Що таке матриця ТВ?

Не вдаючись у технічні деталі, можна сказати, що матриця це головний елемент екрану, який безпосередньо відповідає за якість зображення. Від нього залежать показники контрастності та яскравості, колірне охоплення та кольоропередача в цілому, кути огляду.

У сучасних ТВ матриця це досить тонка, але багатошарова панель. Основним елементом рідкокристалічних (LCD) екранів є шар рідких кристалів з управляючими електродами. Крім цього необхідні джерела світла, роль яких зазвичай приділяється світлодіодному підсвічуванню, звідси і сучасне позначення – LED-телевізори. Також матриця передбачає поляризаційні плівки та світлофільтр (один або кілька).

Ось як виглядає сучасна LED-матриця пошарово: 1 – підсвічування; 2 – поляризатор; 3 – рідкі кристали; 4 – світлофільтр; 5 – поляризатор.

Спрощено схема виведення зображення такої матриці виглядає так:

  • світло від підсвічування подається на рідкокристалічний шар;
  • кристалами управляють електроди;
  • якщо кристал у закритому положенні, то світло не проходить;
  • якщо кристал відкритий, то світло йде далі, а світлофільтр забарвлює його у потрібний колір — червоний, зелений чи синій;
  • в результаті змішування кольорів формується необхідна картинка на екрані.

Які матриці сьогодні ставлять у ТВ?

Оскільки технології не стоять на місці, матриці бувають різними. Навіть у рамках описаної вище LED-технології відмінностей достатньо. Так, різною може бути геометрія (розташування) рідких кристалів на панелі. За цим критерієм виділяють три основні типи матриць – TN+Film, IPS і VA. І зображення, що виводиться ними, навіть за інших рівних умов має відчутні відмінності.

Ще сьогодні використовуються різні види підсвічування, у тому числі бокове, заднє, повно масивна і не тільки. Про ці та інші різновиди ми ще поговоримо докладніше.

Інновації торкаються і фільтрів матриць, завдяки чому, наприклад, з'явилися телевізори QLED. І крім маркетингової складової це нововведення прямо відбилося на якості картинки.

Також все більш популярними стають матриці без підсвічування. Є як одна технологія, що відмінно зарекомендувала себе — OLED, так і дуже перспективна, яка поки що не повсюдно використовується — MicroLED. У цих двох розробках основою матриці є елементи, що самосвітяться – органічні або неорганічні світлодіоди.

А ще є різні маркетингові назви, у тому числі NanoCell, QNED та Neo QLED. Про ці технології ми теж розповімо, хоч де-факто всі вони об'єднують рідкокристалічні телевізори зі світлодіодним підсвічуванням.

Розглядатимемо сучасні матриці та їх різні технічні «навороти» ми будемо в міру поліпшення якості зображення та зростання цін. Будуть три звичні сегменти — початковий, середній та вищий клас.

Початковий рівень — різні LED-телевізори з боковим або заднім підсвічуванням

У сучасних рідкокристалічних телевізорах найчастіше використовуються одна з двох видів матриць IPS або VA, а також їх модифікації, наприклад, PLS або MVA.

Раніше досить затребуваною була TN (TN+Film), але зараз майже не застосовується, за винятком ультра бюджетних ТВ, офісних або ігрових моніторів початкового рівня. Ця матриця дешева і може запропонувати швидкий відгук, але контрастність, кути огляду та колірне охоплення програють конкурентним технологіям. Тому докладно на ній зупинятись не будемо.

Принципові відмінності між IPS та VA матрицями полягають у будові шару з рідкими кристалами та принципах їх вирівнювання.

Структура пікселів IPS та VA матриці.

Різна геометрія та особливості роботи безпосередньо впливають на якість зображення.

Вертикальне розташування кристалів у VA-матриці обумовлює їхнє ближче розташування один до одного. В результаті в закритому вигляді вони ефективно блокують світло, що йде від підсвічування, підвищують контрастність зображення (вище 3000:1) і виводять глибший і однорідніший чорний колір. З ТОП-брендів такі екрани найчастіше зустрічаються у телевізорах Samsung, але їх активно застосовують і інші виробники – Sony, Philips, TCL тощо.

