TFT MONİTÖRLER


Hazırlayan: Hale AYDIN


TFT Nedir?


Modern ekran teknolojileri katot ışın tüplü (CRT) veya düz
panel ekranlar olmak üzere sınıflandırılır. Tüplü cihazlar
büyüktür ve oldukça fazla yer kaplarlar. Düz paneller yani
tüpsüz olanlar ise adından da anlaşıldığı gibi düzdürler ve
çok yer kaplamazlar. Düz panel ekran kategorisi kendi içinde
LCD (likit kristal), plazma ve LED (ışık yayar diod) gibi
teknolojilere sahiptir. Işık yayanlar ve arka plan ışığını
üzerinden geçirenler olarak da ayırt edilmeleri mümkündür.


TFT-LCD olarak adlandırılan bu cihazlar arkadan aydınlatmalı
ekranlar sınıfındadır. STN ve DSTN (pasif matris LCD)
teknolojileri de kullanılır, ancak günümüzde sadece çok
düşük fiyatlı taşınabilirlerde rastlanmaktadır.


TFT'ler Nasıl Çalışır?


TFT,
'Thin Film Transistor'ün kısaltılmışı olup pikselleri aktif
olarak denetleyen elementleri tanımlar. Bu sebepten "aktif
matris TFT" olarak da adlandırılırlar. Görüntü nasıl oluşur?
Temel prensip basittir: Her biri renk verebilen çok sayıda
pikselden oluşan bir panel sayesinde. Bu amaçla bir kaç adet
florasan tüpten gelen siyah ışık kullanılır. Örneğin tek bir
pikselin aydınlanması için yapılması gereken şey ışığın
geçmesine izin verecek ya da vermeyecek bir kapı veya
diyafram koymaktır. Bu basit açıklamayla anlatılabilmesine
karşın bunu gerçekleştiren teknoloji elbette çok karmaşık ve
kapsamlı. LCD (Liquid Crystal Display), sıvı kristal esasına
dayalı düz panel monitörler için kullanılır. Sıvı kristaller
moleküler yapılarını değiştirebilirler ve bu yüzden farklı
seviyelerde ışığın içlerinden geçmesini sağlayabilirler (ya
da ışığı bloke edebilirler). Yönlendirici filtreler, renk
filtreleri ve iki sıralama katmanı, ne kadar ışığın
geçeceğini ve hangi renklerin yaratılacağını belirler.
Katmanlar iki cam panel arasında konumlandırılır. Sıralama
katına özel bir voltaj verilerek elektrik alanı oluşturulur
ve böylece sıvı kristaller hizalanır. Ekrandaki her nokta
(piksel) katot ışın tüplü ekranlarda olduğu gibi 3 farklı
bileşene ihtiyaç duyar, biri kırmızı, biri yeşil ve biri de
mavi için.

En yaygın TFT teknolojisi Twisted Nematic olarak
adlandırılır. Aşağıda bu tür TFT'lerin nasıl çalıştığı
açıklanıyor. Elbette başka teknolojiler de bulunmaktadır.
Bunlar Bakış Açısı Teknolojileri başlıklı bölümde
açıklanıyor

Voltaj verilmediğinde , moleküler yapı normal durumunda ve
90 derece kıvrıktır. Arkadan aydınlatma lambasından gelen
ışık böylece yapı içinden geçebilir

Voltaj verilip bir elektrik alanı yaratıldığında sıvı
kristaller dikey olarak hizalanacak şekilde kıvrılırlar.
Yönlendirilmiş ışık ikinci kutup tarafından emilir. Bu
durumda ışık TFT ekranın dışına çıkamaz.



Bir TFT Pikselinin Anatomisi



Kırmızı, yeşil ve mavi
filtreler birbirini takip edecek şekilde alt yüzeye entegre
edilmişlerdir. Her piksel (nokta) bu 3 renk hücresinden ya
da alt-piksel bileşenlerinden oluşur. Bu da 1280x1024 piksel
çözünürlükte, 3480x1024 transistör ve piksel elementi olduğu
anlamına gelir. 15.1 inç bir TFT'de nokta aralığı (dot
pitch-pixel pitch) 0.0188 inç (0.30 mm) civarındadır, 18.1
inç bir TFT'de ise (1280x1024 piksel) 0.011 inç'tir
(0.28mm).

