MONITOR CRT - działanie

Transkrypt

1 MONITOR KOMPUTEROWY

2 CHARAKTERYSTYKA Monitor jest urządzeniem służącym do wyprowadzania informacji z komputera w postaci obrazów (tekstu lub grafiki). Monitory możemy podzielid na: 1. CRT z lampą kineskopową 2. LCD z ekranem ciekłokrystalicznym 3. LED diodowe ewentualnie z podświetlaniem diodowym 4. Ekrany dotykowe

3 MONITOR CRT Podstawowym elementem monitora CRT jest kineskop. Tradycyjne kineskopy stosowane w monitorach kolorowych mają trzy oddzielne tzw. działa elektronowe, z których każde emituje wiązkę elektronów, odpowiedzialną za wyświetlenie jednej z trzech podstawowych barw czerwonej, zielonej i niebieskiej. Wiązki elektronów są odpowiednio ogniskowane przez zespół soczewek i pryzmatów elektronowych. Stanowią je cewki siodłowe lub toroidalne, umieszczone tuż za działem elektronowym (są przyklejone do tzw. szyjki kineskopu). Dzięki temu otrzymuje się odpowiednią zbieżnośd kolorów, czystośd oraz geometrię obrazu. W takim przypadku wewnętrzna częśd ekranu nie jest pokryta jednolitym luminoforem, tak jak to ma miejsce w przypadku kineskopów monochromatycznych, ale trzema warstwami i to w taki sposób, iż ekran pokryty jest pojedynczymi triadami RGB (Red Green Blue), składającymi się z leżących obok siebie trzech mikroskopijnej wielkości plamek R, G i B, (pojednej z każdej warstwy).

4 MONITOR CRT - działanie Wiązka z pojedynczego działa elektronowego (np. Red) pada na odpowiadającą jej plamkę (Red), itp. Dzięki trzem niezależnym strumieniom elektronów każda z tych cząstek może byd naświetlana z inną intensywnością. Nawet jeśli zostaną wzbudzone wszystkie trzy plamki i spojrzymy na nie z pewnej odległości, będą one zlewały się w całośd, tworząc jednolitą barwę pochodną. Możliwe jest to dzięki wykorzystaniu ograniczonej rozdzielczości oka ludzkiego. Swobodna zmiana natężenia poszczególnych strumieni pozwala na uzyskanie pełnej palety barw. Aby wiązki elektronowe z odpowiednich dział RGB trafiały we właściwe plamki RGB i nie powodowały świecenia plamek sąsiednich, stosuje się specjalnej budowy maskownicę. Ponadto kineskopy kolorowe wyposażone są w tzw. pętlę rozmagnesowującą (oplata ona baokę kineskopu), wytwarzającą niewielkie stałe pole magnetyczne, zabezpieczające kineskop przed rozproszonymi polami magnetycznymi. Proces rozmagnesowywania ma miejsce najczęściej po włączeniu zasilania, lub może byd inicjowany specjalnym przyciskiem (degauss).

5

6 Podstawowe parametry monitora CRT Rozdzielczośd i częstotliwośd odświeżania Rozdzielczośd Plamka Kształty ekranów

7 Wady i zalety CRT Wady kineskop wymusza stosowanie dużych objętościowo obudów, monitory CRT są ciężkie, zużywają dużo energii, są szkodliwe dla zdrowia z powodu generowania silnego pola elektromagnetycznego, migotanie obrazu źle wpływa na wzrok, konstrukcje kineskopów nie gwarantują idealnej geometrii obrazu. Zalety fosfor, którym pokrywa się wewnętrzną stronę ekranu, gwarantuje doskonałe nasycenie barw, monitory CRT pozwalają na uzyskanie optymalnej jakości obrazu w różnych rozdzielczościach, fosfor emituje światło we wszystkich kierunkach, dlatego kąt widzenia sięga w monitorach CRT 180 stopni, dzięki możliwości skupienia elektronów w niewielkim punkcie jasnośd kineskopu może sięgad 1000 cd/m2, dobrze poznana technologia pozwala na produkcję tanich produktów na masową skalę.

8 MONITOR LCD Ciekłe kryształy to substancje prawie przezroczyste, mogące przyjmowad stan zarówno stały, jak i ciekły. Światło przechodzące przez ciekłe kryształy podąża za ułożeniem tworzących je molekuł. Zasada działania monitora LCD polega na zmianie polaryzacji światła, na skutek zmian położenia cząstek ciekłego kryształu pod wpływem pola elektrycznego. W oparciu o ciekłe kryształy buduje się obecnie monitory ciekłokrystaliczne zwane monitorami LCD (ang. Liquid Crystal Display). Wszystkie obecnie produkowane monitory ciekłokrystaliczne składają się z czterech podstawowych elementów: komórek, w których zatopiona jest mała ilośd ciekłego kryształu, elektrod będących źródłem pola elektrycznego działającego bezpośrednio na kryształ, dwóch cienkich folii: polaryzatora i analizatora, źródła światła.

