Что такое матрица ТВ?

Не вдаваясь в технические дебри, можно сказать, что матрица — это главный элемент экрана, который непосредственно отвечает за качество изображения. От него зависят показатели контрастности и яркости, цветовой охват и цветопередача в целом, углы обзора.

В современных ТВ матрица — это довольно тонкая, но многослойная панель. Основным элементом жидкокристаллических (LCD) экранов является слой жидких кристаллов с управляющими электродами. Помимо этого необходимы источники света, роль которых обычно отводится светодиодной подсветке, отсюда и современное обозначение — LED-телевизоры. Также матрица предусматривает поляризационные пленки и светофильтр (один или несколько).

Вот как выглядит современная LED-матрица послойно: 1 — подсветка; 2 — поляризатор; 3 — жидкие кристалы; 4 — светофильтр; 5 — поляризатор.

Упрощенно схема вывода изображения такой матрицы выглядит так:

  • свет от подсветки подается на жидкокристаллический слой;
  • кристаллами управляют электроды;
  • если кристалл в закрытом положении, то свет не проходит;
  • если кристалл открыт, то он свет идет дальше, а светофильтр окрашивает его в нужный цвет — красный, зеленый или синий;
  • в результате смешивания цветов формируется нужная картинка на экране.

Какие матрицы сегодня ставят в ТВ?

Поскольку технологии не стоят на месте, матрицы бывают разными. Даже в рамках описанной выше LED-технологии отличий предостаточно. Так, разной может быть геометрия (расположение) жидких кристаллов на панели. По этому критерию выделяют три основных типа матриц — TN+Film, IPS и VA. И выводимое ими изображение даже при прочих равных условиях имеет ощутимые отличия.

Еще сегодня используются разные виды подсветок, в том числе боковая, задняя, полно массивная и не только. Об этих и других разновидностях мы еще поговорим подробнее.

Инновации затрагивают и фильтры матриц, благодаря чему, например, появились QLED телевизоры. И помимо маркетинговой составляющей это новшество прямо отразилось на качестве картинки.

Также все более востребованными становятся матрицы без подсветки. Есть как одна отлично зарекомендовавшая себя технология — OLED, так и очень перспективная, но пока не повсеместно используемая — MicroLED. В этих двух разработках основой матрицы является самосветящиеся элементы — органические или неорганические светодиоды.

А еще есть разные маркетинговые названия, в том числе NanoCell, QNED и Neo QLED. Об этих технологиях мы тоже расскажем, хоть де-факто все они объединяют жидкокристаллические телевизоры со светодиодной подсветкой.

Рассматривать современные матрицы и их различные технические «навороты» мы будем по мере улучшения качества изображения и роста цен. Будут три привычные сегмента — начальный, средний и высший класс.

Начальный уровень — различные LED-телевизоры с боковой или задней подсветкой

В современных жидкокристаллических телевизорах чаще всего используются одна из двух видов матриц — IPS или VA, а также их модификации, например, PLS или MVA.

Раньше довольно востребованной была и TN (TN+Film), но сейчас почти не применяется, за исключением ультра бюджетных ТВ, офисных или игровых мониторов начального уровня. Эта матрица дешевая и может предложить быстрый отклик, но контрастность, углы обзора и цветовой охват проигрывают конкурентным технологиям. Поэтому подробно на ней останавливаться не будем.

Принципиальные отличия между IPS и VA матрицами заключается в строении слоя с жидкими кристаллами и принципах их выравнивания.

Структура пикселей IPS и VA матрицы.

Разная геометрия и особенности работы непосредственно влияют на качество изображения.

Вертикальное расположение кристаллов в VA-матрице обуславливает их более близкое расположение друг к другу. В результате в закрытом виде они эффективно блокируют свет, идущий от подсветки, повышают контрастность изображения (выше 3000:1) и выводят более глубокий и однородный черный цвет. Из ТОП-брендов такие экраны чаще всего встречаются в телевизорах Samsung, но их активно применяют и другие производители — Sony, Philips, TCL и т.д.

