Despre ce este vorba?
Articolul prezinta avantaje si dezavantaje in alegerea tipului de ecran dorit. Se prezinta in detaliu comparatii cu privire la contrast, culoare, unghi de vizionare, utilizarea ca monitor, utilizarea ca televizor, durata de viata, remanenta ireversibila, dimensiunile diagonalei, energia consumata, greutate, transport si instalare.
Despre LCD
Tehnologia TFT-LCD (Thin Film Transistors-Liquid Crystal Display) a permis aparitia unei game largi de aplicatii care nu ar fi fost posibile cu tehnologia CRT (Cathode Ray Tube). Ecranele LCD sunt subtiri si plate ceea ce la face ideale pentru aplicatii mobile. In plus Tehnologia LCD functioneaza cu tensiuni de alimentare mult mai mici si disipa putina caldura. Initial ecranele LCD au fost folosite la calculatoare portabile avand dimensiuni si rezolutii similare ecranelor CRT cu diagonala de 12-14 inch. Tehnologia LCD a evoluat, iar in prezent sunt disponibile dimensiuni si rezolutii mult mai mari decat cele accesibile tehnologiei CRT.
In prezent tehnologia LCD concureaza monitoarele CRT in aplicatii desktop. S-au gasit solutii care au facut aceste ecrane foarte atractive: sunt foarte usoare si subtiri. Tranzistorii TFT fac posibila o rezolutie mai mare astfel incat chiar si computerele portabile pot afisa mai multa informatie decat monitoarele CRT de ultima generatie. Ecranele LCD au aparut exact in momentul cand DVD player-ele au devenit populare asa ca cele doua tehnologii s-au sustinut reciproc. Deasemenea odata cu apritia retelelor de telefonie mobila de generatia a 3-a, care permit aplicatii video, ecranele LCD vor avea o noua piata.
O alta aplicatie a ecranelor LCD o reprezinta domeniile in care exista costrangeri privind spatiul ocupat. Este cazul domeniului aerospatial al domeniului medical sau cel financiar.
Pentru fiecare domeniu de aplicatie exista anumite caracteristici care trebuie imbunatatite. Pentru aplicatiile mobile sunt esentiale dimensiunile, greutatea si puterea. Aplicatiile TV sau monitoarele desktop urmaresc alte caracteristici cum sunt: rezolutia, adancimea culorii,contrastul sau stralucirea .
Functionarea ecranelor LCD
Cristalele lichide au fost descoperite de Fredreich Rheinizer in 1888. In anii ’60 s-a demosntrat ca stimulate de o diferenta de potential, cristalele lichide pot modifica proprietatile luminii care trece prin ele. Ecranele LCD color produse in prezent contin cristale lichide (biphenyl) asezate intre doua staturi de sticla transparenta.
Elementul functional al unui ecran LCD este pixel-ul, format dintr-o celula LCD. Cristalele care formeaza celula isi schimba polarizarea sub actiunea unei diferente de potential electric si modifica cantitatea de lumina care trece prin celula. Daca se modifica diferenta de potential se modifica si cantitatea de lumina care trece prin celula. Diferenta de potential este creata printr-un sistem de electrozi. Lumina este generata de o sursa care se afla in spatele ecranului.
Exista doua metode de a produce imagini folosind celule LCD: metoda segmentelor si metoda matricii. Metoda segmentelor afiseaza caractere folosind electrozi de forme specifice. Metoda matricii afiseaza caractere si imagini folosind electrozi in forma de puncte.
1. Metoda segmementelor
2. Metoda matricii
Ecranele LCD color sunt formate din celule care contin cristale lichide. Aceste celule sunt protejate de doua straturi de sticla transparenta. O matrice de tranzistori TFT (Thin Film Transistors) bombardeaza cu sarcini electrice celulele cu cristale lichide. Cristalele se reorienteaza si filtreaza lumina alba generata de o sursa aflata in spatele ecranului. Filtrele de culoare combina rosu, verde si albastru pentru a creea culoarea dorita. Monitoarele LCD reproduc lumina printr-un process de substractie: din lumina alba sunt extrase componente spectrale astfel incat sa rezulte culoarea dorita.
