>
Monitory LCD
Zasada działania monitorów LCD

Wszystkie wyswietlacze LCD charakteryzuja się zupełnie inna metoda tworzenia obrazu niż klasyczne kineskopy. zródłem swiatła jest lampa fluorescencyjna znajdujaca się za matryca. Matryca LCD odpowiada za to, czy dany piksel ma swiecić w tym momencie czy nie oraz jaki ma mieć kolor. Najpierw swiatło z postaci rozproszonej zostaje spolaryzowane za pomoca filtra, przechodzi przez powłokę szklana i dochodzi do warstwy ciekłych kryształów. Ciekłe kryształy otoczone sa dwoma warstwami orientujacymi, składajacych się z dwóch elektrod i tranzystora. Czasteczki ciekłych kryształów ułożone sa prostopadle do padajacego swiatła, w momencie kiedy spolaryzowane swiatło przeniknie warstwę kryształów, ulega skręceniu o 90 stopni. Umożliwia to swiatłu przejscie przez drugi filtr polaryzacyjny ustawiony pod katem 90 stopni do pierwszego. Natomiast, jeżeli do warstwy orientujacej przyłożymy napięcie, ciekłe kryształy ustawia się równolegle do swiatła, nie spowoduje to zmiany kata polaryzacji, dzięki czemu swiatło nie przeniknie przez kolejny filtr.
Następnie swiatło przechodzi przez serię filtrów RGB, które ustalaja trzy składowe kolorów dla każdego piksela. Taka technologia nie pozwala na razie uzyskać nieograniczonej głębi kolorów. Najlepsze konstrukcje LCD charakteryzuja się głębia 24-bitowa. Kolejnym problemem jest to, że wyżej opisana zasada musi być zastosowana dla każdego pojedynczego piksela, co dla rozdzielczosci 1280 x 1024, oznacza skonstruowanie matrycy składajacej się z ponad 1 300 000 punktów! Jest to własnie przyczyna tak wysokiej cen monitorów LCD oraz trudnosciami ze skonstruowaniem wyswietlaczy z duża przekatna ekranu, gdzie rozdzielczosć, a co za tym idzie liczba pikseli byłaby jeszcze większa. Na tym nie koniec problemów, typowa karta graficzna, mimo iż generuje przecież obraz cyfrowy wyposażona jest w specjalny układ RAMDAC, który zajmujac przy tym pamięć urzadzenia, konwertuje cyfrowe dane pochodzace od procesora graficznego na sygnał analogowy. Jest to w tej chwili tak popularny standard, w przeciwieństwie do kart z wyjsciem c yfrowym, że producenci wyswietlaczy LCD z reguły wyposażaja swoje produkty w wejscia analogowe i układ konwertujacy sygnał z powrotem do postaci cyfrowej. Nie trudno wywnioskować, że nie ma to żadnego sensu i jest przyczyna pogorszenia jakosci kolorów na wyswietlaczach LCD. Panele LCD różnia się też od zwykłych kineskopów czasem reakcji matrycy na impuls pochodzacy z sygnału wideo. Ogromnym usprawnieniem było tutaj wprowadzenie tranzystorów do warstwy orientujacej, majacych za zadanie buforowanie sygnału. Dzięki niemu zmalał znacznie czas reakcji matrycy w sytuacjach, kiedy wartosć poszczególnych punktów musi zmieniać się bardzo szybko, np. w czasie ogladania dynamicznych filmów DVD, czy przy większosci gier komputerowych. Zastosowanie tranzystorów poprawiło ponadto kontrast i jakosć kolorów. Nazwa warstwy z tranzystorami (Thin Film Transostor), w skrócie TFT, ochrzczono wyswietlacze LCD wyposażone w matryce tego typu.

Zalety wyswietlaczy ciekłokrystalicznych

Zalety wyswietlaczy ciekłokrystalicznych LCD maja wiele zalet w porównaniu z CRT, np. niższe zużycie energii, mniejsze wymiary i ciężar. Podczas gdy typowe zapotrzebowanie energii w przypadku 17-calowego monitora CRT wynosi około 150 W, monitory LCD potrzebuja mniej niż 50 W. Z tego powodu, chociaż produkcja LCD wymaga więcej energii, ich zużycie energii jest znacznie niższe przy uwzględnieniu całego cyklu życia. Ponadto, mniejsze nagrzewanie oznacza bardzo niska awaryjnosć LCD. Najczęstszym powodem awarii jest uszkodzenie mechaniczne, przerwanie obwodu lub niesprawnosć układu przeciwoswietlenia. Masa 17-calowego monitora CRT wynosi około 16 kg, podczas gdy 17-calowy monitor LCD do komputera osobistego waży 6 kg.

