Budowa monitora LCD

Przy omawianiu budowy monitorów LCD należy wyraźnie rozgraniczyć i odrębnie omówić technologię podświetlenia i technologię budowy matrycy ciekłokrystalicznej

Oba te elementy muszą występować w każdym monitorze LCD, ale to rozgraniczenie pozwala odnaleźć się w gąszczu terminów stosowanych w sferze monitorów i telewizorów. Bardzo często marketingowcy lub niedouczeni/cwani sprzedawcy wykorzystują niewiedzę konsumentów i wmawiają im różnego rodzaju bzdury. Wiedza na temat budowy monitorów pozwoli oddzielić parametry specyfikacji, które wpływają na jakość obrazu od bełkotu marketingowego, w którym chodzi wyłącznie o to aby oszołomić klienta wieloma nazwami i wcisnąć mu najdroższy towar.

Matryca

Matryca to zbiór elementów ułożonych w równe wiersze i kolumny. Element składa się z ciekłego kryształu i sterującej nim elektroniki. Matryca odpowiada za prawidłowe odwzorowanie koloru na poszczególnych pikselach obrazu. Matryce wyświetlają kolor w systemie RGB. Jeden piksel obrazu tworzą zatem trzy subpiksele (elementy). R-red (czerwony), G-green (zielony), B-blue (niebieski). Jeśli zadziałamy na ciekły kryształ tak aby przepuszczał światło przez wszystkie subpiksele to zobaczymy w tym miejscu na ekranie kropkę (piksel) białego koloru. Jeśli ustawimy ciekłe kryształy tak, aby nie przepuszczały światła uzyskamy kolor czarny (zbliżony do czarnego). Żeby obraz reprodukowany na matrycy był widoczny dla obserwatora musimy go podświetlić. Obecnie matryce produkowane są w trzech technologiach:

  • TN - twisted nematic
  • MVA - multi vertical allignment
  • IPS - in plane switching

Podświetlenie

Od podświetlenia zależy czy obraz będzie widoczny dla obserwatora. Rodzaj podświetlenia ma niewielki wpływ na jakość prezentowanego na monitorze obrazu. W związku z tym, że większość energii zużywanej przez monitor idzie na podświetlenie to jego rodzaj ma znaczenie głównie oszczędnościowe. Do niedawna główną metodą podświetlania stosowaną w monitorach LCD były œświetlówki CCFL, które dawały jasne i białe światło. W ostatnich kilku latach popularne stało się jednak podświetlanie za pomocą diód LED, które zużywają nawet kilka razy mniej prądu niż świetlówki.
W nowoczesnych telewizorach stosuje się natomiast podświetlenie aktywne, które pozwala na znaczne zwiększenie kontrastu obrazu. Jest to możliwe tylko przy zastosowaniu podświetlenia za pomocą diód LED, strefowego bądź punktowego. W miejscach na ekranie, gdzie ma być prezentowana barwa czarna wyłącza się podświetlenie, dzięki czemu uzyskuje się znacznie głębszą czerń.
Jeszcze nowsze rozwiązania będą pozwalały na sterowanie podświetleniem poszczególnych pikseli. Podstawową technologią, która ma to umożliwić jest OLED, która od kilku lat próbuje przebić się na rynek konsumencki. Opóźnienia wynikają raz z problemów i sporów patentowych i dwa z problemów z uzyskaniem odpowiedniej trwałości elementów świecących. Jeśli urządzenia OLED zadomowią się na rynku podział na podświetlenie i matrycę będzie nieaktualny, ponieważ w tej technologii źródłem światła są same subpiksele. Zatem realizowane są przez nie obie funkcje umożliwiające odbiór obrazu. Pierwsze telewizory OLED są już w sprzedaży, ale mają zaporowe ceny. Poza tym nigdzie nie znalazłem informacji o możliwości produkcji w tej technologii monitorów komputerowych. Zatem na razie podtrzymuję opinię, że powinniśmy zdecydowanie oddzielać od siebie zagadnienia związane z podświetleniem i samą matrycę.

Rodzaje stosowanego podświetlenia:

  • œświetlówki CCFL
  • diody LED - edge, czyli umieszczone tylko na krawędziach monitora, aby uzyskać w miarę równe podświetlenie. W stosunku do CCFL zyskujemy tylko mniejsze zużycie energii.
  • diody LED - local dimming, gdzie diody rozmieszczone są bezpośrednio pod grupami pikseli i pozwalają na zwiększanie kontrastu poprzez wygaszania niektórych z nich,
  • diody LED - podświetlenie bezpośrednie, gdzie każda dioda podświetla jeden subpiksel obrazu. Dioda jest w tym wypadku jednocześnie pikselem. Obecnie wykorzystywane wyłącznie do tablic informacyjnych ze względu na niemożność dokładnego sterowania jasnością poszczególnych diód.
  • OLED - diody organiczne, gdzie dioda jest jednocześnie subpikselem.