Structura ecranelor TFT-LCD
Un pixel este format din trei sub-pixeli (rosu, verde, albastru). Fiecare sub-pixel are asociat un tranzistor TFT care controleaza potentialul intre electrodul glass si electrodul color-filter. Astfel se modifica directia cristalelor si se controleaza cantitatea de lumina care penetreaza stratul de cristale lichide si ajunge la filtrele de culoare (rosu, verde, albastru).
Structura pixel-ului pentru ecranele TFT-LCD
Generarea culorilor la ecranele LCD
Despre plasma
Principiile care stau la baza tehnologiei PDP (Plasma Display Panel) au fost demonstrate in anii ’60. Tehnologia a fost de atunci inbunatatita in mod constant si este acum una din cele mai promitatoare solutii pentru televiziunea de mari dimensiuni. Incepand cu anii ’90 aproape toti producatorii de televizoare au inceput sa se implice in dezvoltarea de PDP.
Functionarea ecranelor cu plasma
Un ecran cu plasma (PDP) contine doua straturi de sticla aflate la o distanta de 100-200 um. Spatiul dintre straturile de sticla este umplut cu un gaz rar (de obicei xenon) aflat la o presiune de 400-500 Torr.
Fiecare strat de sticla contine pe fata interioara un numar mare de electrozi paraleli. Electrozii de pe cele doua straturi au directii perpendiculare si formeaza liniile si coloanele imaginii afisate. In fiecare punct de intersectie al unui electrod orizontal cu un electrod vertical se poate comanda, independent, apritia unei descarcari in gaz aplicand potentiale corespunzatoare electrozilor. Descarcarea in gaz produce lumina in spectrul vizibil si UV. Ecranele monocrome folosesc lumina alba pentru a creea imaginea. Ecranele color folosesc lumina UV pentru a excita fosforii care emit lumina rosie, verde sau albastra. Functionarea ecranelor color cu plasma se bazeaza pe compusi chimici numiti fosfori. Pentru fiecare pixel exista 3 subpixeli, 3 celule rosu, albastru si verde, realizate din fosfori. Culoarea dorita se obtine prin amestecul aditiv de rosu, verde si albastru.
Structura ecranelor de tip plasma
Electrozii sunt de doua tipuri. Electrozii de adresa se afla in spatele celulelor, pe fata interioara a sticlei. Electrozii care se afle in fata celulelor sunt transparenti si se numesc electrozi de afisare. Acestia sunt protejati de un strat de oxid de magneziu.
Pentru a ioniza gazul dintr-o anumita celula sunt incarcati electrozii care se intersecteaza la acea celula. Cand electrozii sunt incarcati (cu o diferenta de potential intre ei) gazul din celula este strabatut de un curent electric. Apare un transport de electroni care stimuleaza atomii gazului sa emita lumina UV.
Lumina UV emisa interactioneaza cu fosforii care depusi pe peretii interiori ai celulei. Este emisa astfel lumina rosie, verde sau albastra in functie de tipul fosforului.
Fiecare pixel este format din 3 sub-pixeli, fiecare continand un fosfor de culoare diferita (rosu, verde, albastru).
Variind intensitatea curentilor care strabat diferite celule, se poate controla intensitatea luminii generate de fiecare sub-pixel obtinandu-se milioane de culori ca si combinatii de rosu, verde si albastru.
Plasma vs LCD
Piata televizoarelor si a monitoarelor flat este in plina expansiune. Tehnica PDP (Plasma Display Pane) a devenit un standard de facto pe aceasta piata. Pentru multi consumatori termenul plasma a devenit sinonim cu ecranele plate, chair daca pe piata exista si ecrane LCD.