Struktura i elementy LCD

Zasadniczo, wyswietlacz ciekłokrystaliczny jest to kondensator płaski zawierajacy dielektryk między płytkami. Płytka składa się ze szklanego podłoża i przezroczystej powłoki metalowej jako elektrody wyswietlacza. Na ogół w LCD stosuje się szkło sodowo-wapniowe, lecz w niektórych przypadkach można użyć droższego szkła borokrzemianowego. Grubosć szklanego podłoża wynosi 0,4-1,1 mm . Zewnętrzna powierzchnia obu szklanych podłoży jest pokryta warstwami polaryzatora wykonanymi z poliwęglanu o grubosci 0,2 mm. Na powierzchni elektrod znajduje się warstwa orientacyjna. Warstwa orientacyjna zapewnia dana poczatkowa orientację czasteczek w stanie nienaprężonym. Zwykle stosuje się polimery węglowodorowe, np., alkohol poliwinylowy lub termoodporny poliamid. Grubosć warstwy wynosi 30-100 mm . Przezroczysta powłokę przewodzaca stanowi cienka warstwa metalu, np. złota, srebra lub cyny. Na ogół stosuje się tlenek cyny lub indu albo ich stopy, ponieważ materiały te tworza twarda warstwę. W przemysle najbardziej preferowanym materiałem na elektrody jest stop tlenków indu i cyny (ITO), ze względu na jego rozsadny koszt i odpowiednia przezroczystosć. Grubosć tej warstwy wynosi około 30-80 mm . Materiały ciekłokrystaliczne stosowane w LCD to zwiazki organiczne o własnosciach optycznych kryształów i własnosciach mechanicznych cieczy. W produkcji wyswietlaczy wykorzystuje się mieszaniny składajace się z 10-20 lub więcej składników, aby osiagnać pożadane cechy, wybrane sposród setek potencjalnych zwiazków ciekłokrystalicznych. Co roku opracowuje się i testuje setki nowych ciekłych kryształów oraz tysiace mieszanin ciekłokrystalicznych, z których niektóre trafiaja do aplikacji . Grubosć warstwy ciekłokrystalicznej wynosi około 5 µm i waży ona około 350 mg w przypadku wyswietlacza 15-calowego. Na całym swiecie produkuje się ogółem około 70-80 ton ciekłych kryształów.. Liczne testy toksykologiczne i ekotoksykologiczne wykazały, że materiały ciekłokrystaliczne stosowane w wyswietlaczach sa bezpieczne dla srodowiska. Warstwa filtra barwnego stanowi kluczowy element zapewniajacy wytwarzanie barwnych obrazów. Piksel filtrów barwnych składa się z elementów o barwie czerwonej, zielonej i niebieskiej, a między barwami umieszcza się czarna matrycę, aby zapobiec przenikaniu swiatła. Filtr barwny jest na ogół wykonany z chromu, tlenku chromu lub czarnych żywic. Filtr barwny stanowi zwykle materiał organiczny lub nieorganiczny materiał polimerowy (np. akryl, epoksyd, poliester, poliamid) z pigmentami. Grubosć warstwy filtra barwnego wynosi 0,7-2,5 µm, a pigmentów poniżej 0,1 µm . W około 90% LCD stosuje się układ przeciwoswietlenia. Układ przeciwoswietlenia składa się ze zródła swiatła, reflektora, płytki swiatłowodowej i rozpraszacza. W układach przeciwoswietlenia stosuje się kilka technologii, np. elektroluminescencyjne diody emitujace swiatło i lampy fluorescencyjne o zimnej katodzie. W większosci układów przeciwoswietlenia zródłem swiatła jest lampa fluorescencyjna, ponieważ zapewnia ona niskie zużycie energii i bardzo jaskrawe swiatło [9]. Reflektor stanowi zwykle cienka warstwa polimeru o grubosci 25 µm, pokryta srebrem lub jego stopem o grubosci 150 nm. Warstewka polimeru jest wykonana z PET (politereftalanu etylenowego) i zawiera czynniki pochłaniajace promienie ultrafioletowe, zapobiegajace degradacji przez nie wywoływanej [10]. W TFT, czyli wyswietlaczach o aktywnej matrycy, znajduje się dodatkowa warstwa tranzystorów silikonowych, stanowiacych elementy przełaczajace wszystkich pikseli. Panel LCD, układ obwodu napędowego, okablowanie i układ przeciwoswietlenia łacznie tworza moduł LCD.
Monitory LCD
  • Zasada działania monitorów LCD


  • Zalety wyswietlaczy ciekłokrystalicznych


  • Struktura i elementy LCD


  • Dzialanie

    Konstrukcja LCD