Bevezető, alapozás
Hát kérem, ezt is megértük. Nagyjából a Mobilarena indulása óta tervben van, hogy írunk egy összefoglaló cikket a különféle kijelzőtechnológiákról, (An)Dante kollégánk ennek megfelelően több hónapot dolgozott azon, hogy egy olyan anyagot tegyünk le az asztalra, ami még a legnagyobb szakik számára is mértékadó lehet. A biztonsági mentésről viszont sajnos nem gondoskodot, így egy merevlemez meghibásodással együtt a félkész anyag az enyészeté lett. A "kijelzős cikk" viszont az évek során egy olyan legendává nőtte ki magát a szerkesztőségben, hogy tegnap eldöntöttem: akkor is megírom, ha a fene fenét eszik. (Márpedig valószínű, hogy azt eszik - Bog)
A különféle kijelző technológiákról nyilván könyvet is lehetne írni, de minket nem érint minden, csupán azokra a megoldásokra fókuszálunk, melyek a mobiltelefonokban is megtalálhatók. Természetesen szó lesz az érintésérzékelés metódusairól is, plusz a cikk végén egy kis jövőkép is várható, de alapvetően nem célunk, hogy megtaláljuk "a legjobb" megoldást; inkább be szeretnénk mutatni, hogy mik az előnyei és mik a hátrányai egy-egy paneltípusnak. A napjainkban elterjedt kijelző típusokon természetesen túl szót ejtünk a kezdeti technológiákról is (melyeket azért még ma is hasznának itt-ott), de ahhoz, hogy mindent meg tudjunk érteni, feltétlenül szükséges egy kis fizikai alapozás. Ezzel kezdünk.
Az LCD panelek működése, azaz némi fizika
A mobiltelefonokban a kezdetek óta folyadékkristályos, azaz LCD (Liquid Crystal Display) kijelzők vannak (persze most már vannak mások is, de erről kicsit később...), melyek működésénél a cél az, hogy az alapesetben átlátszó folyadékkristályt rá lehessen bírni arra, hogy ne engedje át a fényt, hiszen így a különböző színű fényforrásokat a szerkezeti szempontból réteges struktúrájú kristály mögé helyezve megoldható a kép előállítása. Ahhoz, hogy ennek jelentőségét megértsük, az elektromágneses hullámok egyik típusáról, a fényről kell ejteni pár szót. Mindenki hallotta már, hogy a fény hullámtulajdonságokkal is rendelkezik. Képzeljünk magunk elé egy hosszú kötelet, aminek az egyik végét meglengetjük! Nyilvánvaló, hogy szép hullámhegyek és hullámvölgyek alakulnak ki rajta.
Ezek folyadékkristályok
A fényt úgy is fel lehet fogni, mint egy adott z irányban kinyújtott kötelet (ez a haladási irány), amit két, egymásra merőleges irányban is lengetnek. A közegben (levegőben) haladó hullám tehát a három dimenziónkból egy irányba terjed, a másik kettő felé pedig hullámzik, azaz hullámozhat, nem kötelező neki, mint majd látni fogjuk. A szemünk a fény erősségét a hullámok erősségéből (intenzitás), a színét pedig kizárólag a hullámok "gyorsaságából" (frekvencia, hullámhossz) állapítja meg. Tehát, ha a szemünk fűzöldnek érzékel egy adott színt, akkor arról mi nem tudjuk szemmel megállapítani, hogy annak hullámai egy vagy kétirányúak, azaz, hogy a kötél végét fogó kezünket föl-le vagy körbe-körbe mozgatjuk (a Lissajous görbéktől most az érthetőség jegyében tekintsünk el).
Ha tehát egy fent említett kristályszerkezeten halad keresztül a fény, az a beérkező, kétirányban hullámzó (varázsszó: polarizálatlan) fényből egyirányban hullámzó (polarizált) fényt csinál, kvázi a másik irányú hullámzás "nem fér el a lemezek között". Az említett köteles hasonlattal élve: ha egy szűk, de magas résen keresztül megy a kötél, s a végét körbe-körbe forgatjuk, akkor a rés másik végén csak egyirányú hullámzást fogunk észlelni.
