Tekuté krystaly k vašim službám

MICHAL ŠKACH  |  
tekuté krystaly

Skupiny molekul tekutých krystalů, uvězněné mezi dvojicí skel, čekají na další surový zásah elektrickým proudem. Průhledné elektrody v pozici vězeňských dozorců jsou připraveny uvést všechny do pozoru a nadiktovat další vývoj. Světelná spartakiáda může začít.

Technologie zobrazovacích zařízení se během posledních několika let prudce vyšvihla a na místo klasických CRT monitorů a televizorů se skleněnou obrazovkou nastoupily modernější LCD panely. Při nákupu nového monitoru je však zapotřebí pečlivě vybírat, neboť existuje několik různých technologií, na jejichž základě panely pracují a které výrazným způsobem promlouvají do konečné kvality obrazu. Zkratka LCD neboli Liquid Crystal Display označuje obrazovky pracující s tekutými krystaly, jejichž molekuly lze pomocí elektrického proudu přimět k natočení do různé pozice.

Displeje dělíme na pasivní STN (Supertwist Nematic) nebo aktivní TFT (Th in-Film Transistors), jimž se budeme věnovat. Pro pochopení celé technologie monitorů s tekutými krystaly je nutné porozumět několika základním principům, týkajícím se samotného světla. Zapomeňte však na vodovky, štětec a tradiční míchání barev – s tím byste se tentokrát moc daleko nedostali.

Ceněnými vlastnostmi displejů je vysoký kontrast a velký rozsah barev.

Světlo a stín

Spojíme-li červenou, modrou a zelenou, získáme bílou. Tyto tři barevné složky, známé pod zkratkou RGB, postačují k vytvoření jakékoli jiné barvy, kterou je lidské oko schopno zachytit. Stejný princip navíc funguje i v opačném gardu, tudíž pokud chceme získat jakoukoli barvu světla, vykouzlíme ji jednoduše z bílé. K tomu slouží tři barevné filtry zmiňovaných barev, jež – položené těsně vedle sebe – tvoří dohromady jeden pixel displeje. Barva světla je ovšem pouze jednou polovinou celého procesu. Tou zbývající je intenzita svícení, kterou je nutné regulovat pro každou barvu neboli subpixel zvlášť. A zde přichází na scénu v hlavní roli právě tekutý krystal. Světlo totiž před dopadem na barevný filtr prochází dvěma polarizačními filtry, mezi nimiž čeká na svůj artistický výkon tekutý krystal, a jakmile do něj pustíme elektrický proud, jeho molekuly se začnou natáčet a rotovat procházející světlo takovým způsobem, aby mohlo projít druhým polarizačním filtrem. Pokud by se molekuly neotočily, světlo by přes druhý filtr vůbec neprošlo a pixel by zůstal tmavý (resp. světlý u jedné z technologií).Pokud se naopak otočí na své maximum, dojde k plnému rozsvícení bodu, tedy dosažení nejvyššího jasu.Různá intenzita třech barevných miniaturních subpixelů vedle sebe tak udává celkovou barvu plochy, kterou vnímáme jako bod. Rozlišení 1600 bodů na šířku tak ve skutečnosti znamená rozmístění 4800 subpixelů.

Ceněnými vlastnostmi displejů je vysoký kontrast a velký rozsah barev.

Pozor na podsvícení

Pro dosažení jakéhokoli obrazu se bez kvalitního světla neobejdeme a u LCD panelů je ho docíleno stálým, rovnoměrným podsvícením celé plochy obrazovky. Pro co nejlepší výsledek je zapotřebí správná barva (teplota světla), která se u většiny používaných světelných zdrojů vyšplhala na hodnotu 6000 K. Jako zdroj se nejčastěji používají světelné trubice, jejichž světlo je dále rozváděno sítí optických vláken a počet výrazně ovlivňuje cenu displeje. Čím více jich použijeme, tím rovnoměrnějšího a stálejšího podsvícení můžeme dosáhnout, a více trubic také znamená menší náročnost na jejich svícení, a tudíž i delší výdrž.Stále častěji se ovšem setkáváme také s podsvícením pomocí LED diod, jež má řadu nesporných výhod.

Každý subpixel může mít vlastní zdroj podsvícení, čímž lze docílit nejen mnohem kvalitnější světelné intenzity, ale i rovnoměrnosti. Díky tomu nedochází ke tmavnutí displeje v rozích a dalším problémům, spojeným se stárnutím trubic. Neméně zajímavé jsou rovněž nižší nároky na napájení, i když pořizovací cena takovýchto krasavců zdaleka není lidová.

Způsob podsvícení do značné míry ovlivňuje jas a kontrast displeje, což jsou rovněž velmi důležité parametry. Zatímco jas – udávaný v cd/m2 -určuje celkovou svítivost bílého pixelu, kontrast sleduje rozdíl mezi bílým a černým pixelem. S jasem dnes většinou monitory problém nemají, u kontrastu je však dobré se zastavit.Nízká úroveň kontrastu může totiž způsobit, že bílý bod nebude dostatečně bílý, nebo naopak černý bude spíše šedý.

