Stfw.RuМеханические телевизоры
Сейчас сложно себе представить телевизор, который не использовал бы электронику. Но начиналась все с использования довольно простых механических устройств.
Диск Нипкова
Первое важное открытие в истории телевизоров было сделано, когда немецкий студент Пауль Готлиб Нипков учился в Нойштадте. Он скучал по своей матери и очень хотел увидеть ее в рождественский вечер. Реализовать свое желание он решил по принципу телефона или телеграфа, которые уже существовали в то время. Эти размышления натолкнули его на идею нового устройства — сканирующего диска, который впоследствии назвали его именем.
Его изобретение представляло собой вращающийся диск с отверстиями расположенными по спирали. При вращении каждое отверстие сканировало свою строку. Количество строк, соответственно, зависело от количества отверстий, нанесенных на диск.
Формально каждая строка являлась частью окружности, но при большом соотношении радиуса диска к размеру экрана они вполне могли быть аппроксимированы до прямых линий. Поместив фоточувствительную панель за диском можно было получать картинку с разрешением строк эквивалентным количеству отверстий на диске.
В 1884 Паулю Нипкову был выдан патент на его изобретение. Этот момент по праву можно считать началом эры телевидения. Впрочем, до того, чтобы использовать его не только для сканирования, но и для передачи изображения, пришлось подождать еще несколько десятков лет, вплоть до изобретения радиолампы.
Первый телевизор
В 20-е годы XX века шотландский изобретатель Джон Лоуги Бэрд экспериментировал с двумя дисками Нипкова в надежде научиться не только сканировать, но и передавать изображение. Идея его изобретения заключалась в том, чтобы синхронизировать вращение двух дисков — одного сканирующего, другого — воспроизводящего. Позади первого диска должен был располагаться фотоэлемент, а позади второго — радиолампа. Они, в свою очередь, тоже должны были быть синхронизированы. Когда фотоэлемент регистрировал более интенсивный свет, лампа должна была светиться ярче, когда менее интенсивный — тусклее.
После череды тщетных попыток Джону Бэрду все же удалось добиться синхронизации дисков Нипкова. Первым изображением, которое он смог воспроизвести с помощью своего прибора, был мальтийский крест, чьи очертания можно было однозначно узнать на воспроизводимой картинке.
title="История телевизора: от механического ящика до ультратонкой панели"
Одно из первых изображений переданных Бэрдом, которое дошло до наших дней.
В 1923 году Джон Бэрд получил патент на свое изобретение, но в то время никто не увидел в нем потенциала. Не найдя спонсоров на дальнейшее развитие, Джону пришлось медленно но верно развивать свои идеи самостоятельно.
В 1928 году миру был представлен первое коммерческое устройство под названием The Televisor. Это был большой ящик с огромным диском и экраном, который скорее напоминал слуховую трубку телефонов того времени, к которой надо было прикладываться не ухом, но глазом.
-->
The Televisor (модель 1930 года)Со временем разрешение картинки росло: изначальные 30 линий превратились в 38, а затем в 90 и даже в 120. Но это требовало все больших дисков, которые должны были вращаться все быстрее. Так что механические телевизоры довольно быстро достигли своего предела. Миру нужен был новый прорыв.
Электронные телевизоры
Одновременно с механическими телевизорами развивались и их электронные аналоги. Принцип действия базировался на изобретении Карла Фердинанда Брауна, немецкого физика, лауреата Нобелевской премии. В 1897 году он изобрел катодно-лучевую трубку. Она представляла собой стеклянную колбу с горизонтальными и вертикальными отклоняющими катушками. Подавая ток на катушки, создавалось магнитное поле, которое отклоняло проходящий через них луч электронов. Сильнее ток — сильнее отклонение. Подавая разный ток на вертикальные и горизонтальные катушки можно было довольно точно направить луч электронов на выбранную точку.
В 1923 году два физика, Владимир Зворыкин и Фило Тейлор Фарнсуорт фактически одновременно представили миру модифицированную электронно-лучевую трубку, которая затем долгие годы использовалась в телевизорах. Споры о том, кто же все-таки является реальным автором ЭЛТ шли довольно долго, а результаты могут разниться в зависимости от того, в какой стране вы будете задавать этот вопрос. Ситуация лично мне напоминает спор о первенстве Маркони или Попова в изобретении радио.
Кстати, забавно, что именно совместно с Маркони Карл Браун, изобретатель кинескопа, получил свою Нобелевскую премию по физике «за вклад в развитие беспроволочной телеграфии».
В телевизорах электронно-лучевая трубка направляла пучок электронов на флуоресцентную поверхность экрана. Подобно механическим телевизорам, картинка отрисовывалась построчно. Но так как для этого не требовалось вращать большие диски, происходить это могло существенно быстрее, чем с механическими телевизорами. К тому же существенно расширился предел размера экрана.
ЭЛТ-телевизоры пришли в индустрию всерьез и надолго. Даже сейчас они прочно засели в названиях вещей, связанных с экранами. Многие из нас до сих пор называют телевизоры «ящиками», говоря даже о самых плоских панелях, а английский аналог ящика, Tube (трубка, кинескоп), впечатан в самый популярный видео-сервис в мире.Телевизоры с кинескопом доминировали на рынке вплоть до начала XXI века. Все это время они активно развивались. Сначала экраны обрели цвет. Кстати, одной из первых трансляций, демонстрировавшей преимущество цветного телевидения над черно-белым, был матч по снукеру. В этом виде бильярда кроме белого битка есть еще восемь разных цветов шаров: красные, желтый, зеленый, коричневый, синий, розовый и черный. В черно-белом варианте следить за игрой было просто невозможно.