Кристаллы IPS-матрицы из-за горизонтального выравнивания пропускают больше света, поэтому контрастность картинки снижается (для них показатель 1000:1 — считается нормой), а черный цвет больше похож на темно-серый. С другой стороны такая структура пикселей способствует увеличению углов обзора. А среди недорогих решений при прочих равных условиях IPS нередко выигрывает по цветовому охвату и естественности цветопередачи. Эти матрицы повсеместно используются в телевизорах LG.

На качество изображения помимо собственно типа матрицы влияет и применяемая подсветка. В бюджетном сегменте телевизоров используется либо боковая Edge LED, либо задняя Direct LED. Первая расположена по периметру экрана или только по бокам слева и справа, но дополнена специальным отражателем для улучшения равномерности подсвечивания, а вторая — занимает всю заднюю поверхность.

Отличия между простыми видами светодиодных подсветок.

Edge LED чаще применяется с VA-матрицами, так как даже при не самом равномерном подсвечивании контрастность остается высокой, а засветы в темных сценах не возникают. Более равномерная Direct LED активнее используется с IPS, чтобы хоть как-то сгладить проблему неоднородности и недостаточной глубины черного цвета. Конечно же, хватает и исключений из этого правила, но если комбинация VA + Direct LED способна улучшить качество картинки, то IPS + Edge LED только усиливает проблему не убедительного черного и повышает вероятность засветов (Glow-эффекта).

Телевизоры с Direct LED подсветкой

Какую матрицу выбрать при ограниченном бюджете? Все зависит от ваших задач. Например, для кухни, где ТВ не смотрят в темноте, а зритель часто не находится прямо перед экраном, важна хорошая обзорность и лучше подойдет телевизор с IPS и подсветкой Direct LED. Эта же комбинация предпочтительна для коллективного просмотра, то есть помещений с большим количеством зрительских мест. А вот для кинопросмотра, в особенности в комнате с приглушенным светом, лучше подходят телевизоры с VA-матрицей.

Средний класс — LED с локальным затемнением или QLED

Телевизоры среднего уровня сегодня также базируются либо на VA, либо на IPS матрицах. Почему же выше цена? Растет качество изображения. Один из способов добиться этого — более технологичные виды подсветки, например, Full-Array Local Dimming или FALD (а Sony ее еще называет «ковровой»).

Это дальнейшее развитие Direct LED, то есть светодиоды также расположены равномерно по задней поверхности экрана. А для повышения контрастности изображения и отображения более натуральных черных цветов реализована функция локального затемнения. Как она работает?

Когда нужно отобразить темную сцену обычный LED-телевизор не отключает подсветку, просто кристаллы матрицы занимают закрытое положение и пытаются не пропускать его. На практике в тех же IPS-экранах это выливается в темно-серую картинку. Чтобы устранить этот дефект и создана функция локального затемнения. Она приглушает или отключает подсветку в нужных областях экрана. В результате темные сцены выглядят более натурально, а остальные участки не теряют яркости, то есть общая контрастность изображения повышается.

Как работает функция локального затемнения.

Но локальное затемнение отличается по качеству реализации в разных телевизорах. И зачастую эта функция работает не идеально. Может страдать однородность цветов, снижаться детализация затемненного участка, появляться ореолы или другие артефакты вокруг ярких объектов.

Также реальная польза данной функции прямо зависит от количества зон локального затемнения. Чем их больше, тем выше контрастность и однородность цвета, ниже вероятность появления дефектов изображения. Но в среднем ценовом сегменте все же не обходится без компромиссов.

Также качество изображения может быть повышено за счет применения технологии квантовых точек. Сегодня она ассоциируется с QLED-телевизорами, предлагаемыми Samsung. Но аналогичные модели выпускают и другие бренды, включая Hisense и Xiaomi. Кроме того аналогичные разработки имеются у LG — NanoCell, но столь высокого маркетингового успеха они не сыскали.