Hücrenin sol üst köşesi bir Thin Film Transistör içerir.
Renk filtreleri hücrelerin temel RGB renklerini
değiştirebilmelerini sağlar. Piksellerin aralığı küçüldükçe,
mümkün olan maksimum çözünürlük de artar. Ancak TFT'ler
maksimum ekran alanı yönünden fiziksel bir kısıtlamayla
karşı karşıyadır. 38 cm (15 inç) bir köşegen ve 0.297 mm
(0.0117 inç) nokta aralığına sahip bir ekranda 1280x1024
çözünürlük almak pek anlamlı değil. Bu incelemenin 4'üncü
bölümünde nokta aralığı ve köşegen boyutları arasındaki
ilişki hakkında bilgi bulabilirsiniz.



Hangi Özellikler Daha Önemli? - Önemli Bazı Kavramlar



Diyagonal Ekran Boyutunun Tanımı


Bildiğiniz gibi monitörler boy olarak ekranın diyagonal
uzunluğu ile sınıflandırılırlar. Örneğin 17 inç denildiğinde
çapraz iki köşe arasındaki çizgi uzunluğu alınır. Tüplü bir
monitörde "izlenebilir alan" her zaman tüpün diyagonal
boyutundan küçüktür. TFT panellerde ise kasanın içinde
görüntü verilmeyen bir kenar kısmı bulunmaz. Bu sebepten
belirtilen diyagonal boyut her zaman izlenebilir alana
eşittir, yani kayıp söz konusu olmaz. Yine bu sebepten
dolayı da 15.1 inç bir düz panel ekran, izlenebilir boyutu
itibarıyla 17 inç bir tüplü monitöre eşittir.



Bakış Açısı


Bu önemli bir kavram. Zira TFT'lerde tüplülerde olduğu gibi
her bakış açısından aynı görüntüyü alamazsınız. Yani
monitörün tam karşısından ve sağından ya da solundan
bakıldığında ekran farklı görülür. Arkadan aydınlatma ışığı
çeşitli filtrelerden, sıvı kristallerden ve hizalama
katmanlarından geçtiği için tek bir yönde hareket eder.
Mesela çoğunluk ekranı dikey olarak terk eder. Eğer
kullanıcı monitöre çok açılı bakarsa, karanlık ya da
bozulmuş renkler görebilir. Bu etki örneğin banka
veznelerinde kullanışlı olabilir ama genelde istenmeyen bir
durumdur. Üreticiler de daha iyi bakış açıları
geliştirebilmek için üzerinde uğraştığı birçok teknoloji
var: IPS (in-plane switching), MVA (multi-domain vertical
alignment) ve TN+film (twisted nematic ve film). Maksimum
bakış açısı, ideal kontrast oranının onda birine düştüğü
nokta olarak tespit edilir. Örneğin ekrana tam dik açı gibi.



Kontrast Oranı


Kontrast oranı maksimum ve minimum parlaklık değerlerinden
türetilir. Verilerin arası ne kadar büyükse o kadar iyi
olduğu kabul edilir. Bu 500:1 gibi yüksek kontrast oranına
sahip tüplü monitörler için bir sorun teşkil etmez.
Böylelikle foto gerçekçi kalite sunarlar. Siyah bir resim
göstermek tüplü bir monitör için problem olmazken TFT'lerde
arka ışığın parlaklığını değiştirmek zordur ve cihaz
çalıştığı sürece de açık kalırlar. Siyah bir resim
gösterebilmek için sıvı kristaller gelen ışığı tamamen
tutarlar. Ancak bunu mükemmel yapmak fiziksel olarak mümkün
olmadığından bir miktar ışık sızması yaşanır. Üreticiler de
halen bu sorun üzerinde çalışmaktalar. İnsan gözü için kabul
edilebilir değerler 250:1 üzeridir.