Кристали IPS-матриці через горизонтальне вирівнювання пропускають більше світла, тому контрастність картинки знижується (для них показник 1000:1 вважається нормою), а чорний колір більше схожий на темно-сірий. З іншого боку, така структура пікселів сприяє збільшенню кутів огляду. А серед недорогих рішень за інших рівних умов IPS нерідко виграє за колірним охопленням і природністю кольоропередачі. Ці матриці повсюдно використовуються у телевізорах LG.

На якість зображення крім власне типу матриці впливає і підсвічування, що використовується. У бюджетному сегменті телевізорів використовується або бокове Edge LED або заднє Direct LED. Перше розташована по периметру екрана або тільки з боків ліворуч і праворуч, але доповнене спеціальним відбивачем для поліпшення рівномірності підсвічування, а друге займає всю задню поверхню.

Відмінності між простими видами світлодіодного підсвічування.

Edge LED частіше застосовується з VA-матрицями, оскільки навіть при не дуже рівномірному підсвічуванні контрастність залишається високою, а засвіти в темних сценах не виникають. Більш рівномірна Direct LED активніше використовується з IPS, щоб хоч якось згладити проблему неоднорідності та недостатньої глибини чорного кольору. Звичайно ж, вистачає і винятків із цього правила, але якщо комбінація VA+Direct LED здатна покращити якість картинки, то IPS+Edge LED лише посилює проблему непереконливого чорного та підвищує ймовірність засвітів (Glow-ефекту).

Телевізори з Direct LED підсвічуванням

Яку матрицю вибрати за обмеженого бюджету? Все залежить від ваших задач. Наприклад, для кухні, де ТВ не дивляться у темряві, а глядач часто не знаходиться прямо перед екраном, важлива гарна оглядовість і краще підійде телевізор з IPS та підсвічуванням Direct LED. Ця ж комбінація краща для колективного перегляду, тобто приміщень з великою кількістю глядацьких місць. А ось для перегляду кіно, особливо в кімнаті з приглушеним світлом, краще підходять телевізори з VA-матрицею.

Середній клас – LED з локальним затемненням або QLED

Телевізори середнього рівня сьогодні базуються або на VA, або на IPS матрицях. Чому ж вища ціна? Зростає якість зображення. Один із способів досягти цього — більш технологічні види підсвічування, наприклад, Full-Array Local Dimming або FALD (а Sony його ще називає «килимовим»).

Це подальший розвиток Direct LED, тобто світлодіоди також розташовані рівномірно по задній поверхні екрана. А для підвищення контрастності зображення та відображення більш натуральних чорних кольорів реалізовано функцію локального затемнення. Як вона працює?

Коли потрібно відобразити темну сцену, звичайний LED-телевізор не відключає підсвічування, просто кристали матриці займають закрите положення і намагаються не пропускати його. На практиці в тих же IPS-екранах це виливається у темно-сіру картинку. Щоб усунути цей дефект і створено функцію локального затемнення. Вона приглушує або відключає підсвічування у потрібних областях екрана. В результаті темні сцени виглядають більш натурально, а решта ділянок не втрачає яскравості, тобто загальна контрастність зображення підвищується.

Як працює функція локального затемнення?

Але локальне затемнення відрізняється за якістю реалізації у різних телевізорах. І найчастіше ця функція працює не ідеально. Може страждати однорідність кольорів, знижуватися деталізація затемненої ділянки, з'являтися ореоли або інші артефакти навколо яскравих об'єктів.

Також реальна користь цієї функції прямо залежить від кількості зон локального затемнення. Чим їх більше, тим вище контрастність і однорідність кольору, нижче ймовірність появи дефектів зображення. Але в середньому ціновому сегменті все ж таки не обходиться без компромісів.

Також якість зображення може бути підвищена за рахунок використання технології квантових точок. Сьогодні вона асоціюється з QLED-телевізорами, що пропонуються Samsung. Але аналогічні моделі випускають інші бренди, включаючи Hisense і Xiaomi. Крім того, аналогічні розробки є у LG — NanoCell, але такого високого маркетингового успіху вони не мають.

