Mi lesz veled, LCD?

Egyelőre nem fenyegeti komoly veszély az LCD kijelzők vezető szerepét. A nagy dinamikatartomány (HDR) igénye azonban – különösen a televíziók, a referencia-stúdiómonitorok, a gyógyászati diagnosztikai monitorok, de újabban a konzumer PC-monitorok (különösen a gaming monitorok) esetében is – a jól bevált LCD technológiát új kihívások elé állította, különösen az egyidejű kontrasztarány tekintetében. De hogyan lehet (ha lehet) látványosan javítani az LCD kijelzők eredendően alacsony kontrasztátfogását?

Uralkodó pozíció

Az LCD kijelzők mai uralkodó pozícióját nem lehet megkérdőjelezni. Ez a technológia annyira fejlett, annyira elterjedt és relatíve olcsó, hogy a lehetséges (vagy ma még nem is ismert) konkurenseknek még ugyancsak keményen kell küzdeniük, amíg komoly eséllyel ringbe szállhatnak az LCD ellen. (Az LCD trónkövetelői)

Van ugyan egy esélyesnek hitt jelölt, az OLED, de sebezhetővé teszi az a tulajdonsága, hogy amikor nemcsak mozgóképet kell megjeleníteni, hanem tartósan a képernyőn lévő statikus grafikus elemeket, logókat, menüket stb., akkor fennáll a viszonylag gyors „beégés” veszélye. A PC-monitorok esetében ez különösen előnytelen tulajdonság, mivel – eltekintve a játékoktól és a videóktól, filmektől – a legtöbb szoftver kezelőfelülete tele van folyamatosan jelen lévő statikus grafikus tartalommal. Feltehetően ez az oka, hogy bár néhány PC-monitorgyártó több éve próbálkozik az OLED-del, de a bevezetés a piacra valahogy mindig elmarad. Feltehetjük azt a kérdést is, hogy pl. az OLED TV-k piacát uraló LG miért nem próbálkozott még OLED-es PC-monitorral?

Az OLED televíziók mindenekelőtt a hatalmas kontrasztjukkal nyernek teret a LED háttérvilágítású LCD TV-k rovására. (Mellesleg az áruk miatt még mindig viszonylag kicsi a részarányuk, mivel az LCD az árat tekintve nagyon versenyképes.) A kontraszt viszont pont az a jellemző, amely a korrekt HDR megjelenítéshez elengedhetetlen. Ami a megnövelt színtartományt illeti, ami szintén HDR követelmény (lásd A kijelzők és a nagy dinamikatartomány (HDR)), az LCD nincs igazán hátrányban az OLED-del szemben. Gondoljunk csak arra, hogy az LCD esetében a színtartományt egyrészt a háttérvilágítás spektruma, másrészt a színszűrő réteg határozza meg. Egyre gyakrabban találkozunk a széles színterű PC-monitorokkal, amelyek könnyedén produkálják a DCI-P3 színtartomány („Mozis” DCI-P3 színtartomány a PC-monitorokon) minimum 90%-át vagy ennél még nagyobbat pl. az RGB LED háttérvilágításnak vagy a Quantum Dot technológiának köszönhetően.

Az a fránya kontraszt!

Az LCD Achilles-sarka a kontrasztarány. (A kontraszt témaköréről bővebben lásd Kijelzőkontraszt c. írásunkat.) Tudvalévő, hogy mind a három LCD „alaptechnológia”, a TN, az IPS és a VA viszonylag alacsony statikus (on/off) kontrasztarányt produkál az LCD képernyőkön, így természetesen a képen belüli (egyidejű) kontrasztaránya is kicsi. A TN és az IPS kontrasztja általában 1000:1-hez közeli, a VA panelek legjobbjai pedig újabban ugyan elérik a kb. 3000-4000:1 értéket, de ez még mindig messze kevés a korrekt HDR megjelenítéshez. Mind a videós/televíziós HDR10 szabvány, mind a VESA DisplayHDR 1000 minősítése szerint az előírt egyidejű kontrasztnak nagyobbnak kell lennie 20.000:1-nél.

Hogyan tudna megfelelni az LCD a magas kontrasztarány követelményének? A kérdés nem mai, és többféle válasz is van rá. Az egyik válasz nem a síkpaneles megjelenítők, hanem a projektorok világában született az LCoS (Más márkaneveken D-ILA és SXRD) technológia megjelenésével, és csak a teljesség kedvéért említjük. Annyit érdemes tudni róla, hogy míg a transzmisszív, azaz áteresztő LCD technológia esetében – amelyet a jelenlegi síkpanelek használnak – a megvilágítás az LCD egyik oldaláról érkezik, a modulált fény a másik oldalán jelenik meg, a reflektív, azaz fényvisszaverő elven működő LCoS esetében a fényforrás és a kép az LCD panelnek ugyanazon az oldalán van. Ez a konstrukció radikálisan lecsökkenti a lezárt LCD cellákon átszivárgó fény mennyiségét, legalább egy 10-es szorzóval megnövelve az on/off kontrasztot.

