File

Report
• LCD (engl. liquid crystal display) su ekrani koji se
temelje na tehnologiji tekućih kristala. Oni su česti u
potrošačkim uređajima kao što su video playeri,
gaming uređaji, satovi, kalkulatori, te i telefoni.
LCD je ravni, tanki monitor čiji je ekran sastavljen
od određenog broja piksela koji su poredani ispred
nekog svjetlosnog izvora. Troši veoma malo
električne energije, te zauzima malo prostora.
Tekuće kristale otkrio je još 1888. godine austrijski
botaničar F. Reintzer, kada je proučavao tvar po
imenu cholesteryl benzoate. Taljenjem te tvari,
dobio je mutnu tekućinu koja se hlađenjem bistrila i
na kraju kristalizirala. Međutim, tek je 1968. godine
pronađena tvar koja je na sobnoj temperaturi imala
ove karakteristike. Prvi LCD televizor su
konstruirali stručnjaci Japanske kompanije Epson
1973. godine. Prvi LCD televizor u boji proizveden
je 1984. godine.
Tehnologija LCD
• LCD predstavlja skupni naziv za tanki
ravni oblik displeja, koji se sastoji od
većega ili manjeg broja piksela koji se
nalaze u mreži ispred nekog izvora
svjetla, velika prednost ovakvih displeja
jest upravo izvanredno mala potrošnja
električne energije, čime su pogodni za
ugradnju u uređajima koji se napajaju
preko baterija. Svaki piksel na LCD-u
sastoji se od sloja molekula tekućih
kristala koji se nalazi između dva
prozirna sloja elektroda i dva
polarizirajuća filtra, na kojima se nalaze
utori okomiti jedni na druge.
Dok nema električnog napona, tekući kristali se nalaze u
takozvanome relaksiranom (kaotičnome) stanju. Kada tekućim
kristalima dovedemo napon, oni se "slože" uz mikroskopske
žljebove na elektrodama. Utori na dvjema elektrodama su
međusobno okomiti pa se molekule "slažu" u koncentričnim
krugovima. Svjetlo što emitira izvor koji se nalazi iza elektroda se
zato zakreče dok prolazi kroz sloj kristala, Što mu omogućuje da
prođe kroz drugi polarizirajući filtar. Pola intenziteta svjetla apsorbira
se na prvome polarizirajućem filtru, ali je u pravilu cijeli sklop
potpuno proziran. Kada se na elektrode dovede električni naboj,
molekule tekućih kristala se smještaju paralelno s električnim
poljem, što za posljedicu ima umanjeno skretanje svjetla.Kada
bismo tekuće kristale potpuno polarizirali, prolazeće svijetlo bi bilo
polarizirano okomito na drugi filtar i samim time bi svjetlo bilo
potpuno blokirano, piksel se ne bi upalio.
Kontrolirajući zakretanje kristala svakog
piksela, svjetlo može većim ili manjim
intenzitetom prolaziti kroz filtre
omogućavajući osvjetljenje piksela.
Kako bi se uštedjelo u proizvodnji LCD
prijamnika, u pravilu se koristi tehnika
multipleksiranja. Kod multipleksiranih
displeja elektrode se grupiraju i
spajaju zajedno u retke i stupce, svaki
sa svojim napajanjem i kontrolom
napajanja. Softver koji pokreće
elektroniku tada pali retke i stupce po
određenome redoslijedu. Otuda pojam
refresh rate-a (fast response time
odnosno vrijeme odziva) kao jedna od
osnovnih značajki televizija i monitora.
Brojevi koje vrlo često možete naći na kutijama LCD prijamnika, 8 ms ili
4 ms, predstavljaju vrijeme koje prođe dok LCD osvježi pojedini
piksel dvaput uzastopce. Kod kolor LCD displeja, svaki se pojedini
piksel sastoji od tri ćelije ili potpiksela (subpiksela), koji su obojeni u
plavu, zelenu i crvenu boju pomoću jedne od metoda - pigment, boja
ili oksidi metala. Svaki se potpiksel može zasebno kontrolirati i
kombiniranjem se mogu generirati milijunske nijanse boja.