9

10 Minitor LCD - działanie Ekran LCD zbudowany jest z dwóch warstw ciekłych kryształów umieszczonych pomiędzy dwiema odpowiednio wyprofilowanymi powierzchniami, z których jedna jest ustawiona pod kątem 90 stopni wobec drugiej. Monitor LCD w przeciwieostwie do modeli CRT pracuje z maksymalną jakością tylko w rozdzielczości rzeczywistej, bo LCD ma stałą liczbę pikseli. Oczywiście prezentacja obrazu z inną rozdzielczością jest możliwa, jednak wtedy mamy do wyboru dwa sposoby oglądania obrazu - wyświetlany na fragmencie matrycy odpowiadającej danej rozdzielczości (np. 640x480 na panelu o rzeczywistej rozdzielczości 1024x768) lub prezentowany na całej powierzchni ekranu przy użyciu algorytmów skalowania.

11

12 Rodzaje matryc LCD Pasywne Aktywne Panele typu IPS(In-Plane Switching) MVA (Multi-Domain Vertical Alignment)

13 Matryce pasywne Wady Długi czas odświerzania obrazu smugi Przesuniecia obrazu Ograniczona liczba barw Zalety Cena Niewielkie zużycie energii

14 Matryce aktywne Wady Większy pobór energii Zalety Nie ma rozmycia i smurzenia Duża liczba kolorów do użycia

15 Panele typu IPS(In-Plane Switching) Wady Cena Zalety Szerokie kąty widzenia Dobre odwzorowanie kolorów

16 MVA (Multi-Domain Vertical Alignment) Wady Długi czas reakcji Zalety Bardzo dobre odwzorowanie barw Bardzo dobry kąt widzenia

17 Panele typu IPS(In-Plane Switching)

18 MVA (Multi-Domain Vertical Alignment)

19 Wady i zalety LCD Wady trudny do uzyskania kontrast, pochłanianie części światła, obraz widziany pod kątem zanika, Zalety mała waga, mały rozmiar, brak emisji szkodliwego promieniowania, małe zapotrzebowanie na energię, obraz wysokiej jakości,

20 Monitory LED Dobrym rozwiązaniem są ekrany ciekłokrystaliczne z podświetleniem LED (Light Emitting Diode). Typowe podświetlenie lampami fluorescencyjnymi zastąpiono diodami LED. Wyróżnia się dwa typy podświetlenia: krawędziowe Edge LED, występuje również w zwykłych panelach LCD, oraz podświetlenie Full LED. W pierwszym stosowane są dwie listy z diodami LED na dolnej i górnej krawędzi panelu wraz z dyfuzorem rozpraszającym emitowane białe światło. Zaletą produkcji takiego monitora jest stosunkowa mała grubośd samego monitora, sięgająca 2-3 mm oraz znacznie mniejsze zużycie energii w porównaniu do typowego podświetlenia katodami.

21 Monitory LED Natomiast druga technologia, zwana Full LED polega na tym, iż bezpośrednio za matrycą jest kilkaset niewielkich, umieszczonych obok siebie diod LED, które naświetlają równomiernie całą powierzchnię matrycy. Dodatkowo jest pełna kontrola nad jasnością obrazu. Kontrast rzeczywisty takiego wyświetlacza przebija dynamiczny kontrast GtG zwykłego LCD, który wynosi 1:50000 nawet do wartości 1: i więcej. Kontrast oznacza ile razy wyświetlana na ekranie biel jest jaśniejsza od wyświetlanej czerni, przy takiej samej mocy podświetlenia. Poruszony wcześniej termin kontrastu dynamicznego oznacza kontrast osiągalny przy pewnych założeniach w danym czasie, np. Podczas wyświetlanego filmu, akcja dzieje się w ciemności, to ekran automatycznie zmniejszy jasnośd lamp do 0,05-01 cd/m 2 (kandele na metr kwadratowy, lub luminescencja maksymalne natężenie światła przy wyświetlanej czystej bieli), a gdy w momencie na monitorze pojawi się jasne światło, to kontrast może podbid nawet do 2000:1, gdzie zwykle jest około 600:1. Odmianą technologii Full LED jest LED RGB, w której zamiast białego podświetlenia, mamy podświetlenie skupiska trójek diod RGB. Dzięki takiemu rozwiązaniu, obraz jest znacznie lepszy niż w Full LED. Odwzorowanie barw jest już zbliżone do monitorów CRT, jednak cena jest nawet cztery razy większa od zwykłego LCD.

22

23 Ekrany dotykowe -charakterystyka Niezależnie od zastosowanej technologii elektronika musi ustalid miejsce dotknięcia ekranu i przekazad tę informację do programu sterującego. Ten z kolei porównuje informacje z pozycjami wyświetlanych elementów, na przykład przycisków. Jeśli wartości zgadzają się, uruchamia się przypisana do przycisku funkcja. Jeśli panel dotykowy może obsługiwad kilka dotknięd powierzchni równocześnie, mówi się wtedy o technologii multitouch. Takie właściwości ma jak dotychczas niewiele urządzeo, na przykład iphone, w którym za pomocą dwóch palców można obracad zdjęcia lub powiększad widok strony internetowej. Technologię multitouch obsługuje również dotykowy komputer Surface Microsoftu i touchpady w niektórych notebookach.

