Jak fungují LCD displeje a čím se liší? (Vědecké okénko)

Momentálně nejrozšířenější technologií displejů je LCD. Tyto displeje naleznete jak v telefonech úplně nejnižších tříd, tak v kategorii těch nejvybavenějších supersmartphonů. Dnešním článkem z rubriky Věděckých okének se vám pokusíme vysvětlit, jak tyto displeje v základu fungují a jak je dělíme.

Začněme hned samotným názvem, LCD. Jedná se o zkratku z anglického Liquid – Crystal – Display, což ve volném překladu značí displej z tekutých krystalů. Tyto tekuté krystaly jsou trojího typu, respektive tří barev, které pak tvoří jednotlivé subpixely, k nim se však vrátíme později. LCD displeje pak můžeme ještě dále rozdělit na aktivní a pasivní. V telefonech ale máme ryze aktivní displeje, a tak se těmi pasivními dnes nebudeme zabývat. Nutno také podotknout, že všechny aktivní LCD displeje mají přídomek TFT. Nejedná se tak o samotný typ displeje, jak je často mylně uváděno, ale o tenký film tranzistorů na displeji.

Pojďme však k samotnému principu této technologie. Když to velmi zjednoduším, tak nás budou zajímat dvě části displeje, kterými jsou pixely, které se ještě dále dělí na subpixely, a samotné podsvícení displeje.

Samotný proces zobrazení informace (např. obrázku či textu) na displeji probíhá následovně. Podsvícení vyzařuje světlo, které prochází pixely. Při procházení těmito pixely se toto světlo zbarví, přičemž každý pixel jej může zbarvit jinak. Následně se nám toto světlo promítne na displej, jinak řečeno vznikne výsledný obraz.

Pojďme se však blíže podívat na etapu, kdy světlo těmito pixely prochází, v předchozím odstavci jsem totiž použil slovo „zbarvit“ a já hned vysvětlím proč. Každý pixel je standardně tvořen 3 subpixely, kdy každý má jednu základní (či elementární) barvu – červenou, zelenou a nebo modrou – jedná se tedy o tzv. RGB matrici (z anglického Red, Green, Blue). Kombinací těchto tří barev se skládá barva výsledná, která pak dále v kombinaci s dalšími „barevnými paprsky“, vycházejícími z jiných pixelů, tvoří obraz. V případě, že světlo prochází všemi subpixely naráz, vzniká bílá barva. Naopak, pokud světlo neprochází ani jedním ze subpixelů (je stíněno), na displeji uvidíme barvu černou. Důležité je také, jak jsou jednotlivé pixely uspořádány, což nám určuje samotná technologie displeje. My se teď zmíníme o třech hlavních druzích.

Typy LCD displejů

TN (Twisted – Nematic)

Začněme TN technologíí. S ní se nejčastěji potkáte v noteboocích a ve velmi levných tabletech. Pixely jsou uspořádány spirálovitě (twisted nematic – spírálovitě stáčivé), díky čemuž se tyto displeje těší rychlé odezvě. Tyto panely ale nebodují jen rychlou odezvou, ale také relativně nízkou cenou (což je jeden z hlavních důvodů jejich oblíbenosti u výrobců). Na stranu druhou, tyto displeje mají velmi špatné pozorovací úhly, především pak při pohledu ze spodu či ze shora, kdy ztrácí kontrast a barvy. Také se jedná o jediný typ LCD displejů, jehož „mrtvé pixely“ svítí (mrtvý pixel – poškozený pixel, jenž nelze ovládat). Pro užití v mobilních zařízeních jsou tak krajně nevhodné, proto se častěji objevují v noteboocích a herních monitorech.

VA (vertical alignment)

Panely s touto technologií jsme většinou zvyklí vídat u televizí, ale i tak si VA panely našly svou cestu do mobilních zařízení. Pixely jsou zde uspořádány jakoby do stromečku, přičemž subpixely se skládají směrem „ke kmeni“, kterým prochází světlo. Tyto displeje se vyznačují vyšší odezvou, než jakou mají IPS panely, i když TN panely jsou stále rychlejší. Nevýhodou pak také bývají pozorovací úhly, ty jsou sice lepší než u TN panelů, nicméně na kvalitu IPS (případně pak OLED) technologie zdaleka nedosáhnou. Naopak oproti ostatním LCD vynikají vysokým kontrastem, a na displej je tak krásná podívaná.

IPS (In – plane – switching)

IPS panely patří v dnešním světě chytrých telefonů mezi nejrozšířenější. Jak již ze samotného názvu vyplývá, pixely se stáčí v rovině, díky čemuž mají tyto panely výborné pozorovací úhly. Reprodukce samotných barev je taktéž výborná, jen černá nebývá na takové úrovní, jako u OLED nebo VA panelů. Z hlediska odezvy se nejedná o takové rychlosti, jako u TN panelů, nicméně u telefonů tento malý nedostatek není na překážku.

A tímto můžeme náš výčet ukončit. Samozřejmě, že existují i další typy LCD displejů, ale my jsme si vyjmenovali pouze ty hlavní a základní. Jak již ale víte z našeho předchozího článku, ne všechny displeje v rámci jedné technologie jsou stejné. Každý displej je ovlivňován mnoha faktory, a u LCD displejů je jedním z těchto faktorů i podsvícení, které může výsledný obraz opravdu hodně ovlivnit. Nemám teď na mysli pouze intenzitu podsvícení, ale také jeho homogenitu a barvu. Ostatně samotná barva podsvícení může udělat displej lepším. Už dávno totiž neplatí, že podsvícení displeje musí být „bílé“. Jako příklad můžeme použít například japonské Sony, jež u svých nejlepších TRILUMINOS displejů pro podsvícení používá modré LED diody, které obraz udělají živějším a líbivějším.

Tip: Které parametry ovlivňují kvality displeje? To se dozvíte v našem vědeckém okénku.

U podsvícení ještě můžeme zmínit jeho homogenitu. Prakticky žádné LCD nemá podsvícení, které svítí stejně po celé ploše panelu, někdy zkrátka svítí jedna část více než druhá, což může být velice nepříjemné. Pravdou však je, že s tímto problémem se setkáváme (respektive jsme schopni jej zaznamenat) až u větších úhlopříček (typicky třeba u notebooků, monitorů, televizí a v krajním případě i u větších tabletů).

A tímto jsme se dostali na konec dnešního článku. Doufám, že jsme vám alespoň trochu osvětlili taje LCD displejů, příště se pak podíváme na zoubek OLED technologii.