Visokorezolucijski displeji u boji koji se rabe u modernim LCD
računalnim monitorima i televizorima koriste takozvane aktivne
matrice. Riječ je o matrici thin-film transistors, bolje poznatoj pod
akronimom TFT, koja se dodaje polarizirajućem i kolor filtru. Svaki
piksel iza sebe ima svoj tranzistor, čime se duž svakog reda i stupca
može pristupiti pojedinom filtru. Aktivna matrica omogućuje puno
veću oštrinu prikaza i znatno veću svjetlinu te ima puno bolje
vrijeme odziva, što ukupno znači bolju sliku i veće veselje kod
vlasnika tv-a, naročito za multimedijalni sadržaj.
Budući da se u pozadini tehnologije krije
mreža tranzistora moguće je da pojedini
tranzistor, bilo zbog manjkavosti
proizvodnog procesa, bilo zbog naglih
fizičkih pokreta ili udaraca pri
manipulaciji, otkaže. Kao posljedica
oštećenja tranzistora dolazi do pojave
stalno upaljenih piksela ili takozvanih
mrtvih piksela (pikseli kroz koje svjetlost
ne prolazi kao posljedica nemogućnosti
polarizacije kristala zbog defekta na
tranzistoru). Očituje se kad je na
prijamniku jednobojna slika kao piksel
druge boje (npr. ako je crna slika na
prijamniku pojave se zelene točkice tj.
mrtvi piksel).
Moderni LCD displej potpuno je digitalni uređaj (ne samo u
programskom rješenju, nego i fizički) i zbog razloga kompatibilnosti
često se “bori” s analognim signalima koje mu šalje većina trenutno
aktuelnih grafičkih kartica. Analogni video signal je korisniji CRT
monitorima, jer ga on neće obrađivati digitalno, nego će sve ostati u
analognoj domeni. To znači da će ulazni signal uz vrlo malo smetnji
sa strane biti vjerno prikazan na ekranu. Kod LCD displeja monitora slika je sastavljena od diskretnih tačaka koje se mogu
precizno adresirati. Stoga LCD monitor ulazni analogni signal mora
pretvoriti u digitalni oblik.
Taj se postupak naziva AD konverzija (analogno-digitalna pretvorba).
Problem s AD konverzijom je da on neminovno dovodi do pogreške,
tj. unosi određenu količinu smetnji. Proces pretvorbe obavlja se tako
da monitor u određenom taktu (sampling frequency) očitava
vrijednost amplitude ulaznog analognog signala i pretvara ga u
diskretnu numeričku vrijednost. Podrazumijeva se da je digitalizacija
to bolja što je frekvencija uzorkovanja veća, no u ovako složenom
slučaju kao što su LCD monitori, situacija nije tako jednostavna. Vrlo
je važno da se amplituda ulaznog signala pročita upravo u trenutku
kada on zaista opisuje aktivni piksel slike, tj. u trenutku kada bi se
na standardnom analognom CRT monitoru iscrtala ta tačka.
Prednost LCD-a je i u potrošnji (stoga se koriste u lap-top računarima na napajanje
baterijom). Dok je kod CRT-a donja granica potrošnje 100 W, kod LCD-a još nije
dosegnuta tako velika, gornja granica. Većina popularnih modela troši oko 25-50
W, stoga im je za ventilaciju potreban vrlo mali prostor. Za razliku od CRT
monitora koji svoje transformatore i sklopove za napajanje drže u unutrašnjosti
kučišta, većina će ih LCD monitora izbaciti na svjetlo dana i gotovo u svakom
paketu naći će se (uz LCD) i omanja crna kutijica koju treba s jedne strane
priključiti na monitor (DC IN), a s druge se priključuje na gradsku mrežu.
