1. monitor typu CRT (Cathode Ray Tube)

Transkrypt

1 1. monitor typu CRT (Cathode Ray Tube) 1.1.elementy składowe Wzmacniacz wideo - potęguje sygnał o napięciu rzędu 1 wolta z kartę graficznej do wielkości rzędu kilku tysięcy woltów, wymaganej do wystrzelenia wiązki elektronów. Monitory: monochromatyczne - pojedynczy wzmacniacz wideo, kolorowe - potrójny, wzmacniający jednocześnie trzy sygnały do kolorów RGB Wzmacniacze odchylania pionowego i poziomego sterowane z karty graficznej sygnałami synchronizacji (poziomej i pionowej) - kontrolują pracę cewek odchylających wiązkę elektronów w kineskopie, dzięki nim strumień cząsteczek omiata ekran z lewa na prawo i z góry na dół. Obraz tworzony z punktów pobudzonych do świecenia. Złożone obiekty na ekranie są kompozycją zapalonych i wygaszonych, barwnych (RGB) punktów, które z daleka dają złudzenie pełnego obrazu. Kineskop - inaczej lampa katodowa (1930) jest najstarszym elektronicznym elementem służącym do wyświetlania obrazu. Tuba szklana, pozbawiona powietrza, wypełniona obojętnym gazem pod niskim ciśnieniem. Działo elektronowe (katoda - ładowana ujemnie) na końcu wąskiej szyjki - wyrzuca wiązki elektronów w kierunku anody - drugiej, ładowanej dodatnio elektrody. Elektrony uderzają w płaską powłokę luminoforu i przekazują nabytą podczas strzału energię kinetyczną atomom luminoforu (fosfor), które z kolei wypromieniowują tą energię w postaci fali elektromagnetycznej. Barwne punkty luminoforu pogrupowane w triady (każdy punkt w obrębie jednej triady świeci w jednym z trzech kolorów podstawowych). Elementy jednej triady widoczne z daleka tworzą pojedynczy, barwny punkt zwany plamką. 1/36

2 Kineskopy z jednym lub kilkoma działami elektronowymi - w kolorowych - najczęściej trzy osobne działa, każde dla innego koloru podstawowego. Strumień elektronów napotyka po drodze maskę. Maska - cienka przesłona z otworami lub szczelinami. Eliminuje cząsteczki, które nie trafiły dokładnie w punkt docelowy. Każdy otwór przesłony (maski perforowanej), odpowiada jednej kropce na powierzchni luminoforu. Dzięki temu zapalane są tylko te punkty, które mają być rozświetlone - inne pozostają ciemne. Wykonany ze stopu metali zwanego inwarem, umieszczony tuż przed luminoforem. Zapewnia dokładne pozycjonowanie wiązki, koryguje drobne rozbieżności, poprawia ogniskowanie. Rys. 1. Budowa monitora CRT: 2

3 Maski maska perforowana, inwarowa (delta) Rys. 2. Maska: maska szczelinowa Sony (1968) technologia Trinitron - szczeliny zamiast otworów. Rodzaj sita z cienkich, naprężonych, gęsto rozmieszczonych pionowych drutów. Większa (niż w masce otworowej) ilość elektronów dociera do luminoforu (większa jaskrawość, lepsze trafianie strumieniem w kolorowe plamki). Dla mechanicznej stabilizacji obrazu stosowane są (często) dwa poziome druty rozmieszczone na jednej trzeciej i dwóch trzecich wysokości ekranu (efekt pukania ). Rys. 3. Maska: Trinitron zapewnia lepsze, w porównaniu z przesłoną perforowaną, nasycenie kolorów i kontrast, mniejsza odblaskowość i większa płaskość (wycinek cylindra, a nie kuli). Wady: nieprawidłowości przy wyświetlaniu dużych jednokolorowych powierzchni, a ze względu na brak maskowania w poziomie (drut ciągną się tylko z góry na dół) konieczne są precyzyjne (drogie) układy elektroniczne, wrażliwość na pola elektromagnetyczne. Diamondtron Mitsubishi - maska szczelinowa. Różnica do technologii Sony - w konstrukcji katody - Sony wykorzystywał jedno działo elektronowe dla wszystkich trzech kolorów, Mitsubishi - trzy, po jednym dla każdego koloru podstawowego. 3

