Monitorok

1. Monitorok Kovács Nándor

2. A kijelzők főbb típusai • Katódsugárcső (CRT) • Folyadékkristályos kijelző (LCD) • hidegkatódos fénycső (CCFL) (Cold cathode fluorescent lamps) • Plazma Display Panel (PDP) • Fénykibocsátó dióda (LED)

3. Katódsugárcső (CRT) Felépítése vízszinteseltérítés szabályozó rács fénypor izzókatód elektronoptikailencse függőlegeseltérítés a katódsugárcsőben vákuumban mozgó elektronok jelenítik meg a kívánt képet.

4. szabályozó rács elektronoptikailencse izzókatód Elektron ágyú: ahhoz, hogy az elektronok egy szilárd testből kilépjenek, le kell küzdeniük egy energiagátat. Ezért a katódot közvetett úton (izzószállal) kb. 900°C-ra fűtik, a katód homlokfelületét pedig kis kilépési munkájú anyaggal vonják be. Intenzitás szabályozás: egy negatív feszültségű, lyukas elektróda. A feszültség változtatásával az elektronsugár intenzitása szabályozható Elektronoptikai lencsék:a kilépő elektronsugár fókuszálását végzik

5. Vertikális és horizontális eltérítő rendszer: az elektronsugár pozicionálásához vízszinteseltérítés sztatikus eltérítés (pl. oszcilloszkópban): az elektronsugár egy kondenzátor lemezei között halad át, így az eltérítés a kondenzátor feszültségével vezérelhető, de csak kis eltérítési szöget lehet elérni fénypor függőlegeseltérítés mágneses eltérítés: a sugár mozgásirányára merőleges mágneses mezővel történik, a Lorentz erő körpályára kényszeríti az elektronokat. Az eltérítés szöge 90..135° A képcső belső felületén az elektronok energiáját fényporok alakítják át fénnyé

6. A képet úgy állítják elő, hogy a képernyőt soronként pásztázzák végig és a képpontok intenzitását úgy vezérlik, hogy a kívánt képtartalom adódjon • A fénypor utánvilágító hatása és szem tehetetlensége miatt ez teljes kép érzetet kelt, ehhez kb. 25-100Hz képfrissítési frekvencia szükséges Interlace technika: A gyorsabb képfrissítés illetve a sávszélesség csökkentése érdekében a képet 2 félképre bontják, egy frissítési ciklusban egyszerre vagy a páros, vagy a páratlan sorokat rajzolják ki (TV)

7. SZÍNES KÉPCSÖVEK • A színes képcsövekben 3 elektronágyú van • Egy megfelelő, ún. árnyékmaszkkal érik el azt, hogy az egyes színekhez tartozó elektronsugár csak a megfelelő színű képpontot találja el delta inline • A különböző színű képpontok elrendezése lehet háromszög (delta elrendezés) vagy egyenes vonal (inline elrendezés) • Két ilyen színponthármas távolsága adja a maximális elérhető felbontást. • Adott pontméretre a delta elrendezés nagyobb felbontású, ezért monitorokban inkább ezt alkalmazzák, míg az inline elrendezést főleg TV készülékekben használják

9. Három alapszín: piros [R], zöld [G], kék [B] Sötét szobában a fehér falra vetítve ezt a három színt, fehéret kapunk Ezen az elven működik a televízió és a számítógép monitora Színkeverés Szubsztraktív színkeverés Addiktív színkeverés • Három alapszín: cián [C], bíbor [M], sárga [Y] • Fehér fényt különböző színű tárgyakra bocsátva a cián tárgy elnyeli a pirosat, a bíbor a zöldet, a sárga a kéket. A maradék jut a megfigyelő szemébe. • Ezen az elven működik a szemünk és a nyomtatók

10. Megjelenítés - színmélység • Azon bitek száma, melyek meghatározzák pl. az egy pixelen megjeleníthető színeket: • 1 bit = 21 = 2 szín (pl. fekete-fehér) • 2 bit = 22 = 4 szín • 4 bit = 24 = 16 szín • 8 bit = 28 = 256 szín (színes vagy szürkeárnyalatos is!) • 16 bit = 216 = 65.000 szín (HiColor – 32x32x64 árnyalat) • 24 bit = 224 = 16 millió szín (TrueColor – 256 árnyalat mindhárom alapszínhez) • 32 bit = TrueColor + további 8 biten: alfa-csatorna (átlátszóság) v. árnyalatok

