Málokdo u nás ví, že společnost Sharp patří k největším výrobcům LCD panelů na světě. Ačkoli samotné jejich televizory zaujímají v ČR jen malé procento trhu, LCD panely Sharp jsou montovány do televizorů mnoha značek – například Toshiba, u dalších výrobců to nesmí být podle dohody zveřejněno. Najdete je i v noteboocích, PC monitorech, mobilních telefonech a MP3 přehrávačích.
Atrium v továrně Kameyama
Své výrobní know-how náležitě střeží, úplně stejně jako Panasonic výrobu plazmových panelů, všechny továrny i vývojová centra jsou proto pouze na japonských ostrovech. Veškeré LCD panely Sharp pro televizory pocházejí z jedné jediné továrny. Jmenuje se Kameyama a nachází se v lesnaté kopcovité oblasti kousek od Osaky.
Na rozdíl od jiných reportáží na Technet.cz zde nenaleznete mnoho snímků přímo z továrního provozu – v celém objektu, mimo několika prezentačních míst, totiž platí přísný zákaz focení. Stejně dopadla i spousta našich dotazů – odpověď nám pracovníci nesměli říci.
Zeleně v zeleni
Zatímco u nás se o ekologii spíše mluví a teoretizuje, továrna Kameyama je příkladem toho, když se ekologicky nemluví, ale jedná. Všechno to modré na střechách jsou solární panely, které mění sluneční energii na elektřinu. Další 200 kW solární panely jsou na pontonech na vodní nádrži, kam odtéká vyčištěná použitá voda (továrna se snaží o 100% recyklaci vody, ztráty jsou samozřejmě doplňovány z vodní přípojky). Zde vzniklá elektřina napájí i recyklační jednotky. Dešťová voda je zachycena do nádrží, odkud se po vyčištění čerpá do klimatizačních systémů továrny.
Letecký pohled na továrnu Kameyama
Dalším významným zdrojem energie jsou palivové články.
Palivové články zásobují továrnu elektrickou energií.
Vstupem je zde zemní plyn, výstupem elektřina a vodní pára. Spolu se solárními články pokrývají většinu energetické potřeby továrny.
Není také bez zajímavosti, že součástí konstrukce budov Kameyamy jsou v nižších podlažích obří kapalinové tlumiče, které pohlcují kinetickou energii během zemětřesení. Díky nim nedochází k větším škodám a výroba se nemusí dlouhodobě zastavit.
| Co je to LCD panel? |
| Ještě než se podíváme, z čeho a jak se LCD panely vyrábějí, musíme si ujasnit, co to vlastně je. LCD panel je základní komponentou LCD zobrazovačů a televizorů – je to ta plocha, na které vidíte obraz. Pokud se LCD panel zamontuje do skříně a přidá k němu řídicí a signálová elektronika, je to zobrazovač. Pokud se k němu ještě přidá TV tuner, jde o LCD televizi. Samotné LCD panely se samozřejmě montují i do mobilních telefonů a přenosných zařízení. |
Jak se vyrábí LCD panely
LCD panel se skládá z několika vrstev. Základem je takzvaný "motherglass", což je skleněná deska s tloušťkou menší než 1 mm, která tvoří pevné hmotné tělo displeje.
Motherglass osmé generace o rozměrech 2 160 x 2 460 mm
Celý motherglass osmé generace, tak jak vyjíždí z výrobní linky. Vidíte na něm přepraveno šest 42“ displejů. Pro srovnání velikosti u něj pózuje Nami, naše průvodkyně ze společnosti Sharp.
