Budowa monitora LCD.

Większośd obecnie spotykanych monitorów LCD posiada cyfrowy interfejs komunikacyjny DVI, który
jest naturalnym dla nich źródłem sygnału. Wyjątkiem są egzemplarze najtaosze z sektora Low-End,
które jednakże za udostępnianie interfejsu D-Sub płacą wydatnym pogorszeniem jakości
wyświetlanego obrazu wskutek podwójnej konwersji sygnału: DAC na karcie grafiki i ADC w
monitorze.

Obraz na ekranie ciekłokrystalicznym zaczyna się pojawiad wtedy, gdy różne obszary ekranu zostają
odpowiednio pobudzone elektrycznie. Prześledźmy to na przykładzie wyświetlaczy, jakie możemy
spotkad chodby w kalkulatorach czy zegarkach naręcznych. Urządzenia te mają najczęściej ekrany LCD
wykorzystujące najprostszą technologię TN (twisted nematic). Rysunek powyżej przedstawia
uproszczony schemat powstawania pojedynczego piksela obrazu na takim właśnie ekranie. W
przekroju ekran LCD-TN można sobie wyobrazid jako coś w rodzaju hamburgera. Substancja
ciekłokrystaliczna znajduje się pomiędzy dwiema warstwami wyrównawczymi (tzw. alignment
layers). Światło przechodząc przez jedną warstwę zmienia ułożenie cząsteczek ciekłego kryształu (np.
bifenylu), skręcając je (stąd nazwa twisted, co oznacza skręcony) o 90 stopni. Fakt ten powoduje, że
zmienia się także polaryzacja światła podczas jego przejścia. Nieco inne zachowanie się cząsteczek
można zaobserwowad, gdy na warstwach wyrównujących pojawi się napięcie elektryczne; cząsteczki
przestają się skręcad i zjawisko polaryzacji zanika. Gdybyśmy ograniczyli się tylko do tych elementów,
skonstruowany w ten sposób wyświetlacz niestety nie byłby w stanie funkcjonowad. Co prawda

cząsteczki zachowywałyby się pod wpływem światła w sposób naturalny (skręcając), a pod wpływem
napięcia zjawisko by zanikało, ale obserwator takiego ekranu nie dostrzegłby na jego powierzchni
najmniejszej plamki.
Do wykorzystania zjawiska polaryzacji konieczne było jeszcze otoczenie warstw wyrównujących,
zawierających substancję ciekłokrystaliczną, filtrami polaryzacyjnymi o osiach polaryzacyjnych
prostopadłych względem siebie. W sytuacji braku zasilania nic się w zasadzie nie zmienia; światło,
chod ulega (dzięki cząsteczkom) polaryzacji, przechodzi przez całośd układu. W efekcie obserwator
niczego nie zauważy. Stan ten diametralnie ulega zmianie, gdy na warstwach wyrównujących pojawi
się napięcie; cząsteczki przestają polaryzowad światło, co z kolei powoduje, że drugi filtr
polaryzacyjny nie przepuści światła niespolaryzowanego, a obserwator zobaczy na ekranie
wyświetlacza ciemną plamkę - piksel.
Tak naprawdę to, czy w powyższym przypadku na ekranie wyświetlacza zobaczymy kwadratowy
piksel czy też element o nieco innym kształcie, zależy od metody zastosowanej podczas układania
matrycy wyświetlacza. Najczęściej spotykane metody ułożenia przedstawia rysunek poniżej.

Powyższy schemat wyjaśnia co prawda powstawanie obrazu na ekranach, ale tylko takich, które nie
emitują światła, a ponadto są monochromatyczne. Zajmiemy się teraz kwestiami podświetlania i
koloru. Dopóki wyświetlacz nie emituje światła, to, aby pojawił się obraz (w postaci zbioru ciemnych
pikseli), wymaga chodby odrobiny światła zewnętrznego, które jest odbijane przez lustra znajdujące
się w strukturze wyświetlacza i dopiero polaryzowane.
Ten sposób jednak ma zastosowanie tylko w bardzo prostych urządzeniach zaopatrzonych w
wyświetlacze monochromatyczne (kalkulatory, zegarki, proste elektroniczne notesy itp.). W
przypadku ekranów stosowanych w notebookach czy telewizorach z ekranami ciekłokrystalicznymi
stosuje się wewnętrzne podświetlenie. Jest ono zresztą warunkiem wyświetlania koloru. Czasami też
stosuje się rozwiązania pośrednie. Np. w samochodowych czy lotniczych panelach
ciekłokrystalicznych stosuje się rozwiązanie polegające na tym, że w zależności od poziomu
oświetlenia zewnętrznego (jego jasności) wykorzystywane są lustra bądź też wewnętrzne
podświetlenie. Użycie obydwu tych rozwiązao stało się możliwe dzięki zastosowaniu luster
półprzezroczystych.

