FintechSystem

TFT (Thin Film Tranzistor)

Nejdříve si však povíme něco o tom, co to vůbec TFT je. Pokud si uděláte doslovný překlad "Thin Film Tranzistor" = "tenký fóliový tranzistor", tak hned víte, na čem jste. V praxi totiž každý subpixel ovládá jeden transistor (technologie S-IPS dokonce dva tranzistrory na subpixel), ten určuje, jak velké napětí má v daném subpixelu procházet a tím i vlastní orientaci molekul tekutých krystalů.

Spočítejme si tedy, kolik tranzistorů má 17" resp. 19" panel s technologií S-IPS. Rozlišení takovéhoto monitoru je 1280×1024, což vyjadřuje počet pixelů (1 310 720 pixelů). Toto číslo ale musíme vynásobit třemi, protože každý pixel je složen ze tří subpixelů. Dostáváme se tedy k číslu 3 932 160 tranzistorů, ale ani toto číslo není konečné protože technologie S-IPS má dva tranzistory na subpixel, takže výsledný počet je 7 864 320! Téměř 8 miliónů tranzistorů je úctyhodné číslo. V poslední době se rozšiřují také panely s rozlišením 1920x1200 a technologií S-IPS, schválně si spočítejte, kolik tranzistorů je přítomno u takového panelu. Není se tedy čemu divit, když sem tam nějaký ten pixel (popř. subpixel) odmítne poslušnost.

- detail LCD obrazovky (render) -



- detail LCD obrazovky (foto) -

A proč je jeden pixel složen ze tří subpixelů? Je to dáno tím, že TFT panely pracují s RGB barvami, a tak každý subpixel vyjadřuje jednu ze tří základních barev. Lidské oko nedokáže tak malé plochy od sebe rozeznat a všechny tři barvy spojí v jednu. Podsvícení má prakticky vždy bílou barvu a jak jistě víte, tak bílá barva je složena ze všech barevných složek, a tak není problém u každého subpixelu odfiltrovat ostatní barvy a nechat projít pouze například červenou složku. O to se starají polarizační filtry, které jsou umístěny ještě před vstupem světla do krystalu.


Technologie TN (Twisted Nematic)

Tato technologie je nejstarší a obvykle co je staré, není také tak dobré jako novější. Proč by také vymýšleli něco nového a horšího, že? Nejstarší TN se vyznačují obdélníkovým pixelem a tím pádem různými pozorovacími úhly v horizontálním a vertikálním směru. Právě vertikální směr je menší a to může zapříčinit ony zmiňované nepříjemnosti při sledování z polohy ležmo. Dnešní TN panely však již mají čtvercový pixel, což zapříčinilo stejné teoretické pozorovací úhly v obou směrech a proč píší teoretické? Inu je problém s tím, že pozorovací úhly jsou dnes udávány tak, že se změří maximálné úhel při kterém je kontrast 5:1, avšak na barvy se nehledí. U technologie TN při pohledu shora obraz výrazně světlá, při pohledu zdola naopak prudce tmavne až přejde do inverze a znovu světlá, právě díky tomu je pozorovací úhel klidně 2x85°=170°, ale například při pohledu z úhlu 45° je obraz daleko horší než při úhlu maximálním.

Podání barev je jedno z nejhorších ze všech technologií a tak se hodí převážně do kanceláře. Tato technologie také trpí syndromem svítících mrtvých pixelů. Bratříčci jsou již proti této nemoci očkováni. Je to dáno tím, že aby krystal zabránil propouštění světla, musí do něj být přivedeno napětí, pokud je však na krystalu napětí nulové (vada), krystal světlo propouští na 100% jeho schopnosti světlo propouštět. Na následujícím obrázku je vidět jak pracuje TN. Dolní situace znázorňuje případ, kdy je subpixel propustný pro světlo.

Světlo [3] proudící skrz tekuté krystaly [5] (molekuly těchto krystalů jsou ve šroubovitém uspořádání) je natáčeno a díky tomu může procházet přes polarizační desku [2] až na "Film" [6], který zlepšuje pozorovací úhly. Tento stav je klidový (mezi elektrodami [4] není elektrické pole). Z tohoto důvodu vadný pixel svítí (klidový stav je ten, kdy prochází světlo). Horní situace demonstruje stav, kdy je mezi elektrodami [4] elektrické pole. Toto pole "narovnává" většinu tekutých krystalů do jeho směru. Tím, že jsou polarizační desky [2] vůči sobě otočeny o 90 stupňů, zabraňují průchodu světla a pixel tedy nesvítí.