4 Maska kratowa - CromaClear - Nec - efekt połączenia opisanych wyżej dwóch technologii. Szczeliny o wiele krótsze niż w przypadku maski szczelinowej, pogrupowane w triady i przesunięte względem siebie. W powiększeniu przypominają dziurkowane sito maski perforowanej z prostokątnymi otworami. Zachowuje zalety swoich poprzedniczek, przy jednoczesnej redukcji ich wad. Kolory są tu żywsze, obraz bardziej kontrastowy i jednocześnie stabilny. Stosunkowo drogie Własności Żeby ekran monitora mógł wyświetlić obraz dobrej jakości, musi pracować przy dużej rozdzielczości obrazu, zapewniać wysoką częstotliwość odświeżania, posiadać duży zapas regulacji jasności i kontrastu Rozdzielczość Tabela 1. Rozdzielczości i odpowiednich do nich wielkości ekranu. Rozdzielczość Liczba pikseli obrazu Zalecana wielkość ekranu 640 x , x , x , 17, x , 19, x , x

5 Częstotliwość odświeżania Pionowa częstotliwość - problemy z obrazami o dużej rozdzielczości. Tabela 2. Odświeżanie Maksymalna częstotliwość Typ ekranu odświeżania przy rozdzielczości monitora 800 x x x 1024 Standardowy Hz 60 Hz - Dobrej jakości 85 Hz 75 Hz 60 Hz 15 (np. Trinitron) Trinitron Hz 90 Hz 80 Hz Pozioma częstotliwość - musi być odpowiednio wysoka aby wyświetlić niektóre rozdzielczości przy określonej częstotliwości odświeżania, np.: w przypadku x768/85 Hz minimalna częstotliwość pozioma to 69 khz. Zapas częstotliwości (ok.10%) - praca nie na maksymalnych ustawieniach. Częstot. pozioma = częstot. odświeżania obrazu * (rozdz. pionowa + 10%) Tabela 3. Częstotliwości odświeżania Rozdzielczość Częstotliwość odświeżania (pionowa) Pozioma częstotliwość odświeżania 640x Hz 37,8 khz 800x Hz 46,9 khz 800x Hz 53,7 khz 1024x Hz 60,0 khz 1024x Hz 68,8 khz 1152x Hz 77,6 khz 1280x Hz 80,0 khz 1280x Hz 91,2 khz 5

6 Efekt mory Efekt mory - niepożądane regularnie przyciemnione wzory (niektóre piksele przytłumione przez maskę, inne zaś wyświetlane są normalnie) - przy wyświetlaniu obrazu z rozdzielczością bliską fizycznej rozdzielczości mozaiki. Rozwiązania - częściowe rozogniskowanie wiązki elektronów (niekorzystnie wpływa na ostrość obrazu) - cyfrowe układy sterowania odchylaniem i jasnością - Samsung dynamiczne ogniskowanie plamki, - Eizo - złożone układy kontroli promienia (monitory wysokiej klasy). W każdym z tych rozwiązań celem jest skierowanie wiązki elektronów na element mozaiki najbliższy położeniu wyświetlanego aktualnie punktu. 6

7 Wypukły oraz płaski ekran Wypukłość ekranu (kineskop konwencjonalny) - logiczna konsekwencja konstrukcji układów sterujących promieniem elektronów, wynika z praw geometrii. Jeżeli powierzchnia ekranu jest wycinkiem kuli, to jednostkowe odchylenie kątowe promienia odpowiadać będzie liniowo jednostkowemu przemieszczeniu plamki świetlnej. Jeśli jednak sferyczną powierzchnię ekranu zastąpimy płaszczyzną, to im większy będzie kąt odchylenia, tym większe przemieszczenie plamki świetlnej odpowiadać będzie jednostkowemu odchyleniu promienia. Tak stanie się oczywiście wtedy, gdy sygnały odchylania poziomego i pionowego będą miały liniowy charakter. Flat Square - nieliniowe kształtowanie sygnałów odchylania oraz zwiększenie długości kineskopu. Ale analogowe układy sterujące trudno jest skalibrować, a dłuższy promień wymaga większego napięcia zasilającego, zwiększa się wtedy energia elektronów, a w końcowym efekcie rośnie emisja promieniowania. Długi kineskop był zaprzeczeniem dążenia do maksymalnego skracania całego monitora. Cyfrowe układy odchylania - umożliwiają programowanie kształtu sygnałów odchylania, eliminują konieczność stosowania krzywizn ekranu. Pierwsze konstrukcje kineskopów z płaskim ekranem wcale nie chciały wyglądać na płaskie! Zasadniczą przyczyną wklęsłego wyglądu ekranu była przeważnie konstrukcja przedniej ścianki bańki kineskopu płaska z zewnątrz, ale sferyczna od środka. Stosowano wiele pomysłowych rozwiązań, eliminujących efekt wklęsłości najciekawsze było wykonanie zewnętrznych warstw przedniej ścianki kineskopu ze szkła niejednorodnego optycznie, dzięki czemu powstał optyczny układ prostujący pozorną wklęsłość. 7

