LCD displeje
| Autor: Meda | Škola: SPŠE Frenštát |
| Strany: 8 A4 | Obrázky: ne |
| Dokument stažen: 2470x | Náhled zobrazen: 5399x |
| Stáhnout zazipovaný dokument » | Zpět na seznam » |
| Textový náhled: LCD LCD displeje S LCD displeji se už docela dlouho setkáváme u notebooků, ale teprve nyní se začínají prosazovat i v oblasti stolních počítačů. To souvisí se snížením jejich cen a také vylepšením jejich kvality. Zpočátku dosahovala zmetkovost při výrobě LCD až 80%. Zlepšováním technologie výroby toto procento neustále klesá. Je nutné si uvědomit, že jeden RGB LCD monitor s rozlišením 1024x768 bodů obsahuje 2 539 296 tranzistorů. Vadný bod je stav na LCD displeji, kdy jeden z trojice bodů RGB (červený, modrý, zelený) tvořících pixel je stále v zapnutém (dark defect - tmavý bod) nebo vypnutém stavu (bright defect - světlý bod). Výrobci uvádějí dovolený počet vadných bodů vzniklých při výrobě panelu 5 až 10 bodů pro velikost 15". Záleží na oblasti výskytu a na tom, zda jde o jediný bod z trojice, nebo o dvojici či trojici bodů. LCD panel bez jediného vadného bodu je spíše výjimkou, běžné jsou 2-3 vadné body, které nejsou důvodem k reklamaci, ale jsou v povolené toleranci. Platí, že použité LCD monitory jsou pouze typu aktivní TFT (Thin Film Transistor). Mohou se od sebe lišit použitou technologií jednotlivých výrobců, ale v zásadě je obraz a všechny parametry jasu, kontrastu srovnatelný. Rozdíly jsou v úhlu pohledu, době odezvy, velikosti bodů. Na rozdíl od klasických monitorů pracují LCD displeje digitálně, to znamená, že není nutné převádět obsah obrazové paměti grafické karty do analogové podoby. I tato skutečnost přispívá k zachování vysoké kvality obrazu. Digitální výstup zatím podporují grafické karty pouze ojediněle, proto jsou LCD displeje vybaveny, kromě digitálního (vstup 20pin DVI), i klasickým analogovým vstupem(15pin D-sub vstup) a A/D převodníkem, lze je tedy použít s libovolnou grafickou kartou. Díky technologii TFT (Thin Film Transistor) panelu není nutno na počítači nastavovat vysoké opakovací frekvence obrazu nad 75Hz. Pro všechny panely je ideální obnovovací frekvence 60Hz, maximálně však 75Hz. Pro tyto dvě hodnoty jsou LCD monitory konstruovány a přinášejí nejlepší výsledky. Pro dosažení nejkvalitnějšího obrazu tedy stačí doladit 2 položky v menu, které spolu souvisí. A to CLOCK, které zvětšuje - zmenšuje obraz v horizontálním směru.A PHASE, sloužící k jemnému nastavení zaostření ve svislých pruzích obrazu. LCD monitory jsou konstruovány tak, že po nastavení správného rozměru obrazu pomocí CLOCK je možno obraz ke spokojenosti doladit pomocí PHASE. Obraz na digitálně připojeném LCD není nutno nijak dolaďovat. Kromě LCD panelu, zdroje a kabelu jsou další prvky výbavy tyto: vestavěné reproduktory, možnost sejmutí nohy a montáž na zeď, možnost otáčení displeje o 90° plus SW k otočení obrazu a další doplňky, jako detekce uživatele před obrazovkou, senzor okolního světla, možnost opření monitoru o hranu přímo na stole apod. Otáčení LCD panelu využijete zejména při formátování dokumentů - vidíte stranu A4 téměř ve skutečné velikosti. Další oblastí je internetové brouzdání, kdy je většina stránek optimalizována na výšku. Přepnutí zobrazení do formátu 768x1024 zajišťuje SW WinPortarit, standardně přidávaný ke všem LCD monitorům s touto vlastností. Na druhé