1- Zdroj bílého světla
2- Polarizační desky
3- Polarizované světlo
4- Elektrody
5- Tekuté krystaly
6- Film zlepšující pozorovací úhly

B-TN

Tato inovovaná technologie spočívá hlavně v tom, že pixel je čtvercový a díky tomu jsou pozorovací úhly stejné v obou směrech. Bohužel tyto úhly jsou stále špatné a při pohledu zdola obraz prudce tmavne. Obrazovky B-TN vyrábí firma Samsung a upevňuje tím pozici i v low-endovém segmentu.Teď když víme, jak TN-LCD funguje, můžeme se zamyslet nad jejími úskalími. První je nasnadě. Nízké pozorovací úhly (do 150 stupňů při kontrastu 5:1), tyto úhly jsou zvětšovány pomocí filmu [6]. Můžeme se tak setkat i s TN monitory, které mají relativně velké pozorovací úhly (až 170 stupňů při kontrastu 5:1), avšak pokud se začnete přibližovat okrajovému úhlu, obraz začne rapidně žloutnout a ztrácet hloubku. Druhé úskalí je zapříčiněno šroubovitým uspořádáním molekul. Toto uspořádání je totiž velice složité a dochází k velkým nepřesnostem a právě kvůli nepřesnostem prochází buď více nebo méně světla daným subpixelem. Z tohoto důvodu je barevné podání velmi slabé.

V neposlední řade je zde fakt, že molekuly musí urazit dlouhou cestu ze šroubovitého uspořádání do přímého a opačně. Díky tomu je doba odezvy takovéhoto panelu velmi dlouhá. Ačkoli výrobci se snaží tuto dobu zkrátit větším napětím na elektrodách, avšak již nyní naráží tato technologie na fyzikální bariéry. Kontrast může dosahovat až k 800:1, avšak jsou známy i monitory s kontrastem 2000:1, jde však spíše o výjimku.


Jak poznáte technologii TN?

Pozorovací úhly jsou obvykle rozdílné, pokud jsou úhly stejné a dosahují maximálně 175°, tak je identifikace trochu stížena. Naštěstí ostatní technologie dnes mívají obvykle úhly 178° a zde TNko zatím není a možná ani nikdy nebude. Kontrast se pohybuje kolem 700:1, 800:1 apod. Jas obvykle do 300cd/m2, avšak jas může být i daleko větší, záleží na podsvětlovacích trubicích.

Technologie MVA a PVA
(Multi-Domain Vertical Alignment / Patterned Vertical Alignment)

Dostáváme se k další technologii a to MVA. Tento výrobní proces byl vyvinut ke zkrácení reakční doby a zvětšení kontrastu a jasu (technologie TN má ztráty až 30% při průchodu světla polarizačními filtry). Tato technologie také odstraňuje syndrom svítícího mrtvého pixelu/subpixelu. Je to dáno tím, že pixel je v zapnutém stavu tehdy, když svítí (přesně naopak oproti TN). Takže pokud se vyskytne mrtvý pixel u této technologie, tak jde o černé místo (popř. svítí jiným odstínem, vypadne-li jen subpixel) a posuďte sami, že černé místo je daleko příjemnější, než pixel zářící například málo používanou fialovou barvou.

Pixely jsou čtvercové a symetrické v ose x i y (pokud bereme z jako osu rovnoběžnou s normálou na plochu displeje - z je tedy směr pohledu na monitor). To má za následek naprosto stejné pozorovací vertikální i horizontální úhly. Také odezva byla rapidně zlepšena, hlavně pokud hovoříme o odezvě typu šedá-šedá. Je to dáno tím, že molekuly tekutých krystalů musí překonat daleko kratší cestu k jednomu z mezních stavů. Zatímco u TN se musely uspořádat do šroubovice, tak u VA se pouze ze "stromečkovitého" uspořádání natáčejí o pár desítek stupňů (vše je názorně vidět na následujícím obrázku). Horní část znázorňuje subpixel ve vypnutém stavu (světlo jim neprochází). V dolní části se molekuly pootočily a světlo prochází druhým polarizačním filtrem. Mezi elektrodami je elektrické pole a tento subpixel tedy svítí.

Na následujícím obrázku je technologie Prem.MVA nebo klasická PVA (obsahuje čtyři domény - ony čtyři výstupky na elektrodě a jehlan s čtvercovou podstavou). U technologie S-PVA je těchto domén osm.

1- Zdroj bílého světla
2- Polarizační filtr
3- Polarizované světlo
4- Elektrody
5- Tekuté krystaly

Elektrody mají dost specifický tvar, který je náročnější na výrobu. Jejich tvar však zajišťuje všude stejnou vrstvu tekutých krystalů a to je důležité pro průchod světla.

Stejně jako u předchozí technologie si řekněme, v čem je tato technologie dobrá a v čem naopak nevýhodná. Jako plus jsou jistě velké pozorovací úhly a to v obou směrech stejné. Další výhoda jsou malé ztráty světla při průchodu polarizačními filtry. Samozřejmostí je velmi rychlá odezva a věrné podání barev. Také kontrast dosahuje velkých hodnot - až 1000:1.