8 2. Monitory LCD Wyświetlacze ciekłokrystaliczne, inaczej LCD (liquid crystal display), dzięki swoim szerokim zastosowaniom, zrewolucjonizowały rynek elektroniczny - od zegarków na rękę, poprzez telefony komórkowe, aż po monitory i sprzęt medyczny. Płaskie monitory ciekłokrystaliczne stały się już codziennością. Z dnia na dzień rosną wymiary ich ekranów i maleją ceny. 2.1 Zasada działania Anizotropia odmieność reakcji na bodźce fizyczne działające w różnych kierunkach, wynikająca z symetrii (asymetrii) struktur (krystalicznych). W krysztale - światło napotyka na swojej drodze przez sieć różne liczby elementów krystalicznych w zależności od kierunku padania, W cieczach (gdzie molekuły przesuwają się w sposób chaotyczny, pozbawiony wszelkich reguł) światło padające z dowolnego kierunku natrafia na tę samą liczbę molekuł. Ciecz jest zatem izotropowa, nie ma żadnych uprzywilejowanych kierunków. O. Lehmann oraz F. Reinitzer - niektóre ciecze mają właściwości anizotropowe, a zatem typowe cechy krystaliczne. Lehmann określił to nazwą ciekły kryształ. 8

9 Właściwości ciekłych kryształów Szczególne ukształtowanie najmniejszych elementów ciekłych kryształów (molekuł). - Ściśle uporządkowana budowa krystaliczna - w stanie stałym. - Podgrzanie - do pewnego stopienia - powoduje utratę porządku przestrzennego, jednak orientacja cząsteczek pozostaje niezmieniona. - Dalsze podwyższanie temperatury - przejście do stanu cieczy izotropowej. Dwie temperatury topnienia; niższej właściwej temperatury topnienia (przejście ze stanu skupienia stałego do ciekłego) oraz wyższej, oznaczającej uzyskanie przez ciecz właściwości izotropowych. W przypadku substancji stosowanych w ekranach LCD decydujące znaczenie mają wartości obu tych temperatur oraz różnica między nimi (ekrany nie powinny pracować w zbyt małym zakresie temperatur). 9

10 Trzy różne fazy kryształów LCD (różna orientacja molekuł w przestrzeni): faza nematyczna - wszystkie cząsteczki są uporządkowane w jednym kierunku. faza smektyczna - cząsteczki są również uporządkowane w jednym kierunku, lecz są ułożone w warstwach, które łatwo są względem siebie przemieszczane. faza cholesteryczna - cząsteczki w poszczególnych warstwach wykazują uporządkowanie w jednym kierunku, jednak kierunek ten zmienia się w każdej warstwie, tworząc linię śrubową. Rys 4. Trzy fazy ciekłych kryształów i ich charakterystyk: a) faza nematyczna; b) faza smektyczna; c) faza cholesteryczna Rodzaje komórek ciekłokrystalicznych Możemy wyróżnić następujące rodzaje komórek ciekłokrystalicznych: Komórka ciekłokrystaliczna TN (Twisted Nematic) Komórka ciekłokrystaliczna STN (SuperTwisted Nematic) Komórka ciekłokrystaliczna DSTN czarno biała (Double STN) Komórka ciekłokrystaliczna TSTN (Tripple STN) Ferroelektryczne ekrany ciekłokrystaliczne. 10

11 Zasada działania komórki ciekłokrystalicznej TN (Twisted Nematic) Ciekły kryształ w fazie nematycznej między dwiema płytami szklanymi (cząsteczki ukierunkowane równolegle do ograniczających pły) Jedna z płyt obrócona o 90 - cząsteczki bezpośrednio przy szkle przyklejają się wykonając taki sam obrót. W wyniku tego cząsteczki po obu zewnętrznych stronach ciekłego kryształu obrócone zostały o 90 w stosunku do siebie. Liniowo spolaryzowane światło wychodzi z tylnego polaryzatora, jest obracane o 90 w linii śrubowej cząsteczek i wydostaje się przez przedni polaryzator. W przypadku bez pola elektrycznego, miejsce to jest jasne, Po doprowadzeniu pola elektrycznego płaszczyzna spolaryzowanego światła pozostaje niezmieniona i przedni polaryzator nie przepuszcza światła. Wskutek tego to miejsce jest ciemne. Rys 5. Działanie komórki ciekłokrystalicznej TN: Współczynnik kontrastowości ekranów ciekłokrystalicznych TN wynosi 3:1. Oznacza to, że jasny punkt obrazowy jest trzykrotnie jaśniejszy od ciemnego. 11