pololetí roku 2001 je předpovídán další pád cen LCD o dalších 10-20% ze současných cen. Mezi zákazníky roste zájem o tato zařízení, vyznačující se nízkou poruchovostí, nízkou spotřebou, nulovým vyzařováním a vysokou odolností proti vnějšímu záření. Předpokládá se, že pokles cen bude nadále pokračovat a klasické monitory budou časem vytlačeny. Srovnání LCD a monitorů CRT (Cathode Ray Tube - s vakuovou obrazovkou): Rozlišení: LCD displeje mají fyzické rozlišení dané prostým počtem tranzistorů. Vyšší rozlišení, než je to fyzické, zobrazit nelze. Při použití nižšího rozlišení dochází k velkému zkreslení. Proto se používají různé interpolační techniky k redukci tohoto jevu. klasické monitory tímto jevem netrpí. Ostrost: U LCD displeje je ostrost maximální vzhledem k fyzickému rozlišení. Všechna místa na obrazovce mají stejný kontrast. Zatímco u klasických monitorů tohoto tak lehce dosáhnout nelze. Mřížky řídící jas mají určitou setrvačnost a hlavně všechny tři paprsky (RGB) nelze zaměřit dokonale přesně po celé ploše. To vše platí pro fyzické rozlišení LCD displeje. Na nižších rozlišeních se situace obrací. Jas, svítivost: Klasické monitory dosahují svítivost maximálně okolo 120cd/m2. Snaha o zvýšení této hodnoty vede ke zvýšení emisí elektronů a ke zkrácení životnosti monitoru. Naproti tomu LCD displeje takový problém nemají a lze u nich dosáhnout svítivosti i 250cd/m2. U LCD displeje se maximální jas dosahuje při kolmém pohledu na monitor nebo jen v malé odchylce. Při pohledu z úhlu jas rychle klesá. Důsledkem toho je, že uživatel vnímá okraje tmavší než střed. Klasické monitory také nemají dokonale rovnoměrný jas, ale z tohoto hlediska jsou na tom lépe. Kontrastní poměr: Je dán jako poměr mezi minimální a maximální hodnotou jasu.. Klasické monitory běžně dosahují poměru i přes 500:1. LCD displeje jsou na tom hůře. Podsvícení svítí bez přestání stále stejně intenzivně. LCD displeje dosahují maximálního poměru do 350:1, obvykle však mezi 200:1 až 300:1. Doba odezvy: Tekuté krystaly mění svoji orientaci poměrně pomalu. Důsledkem je jakési rozmazání rychle se pohybujících objektů. LCD displeje dosahují prodlevu 30-60 ms, u klasických monitorů je tato prodleva způsobena setrvačností luminoforu, ale je výrazně kratší a pohybuje se pod hranicí postřehnutelnosti. Zpoždění kolem 40 ms je na hranici vnímání průměrného lidského oka. Stabilita obrazu: U klasických monitorů je několik faktorů, které ovlivňují stabilitu obrazu. První z nich je fakt, že každý bod se na krátký okamžik rozsvítí a pak zhasne podle obrazové frekvence. Pouze setrvačností luminoforu a oko vnímáme obraz jako celek. U LCD displeje svítí stále všechny body, které svítit mají. Při obnově obrázků se mění míra utlumení pouze v bodech, ve kterých se mění obrázek a tím se dosahuje stabilita obrazu. U klasických monitorů je zobrazovací frekvence například 85 Hz, abychom se bezpečně přenesli přes práh vnímání. Druhým faktorem narušující stabilitu obrazu u klasických monitoru je vzájemné ovlivňování vychylovacích cívek prostřednictvím vlastních magnetických polí. Dochází při tom k různým deformacím obrazu. Moderní dražší monitory dokáží tyto vlivy eliminovat. U LCD k ničemu takovému nemůže dojít. Geometrie: U LCD nemůže z principu dojít k poruchám geometrie, stejně jako u drahých klasických monitorů. Konvergence: U LCD