Tento článek nosím v hlavě už několik měsíců - a teď jsem teprve našel odvahu ho napsat. Nejde o to, že by se mi nechtělo, ale o to, že jsem konečně v sobě zlomil něco, co mi bránilo napsat článek tak, aby byl pochopitelný i pro laika - jak tajně doufám.
Nechceme z DigitálníDomácnosti.cz totiž dělat další odborné fórum, ve kterém se hádají odborníci o tom, zda někdo vypustil takové či makové slovo. V dnešním článku si vysvětlíme principy zobrazování u obrazovek typu LCD, pokračovat budeme s principy podsvícení LCD panelu a skončíme vysvětlením, proč všichni výrobci mají LCD televizory s LED podsvícením, jen Samsung má televizory LED.
Tento článek volně nepřímo navazuje na článek o slepých uličkách HDTV - externí odkaz , protože popisuje nejvíce se rozvíjející oblast vývoje televizorů. Plazmová technologie už dosáhla v podstatě svých limitů a na LCD je stále co zlepšovat, i když panely samotné už jsou na hranici, kdy není fyzikálně možný další jejich vývoj. Poroto se zkvalitnění LCD systému zobrazování přidávají další faktory, které ovlivňují LCD jako celek, LCD panel samotný je pouze součástí tohoto dění.
Bohužel se nevyhneme tomu, abychom si popsali nejprve princip zobrazení LCD panelu. Pokusím se to udělat pro technické analfabety nejpřístupnější formou a dopustím se možná i značných zjednodušení, které mi (snad) odborníci odpustí.
LCD panel se skládá z několika vrstev - typicky a zjednodušeně je tvořen osmi vrstvami. Na obrázku vidíte (zdola) podsvětlovací panel, který není součástí LCD panelu, ale přivádí k němu světlo. Toto světlo (možná si pamatujete z fyziky) kmitá všemi směry. Vertikální polarizační filtr však omezí kmitání světla pouze ve vertikálním směru (viz dále). Následuje skleněná deska, která slouží jako nosník pro vertikální filtr a pro elektroniku - tedy rozvod elektrické energie k jednotlivým subpixelům (jeden pixel na obrazovce LCD je tvořen třemi subpixely pro tři základní barvy - RGB = červenou, zelenou a modrou). Následuje pak vrstva tekutých krystalů, která vzniká nanesením polymerů na zadní skleněnou desku a nad elektrody. Tak je umožněno propouštění světla k divákovi. Nad touto vrstvou je pak barevná maska, která obarví světlo procházející jednotlivými subpixely a směruje je k dalšímu nosnému prvku soustavy - druhé skleněné desce. Na ní je pak nanesena vrstva, vykonávající funkci horizontálního polarizačního filtru, který propustí světlo „otočené" vrstvou tekutých krystalů. Přední kryt se stará o to, abyste precizně vyrobený polarizační filtr nepoškodili například při utírání prachu televizní obrazovky.
LCD panel je velmi složitá záležitost, protože se skládá z mnoha vrstev - nicméně výrobcům se podařilo dotáhnout do dokonalosti nejen rychlost reakce panelu, ale třeba i rozvod elektrické energie k jednotlivým buňkám LCD panelu, které jsou základem jeho činnosti a tím zvýšit rozlišení panelu a zmenšit viditelné přechody (schody) mezi kontrastně odlišnými plochami na obrazovce. Popis funkce jednotlivých vrstev LCD panelu máte přímo u obrázku nad tímto textem.
Nyní se podíváme na princip činnosti vrstvy tekutých krystalů. Jak už víte, tato vrstva pracuje na principu vrstvy tekutých krystalů v jednotlivých subpixelech. Tekuté krystaly si představte jako válečky, které se volně pohybují v tekutině. Přivedením elektrického napětí se dokážou zformovat do stejného směru a tím zamezí průchodu světla. Viz následující dva obrázky.
Zjednodušený princip činnosti LCD panelu. V něm jsme záměrně vynechali další vrstvy, které nejsou pro vysvětlení principu činnosti důležité. Podsvětlovací panel přivádí světlo rovnoměrně pod celou plochu LCD panelu. Světlo v něm kmitá všemi směry a vertikální polarizační filtr se postará o to, aby do organické vrstvy, tvořené tekutými krystaly, přišlo světlo polarizované pouze ve vertikálním směru. Pokud jsou tekuté krystaly natočeny tak, že mohou světlo „otočit" o 90°, pak se kmitání procházejícího světla změní z vertikálního na horizontální a proto je pak propuštěno horizontálním polarizačním filtrem k divákovi (situace na obou obrázcích vlevo). Pro zjednodušení jsme vynechali panel, který obarví jednotlivé světelné dráhy na cestě k divákovu oku, protože tato věc je naprosto logická a snad každý ji dokáže pochopit. Situace na pravé části obrázku odpovídá stavu, kdy jsou pomocí elektrického impulsu „srovnány" všechny tekuté krystaly tak, že světlo nepropustí - prostě nedovolí jeho „otočení" z vertikální polarizace na horizontální. Výsledkem je, že světlo neprojde a subpixel je pro průchod světla uzavřen. Na horním obrázku vidíte pro lepší představu postupně „natáčené" krystalky, které světlo při průchodu vrstvou tekutých krystalů dokážou otočit z vertikálního na horizontální směr, jinak řečeno, světlo od podsvětlovacího panelu propustit až k divákovým očím. Pod tím pak vidíte orientaci světla - směr jeho kmitání, abyste si představili, jakým způsobem projde až k divákovu oku. Pravé strany obou obrázků pak znázorňují domény, otočené do jednoho směru (nahoře), které světlo „neotočí" a to tedy neproste k oku diváka, spodní obrázek pak ukazuje směr kmitání - a jak vidíte průchodu stále neovlivněného vertikálního směru kmitání zabrání horní horizontální polarizační filtr.