12 Komórka ciekłokrystaliczna STN (SuperTwisted Nematic) Zasada działania jest podobna w porównaniu z techniką TN. Zmieniono kąt, o jaki obraca się spolaryzowane światło (w technice TN kąt ten wynosił 90 ), został silnie zwiększony do wartości Współczynnik kontrastowości przyjmuje wartości do 7:1. Skutkiem ubocznym, który objawia się w silniejszym stopniu przy rosnącym kącie obrotu jest dwubarwność. Poszczególne długości fal (a zatem kolory) są w różnym stopniu absorbowane tło zamiast mieć czysty kolor biały jest czerwonawe, a nawet przechodzi w pomarańczowe, natomiast punkt obrazu, który powinien być czarny, przybiera kolor od niebieskiego do cyjanu. 12

13 Komórka ciekłokrystaliczna DSTN czarno biała (Double STN) Komórka aktywna - komórka, do której doprowadzono pole elektryczne - ciekły kryształ jest obrócony o 240 w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Komórka pasywna zawiera materiał nematyczny, który jest obrócony o 240 w kierunku zgodnym z ruchem zegara. Obie komórki są obrócone względem siebie w taki sposób, że orientacja cząsteczek po stronie wejściowej jest prostopadła do orientacji po stronie wyjściowej. Folie polaryzacyjne są także obrócone względem siebie o

14 Komórka ciekłokrystaliczna TSTN Zastosowano tylko jedną komórkę ciekłokrystaliczną STN. Zakłócenia kolorów kompensuje się za pomocą dwóch specjalnych folii umieszczonych po obu stronach komórki, między polaryzatorem a szkłem. Znacznie poprawiony współczynnik kontrastowości (do 18:1), niewielka masa bardziej płaski ekran oraz niewielki koszt produkcji spowodowały, że ta technika dokonała przełomu. Rys. 6. Schemat nematycznej komórki ciekłokrystalicznej triple supertwisted 14

15 Kolorowe ekrany ciekłokrystaliczne Punkt obrazowy składa się z trzech punktów barwnych RGB. Z tych trzech kolorów można uzyskać w wyniku ich zmieszania w odpowiednich proporcjach wszystkie kolory (w tym czarny i biały). Dwie metody: - techniki DSTN i matrycy pasywnej oraz - NT (TFT) i matrycy aktywnej: 1. filtry barwne - aktywna matryca steruje punktami obrazowymi. 2. technika TN wraz z filtrami barwnymi i aktywną matrycą sterującą - projekcyjny obraz z trzech ekranów (czerwonego, zielonego i niebieskiego) - filtry barwne są ułożone w kształcie delta. 3. jw. - ale filtry są ułożone w tzw. kształcie stripe - ekrany komputerowe wymagają raczej statycznych obrazów oraz dokładnie prostych linii. Rys. 7. TN+Film (lub TN Wide Angel): Wyświetlacze TN+Film układają molekuły prostopadle do powierzchni wyświetlacza, (tak jak standardowe wyświetlacze NT). Specjalna warstwa na górnej powierzchni zwiększa kąt widzenia. - najprostsze w implementacji - kąt widzenia pionowego około 90 do maksymalnie 140 stopni - słaby kontrast - niski czas reakcji 15

16 Technologia IPS (In-Plane Switching lub Super-TFT): Rys. 8. IPS (In-Plane Switching lub Super-TFT): Tym, co różni wyświetlacze IPS od wykonanych w technologii TN (lub TN+Film) jest równoległe do powierzchni ułożenie ciekłych kryształów. Kąt widzenia do 170 stopni minus: z powodu równoległego ułożenia ciekłych kryształów elektrody w kształcie grzebienia zainstalowane na dolnej niższej powierzchni szklanej. Prowadzi to ostatecznie do redukcji kontrastu i dlatego wymagane jest silniejsze tylne podświetlenie dla podniesienia jasności obrazu. Czas reakcji i kontrast praktycznie się nie polepszyły w porównaniu do TN. Super IPS (nazywana także Super TFT - Hitachi) polepsza jakość wyświetlanego obrazu i daje niezmienione kolorów, nawet pod kątem 170 stopni, podwyższa kontrast i czas wyświetlania obrazu. 16

