Peter Kalanin IV.A

1. LCD (liquid crystals display) • Všeobecná charakteristika monitorov (3) • História tekutých kryštálov (4) • Charakteristika tekutých kryštálov (5) • Zloženie LCD (6) • Podsvietenie displeja (7) • Charakteristika LCD monitora (8) • Porovnanie LCD a CRT monitorov (9) • Záver (10) • Použité zdroje (11) Peter Kalanin IV.A

2. Všeobecná charakteristika monitorov Monitor je zariadenie, ktoré zobrazuje informácie zo zdroja (napr. PC) priamo užívateľovi. Najstarším výstupným zariadením je monitor. Spočiatku to bol iba obyčajný televízor, ktorý mal nízku obnovovaciu frekvenciu (koľkokrát za sekundu sa zobrazí obrazová informácia), nízke rozlíšenie, zaberal strašne veľa priestoru a vyžaroval množstvo nežiadúcich emisií. Dnes sa používajú moderné monitory, ktoré vzhľadom k svojej veľkosti poskytujú vysoké rozlíšenie, optimálnu obnovovaciu frekvenciu a vyžarujú omnoho menej emisií. Princíp však ostáva stále rovnaký iba pri CRT monitoroch. LCD monitory, alebo napr. plazmové monitory už pracujú na zložitejšom princípe, kde sa využívajú najmä tekuté kryštály alebo plazma. Monitor ako zariadenie je veľmi zložitá sústava viacerých zariadení, ktoré  môžu pracovať na niekoľkých metódach zobrazovania.

3. História tekutých kryštálov LC boli objavené už asi pred 150 rokmi. Zhruba v polovici 19. stor. objavili Virchow, Mettenheimer a Valentin, že nervové vlákno, ktoré skúmali, vytvorilo pri vložení do vody tekutú substanciu, ktorá sa pri použití polarizovaného svetla chovala nezvyčajne. Oni neverili, že je to iná fáza, ale napriek tomu sú spomínaní traja považovaní za objaviteľov LC. Neskôr, v roku 1877, Otto Lehmann použil polarizační mikroskop s kontrolou teploty vzorky k preskúmaniu prechodu medzi fázami rôznych látok. Zistil, že jedna z látok pri prechode z tekutej do pevnej fázy vytvorila akúsi medzifázu. V roku 1888 Rakúsky botanik Friedrich Reinitzer skúmal vlastnosti organickej látky založenej na cholesterolu pri tavení. Zistil, že látka roztavená na 145,5°C tvorí medzifázu a kvapalná je až pri teplote 178,5°C. Neskôr bola táto fáza pomenovaná ako fáza tekutých kryštálov (liquid crystal phase). Po roku 1888 začala éra výskumov a vývojov tekutých kryštálov. Vzniklo veľké množstvo významných teoretických objavov. V roku 1922 v Paríži Georges Freidel spravil mnoho experimentov a bol prvý, kto zistil, že molekuly tekutých kryštálov sa orientujú v smere el. poľa. Navrhol klasifikačnú schému pre delenie tekutých kryštálov na nematic, smectic a cholesteric, ktorá sa používa dodnes. V roku 1968 vedci z RCA predviedli displej z tekutých kryštálov. Záujem o LC samozrejme okamžite stúpol čiastočne vďaka možnostiam, ktoré LC ponúkalo a tiež vďaka komerčnému záujmu o LCD. I napriek tomu sú ešte aj dnes v tejto oblasti nevyriešené niektoré otázky.