Miért jó ez nekünk? Mert létezik olyan anyag, amely a kristályokhoz hasonlóan csak az egyik irányú hullámot engedi át, ezt hívják polarizátornak, közismertebb nevén Polaroid napszemüvegnek. Tegyünk egy ilyet a kristályaink elé úgy, hogy a képzeletbeli szűk, de magas rés ugyanúgy helyezkedjen el, mint a kristályrács rése! Így ugyanazt kapjuk, mintha csak egy rést alkalmaztunk volna. Azonban ha a két rés egymásra merőlegesen áll, akkor az egyik rés az egyik irányú hullámot szűri, a másik rés a másik irányút, végeredményképpen pedig egy energiamentes fényáramot kapunk, azaz semmit: sötétséget. (A valódi működés némileg bonyolultabb, a konkrét megvalósításnál majd szó esik arról is.)
A TFT LCD kijelzők pontosan ezen az elven működnek. Mivel a folyadékkristályokat külső elektromos térrel lehet úgy vezérelni, hogy kívánságra tetszőleges mértékben elforduljanak, így eléjük polarizátort, mögéjük fényforrást helyezve az átbocsátott fénymennyiséget szabályozni tudjuk. Mindezek után már csak az kell, hogy elhelyezzünk néhány neoncsövet a képernyő mögött, amelyeket lehetőség szerint nagy (azaz relatíve nagy, 1000 Hz körüli) frekvenciával táplálunk, hogy a villogás ne zavarja a szemet. Kell még egy piros, zöld illetve kék színszűrő, erre egy vezérelhető folyadékkristályos réteg, majd egy polarizátor, és kész is a TFT kijelzőnk. Persze azért itt vannak még trükkök, otthon tehát nem fogunk olyan panelt építeni magunknak, ami képminőség szempontjából versenyezhet egy nagy gyártó paneljeivel. Ennyit az LCD-k működési elvéről nagy vonalakban, de fontos tudni, hogy az egyes típusok között vannak különbségek, nyilván nem mindegy, hogy háttérvilágítással rendelkező vagy épp azt nélkülöző, netán monokróm (egyszínű) vagy színes panelről beszélünk.
Aktív és passzív mátrix
Az alapozásnál fontos, hogy különbséget tegyünk az aktív és passzív mátrixos kijelzők között; itt nem megjelenítési, hanem vezérlési különbségről van szó. A passzív kijelzőkben átlátszó, párhuzamosan futó vezetékekből alakítanak ki egy mátrixot úgy, hogy a hátlapon és az előlapon futó vezetékek egymásra merőlegesek. Mindegyik sornak és oszlopnak egy-egy szimpla áramköre van, a pixelek címzése pedig soronként vagy oszloponként történik, nem egyesével. A passzív elnevezés ebből következik: mivel a képfrissítés soronként vagy oszloponként történik, az épp nem frissített "pixelcsíkok" tartják az állapotukat, azaz nem használják ki, hogy elektromosan töltve vannak. Egyértelműen látszik, hogy minél nagyobb felbontású egy passzív mátrixos kijelző (tehát minél több pixel, ebből adódóan pedig pixelsor/oszlop van benne), annál kevésbé lesz alkalmas a használatra, ezért is nem gyártanak túl nagy felbontásúak: minden újabb sor hozzáadásával nő a képfrissítési idő.
Az aktív kijelzőkben ezzel szemben minden képponthoz (pixelhez) tartozik egy tranzisztor, lehetővé téve az egyes pixelek külön történő vezérlését a sorokon/oszlopokon belül. A végeredmény szebb kép, gyorsabb képfrissítés, magasabb elérhető felbontás és az ezekkel járó magasabb előállítási költség.
A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!