17 Technologia MVA (Multi-Domain Vertical Alignment) Rys. 9. MVA (Multi-Domain Vertical Alignment): Litera M w MVA pochodzi od terminu 'multi-domains' (wielodomenowy). Domeny to obszary w komórce koloru. Ilustracja pokazuje domeny, które są formowane przy użyciu występów. Fujitsu produkuje panele których pojedyncze komórki zawierają do czterech takich domen. VA pochodzi od 'vertical alignment' (ustawienie pionowe) i jest trochę mylące ponieważ molekuły ciekłego kryształu (w stanie statycznym) nie są zupełnie pionowe z powodu występów (ilustracja powyżej, sytuacja 'Off'). Kiedy przez przyłożenie napięcia jest tworzone pole elektryczne, kryształy są ułożone poziomo i światło z tylnego źródła może przechodzić przez różne warstwy. MVA oferuje szybszy czas reakcji niż technologie IPS i TN+Film, co jest istotnym czynnikiem dla wydajności w video i grach. Kontrast jest zasadniczo lepszy, jednak może się zmieniać w zależności od kąta patrzenia. 17

18 2.2. Sterowanie macierzowe Macierz bierna Większy ekran nie może być zrealizowany w technice sterowania pojedynczych komórek. VGA 640 x 480 pkt. wymaga ponad doprowadzeń. Przejście do tzw. sterowania macierzowego punktów obrazowych. Na płytkach umieszcza się przelotowe przezroczyste ścieżki przewodzące. Te elektrody przebiegają na przedniej i tylnej płytce prostopadle do siebie. Macierz aktywna - ekrany z macierzą TFT (ang. thin film transistor). Przy pojedynczych punktach obrazowych znajdują się cienkowarstwowe tranzystory polowe nanoszone na nośnik szklany. Do wysterowania tranzystorów jest potrzebna bardzo mała moc elektryczna, dzięki temu efekty rozproszenia wzdłuż ścieżek przewodzących są pomijalnie małe. Ekrany z macierzą aktywną pracują szybciej niż z macierzą bierną. Wada - potrzeba użycia tranzystorów o wąskich tolerancjach parametrów. Różnica - odmienny sposób adresowania (sposób przykładanego ładunku). Piksele w matrycy aktywnej są adresowane bezpośrednio, a w pasywnej pośrednio. Zasada działania taka sama - ładunki są rozprowadzane pionowymi i poziomymi wiązkami przewodów. Tam, gdzie się krzyżują, znajdują się miejsca pobudzania kryształów do zmiany kąta. Kryształy w matrycach pasywnych (STN, DSN lub TSN) są adresowane poprzez ładunki lokalne, przy czym nic nie powstrzymuje ładunków przed rozpływaniem się na boki i wpływaniem na położenie kryształów sąsiednich (rozmyty obraz matrycy pasywnej, smugi i cienie ciągnące się za obiektami takimi jak okna dialogowe). Matryce aktywne poprzez tranzystor cienkowarstwy sterują pikselem, gromadzący i utrzymujący w sobie ładunki elektryczne - zapobiega to ich rozlewaniu na inne piksele. 18

19 2.3. Rozdzielczości LCD Ponieważ do każdego elementu kolorowego tworzącego piksel potrzebny jest jeden tranzystor, ekran o rozdzielczości 1024 x 768 wymaga tranzystorów. Jeśli choćby niektóre z nich okażą się wadliwe (co nierzadko zdarza się w procesach produkcyjnych), cały ekran nadaje się do wyrzucenia. Ekrany LCD mają ustalone rozdzielczości, dlatego uzyskanie obrazu 800 x 600 na wyświetlaczu 1024 x 768 można zrealizować tylko przez zredukowanie obszaru roboczego. Podobnie rozdzielczość 1280 x 1024 uzyskuje się tylko wirtualnie: nie można widzieć całej zawartości takiego obszaru roboczego jednocześnie - trzeba za każdym razem przesuwać okno, przez które widzi się tylko wycinek ekranu wirtualnego. 19