dochází nutně k chybě konvergence v horizontálním směru. Ve vodorovném směru je konvergence dokonalá. U klasických monitorů se setkáváme s chybami konvergence v obou směrech. Magnetická odolnost: LCD displeje jsou v podstatě imunní vůči magnetickým polím Naopak klasickým monitorům stačí naklonění o 90° a již se projevuje magnetické pole Země. LCD displeje tak mohou být využity pro práci v horizontální, tak i ve vertikální poloze. Zdraví: Jedním z nejsilnějších argumentů použití LCD displejů místo klasických monitorů je zdravotní hledisko. Z LCD displeje nevyletují žádné elektrony, ani ionty, a také elektromagnetické vlnění je naprosto minimální ve srovnání s klasickými monitory. Spotřeba: Příkon běžného 15" LCD displeje se pohybuje okolo 25 W. Musíme počítat ztráty v napájecím adaptéru, audiozesilovač nebo USB. Dohromady to je 35-40 W, což je asi třetina průměrného 17" monitoru. Rozměry, hmotnost: LCD displeje zaberou pochopitelně mnohem méně místa než monitory se stejnou úhlopříčkou. Důležitá je také hmotnost pro manipulaci. Zatím co LCD má hmotnost kolem 5 kg, váží klasický monitor až 5x více. Údržba, náchylnost k poškození: Povrch LCD není skleněný a takže je náchylný k poškrábání. Při úderu do LCD může dojít k poškození aktivní vrstvy. LCD displeje se také nesmí čistit chemickými agresivními prostředky. Liquid Crystals (LC) - tekuté krystaly Některé organické látky se ale vyskytují ve více skupenstvích než jen v pevném a kapalném. Tyto látky se označují jako kapalné krystaly a jejich molekulám se často říká mesogeny. Jejich odlišné fáze mezi pevným a kapalným stavem jsou kapalné krystalické fáze (liquid crystaline phases), nebo také mesofáze (mesophases). Molekuly těchto látek jsou většinou dlouhé a úzké. Kapalná krystalická fáze má některé vlastnosti kapalné i pevné fáze. Je tekutá jako kapalina, ale má optické a elektromagnetické vlastnosti jako pevná látka. Velmi významnou vlastností tekutých krystalů je, že orientované uspořádání jejich molekul způsobuje mnoho zajímavých optických jevů. Dochází ke změně polarizace světla, které jimi prochází, v závislosti na poloze molekul materiálu. Další významná vlastnost je chování v elektrickém poli. Molekuly jsou neutrální. Nicméně velikost el. náboje v jednotlivých částech molekuly se může velmi lišit. Pokud má jedna část molekuly kladný náboj a druhá část záporný (což je většina), pak se molekula stává dipólem. V elektrickém poli má dipól snahu otočit se v jeho směru. Obou těchto efektů se využívá právě v LCD. Historie tekutých krystalů LC byly objeveny už asi před 150 lety. Zhruba v polovině 19. století objevili Virchow, Mettenheimer a Valentin, že nervové vlákno, které zkoumali, vytvořilo při vložení do vody tekutou substanci, která se při prohlížení s použitím polarizovaného světla chovala podivně. Oni nevěřili, že je to jiná fáze, ale přesto jsou považováni za objevitele LC. Kromě tohoto objevu byly samozřejmě i další - bylo objeveno množství materiálů, které se zajímavě chovají při teplotě okolo bodu tání a že jejich optické vlastnosti se mění v závislosti na teplotě. Později, v roce 1877, Otto Lehmann použil polarizační mikroskop s kontrolou teploty vzorku k prozkoumání přechodů mezi fázemi různých látek. Zjistil, že jedna z látek při přechodu z tekuté do pevné fáze vytvoří jakousi mezifázi. V roce 1888 Rakouský botanik