Motherglass osmé generace, které nyní vyrábí továrna Kameyama 2, měří 2,160 m x 2,460 m a lze z něj nařezat až šest 42“ LCD displejů, případně větší počet menších. S takto velkým motherglassem se pracuje od začátku až do konce – v podstatě se ve finále jeden obrovský displej rozřeže na menší. Pozoruhodné je, že tyto skleněné desky s rozměrem bezmála 5 metrů čtverečních, tenčích než 1 mm, dovezou do Kameyamy v kamionu, zde je rozbalí, přemisťují po jednotlivých fázích výroby a během procesu je několikrát otočí kolem dokola – aniž by se zlomily či jinak trvale deformovaly. Na dotaz ohledně odpadovosti při výrobě jsme dostali dvě odpovědi – nula a tajemné mlčení.
| LCD specialitky |
| Dual View LCD |
|
Vypadá jako obyčejný displej, ale když na něj koukáte z jedné strany, vidíte jiný obraz než při pohledu ze strany druhé. A oba dva ve výborné kvalitě. Skvěle se hodí například do automobilů (řidič vidí mapu, spolujezdec film). |
| Triple View LCD |
|
Na jednom displeji se však dají promítnout hned tři obrazy. Sharp Triple View LCD zobrazí jiný obraz z pohledu čelního a dva jiné z pohledů bočních. Kvalita zobrazení nebyla tak dobrá jako u Dual View, ale jde samozřejmě o prototyp. |
| Elektronická cenovka - LCD s pamětí |
|
|
| Osaka: Vedení společnosti a vývoj malých displejů |
|
Vývojoví pracovníci pracují ve velkých open-space kancelářích, které jsou však mezi sebou děleny elektronicky ovládanými zástěnami - ze stejného místa jsem pár sekund před pořízením tohoto snímku viděl jen bílou stěnu.
Pohled z vyšších poschodí mrakodrapu má opravdu své kouzlo. Foceno kousek od laboratoří vývoje podsvětlovacích panelů pro mobilní displeje. |
Na spodní motherglass je speciální tiskárnou nanesena vrstva tranzistorů (TFT - Thin Film Transistors).
Detail TFT. Foceno přes mikroskop. Detail malého displeje, u velkých je však struktura zcela stejná.
Na ně je nanesen mikroskopický film, který má za úkol udržet pohromadě molekulární strukturu následující vrstvy. A tou jsou samotné tekuté krystaly.
Nádobka s tekutými krystaly připravenými na výrobu LCD
| Krystaly ve tvaru pevném |
| Alfou a omegou dnešní elektroniky je křemík. Na obrázcích vidíte dva křemíkové ingoty. Z nich se vyrábí waffery (speciální "placky"), ze kterých se pak vyrábí například procesory.
|
V takovéto podobě tekuté krystaly (LC) často neuvidíte – je to mléčná, trochu vazká kapalina, víceméně bez zápachu. Ochutnat jsme ji samozřejmě nemohli, varováni jsme byli i před případným potřísněním pokožky. Obsah této lahvičky by údajně stačil na výrobu několika 42“ LCD displejů.
Na této vrstvě (LC) je opět nanesen tenký molekulární film, držící LC vrstvu pohromadě. Nad ní je transparentní vrstva z vodivého materiálu, který tvoří opačnou elektrodu pro funkci tranzistorů.
Další vrstvu tvoří barevné filtry s černou mřížkou.
Detail barevného filtru s mřížkou. Foceno přes mikroskop, stejný displej jako v předchozím případě.
Filtr je složen ze segmentů ve třech základních barvách – červené, modré a zelené, černá mřížka (black matrix) je od sebe odděluje. Zabraňuje se tak barevnému ovlivňování sousedních bodů. Trojice barevných segmentů vždy patří k sobě – ve finále plní funkci jednoho obrazového bodu neboli pixelu.
Následuje další motherglass, kterým se sendvič uzavírá. Tedy, ne tak docela. Málem bychom zapomněli na vrstvy polarizačních filtrů – jedna je z vnější strany vrchního, druhá spodního motherglassu.
Detaily jednotlivých vrstev pocházejí z displeje, který vidíte na horním obrázku. Příklad jeho finální aplikace vidíte na obrázku dolním. Takřka na všech vystavených telefonech Sharp bylo možné přijímat televizní vysílání. No, jsme přece v Japonsku.
