www.svethardware.cz
>
>
>

Technologie: TFT LCD displeje

Technologie: TFT LCD displeje
, , článek
Jako úvod k našemu megatestu LCD monitorů jsme se rozhodli představit LCD technologii jako takovou. V tomto technologickém článku naleznete kompletní popis a principy funkce TFT LCD displejů, druhy jejich výroby a shrnutí všech výhod a nevýhod, které nám tekuté krystaly v monitorech přinášejí.
K oblíbeným
Kapitoly článku:
  1. Technologie: TFT LCD displeje
  2. Technologie úhlu pohledu
  3. Výhody a nevýhody
reklama
Technologie tekutých krystalů je stará již mnoho let. V jejích počátcích naleznete použití nejjednodušších krystalů v displejích kalkulaček a podobných přístrojů, jejichž buňky byly ale velké a existovaly prakticky dva stavy - zapnut, vypnut. Za těch několik let intenzivního výzkumu a vývoje se tekuté krystaly zdokonalily natolik, že LCD (= Liquid Crystal Display) technologii lze dnes aplikovat na moderní monitory, u kterých se počítá se zobrazování milionů barev a velikostí bodu pouze pár desetin milimetru.

LCD monitory se stávají trendem poslední doby a brzy začnou zatlačovat klasické CRT (katodové) monitory do pozadí. Jako důkaz uvedu pár čísel: Ze všech prodaných monitorů zaujímají LCD 13,8%, v roce 2002 činily tyto monitory 26,7% prodaných kousků, na rok 2003 se předpokládá nárůst na 30% s tím, že v posledním čtvrtletí by se pro tuto technologii mělo rozhodnout 46% všech zákazníků. Čísla ještě nejsou tak vysoká, protože často bývá rozhodujícím faktorem cena.


Obr. 1 - LCD panely jsou nastupující generací monitorů

Vyrobit TFT displej s aktivní maticí je velmi komplikovaná věc, která by se dala přirovnat k výrobě procesorů. Displeje se skládají z velice tenkých vrstev skla, jejichž vzdálenosti musí být přesné a ke každému bodu je přiřazen tranzistor (odtud TFT = Thin Film Transistor). Protože tranzistorů je na moderních TFT displejích množství v řádu milionů, je výroba náročná a výtěžnost klesá s rostoucí úhlopříčkou.


Princip funkce TFT LCD displejů



Pro začátek bych rád uvedl, že technologie, kterou si dnes představíme, je pouze jednou součástí trhu s plochými displeji. Mezi tuto sortu výrobků můžeme zařadit také LED (Light Emitting Diode), FED (Field Emission Displays), LTPS (Low Temperature Polysilicon) či PDP (Plasma Displays) displeje, které mají vlastní vyzařování a podsvětlené LCD displeje s pasivní maticí (STN). My se budeme nyní zabývat podsvětlenými LCD displeji s aktivní TFT maticí.

Každý obrazový bod (čili pixel) je aktivně ovládán jedním tranzistorem. Aby vznikl obraz, potřebujeme dvě složky - světlo a barvu. Světlo je zajišťováno podsvětlujícími katodami, které jsou u těchto displejů velice jasné. Primárně jde o světlo bílé a je na LCD technologii, aby vyprodukovala výslednou barvu. Jak jistě znáte z optiky, jakoukoliv barvu můžeme složit ze tří barevných složek - červené, zelené a modré. A pro každou barevnou složku každého pixelu existuje jeden tranzistor ovládající tekuté krystaly.

Tekuté krystaly jsou materiály, které pod vlivem elektrického napětí mění svoji molekulární strukturu a díky tomu určují množství procházejícího světla. Každý obrazový bod je ohraničen dvěma polarizačními filtry, barevným filtrem (pro červenou, zelenou či modrou) a dvěma vyrovnávacími vrstvami, vše je vymezeno tenkými skleněnými panely. Tranzistor náležící k obrazovému bodu kontroluje napětí, které prochází vyrovnávacími vrstvami a elektrické pole pak způsobí změnu struktury tekutého krystalu a ovlivní natočení jeho částic.

