BUDOWA I DZIAA
ANIE MONITORA LCD.
.
Ciekły kryształ to substancja prawie przezroczysta, mogąca
przyjmować stan zarówno stały jak i ciekły. Światło przechodzące
przez ciekłe kryształy podą\
a za uło\
eniem tworzÄ…cych je
molekuł. W 1960 r. odkryto, \
e pobudzenie napięciem
elektrycznym ciekłych kryształów zmienia ich poło\
enie, a co za tym idzie  sposób
przenikania przez nie światła.
Ciekłe kryształy zostały wynalezione w XIX wieku przez austriackiego botanika Friedricha Reinitzera. Termin
 ciekły kryształ rozpropagował niemiecki fizyk Otto Lehmann
Od tego czasu ciekłych kryształów zaczęto u\
ywać w wi elu urządzeniach, na przykład
telewizorach, projektorach, cyfrowych kamerach wideo czy aparatach cyfrowych. Aktualnie
stosuje się prawie wyłącznie technologię TFT, która gwarantuje wysoką jakość obrazu.
Tanie rozwiązania DSTN będące matrycami pasywnymi odeszły ju\
do lamusa.
Pierwszy seryjnie produkowany wyświetlacz ciekłokrystaliczny ujrzał światło dzienne w 1973 r., gdy firma
Sharp rozpoczęła sprzeda\
kalkulatora EL-8025.
Budowa i zasada działania wyświetlacza LCD.
Wszystkie wyświetlacze LCD (Liquid Crystal Display) w podobny sposób wykorzystują
zjawisko oddziaływania ciekłych kryształów na spolaryzowane światło.
Upraszczając, zasada działania monitora LCD polega na tym, \
e promień światła przechodząc
przez specjalny filtr polaryzacyjny ulega  uporządkowaniu w ściśle określonym kierunku
(płaszczyz
nie) , na przykład w pionie lub poziomie. Spolaryzowane światło, trafiając
następnie na drugi filtr, jest albo wytłumiane (gdy osie polaryzacji obu filtrów są
skrzy\
owane), albo przechodzi przez niego bez przeszkód (obie płaszczyzny polaryzacji są
ustawione równolegle względem siebie).
Ekran LCD składa się z dwóch warstw ciekłych kryształów umieszczonych pomiędzy
dwiema odpowiednio wyprofilowanymi powierzchniami, z których jedna jest ustawiona pod
kÄ…tem 90° wobec drugiej.
Jeśli molekuły na jednej powierzchni ustawione są z północy na zachód, to na drugiej
powierzchni ju\
ze wschodu na zachód. Molekuły znajdujące się między nimi muszą się
przemieÅ›cić o 90°, podobnie jak Å›wiatÅ‚o podÄ…\
ające za ich poło\
eniem.
Wystarczy jednak przyło\
yć do ciekłych kryształów napięcie elektryczne, a molekuły
zaczną się przemieszczać pionowo, pozwalając przejść światłu bez zmiany poło\
enia o 90°.
Ekran LCD jest matrycą, na której znajduje się dokładnie tyle punktów (pikseli), z ilu
składa się rozdzielczość podstawowa monitora, tak zwana rozdzielczość natywna.
I tak dla monitorów 15" jest to 1024x768 pikseli, a dla 17" i większości 19" 1280x1024
pikseli. Ka\
dy piksel składa się podobnie jak w monitorach CRT z trzech subpikseli
odpowiedzialnych za wyświetlanie trzech podstawowych barw: zielonej, czerwonej
i niebieskiej.
Tu\
za matrycą znajdują się specjalne świetlówki, które podświetlają ją od tyłu, zaś
układ elektroniczny steruje zapalaniem poszczególnych komórek (pikseli). Dlatego te\
dla
monitorów LCD mamy niewielką grubość ekranu i jego niewielki cię\
ar, jak równie\
brak
jakiegokolwiek negatywnego promieniowania.
Monitor LCD w przeciwieństwie do modeli CRT pracuje z maksymalną jakością tylko
w rozdzielczości rzeczywistej, bo LCD ma stałą liczbę pikseli. Oczywiście prezentacja
obrazu z inną rozdzielczością jest mo\
liwa, jednak wtedy mamy do wyboru dwa sposoby
oglądania obrazu  wyświetlany na fragmencie matrycy odpowiadającej danej
rozdzielczości (na przykład 640x480 na panelu o rzeczywistej rozdzielczości 1024x768)
lub prezentowany na całej powierzchni ekranu przy u\
yciu algorytmów skalowania.