20 2.4. Interfejsy: analogowe, cyfrowe Cyfrowy sygnał, generowany w karcie graficznej, jest konwertowany na sygnał analogowy do przesłania tylko po to, aby został skonwertowany z powrotem na sygnał cyfrowy w wyświetlaczu. - podwójna konwersja - utrata jakości obrazu, i większy koszt. Zakłócenia pikselowe (pixel jitter), najbardziej nieprzyjemny efekt pływania - gdy zegar i faza nie są zsynchronizowane w 100% z sygnałem analogowym. Poszczególne piksele zaczynają wtedy pływać, co jest najbardziej wyraźne i też najbardziej irytujące w znakach i liniach. Cyfrowe TFT likwidują potrzebę synchronizacji zegara i fazy zupełnie, a co za tym idzie, nie mają tego problemu. Cyfrowy interfejs - sensowne rozwiązanie dla płaskich wyświetlaczy ale wyświetlacze z analogowym interfejsem VGA ciągle dominują na rynku. Usprawiedliwienie długo na rynku nie było sprzętu zarządzającego odpowiednikami cyfrowymi, brak odpowiednich standardów, zastrzeżenia producentów kart graficznych. Dziś analogowe wyświetlacze TFT są niepotrzebne - niemniej wciąż odnoszą sukcesy na rynku. Powodem tego jest fakt, że te urządzenia są sprzedawane głównie do istniejącej infrastruktury, której się nie zmienia (przynajmniej na razie). 20

21 Standardy cyfrowe intrefejsów Plug-and-Display (P&D) VESA - pierwsza wersja standardu Plug-and-Display (P&D) w Minął się z rzeczywistością - przewidziany jako typ wielofunkcyjnego złącza, ale nikt tak naprawdę nie był zainteresowany tak niewygodnym elementem. Pomimo, iż można było przesyłać cyfrowy i analogowy sygnał przez P&D, dodatkowa integracja sygnałów USB i IEEE1394/Firewire uczyniła to rozwiązanie całkowicie nieprzydatnym w praktyce. DFP - Grupa Digital Flat Panel VESA zaadoptowała standard DFP jako standard zastępczy. DFP to praktycznie ograniczone złącze P&D bez specjalnych funkcji takich, jak sygnał analogowy, USB czy też IEEE1394. Dość tanie. Jedyną wadą jest ograniczenie maksymalnej rozdzielczości do SXGA (1280 x 1024 pikseli). Pomimo, że złącza DFP są obecne m.in. na kartach ATI Rage Pro LT, Voodoo i Number Nine SR9, przyszłość DFP jest już określona. Ograniczenie maksymalnej rozdzielczości do SXGA tylko przypieczętuje krótki żywot złącz DFP. DVI - Digital Visual Interface Standard Digital Visual Interface został zaprojektowany przez grupę Digital Display Working Group (DDWG). DVI nie zostało zaakceptowane jako standard przez VESA. Bardzo dobre perspektywy na przyszłość, Posiada dwa kanały przesyłowe, co podwaja maksymalne pasmo przenoszenia (pixel rate) - rozdzielczości ponad 1280 x 1024 pikseli. Inną zaletą jest przenoszenie sygnału analogowego przez DVI. 21

22 2.5. Zalety i wady monitorów LCD Monitory LCD: - koszty niższe z miesiąca na miesiąc - oszczędność miejsca - przyjemny dla oka, stabilny i kontrastowy obraz, z pozoru lepszy od CRT - duża trwałość 60 tys.godz. (CRT-40 tys.) - aspekt zdrowotny - monitory CRT (pomimo zgodności z najsurowszymi normami) i tak emitują minimalne promieniowanie elektromagnetyczne, ale w szerokim zakresie częstotliwości - od pól statycznych do promieniowania X włącznie. - monitory ciekłokrystaliczne - wręcz klinicznie czyste Wiedza na temat niedostatków płaskiego ekranu, sprawiających, że monitory kineskopowe jeszcze długo będą się cieszyć zainteresowaniem, jest nieco mniej popularna, podobnie jak znajomość barier, na które prędzej czy później musi natknąć się technologia wyświetlaczy ciekłokrystalicznych. - ograniczenie kąta widzenia obraz jest widziany z optymalną jasnością i kontrastem tylko wtedy, gdy oś wzroku jest prostopadła do powierzchni ekranu (nawet inwersja kontrastu) - możliwość jego obrotu w prawo/lewo (wokół osi pionowej) - obrót ekranu o 90 stopni do pozycji pionowej (przydatne w DTP). - częstotliwość odświeżania ekranu (w CRT szalenie istotna) w przypadku LCD jest mniej krytyczny dzięki niedoskonałości LCD. Bezwładność piksela, (nawet w przypadku szybkich wyświetlaczy TFT), sprawia, że np. 60-hercowe odświeżanie ekranu (nie do przyjęcia w zwyczajnym monitorze) na ekranie LCD nie wydaje się męczące. 22

