ELN14

Vysvetlite princíp LCD monitora.

Princíp fungovania LCD

LCD ? tekuté kryštály prepúšťajú polarizované svetlo ak sa na nich pripojí napätie. LCD obrazovka je podsvietená žiarivkami alebo LED diódami, obsahuje sieť farebných filtrov a LCD filtrov. Otvorením LCD filtra sa rozsvieti jeden farebný bod.

Princíp LCD je založený na technológii tekutých kryštálov (LCD je anglická skratka pre označenie liguid crystal displej, teda displej z tekutých kryštálov).

Tekuté kryštály sú látky, ktoré sa okrem tekutého a pevného stavu vyskytujú tiež v tzv. kvapalnej kryštalickej fáze. V tomto stave sú tekuté, ale majú optické e elektromagnetické vlastnosti pevných látok.

Princip fungování LCD

Princip LCD je, jak již název napovídá, založen na technologii tekutých krystalů (LCD je anglická zkratka pro označení Liquid Crystal Display, tedy displej z tekutých krystalů).

Tekuté kryštály sú látky, ktoré sa okem tekutého a pevného stavu vyskytujú tiež v tzv.  kapalné krystalické fázi. V tomto stavu sú tekuté, ale majú optické a elektromagnetické vlastnosti pevných látok.

Pre LCD technológiu sú podstatné dva javy:

1. Prvá je daná optickými vlastnosťami tekutých kryštálov, tz. Zmenou polohy ich orientovaných molekúl dochádza ku zmene polarizácie svetla, ktoré nimi prechádza
2. Druhý jav sa prejavuje pri vložení tekutých kryštálov do elektrického poľa. Ich molekuly ľahko tvoria  dipóly, čo znamená ,že ich jedna strana má kladný a druhá má záporný elektrický náboj. V elektrickom poli potom tieto dipóly majú snahu otáčať sa podľa svojej orientácie.

Vložením tekutého kryštálu do elektrického poľa je možné dosiahnuť natočenie jeho molekúl a pozmeniť tak jeho štruktúru. V LCD panely riadia tento proces tranzistory, ktoré regulujú napätie pre každý zobrazovací bod. Tekutými kryštálmi , ktorých štruktúra sa mení v závislosti na intenzite elektrického poľa, prechádza polarizované svetlo.

            Základnou zobrazovacou jednotkou je displeja je pixel. U farebných počítačových LCD monitorov sa každý pixel skladá z tzv. subpixelov. Tie sú v každom pixely tri  a ich farby odpovedajú RGB- zelená, červená a modrá. Kombinovaním nastavenia svietivosti jednotlivých pixelov je potom možné dosiahnuť obrovského počtu farieb.

Okolo každého pixelu sú elektródy a polarizačný filtre, ku každému prísluší tiež červený, zelený a modrý filter. Prvý polarizačný filter ( v zadnej časti monitoru) má vertikálnu polarizáciu, druhý je polarizovaný horizontálne.

Ako podsvietenie displeja býva obvykle použitá plochá nízkotlaková výbojka. Tá je umietnená v zadnej časti monitora za zadným panelom. Jej svetlo prechádza najskôr polarizačným filtrom, potom elektródou, vrstvou tekutých kryštálov, opäť elektródou a nakoniec polarizačným filtrom

Podľa typu svetla, ktoré pri zobrazovaní používa, rozlišujeme tri základné typy LCD displejov:

-          Transmisívne, displej používa podsvietenie za samotným displejom, riešené je výbojkou, alebo LED diódami. Toto riešenie ponúka najväčšiu farebnú hĺbku a kontrast. Tieto displeje sú zle čitateľné na slnečnom svetle.

-          Reflexné, displej získava svetlo len z okolia, žiadne podsvietenie nepoužíva. Je protipólom transmisívneho dispeja- je dobra čitateľné na slnečnom svetle, ale v menej osvetlených priestoroch je obraz tmavý a nevýrazný, výbojka či iné podsvietenie je teda obvyklou súčasťou displeja ale nie nutnou.

-          Transreflexné,  je kombináciou obidvoch týchto displejov, zhrnujúci ich pozitívne vlastnosti. Je vybavený spínačom, ktorým je možné prepínať medzi obidvomi týmito režimami, a ponúka tak dobrú čitateľnosť v podstate kdekoľvek. Tieto displeje ovšem nemajú ostrosť obrazu na úrovni transmisívnych a ich výroba je finančne náročná.

http://www.lcdrepair.eu/princip-tft-lcd/- linka na princíp LCD

Tekuté krystaly jsou materiály, které vlivem elektrického napětí mění svoji molekulární strukturu. Díky tomu lze ovlivnit množství procházejícího světla displejem. 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.

Uvedeným 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.

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

Na obr.2 je zachycena situace, kdy je tekutý krystal v základním stavu (bez elektrického napětí). V tomto případě je světlo natáčeno takovým způsobem, že může projít druhým polarizačním filtrem a v konečném důsledku prochází plný jas podsvětlujících lamp CCFL – vzniká bílá barva.

Na obr. 3 je znázorněna situace, kdy jsou krystaly pod plným elektrickým napětím a světlo nemůže projít druhým polarizačním filtrem. Důsledkem této situace je černá barva.

Jak bylo řečeno výše, ve skutečnosti se každý pixel skládá se tří sub-pixelů. Tyto body jsou uspořádány horizontálně vedle sebe, a tak v případě nativního rozlišení displeje 1600x1200 je vedle sebe ve skutečnosti 4800 sub-pixelů. Šířka těchto bodů musí být samozřejmě velice malá a pohybuje se standardně v rozmezí cca 0,24-0,29mm, u nejvyspělejších panelů může klesnout na pouhých 0,12mm. Rozteč bodů také ovlivňuje maximální rozlišení při dané úhlopříčce, a proto se jen výjimečně objevují malé monitory s vysokým rozlišením.