Jak kupić monitor LCD

Zasada działania płaskiego ekranu LCD dla wielu osób wciąż jest tajemnicą. Warto poznać rodzaje i budowę matryc LCD, aby móc wybrać najodpowiedniejszy dla siebie monitor. Opisujemy je szczegółowo oraz przybliżamy technologie wyświetlaczy jutra.

Ciekłe kryształy zostały wynalezione w XIX wieku przez austriackiego botanika Friedricha Reinitzera. Sam termin "ciekły kryształ" rozpropagował niemiecki fizyk Otto Lehmann.

Ciekłe kryształy to substancje prawie przezroczyste, mogące przyjmować stan zarówno stały, jak i ciekły. Światło, przechodząc przez nie, podąża za ułożeniem molekuł, które je tworzą. W 1960 roku odkryto, że pobudzenie napięciem elektrycznym ciekłych kryształów zmienia ich położenie, a co za tym idzie, sposób przenikania przez nie światła.

Od tego czasu materiału tego zaczęto używać w różnego rodzaju urządzeniach, które znamy dzisiaj, np. telewizorach, projektorach, cyfrowych kamerach wideo czy aparatach fotograficznych. Obecnie stosuje się prawie wyłącznie technologię TFT, która gwarantuje dobrą jakość obrazu. Tanie rozwiązania DSTN, będące matrycami pasywnymi, odeszły już do lamusa.

Działanie ciekłych kryształów

Profesjonalne monitory dla grafików oferowane są ze spektrofotometrami pozwalającymi na precyzyjną kalibrację barw wyświetlacza.Technologia ciekłokrystaliczna pozwala na transmisję sygnału. Wyświetlacz emituje różną ilość białego światła o stałej intensywności, które przepuszczane jest przez aktywny filtr. Czerwone, zielone oraz niebieskie subpiksele są uzyskiwane dzięki filtrowaniu białego światła. Większość ciekłych kryształów to związki organiczne złożone z molekuł, które w naturalnym stanie są luźno rozmieszczone, lecz ustawione równolegle względem swojej dłuższej osi. Istnieje jednak możliwość precyzyjnej kontroli położenia molekuł, co pozwala ciekłym kryształom przepływać przez odpowiednio uformowaną powierzchnię. Położenie molekuł zmienia się wówczas względem kształtu tej powierzchni.

Ekran LCD składa się z dwóch warstw ciekłych kryształów umieszczonych pomiędzy dwiema odpowiednio wyprofilowanymi powierzchniami, ustawionymi prostopadle względem siebie. Jeśli molekuły na jednej powierzchni ustawione są z północy na zachód, to na drugiej powierzchni znajdują się już w położeniu ze wschodu na zachód. Molekuły znajdujące się pomiędzy nimi muszą zmienić położenie o 90 stopni, podobnie jak światło podążające za tym położeniem. Całość okalają dwie warstwy szkła. Za generowanie światła odpowiadają natomiast lampy jarzeniowe umieszczone z tyłu matrycy. Ich liczba i rozmieszczenie zależą od właściwości konstrukcyjnych danego modelu.

Monitor z wbudowaną kamerą do wideokonferencji to przydatne narzędzie dla użytkowników internetowych komunikatorów wideo.Do ciekłych kryształów wystarczy przyłożyć napięcie elektryczne, a molekuły przemieszczą się pionowo, pozwalając przepuścić światło bez zmiany położenia o 90 stopni.

Istotną kwestią budowy panelu LCD są własności filtrów polaryzacyjnych i samego światła. Naturalne fale świetlne promieniują pod określonym kątem. Filtr polaryzacyjny jest zestawem równoległych linii, które działają na zasadzie siatki, blokując wszystkie fale światła oprócz tych, które przypadkiem są do nich ułożone równolegle. Drugi filtr polaryzacyjny, którego linie są rozmieszczone pod kątem 90 stopni w stosunku do fal światła, blokuje z kolei te fale, które są idealnie równoległe z siatką pierwszego filtru lub pasują do układu filtru drugiego.

Typowy filtr TN (Twisted Nematic) składa się z dwóch filtrów polaryzacyjnych o opisanym ułożeniu, lecz pomiędzy nimi znajdują się skręcone pod kątem 90 stopni ciekłe kryształy. W konsekwencji, światło polaryzowane jest przez pierwszy filtr, następnie "skręcane" o 90 stopni przez ciekłe kryształy i całkowicie przepuszczane przez drugi filtr polaryzacyjny. Pamiętać jednak należy, że w momencie przyłożenia napięcia do ciekłych kryształów molekuły przemieszczają się do układu pionowego, pozwalając na blokowanie światła przez drugi filtr polaryzacyjny. Jak widać, w momencie braku impulsu elektrycznego światło przechodzi przez filtry, a w momencie pojawienia się napięcia jest blokowane.