Затем ЭЛТ-телевизоры стали плоскими, а сама электронно-лучевая трубка становилась меньше в размере и более энергоэффективной. Но со временем и эта технология достигла своего предела. С ростом экранов телевизоры становились значительно больше и тяжелее, сильно росло потребление энергии, а увеличение разрешения упиралось в скорость движения луча электронов по экрану.
Плоские телевизоры
После телевизоров с электронно-лучевыми трубками на рынке начали появляться, так называемые, плоские панели. По сути, это абстрактное общее определение телевизоров, площадь экрана которых значительно превосходит толщину.
За время перехода с ЭЛТ уже успело смениться несколько технологий, каждая из которых занимала существенное положение на рынке в свой период времени.
Плазма
Плазменные экраны действительно основывались на том, что содержали в себе вещество в четвертом агрегатном состоянии — ту самую плазму. Принцип работы таких экранов впервые был представлен еще в 1930-е, а первые монохромные прототипы появились в 1960-х. Но на массовый рынок они вышли только в начале 2000-х.
Экран состоял из индивидуальных ячеек, располагающихся между двумя слоями стекла. Внутри ячейки плазма, ионизированный газ, в котором свободно летали ионы, позитивно заряженные частицы, и электроны, отрицательно заряженные частицы. Когда через плазму пропускали электричество, она начинала излучать свет, но свет этот был ультрафиолетовым. То есть его нельзя было увидеть невооруженным глазом. Свет в видимом спектре же генерировался с помощью специального флуоресцентного покрытия на каждой из ячеек. Когда на это покрытие воздействует ультрафиолетовый свет, сама ячейка начинает светиться нужным цветом уже в видимом глазу спектре.
Плазменные панели достаточно долго доминировали на рынке, но со временем их недостатки стали проявляться все больше. Во-первых, плазменные экраны проигрывали в максимальной яркости конкурирующим технологиям, что делало просмотр в ярко-освещенных помещениях затруднительным. Кроме этого, физические размеры оставались лимитирующим фактором. Плазмы нельзя было сделать ни достаточно большими по диагонали экрана, ни достаточно тонкими. Все это в совокупности со сложным производственным процессом и другими факторами привело к тому, что в 2010-х производители массово отказались от технологии в пользу LED и OLED.Панели с обратной подсветкой
Телевизоры с обратной подсветкой сейчас наиболее популярны в силу относительной простоты производства и, как следствие, стоимости технологии. Основной принцип работы таких экранов заключается в том, что за слоем из жидких кристаллов (LCD) располагается подсветка. Как правило, маркировка телевизоров зависит от механизма этой самой подсветки. LCD-телевизорами называют панели с флуоресцентной, а LED-телевизорами — со светодиодной. Хотя, по сути, оба эти типа являются LCD.
Сами жидкие кристаллы представляют собой молекулы, способные поляризовать свет. При этом, в зависимости от поданного на них электрического тока, они могут поворачиваться в пространстве. От угла поворота зависит, сколько света они пропускают.
Типичный пиксель в LED матрице состоит из трех суб-пикслей: красного, зеленого и синего (RGB). Разный цвет достигается нанесением соответствующих фильтров поверх пикселей. Напряжение, поданное на каждый из суб-пикселей определяет, насколько «закрывается створка» каждого из жидких кристаллов и, как следствие, сколько каждого из цветов попадает в единицу изображения.Использование данной технологии в массовом производстве телевизоров позволило значительно удешевить панели, сделать их больше и тоньше. На данный момент большинство телевизоров, которые можно купить, работают именно про принципу жидких кристаллов с обратной подсветкой.
Панели без обратной подсветки
Логическим продолжением технологии LCD является OLED. Она позволяет отказаться от слоя с обратной подсветкой, так как органические светодиоды, используемые в OLED-экранах умеют излучать собственный свет.
Такой подход позволяет сделать экраны еще более тонкими. Например, самые тонкие коммерческие ТВ-панели от LG имеют толщину менее, чем 4 мм. Даже 65-дюймовая версия настолько легкая, что для ее монтажа не нужны классические крепления. Телевизор крепится на магнитах к металлической поверхности на стене.
Отличительная особенность OLED-экранов – их максимальные углы обзора. Даже при просмотре сбоку яркость и контрастность изображения не снижаются, а цвета отображаются максимально ярко и четко.Уникальная матрица WRGB кроме трех базовых цветов имеет и белый субпиксель, что позволяет увеличить срок службы устройств. Еще одно очевидное преимущество отсутствия задней подсветки – высокие показатели контрастности, которые недоступны LCD-панелям.
С развитием OLED-технологии постоянно расширяется гамма оттенков изображений, повышается точность и насыщенность цветов, а максимальная яркость достигается благодаря HDR-эффекту. Также стоит отметить улучшенную технологию передачи деталей в наиболее темных областях и оптимизированную равномерность свечения.
Огромное значение в качестве изображений играет самое быстрое время отклика – высокая скорость реакции матрицы устраняет эффект размытости, вследствие чего лишние фоны не отображаются.
Главным же недостатком OLED-панелей на данный момент является стоимость. Пока что они занимают верхний сегмент рынка и неизвестно, когда смогут стать более доступными.
Также по теме:
- LG показала коммерческую версию сворачивающегося телевизора и готова приступить к продажам в этом году
- Обзор OLED-телевизора LG OLED65G7V
- Samsung хочет разместить фронтальную камеру под дисплеем, чтобы избежать вырезов и отверстий в экране