11. Forrás: www.fotovilag.hu

12. Felbontások Típus Maximális felbontás MDA (Monochrom Display Adapter) 20×25, 40×25, 2 szín HGC (Hercules Graphic Card) 720×368 2 szín 9×16-os karakter CGA (Colour Graphics Adapter ) 320×200 4 szín, 640×200 2 szín EGA(Enhanced Graphics Adapter) 640×350 16 szín MCGA (Multi Color Graphic Adapter) 640×200 256 szín VGA (Video Graphic Array) 640×480 16 szín Analóg SVGA (Super VGA) 1024×768 256 szín XGA (eXtended Graphics Array) 800×600 65536 szín, 1024×768 256sz. SXGA (Super eXtended Graphics Array) 1280×1024 16.7 millió UXGA (Ultra eXtended Graphics Array) 1600×1200 16.7 millió WXGA (Widescreen eXtended Graphics Array) 1280×800 16.7 millió WSXGA (Widescreen Super eXtended Graphics Array) 1600×1024 16.7 millió WUXGA (Widescreen Ultra eXtended Graphics Array) 1920×1200 16.7 millió

13. Megjelenítés - paraméterek • Üzemmód: karakteres (karakterhelyek), grafikus (pixelek) • Képátló: pl. 17”, 19”,21”, 15,4”, stb ( látható képátló) • Képarány: 4:3, 16:9 • Felbontás: pl. 800x600, 1027x768 • Képpont-távolság: pl. 0,12-0,28mm • Képpont-sűrűség (Pixel Per Inch): pl. 80-105PPI • Kontraszt: a legvilágosabb és legsötétebb szín fényességének aránya (pl. 250:1, 1000:1) • Fényerő: az elektronok felvillanásának (CRT), vagy a háttérvilágítás (LCD, LED) fényessége (pl. 250cd/m2); • Frekvencia: Egy pixel mp-kénti frissítése (CRT) • Válaszidő: az utasításokra (pl. billentyű, egér) való reagálás ideje (pl. 5ms) • Látószög: A monitor képe milyen szögből látható (pl. H:160°/ V:150°)

14. LCD LCD • Mi a folyadékkristály? • Olyan állapotú anyag, amely a folyékony és szilárd állapot között van, a molekulái között bizonyos fokú rendezettség figyelhető meg • Anizotróp tulajdonságú, vagyis a különböző irányultságú behatásokra (fény, elektromos és mágneses mező, mechanikai behatás stb.) másképpen viselkedik

15. LCD LCD • Alapelv: • TN típusú folyadékkristályok esetén (Twisted Nematic - elcsavart nematikus szerkezet) • Ha egy finoman rovátkolt felülettel (iránybeállító réteg) kerülnek érintkezésbe, a folyadékkristály molekulák párhuzamosan állnak be • Ha a folyadékkristályt két ilyen réteg közé fogjuk, akkor az ‘a’ és ‘b’ irányokba állnak be a rétegek irányultságának megfelelően(itt 90° az elforgatás, ezt TN típusú folyadékkristálynak nevezzük)

16. polárszűrő polárszűrő ~ LCD kijelző (display) • Mindkét üveglap polarizáló bevonattal van ellátva úgy, hogy a két polarizáló réteg egymásra merőleges irányú • Az üveglapokon helyezik el a vékony rétegvastagságú, átlátszó elektródákat • Ha nincs az elektródák között térerősség, a folyadékkristály az áthaladó fény polarizációját 90°-kal elforgatja • Így a fény keresztüljut a második polárszűrőn is • Térerősség hatására a folyadékkristály molekulái az elektromos erőtér irányába rendeződnek • Az áthaladó fény polarizációját nem változtatják meg, így az adott szegmens fekete marad