A jaký je rozdíl mezi MVA a PVA? Technologii MVA vyvinula firma Fujitsu (dnes se jmenuje Fujitsu-Siemens), naopak technologii PVA firma Samsung. Technologie jsou si natolik podobné, že je uvádíme jako jednu.


Prem.MVA

Technologie Prem.MVA je dnes velmi hojně používaná, k jejím výhodám patří výrazně vyrovnanější odezva než u technologie TN. Kontrast je kolem 1000:1. Bohužel technologie obvykle neposkytuje nikterak oslnivé barvy. Dost často jsou srovnatelné s postarší technologií TN. Dokonce některé panely mají i 6-bit barvy (například ViewSonic VP930b, nebo Samsung 970P). Pokud tedy hledáte monitor s kvalitními barvami, není Prem.MVA pro vás, i když jsou zde i výjimky, na to však upozorníme v recenzi. Pozorovací úhly nejsou nikterak špatné, ale jsou zde daleko lepší technologie, největší zásluhu na tom mají pouze čtyři domény.

Panely Prem.MVA vyrábí čínská AU Optronics, jejíž panely bohužel neprocházejí tak přísnou kontrolou a kalibrací na barvy. Díky tomu se občas stane, že jinak stejné monitory můžou mít lehce rozdílné barevné podání.


S-MVA

Stejně jako technologie Prem.MVA, tak i technologie S-MVA zlepšuje všechny zmiňované vlastnosti. Je zde vlastně rozdíl pouze ve výrobci. S-MVA je od firmy Chi Mei Optoelectronics a Prem.MVA je od AU Optronics.


S-PVA

Technologii S-PVA má pod palcem dobře známá firma Samsung. Rozdíli oproti klasickému PVA jsou velmi významné, první je podpora pro 8-bit barvy (některé původní PVA panely měly opravdu jen 6-bit s ditheringem, dnes se s nimi však nesetkáme), dále je to zvýšení počtu domén na 8 a tím zlepšení pozorovacích úhlů až k 178° při kontrastu 5:1, s tím je také spojený menší barevný posun při pohledu ze strany. Panely S-PVA mají výborný kontrast - až 1200:1 tzn. že černý bod je opravdu černý. V neposlední řadě je to výrazné zlepšení odezvy.


A-MVA

Pokud o této technologii slyšíte poprvé, není se ani čemu divit. Technologie je opravdu velmi mladá a příliš monitorů ji prozatím nemá. Jde vlastně o vylepšenou technologii Prem.MVA od AU Optronics. Stejně jako u S-PVA byl zvýšen počet domén na osm a tím zlepšeny pozorovací úhly. Také jsou výrazně vylepšeny barvy a jsou srovnatelné s S-PVA panely. V praxi však tuto technologii viděl opravdu málokdo, a tak vynášet finální rozsudek je předčasné. Je to však přímí konkurent pro S-PVA panely, a tak lze očekávat vyrovnané výsledky, technologicky jsou na tom prakticky stejně.


Jak poznáte technologii VA?

Udávaná odezva se pohybuje kolem 6-8ms (starší typy i 16ms), kontrast je vysoký - až 1000:1 a pozorovací úhly jsou velké, kolem 178° v obou směrech.

Technologie IPS (In-Plane Switching)

Název IPS jí dala firma Hitachi, později však tato pomalá technologie (průměrně měla 50ms ideální dobu odezvy) byla nahrazena vylepšenou S-IPS. Technologie IPS má obecně velmi dobré výsledky jak v odezvě, tak i v oblasti podání barev. Stejně jako technologie TN má i IPS pouze jednu doménu (VA jich má 4 resp. 8), sice existují i dvoudoménové IPS obrazovky zvané DD-IPS (Double Domanin In-Plane Switching), ale jsou obvykle nasazovány do profi monitorů, lékařských displejů apod.

Jak jsem již jednou poznamenal, technologie IPS má nejlepší barevný gammut a barevné podání vůbec ze všech technologií LCD. Právě díky nejvěrnějšímu podání barev má tato technologie velké ambice pro provozování v DTP studiích. Není divu, že firma EIZO používá pro své monitory nejvyšší třídy právě tyto obrazovky. IPS má dvě nevýhody. První je ta, že je třeba silnější podsvícení. Je to dáno tím, že okrajové molekuly (nejdále od elektrod) jsou vystaveny slabšímu elektrickému poli (nejsou zcela otočeny), a tak celkově subpixel propouští méně světla. Z toho plyne i menší jas a kontrast. Druhá vada na kráse je zapříčiněna tím, že elektrody vyžadují více místa (jsou dvě na jedné stěně na rozdíl od ostatních, které mají na každé stěně jednu elektrodu), a tak jsou subpixely resp. pixely o něco menší a obraz působí hrubším dojmem (je více vidět mřížka mezi pixely). Nejde však o tak závažné nedostatky, které by znemožňovaly použití této technologie. Naopak nižší kontrast resp. jas může být v temných DTP studiích výhodou.