„Cvičme v rytme“

Jedním z nejdůležitějších parametrů displeje je jeho reakční doba, nebo chcete-li, doba odezvy. Udává se v řádu milisekund a určuje schopnost krystalů natočit se do požadovaného úhlu tak, aby byla zobrazena správná barva.

Můžeme ale narazit na několik hledisek měření. Dříve bylo pravidlem udávat rychlost číslem pro rise (rozsvícení) a fall (ztmavnutí) pro plný rozsah natočení krystalu. Situace přeměny úplně bílého bodu na úplně černý nebo naopak však v reálu nastane spíše výjimečně v textových aplikacích, mnohem častěji však potřebujeme změnit barvu částečně, např. při hraní her nebo sledování filmu.

I proto se začalo používat měření GTG neboli grey to grey. Paradoxně totiž může monitoru dělat větší problém přechod z hodnoty 40 na 140 než plný rozsah z 0 na 255. Je to proto, že otáčení krystalu se musí také na nějakém místě ukončit. Rychlosti udávané výrobci jsou však často velmi utopistické a odpovídají měření za nejlepších podmínek. Skutečná doba odezvy je pak v některých případech i několikanásobně vyšší.

Záleží však hodně na použité technologii panelu a pro urychlení se často používá principu OverDrive, kdy je využito krátkodobě silného elektrického pulzu pro docílení rychlejšího natočení. Tento princip má však při nepřesném načasování za následek šum v obraze.

Ceněnými vlastnostmi displejů je vysoký kontrast a velký rozsah barev.

Technologie TN+film

Twisted Nematic neboli zkráceně TN patří mezi nejstarší technologie výroby panelů a setkáme se s ní prakticky u všech základních (lowendových) modelů. Tvar pixelu byl dříve u této technologie často obdélníkový, což způsobovalo odlišný pozorovací úhel ve vertikálním a horizontálním pohledu. Dnes se již setkáváme se čtvercovými body, ale hlavní nevýhodou těchto panelů stále zůstává omezený pozorovací úhel, který se projevuje tmavnutím, popř.

žloutnutím displeje při pohledu z boku. Technologie TN je na tom nejhůře také z hlediska věrného zpracování barev (kvůli šroubovému uspořádání molekul krystalů) a trpí rovněž omezenou nabídkou kontrastu a jasu (kvůli vysokým ztrátám propustnosti světla na polarizačních filtrech). Barevná hloubka, již je takový displej schopný zobrazit, je pouze šestibitová, což představuje 262 tisíc barev. Ostatní barvy jsou následně pro lidské oko nasimulovány tzv. ditheringem, využívajícím nedokonalosti lidského oka, které si malé body vedle sebe spojí v jednolitou plochu. Tím pro oko vznikají barvy, které ale fyzicky na displeji nejsou.

Oproti tomu se postupem času podařilo zvýšit rychlost displejů a zkrátit dobu odezvy až na 2 ms. Reálná odezva však závisí na odstínu, ve kterém se krystal právě nachází a do jakého se chce dostat.Spolu s nízkou cenou jsou však tyto dva argumenty při výběru často klíčové, a pokud sháníte laciný monitor pro časté hraní hercenově výhodného přemožitele najdete jen velmi těžko.

Technologie Vertical Alignment

Vznik nové technologie byl však nevyhnutelný zejména kvůli požadavkům na kvalitnější zpracování barev. Oproti TN technologii zde najdete hned několik rozdílů, v jejichž čele stojí neaktivní pixely, které nepropouštějí světlo a snižují dopad efektu nefunkčního bodu. Pixely jsou čtvercové, díky čemuž nabízí stejný pozorovací úhel ve vertikální i horizontální rovině a dosahují hodnoty až 178 stupňů. Z většího úhlu obraz sice stále tmavne, ne však tolik jako u technologie TN. Opomenout nelze ani skutečnost, že molekuly už nejsou uspořádány do šroubovice, ale do jakéhosi stromečku, kde je potřeba kratšího posunu molekul pro regulaci intenzity. Díky tomu tedy dochází ke zvýšení reakční doby, která je víceméně stejná pro různé typy změn v oblasti šedá-šedá, přestože je globálně vyšší než u TN. Elektrody dodávající elektrické impulzy jsou v tomto případě náročnější na výrobu, a tudíž i dražší a za kvalitu se tak logicky platí. Odměnou je však vyšší kontrast až 1200:1 a dosažení až osmibitové barevné hloubky, tzn.

reálných 16,8 milionu barev, což oceníte při prohlížení fotografi í, sledování filmů nebo i běžné kancelářské práci. Je však třeba rozlišovat výrobce monitoru, neboť existuje rozdíl mezi technologiemi Multi-Domain Vertical Alignment (MVA) od společnosti Fujitsu-Siemens a Patterned Vertical Alignment (PVA) od firmy Samsung, a zejména v jejich variantách. S-PVA a A-MVA zajišťují oproti starším Premium MVA lepší výsledky.