17. LCD LCD • Dinamikus vezérlésű LCD-k osztályozása • Passzív mátrix vezérlő • TN típus • STN (Super Twisted Nematic) • TSTN (Triple STN) • FSTN (FilmSTN) • CSTN (Color STN) • DSTN (Double-Layer STN) • Aktív mátrix vezérlő • TN típus • 2-kivezetéses elem • - MIM • 3-kivezetéses elem • - TFT • - Plazma

18. LCD LCD • Passzív mátrix vezérlő felépítése • Az X elektródák az alsó hordozón, az Y elektródák pedig a felső hordozón helyezkednek el • Az elektromos jeleket egy időben alkalmazzák az X és Y vezetékekre a megfelelő időzítéssel, így kapcsolják be az egyes pixeleket.

19. LCD kijelző – passzív mátrix Passzív kijelzőkben átlátszó, párhuzamos vezetékekből alakítanak ki mátrixot úgy, hogy a hátlapon és az előlapon futó vezetékek egymásra merőlegesek. A vezérlés szintén a CRT-hez hasonlóan a pásztázáson alapul, egyszerre 1 sort jelenítenek meg általában. Mivel egy pont a teljes képfrissítési időnek csak egy részében van bekapcsolva, ezért a kontraszt csökken.

20. LCD kijelző – passzív mátrix • Egy tranzisztoros kapcsoló soronként és oszloponként • Így egy 640x480 VGA LCD építőelemhez 640 tranzisztor kapcsol az oldalán és 480 tranzisztor kapcsol a tetején a 640x480 képpont (pixel, más néven dot of light) előállítása érdekében

21. FET FET FET FET LC LC LC LC LCD kijelző - aktív mátrix Az aktív LCD kijelzőkben minden kijelző pixelhez tartozik egy tranzisztor, egy az elő és hátlap fémezésből kialakított kondenzátor. A tranzisztornak átlátszónak kell lennie, ezért ún. vékonyréteg tranzisztorokat alkalmaznak (TFT) A tranzisztor kapcsolóként viselkedik, és tölti, vagy kisüti a kapacitást. A kapacitás feszültségétől függően kapcsol be vagy ki a pixel. Aktív mátrixos kijelzőkkel nagyobb kontrasztot lehet elérni, mivel egy képpont bekapcsolási ideje közel azonos a képfrissítési idővel. A tranzisztor megfelelő vezérlésével árnyalatos kép is kialakítható. Az aktív LCD egyik különleges típusa a plazma kijelző FET FET FET LC LC LC FET LC FET LC

22. LCD LCD • Aktív mátrix vezérlő felépítése • Egy-egy tranzisztort vagy diódát helyeznek el minden pixelre, ezek kapcsolják ki/be azokat • Az X és Y elektródák ugyanazon a hordozón helyezkednek el, mint a tranzisztor- vagy diódamátrix • A vezérlőjeleket az X, míg a videojeleket az Y elektródákra kötik

23. Színes LCD • Színes LCD kijelzőkhöz színmaszkokra és háromszoros integrációra van szükség • A színes LCD-nek három alképpontra (subpixel) van szükség piros, zöld és kék színszűrőkkel az egyes színes képpontok létrehozásához • Az alkalmazott feszültség változtatásával az egyes alképpontok erőssége 256 árnyalatban változtatható • Az alképpontok vegyítésével 16,8 millió színből álló paletta keverhető ki

24. LCD • Az LCD felépítése • Szendvicsszerkezet (passzív mátrix LCD) • Polárszűrő • a belépő és kilépő fény polarizációját állítja be • Üveg hordozóréteg • Átlátszó elektródák • ezek vezérlik az LCD-t • Iránybeállító réteg • Folyadékkristály-molekulák • Távtartó • Színszűrők • Hátvilágítás

25. Monitorok - LCD

26. Összehasonlítás

27. PDP (Plazma Display Panel) Működési elve: A PDP működése az LCD-nél is egyszerűbb. A cél az, hogy a három alapszínnek megfelelő képpont fényerejét szabályozni lehessen. Ebben az esetben a neon és xenon gázok keverékének nagy UV-sugárzással kísért ionizációs kisülése készteti a képpont anyagát színes fény sugárzására, pont úgy, mint a neoncsövekben. Mivel minden egyes képpont egymástól függetlenül, akár folyamatos üzemben vezérelhető, a monitor villódzástól mentes, akár 10 000:1 kontrasztarányú, tökéletes színekkel rendelkező képet is adhat, bármely szögből nézve.