Pana nu demult piata televizoarelor plate era clar segmentata datorita faptului ca ecranele LCD aveau dimensiuni de maxim 30 de inch, in timp ce tehnologia PDP permitea diagonale in intervalul 42-61 de inch. In prezent segmentele de piata ale celor doua tehnologii converg pe masura ce tehnologia LCD permite realizarea de ecrane cu diagonale mare.
Alegerea intre LCD si PDP nu este una simpla. Atat LCD cat si PDP au avantaje si dezavantaje. Nici una din cele doua tehnici nu este perfecta. Alegerea intre LCD si PDP se face in functie de necesitatile aplicatiei.
Contrastul
Tehnologia PDP a obtinut rezultate remarcabile in ceea ce priveste rata de contrast. Panasonic a anuntat ca televizoarele cu plasma sunt capabile sa obtina o rata de contrast de 3000:1 (un raport intre negrul cel mai negru si albul cel mai alb). Sistemele PDP construiesc un pixel negru daca descarcarea in gaz este nula.
Tehnologia LCD foloseste o diferenta de potential pentru a alinia cristalele si a bloca fluxul de lumina. Cu cat diferenta de potential este mai mare, cu atat cristalele blocheaza mai eficient lumina. Procesul este mai complicat decat in cazul PDP si, desi in ultima periaoda s-au observat imbunatatiri considerabile, ecranele LCD nu reusesc sa obtina valori ale contrastului mai mari de 1000:1.
Avantaj: PDP. In cazul redarii unor scene care contin simultan zone inchise si zone cu stalucire mare, avantajul PDP este evident.
Culoarea
Tehnologia PDP are disponibile, pentru fiecare pixel elemente rosii verzi si albastre care pot reproduce 16.77 milioane de culori. Cu alte cuvinte, fiecare pixel are toate elementele necesare pentru a sintetiza orice culoare si, ca urmare, informatia de culore este reprodusa mult mai fidel pe ecranele PDP.
Tehnologia LCD reproduce o culoare printr-un proces de substractie: din lumina alba sunt extrase lungimi de unda astfel incat sa ramana culoarea dorita. Este un procedeu care nu garanteaza stabilitatea culorii. Desi informatia de culoare beneficiaza de rezolutia mai buna a ecranelor LCD (in comparatie cu ecranele PDP), acestea nu impresioneaza din acest punct de vedere daca sunt comparate cu ecrane PDP avand aceeasi rezolutie.
Avantaj: PDP. Ecranele PDP sunt apreciate in special in cazul imaginilor in miscare, in timp ce ecranele LCD sunt mai bune daca se afiseaza imagini statice.
Unghiul de vizionare
Tehnologia PDP a realizat un unghi de vizualizare care ajunge la 160 de grade datorita faptului ca fiecare pixel isi creeaza propria sa sursa de lumina si nu foloseste o sursa de lumina unica, centrala.
Tehnologia LCD foloseste o sursa de lumina centrala si un material de substrat care uniformizeaza lumina pe toata suprafata ecranului. Chiar daca proprietatile materialului de substrat au fost mult imbunatatite de catre Sharp si NEC , ungiul de vizualizare ajunge, in cele mai fericite cazuri, pana la 130 – 140 de grade.
Avantaj: PDP.
Utilizarea ca monitor
Monitoarele LCD afiseaza imagini statice (provenite de la un computer) de o calitate extraordinara fara flikering si fara remanenta ireversibila. In plus rezolutia ecranelor LCD este, in general, mai mare decat cea a ecranelor PDP ceea ce constitue un avantaj atunci cand trebuie afisate cantitati mari de date (aplicatii Excel).
Monitoarele PDP au probleme in a afisa imagini statice in special datorita remanentei ireversibile care ramane o problema majora a acestei tehnologii. De asemenea rezolutia mai mica duce la scaderea calitatii.