A to už jsme u základního principu. Tímto způsobem lze krystal regulovat v několika desítkách až stovkách různých stavů a tak vzniká výsledný jas barevných odstínů. Protože se obrazový bod skládá ze tří barevných sub-pixelů, vznikají tak statisíce až miliony různých barev, ačkoliv tekuté krystaly stále nejsou tak přesné, aby dokázaly zobrazit 32-bitovou barevnou hloubku, tedy plných 16,777,216 barev.

Zde je grafické schéma popsané TFT LCD technologie, konkrétně tzv. Twisted Nematic TFT:


Obr. 2 - Základní stav krystalu v Twisted Nematic TFT

Na prvním obrázku je zachycena situace, kdy je tekutý krystal v základním stavu (bez procházejícího napětí). V tomto případě je světlo natáčeno takovým způsobem, že může projít druhým polarizačním filtrem a v konečném důsledku prochází plný jas podsvětlujících katod.


Obr. 3 - Změna struktury tekutého krystalu

Na druhém obrázku je znázorněna situace, kdy prochází veškeré možné napětí a světlo je pohlcováno polarizačním filtrem. Důsledkem této situace by měla být černá.

Pozn.: Na další straně naleznete popis technologie výroby LCD displejů (více odborný), zajímají-li Vás výhody a nevýhody LCD technologie, můžete přeskočit přímo na třetí stranu.
reklama
Nejnovější články
Lepší než dabing: Cyberpunk 2077 synchronizuje řeč s pohyby úst v 10 jazycích Lepší než dabing: Cyberpunk 2077 synchronizuje řeč s pohyby úst v 10 jazycích
Cyberpunk 2077 měl sice dorazit už na jaře, ale nakonec tvůrci stihnou ještě letošní podzim, takže tato hra rozhodně nebude kandidát na titul s nejvícekrát odloženým nástupem na trh, na to jsou tu jiné. Navíc se ukazuje, že technicky bude opravdu na výši.
Dnes, aktualita, Jan Vítek3 komentáře
OSIRIS-REx úspěšně letmo přistál na asteroidu Bennu pro sběr vzorků OSIRIS-REx úspěšně letmo přistál na asteroidu Bennu pro sběr vzorků
Americké NASA se nyní povedlo to, co minulý rok předvedla japonská JAXA. Tentokrát ale nejde o sondu Hayabusa2 u asteroidu Ryugu, ale o OSIRIS-REx a asteroid Bennu. Úkol byl ale stejný, sebrat vzorky pro odeslání na Zemi. 
Dnes, aktualita, Jan Vítek
NASA si u Nokie objednala 4G LTE pro Měsíc NASA si u Nokie objednala 4G LTE pro Měsíc
Americká NASA myslí i na to, aby měli návštěvníci Měsíce i komfortní přístup k datům, a tak si v rámci iniciativy Tipping Point objednala u Nokie lunární síť využívající technologii 4G LTE. Bude stoprocentní pokrytí?
Dnes, aktualita, Jan Vítek
AMD GPU v procesorech Samsung: na Exynos 9925 si ještě počkáme AMD GPU v procesorech Samsung: na Exynos 9925 si ještě počkáme
Před dvěma měsíci se objevily zprávy, že Samsung bude více spolupracovat se společnostmi AMD i ARM. Její nové procesory Exynos by tak měly v budoucnu obsahovat grafické čipy od AMD, prvním takovým má být Exynos 9925.
Dnes, aktualita, Milan Šurkala
Sony PS5 bude ladit své chlazení dle konkrétních her Sony PS5 bude ladit své chlazení dle konkrétních her
Ten samý inženýr, který nedávno předvedl, jak se rozebírá konzole PlayStation, uvedl i jednu zajímavost o jejím chlazení. To má být totiž laděno na základě toho, jaká konkrétní hra právě na konzoli běží.  
Dnes, aktualita, Jan Vítek