Чи правильно називати QLED окремим видом матриць. Звичайно ж ні. Це старі добрі рідкокристалічні телевізори на базі IPS чи VA-панелей. У них такі ж світлодіодні підсвічування. А основна відмінність полягає у застосуванні світлофільтра із квантовими точками. Він знаходиться саме між підсвічуванням та шаром з рідкими кристалами.

Основна відмінність QLED – наявність шару квантових точок. На схемі: 1 – підсвічування; 2 – QDEF; 3 – поляризатор;
4 – рідкі кристали; 5 – світлофільтр; 6 – поляризатор.

Квантові точки справді покращують якість зображення, а саме розширюють колірне охоплення, забезпечують більш яскраву, соковиту та насичену картинку, що актуально, наприклад, при перегляді HDR-контенту. Найкращий результат у середньому класі забезпечує тандем VA та QLED-фільтра.

Вдалі варіації IPS і квантових точок теж є, але вже у вищому ціновому сегменті, на зразок LG 65QNED90, але там застосований і ще більш прогресивний вид підсвічування (про нього вже зовсім скоро).

QLED телевізори

Яку матрицю вибрати у середньому ціновому сегменті? Рекомендація така сама, як і для бюджетних телевізорів, але з поправкою на технології. Якщо у пріоритеті широкі кути огляду, то рекомендується IPS-панель, причому бажано з підсвічуванням FALD або аналогічною технологією з підтримкою локального затемнення. Якщо телевізор вибирається перш за все для перегляду та споживання HDR, то вам підійдуть QLED-моделі на базі VA-матриці.

Преміальний клас – OLED, флагманські QLED з Mini LED, нові розробки

У найвищій ціновій категорії LED-телевізори також представлені. Переважно це топові QLED-моделі, тобто телевізори на базі VA або IPS матриці з додатковим фільтром на квантових точках.

Кращим вибором серед таких телевізорів будуть рішення з новим типом підсвічування Mini LED. Його іноді навіть називають останнім витком еволюції рідкокристалічних панелей. Ключова особливість такого підсвічування закладена вже у назві – тут використовуються діоди меншого розміру. Їхня загальна кількість сильно збільшилася, що зі свого боку дає змогу отримати більше зон локального затемнення, а значить підвищити контрастність, покращити кольоропередачу та якість HDR-контенту.

Які компоненти має преміальний LED-телевізор сьогодні.

До речі, технологію Mini LED компанія Samsung у своїх флагманських LED-телевізорах нерідко поєднує з функцією Viewing Angle Layer, яка частково усуває проблему вузьких кутів огляду у матрицях VA. Ця комбінація, наприклад, пропонується у телевізорі QE-65QN90A.

І коротко про маркетинг: у Samsung комбінація QLED і Mini LED зветься Neo QLED, а у LG тандем NanoCell (ті ж квантові точки) і міні-світлодіодів – QNED. Добре, що хоч Sony додатковий плутаючий термін не вводили :)

У преміум-сегменті, звичайно ж, не можна оминути і OLED-матриці. Це принципово інша технологія, яка утримує статус лідера в аспекті якості зображення сьогодні.

На тлі звичайних рідкокристалічних моделей OLED-телевізори примітні відсутністю підсвічування. Джерелом світла є діоди, що самосвітяться – пікселі. Буквально будь-яка з 8 мільйонів точок (на панелі з роздільною здатністю 4K) може відключатися для відображення ідеального чорного кольору без розмиття або ареолу навколо яскравих об'єктів кадру. Картинка на OLED-матриці має коефіцієнт контрастності, що прагне до нескінченності, чудову глибину і однорідність чорного кольору, широку колірну гаму, відмінні кути огляду (зазвичай навіть ширше, ніж у IPS).

Основні відмінності OLED та LED матриць. Особливості LED/LCD: складна структура, підсвічування лампою або LED, одиниця освітлення – піксель. Особливості OLED: проста структура, світло безпосередньо від LED, одиниця освітлення – піксель.

До недоліків зображення таких дисплеїв прийнято відносити не дуже високу пікову яскравість. Але на тлі глибоких темних відтінків навіть не дуже яскрава картинка виглядає переконливо, тому HDR-контент нарікань не викликає. А мінусом OLED вважається ризик вигоряння пікселів під час відображення статичного контенту. Навряд чи проблемою буде, якщо ви поставите на паузу відео і відійдете на 10 хвилин (тим більше користувачам запропоновані різні функції відновлення матриці), але на роль монітора для ПК такі телевізори не рекомендують.