Technologie In-Plane Switching

IPS technologie patří v současnosti mezi absolutní špičku, zejména v oblasti věrnosti podání barev a pozorovacího úhlu. Původně šlo o velmi pomalou technologii, vyvinutou společností Hitachi, která se však postupem času zdokonalila a mezi nejznámější verze patří Super IPS od LG Display. Princip se od předchozích dvou procesů liší zejména umístěním obou elektrod v jedné rovině, což přináší i svá negativa v podobě horšího elektrostatického pole na okrajích buněk. Tím se snižuje jas i kontrast na úroveň TN displejů, ovšem barevná hloubka je neporovnatelná a dokáže konkurovat klasickým CRT monitorům ve špičkové kategorii.

Při pohledu z boku se kvalita obrazu navíc nijak výrazně nehorší a klesá až při krajních mezích, kdy dostává modrý nádech. Poněkud netypickým elementem je částečně viditelná mřížková struktura plochy, na kterou si budete muset zvyknout. Horší kontrast a delší doba odezvy (běžně kolem 20 vteřin) nedělá z těchto displejů ideální partnery pro hraní her a sledování videa, ale své uplatnění nachází zejména v oblasti grafi ky, kdy je věrné podání barev maximální prioritou a snížený jas nečiní uživatelům v zatemněných DTP studiích žádné potíže.Na svoji hvězdnou éru pak čeká další generace AS-IPS, umožňující mnohem vyšší kontrast a kratší reakci. Jejímu masivnějšímu rozšíření ale stále brání vysoké pořizovací náklady.

Další důležité vlastnosti

Důležitou roli při koupi nového monitoru ovšem nehrají pouze samotné technologie. Je samozřejmě potřeba myslet i na další prvky jako velikost nebo ergonomii. Obraz je u LCD panelů nejkvalitnější při nativním rozlišení a při změně kterýmkoli směrem se rozmazává.Je tedy zbytečné pořizovat na hraní her obrovský monitor, když grafická karta neutáhne tak vysoké rozlišení v náročných titulech. Na kancelářskou lopotu nebo na práci s grafi kou se naopak vyplatí mít plochu co možná největší. Opomíjet by se však neměly ani další funkce, jako nastavení výšky obrazovky nebo náklon, které mohou výrazně ulehčit páteři, nebo přítomnost DVI či HDMI rozhraní pro digitální připojení. Před samotným nákupem je proto nutné nejprve dobře promyslet, k jakému účelu má panel sloužit, a až poté sahat po šrajtofl i či kreditní kartě. Jednoduše by se vám totiž mohlo stát, že si nakonec pořídíte monitor, s nímž ve výsledku nebudete spokojeni tak, jak byste si za vynaloženou investici zasloužili.

Jako zdroj se nejčastěji používají světelné trubice, jejichž světlo je dále rozváděno sítí optických vláken a počet výrazně ovlivňuje cenu displeje. Rychlosti udávané výrobci jsou často utopistické a odpovídají měření za nejlepších podmínek. Skutečná doba odezvy bývá i několikanásobně vyšší.

OLED – budoucnost zobrazování? Technologii OLED displejů lze považovat za největšího adepta na pozici nástupce LCD panelů. Hlavní rozdíl je zejména v tom, že tento princip nevyžaduje stálé podsvícení. Na principu elektroluminescence, tedy přeměny elektrické energie na světlo, je možné generovat kvalitnější obraz s předpokladem úspory elektrické energie i místa pomocí LED diod z organického materiálu. Nespornou vychytávkou je kromě ostrého obrazu a krátké doby odezvy navíc i možnost vyrobit ohebné obrazovky, které využití panelů opět posunou o něco dál. 16,8 milionu barev oceníte při prohlížení fotografií, sledování filmů nebo i běžné kancelářské práci.

Vady LCD panelů Pravděpodobně nejznámější vadou LCD panelů je mrtvý bod. Tento problém nastává ve chvíli, kdy se z jakéhokoli důvodu krystal v konkrétním pixelu (resp. subpixelu) odmítne natáčet. Ne vždy se však musí jednat o konečný verdikt a lehkým promnutím postiženého místa lze pixel přivést k rozumu. Z hlediska uživatele má takový bod nejhorší důsledky u technologie TN, kde zůstane stále rozsvícený, na rozdíl od ostatních, kde zůstává zhasnutý. Setkat se však můžeme také s mrtvou řádkou nebo sloupcem, popř. skvrnou většího či menšího průměru. Většina takových vad je ale spíše vzácností. Při neustálém používání monitoru je nutné počítat s omezenou svítivostí trubic, a tedy snižováním jasu a nerovnoměrností svitu, ke kterému může postupem času dojít. Je naprosto zbytečné pořizovat na hraní her obrovský monitor, pokud grafická karta neutáhne tak vysoké rozlišení v náročných titulech.

Nejčtenější