Technologie LCD panelů Jan Vrzal, verze 0.8
Princip LCD panelů tekuté krystaly jsou látka, která má stále krystalickou mřížku a zároveň se chová podobně jako kapalina tyto krystaly byly objeveny na nervových vláknech (látka myelin) před více jak 150 lety 2
Princip LCD panelů tekuté krystaly jsou materiály, které pod vlivem elektrického napětí mění svoji strukturu a díky tomu určují množství procházejícího světla obrazový bod je ohraničen dvěma polarizačními filtry barevným filtrem (RGB) a dvěma vyrovnávacími vrstvami, vše je vymezeno tenkými skleněnými panely 3
Princip LCD panelů elektrické pole způsobí změnu struktury tekutého krystalu a ovlivní natočení jeho částic krystal lze regulovat v několika desítkách až stovkách různých stavů vzniká výsledný jas barevných odstínů obrazový bod skládá ze tří barevných subpixelů 4
Princip LCD panelů 5
Nejrozšířenější technologie LCD panelů TN (Twisted Nematic) xva (Vertical Alignment) IPS (In Plane Switching) 6
TFT (Thin Film Transistor) obecné označení všech dnešních LCD panelů jedná se o nanesení tranzistorů na tenkou vrstvu tyto tranzistory ovládají jednotlivé subpixely, které mají právě určitou výrobní technologii TFT vrstva je tedy u všech LCD monitorů prakticky stejná 7
TFT (Thin Film Transistor) všechny LCD využívají tekutý krystal, všechny polarizují světlo a všechny mají své vady, zejména omezený pozorovací úhel doba odezvy 8
TFT (Thin Film Transistor) 9
TFT (Thin Film Transistor) 10
TN (Twisted Nematic) rychlá odezva a nízké výrobní náklady pouze 6 bitová barevná hloubka, zbytek do 8 bitové barevné hloubky se interpoluje malé pozorovací úhly při pohledu zespodu obvykle panel zesvětlá a shora ztmavne užití v NTB a kancelářských monitorech, rozhodně ne pro grafiku 11
Princip TN (Twisted Nematic) pokud je krystal v klidovém stavu (není přivedeno napětí), tak krystal propouští světlo (šroubovité uspořádání molekul uvnitř krystalu) v případě problému pixel neustále svítí (mrtvý pixel) pokud chceme zobrazit černou, musí být tekuté krystaly v el. poli (molekuly uvnitř krystalu jsou neuspořádané) video 12
Princip xva (Vertical Alignment) xva: mnoho nepřehledných technologií molekuly v krystalu jsou uspořádány stromečkovitě a při rozsvěcování dochází k jejich otevírání často 6 bitová barevná hloubka v dnešní době však technologie xva ustupuje a je často nahrazována IPS video 13
Princip IPS (In Plane Switching) vyvinula společnost Hitachi v roce 1996 tvar subpixelů 14
Princip IPS (In Plane Switching) pokud jsou krystaly v každém subpixelu v klidovém stavu (nepřivedeno napětí), tak nepropouští světlo molekuly v krystalu jsou uspořádány do jedné roviny mrtvý pixel nesvítí pokud jsou krystaly v el. poli, molekuly se natočí o 90 a tím se zajistí propustnost světla video 15
Přehled vlastností LCD panelů doba odezvy (response time) - udává se v [ms] inputlag gamut pozorovací úhly (viewing angle) - udává se ve stupních kontrast (contrast) - udává se v poměru dvou čísel 16
Přehled vlastností LCD panelů dynamický kontrast - udává se v poměru dvou čísel jas (brightness) - udává se v [cd/m 2 ] a podsvícení 17
Doba odezvy čas, za který se dokáže změnit pixel z černé barvy na bílou a zpět na černou rise: udává dobu potřebnou pro rozsvícení bodu do bílé barvy a fall: naopak pro zhasnutí do černé dnes se spíše hovoří o šedá-šedá, která udává změnu z tmavě šedé (např. [32,32,32]) do světle šedé [128,128,128] a zpět, běžnější situace 18
Doba odezvy změna [100,100,100] na [150,150,150] může být výrazně delší (krystaly jsou již v elektrickém poli a rozdíl napětí je daleko menší) k urychlení odezvy se používá technologie OverDrive aby se krystal rychleji natočil, pustí do něj elektronika po velmi krátkou dobu výrazně vyšší napětí 19
Doba odezvy video noise: chvilku je zobrazena světlejší barva (krystal propustí více světla) a vznikne tak světlý stín za pohybujícím se objektem rise fall 20
Doba odezvy pro kancelářské aplikace je 20 ms dostačující (občasné rozmazání textu při pohybu) pro hráče je pak < 6 ms ideální 21
Inputlag doba jakou potřebuje elektronika na zpracování obrazu zásadní pro hráče 22
Gamut výřez z barevného prostoru, který je schopen monitor zobrazit běžný srgb Adobe RGB zasahuje daleko více do zeleno-azurové barvy lepší pokrytí tiskařského prostoru CMYK tiskový CMYK 23
24
Pozorovací úhly (viewing angle) 25
Pozorovací úhly (viewing angle) při překročení úhlu obraz začne prudce ztrácet kontrast a barvy začnou blednout povrchová úprava panelu lesklá (velmi nepříjemné odlesky) matná (eliminuje odlesky, ale na bílé ploše vytváří špinavou strukturu) polomatná (u grafických monitorů) 26
Kontrast poměr svítivosti bílé a černé barvy (měřeno v lx) lux je jednotka intenzity osvětlení xva panely mají kontrast 4000-5000:1 ideál na filmy IPS a TN panely mají kontrast 700-1000:1 ideál pro grafiku 27
Dynamický kontrast extrémně vysoký kontrast i 20 000 000:1 detekce pro dynamický kontrast pouze u filmů, her čip vyhodnocuje aktuální obraz a pokud je hodně tmavý, ubere na intenzitě podsvětlení sníží se jas celého obrazu naopak pokud je v obraze hodně světlých míst, tak se podsvětlení zapne na maximum 28
Jas hodnota se určuje tak, že všechny pixely zobrazí bílou barvu a změří se svítivost monitoru (cd/m 2 ) 29
Podsvícení v současnosti se jedná o LED podsvícení nižší spotřeba menší zahřívání panelu širší gamut u levnějších monitorů: nepřesné barvy v modré 30
Podsvícení 31
Podsvícení ve většině dnešních monitorů nalezneme Edge-LED podsvícení dva až čtyři pásky LED, které se umístí na okraj panelu s větlo je poté rozvedeno po ploše soustavou optických fólií možné průsvity na okraji monitoru 32
Zdroj: KOVAČ, Pavel. Technologie LCD panelů. Svět hardware:...vše ze světa počítačů [online]. 2013 [cit. 2014-10-01]. Dostupné z: http://www.svethardware.cz/technologie-lcd-panelu/14465 VAVREČKOVÁ, Šárka. Technické vybavení osobních počítačů. Opava, 2011. Dostupné z: http://fpf.slu.cz/~vav10ui/hw.html