Avantaj: LCD, mai putin in cazul in care ungiul de vizualizare este mare.
Utilizarea ca televizor
Tehnologia PDP are performante exceptionale in afisarea imaginilor in miscare. Nivelul de contrast este foarte bun, la fel si redarea culorilor. Ecranele LCD nu ofera o calitate multumitoare in cazul afisarii imaginilor in miscare.
Avantaj: PDP.
Utilizarea la altitudine inalta
Tehnologia LCD este preferata in cazul ecranelor folosite in avioane, deoarece nu este afectata de cresterea sau scaderea presiunii aerului. Performantele ecranelor LCD nu sunt influentate de altitudinea la care functioneaza.
Tehnologia PDP se bazeaza pe descarcarea electrica intr-un gaz rar (de obicei xenon). Acesta se afla sub presiune intre doua straturi de sticla si este efectat de scaderea presiunii atunci cand ecranul functioneaza la altitudini mari.
Avantaj: LCD.
Durata de viata
Durata de viata a ecranelor LCD este intre 50.000 si 75.000 de ore. Un ecran LCD este functional atat timp cat sursa centrala de lumina este functionala. Sursa de lumina poate fi usor inlocuita.
Ecranele PDP sunt afectate de imbatranirea fosforilor care isi pierd in timp stalucirea. Dupa aproximativ 20.000 – 30.000 de ore de functionare, stralucirea acestora se injumatateste. Fosforii nu pot fi inlocuiti.
Avantaj: LCD. Ecranele LCD sunt preferate in aplicatiile care functioneaza 24/7.
Remanenta ireversibila
Ecranele PDP pot suferi un efect de remanenta ireversibila produs de imaginile statice. Dupa perioade mai lungi (15 minute), imaginile nemiscate produc acest efect, utilizatorul ramanand pentru totdeauna cu imaginea ”fantoma” pe fundal. Ecranele LCD nu sunt vurnelabile la acest efect.
Avantaj: LCD.
Dimensiunea diagonalei
Ecranele cu plasma sunt fabricate la dimensiuni care ajung sa aiba diagonale de pana la 63 inch. Pretul acestor ecrane este mare insa nu exista o scadere a calitatii ecranelor odata cu cresterea diagonalei.
Materialul de substrat utilizat in tehnologia LCD pentru uniformizarea sursei centrale de lumina pe ecran este dificil de produs pentru ecrane cu dimensiune mare. Cele mai mari ecrane LCD produse in acest moment au diagonala de 40 inch.
Avantaj: PDP
Energia consumata
Deoarece tehnologia LCD foloseste o sursa centrala de lumina consuma mult mai putina energie decat tehnologia PDP. Ecranele LCD folosesc jumatate din energia consumata de ecranele PDP. Motivul: Tehnologia PDP lumineaza independent fiecare pixel, chiar si pixelii negrii.
Avantaj: LCD.
Greutatea
Ecranele PDP sunt destul de grele si, in unele cazuri au nevoie de suporti suplimentari pentru a putea fi montate pe perete.
Ecranele LCD cantaresc mai putin decat Ecranele PDP de aceeasi marime.
Avantaj: LCD.
Transportul
Datorita naturii fragile, ecranele PDP trebuiesc transportate cu grija. Nu se recomanda transportul cu un curier rapid. Metodele speciale de transport ajung la costuri foarte mari datorita greutatii ecranului.
Transportul ecranelor LCD nu este dificil si nici atat de costisitor ca transportul ecranelor PDP.
Avantaj: LCD.
Instalarea
Ecranele PDP sunt mai grele, consuma mai mult curent si se incalzesc mai tare decat ecranele LCD, si de aceea trebuiesc montate cu grija. Se recomanda ca ecranele PDP sa fie montate de specialisti.
Ecranele LCD sunt mult mai putin pretentioase, si si pot fi instalate cu usurinta de catre utilizatori.
Avantaj: LCD.