Technologie LCD panelů

Technologie vylepšující tekuté krystaly

LCD není technologie, která by spasila svět a měla vše ideální. Trpí spoustou neduhů a kompromisů. Proto se nasazují podružné technologie, které vylepšují to, na co LCD nestačí. Hned při uvedení LCD se často odsuzovala pomalá odezva (vzpomínáte na notebooky s procesorem 386, Windows 3.11 a jeho několikacentimetrovou stopou za ukazatelem myši?), a proto nastoupila věc zvaná...

OverDrive

Často označovaná i jako RTC (Response Time Compensation). Tekutý krystal je líný, ale nejvíc líný je při malé změně. Tehdy se nikam nežene a pomalu se natáčí. OverDrive tedy tekutému krystalu na chvilku řekne, aby se změnil více. Ten je spokojený a začne se rychle natáčet, elektronika jej má však pod neustálou kontrolou a včas jej zastaví. To je celá záhada OverDrive. Bohužel se často stává, že pixel není zastaven včas a dojde k překmitu a tedy chvilkové, ale viditelné změně do jiné barvy.
Na jednoduché animaci nad textem je jasně zřetelné, co takový OverDrive může způsobit. Za pohybujícím se tmavým čtvercem je zanechána světlá stopa v jednom framu. Může se však stát, že tento stín není pouze v jednom snímku a zanechá stopu i ve třech snímcích. Takový OverDrive je už velmi rušivý a ve výsledku nadělá více škody než užitku. Bohužel se s ním u levných panelů stále potkáváme. Je to způsobeno tím, že elektronika není u levných monitorů vždy přizpůsobena danému panelu, nebo se v monitoru v průběhu výroby změní panel, ale elektronika již nikoli.
A takto vypadá typický překmit v praxi zobrazený na osciloskopu.

Dynamický kontrast

Většina LCD panelů má kontrast kolem 100:1 (v průměru, některé mají samozřejmě i mnohem více nebo méně - např. notebooky mají i pod 300:1, naopak VA panely kolem 5000:1). Proto se výrobci uchylují k další technologii - Dynamický kontrast. V tomto případě elektronika zhodnocuje vstupní signál a hledá plochy tmavých a světlých míst. Z nich si vyhodnotí, zda je třeba obraz přisvětlit, nebo naopak ztmavit. Neděje se to na základě nějaké barevné či jasové korekce přímo na krystalech, ale změnou intenzity podsvícení.

Zkrátka když se na obraze objeví východ slunce či detektiv posvítí baterkou do kamery, jas trubic se vyšplhá na maximum a naše oko je vlastně také trochu oslněno. Naopak v temných zákoutích se jas sníží a oko se musí opět adoptovat. Je to vlastně taková simulace HDR. Bohužel elektronika občas nepozná správně, co se v obrazu děje a např. při práci v desktopu se může projevit pulzování obrazu. Proto se obvykle dynamický kontrast dá vypnout v OSD menu. Také pro práci s grafikou by byl tento jev velmi matoucí a nepoužívá se.
Takto by se dal popsat dynamický kontrast první generace. Dnes však monitory vykazují daleko sofistikovanější technologie. S příchodem LED podsvícení po celé ploše monitoru se každému z vás naskytne myšlenka, že lze regulovat jas každé diody zvlášť. Tím může dojít ke ztmavení či zesvětlení konkrétní části obrazu a výrazně vyššímu kontrastu a dynamice obrazu. Nedochází také k tak výraznému pulzování obrazu jako u standardního dynamického kontrastu, který může být u některých panelů dost rušivý. Výrobci samozřejmě pro zjednodušení neregulují jas každé diody, ale mají např. 16 sektorů a těm udává již elektronika daný jas v závislosti na tom, co daný sektor zobrazuje. Na následujícím obrázku můžete vidět typickou scénu s dynamickým kontrastem, který je regulován sektorově:

FRC (Frame Rate Control)

Tato technologie využívá rychlosti panelů a hlavně nedokonalosti lidského oka. Pokud panel nedokáže určitou barvu zobrazit, tak ji zkrátka v jednom snímku zobrazí např. více světlou a v dalším naopak tmavší. Ve výsledku si oko tyto dvě různé barvy spojí do jedné a vidí vlastně správnou barvu. Samozřejmě je to problém, pokud se pixel v každém novém snímku má změnit na novou barvu. V tom případě zkrátka nedokáže zobrazit správnou barvu a obraz je degradován. Obecně se to může stávat např. u her (pokud máte skutečně 60 FPS; při 30 FPS a méně se FRC aplikuje zcela správně). U filmů to obvykle problém není, protože mají právě 30 FPS, resp. v našich končinách 25 FPS.

Občas se teto technologie nazývá jako Temporal Dithering.

Spatial Dithering

Tento druh ditheringu se dnes již prakticky nepoužívá a uvádím jej pouze pro úplnost. Jde o princip, kdy se výsledná barva dosahuje z různých barev několika sousedních pixelů. Tento druh ditheringu se používá u gif obrázků, který mají omezený počet barev. Jistě víte, jak hodně viditelný je. A právě kvůli jeho viditelnosti se v LCD nepoužívá.

Film

Tato technologie se používá prakticky výhradně u TN monitorů, kterým vylepšuje pozorovací úhly. Tato vrstva je obvykle nejblíže k pozorovateli a pracuje na principu lomu světla. Zkrátka když se podíváte ze strany, tak se světlo lehce zlomí a vy vlastně koukáte na samotný krystal z jiného (vhodnějšího) úhlu. Samozřejmě to nelze aplikovat ve všech pohledech, a tak se IOR (index lomu) volí s ohledem na to, aby panel vylepšil co nejvíce.

Dotykové vrstvy

V době tabletů a "chytrých" telefonů (i když o některých telefonech se o jejich chytrosti dá pochybovat, ale to nechme stranou) je třeba se zaobírat i dotykovou vrstvou. Ta ale obecně velmi málo souvisí se samotným LCD, jelikož jde opravdu jen o vrstvu, která je před samotným LCD a komunikuje vlastní cestou. Proto si jen připomeneme základní pojmy. Existují 2 základní technologie pro rozpoznávání dotyků. První se používá hlavně v tabletech a mobilních telefonech – kapacitní. Ta má výhodu prakticky v nulovém tlaku pro určení polohy. Naopak nevýhoda je v nutnosti použít prst, resp. obdobně vodivou látku.

Na povrchu displeje je materiál, který přenáší elektrické napětí. Pokud se tohoto materiálu dotknete prstem, elektronika detekuje malé množství elektrického napětí a přesně určí polohu. Tato technologie je velmi odolná mechanickému namáhání a je velmi přesná. Možná právě proto se usadila v mobilech a tabletech.

Pak je zde odporová dotyková vrstva. Ta využívá pevného nevodivého podkladu (obvykle skla), na kterém je nanesena elektrovodivá vrstva. Pak je zde síť bodů vytvářející rozestup mezi dalšími vrstvami. První je odporová a druhá ochranná. Pokud chceme určit polohu, je třeba odporovou vrstvu prohnout a dotknout se s ní elektrovodivé vrstvy. Elektronika již nemá problém určit, v jakém místě k dotyku došlo. Technologie sice není tak přesná, ale má výhodu v robustnosti. Je možné ji ovládat čímkoli a proto se používá např. u CNC strojů, bankomatů atd. Je také více odolná, a to i díky možnosti využití velmi tvrdého skla.