Izdvajanjem napajanja smanjuje se količina topline koja se proizvodi u kućištu, ali
se otežava pristup radnom mjestu, jer se povećava količina kabela. Stoga neki
preferiraju ugradnju napajanja u podnožje monitora, a tako se, usput, pridonosi i
stabilnosti monitora (zbog njegove male mase). Za razliku od CRT monitora, LCD-i
mogu ponuditi zakretanje ugla ekrana. Oni nemaju veliku masu, pa ne zahtijevaju
jake vodilice, a neosjetljivi su na Zemljino magnetsko polje. Svaka im je tačkica
jednako razmaknuta i vertikalno i horizontalno, pa su u stanju u bilo kojoj poziciji
ekrana dati jednako kvalitetnu sliku. Kod LCD monitora do izražaja dolazi
latencija.
Pasivna matrica
Pasivno-matrica LCD koristiti jednostavanu mrežu za opskrbu zaduženu za
određeni piksel na zaslonu. Stvaranje mreže je priličan proces! Ono počinje s
dva sloja stakla koja se zovu podloga. Jedan sloj daje red, a drugi daje kolone
od transparentnog vodljivog materijala. To je obično indium-tin oxide.
Redovi ili kolone su spojeni na integrirane sklopove koji kontrolisu kada je
naboj poslao dole određeni red ili kolonu. Materijal tekucis kristala je u
sendviču između dvije staklene podloge, i polarizirajući film je dodat da s
vanjske strane svakog supstrata. Za uključivanje piksela, integrirani sklop šalje
punjenje donjeg dijela date kolone I aktiviranje ispravnog reda druge. Red i
kolona sijeku se pod određenim pikselima koji pružaju napon tekućih kristala
na tom pikselu. Pasivna matrica je prilicno jednostavna, ali ima značajne
nedostatke, osobito sporo vrijeme odziva i nepreciznu regulaciju napona.
Neprecizno regulacija napona otežava pasivnom matricom sposobnost da
utječu na samo jedan piksel na vrijeme. Kada napon primjenjuje se ispraviti
jedan piksel, pikseli oko njega također djelomično ispraviti, zbog čega se
pojavljuju slike fazi i nedostaje kontrasta.
Princip rada LCD matrice
Aktivna matrica
Aktivna matrica LCD-zavisi od tankog filma tranzistora (TFT).
Uglavnom, TFT su mali prebacivcki tranzistori i kondenzatori.
Oni su raspoređeni u matrici na staklenoj podlozi. Da bi se
riješio određeni piksel, pravilan red je uključen, a zatim
punjenje je poslato dole na ispravni red. Budući da svi ostali
redovi cije su kolone isključene, samo kondenzator na
određen piksel prima naknadu. Kondenzator je u mogućnosti
da drzi punjenje do sljedećeg osvježavanja ciklusa. A ako smo
pažljivo kontrolisali količinu napona dobijenog na kristal,
možemo ga učiniti da se okrene samo dovoljno da bi nešto
svjetla proslo. Na taj način, vrlo tačno, vrlo malim koracima,
LCD može stvoriti sive skale. Većina displeja danas prikazuju
256 nivoa svjetlosti po pikselu.
Prikaz piksela u LCD matrici
Za razliku od CRT monitora u kojem se koriste
vrlo brzi fosforni premazi s kratkim vremenom
latencije, u LCD-ima se koriste tekući kristali
koji svaki put kad trebaju promijeniti stanje
osvijetljenosti piksela ili subpiksela mijenjaju
svoje kristalično stanje. Ta je promjena prilično
spora, pa se kaže da LCD-i imaju relativno
veliko vrijeme latencije. To se u praksi iskazuje
pri prikazivanju scena koje se brzo mijenjaju
pa dolazi do određenog zamućivanja slike. U
trenucima dok je slika stacionarna, tih
problema nema.

similar documents