Правильно ли называть QLED отдельным видом матриц. Конечно же, нет. Это старые добрые жидкокристаллические телевизоры на базе IPS или VA-панелей. У них такие же светодиодные подсветки. А основное отличие заключается в применении светофильтра с квантовыми точками. Он находится как раз между подсветкой и слоем с жидкими кристаллами.

Основная отличительная черта QLED — наличие слоя квантовых точек. На схеме: 1 — подсветка; 2 — QDEF; 3 — поляризатор;
4 — жидкие кристаллы; 4 — светофильтр; 6 — поляризатор.

Квантовые точки действительно улучшают качество изображения, а именно расширяют цветовой охват, обеспечивает более яркую, сочную и насыщенную картинку, что актуально, например, при просмотре HDR-контента. Наилучший результат в среднем классе обеспечивает тандем VA и QLED-фильтра.

Удачные вариации IPS и квантовых точек тоже имеются, но уже в более высоком ценовом сегменте, вроде LG 65QNED90, но там применен и еще более продвинутый вид подсветки (о нем уже совсем скоро).

QLED телевизоры

Какую матрицу выбрать в среднем ценовом сегменте? Рекомендация такая же, как и для бюджетных телевизоров, но с поправкой на технологии. Если в приоритете широкие углы обзора, то рекомендуется IPS-панель, причем желательно с подсветкой FALD или аналогичной технологией с поддержкой локального затемнения. Если телевизор выбирается прежде всего для кинопросмотра и потребления HDR, то вам подойдут QLED-модели на базе VA-матрицы.

Премиальный класс — OLED, флагманские QLED c Mini LED, новые разработки

В высшей ценовой категории LED-телевизоры тоже представлены. Преимущественно это топовые QLED-модели, то есть телевизоры на базе VA или IPS матрицы с дополнительным фильтром на квантовых точках.

Предпочтительным выбором среди таких телевизоров будут решения с новым типом подсветки — Mini LED. Ее иногда даже называют последним витком эволюции жидкокристаллических панелей. Ключевая особенность такой подсветки заложена уже в названии — здесь используются диоды меньшего размера. Их общее количество сильно увеличилось, что в свою очередь позволяет получить больше зон локального затемнения, а значит повысить контрастность, улучшить цветопередачу и качество HDR-содержимого.

Какие составляющие имеет премиальный LED-телевизор сегодня.

Кстати, технологию Mini LED компания Samsung в своих флагманских LED-телевизорах нередко объединяет с функцией Viewing Angle Layer, которая отчасти устраняет проблему узких углов обзора в матрицах VA. Эта комбинация, например, предлагается в телевизоре QE-65QN90A.

И вкратце о маркетинге: у Samsung комбинация QLED и Mini LED носит название Neo QLED, а у LG тандем NanoCell (те же квантовые точки) и мини-светодиодов — QNED. Спасибо, что хоть Sony дополнительный путающий термин не вводили :)

В премиум-сегменте, конечно же, нельзя обойти стороной и OLED-матрицы. Это принципиально другая технология, которая удерживает статус лидера в аспекте качества изображения сегодня.

На фоне обычных жидкокристаллических моделей OLED-телевизоры примечательны отсутствием подсветки. Источником света являются самосветящиеся диоды — пиксели. Буквально любая из 8 миллионов точек (в панели с разрешением 4K) может отключаться для отображения идеального черного цвета без размытия или ареола вокруг ярких объектов кадра. Картинка на OLED-матрице имеет стремящийся к бесконечности коэффициент контрастности, великолепную глубину и однородность черного цвета, широкую цветовую гамму, отличные углы обзора (обычно даже шире, чем у IPS).

Основные отличия OLED и LED матриц. Особенности LED/LCD: сложная структура, подсветка лампой или LED, единица освещения — пиксель. Особенности OLED: простая структура, свет непосредственно от LED, единица освещения — пиксель.

К недочетам изображения таких дисплеев принято относить не очень высокую пиковую яркость. Но на фоне глубоких темных оттенков даже не очень яркая картинка смотрится убедительно, так что HDR-контент нареканий не вызывает. А минусом OLED считается риск выгорания пикселей при отображении статического контента. Вряд ли проблемой будет, если вы поставите на паузу видео и отойдете на 10 минут, (тем более пользователям предложены различные функции восстановления матрицы), но вот на роль монитора для ПК такие телевизоры не рекомендуют.

