TELEVÍZNA TECHNIKA

13. TELEVÍZNA TECHNIKA

Počas posledných 30-tich rokov sa stali "tekuté krystály" z akademickej kuriozity základom priemyslu s obratom vyse 7,5 miliardy dolárov - displeje vyuzívajúce technológiu tekutých krystálov sa pouzívajú od náramkových hodiniek cez kalkulačky a mobilné telefóny az po notebooky a domáce počítače. A experti očakávajú , ze nepotrvá dlho a LCD displeje nahradia i klasické monitory a televízie pracujúce na princípe katódovej trubice.

Princíp LCD dislejov
Pri technológii LCD funguje displej tak, ze vyzaruje biele svetlo určitej intenzity cez aktívny filter z tekutých krystálov, ktorý sa skladá z dvoch filtrov na sklenených paneloch a tenkej vrstvy krystálov medzi nimi. Tekuté krystály sa skladajú z podlhovastých molekúl, ktoré menia svoju orientáciu v závislosti od elektrické 131k105b ho náboja. Svetlo, ktoré cez ne prechádza je podľa ich nasmerovania viac alebo menej pohlcované, a tým cez filter prechádza čast, vsetko alebo ziadne svetlo. Týmto vzniká celá skála odtienov sedej. Ak chceme farebný displej, tak základné farby červenú, zelenú a modrú získame jednoduchým filtrovaním bieleho svetla. Na riadenie orientácie krystálov sa pouzíva matica priehľadných elektród, vytvárajúca sieť bodov, kazdý tvoriaci jednu bunku (pixel). Existujú dva typy matic, pasívna a aktívna. V pasívnej matici sa určuje bunka (pixel) pomocou riadka a stĺpca, čize matica je tvorená pozdĺznymi a priečnymi elektródami a kazdý bod je určený svojím riadkom a stĺpcom. V aktívnej matici kazdú bunku riadi priamo tranzistor. Pasívne displeje sú jednoduchsie na výrobu, aktívne sú kvalitnejsie.

História LCD
Počiatky technológie LCD siahajú do roku 1888, keď rakúsky botanik Friedrich Reinitzer spolu s Ottom Lehmannom zistili, ze niektoré krystály sa hneď netopia na kvapalinu, ale vytvárajú medzi krystalickým a tekutým stavom ďalsí stabilný stav. V tomto stave látka nie je tekutá ale ani pevná. Ako veľa ďalsích objavov, aj tento ostal len v akademickej rovine. Ďalsí krok smerom k praktickému vyuzitiu tohto javu nastal az v polovici sesťdesiatych rokov, keď vedci demonstrovali, ze tekuté krystály, ak sú stimulované elektrickým výbojom, môzu zmeniť vlastnosti svetla prechádzajúceho cez ne. Do tohto obdobia sa tiez datujú aj prvé funkčné LCD displeje, ale tieto prototypy boli este prílis nestabilné na masovú výrobu. Toto sa zmenilo začiatkom sedemdesiatych rokov, keď bol objavený materiál so stabilnými vlastnosťami. Začína výroba prvých displejov, ktoré sa pouzívajú v kalkulačkách namiesto dovtedy pouzívaných LED displejov. Táto technológia, označovaná ako TN (twisted nematic) pouzívala krystály, ktoré sa pri budení elektrickým prúdom otočia o 90 stupňov a pasívnu maticu. Na začiatku osemdesiatych rokov sa uz TN-displeje masovo pouzívali v kalkulačkách a hodinkách. Ale so vzrastajúcou zlozitosťou v snahe zobrazit stovky riadkov informácií sa zhorsovali uhol pohľadu a kontrast medzi čiernou a bielou. Preto sa v roku 1985 objavuje na trhu nový typ displeja, označovaný ako STN (super twisted nematic). V tomto prípade sa krystály otáčajú az o 240 stupňov. Farebné displeje s vysokým rozlísením boli ďalsím cieľom v tomto priemysle, ale na dosiahnutie tohto cieľa bolo potrebné adresovať veľké mnozstvo pixelov, a tak sa na konci osemdesiatych rokov objavuje na trhu prvý displej s aktívnou maticou. Riadenie pomocou aktívnej matice bolo vyuzité uz v polovici sedemdesiatych rokov, ale vtedy bolo zavrhnuté ako prílis nákladné.