Je jasné, že pokud by se všechny tekuté krystaly nesrovnaly do patřičného směru, výsledkem bude, že černá barva nebude úplně černá, ale šedá. To byla v počátcích výroby LCD panelů jejich obrovská nevýhoda ve srovnání s panely plazmovými. Ty jsou totiž aktivní - na rozdíl od LCD, které jen pasivně propouštějí světlo - a tak u prvních plazmových televizorů bylo možné dosáhnout mnohem lepších výsledků v kontrastu (ten se udává jako poměr mezi nejsvětlejší bílou - tedy maximální úrovní bílé, jakou je panel schopen zobrazit - a nejčernější černou, jakou panel dokáže zobrazit - a tady právě panely LCD byly hodně pozadu, protože i když měly „zavřeny" buňky, subpixely, tyto přeci jen propouštěly světlo a kontrast byl prachbídný).
Plazmové televizory byly i rychlejší, protože po odpojení elektrické energie v subpixelu LCD panelu ještě dost dlouhou dobu trvalo, než se buňky - subpixely - uzavřely (jinými slovy, než se tekuté krystaly „rozházely" tak, aby zabránily průchodu světla). Tato činnosti pak ovlivňovala rychlost panelu, takže měřené hodnoty se pohybovaly nejprve kolem 10 ms a více a na LCD obrazovce způsobovaly „závojíček", patrný zejména při „švenkování" kamery, kdy se vytvářely přechody s ostrým kontrastem mezi světlou barvou a černou nebo mezi jednotlivými základními barvami RGB.
Aby se dosáhlo mnohem lepších hodnot v kontrastech LCD panelů, vedly v podstatě dvě cesty. Ta první byla ve zvýšení citlivosti tekutých krystalů vývojem nových používaných polykrystalických materiálů, které ale kupodivu zkvalitnily i reakční dobu obrazovek a tím přispěly k podstatnému vylepšení obrazu. Druhá cesta pro zvýšení kontrastu vedla k vývoji nových metod podsvětlování LCD panelů - ale o tom se dozvíte v následujícím článku.
Na začátku článku jsme uvedli, že LCD panely jsou v podstatě u konce svých sil a další vývoj není v podstatě možný. Ano, je to tak, rychlost reakce LCD panelu odhadují odborníci na 4 ms, některé technologické firmy zveřejňují možnou rychlost reakce 2 nebo dokonce jen 1 miliskendu. Pod tuto hranici ale asi - z fyzikálních důvodů principů práce tekutých krystalů - nebude možné se dostat. I když, kdoví…
Proto se do budoucna stále uvažuje o nasazení jiných principů zobrazení, jako jsou (asi zatím) na smetiště dějin odložené technologie SED nebo OLED, které se v podstatě dnes věnuje jen LG, když ji Samsung i Sony (prozatím?) odložily, jak víte z článků v DigitálníDomácnosti.cz. Na druhou stranu právě odvrácení se výrobců jako Samsung a Sony od OLED technologie značí, že nejen tyto firmy, ale i další (Philips) ještě neřekly své poslední slovo technologii LCD a technologii plazmové (především Panasonic).
Možné ale je, že v tento okamžik mají firmy jiné priority. Tím máme na mysli 3D. Ovšem je tu jedna nepotěšující zpráva - podle názoru odborníků až 30 procent lidí není schopno 3D efekt vůbec rozeznat nebo se jim při sledování 3D dělá špatně. A to je špatné i pro firmy. O to více a usilovněji proto asi pracují na principech 3D zobrazení, u kterého by nebylo nutné používat aktivní 3D brýle. A jen tak mezi námi - technologie LCD, jak jsem pochopil, je ideální pro tvorbu 3D panelů. Takových, jako předvedl právě třeba Philips na letošní výstavě FIA 2010 v Berlíně. Nelichotivé výsledky výzkumů, týkajících se nemožnosti používání 3D však asi ani tento bezbrýlový princip nevyřeší…
(Příště: podsvícení u LCD televizorů)
Zveřejněno: 07. 11. 2010
ViewSonic uvádí monitory s webkamerou s certifikací Zoom, Windows Hello a dokovací stanicí
Jak vybrat čerpadlo pro filtraci a vypouštění bazénu?
AOC uvádí monitory pro kreativceřady Graphic Pro U3
Mesh síť Deco X10 s vysokým dosahem v každém rohu
ESET uvádí na trh novou službu MDR, pomůže firmám s řízením a správou kybernetické bezpečnosti