Цікаво, що донедавна зображення на більшості OLED-телевізорів було приблизно однаковим. Тобто різниця між доступнішим LG OLED65B1 і дорогим Sony XR-65A90J полягала насамперед у додаткових функціях. Ситуація дещо змінилася у 2022 році, коли на ринку дебютували нові моделі на органічних світлодіодах. Їхня матриця отримала назву QD-OLED.

Модифікація OLED-матриці із додаванням шару квантових точок.

Фактично це технологія, яка поєднує можливості OLED та QLED. Так, тут застосовується практично така сама матриця на органічних світлодіодах, але самі діоди сині (а у звичайних OLED – білі). Підсвічування немає, але доданий шар квантових точок. Основною зміною став приріст пікової яскравості та винятково широка кольорова гама (100+% DCI-P3). Але проблема вигоряння також характерна для цих моделей, а ціна вища, ніж у «класичних» OLED.

Конкуренцію OLED-матрицям у преміумсегменті незабаром може нав'язати технологія MicroLED. Вона також не потребує додаткового підсвічування, а замість органічних діодів використовуються неорганічні – на основі нітриду індію-галію. До всіх переваг OLED тут додається ще менша товщина панелі та підвищена надійність. Але поки що технологія виготовлення таких матриць залишається дорогою і складною. Відповідно і на масового споживача вони не орієнтовані. У 2022 році планується виготовити близько 1000 таких панелей для комерційних цілей. Для порівняння поточне річне виробництво OLED досягає 10 млн. одиниць, а LED – 250 млн. одиниць.

Яку матрицю вибрати за відсутності обмежень бюджету? Зараз варто брати телевізор із OLED-екраном. Це може бути як версія з білими органічними світлодіодами, які вже добре зарекомендували себе на ринку, так і відносно нові QD-OLED телевізори, але їх асортимент поки що дуже малий. Відмовитися від OLED доцільно в тому разі, якщо ви плануєте використовувати ТВ як монітор для ПК або сильно побоюєтеся проблеми вигоряння пікселів. В цьому разі варто розглядати топові QLED-моделі з підсвічуванням miniLED.

Якщо (коли) на масовий ринок прийдуть матриці microLED, то, ймовірно, доплата за них буде виправдана тривалішим робочим ресурсом. Але поки що це більшою мірою лише припущення.

Samsung вже представив свої microLED телевізори, але поки що не для масової аудиторії.

Короткий лікнеп за технологіями та маркетинговими термінами в якості висновків:

  • VA і IPS – дві популярні матриці, що використовуються в рідкокристалічних телевізорах. Ці панелі обов'язково передбачають підсвічування. IPS виграє за оглядовістю, VA – за контрастністю зображення.
  • QLED – технологія застосування шару квантових точок при виробництві матриць. Це все ті ж LED-телевізори (тобто з підсвічуванням), але з додатковим фільтром, що підвищує насиченість кольорів.
  • OLED — матриця на основі органічних діодів, що самосвітяться. Підсвічування не передбачає. Забезпечує чудовий контраст та глибокий чорний колір при відмінних кутах огляду. Єдиний мінус – ризик вигоряння пікселів при статичній картинці, так що телевізор OLED – не найкращий вибір як монітор ПК.
  • mini LED – один з найпрогресивніших видів підсвічування в LED-телевізорах. Його головна фішка – безліч маленьких світлодіодів та можливість збільшення зон локального затемнення з сотень до тисяч.
  • QD-OLED – матриця на базі органічних діодів з додатковим світлофільтром із квантовими точками. Має всі плюси OLED, збільшену пікову яскравість (важливо для відтворення HDR-контенту), але ті ж ризики вигоряння.
  • microLED – новий перспективний тип матриць. Близький до OLED, оскільки теж не має підсвічування і передбачає елементи, що самосвітяться. Вони тут неорганічні, тобто довговічність має бути вищою. Але поки що технологія виготовлення microLED дорога і не масова.