Minket azonban most a szokásos LCD síkpanelek érdekelnek, amelyek bizony (túlnyomórészt) transzmisszív elven működnek. Az egyik módszer a képen belüli, azaz egyidejű nagy kontraszt problémájának megoldására a LED háttérvilágítás „szegmentálása” (zónákra osztása), amit régen kitaláltak, de – főleg a PC-monitorok esetében – egyáltalán nem használtak. Hogy miért? Egyszerűen nem volt igény rá. Az ezres nagyságrendű kontrasztátfogás ugyanis a számítógépes munka vagy szórakozás legtöbb területén elegendő volt, sőt még ma is többnyire elegendő, mert még viszonylag kevés a HDR forrás/tartalom. A fordulat mégis bekövetkezett, mert a televízió világában gyorsabban terjedő HDR elől nem lehetett tovább elzárkózni. Megjelentek a HDR játékok, az internetes streaming HDR tartalmak, az UHD HDR Blu-ray filmek, a folyamat nem állítható meg, így a monitorgyártóknak is lépniük kellett.

Zónánként szabályozott LED háttérvilágítás

Ma már piacon van az első néhány olyan PC-monitor, amely mind a videós/filmes HDR10 szabvány, mind a VESA „legszigorúbb” DisplayHDR 1000-es minősítés feltételeit kielégíti, és a számuk biztosan szaporodni fog. (A VESA minősítési kategóriáiról lásd a Lépett a VESA: DisplayHDR szabványok asztali HDR monitorokhoz c. írást.) Mindezek a monitorok a zónákra osztott, és zónánként a képtartalomnak megfelelően szabályozott háttérvilágítást (local dimming) használnak, egyelőre tipikusan 384-zónás kialakítással. A local dimming sajnos nem tökéletes megoldás (a zónák száma messze kisebb a pixelek számánál, ezért a világos képrészletek nagyságától függően megjelenik a fényudvar hatás), de elfogadható közelítés, és valóban radikálisan növeli az egyidejű kontrasztot.

Ha a jövőbe tekintünk (és ezúttal a közeli jövőre gondolunk), az ún. mini-LED-ek (méret: kb. 50-150 mikrométer) megjelenése és használata a háttérvilágításban megsokszorozhatja a zónák számát, ami sokkal finomabb szabályozást tesz lehetővé. A mini-LED nem összetévesztendő a mikro-LED-del (méret: kb. 2-50 mikrométer), mely utóbbi az új típusú emisszív kijelzők kifejlesztésének lehetőségét hordozza. A (szervetlen) mikro-LED-ekből kialakított megjelenítők igazi versenytársai lehetnek az LCD-nek, de ettől még távol vagyunk (?). Az LCD eddig nem említett versenytársa lehet az állítólag intenzív fejlesztés alatt álló emisszív QD (kvantumszemcsés) kijelző, amelynél a fénykibocsátás nem fény hatására (mint a mostani QD anyagokban), hanem áram hatására jön létre (mint a LED és OLED esetében).

Kettős fénymoduláció

A másik, sokkal jobb eredményt adó, de még nagyon szórványosan előforduló megoldás a dual layer, azaz kétrétegű LCD panel, amelyet szintén nem most találtak ki. Érdekes módon ez a fajta válasz a nagy kontrasztigényre már az ezredforduló előtt megjelent, éspedig az orvosi alkalmazás területén. Sokkal nagyobb kontrasztra volt (lett volna) szükség, mint amekkorát az akkori LCD monitorok tudtak. Azonban piacképes megoldás akkor nem született.

A működési elv roppant egyszerű: nem a LED háttérvilágítást kell zónákra osztani, hanem egy szokásos LCD panelbe (itt a komplett panelre gondolunk), a benne lévő LCD réteg mögé még egy LCD TFT réteget kell tenni, és mind a két réteget vezérelni a hasznos képtartalommal. Ekkor az állandó háttérvilágítás fényét először a hátsó LCD pixelei modulálják, majd ezek fénye kerül az elülső LCD-re, amely a már modulált fényt modulálja (dual modulation). Nem nehéz kitalálni, hogy a kettős LCD rendszer kontrasztja (közel) a két LCD réteg kontrasztjának szorzata, azaz pl. 1000 x 1000 = 1 000 000:1. Persze a kettős moduláció a TV-készülékeknél és minden más síkpaneles LCD kijelzőnél is hasonló eredménnyel (lesz) használható. Jelenleg ott tart a technológia, hogy az UHD felbontású panelbe egy plusz Full HD LCD réteget integrálnak, ami hasonlítható egy olyan local dimming-hez, ahol kb. 8 millió pixelhez 2 milló zónás háttérvilágítás lenne!

A dual layer vagy double layer LCD technológiának azonban még vannak tökéletesítésre váró technológiai buktatói (az ördög a részletekben van), de úgy tűnik, hogy néhány cégnek már sikerült ezeken úrrá lenni. Pl. a EIZO kihozta a CG3145-ös LCD monitort 1 000 000:1-es egyidejű kontraszttal a digitális filmes utómunkákhoz (bár a konstrukció részleteit titok övezi), a Panasonic szintén kifejlesztett egy dual layer LCD referencia stúdiómonitort, a Hisense pedig idén januárban a CES-en bemutatott egy dual layer LCD TV prototípust ULED XD néven. Az ár persze még csillagászati, de ez várhatóan nem fogja megállítani ennek a megoldásnak a terjedését. A panelgyártók pedig repesni fognak az örömtől.

***

Ezt a jegyzetet csupán afféle előzetesnek szántuk. Oldalunkon a local dimming-ről és a dual layer LCD technológiáról is hamarosan megjelenik egy-egy részletes írás.

colorlove

Legyen Ön az első hozzászóló

Várjuk hozzászólását!

Az Ön email címe nem kerül nyilvánosságra.


*


Ez a weboldal az Akismet szolgáltatását használja a spam kiszűrésére. Tudjunk meg többet arról, hogyan dolgozzák fel a hozzászólásunk adatait..