PRINCIPIUL DE FUCTIONARE PENTRU MONITOARELE LCD

MONITOARE LCD

Acestea au ecrane care reflecta foarte putin lumina, sunt complet plate si consuma foarte putin (5 wati, fata de 100 wati cât consuma un monitor obisnuit). Calitatea culorii unui panou LCD cu matrice activa  o depaseste în realitate pe cea a majoritatii monitoarelor cu tub catodic.

Totusi, pâna acum, ecranele LCD sunt mai limitate ca rezolutie fata de tuburile catodice tipice. De exemplu, un panou LCD tipic de 15 inci (care ofera aproximativ aceeasi suprafata vizibila ca un monitor CRT de 17 inci) are o rezolutia maxima de 1024×768, pe când un tub catodic tipic de 17 inci poate oferi o rezolutie maxima de 1280×1024 sau 1600×1200.

Este, însa, important sa observam ca un ecran LCD asigura o imagine vizibila mai mare decât un monitor CRT de aceeasi dimensiune.

Cele mai raspândite tipuri de monitoare cu matrice pasiva folosesc o structura nematica supertorsadata (supertwist nematic design),  astfel ca  aceste panouri sunt, deseori, numite STN.

Panourile cu matrice activa folosesc, de obicei, o structura de tranzistor pe film subtire (thin-film transistor design) si sunt, de aceea, denumite TFT.

Panourile LCD de 15 inci mai ieftine folosesc conectorul VGA analogic traditional si trebuie sa converteasca semnalele analogice înapoi în semnale digitale, pe când panourile LCD de 15 inci mai scumpe sau panourile LCD mai mari asigura atât conectorul VGA analogic, cât si conectorul DVI digital regasit pe multe placi video cu performante ridicate sau medii.

V.5.1  Principiul afisarii cu ajutorul cristalelor lichide

Într-un monitor LCD, un filtru de polarizare creeaza doua unde luminoase separate. Filtrul de polarizare permite trecerea numai a undelor luminoase aliniate la acesta. Dupa ce trec prin filtrul de polarizare, undele luminoase ramase sunt aliniate toate în aceeasi directie. Daca un al doilea filtru de polarizare este aliniat în unghi drept fata de primul, toate undele luminoase vor fi blocate. Prin schimbarea unghiului celui de-al doilea filtru de polarizare, cantitatea de lumina careia i se permite sa treaca poate fi modificata. Rolul celulelor de cristal lichid consta din a schimba unghiul de polarizare si de a controla cantitatea de lumina care trece. Cristalele lichide reprezinta molecule de forma cilindrica, care curg ca un lichid. Ele permit trecerea luminii, dar o sarcina electrica modifica orientarea lor si a luminii care trece prin ele. Chiar daca monitoarele cu cristale lichide monocrome nu dispun de filtre de culoare, ele pot avea celule multiple pentru fiecare pixel spre a controla tonurile de gri.

1. Filtru vertical pentru polarizarea luminii exterioare

2. Substrat de sticla cu electrozi, a caror forma vor determina forma zonelor întunecoase

3. Cristale lichide twisted nematic

4. Substrat de sticla cu un film electrod comun

5. Filtru orizontal ce blocheaza/

permite trecerea luminii

6. Suprafata reflectoare a luminii catre privitor

Figura 5.7  Panou cu matrice pasiva de tip STN

În cazul unui ecran LCD color, exista înca un filtru, care are trei celule pentru fiecare pixel- câte una pentru culorile rosu, verde si albastru – si un tranzistor corespondent fiecarei celule. Celulele rosie, verde si albastra care realizeaza un pixel sunt, uneori, denumite subpixel.

Monitoarele LCD si cele cu plasma genereaza imaginea similar tubului catodic, dar la acestea imaginea nu este generata de catre fluxul de electroni; în loc de pixeli individuali sunt asignate elemente care pot fi adresate succesiv. Imaginea pe monitor este generata linie cu linie, iar cursele inverse de întoarcere nu joaca nici un rol, întoarcerea fiind efectuata simplu prin modificarea adresei elementelor adresate.

Pixeli morti

Un asa-zis pixel mort este unul în care celula rosie, verde sau albastra se blocheaza în stare activa sau în stare inactiva. Blocarea în stare activa este cea mai obisnuita. În special, pixelii care ramân în starea activa sunt foarte vizibili pe un fundal întunecat ca puncte rosii, verzi sau albastre stralucitoare. Chiar daca  numai unele dintre ele pot distrage atentia, fabricantii difera în ceea ce priveste politica lor fata de numarul de pixeli morti necesari pentru a obtine înlocuirea display-ului. Unii furnizori iau în considerare atât numarul total de pixeli morti, cât si pozitiile lor. Din fericire, îmbunatatirile în calitatea productiei reduc tot mai mult posibilitatea aparitiei unui ecran cu pixeli morti pe sisteme desktop sau pe afisajul unui calculator notebook.

