Najważniejsze parametry wyświetlaczy LCD-TFT

W poniższym artykule eksperci firmy Unisystem przybliżają wybrane własności wyświetlaczy LCD-TFT: rozdzielczość, jasność, kontrast, kierunki obserwacji oraz zakres temperatur pracy. Jak to działa? Skrót LCD, czyli Liquid Crystal Display nawiązuje do ciekłych kryształów, które są podstawą działania tych wyświetlaczy. Ich zasada działania opiera się na zmianie polaryzacji światła na skutek odpowiedniego ukierunkowania cząsteczek ciekłego kryształu pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego. Z kolei skrót TFT, czyli Thin-Film Transistor, odnosi się do zastosowanego cienkowarstwowego tranzystora polowego umieszczonego na szkle, dzięki któremu uzyskiwany jest obraz o dużo lepszej jakości niż w innych rozwiązaniach LCD z pasywnymi matrycami, np. STN (Super-Twisted Nematic). W wyświetlaczach LCD-TFT wykorzystuje się matryce aktywne (w których pomiędzy cyklami odświeżania stan skupienia ciekłych kryształów jest podtrzymywany za pomocą kondensatorów), umożliwiające znacznie szybsze zmiany obrazu ze względu na krótszy czas reakcji na sygnał sterujący. Najważniejszymi atutami opisywanych rozwiązań są możliwość uzyskania odpowiedniej jakości obrazu (i optymalnych parametrów) oraz korzystny stosunek jakości do ceny (szczególnie w porównaniu z innymi systemami wyświetlania, np. OLED). Warto również dodać, że jest to technologia, którą można stosować również w przypadku urządzeń wymagających ekranów o większych rozmiarach – na rynku dostępne są 300-calowe rozwiązania, które wciąż gwarantują doskonałą jakość obrazu. Rozdzielczość Piksel (ang. pixel) to najmniejszy element obrazu wyświetlanego na ekranie, który składa się z trzech subpikseli – czerwonego, zielonego i niebieskiego (to barwy podstawowe w systemie RGB). Odpowiednie sterowanie intensywnością świecenia subpikseli powoduje powstanie wypadkowego koloru całego piksela (kolory poszczególnych pikseli mogą być niezależnie zmieniane). Piksele powinny być niedostrzegalne dla ludzkiego oka – jeżeli je widać to znaczy, że jest ich… za mało, a o innych problemach związanych z pikselami możesz przeczytać chociażby w tym artykule. Rozdzielczość to parametr określający liczbę pikseli obrazu wyświetlanych na ekranie. Jest wyrażana w postaci liczby pikseli w poziomie i w pionie. I tak np. rozdzielczość 1280x720 px informuje nas o tym, że obraz będzie składał się z 1280 pikseli w poziomie i 720 w pionie. Inne dobrze znane wartości to, np. 1920x1080 px czyli FullHD, 3840 x 2160 px czyli 4K, a najwyższa z dostępnych obecnie dla szerokiej publiczności rozdzielczość, czyli 8K to 7680x4320 px. Wysoka rozdzielczość to ważny parametr w przypadku projektowania rozwiązań dla aplikacji retail, jak np. wyświetlacze będące częścią ekspozycji sklepowych, videowalli, czy wykorzystywane jako nośniki informacji w obiektach użyteczności publicznej, np. urzędach. W takim wypadku rozdzielczość na poziomie FullHD czy nawet 4K jest uzasadniona, także ze względu na zazwyczaj duże wymiary ekranów stosowanych we wspomnianych projektach. Jasność Jasność, czasem określana też jako luminancja, to natężenie światła jakie emituje ekran wyświetlający czystą biel. Standardowo podawana jest w kandelach na metr kwadratowy (cd/m2), zgodnie z układem SI. Nadal można spotkać się z wyrażaniem wartości jasności w nitach (nt, 1nt=1cd/m2); to jednak przestarzała jednostka, nie