Monitoare cu Cristale Lichide

Principiul de funcţionare al monitorului este acela că lumina albă variază ca intensitate în urma trecerii printr-un filtru. Elementele de culoare roşie, verde şi albastră ale unui pixel sunt obţinute prin simpla filtrare a luminii albe.

Majoritatea cristalelor lichide sunt compuşi organici care constau din molecule aciculare care, în starea lor naturală, se poziţionează cu axele lungi relativ paralel. Controlul precis al alinierii acestor molecule se poate realiza lăsând lichidul cu cristale să curgă de-a lungul unei suprafeţe cu microcanale. Alinierea moleculelor se face după direcţia canalelor, astfel că, dacă microcanalele sunt perfect paralele, şi alinierea moleculelor devine perfect paralelă. Aceste suprafeţe se numesc straturi de aliniere. In starea lor naturală, moleculele de cristal lichid sunt dispuse cu axele longitudinale paralele, dar în mod dezordonat.

Primul principiu al monitoarelor cu cristale lichide (LCD) constă din crearea de straturi succesive de cristale lichide între suprafeţe cu microcanale, astfel ca microcanalele de pe o suprafaţă să fie orientale perpendicular pe direcţia microcanalelor celeilalte suprafeţe. Lumina urmăreşte alinierea moleculelor, fiind şi ea rotită cu 90o atunci când traversează stratul de cristal lichid. Totuşi, la aplicarea unei tensiuni cristalului lichid, moleculele se rearanjează singure în poziţie verticală, permiţându-i luminii să treacă nerotită.

Al doilea principiu al LCD se bazează pe proprietăţile filtrelor polarizante şi ale luminii. Undele luminii naturale sunt orientate după unghiuri aleatoare. Un filtru de polarizare este format dintr-un set de linii paralele extrem de fine. Ele acţionează ca o reţea, împiedicând accesul undelor de lumină a căror orientare nu coincide cu direcţia liniilor reţelei. Un al doilea filtru de polarizare având liniile orientate perpendicular relativ la primul filtru, va împiedica în totalitate propagarea luminii anterior polarizate. Lumina va trece prin cel de-al doilea polarizor numai dacă liniile acestuia sunt perfect paralele cu cele ale primului filtru, sau dacă lumina a fost rotită, căpătând o orientare identică cu cea a filtrului al doilea.

Un monitor cu cristale lichide nematice răsucite constă din două filtre de polarizare cu liniile dispuse perpendicular unul faţă de celălalt, ceea ce duce la blocarea accesului luminii prin ele. Intre cele două filtre se află cristale lichide răsucite. Lumina incidentă pe primul filtru este polarizată, apoi unda este răsucită din nou cu 90o la traversarea stratului de cristale lichide, devenind paralelă cu liniile reţelei ceui de-al doilea filtru, prin care poate trece în totalitate. Totuşi, la aplicarea unei tensiuni la bornele cristalului lichid, moleculele se reorientează pe direcţie verticală, paralel cu liniile filtrului de intrare. Lumina nu mai este rotită şi nu mai poate trece prin cel de-al doilea filtru. In concluzie, tensiune nulă înseamnă lumină la ieşirea celui de-al doilea filtru, tensiune nenulă înseamnă absenţa luminii la ieşirea celui de-al doilea filtru.

Cristalele într-un LCD ar putea fi aranjate în mod alternativ, astfel ca lumina să traverseze în prezenţa unei tensiuni şi să nu treacă dacă tensiunea este nulă. Totuşi, deoarece ecranele monitoarelor cu interfeţe grafice sunt aproape întotdeauna aprinse, puterea se economiseşte prin aranjarea cristalelor în configuraţia corespunzătoare situaţiei în care “tensiune-nulă-înseamnă-trecerea-luminii”.

Reguli

Un LCD respectă un set de reguli diferite de cele ale monitoarelor cu tub catodic, oferind avantaje sub aspectul puterii consumate, ca şi cel al geometriei perfecte. Dezavantajul îl constituie preţul mai mare, un unghi de vizualizare mai mic şi contrast mai scăzut al culorilor.

In timp ce tuburile catodice au un domeniu de rezoluţie şi de gradare pentru a corespunde ecranului, un LCD are un număr fix de celule de cristal lichid şi poate oferi o singură rezoluţie pentru întregul ecran, prin utilizarea unei singure celule pentru un pixel. Se pot utiliza şi rezoluţii mai mici, prin folosirea doar a unei porţiuni din ecran. De exemplu, un câmp de 1024x768 poate da o rezoluţie de 640x840 prin utilizarea a 66% din ecran. Majoritatea LCD sunt capabile să dea imagini de rezoluţie mai mică pe întregul ecran printr-un proces denumit expansiune rathiomatică. Totuşi, aceasta dă rezultate mai bune în cazul imaginilor cu nuanţe continui, cum ar fi fotografiile, decât în cazul textului cu imagini având detalii fine, unde pot apărea obiecte afectate negativ de influenţe laterale.

Un tub catodic are trei tunuri de electroni ale căror fascicule trebuie să conveargă fără eroare pentru a crea o imagine clară. In cazul unui LCD nu există probleme privind convergenţa, deoarece fiecare celulă este conectată sau deconectată în mod individual.

Invers, este posibil ca una sau mai multe celule ale LCD să fie defecte. Pe un monitor de 1024x768 există trei celule pentru fiecare pixel, câte una pentru culorile roşu, verde, albastru, adică 2 359 296 celule. Datorită numărului extrem de ridicat de celule amplasate pe un display de tip LCD, a dimensiunilor mari ale substratului de sticlă (generaţia a 3-a de producţie lucrează cu substraturi de 450 x 550 mm) si mai ales a complexităţii proceselor tehnologice în condiţii de sterilitate maximă, este extrem de dificil a se obţine display-uri, la care să nu apară un număr de tranzistoare defecte. Aceste defecte se împart în două categorii: -luminoase (când pe un fond negru străluceşte un sub-pixel), şi întunecoase (când, pe un fond de o anumită culoare, un pixel rămâne negru). Defectele întunecoase sunt aproape invizibile, cele luminoase nu sunt vizibile pe fond alb (fondul standard al documentelor de tip Excel, Word, etc.), dar pot fi văzute pe un fond negru (mai rar folosit), sau pe unul de o anumită culoare. Cel mai deranjant este un defect de culoare verde.