4. Charakteristika tekutých kryštálov Niektoré organické látky sa vyskytujú vo viacerých skupenstvách ako len v pevnom a kvapalnom. Tieto látky sa označujú ako kvapalné kryštály a ich molekulám sa často hovorí mesogeny. Ich odlišné fázy medzi pevným a kvapalným stavom sú kvapalné kryštalické fázy (liquid crystaline phases), alebo tiež mesofázy (mesophases). Molekuly týchto látok sú väčšinou dlhé a úzke. Kvapalná kryštalická fáza má niektoré vlastnosti kvapalnej i pevnej fázy. Je tekutá ako kvapalina, ale má optické a elektromagnetické vlastnosti ako pevná látka. Veľmi významnou vlastnosťou tekutých kryštálov je, že orientované usporiadanie ich molekúl spôsobuje mnoho zaujímavých optických javov. Dochádza k zmene polarizácie svetla, ktoré nimi prechádza, v závislosti na polohe molekúl materiálu. Ďalšia významná vlastnosť je správanie sa v elektrickom poli. Molekuly sú neutrálne. Môžu sa líšiť iba veľkosťou el. náboja v jednotlivých častiach molekuly. Pokiaľ má jedna časť molekuly kladný náboj a druhá časť záporný (čo je väčšina prípadov), potom sa molekula stáva dipólom. V elektrickom poli má dipól snahu otočiť sa v jeho smere. Oba tieto efekty sa využívajú práve v LCD.

5. Zloženie LCD Prvá vrstva - sklenená doštička - je pokrytá tenkou vrstvou metal oxidu, ktorý pôsobí ako elektróda. Tento film je usporiadaný do stĺpcov a radov (displej s pasívnou maticou) alebo do individuálnych obrazcov (displej s aktívnou maticou). Elektródy sú použité k nastaveniu napätia medzi časťami, ktoré chceme zviditeľniť. Nasleduje polymerová zarovnávacia vrstva (obvykle polyamid). Táto vrstva prechádza procesom škrabania, ktorý v nej zanechá série rovnobežných rýh. Tieto drážky pomáhajú zarovnávať molekuly LC do správneho smeru. Sú pripravené 2 rovnaké doštičky a jedna z nich je z vnútornej strany pokrytá distančnou vrstvou guličiek polyméru. Táto vrstva zaisťuje konštantnú medzeru medzi doštičkami, kam bude umiestnení kvapalný kryštál. Obe doštičky sú spojené a ich hrany sa zlepia epoxidom. Roh sa necháva otvorený, aby medzi ne mohol byť vo vákuu vsadený LC. Akonáhle je displej naplnený tekutými kryštálmi, roh sa zalepí a na povrch skiel sa nanesú polarizačné vrstvy vo vhodnom smere. V Twisted Nematic displeji sú ryhy v zarovnávacích vrstvách na seba navzájom kolmé a polarizéry sú s nimi rovnobežné. U Super Twisted Nematic sú zarovnávacie vrstvy umiestnené v závislosti na nastavení uhlu twistu od 180° do 270°. Displej je dokončený pripojením vývodu, ktorým sa privádza napätie do určených častí displeja.

6. Podsvietenie displeja Používajú sa 3 druhy podsvietenia displejov: EL - Electroluminiscent. Je to veľmi tenká doštička vydávajúca svetlo. Je dostupná v rôznych farbách. Spotreba energie je nízka, ale vyžaduje striedavé napätie 80 - 100 V. Naviac jej životnosť je 10x nižšia ako pri LED (3000 - 5000 hodín). LED - Light Emitting Diode. Medzi ich výhody patrí dlhá životnosť a nevyžadujú vysoké napätie. Nevýhodou je vysoká spotreba energie oproti EL. CFL - Cold Cathode Fluorescent Lamp (Fluorescenčná lampa so studenou katódou). Má nízku spotrebu energie a vydáva jasné biele svetlo. Napájacie napätie je 270 - 300 V. Používajú sa v grafických LCD a majú dlhšiu životnosť ako EL (10 000 - 15 000 hodín). Prakticky žiadny LCD displej v súčasnosti neposkytne dokonale plynulý obraz (dokonalé podsvietenie). Zároveň treba dodať, že nepravidelnosti sú pri bežnej práci celkom neviditeľné, alebo viditeľne zanedbateľné. Je dobré vedieť, že isté diskrétne náznaky fľakov sú normálne. Ukážka nerovnomernéhopodsvietenia