Friedrich Reinitzer zkoumal vlastnosti organické látky založené na cholesterolu při tavení. Zjistil, že látka roztavená na 145,5°C tvoří mezifázi a kapalná je teprve při teplotě 178,5°C. Poté byla tato fáze nazvána fáze tekutých krystalů (liquid crystal phase). Po roce 1888 začala éra výzkumu a vývoje tekutých krystalů. Vzniklo velké množství významných teoretických prací. V roce 1922 v Paříži Georges Freidel provedl mnoho experimentů a byl první, kdo zjistil, že molekuly tekutých krystalů se orientují ve směru el. pole. Navrhl klasifikační schéma pro dělení tekutých krystalů na nematic, smectic a cholesteric, které se používá dodnes. Potom Carl Oseen ve Švédsku pracoval na elastických vlastnostech LC. Výsledky jeho výzkumu byly využity v teorii kontinua Angličana F. C. Franka. Tato teorie je dnes jedna ze základních teorií popisu LC. Během 2. světové války a po ní se nikdo delší dobu o LC nezajímal. Až zase po roce 1950. Byla formulována mikroskopická teorie LC a teorie kontinua pro statické a dynamické systémy. V roce 1968 vědci z RCA předvedli displej z tekutých krystalů. Zájem o LC samozřejmě okamžitě stoupl částečně díky možnostem, které LC nabízí a také díky komerčnímu zájmu o LCD. I přesto jsou ještě dnes jsou v této oblasti stále nevyřešené otázky. Rozdělení kapalných krystalů: Při rozdělení kapalných krystalů rozlišujeme 2 základní druhy: ? s NEMATICKÝM uspořádáním a ? se SMEKTICKÝM uspořádáním. Nematické V nematické fázi jsou molekuly volné a mohou se pohybovat ve všech směrech (t. j. není tu polohové uspořádání), ale přesto se v průměru udržují v jednom směru. Chirální nematické (CHOLESTERICKÉ) Pokud jsou molekuly, které tvoří nematický kapalný krystal CHIRÁLNÍ, nazývá se tato fáze chirálně nematická. V tomto stavu mají molekuly snahu ležet vzájemně pootočené. To znamená, že v každé vrstvě materiálu je jejich směr trochu jiný a tvoří "spirálu". Chirálně nematická struktura se v displejích využívá nejčastěji. Těmto displejům, které můžeme najít třeba v hodinkách nebo kalkulačkách se říká Twisted Nematic LCD. V těchto displejích je chiral nematic kapalný krystal umístěn mezi příčnými polarizačními mřížkami. Jejich vnitřní povrch je speciálně upravený, tak aby molekuly na povrchu ležely stejným směrem jako polarizační mřížky. Pokud by mezi mřížkami LC nebyl, světlo by jimi neprocházelo. Nicméně točící se struktura molekul vede světlo a způsobí, že projde i druhou polarizační mřížkou. Po připojení napětí na mřížky se rozpadne šroubovitá struktura a většina molekul se srovná ve směru el. pole. Výsledný efekt je stejný, jako kdyby mezi mřížkami nic nebylo a světlo neprochází. Existují i Super Twisted nematic LCD, kde úhel otočení první a poslední molekuly je větší než 90°, obvykle 180 až 270. Smektické Ve smektickém stavu existuje polohové uspořádání v rozsahu jedné dimenze, to znamená, že molekuly jsou uspořádány i ve vrstvách. Některé smektické fáze mají polohové uspořádání i ve více než jedné dimenzi. Existuje mnoho typů smektických materiálů. Například když molekuly leží v každé vrstvě stejným směrem jako u nematické fáze, jedná se o materiál typu A (SMECTIC A) Pokud jsou molekuly směrovány pod určitým úhlem, jedná se o SMECTIC C. Chirální smektické Stejně jako chirálně nematická fáze existuje i chirálně smektická. Stejným způsobem jako u cholesterické fáze i