Zobrazovací jednotky

  • monitory jsou základní výstupní zařízení počítače, slouží k zobrazování textových i grafických informací
    • monochromatické (černobílé): informace zobrazují pouze v odstínech jedné barvy (obvykle bílá, oranžová, zelená)
    • barevné (color): umožňují zobrazovat více různých barev současně, používají RGB model

Monitory CRT

  • vertikální frekvence (obnovovací kmitočet obrazu): úzce souvisí s horizontální frekvencí, měří se v Hz a udává počet obrazů zobrazených za jednu sekundu
  • horizontální frekvence (řádkový kmitočet): měří se v kHz a udává, kolik řádků vykreslí elektronové svazky monitoru za jednu sekundu
  • norma LR (Low Radiation), která označuje monitory se sníženým vyzařováním; jako další a přísnější byla později přijata norma TCO (MPR II)
  • monitory CRT (Cathode Ray Tube – obrazová elektronka)
  • vytváření obrazu prostřednictvím vybuzení vrstvy luminoforu, naneseného na vnitřní straně stínítka obrazovky elektronovým paprskem emitovaným katodou obrazovky
  • luminofor je elektroluminiscenční fosforeskující látka, která po excitaci proudem elektronů vyzařuje kvanta energie (fotony)
  • elektronový paprsek se po ploše luminoforu pohybuje rovnoměrně po řádcích a přitom příslušně mění svoji intenzitu, čímž vytváří z jednotlivých různě excitovaných bodů obraz
  • u barevných monitorů jsou obrazové body tvořeny trojicí RGB luminoforů a obraz je vyvoláván trojicí elektronových paprsků procházejících bodovou nebo štěrbinovou maskou, jež omezuje jejich rozptyl a pomáhá je přesně usměrnit na požadované místo
  • ideální monitor by měl mít své RGB luminofory blízko barevných tónů
    • (R) 650 nm
    • (G) 520 nm
    • (B) 450 nm
  • luminofory se po zasažení paprskem rozsvítí a opět velmi rychle pohasnou
  • proto je nutné zajistit neustálé opakování této procedury
  • podle počtu vykreslených řádků a celých snímků se odvozuje horizontální a vertikální frekvence
  • vertikální frekvence (obnovovací obrazová frekvence) je vlastnost monitorů, která udává, kolikrát za sekundu se vykreslí celá obrazovka
    • přitom závisí na tom, zda je obrazovka vykreslována neprokládaně (non-interlaced) nebo prokládaně (interlaced)
    • Non-interlaced – neprokládaný režim – jednotlivé obrazovkové body (pixely) se vykreslují od bodu v levém horním rohu obrazovky po řádcích postupně k pravému dolnímu bodu
    • Interlaced – prokládaný režim – nejprve se vykreslují jen liché a pak sudé řádky (dříve standard)
    • obnovovací frekvence u CRT monitoru by měla být minimálně 70 Hz non-interlaced
    • zvyšovat obnovovací frekvenci nad 100 Hz již nemá smysl

108

 

Non-interlaced a interlaced vykreslování

  • horizontální frekvence (řádková frekvence) – např. aby obnovovací obrazová frekvence byla 75 Hz při rozlišení 1024 × 768 bodů, musí platit 768 řádků × 75 Hz = 57,6 kHz + frekvence pro zpětný chod = řádková frekvence cca 60 kHz

Maska

  • bodová maska má podobu desky s kruhovými otvory
  • štěrbinová maska se skládá ze silně napnutých vertikálních drátků zpevněných dvěma horizontálními tyčkami
  • obrazovky typu Invar mají masku bodovou a RGB luminofory uspořádané do trojúhelníků (uspořádání delta)

a01

 

Maska Delta a bodová rozteč

a02

Inline (shadow mask)

  • obrazovky typu FD Trinitron (Flat display Trinitron) mají masku štěrbinovou a RGB luminofory ve svislých proužcích

a03

Trinitron (Aperture Grill)

