Technologia LCD zmieniła w ostatnich latach zupełnie rynek telewizorów, pojawienie się płaskich odbiorników sygnału telewizyjnego to rewolucja, warto więc posiadać wiedzę na temat budowy i sposobu działania telewizorów LCD.
LCD - liquid crystal display, czyli technologia ciekłych kryształów.
Trochę historii.
Ciekłe kryształy zostały wynalezione w XIX wieku przez Friedricha Reinitzera - austriackiego botanika, zaś sam termin "ciekłych kryształów" rozpropagowany został przez niemieckiego fizyka Otto Lehmann`a. W 1960 roku odkryto, że pobudzenie napięciem elektrycznym ciekłych kryształów zmienia ich położenie, a co za tym idzie, sposób przenikania przez nie światła. Pierwsze ekrany z zastosowaniem tej technologii pojawiły się w latach 80tych, od tej pory używa się ich w różnego rodzaju urządzeniach, głównie elektroniki użytkowej - telewizorach, kamerach, odtwarzaczach itp.
Zasada działania ciekłych kryształów.
Ciekłych kryształy to związki organiczne złożone z molekuł, które w naturalnym stanie są luźno rozmieszczone i jednocześnie ustawione równolegle względem swojej dłuższej osi. Możliwość precyzyjnej kontroli położenia molekuł pozwala ciekłym kryształom przepływać przez odpowiednio uformowaną powierzchnię.
Wyświetlacz emituje różną ilość białego światła o stałej intensywności, które przepuszczane jest przez aktywny filtr. Za generowanie światła odpowiadają natomiast lampy jarzeniowe umieszczone z tyłu matrycy. Czerwone, zielone oraz niebieskie subpiksele są uzyskuje się dzięki filtrowaniu białego światła.
Ekran LCD zbudowany jest z dwóch warstw ciekłych kryształów znajdujących się pomiędzy wyprofilowanymi powierzchniami. Jeśli molekuły na jednej powierzchni ustawione są z północy na zachód, to na drugiej powierzchni znajdują się już w położeniu ze wschodu na zachód. Molekuły znajdujące się pomiędzy nimi muszą zmienić położenie o 90 stopni, podobnie jak światło podążające za tym położeniem. Całość okalają dwie warstwy szkła. Ich liczba i rozmieszczenie zależą od właściwości konstrukcyjnych danego modelu.
Do ciekłych kryształów wystarczy przyłożyć napięcie elektryczne, a molekuły przemieszczą się pionowo, pozwalając przepuścić światło bez zmiany położenia o 90 stopni. Ciekłe kryształy nie potrzebują skomplikowanego mechanizmu dostarczania wysokiego napięcia, wystarczą proste, zminiaturyzowane tranzystory, znane z technologii półprzewodników i procesorów komputerowych.
W uproszczeniu.
Ciekłe kryształy działają jak rolety, mogą przepuszczać światło, zmieniać jego polaryzację, które padając na określony piksel stworzy określoną barwę.
 Ekrany LCD.
Ekran LCD posiada stałą liczbę pikselów, w zwiazku z czym, przy naturalnej rozdzielczosci takiego ekranu, jego obraz jest naturalnie ostry. Skalowanie rozmiaru obrazu zależy od algorytmów skalujących, obraz powiększony nigdy nie będzie tak idealny, jak ten rzeczywisty, natomiast pomniejszanie obrazu nie pogarsza jego jakości. Dlatego aby w pełni cieszyć się technologią LCD najważniejsze jest dobranie odpowiedniej wielkości ekranu (przekątna ekranu) do rozdzielczości (szerokość w pikselach razy wysokość w pikselach).
Matryce aktywne i pasywne.
Matryce zostały podzielone na dwa rodzaje: matryce aktywne i matryce pasywne.
Kryształy w matrycach pasywnych są adresowane poprzez ładunki lokalne, przy czym nic nie powstrzymuje ładunków elektrycznych przed rozpływaniem się na boki i wpływaniem na położenie kryształów sąsiednich. Stąd rozmyty obraz matrycy pasywnej, smugi i cienie ciągnące się za obiektami. Matryce aktywne zbudowane są z tranzystorów cienkowarstwowych (ang. thin film transistor, TFT), które gromadzą i przechowują ładunki elektryczne, zapobiegając ich rozlewaniu na inne piksele. Taki tranzystor przekazuje odpowiednie napięcie tylko do jednego kryształu, co zmniejsza smużenie i rozmycie obrazu. Obecnie stosuje się właściwie wyłącznie
matryce aktywne.
Technologie wyświetlaczy LCD.
TN - Twisted Nematic - to technologia stosowana w niedrogich modelach, z małą przekątną obrazu, 15-17 cali. Do ich wad należy nie najlepsze reprodukowanie barwy, wąski kąt widzenia, do zalet - krótkich czas reakcji (nawet 8ms). Matryce te nadają sie przede wszystkim do oglądania dynamicznych sygnałów.
MVA, PVA, WVA - są to matrycje najlepiej odwzorowujące barwy, ponieważ ułożenie cienkich kryształów jest wielokierunkowe, co gwarantuje lepszą spójność pikseli. Technologię PVA opracował Samsung, natomiast MVA i WVA opatentowali inni znaczący producenci matryc LCD - Fujitsu i CMO. Jest to kosztowna technologia, co powoduje odzwierciedlenie w cenie telewizora. Jej zalety to przede wszystkim szeroki kąt widzenia, do wad zaliczyć musimy smużenie - przez długi czas odswieżania (nawet 25ms).
IPS, S-IPS - to matryce, które łączą cechy matryc TN i matryc z serri MVA, PVA, WVA. Technologie tą wykorzystuje między innymi Philips, LG oraz Samsung. Zalety tych matryc to lepsze niż w TN odwzorowanie barw oraz szeroki kąt widzenia. Źródłem tak dobrych właściwości jest uporządkowane, lecz odmienne niż w modelach MVA ułożenie ciekłych kryształów. Matryce MVA mają kryształy ułożone mniej więcej w literę V, a wyświetlacze IPS - równolegle do szklanych warstw matrycy.
Czas reakcji.
Czas reakcji to czas w jakim piksel reaguje przy przejściu trzech subpikseli (zielony, czerwony, niebieski) od koloru czarnego do białego i odwrotnie. Suma czasów zapalania i gaszenia piksela składa się na czas końcowy, podawany w ms. Podawany czas przejścia czarny-biały-czarny to efekt wytycznych organizacji standaryzacyjnej ISO, która chciała w ten sposób uprościć i ujednolicić sposób podawana informacji o tym parametrze. Jednak czas ten nie będzie nas w pełni informował o jakości ekranu LCD, ponieważ rzeczywisty czas reakcji będzie taki, jak czas przejścia najwolniejszego z subpikseli, których kombinacje tworzą poszczególne kolory.
Odswieżanie LCD.
W telewizorach LCD nie jest potrzebne częste odświeżanie pikseli,ponieważ każdy piksel matrycy LCD jest aktywowany oddzielnie i znajduje się w stanie włączonym bądź wyłączonym. Wystarczy częstotliwość rzędu 60 Hz, choć większość oferowanych obecnie modeli w połączeniach analogowych oferuje wartość odświeżania rzędu 75 Hz.
|