LCD monitory – budoucnost a realita, 1. díl

Trh s LCD monitory zažívá dlouhodobě celosvětovou expanzi, díky níž můžeme být mimo jiné svědky jevu v IT světě dlouho nevídaného. Občasné zdražení vlivem poptávky převyšující nabídku. 15-ti palcové modely jsou na ústupu, hlavní proud nyní tvoří sedmnáct palců a všeobecně se očekává, kdy výrobci doženou technologické zpoždění u jejich variant o velikosti číslo 19.

Kapitola první, jak to vlastně funguje?

CRT monitory – U katodových (CRT) monitorů je v zadní části umístěna trojice elektronových děl, které vysílají směrem ke stínítku obrazovky tři svazky elektronových paprsků. Elektrony z těchto svazků při dopadu na luminiscenční vrstvu stínítka vyvolávají základní barvy (červenou, zelenou a modrou). Kombinací těchto barev o různé intenzitě vznikají všechny zobrazované barvy. Trojice elektronových svazků je magnetickým polem cívek vychylována tak, aby postupně překreslila celou obrazovku (viz obrázek). Protože rozsvícený bod obrazovky rychle pohasíná, je u katodových monitorů velmi důležitá snímková frekvence (kolikrát je za jednu sekundu obrázek na obrazovce překreslen). Měla by být nastavena na hodnotu alespoň 72 Hz, jinak monitor viditelně bliká (nejlépe 85 až 100 Hz).

LCD monitory – Technologie, kterou si dnes představíme, je pouze jednou součástí trhu s plochými displeji. Můžeme sem zařadit také LED (Light Emitting Diode), FED (Field Emission Displays), LTPS (Low Temperature Polysilicon) či PDP (Plasma Displays) displeje, které mají vlastní vyzařování a podsvětlené LCD displeje s pasivní maticí (STN). My se budeme nyní zabývat podsvětlenými LCD displeji s aktivní TFT maticí.

LCD displeje s aktivní TFT maticí
Každý obrazový bod matice je aktivně ovládán jedním tranzistorem. Aby vznikl obraz potřebujeme světlo a barvu. Světlo je zajišťováno podsvětlujícími katodami, které jsou u těchto displejů velice jasné. Primárně jde o světlo bílé a je na LCD technologii, aby vyprodukovala výslednou barvu, kterou můžeme složit ze tří barevných složek – červené, zelené a modré. Pro každou tuto barevnou složku každého pixelu existuje jeden tranzistor ovládající tekuté krystaly.

Tekuté krystaly jsou materiály, které pod vlivem elektrického napětí mění svoji molekulární strukturu a díky tomu určují množství procházejícího světla. Každý obrazový bod je ohraničen dvěma polarizačními filtry, barevným filtrem (pro červenou, zelenou a modrou) a dvěma vyrovnávacími vrstvami. Tranzistor náležící k obrazovému bodu kontroluje napětí, které prochází vyrovnávacími vrstvami a elektrické pole pak způsobí změnu struktury tekutého krystalu a ovlivní natočení jeho částic.

Princip činnosti LCD displeje s aktivní maticí

Protože se obrazový bod skládá ze tří barevných sub-pixelů, vznikají tak statisíce až miliony různých barev, ačkoliv tekuté krystaly stále nejsou tak přesné, aby dokázaly zobrazit 32-bitovou barevnou hloubku, tedy plných 16,777,216 barev.

Problém první – úhel pohledu
Je změna jasu či deformace barevných odstínů při jiném než přímém úhlu pohledu. Tento jev je v podstatě definován způsobem výroby displeje. Pravděpodobně nejlepší technologií výroby je tzv. Multi-Domain Vertical Alignment od Fujitsu. Široké pozorovací úhly až kolem 160° jsou zajištěny použitím „výčnělků“ (protrusions), které, jak je zřejmé z obrázku, taktéž částečně blokují průchod světla. Díky vertikálnímu uspořádání tekutých krystalů jsou pro změnu zajištěny skvělé doby odezvy, protože změna natočení netrvá tak dlouho jako u TN či IPS. MVA je takovým kompromisem mezi technologiemi výroby.

Technologie MVA firmy Fujitsu

Obecně lze tento problém v současné době považovat již za vyřešený, solidní aktivní displeje dosahují hodnot 140°/140°, 170°/170°. Určitou exkluzivitou v této oblasti jsou monitory firmy EIZO s 178°/178°.

Problém druhý – doba odezvy
Tento parametr vás bude trápit především u dynamických scén. Prostě lehké zklamání především pro náruživé počítačové hráče. Ale nezoufejme. Doba odezvy LCD displeje se skládá ze dvou položek. První, doba náběhu bývá kratší a definuje za jak dlouho se rozsvítí zobrazovací bod na požadovanou úroveň. V současné době se pohybuje od 3 do 10 ms. Druhý parametr, doba dosvitu je delší a definuje za jak dlouho se utlumí svit zobrazovacího bodu na požadovanou úroveň. V současné době se tato hodnota pohybuje od 8 do 15 ms. Obě hodnoty je nutné ve finále sečíst a dostanete celkovou dobu odezvy (orientačně od 12 do 25 ms). Jaký bude vliv na dynamické scény? To je otázka. Pro běžnou práci a animaci dostačují celkové hodnoty odezvy na horní hranici, pokud ovšem vyžadujete od svého display zobrazování scén v akčních hrách (vysoká hodnota fps*) zvolte display s nižšími hodnotami.

Příklad: Opakování snímků v dynamických scénách dnes díky výkonným akcelerátorům dosahuje hodnot přes 100 snímků za sekundu (fps). Jedná se ovšem o hodnoty, které jsou pomocí nastavení driveru grafického akcelerátoru ve finále synchronizovány se zobrazovací frekvencí displeje (cca 50 až 100 Hz). Do tohoto nastavení ještě vstupuje doba odezvy zobrazovacího bodu. Například display s odezvou 25 ms zobrazí plynule 40 fps a s odezvou 12 ms plynule 83 fps.

Ukázka jednoho z testů LCD (Gray to Gray response time)

V této oblasti obecně platí pravidlo, že čím větší monitor, tím vyšší hodnoty odezvy. Ovšem v poslední době je prolomeno i toto pravidlo. Například společnost SONY u svého výrobku SDM-HS94P (19″ LCD) dosahuje špičkových 12 ms, což je u takto velkého displeje v současné době špičková hodnota běžná spíš u 17″ LCD panelů.