Parametry

  • uhlopříčka stínítka – 14“ – 22“
    • aktivní plocha
    • vzdálenost bodu (dot pitch, bodová rozteč) 0.22mm – 0.31mm
  • rozlišení
  • doporučené rozlišení
  • frekvence při max. rozlišení
  • vertikální frekvence – rozsah
  • horizontální frekvence – rozsah
  • šířka pásma – 60 – 350 MHz
  • váha
  • spotřeba (W)

Poruchy geometrie obrazu

a04

Soudkovitost, poduškovitorst, rovnoběžníkovitost, lichoběžníkovost

a05

Otočení

Ploché displeje

  • LCD (Liquid Crystal Display)
    • STN (Scan Twisted Nematic) passive-matrix
    • DSTN (Dual-Scan Twisted Nematic) passive-matrix
    • TFT (Thin Film Transistor) active-matrix
  • PDP (Plasma Display)
  • OLED (Organic Light Emitting Diode)
  • FED (Field Emission Display)

LCD

  • úhlopříčka (rozlišení)
  • kontrast > 1: 300
  • viditelný úhel vertikálně a horizontálně > 140°
  • jas > 200 cd/m2
  • odezva < 30 ms
  • počet barev 16,7 mil
  • vstupní konektor
  • spotřeba
  • váha
  • cena
  • možnost kalibrace barev
  • vytváření obrazu na základě úplného či částečného propouštění a blokování světla z vnějšího zdroje světla (nepodsvícené – dříve), nebo je zajištěné bočním či zadním podsvícením
  • základem jsou kapalné krystaly, což je označení pro molekuly, které se v určitém teplotním rozmezí shlukují do různých nepravidelných tvarů
  • odezva (doba odezvy/změny – response time) v [ms]
    • jednak se udává se jako „rise/fall“ (rise doba potřebná pro rozsvícení bodu do bílé a fall jako doba pro zhasnutí bodu)
      • např. 16 ms – 4ms rise /12 ms fall = 16 ms = přibližně 62,5 obrazovek za sekundu (16 ms = 1/ 0,016 = 62,5)
      • 16 ms, 12 ms (postračuje), 8 ms, 5 ms, 2 ms (ideál)
    • jednak jako „G2G“ (grey to grey – šedá na jinou šedou a zpět) tato může být až 5x delší
  • jas (brightness) – udává se v [cd/m2] – běžně 250, 270, 300, 400 i více cd/m2
  • kontrast (contrast) – udává se v poměru dvou čísel
    • hodnota vypočítána z poměru svítivosti bílé a černé barvy v luxech a dosahuje 400:1, 700:1, 1000:1 … 150000:1
  • velikost bodu – obvyklé velikosti jsou 0,293 a 0,264 mm
  • nativní rozlišení – dáno počtem fyzických pixelů – menší rozlišení jsou vyřešena interpolací (obraz mírně rozmazaný), např. 1280×1024/60-75 Hz – nejkvalitnější obraz
    • starší LCD nedovolují přepočítávání a pouze obraz zmenší či zvětší
    • současná LCD podporují různá rozlišení a frekvence, např. SVGA, XGA/ 56-60-70-75 Hz
  • úhly pohledu – např. 175°/175° (čím vyšší hodnota, tím lépe)
  • DVI (Digital Visual/ Video Interface) digitální připojení monitoru, na rozdíl od analogu (D-Sub) nedochází ke konverzi obrazu; signál zůstává během přenosu digitální a nedochází k jeho zkreslení
  • HDMI (High-Definition Multi-media Interface) 19 či 29 pinů – přenos obrazu a zvuku, ve verzi 1.4 až 4096×2160/24 Hz (možnost kombinace HDMI-DVI)
  • DisplayPort digitální konektor s rychlostí přenosu 10,8 Gbit/s při rozlišení až WQXGA (2560×1600) má nahradit DVI a VGA

