУ на предмет его целостности.

При мигающем экране неисправными могут быть инвертор или лампа задней подсветки. Для устранения этой неисправности придется проделать все те же операции, что и в предыдущем случае. При обнаружении нарушений в формировании импульсных сигналов или обрыва шлейфа – необходимо заметь эти элементы новыми изделиями. Неисправную лампочку подсветки также потребуется обновить.

При наличии опыта соответствующих работ можно попытаться отремонтировать инвертор своими руками. Однако в этом случае надеяться на положительный результат можно не всегда. Если экран потемнел и ни изменяет свое состояние (фото ниже) – нужно проверить преобразователь в плате ПУ или инвертор.

В первом случае следует убедиться с помощью тестера в наличии напряжений у всех стабилизаторов и при обнаружении нарушений заменить неисправный элемент новой деталью. При выявлении отклонений в работе инвертора проще всего заменить его рабочим аналогом.

Если экран выключается через неопределенное время – нарушение, скорее всего, кроется в срабатывании токовой защиты инвертора. Другой причиной может быть неисправность лампочки задней подсветки. Для решения вопроса в этом случае рекомендуется заменить оба узла.

В ситуации, когда отсутствует один из цветов в изображении – неисправность может скрываться в нарушении работы интерфейса или ПУ. Если их проверка подтвердила эти предположения – вышедшие из строя узлы следует заменить. В заключение отметим, что к самостоятельному ремонту матрицы монитора не следует приступать, если вы полностью не уверены в своих силах.