7. Charakteristika spoľahlivosti LCD S LCD displejmi sa už dlho stretávame u notebookov, ale až v súčasnosti sa začínajú presadzovať aj v oblasti stolných počítačov. To súvisí aj so znížením ich cien a tiež s vylepšením ich kvality. Najprv dosahovala výroba odpad pri výrobe LCD až 80%. Zlepšovaním technológie výroby toto percento neustále klesá. Je nutné si uvedomiť, že jeden RGB LCD monitor s rozlíšením 1024x768 bodov obsahuje 2 539 296 tranzistorov. Vadný bod je stav na LCD displeji, kedy jeden z trojice bodov RGB (červený, modrý, zelený) tvoriacich pixel je stále v zapnutom (dark defect - tmavý bod) alebo vypnutom stave (bright defect - svetlý bod). Výrobcovia uvádzajú dovolený počet vadných bodov vzniknutých pri výrobe panelu 5 až 10 bodov pre veľkosť 15". Záleží na oblasti výskytu a na tom, či ide o jediný bod z trojice, alebo o dvojicu, či trojicu bodov. LCD panel bez jediného vadného bodu je skôr výnimkou, bežné sú 2-3 vadné body, ktoré nie sú dôvodom k reklamácií, ale sú v povolenej tolerancii.

8. Porovnanie LCD a CRT monitorov • Rozlíšenie: LCD monitory majú fyzické rozlíšenie dané prostým počtom tranzistorov. Vyššie rozlíšenie, než je to fyzické sa zobraziť nemôže. Pri použití nižšieho rozlíšenia dochádza k veľkému skresleniu. Preto sa používajú rôzne interpolačné techniky k redukcii tohoto javu. Klasické monitory týmto javom netrpia. • Ostrosť: U LCD displejov je ostrosť maximálna vzhľadom k fyzickému rozlíšeniu. Všetky miesta na obrazovke majú rovnaký kontrast. Zatiaľ čo u klasických monitorov to tak ľahko dosiahnuť nemôžme. Mriežky riadiace jas majú určitú zotrvačnosť a hlavne všetky tri paprsky (RGB) sa nedajú zamerať dokonale presne po celej ploche. To všetko platí pre fyzické rozlíšenie LCD displeja. Na nižších rozlíšeniach sa situácia koná opačne. • Zdravie: Jedným z najsilnejších argumentov použitia LCD displejov namiesto klasických monitorov je zdravotné hľadisko. Z LCD displeja nevyletujú žiadne elektróny, ani ióny, a také elektromagnetické vlnenie je úplne minimálne pri porovnávaní s klasickými monitormi. Porovnanie LCD a CRT monitora

9. Záver Vo svojej práci som sa snažil podrobne vysvetliť princíp LCD a poukázať na klady a zápory používania LCD oproti klasickým monitorom. Mojim cieľom bolo informovať o vývoji LCD a o nástupe novej generácie LCD, najmä pri používaní v monitoroch. Porovnával som dôležité vlastnosti pri LCD a CRT monitoroch. Z výsledkov porovnaní je jasné, že LCD monitory sa stanú čoskoro nástupcom CRT monitorov. I napriek tomu, že obsahujú aj záporné vlastnosti, v celkovom porovnaní s CRT majú omnoho vyššie kvality. Verím, že v skorej budúcnosti ceny LCD monitorov klesnú, a LCD sa stanú bežnou súčasťou PC v domácnosti. kalko5@zoznam.sk Ďakujem :-)

10. Použité zdroje Horák, J.: Hardware – Učebnica pro pokročilé. Praha: Computer Press, 2001 Roubal, P.: Informatika a výpočetný technika. Praha: Computer Press, 2000 Mueller, S.: Osobný počítač – Nejpodrobnejší průvodce hardwarem. Praha: Computer Press, 2001 www.pc.sk www.pcrevue.sk www.google.com (vyhľadávač obrázkov)