23 3. Nowe technologie 3.1. Wyświetlacze plazmowe (PDP - Plasma Display Panels). Płaskie wyświetlacze o przekątnych od 25 do 70. Zasada działania zbliżona do świetlówek - promieniowanie UF wytworzone podczas wyładowania elektrycznego w mieszaninie gazów szlachetnych pobudza odpowiednio dobrany luminofor, który pod jego wpływem emituje światło widzialne. Ekran PDP wyposażony w miliony takich świetlówek zgrupowanych w trójki RGB. Adresowanie analogicznie jak w LCD. Rys. 12. Monitor plazmowy: Duża jasność - regulowana długością impulsów napięcia sterującego (pozwala uzyskać ponad 16 milionów barw). Szeroki kąt widzenia. Wysoki kontrast 500:1 i więcej Produkcja PDP jest dużo prostsza (i tańsza!) niż LCD. Mała trwałość - około 10 tysięcy godzin. 23

24 Największa wada PDP - niska rozdzielczość - średnica najmniejszego piksela to ok. 0,3 mm; mniejszy odstęp między punktami nie jest możliwy ze względu na ryzyko powstania zakłóceń. Z tego powodu wyświetlacze PDP nie nadają się na osobiste monitory, są za to z powodzeniem wykorzystywane jako monitory prezentacyjne. ALiS Fujitsu (Alternate Lighting of Surfaces) - z przeplotem - pozwoliło uniknąć wzajemnego zakłócania sąsiednich pikseli. Przy tej samej liczbie elektrod uzyskano dwukrotnie większą rozdzielczość, zaś wyeliminowanie ciemnych odstępów między liniami pozwoliło zwiększyć jasność obrazu. PALCD (Plasma Addressed LCD), będące połączeniem PDP i LCD. Barwny obraz powstaje tu na identycznej zasadzie jak w LCD, z tą jednak różnicą, że do zmiany orientacji cząsteczek ciekłego kryształu wykorzystywane jest wyładowanie elektryczne w mieszaninie gazów. Zaleta - brak półprzewodników sterujących pikselami (zmniejsza tłumienie światła, stawia niższe wymagania procesowi produkcyjnemu, niższa cena). Zzastosowanie jako wyświetlacze prezentacyjne. 24

25 3.2. Wyświetlacze OLED (Organic Light Emitting Diode) Technika przyszłości rokująca duże nadzieje (Sanyo i Kodak) Organiczne diody świetlne bazują na elektroluminescencji materiałów organicznych, same są źródłem światła. Cieńsze, lżejsze i energooszczedniejsze panele. Bardzo wysoka jasność Jednak technologia OLED jest jeszcze we wczesnym stadium rozwoju i minie jeszcze kilka lat, zanim znajdzie ona zastosowanie w produkcji masowej. Rys. 13. Wyświetlacz OLED: 25

26 Zasada budowy wyświetlaczy organicznych Pomiędzy dwie metalizowane warstwy wsunięta jest warstwa polimeru. Napięcie przyłożone na oba kontakty wytwarza prąd dziurowy elektronów, pobudzający polimer do emisji światła (elektroluminescencja). Jednakże polimer pod wpływem środowiska (wody) rozpada się - cała struktura musi być zabudowana w odpowiednim, specjalnym otoczeniu i zakonserwowana przed późniejszymi kontaktami z powietrzem. Wyświetlacze OLED za kilka lat mogą stać się dużo popularniejsze od LCD. - same zalety: tańsze w produkcji (obecnie 50% droższe), cieńsze, łatwiejsze do wyprodukowania od klasycznych wyświetlaczy, mają lepszą jakość obrazu (kontrast, jaśność i nasycenie kolorów lepsze niż w LCD). Zastosowanie - do wyświetlaczy aparatów cyfrowych i telefonów komórkowych, także monitory - koniec 2005 roku Kodak i Sanyo wspólnie prototyp wyświetlacza OLED o przekątnej 15 cali. 26

27 3.3. SED Surface-conduction Electron-emiter Display SED Surface-conduction Electron-emiter Display wyświetlacz z powierzchniową emisją elektronów Toshiba i Cannon Miliony mikrokineskopów zamkniętych w szklanej tafli Produkcja techniką druku powierzchniowego Premiera w 2006 (ogólnie dostępne w 2008) 27