Parlaklık

TFT'nin başarılı olduğu bir özellik. Temel olarak maksimum
parlaklık arka ışığı sağlayan florasan tüpler tarafından
belirleniyor. Metrekareye 200 ve 250 candela (cd/m2)
parlaklık birimi sorun değil. Daha yüksek parlaklık
değerlerine de ulaşmak teknik olarak mümkün ancak gereksiz,
çünkü kullanıcıyı kör etmenin bir alemi yok.

Tüplü monitörlerde maksimum parlaklık 100 ila 120 sd/m2'dir.
Daha yüksek değerlere çıkmak katot tabancaları için devasa
voltaj hızlanması gerektirdiğinden zordur. Ayrıca daha fazla
parlaklık yüksek emisyon değerlerine yol açabilir ve fosfor
ömrünü kısaltma gibi yan etkiler de yaratabilir.



Piksel Hataları


Bunlar genelde hatalı transistörlerden kaynaklanırlar.
Ekranda nokta olarak saptanabilirler. Bozuk transistörden
dolayı ışık piksele ulaşamaz bu nokta karanlık kalır veya
sürekli parlak kalmasına yol açar. Bu olay grup halinde
görülürse daha da rahatsız edici olur. Ne yazık ki,
ekrandaki maksimum ölü piksel sayısını belirleyecek bir
standart henüz oluşturulmamış, her üretici kendine göre bir
sayı belirlemiştir. 3 ila 5 adet ölü piksel normal
denilebilir. Bu tür mal satın alırken kontrol etmekte fayda
var, çünkü bu onarılması imkansız hatalar genelde üretim
safhasında oluşur. Son bir detay: Bu hatalı piksel sayısı
sonradan artmaz, tabii eğer parmağınızla ya da başka
nesnelerle ekrana bastırmazsanız.



Tepki Süresi

Birçok TFT'nin
halen hareket eden resimlerde (mesela video) sorunları var.
Bunun nedeni de sıvı kristallerin tepki süresi. Yeni
TFT'lerde 20-30 milisaniye arası değerler normaldir. Bir
örnekle açıklayacak olursak standart bir film saniyede 25
kareden oluşur, bu da tek karenin 40 milisaniye'de
gösterilmesi anlamında gelir. Sıvı kristaller tepki olarak
çok yavaş olduklarından bu sahnede bir miktar bulanıklaşma
ya da hareketlerde kesiklik görülebilir. Ancak genelde tepki
süresi yeterli olduğundan TFT'ler için "bunlarda film
seyredilmez" demek yanlış olacaktır.



Renk Kalitesi-Analog Giriş Sinyallerini Hazırlamak


Dijital düz panel ekranlara kıyasla, standart bir VGA
bağlantı noktası ile donatılmış modeller analog resim
sinyallerini önce tekrar dijitale çevirmek zorunda
olduğundan renk kalitesinde kayıplar oluşabilir. Kimi
üreticiler düşük performanslı, sadece 18 bit veriler ile
başa çıkabilen (3x6 bit ; kırmızı, yeşil ve mavi renklerin
her biri için 6 bit) analog-dijital çeviricilerde ısrar
ediyor. Sonuç olarak sadece 262 bin 144 renk (RGB taklidi)
gösterilebiliyor. Oysa ki Gerçek Renk modu en azından 16.7
milyon renge ihtiyaç duymakta.





Bakış Açısı Teknolojileri






TN+Film

Teknik açıdan bakıldığında TN+Film çözümü uygulanması en
basit çözüm olarak gözüküyor. Düz panel üreticileri kıyasla
daha eski olan standart TFT (Twisted Nematic) teknolojisini
kullanmaktalar. TN+Film'de yatay izleme açısını 90 dereceden
yaklaşık 140 dereceye kadar çıkartabilen özel bir film
(geciktirici ya da 'discotic' film) panelin en üst yüzeyine
uygulanır. Diğer yandan zayıf kontrast oranı ve düşük tepki
süresi aynen kalıyor. TN+Film şüphesiz ki en iyi çözüm
değil, ancak ucuz.