Jak LCD pracuje
Hlavním činitelem je v LCD panelu vrstva tekutých krystalů. Zásadní je vlastnost, že lze pomocí elektrického proudu měnit orientaci jednotlivých krystalů, respektive skupin krystalů. Ve výchozím stavu leží v displeji krystaly "naplocho“" a všechno světlo odrážejí. To znamená, že skrze vrstvu tekutých krystalů žádné světlo neprojde, jinými slovy, z pohledu diváka se plocha displeje jeví jako černá. Přivedením napětí lze krystal otočit. Buď jenom o kousek, nebo zcela – v tu chvíli propustí trochu, nebo všechno světlo (z pohledu diváka je displej šedý, či bílý). Přívod elektrického náboje do konkrétních míst LC vrstvy má na svědomí vrstva tranzistorů a opačná elektroda na druhé straně.
Černobílý displej by v dnešní době nikoho nenadchnul, zde přichází na řadu barevný filtr. Pod každým barevným segmentem filtru je orientace krystalů řízena samostatně a nezávisle. Trojice sousedních segmentů spolu vždy korespondují a složením různé intenzity tří základních barev (RGB) mohou vytvořit jakoukoli barvu ze spektra. Jednotlivé segmenty jsou totiž tak malé, že oku diváka splývají - trojice se tak ve výsledku pro oko chová jako jeden pixel.
Obraz LCD displeje (dole) snímán kamerou s mikroskopem a promítán na obrazovce (nahoře). Vidíte výsek zhruba dvaceti pixelů. Při živém obrazu samozřejmě poblikávají a mění svoji intenzitu.
Kdyby byly v displejích nejmenší standardní tranzistory, vytvořily by u 42" panelu takovouto hromadu.
Krajní vrstvy panelu, polarizační filtry, slouží k usměrnění toku světelných paprsků pro lepší průchodnost LC vrstvou.
| Nová továrna Sakai |
|
V roce 2010 se rozjede výroba v nové továrně Sakai, 20 minut Shinkansenem od Osaky. Bude zde sdružená výroba LCD panelů 10. generace a solárních panelů. Po zahájení provozu v roce 2010 přineseme z moderní továrny Sakai podrobnější reportáž. |
Aktivní displeje, které používají všechny LCD televize a naprostá většina současných mobilních telefonů a kapesních zařízení, mají jako součást LCD panelu ještě jednu komponentu – podsvětlovací panel. Zatím jsme totiž pouze konstatovali, že přes polarizační filtr projde světlo LC vrstvou, barevným filtrem a druhým polarizačním filtrem – světlo však v televizoru musí někde vzniknout.
K tomu zpravidla slouží světelné trubice (něco jako zářivky), propojené symetrickým, opticky čistým, světlo vodivým mléčným materiálem, který zaručí rovnoměrné roznesení světla po celé ploše panelu. Druhou variantou je takzvané LED podsvětlení, kdy je tento panel nahrazen bílými LED diodami. Ty jsou vhodnější pro užší spektrum vyzářeného světla, rovnoměrnost jasu a také životnost. V demo-roomu nám byl demonstrován i vzorek panelu s RGB LED podsvětlením. Zde nejsou použity diody bílé, ale, jak název napovídá, barevné. Barevná sytost i tonální jemnost a pestrost byla na demonstračních snímcích perfektní, uvidíme, jak se bude chovat v reálných testech.
Co bude dál?
Navzdory vývoji nových zobrazovacích technologií, z nichž je zatím nejdále OLED (viz. test Sony XEL-1 zde), je jasné, že technologie tekutých krystalů zatím ještě neřekla poslední slovo. Trendem je sdružená výroba mnoha výrobců najednou, společná výroba LCD a solárních panelů a výroba ze stále větších a větších motherglassů. Tím se můžeme dočkat jak kvalitních obřích obrazovek, tak levných malých úhlopříček.