V.5.2  Display-uri cu matrice activa

Cele mai multe display-uri cu matrice activa folosesc o matrice de tranzistoare pe film subtire (thin-film transistor, TFT). TFT este o metoda de încapsulare a unui numar de unul (monocrom) pâna la trei (culoare RGB) tranzistoare per pixel într-un material flexibil care este de aceeasi dimensiune si forma ca display-ul. În acest mod, tranzistoarele pentru fiecare pixel sunt asezate direct în spatele celulelor de cristale lichide pe care le controleaza.

Doua sunt metodele de fabricatie TFT care pot fi luate în consideratie pentru majoritatea monitoarelor cu matrice activa de pe piata actuala: cu siliciu amorf hidrogenat (a-Si) si cu polisiliciu la temperatura scazuta (p-Si). Aceste metode difera, în primul rând, prin costul lor. La început, cele mai multe display-uri TFT erau fabricate folosind metoda a-Si, deoarece necesita temperaturi mai reduse (sub 400oC) decât metoda p-Si la timpul respectiv. Astazi, procesele de fabricatie p-Si la temperatura mai scazuta fac din aceasta metoda o alternativa economica viabila la procedeul a-Si.

Pentru a îmbunatati unghiurile de vizibilitate orizontala în diplay-urile LCD cele mai recente, unii furnizori au modificat structura TFT clasica. De exemplu, structura de comutatie plana (in-plane switching, IPS) de la Hitachi – cunoscuta si ca STFT – orienteaza paralel cu sticla celulele individuale ale display-ului cu cristale lichide, facând sa circule curentul electrice pe lateralele celulelor si rotind pixelii pentru a asigura o distributie mai uniforma a imaginii pe întreaga suprafata a panoului. si tehnologia Super-IPS de la Hitachi rearanjeaza moleculele de cristale lichide într-un model mai degraba în zig-zag decât pe linii si pe coloane, spre a reduce modificarile de culoare si a îmbunatati uniformitatea culorii. Tehnologia de orientare verticala multidomeniu (multidomain vertical alignment, MVA) dezvoltata de Futjitsu împarte ecranul în regiuni diferite si modifica unghiul regiunilor.

Atât tehnologia Super-IPS, cât si tehnologia MVA asigura un unghi de vizibilitate mai larg decât monitoarele TFT traditionale. Deoarece display-urile LCD de dimensiuni superioare (de 17 inchi sau mai mult) sunt suficient de mari spre a cauza deplasari ale unghiului de vedere chiar pentru un utilizator singular, aceste tehnologii avansate sunt tot mai mult folosite de fabricantii de display-uri.

V.5.3  Display-uri cu matrice pasiva

În cazul unui ecran LCD cu matrice pasiva, care pot echipa calculatoarele de tip notebook mai vechi sau mai putin costisitoare, fiecare celula este controlata de sarcinile electrice a doua tranzistoare, determinate de pozitia celulei pe ecran (rândul si coloana în care se gaseste). Numarul de tranzistoare pe orizontala si pe verticala determina rezolutia ecranului. De exemplu, un ecran cu o rezolutie de 1024×768 are 1024 de tranzistoare pe orizontala si 768 pe verticala. Reactionând la sarcinile celor doua tranzistoare ale sale, celula rasuceste raza de lumina, sarcina mai mare producând o rasucire mai mare. Supertorsionarea se refera la orientarea cristalelor lichide, comparând modul aprins cu modul stins – cu cât rasucirea este mai mare, cu atât mai mare va fi contrastul.

Sarcinile ecranelor LCD cu matrice pasiva sunt de tip puls, motiv pentru care acestor display-uri le lipseste stralucirea matricei active, care asigura o sarcina constanta fiecarei celule. Pentru a mari stralucirea, aproape toti producatorii s-au orientat spre o tehnica denumita LCD cu scanare duala, care împarte ecranele cu matrice pasiva în doua jumatati, superioara si inferioara, marind intervalul dintre pulsuri. Pe lânga faptul ca maresc stralucirea, modelele cu scanare dubla, reduc timpul de raspuns al ecranului, ceea ce recomanda acest tip de monitor pentru aplicatiile cu imagini în miscare sau pentru altele care necesita schimbari rapide ale informatiilor afisate.

V.5.4  Comparatie între display-urile cu matrice activa si cele                    cu matrice pasiva

Într-un ecran LCD cu matrice activa, precum cele folosite pe majoritatea display-urilor notebook-urilor actuale si pe panourile LCD ale sistemelor desktop, fiecare celula are propriul ei tranzistor, în spatele panoului, care o încarca electric pentru a torsiona unda luminoasa. Astfel, un monitor de 1024×768 cu matrice activa (cea mai obisnuita rezolutie pentru panourile LCD de 15 inci) are 786.432 de tranzistoare. Aceasta asigura o imagine mai stralucitoare decât cea furnizata de un ecran cu matrice pasiva, întrucât celula poate pastra o sarcina constanta, în loc de una momentana. Totusi tehnologia matricei active foloseste mai multa energie decât cea a matricei pasive, ceea ce duce la o viata mai scurta a bateriei pe sistemele portabile. Având câte un tranzistor pentru fiecare celula, display-urile cu matrice activa sunt mai greu de realizat si cu costuri mai mari, dar, în compensare, ele ofera un afisaj mai rapid care poate fi folosit în conditii de exterior, ca si în conditii de interior, la unghiuri vizibile mai largi decât cele ale display-urilor cu scanare dubla.