28. PDP (Plazma Display Panel)

29. A LED TV működése A LED TV is LCD TV, csak az LCD panel megvilágítására hidegkatódos fénycső (CCFL) helyett LED-eket használnak. Háttérvilágításra azért van szükség, mert a képpontok önmaguktól nem bocsájtanak ki fényt, ezért meg kell őket világítani, hogy a kép látható legyen. Ésszerű megoldásnak mutatkozott tehát az LCD TV-k esetén a háttérvilágítás megreformálása. A CCFL fénycsövek helyett a LED TV-k esetén LED-eket alkalmazunk háttérvilágításként.

30. A LED TV működése • A LED-eket kétféleképpen rendezhetjük el, az LCD panel mögött mátrixszerűen, vagy a panel szélein sorban egymás mellet, ezt nevezzük Edge LED technológiának. Mindkét technikának megvannak az előnyei. A panel mögött elhelyezett LED-ek esetén jóval több LED-re van szükségünk, de lehetőség van a Local Dimming technika alkalmazására. Az Edge LED esetén a felépítésből adódóan erre nincs lehetőség, viszont a Edge LED TV vastagsága akár 3-4cm is lehet!

31. Kontrasztarány Minden LCD panelnek van egy statikus kontraszt-aránya, ez az amit a panel ténylegesen, fizikailag tud. A kontrasztarány értéke, pl. 1000:1 azt mutatja meg, hogy a legvilágosabb és a legsötétebb árnyalat, azaz a fehér és a fekete szín között mekkora a fényerőkülönbség. Ebben az esetben tehát a fehér ezerszer világosabb a feketénél. Ez kompromisszumokra készteti a gyártókat, mivel ha nagyon szép, telt fekete színeket szeretnénk, akkor a világos színek lesznek erőtlenek, ha szép világos képet szeretnék akkor pedig a feketét inkább szürkének fogjuk látni. Ez utóbbi mellett szoktak dönteni leginkább az LCD és LED TV gyártók.

32. Dinamikus kontrasztarány Ezen probléma kiküszöbölésére született meg a dinamikus kontrasztarány. Lényege, hogy amikor döntően sötétebb képeket jelenítünk meg, akkor kisebb értékűre állítjuk a háttérvilágítás fényerejét, így feketébb lesz a fekete. A problémát az jelenti, ha gyorsan váltakoznak egymás után sötét és világos képek, pl. akciófilmekben robbanások stb. Ekkor bizony a kép villódzni fog, típustól függően változó mértékben. Komoly előrelépést jelent a LED TV-k esetében a technológia továbbfejlesztésének tekinthető Local Dimming technika.

33. Local Dimming • Azaz magyarul "lokális fényerő-halványítás". Ha a háttérvilágításként szolgáló LED-eket az LCD panel mögött mátrixszerűen helyezzük el, akkor lehetőségünk van ezeket a LED-eket csoportokba rendezni, és ezeket a csoportokat külön vezérelni. • Mi ennek a jelentősége? • A válasz nagyon egyszerű: Ha a megjelenítendő kép egyaránt tartalmaz világos és sötét részeket, akkor a sötét részek alatt a LED-ek fényerejét alacsonyabbra lehet állítani. Ezért tudnak a LED TV-k igazán mély, telt fekete színeket megjeleníteni.

34. Local Dimming Az optimális az lenne, ha minden LED-et külön vezérelnénk, de ez igen költséges megoldás. Ezért a gyártók meghatározott számú zónára osztják a képfelületet. Ebből adódik a technológia egyik legnagyobb hátránya is, mégpedig az éles fekete-fehér határfelületek nem lesznek eléggé kontrasztosak. Ez azonban elég ritkán elő-forduló helyzet, főként fekete alapon fehér szöveg esetén figyelhető meg ( pl. stáblista ), a film közben kevésbé zavaró. Általánosan elmondható hogy A LED TV teltebb, élet-telibb színeket képes produkálni, mint az LCD TV.