tady směr molekul rotuje napříč vrstvami, to znamená, že v každé vrstvě je molekula pootočená. Displeje : První vrstva - skleněná destička - je pokryta tenkou vrstvou metal oxidu, který působí jako elektroda. Tento film je uspořádán do sloupců a řad (displej s pasivní maticí) a nebo do individuálních obrazců (displej s aktivní maticí). Elektrody jsou použity k nastavení napětí mezi částmi, které chceme zviditelnit. Následuje polymerová zarovnávací vrstva (obvykle polyamid). Tato vrstva prochází procesem škrábání, který v ní zanechá série rovnoběžných drážek. Tyto drážky pomáhají zarovnávat molekuly LC do správného směru a aby se tak zajistil efekt TN. Jsou připraveny 2 stejné destičky a jedna z nich je z vnitřní strany pokryta distanční vrstvou kuliček polymeru. Tato vrstva zajišťuje konstantní mezeru mezi destičkami, kam bude umístěn kapalný krystal. Obě destičky jsou spojeny a jejich hrany se slepí epoxidem. Roh je ponechán otevřený aby mezi ně mohl být ve vakuu injektován LC. Jakmile je displej naplněný tekutými krystaly, roh se zalepí a na povrch skel se nanesou polarizační vrstvy v odpovídajícím směru. Ve Twisted Nematic displeji jsou rýhy v zarovnávacích vrstvách na sebe navzájem kolmé a polarizéry jsou s nimi rovnoběžné. U Super Twisted Nematic jsou zarovnávací vrstvy umístěny v závislosti na nastavení úhlu twistu od 180° do 270°. Displej je dokončen připojením vývodů, kterými se přivádí napětí do určených částí displeje. Barevné displeje Jejich konstrukce je téměř stejná jako u jednobarevných displejů. Každý bod displeje obsahuje červený, zelený a modrý filtr, které jsou umístěny na horní skleněné destičce vedle sebe. Barevný displej VYŽADUJE podsvícení. Propouštěním světla do barevných filtrů a jeho smícháním dostaneme výslednou barvu. Toto je tzv. TFT LCD. Je řízen zapínáním prvku známého pod názvem thin-film transistor, který je umístěn v každém pixelu. Podsvícení displejů Používají se 3 druhy podsvícení displejů: EL - Electroluminiscent. Je to velmi tenká destička vydávající světlo. Je dostupná v různých barvách. Spotřeba energie je nízká, ale vyžaduje střídavé napětí 80 - 100 V. Navíc její životnost je více než 10x nižší než LED. (3000 - 5000 hodin) LED - Light Emitting Diode. Jejich výhody jsou dlouhá životnost a nevyžadují vysoké napětí. nevýhodou je vysoká spotřeba energie oproti EL. CFL - Cold Cathode Fluorescent Lamp (Fluorescenční lampa se studenou katodou). Má nízkou spotřebu energie a vydává jasné bílé světlo. napájecí napětí je 270 - 300 V střídavých. Používají se v grafických LCD a mají delší životnost než EL - 10 000 - 15 000 hodin. Reflexní LCD K osvícení displeje je použito okolní světlo. Za zadním polarizérem je umístěna reflexní vrstva, která světlo odráží. Bez přítomnosti vnějšího osvětlení není viditelný. (Při odpojeném napětí světlo prochází, odrazí se od reflexní vrstvy a místo se jeví jako bílé, případně podle barvy reflexní vrstvy.) Transmisivní (propustný) LCD Tento displej má průhledný zadní polarizér a neodráží okolní světlo. Aby byl viditelný, musí být podsvícen. To znamená, že tyto displeje jsou nejlépe čitelné ve tmě, narozdíl od předchozího typu. Transreflexní LCD Je kombinací obou předchozích typů, má částečně reflexivní zadní polarizér. Podsvícení se používá pouze když není dostatečné okolní světlo, aby se ušetřila energie. | |