IPS
ya da 'In-Plane Switching', Hitachi tarafından geliştirilmiş
bir teknoloji. Ancak NEC ve Nokia da bu yeniliği
kullanıyorlar.

Twisted Nematic ekranlar (TN veya TN+Film) ile aralarındaki
fark moleküllerin alt tabakaya paralel olarak sıralanması.


Katot ışın tüplü monitörlerde gördüğümüz 170 dereceye varan
mükemmel bakış açısı IPS (ya da diğer adıyla Super TFT)
teknolojisi ile elde edilebiliyor. Ancak bu teknolojinin bir
de dezavantajı var. Sıvı kristallerin paralel olarak
sıralanmasından dolayı 'twisted nematic' ekranlardaki gibi
elektrotların her iki cam yüzeye de konulması mümkün değil.
Bunun yerine alt cam yüzeye petek şeklinde yerleşmeleri söz
konusu. Bu da kontrastın zayıflamasına yol açtığından
parlaklığın tekrar normal düzeye yükseltilebilmesi için çok
güçlü arka ışık gereksinimi doğuruyor. Klasik TFT'ler ile
kıyaslandığında tepki süresi ve kontrastta hemen hemen hiç
ilerleme yok.


MVA (Multi-Domain Vertical Alignment


Fujitsu ideal çözümü bulmuş gibi. MVA 160 dereceye varan
bakış açısı ve yüksek kontrast oranları ile hızlı tepki
süresini optimumda uzlaştırmış.

Peki MVA nasıl çalışır?

MVA'daki M, Multi-Domain (çok bölgeli) anlamına geliyor.
Bunlar renk hücreleri içindeki alanlar. Şekil 3, tümsekler
aracılığı ile oluşturulmuş bir çok bölgeli örneği
gösteriyor. Fujitsu şu anda bağımsız hücreleri 4 adete kadar
olan paneller üretmekte.

MVA'daki VA ise "vertical alignment" yani dikey hizalamayı
işaret ediyor. Aslında bu terim biraz yanıltıcı çünkü sıvı
kristal molekülleri (devinimsiz haldeyken) tümseklerden
dolayı tam olarak dik hizalanmış değillerdir (bkz. şekil 3;
kapalı pozisyon). Voltaj uygulanarak bir elektrik alanı
oluşturulduğunda, kristaller yatay olarak hizalanır ve
böylece arka ışık katmanlar arasından geçebilir. MVA, IPS ve
TN+Film teknolojilerine kıyasla, oyun ve video
performansında çok etkili olan hızlı tepki sürelerinde daha
iyidir. Kontrast genel olarak daha başarılıdır, ancak bu da
bakış açısına göre değişkenlik gösterebilir.



Değişik Bakış Açısı Teknolojilerinin Değerlendirilmesi

MVA hızlı
tepki süresi ve çok geniş bakış açısı sunuyor ancak
Fujitsu'nun bu teknolojisi pazarda hala çok az pay sahibi.



TN+film çözümü
tepki süresinde dikkate de?er bir geliŞme sunmuyor. Bunu
kullanan ürünler düŞük fiyatl?, yüksek miktarlarda
üretiliyor ve bak?Ş aç?s?n? kabul edilebilir de?erlere
ç?kartabiliyor. Uzun vadede bu tip ürünlerin Pazar pay?n?n
azalmas? bekleniyor.

IPS Hitachi ve NEC gibi büyük üreticiler sayesinde
pazarın önemli kısmını elinde tutuyor. Bu ekranların
başarılı olmasındaki en önemli etken 170 dereceye varan
geniş bakış açısı ve makul tepki süresi.

Teknik olarak MVA en iyi çözüm. 160 derecelik bakış
açısı en az katot ışın tüplü klasik monitörler kadar iyi. 20
milisaniyelik tepki süresi video oynatımı için uygun. Pazar
payları çok düşük ancak giderek artıyor.