należąca do układu SI. Optymalna jasność monitora zapewniająca komfort pracy (przy zachowaniu odpowiednich warunków oświetleniowych) to ok.140-150 cd/m2. Wartość na poziomie 250-300 cd/m2 jest męcząca dla ludzkiego oka i może wpływać na efektywność pracy. Co ciekawe, przeglądając specyfikacje smartfonów dostępnych na rynku, można zaobserwować, że wyświetlacze modeli plasowanych na wyższych półkach cenowych charakteryzują się jasnością na poziomie nawet ponad 700 cd/m2, co ma jednak swoje uzasadnienie. Wysoka jasność jest kluczowa, gdy korzystamy z urządzenia w miejscach intensywnie oświetlonych. W przypadku systemów informacji pasażerskiej i wyświetlaczy w środkach transportu warto rozważyć zastosowanie rozwiązań o jasności na poziomie co najmniej 700 cd/m2. Podobną lub większą wartość powinny mieć ekrany prezentujące informacje w centrach handlowych. W przypadku urządzeń, które znajdują się na zewnątrz (a także w przypadku tych na styku indooru i outdooru, np. w przeszklonych witrynach sklepowych), warto stosować rozwiązania o jasności wynoszącej co najmniej 1000 cd/m2 i więcej. Znanym producentem wyświetlaczy o wysokiej jasności, które sprawdzą się również w nasłonecznionych lokalizacjach jest Litemax. Kontrast Kontrast to współczynnik określający natężenie światła pomiędzy najjaśniejszym i najciemniejszym punktem na ekranie. Wyświetlacz o wysokim kontraście (i optymalnej jasności) będzie prezentował obraz wyraźny i czytelny. Wyższą wartość tego parametru można uzyskać poprzez np. pogłębienie czerni. Warto jednak pamiętać, że podnoszenie jasności nie wpłynie na wartość współczynnika kontrastu. Wartość kontrastu można poprawić stosując np. jedną z rozwijanych funkcjonalności, tj. local dimming, czyli strefowe dostosowywanie podświetlenia ekranu. Kierunek obserwacji W aplikacjach transportowych ważnym aspektem jest czytelność i dostępność informacji. Podobnie w przypadku aplikacji takich jak, np. obszar digital signage. Projektując urządzenia dla takich systemów należy pamiętać o zastosowaniu wyświetlacza z jak najszerszymi kątami obserwacji, np. 89°/89°/89°/89°. Jednak nie każdy projekt będzie wymagał od nas posługiwania się rozwiązaniami o tak wyśrubowanych parametrach. W przypadku urządzeń, na które będziemy spoglądać z góry (np. w różnego rodzaju sprzętach RTV i AGD) możemy z powodzeniem użyć matrycy o kącie obserwacji na godzinę 12:00. Jeżeli na urządzenie końcowe będziemy spoglądać z dołu możliwe jest zastosowanie matrycy o kierunku obserwacji na godzinę 6:00. Jednocześnie warto podkreślić, że wprowadzenie wyświetlacza o węższych kątach obserwacji może obniżyć koszty całego projektu. Temperatura pracy Temperatura pracy to kluczowy czynnik nie tylko w przypadku aplikacji outdoorowych, ale także przemysłowych. Jednak warto wspomnieć także o tym, że wyświetlacz umieszczony na zewnątrz jest narażony nie tylko na mróz, lecz również na upały – poprawne działanie jest zaburzane przez „przegrzewanie się” ciekłych kryształów (zwłaszcza jeśli znajdują się w nasłonecznionych miejscach – w takich warunkach powierzchnia ekranu może osiągać temperaturę nawet 100°C). Rozwiązaniem dla tak wymagających projektów są produkty o szerokim zakresie temperatur pracy, w których jednocześnie zastosowano technologię hiTNI, zapobiegającą przegrzewaniu się ciekłych kryształów.

---

Artykuł opublikowano dzięki uprzejmości firmy Unisystem.