Ka\
dy piksel matrycy LCD jest aktywowany oddzielnie i znajduje siÄ™ w stanie
włączonym albo wyłączonym. Dzięki większej bezwładności w monitorach LCD prezentacja
stabilnego obrazu nie wymaga częstego odświe\
ania. Wystarczy częstotliwość rzędu 60 Hz.
Rodzaje matryc LCD
Matryce monitorów LCD mo\
emy podzielić na pasywne i aktywne.
Kryształy w matrycach pasywnych (zwane czasem ekranami STN, DSN lub TSN) są
adresowane poprzez ładunki lokalne, przy czym nic nie powstrzymuje ładunków
elektrycznych przed rozpływaniem się na boki i wpływaniem na poło\
enie kryształów
sÄ…siednich. StÄ…d rozmyty obraz matrycy pasywnej, smugi i cienie ciÄ…gnÄ…ce siÄ™ za obiektami.
Pasywna matryca LCD składa się z kilku warstw. Tylną stanowi element podświetlający,
czyli najczęściej lampa jarzeniowa. Światło powstałe w ten sposób przechodzi przez element
rozpraszajÄ…cy tak, aby mo\
liwie równomiernie podświetlić cały panel. Następną warstwą jest
filtr polaryzacyjny, a zaraz za nim przezroczyste elektrody umieszczające ciekłe kryształy
w poło\
eniu spoczynkowym. Za tym elementem znajduje się warstwa ciekłych kryształów
powodujÄ…ca  skrÄ™cenie Å›wiatÅ‚a o 90°. W ten sposób uzyskujemy obraz na ekranie panelu.
Jeśli obraz na panelu ma być kolorowy, to niezbędna jest dodatkowa warstwa z filtrem trzech
podstawowych barw.
Matryce aktywne zbudowane są z tranzystorów cienkowarstwowych (thin film
transistor, TFT), które gromadzą i utrzymują ładunki elektryczne, zapobiegając ich
rozlewaniu się na inne piksele. Taki tranzystor przekazuje odpowiednie napięcie tylko do
jednego kryształu, dzięki czemu nie ma smu\
enia ani rozmycia obrazu.
Światło pochodzące z umieszczonego w tle z
ródła przechodzi przez dwa filtry
polaryzacyjne, filtr koloru (niebieski, czerwony lub zielony) oraz warstwę ciekłego
kryształu, po czym dociera do oka
u\
ytkownika. Powiększenie na rysunku
przedstawia poło\
enie i skalę rozmiarów (rys. 15.).
Rys. 15. Budowa monitora LCD
Podsumowanie
Ekran jest podświetlany od spodu przez neonówki, których liczba zale\
y od klasy
wyświetlacza. W najtańszych modelach stosowana jest jedna, w dro\
szych nawet cztery1.
W celu zapewnienia równomiernego podświetlenia światło neonówek jest kierowane na
ekran za pomocą systemu reflektorów.
Panel LCD składa się z dwóch paneli, otaczających z dwóch stron matrycę z pikselami,
z których ka\
dy składa się z trzech punktów posiadających filtr odpowiedniego koloru
(czerwony, zielony lub niebieski).
Ka\
de trzy punkty składające się na triadę RGB są sterowane przez napięcie tranzystora.
Napięcie to, mogące się zmieniać w szerokich granicach, powoduje, \
e ciekłe kryształy
w ka\
dym z punktów przekręcają się o określony kąt, który określa ilość światła, jaka
mo\
e się przedostać przez dany punkt, i w efekcie jego kolor.
Kryształy słu\
ą do zmiany polaryzacji światła. Jeśli jest ona zgodna z filtrem
polaryzacyjnym, światło się przezeń przedostanie. W przeciwnym przypadku, gdy
kierunek polaryzacji światła jest prostopadły w stosunku do kierunku filtra, światło nie
przedostanie siÄ™ i dany punkt pozostanie czarny.
1
Większa liczba neonówek nie wpływa na jakość obrazu, są one montowane w celu przedłu\
enia czasu pracy
monitora. Pojedyncza neonówka jest w stanie świecić przez 50 tysięcy godzin, zaś elektronika wyświetlacza będzie
działać nawet dwa lub trzy razy dłu\
ej. Tym sposobem po uszkodzeniu jednej z neonówek wyświetlacz dalej nadaje
siÄ™ do u\
ytku.