28 2.5. Normy i dane techniczne Każde urządzenie zasilane energią elektryczną, bez względu czy jest to odcinek przewodu, czy monitor, emituje pole elektryczne i magnetyczne. Wartości natężeń tych pól nie mogą przekroczyć pewnych ustalonych wartości granicznych, ponieważ w innych przypadku byłyby szkodliwe dla organizmu ludzkiego i mogłyby wywoływać różne choroby. Najpopularniejszymi normami są MPR II i TCO 92 oraz TCO 95 i najaktualniejsza TCO MPR II Pierwszą znaną normą, która definiowała maksymalne wartości dla elektrycznych i magnetycznych pól jest norma MPR II, stworzona przez SWEDAC ( The Swedish Board for Technical Accreditation). Aktualnie norma MPR II odgrywa drugorzędna rolę, ponieważ wartości jakie narzucają normy TCO, są dużo surowsze TCO 92 TCO ( The Swedish Confederation of Professional Employees ) to organizacja zrzeszająca ponad 1,3 miliona członków z różnych branży, którzy muszą pracować przy lub z monitorem. Z osobistych doświadczeń członków organizacji 28

29 powstała znaczna część norm TCO, służąca ochronie zdrowia ludzkiego. Norma TCO 92 zawiera niejako w sobie normę MPR II, zaostrzając jednocześnie jej wartości graniczne. Ponadto nie ogranicza się tylko do określenia norm emisji pól elektrycznego i magnetycznego, ale uwzględnia także aspekty ochrony środowiska. Dzięki temu monitory muszą być wyposażone w automatyczny wyłącznik, który w przypadku zaprzestania używania, przełącza monitor na tryb Stand-By, w którym pobór mocy nie może przekraczać 30 Wat. Dodatkowo monitor musi być w stanie powrócić do pełnej sprawności w ciągu trzech sekund od momentu dotknięcia klawiatury lub poruszenia myszą. Norma TCO 92 zawiera także regulacje, które nakazują producentom dostosować monitory do europejskich norm, dotyczących ochrony pożarowej i zabezpieczenia przed porażeniem prądem TCO 95 Ta norma nie przewiduje żadnych nowych wartości dla maksymalnych dopuszczalnych emisji, jest swego rodzaju rozszerzeniem normy TCO 92. Zawiera regulacje dotyczące zastosowania materiałów ekologicznych w samym procesie produkcji monitora. Na przykład do budowy kineskopu nie można używać kadmu, a inne elementy elektroniczne nie mogą zawierać rtęci TCO 99 Mimo, że zarówno norma TCO 92 jak i 95 wyznaczają wyraźne zalecenia dotyczące ochrony zdrowia, to ciągle nie określają parametrów, które pozwoliłyby ocenić ergonomię monitora. Po co nam niski poziom promieniowania, skoro jakość obrazu może być niska? Tutaj zastosowanie ma norma TCO 99, która nie tylko zawiera w sobie uregulowania normy TCO 95 dotyczące pól magnetycznych i elektrycznych, ale także definiuje kryteria ergonomiczne. Dodatkowo regulacje 29

30 normy TCO 99 rozciągnięte zostały na ekrany ciekłokrystaliczne, klawiatury i kompletne zestawy, stacje komputerowe. Monitory testowane są pod kątem następujących kryteriów: 1. równomierne oświetlenie, jasność: na powierzchni całego ekranu natężenie jasności musi być na tym samym poziomie. Intensywne przebarwienia, np.: na białym tle nie mogą występować. 2. polepszona ostrość: czytelność tekstu musi być zachowana na powierzchni całego ekranu. Szczególnie w rogach ekranu zwraca się uwagę na ostrość tekstu. 3. brak migotania: aby oko ludzkie nie postrzegało poszczególnych elementów składowych ekranu, musi on być wyświetlany z odpowiednią częstotliwością, która w znacznym stopniu zależy od wielkości ekranu. W przypadku monitorów 17-calowych przy rozdzielczości 1024 x 768 zalecana częstotliwość wynosi przynajmniej 85 Hz. Dodatkowym parametrem wpływającym na migotanie jest odporność monitora na zewnętrzne pola elektromagnetyczne. Monitor powinien być odporny na tego rodzaju zakłócenia i wyposażony w filtry, które np.: będą w stanie zredukować przesunięcie fazy w sieci w taki sposób, że nie dojdzie do zakłóceń obrazu. 1. redukcja refleksów świetlnych: refleksy świetlne powinny być ograniczone w maksymalny stopniu tak, aby ich występowanie nie powodowało zbędnego obciążenia wzroku użytkownika i zniekształceń czytelności ekranu. 2. ograniczenie hałasu: głośne monitory, z których np.: podczas użytkowania wydobywają się nieprzyjemne dźwięki wywołują stres i są uciążliwe dla użytkownika. Zgodnie z normą TCO 99 monitor nie może wydawać żadnych uciążliwych dźwięków akustycznych. 30