Princip

  • hlavní vlastnosti tekutých krystalů
    • vlivem elektrostatického pole se natáčí do směru, shodným se směrem tohoto pole
    • zanikne-li pole, krystaly se uspořádají rovnoběžně vedle sebe
    • vrstva krystalů filtruje světelné záření a chová se jako polarizátor = odfiltruje světelné vlny kromě těch, jejichž roviny kmitání jsou orientovány určitým směrem
    • natočí-li se krystaly ve vrstvě, dojde ke změně směru těchto vln a na druhé straně vrstvy vystoupí s jinou orientací
  • každý obrazový bod se skládá nejméně ze tří základních barevných „sub-pixelů“ (RGB); segmentů RGB může být více a může být i více subpixelů – 4 (RGBG) nebo 5 (RGBRG)

LCD displeje segmentové

  • první segmentové displeje (od 1973 kalkulačka) byly tvořeny velkými segmenty LCD krystalů, které se účinkem malého elektrického napětí stávají neprůhlednými, resp. brání průchodu polarizovaného světla
  • 7 nebo 11 segmentové displeje
  • reflektivní (nepodsvícený) displej
    1. svislý polarizační filtr
    2. elektrody příslušného tvaru
    3. nematické tekuté krystaly
    4. skleněná podložka s elektrodou
    5. vodorovný polarizační filtr
    6. reflexní plocha
  • transmisivní (podsvícený) displej – místo reflektivní plochy je zdroj světla (obvykle LED po okrajích)
  • transflektivní displej – při dobrém osvětlení pracuje jako reflektivní, při nižším jako transmisivní

LCD displeje s aktivní maticí

  • LCD s aktivní TFT (Thin Film Transistors) maticí
  • nyní s více EL nebo CCFL výbojkami nebo v každém pixelu jednou bílou, popř. třemi RGB diodami prosvětlené LCD displeje s aktivní TFT maticí – LCD/TFT (Thin Film Transistor), kde je každý obrazový bod ohraničen dvěma polarizačními filtry, příslušným barevným filtrem a dvěma vyrovnávacími vrstvami
  • přísluší mu tranzistor (resp. dva) kontrolující napětí, které prochází vyrovnávacími vrstvami, a tím natočení jeho částic od bílé k černé

LCD displeje – podsvícení

  • výbojkami
    • CCFL výbojky (Cold Cathode Fluorescent lamp)
    • EL výbojky (Electro Luminescent lamp)
  • LED svítivými diodami
    • Edge LED – supersvítivé bíle LED diody po okrajích panelu, jejichž světlo je sítí světlovodů rovnoměrně rozptýleno
    • Direct LED – bíle LED diody v matici za displejem
    • RGB LED – čtveřice R-G-B-G diod v matici za displejem
      • velmi jasný obraz s hlubokou černou a vysokým kontrastem
      • lepší a rovnoměrnější podsvícení celé plochy
      • širší barevné spektrum obrazu (zvl. RGB)
      • při použití Edge-LED může být panel velmi tenký
      • nižší spotřeba energie

 

 

  • principy, funkce
  • digitron/itron (VFD
  • CRT – stínítko (luminofor), elektronové dělo; FLAT
  • E ink, Mirasol
  • obrazový bod (pixel), rozlišení, barevný model RGB, PPI, Dot Pitch
  • monochromatické/barevné (počet barev)
  • frekvence – horizontální (řádková; kHz)/vertikální (obnovovací; Hz)
  • režim – prokládaný (Interlaced)/neprokládaný (Non-Interlaced)
  • energetická náročnost, TCO
  • uhlopříčka; formáty 4:3, 16:9
  • poruchy geometrie obrazu (Tilt, Barrel, Pincushion, Parallelogram, Trapezoidal distortion; Moiré)
  • Touchscreen (rezistivní, kapacitní)
  • High-definition (HD), UHDTV (4K, 8K)
  • Retina Display
  • 3D zobrazení