24 Ekrany dotykowe -rodzaje Ekrany ze zmianą pojemności elektrycznej Ekrany rezystancyjne Ekrany akustyczne Optyczne ekrany dotykowe

25 Ekrany rezystancyjne Są taosze w produkcji, dlatego znajdują się w wielu niedrogich modelach nawigacji. Można je obsługiwad także w rękawiczkach lub rysikiem, ale działają dobrze również wtedy, kiedy ekran lub wyświetlane przyciski są bardzo małe, na przykład w komputerach kieszonkowych. Użytkownik musi ścisnąd dwie folie kontaktowe, używając do tego nieco siły, dlatego ekranów rezystancyjnych nie da się obsługiwad lekkimi dotknięciami. Są wrażliwe na zarysowania i pochłaniają częśd jasności wyświetlacza.

26

27 Ekrany ze zmianą pojemności elektrycznej Do ich obsługi wystarczają bardzo lekkie dotknięcia, bardzo dobrze rozpoznają przesunięcia po wyświetlaczu i pochłaniają tylko niewielką częśd jasności monitora. Są jednak znacznie droższe niż rezystancyjne ekrany dotykowe. Można je obsługiwad tylko palcem, nie uda się to za pomocą rysika albo kiedy użytkownik ma założoną rękawiczkę. Zatłuszczenie, zabrudzenie lub wilgod na powierzchni mogą utrudnid obsługę.

28

29 Ekrany akustyczne W rogach takich ekranów znajdują się przetworniki, które przesyłają przez szkło fale ultrakrótkie. Po bokach dodatkowo znajdują się reflektory i w szkle powstaje wzorzec fali dźwiękowej. Kiedy palec lub rysik dotyka powierzchni, powstaje zaburzenie, które powoduje zmianę wzorca. Wada: ta technika jest droższa od pozostałych, dlatego stosuje się ją niemal wyłącznie w systemach kasowych lub automatach informacyjnych.

30 Optyczne ekrany dotykowe W ramie ekranu znajduje się seria lamp oraz czujników wrażliwych na światło. W ten sposób powstaje siatka z fotokomórek. Kiedy palec przerwie siatkę w danym miejscu, to elektronika, podobnie jak w ekranach akustycznych, może ustalid punkt dotknięcia. Te ekrany są jednak znacznie mniej precyzyjne od ekranów pojemnościowych lub rezystancyjnych i mają wiele potencjalnych źródeł zakłóceo: kurz w otworach czujników może prowadzid do błędów odczytu, podobnie jak niezamierzony ruch dłoni. Dlatego technologię tę stosuje się przede wszystkim w dużych ekranach, wykorzystywanych na przykład na targach.

31 Wady i zalety Ekranów Dotykowych Wady Koszty Większa podatnośd na uszkodzenia Zalety Prosta obsługa Niższe koszty sprzętu Większy wyświetlacz Większe bezpieczeostwo

32 OLED (ang. Organic Light Emitting Diodes) Panel ciekłokrystaliczny monitorów LCD nie świeci sam z siebie i musi byd zawsze podświetlony od tyłu. Ciekłe kryształy sterują zaś wyłącznie natężeniem przechodzącego przez nie światła. Taka konstrukcja wyświetlacza zwiększa zużycie energii, które jest i tak mniejsze niż w monitorach CRT, ale jest to szczególnie ważne w przypadku urządzeo przenośnych. Ponadto mniejszy jest też kontrast generowanego obrazu. Tych wad pozbawione są najnowsze typy wyświetlaczy wykonane w technologii OLED (Organic Light Emitting Diodes).

33 OLED (ang. Organic Light Emitting Diodes) - budowa Panel OLED składa się z kilku elementów, a jego konstrukcja jest zdecydowanie prostsza niż matrycy LCD. Dwa polimerowe półprzewodniki typu p i n muszą zostad ze sobą złączone, a następnie należy przez nie przepuścid prąd. Skutkiem zachodzących w tym procesie zmian jest emisja światła. Problemem przy konstrukcji panelu OLED jest za to uzyskanie równomiernego rozświetlania powierzchni tworzywa. Różnice w szybkości przepływu ładunków dodatnich i ujemnych sprawiają, że w prosty sposób nie można równomierne rozświetlid ekranu. W celu zapewnienia równomierności rozprowadzania ładunków elektrycznych stosuje się specyficzne substancje. Innego rodzaju środki chemiczne niezbędne są do uzyskania powierzchni świecącej kolorami czerwonym, zielonym i niebieskim (czyli barwami podstawowymi). Wyświetlacze OLED są aktywne lub pasywne.

34

35 Rozdzielczości HD Ready: 1280 x 720 Full HD: 1920 x 1080 UHD: 3840 x 2160 Hi-Vision: 7680 x 4320