Pozorovací úhly jsou velmi velké a při pohledu ze strany nedochází k výraznému barevnému posunu. Pouze pokud je zobrazena černá barva, tak je při pohledu pod vyšším úhlem zobrazena jako tmavě modrá až fialová. S tímto neduhem je potřeba trochu počítat a někteří uživatelé jej pokládají za vadu monitoru. Kdyby však chvilku pracovali na nějakém TN či VA monitoru, zjistili by, že IPS je oproti tomu několikanásobně lepší. Většina uživatelů, co si kupuje IPS (v dnešní době spiše S-IPS), očekává naprosto dokonalý obraz za jakýkoli okolností, to ovšem stále není možné.

Dnešní S-IPS panely však nevyrábí Hitachi, ale prakticky výhradně LG.Philips. Výhodou je také fakt, že veškeré panely jdoucí z továrny LG.Philips jsou slušně barevně kalibrovány, díky čemuž odpadá pro většinu výrobců samotných monitorů problém s regulací barev a soustředí se převážně na to, aby si uživatel mohl barvy už jen lehce doladit.


S-IPS

Vylepšení technologie IPS na S-IPS znamenalo přidání domén do každého subpixelu (stejně jako to mají technologie xVA). Díky tomu jsou zvětšeny pozorovací úhly až k 178° v obou směrech, samozřejmě je kontrast vyšší (až 800:1). Tyto obrazovky jsou dnes nejprodávanější ze všech IPS. Jejich cena je již přijatelná a někteří výrobci ji nasazují i do mid-range monitorů (například NEC 20WGX2).


AS-IPS

Posledním výkřikem technologie IPS je vylepšená S-IPS zvaná AS-IPS (Advanced Super In-Plane Switching). Tato technologie výrazně zlepšila kontrast, který může být i 1600:1, je to dáno tím, že "zavřený" subpixel propouští daleko méně světla než u klasické technologie IPS. Dalším vylepšením je zrychlená odezva, která stále zůstává prakticky ve všech tónech stejně rychlá, pokud ji ovšem doslova "nezmrší" některý výrobce špatným OverDrive. Technologie AS-IPS je výhradně používána v profi monitorech, její cena je zatím ale až příliš vysoká.

Na jakém principu je tedy technologie založena? Je to velmi jednoduché. Všechny molekuly [5] jsou v klidovém stavu uspořádány do jedné roviny a subpixel nepropouští světlo [3]. Pokud přivedeme na elektrody [4] napětí, tak se "pouze" molekuly [5] otočí o 90 stupňů a světlo [3] začne subpixel propouštět.

1- Zdroj bílého světla
2- Polarizační desky
3-Polarizované světlo
4- Elektrody
5- Tekuté krystaly
6- Polarizované světlo

Samozřejmostí je u technologie IPS podpora pro 8-bit barvy. Shrňme si tedy co tato technologie nabízí. Za prvé nejvěrnější barvy dneška u displejů z tekutých krystalů! Jedny z nejlepších pozorovacích úhlů, které dosahují až 178 stupňů a to hlavně bez výrazné barevné degradace. Na druhou stranu poněkud nižší kontrast a často i jas, než má MVA/PVA. Doba odezvy je velmi dobrá. Ačkoli ideální doba není až tak oslňující, tak vězte, že udávaná odezva se příliš neliší od reálné. A to je jistě velmi potěšující. To, že subpixel nepropouští světlo v klidovém stavu, odstraňuje problém se svítícím pixelem. Mrtvý pixel se tedy projevuje stejně jako u technologie MVA/PVA.

V budoucnu se také začnou objevovat monitory s technologií OLED, ta přináší spoustu výhod. Více o technologii OLED naleznete v článku "Technologie OLED - budoucnost monitorů?"


A-Si a Poly-Si výrobní technologie?

Hodně lidí si myslí že A-Si je výrobní technologie, je to však pouze výrobní proces, respektive udává, z jakého materiálu je obrazovka vyrobena. A-Si je nekrystalický křemík, zatímco poly-Si je polykrystalický křemík. Neudává tedy výrobní technologii, ovšem z praxe vím, že pokud výrobce uvede A-Si, je to obvykle klasická TN matrice. A-Si je levnější na výrobu, a proto se převážne používá v těch levnějších obrazovkách jako TN. Poly-Si se používá u VA obrazovek a IPS.