Súčasnosť
V súčasnosti sú na trhu LCD displeje v dvoch formách:

DSTN (dual-scan twisted nematic)
TFT (thin film transistor)

DSTN - je zástupca displejov s pasívnou maticou. Je teda lacnejsí a jednoduchsí na výrobu ako TFT, ale oproti nemu ma mnozstvo nedostatkov. Má pomalsiu odozvu, tá sa zvyčajne pohybuje okolo 300ms, čo spôsobuje smuhy pri rýchlo sa meniacom obraze. Ďalsí problém vyplývajúci z riadenia pomocou pasívnej matice je tzv. ghosting, kedy sa na pixeloch adresovaného riadku a stĺpca vytvárajú tiene. Tento problém vsak ide významne redukovať rozdelením obrazovky na polovice a riadením oboch polovíc nezávisle.

TFT - je displej s aktívnou maticou a eliminuje problémy pasívnych displejov ako ghosting a pomalá odozva. Problémom sa stáva, ze ak máme farebný displej s rozlísením 1024x768, tak matica obsahuje vyse 2 000 000 tranzistorov. Stáva sa, ze niekoľko týchto tranzistorov je pokazených a tie potom spôsobujú buď čierne body alebo stále svietiace body. Preto má kazdá firma určený maximálny počet takto chybných tranzistorov, ktorý je tolerovaný.

Nové trendy
Okrem týchto v dnesnej dobe najrozsírenejsích displejov sa rozvíjajú aj iné projekty, ktoré by v budúcnosti mohli zaujať ich miesto na trhu zobrazovacích zariadení. Sú to najmä organický LED displej (OLED), plazmatické displeje (PDP) a FED displeje.

OLED (organic light emitting device) - táto technológia je najmladsou z týchto troch technológií. Bola vynájdená iba pred necelými 20 rokmi, no uz spravila veľký pokrok a dnes je na prahu masovej výroby. Výskumom alebo vývojom OLED sa zaoberá spolu s mnohými fyzikalnými a chemickými laboratóriami vyse 50 spoločností. OLED technológia vyuzíva organických molekúl uzavretých v extrémne tenkých vrstvách (rádovo stovky nanometrov) medzi dvoma elektródami. Pri prechode elektrického prúdu vyzarujú tieto organické vrstvy pomerne silné svetlo. OLED ponúka mnoho výhod oproti súčasným LCD. Tieto zahŕňajú oveľa väčsiu svietivosť a 180 stupňový uhol pohľadu. Sú tenké a ľahké, majú rýchlu odozvu a spotrebujú menej energie ako displeje s ekvivalentnou svietivosťou. Ďalej, pouzitie organických molekúl by mohlo viesť k lacnejsej výrobe, lebo takmer jednotná struktúra OLED ich robí mnohokrát jednoduchsími ako LED. A nakoniec, pomocou OLED technológie je mozné vyrobiť úplne nové zobrazovacie zariadenia ako napríklad pruzné displeje či transparentné (priesvitné) displeje.

PDP (plasma display panel) - zatiaľ, čo LCD je stále obmedzené na pomerne malé veľkosti, plazmové panely sú ako stvorené na jeden účel: plochá, veľká televízia. Plazmove panely sa skladajú z poľa miniatúrnych sklenených buniek obsahujúcich plyn, elektródy a farebný luminofor. Pri pouzití vysokého napätia sa vytvorí elektrický výboj, ktorý spôsobí, ze plyn vyziari ultrafialové svetlo. To dopadá na luminofor, ktorý uz vyziari farebné svetlo. Plazmové displeje majú skvelú svietivosť a farby, ale nanesťastie sú mimoriadne drahé, a kedze skoro polovicu ceny tvorí materiál, je malá sanca, ze v budúcnosti pôjdu s cenou dole.

FED (field emission display) - ďalsou novou technológiou je FED. FED v podstate pracuje na tom istom princípe ako klasické monitory, čize elektróny dopadajú na luminofor, ktorý vyzaruje svetlo v bode dopadu. Narozdiel od nich, zdroj elektrónov je u FED iný. Pri klasických monitoroch je ním elektrónové delo, ktoré vyzaruje lúč elektrónov. U FED je to pole mikrobodov, pre kazdý pixel jeden, vyzarujúcich elektróny pri vplyve silného magnetického pola.

Ďalej sú to taktiez projekty ako
-feroelektrické LCD, ktoré majú odozvu rádovo desiatky mikrosekúnd oproti desiatkám milisekúnd, v súčasnosti vsak najväčsie majú uhlopriečku iba jeden palec
-PALCD :velkoplosné LCD (35-40 palcov) s aktívnou maticou, ktoré vsak namiesto tranzistorov pouzívajú plazmové kanály, pretoze je to jednoduchsie a lacnejsie ako pouziť tranzistory na tak veľké priestory.

Záverom
LCD displeje sa v dnesnej dobe radia medzi sľubný obchodný artikel do budúcnosti, pretoze svoje nedostatky ako malý uhol pohľadu, nerovnomerné podsvietenie panela skoro úple eliminujú novými technológiami a technikami (MVA,ISP).