Cechy szczególne monitorów LCD

Schemat budowy panelu ciekłokrystalicznegoMonitor LCD, w przeciwieństwie do modeli CRT, wyświetla najlepszy obraz tylko w rozdzielczości rzeczywistej, ponieważ ma stałą liczbę pikseli. Oczywiście prezentacja w innej rozdzielczości jest możliwa, jednak wtedy mamy do wyboru wyświetlanie obrazu na fragmencie matrycy odpowiadającej danej rozdzielczości (np. 640x480 na panelu o rzeczywistej rozdzielczości 1024x768) lub na całej powierzchni ekranu przy użyciu algorytmów skalowania. Jakość obrazu o niskiej rozdzielczości powiększonego do rozmiarów matrycy zawsze będzie zdecydowanie słabsza od uzyskanej w rozdzielczości rzeczywistej, jednak przy sprawnych algorytmach skalowania może być zadowalająca np. podczas gier. O tym także należy pamiętać, kupując monitor LCD. Na przykład gracz korzystający z 17-calowego ekranu wyświetlającego obraz o rozdzielczości 1280x1024 piksele musi używać karty graficznej o dużej mocy obliczeniowej. Aby zachować optymalną jakość obrazu w grach, a przy tym zapewnić ich odpowiednią płynność procesor graficzny musi również przetwarzać grafikę 3D we wspomnianej rozdzielczości.

Rodzaje matryc LCD

Monitory z panoramicznymi ekranami o dużych przekątnych zdominowały rynekKryształy w matrycach pasywnych są adresowane poprzez ładunki lokalne, przy czym nic nie powstrzymuje ładunków elektrycznych przed rozpływaniem się na boki i wpływaniem na położenie kryształów sąsiednich. Stąd rozmyty obraz matrycy pasywnej, smugi i cienie ciągnące się za obiektami.

Matryce aktywne zbudowane są z tranzystorów cienkowarstwowych (ang. thin film transistor, TFT), które gromadzą i przechowują ładunki elektryczne, zapobiegając ich rozlewaniu na inne piksele. Taki tranzystor przekazuje odpowiednie napięcie tylko do jednego kryształu, co zmniejsza smużenie i rozmycie obrazu. Obecnie stosuje się właściwie wyłącznie matryce aktywne.

Wyświetlacze LCD do zastosowań medycznych to specjalna grupa produktów. Są to urządzenia monochromatyczne o niezwykle wysokiej rozdzielczości obrazu.Pasywna matryca LCD składa się z kilku warstw. Tylną stanowi element podświetlający, czyli najczęściej lampa jarzeniowa. Światło powstałe w ten sposób przechodzi przez element rozpraszający tak, aby możliwie równomiernie podświetlić cały panel. Następną warstwą jest filtr polaryzacyjny, a zaraz za nim przezroczyste elektrody porządkujące układ ciekłych kryształów tak, aby znalazły się w spoczynku. Za tym elementem znajduje się warstwa ciekłych kryształów powodująca "skręcenie" światła o 90 stopni. W ten sposób uzyskujemy obraz na ekranie panelu. Jeśli ma być kolorowy, to niezbędna jest dodatkowa warstwa z filtrem trzech podstawowych barw.

Jeśli do elektrod przyłożymy napięcie, to cząsteczki ciekłych kryształów zmienią położenie i zostaną skręcone. W ten sposób poprzez aktywowanie i dezaktywowanie energii elektrycznej ciekłych kryształów powodujemy przepuszczanie bądź blokowanie światła przez filtry polaryzacyjne.

TN, MVA i IPS

Najpopularniejsze obecnie technologie wyświetlaczy LCD to TN, MVA oraz IPS. Niestety, na razie nie opracowano matrycy idealnej. Każda z technologii ma wady i zalety i każda sprawdzi się lepiej bądź gorzej w określonych zastosowaniach. Kupując monitor, warto się kierować tym, jakiego rodzaju materiał będzie na nim wyświetlany najczęściej.

TN

Technologia Twisted Nematic najczęściej stosowana jest w niedrogich modelach o niewielkich przekątnych obrazu - 15, 17 cali. Matryce tego typu nie najlepiej reprodukują barwy, mają jednak również mocne strony. Po pierwsze, gwarantują krótki czas reakcji, w najnowszych modelach to 8 ms. Mówimy tu o przetworzeniu kolorów czarny-biały-czarny, bo w wypadku innych czas zdecydowanie się wydłuży. Producenci odnoszą się jednak najczęściej właśnie do reakcji przejść czarno-białych, więc podajemy taką wartość w celu ukazania różnic pomiędzy wyświetlaczami LCD. Największą wadą matryc TN jest stosunkowo wąski kąt widzenia, 120-140 stopni w obu płaszczyznach już uznaje się w ich wypadku za dobry wynik. Panele tego typu nie nadają się do zastosowań profesjonalnych (mamy na myśli głównie pracę z grafiką), jednak z racji niskiej ceny i wspomnianego krótkiego czasu reakcji dobrze sprawdzą się w grach i podczas oglądania dynamicznych materiałów wideo.