Интересно, что до недавнего времени изображение на большинстве OLED-телевизоров было приблизительно одинаковым. То есть разница между более доступным LG OLED65B1 и дорогостоящим Sony XR-65A90J заключалась прежде всего в дополнительных функциях. Ситуация несколько изменилась в 2022 году, когда на рынке дебютировали новые модели на органических светодиодах. Их матрица получила название QD-OLED.

Модификация OLED-матрицы с добавлением слоя квантовых точек.

Фактически это технология, которая объединяет возможности OLED и QLED. Так, здесь применяется практически такая же матрица на органических светодиодах, но сами диоды синие (а у обычных OLED — белые). Подсветки нет, но добавлен слой квантовых точек. Основным изменением стал прирост пиковой яркости и исключительно широкая цветовая гамма (100+% DCI-P3). Но проблема выгорания также характерна для этих моделей, а цена выше, чем у «классических» OLED.

Конкуренцию OLED-матрицам в премиум-сегменте в скором времени может навязать технология MicroLED. Она также не нуждается в дополнительной подсветке, а вместо органических диодов используется неорганические — на основе нитрида индия-галлия. Ко всем достоинствам OLED тут добавляется еще меньшая толщина панели и увеличенная надежность. Но пока технология изготовления таких матриц остается дорогостоящей и сложной. Соответственно, и на массового потребителя они не ориентированы. В 2022 году планируется изготовить около 1000 таких панелей для коммерческих целей. Для сравнения текущее годовое производство OLED достигает 10 млн единиц, а LED — 250 млн.

Какую матрицу выбрать при отсутствии ограничений по бюджету? Сейчас стоит брать телевизор с OLED-экраном. Это может быть как версия с белыми органическими светодиодами, которые уже хорошо зарекомендовали себя на рынке, так и относительно новые QD-OLED телевизоры, но их ассортимент пока очень мал. Отказаться от OLED целесообразно в том случае, если вы планируете использовать ТВ в качестве монитора для ПК или сильно опасаетесь проблемы выгорания пикселей. В этом случае стоит рассматривать топовые QLED-модели с подсветкой miniLED.

Если (когда) на массовый рынок придут матрицы microLED, то, вероятно, доплата за них будет оправдана более длительным рабочим ресурсом. Но пока это в большей мере только предположения.

Samsung уже представил свои microLED телевизоры, но пока не для массовой аудитории.

Краткий ликбез по технологиям и маркетинговым терминам в качестве выводов:

  • VA и IPS — две популярные матрицы, используемые в жидкокристаллических телевизорах. Эти панели обязательно предусматривают подсветку. IPS выигрывает по обзорности, VA — по контрастности изображения.
  • QLED — технология применения слоя квантовых точек при производстве матриц. Это все те же LED-телевизоры (то есть с подсветкой) но с дополнительным фильтром, повышающим насыщенность цветов.
  • OLED — матрица на основе органических самосветящихся диодов. Подсветки не предусматривает. Обеспечивает великолепный контраст и глубокий черный цвет при отличных углах обзора. Единственный минус — риск выгорания пикселей при статической картинке, так что телевизор OLED — не лучший выбор в качестве монитора ПК.
  • mini LED — одна из самых прогрессивных видов подсветок в LED-телевизорах. Ее главная фишка — множество маленьких светодиодов и возможность увеличения зон локального затемнения с сотен до тысяч.
  • QD-OLED — матрица на базе органических диодов с дополнительным светофильтром с квантовыми точками. Имеет все плюсы OLED, увеличенную пиковую яркость (важно для воспроизведения HDR-содержимого), но те же риски выгорания.
  • microLED — новый перспективный тип матриц. Близок к OLED, так как тоже не имеет подсветки и предусматривает самосветящиеся элементы. Они тут неорганические, то есть долговечность должна быть выше. Но пока технология изготовления microLED дорогая и не массовая.