W jaki zatem sposób uzyskiwany jest kolorowy obraz? Odpowiedź jest stosunkowo prosta (rysunek
powyżej). W strukturze wyświetlacza stosuje się zestaw filtrów podzielonych pod względem funkcji
na kontrolę emisji jednej z trzech barw podstawowych: czerwonej (R), zielonej (G) oraz niebieskiej
(B). W zależności od zastosowania danego wyświetlacza stosuje się różne rozmieszczenie matrycy
barwnej. W przypadku obrazów telewizyjnych większe znaczenie ma płynne przejście między
kolorami, natomiast w przypadku obrazu komputerowego inne ułożenie filtrów owocuje
zwiększeniem kontrastu (kosztem liczby emitowanych kolorów).

Każdemu, kto widział starszy typ komputera przenośnego wyposażonego w matrycę pasywną, znany
jest efekt, kiedy szybko poruszający się na ekranie obiekt może pozostawiad za sobą ślady. To, że w
dzisiejszych notebookach takie zjawisko nie występuje, zawdzięczamy użyciu tzw. aktywnej matrycy.
Jakie są różnice? Znowu odwołamy się do rysunku (poniżej), przedstawiającego schemat obydwu
typów matryc. Jak widad oprócz znanych już nam elementów (warstw wyrównujących, filtrów
polaryzacyjnych) pojawiło się kilka nowych.

Zwródmy uwagę na rozmieszczenie układu elektrod pomiędzy warstwą wyrównującą a filtrami
polaryzacyjnymi. Właśnie dzięki ukierunkowanym ładunkom elektrycznym (rozmieszczanym dzięki
gęstej siatce elektrod) możliwe jest w ogóle powstawanie skomplikowanych obrazów, które na
dodatek są kolorowe (patrz warstwa filtrów na schemacie). W wyświetlaczu korzystającym z matrycy
pasywnej elektrody rozmieszczone są na obydwu podłożach każdego elementu ciekłokrystalicznego.
Sygnał elektryczny jest w takim przypadku wysyłany do obydwu przewodników w odpowiednim
czasie, w celu wybrania właściwego piksela. Właśnie opóźnienie, jakie jest konieczne do zgrania
sygnału na obydwu warstwach elektrod powoduje wspomniany wyżej efekt bezwładności obrazu. W
matrycy aktywnej natomiast występuje tylko jedna warstwa elektrod, tworzących cienkowarstwowe
tranzystory przełączające (TFT - Thin Film Transistor). Każdy z tych tranzystorów odpowiada
pojedynczemu pikselowi obrazu. Uzyskane dzięki zastosowaniu tranzystorów rozmieszczenie elektrod
tylko na jednej płaszczyźnie pozwoliło na wyeliminowanie opóźnieo - na ekranach TFT efekt
bezwładności nie występuje.

Uszkodzenia monitorów LCD.

Ze względu na zaawansowany technologicznie proces wytwórczy oraz cyfrowy sposób sterowania
wyświetlaniem obrazu, monitory LCD nie wykazują zniekształceo obrazu charakterystycznych dla
monitorów CRT. Jednakże z uwagi na skomplikowany i trudny technicznie proces wytwarzania
pojedynczych komórek ciekłokrystalicznych na matrycy ekranu, monitory LCD mają swoje własne
charakterystyczne wady. Należą do nich:

Martwe piksele powstające w matrycach TFT kiedy przerwaniu ulegnie któreś z doprowadzeo
elektrycznych. Uszkodzenie może dotyczyd całego piksela, lub tylko jednej lub dwu barw składowych
(następuje wówczas zafałszowanie w wyświetlaniu barw tego piksela).

Aktywne piksele powstające w matrycach TFT kiedy któreś z doprowadzeo elektrycznych ulegnie
zwarciu. Uszkodzenie to objawia się stałym świeceniem piksela na biało lub jednej z podstawowych
kombinacji koloru.

Nierównomierne oświetlenie tła w matrycach w których podświetlenie tła uzyskuje się poprzez
wprowadzanie światłowodami dodatkowego światła z jarzeniówek w obszar pomiędzy komórkami TFT
a tylnym lustrem.