Atât pentru monitorul LCD cu matrice activa, cât si pentru cel cu matrice pasiva, al doilea filtru de polarizare controleaza cantitatea de lumina care trece prin fiecare celula. Celulele schimba lungimea de unda a luminii, pentru ca aceasta sa corespunda celei careia i se permite sa treaca prin filtru. Cu cât prin filtru trece mai multa lumina spre fiecare celula, cu atât mai luminos va fi pixelul.

Monitoarele LCD monocrome folosite în sistemele handheld si în panourile LCD industriale afiseaza tonuri de gri (pâna la 64), prin varierea stralucirii unei celule sau prin combinarea celulelor într-un model de tipul aprins-stins. Pe de alta parte, pentru a obtine diverse culori pe ecran, display-urile LCD color combina cele trei celule de culoare si le controleaza stralucirea. Display-urile LCD cu matrice pasiva si cu scanare duala (cunoscute si ca DTSN) au fost folosite, în ultimii ani, în unele modele de notebook-uri cu pret scazut, deoarece ele ating calitatea monitoarelor cu matrice activa, dar realizarea lor nu costa cu mult mai mult decât a monitoarelor cu matrice pasiva.

Chiar daca panourile DTSN ofera o calitate a vizibilitatii mai buna frontal (chiar din fata),  performantele de vizibilitate laterala (vederea dintr-un unghi) sunt înca reduse comparativ cu panourile cu matrice activa (TFT).

O alternativa la ecranele LCD o reprezinta tehnologia plasmei, cunoscuta în principal datorita ecranelor portocaliu cu negru ale unor calculatoare notebook mai vechi. Unele firme încorporeaza aceasta tehnologie pentru ecranele sistemelor desktop si pentru ecranele plate, utilizate în televiziunea cu definitie mare (high-definition television, HDTV). Deocamdata, tehnologia plasmei integral colorata nu este rentabila pentru display-urile calculatoarelor.

Din punct de vedere istoric, marea problema a display-urilor LCD cu matrice activa a fost faptul ca productivitatea este mai scazuta decât pentru display-uri LCD cu matrice pasiva, ceea ce determina preturi mai mari. Aceasta înseamna ca multe dintre display-urile produse au mai multe tranzistoare defecte decât un numar maxim prevazut. Productivitatea scazuta care rezulta limiteaza capacitatea de productie si conduce la preturi întru-câtva mai ridicate. Îmbunatatirile recente ale tehnologiei si existenta mai multor fabrici producatoare de panouri LCD au contribuit la reducerea preturilor panourilor LCD ale notebook-urilor si ale sistemelor desktop si au determinat utilizarea panourilor LCD cu matrice activa în aproape toate notebook-urile existente în prezent pe piata.

În trecut, pentru a lumina un ecran LCD era nevoie de câteva tuburi CRT miniatura fierbinti, dar producatorii de calculatoare portabile folosesc în prezent un singur tub de dimensiunea unei tigari. Tehnologia fibrei optice împrastie uniform pe întreaga suprafata a ecranului lumina emisa de acest tub.

Gratie monitoarelor LCD cu supertorsadare si cu torsadare tripla, ecranele actuale va permit sa le vedeti clar din mai multe unghiuri, la un contrast si o luminare mai bune. Pentru a îmbunatati lizibilitatea, mai ales în caul unei lumini scazute, aproape toate laptopurile folosesc iluminarea din spate (back-lightning) sau iluminarea laterala (edge-lightning, denumita si side-lightning). Ecranele iluminate din spate primesc lumina de la un panou din spatele LCD. Ecranele cu iluminare laterala preiau lumina de la mici tuburi fluorescente montate de-a lungul marginilor ecranului. Unele laptop-uri mai vechi au eliminat aceste sisteme de iluminare, pentru a prelungi viata bateriei. Caracteristicile de gestionare a consumului de energie încorporate în notebook-uri va permit sa folositi iluminarea din spate cu un consum redus de energie, ceea ce estompeaza ecranul, dar prelungeste viata bateriei.

Lasă un răspuns

Completează mai jos detaliile despre tine sau dă clic pe un icon pentru autentificare:

Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. Dezautentificare / Schimbă )

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Google+

Comentezi folosind contul tău Google+. Dezautentificare / Schimbă )

Conectare la %s