Одной из важнейших характеристик LCD-панели является ее яркость. При этом яркость матрицы, в первую очередь, определятся мощностью светового потока, формируемого задней подсветкой. Это кажется таким очевидным. Однако на самом деле, не все так просто. Почти каждый элемент LCD-панели существенно влияет на ее яркость.
В LCD-матрицах используется два типа задней подсветки:
-прямая (или тыловая) подсветка (Direct lit);
-торцевая (или краевая) подсветка (Edge lit).
Подсветка Direct lit
Прямая подсветка предполагает, что источник света размещается непосредственно за ЖК матрицей (рис. 1). Сформированный световой поток проходит прямо, без каких-либо преломлений, сквозь матрицу жидких кристаллов. Особенностью такой подсветки является большое количество источников света (люминесцентных ламп или светодиодов (LED)), которые должны располагаться по всему полю матрицы. Этот тип подсветки характеризуется большей яркостью, что определяется не только значительным количеством источников света, но и меньшим рассеиванием светового потока. Однако за большую яркость таких панелей приходиться расплачиваться их высокой стоимостью и повышенным энергопотреблением.
Рис. 1. Прямая (или тыловая) подсветка LCD-панели (Direct lit)
Подсветка Edge lit
Торцевая подсветка предполагает, что источник света (лампу или LED-линейку) располагают с одного или с двух краев матрицы (рис. 2). Сформированный световой поток должен изменить свое направление, преломившись на 90°. Такое преломление обеспечивается специальной призмой. Количество ламп в данном случае значительно меньше. Этот тип подсветки является более экономичным по энергопотреблению, а также имеет меньшую стоимость. К недостаткам Edge lit-подсветки можно отнести значительно меньшую яркость экрана.
Рис. 2. Торцевая (или краевая) подсветка LCD-панели (Edge lit)
В торцевой конструкции основным элементом становится преломляющая призма, от характеристик которой в значительной степени зависит качество подсветки.
Как показывают исследования, торцевая подсветка пропускает всего лишь около 4 % изначально сформированного лампами светового потока. Давайте рассмотрим, почему это происходит.
С конструкцией задней подсветки знакомы, наверное, все. Возможность разобрать матрицу на составляющие ее элементы сейчас имеет почти каждый любознательный человек. Поэтому ни для кого не секрет, что LCD-панель состоит из нескольких слоев, каждый из которых выполняет определенную функцию. Приведем лишь краткую характеристику всем этим слоям без длинных и подробных комментариев.
- Световод (преломляющая призма) - служит для перенаправления светового потока в сторону LCD-матрицы. Материал, из которого изготавливается призма - это пластик, очень похожий на оргстекло. Эта призма является самым объемным элементом LCD-матрицы, и именно она в наибольшей степени определяет толщину матрицы. На поверхность призмы-световода кладется несколько пластин (белые и полупрозрачные листы), обеспечивающих равномерное рассеивание света и придающих ему белизну. На рис. 3 под световодом понимается совокупность призмы и всех уложенных на нее листов.
Рис. 3. Поглощение светового потока различными слоями LCD-панели
-Слой поляризатора обеспечивает поляризацию светового потока. Лампы и светодиоды являются источниками неполяризованного света.
-Слой матрицы жидких кристаллов осуществляет модуляцию поляризованного светового потока.
-Цветовой фильтр осуществляет преобразование белого света в красный, синий и зеленый цвета.
-Анализатор представляет собой, фактически, поляризационную пластину, которая разрешает или запрещает прохождение поляризованного светового потока.
-Рассеивающая поверхность предназначена для уменьшения поляризованности светового потока путем его рассеивания в разные стороны. Наличие этой рассеивающей поверхности позволяет увеличить углы обзора экрана.
Каждый из перечисленных слоев должен пропускать сквозь себя световой поток, сформированный задней подсветкой. При этом, естественно, каждый слой будет поглощать часть световой энергии, снижая общую яркость экрана. Вклад каждого слоя матрицы в снижение яркости представлен на рис. 3. На нем очень хорошо видно, что основная часть исходного светового потока "теряется" на трех элементах матрицы.
Во-первых, это преломляющая призма-световод, прозрачность которой составляет всего лишь 60 %, т.е. 40 % светового потока лампы сразу же поглощается этой призмой.
Во-вторых, значительный вклад в снижение яркости вносит поляризатор, имеющий очень малую прозрачность - он пропускает всего лишь 40 % светового потока.
В-третьих, это цветовой фильтр, который пропускает всего 30% светового потока.
Одной из важных характеристик любого источника света является световая отдача, т.е. отношение излучаемого источником светового потока к потребляемой источником мощности. В Международной системе единиц (СИ) световая отдача измеряется в люменах на Ватт (лм/Вт - lm/W). Именно эта характеристика является показателем эффективности и экономичности источников света.
Световая отдача люминесцентных ламп находится в диапазоне 40...100 lm/W. Для большинства ламп, применяемых в задней подсветке LCD-мониторов, световая отдача равна примерно 60 lm/W.
Но при этом световая отдача матрицы в целом равна примерно 2.5 lm/W. Показатель эффективности, как видим, очень мал.
И не стоит питать иллюзий относительно LED-подсветки. Здесь дело обстоит ничуть не лучше. "Затухание" светового потока в LED-дисплеях ничуть не меньше, и эффективность светопередачи в них также не превышает 4%. Вот такая арифметика.
Автор: Алексей Конягин (г. Пенза)
Источник: Ремонт и сервис