Monitorok Kovács Nándor.

Az előadások a következő témára: "Monitorok Kovács Nándor."— Előadás másolata:

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 vízszintes eltérítés szabályozó rács
fénypor izzókatód elektronoptikai lencse függőleges eltérítés a katódsugárcsőben vákuumban mozgó elektronok jelenítik meg a kívánt képet.

4 elektronoptikai lencse izzókatód
szabályozó rács elektronoptikai lencse 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
vízszintes eltérítés 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 függőleges eltérítés mágneses eltérítés: a sugár mozgásirányára merőleges mágneses mezővel történik, a Lorentz erő körpályára kényszeríti az elektronokat. Az eltérítés szöge ° 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 Hz 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 delta inline 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

8

9 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 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

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 = 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 Típus Maximális felbontás
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× szín EGA (Enhanced Graphics Adapter) 640× szín MCGA (Multi Color Graphic Adapter) 640× szín VGA (Video Graphic Array) 640× szín Analóg SVGA (Super VGA) × szín XGA (eXtended Graphics Array) × szín, 1024× sz. SXGA (Super eXtended Graphics Array) × millió UXGA (Ultra eXtended Graphics Array) × millió WXGA (Widescreen eXtended Graphics Array) 1280× millió WSXGA (Widescreen Super eXtended Graphics Array) 1600× millió WUXGA (Widescreen Ultra eXtended Graphics Array) 1920× 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 PPI 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 LCD kijelző (display) polárszűrő ~
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 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 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 FET LC FET LC LC FET FET LC FET LC 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 LCD (TFT) CRT Sugárzás Nincs káros Röntgen, UV
Fogyasztás 25-50W 80-160W Kontraszt 500:1 750:1 Fényerő 250cd/m2 100cd/m2 Képfrissítés 25ms – 40 Hz 16ms - ~60Hz 12ms - ~83Hz (75Hz?) Hz 150 Hz

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 :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.