David Sedláček :: periferní zařízení

Displeje

 

Displej je výstupní počítačové zařízení (pro okamžité zobrazení převážně grafických informací).

Složení: Eloktrooptický měnič převádějící signály z řadiče displeje (obrazový / grafický adaptér). Je podobný klasickému televiznímu přijímači, ale mívá větší rozlišovací schopnost a preciznější linearitu vychylování (bude popsáno dále). A neobsahuje prvky pro příjem a demodulaci TV signálu.

 

Vzhledem k obecnému popisu monitorů mluvíme o velikosti. Je udávána velikost úhlopříčky v palcích (2,54 cm). Za standardní se začíná považovat 17“ a více.

Dále Rozlišovací schopnost: tj. počet pixelů možných k zobrazení na stínítku obrazovky, případně velikost matice LCD displeje.

U CRT monitorů se dále zmiňujeme o Frekvenci snímkového rozkladu, která udává, kolikrát za sekundu se obnovuje informace na stínítku. Má vliv na velikost zobrazovaného rozlišení, a kolísání (blikání) jasu obrazu. Přibližně 75Hz je považováno za minimum, ale technologové si odsouhlasily pro rozlišení 1024x768px frekvenci 85 Hz.

U LCD panelů je důležitější doba setrvačnosti bodů.

 

Obrazovka

 

CRT - Cathod Ray Tube

 

Obr. Blokové schema

 

Hodina dějepisu

Základním stavebním prvkem je katodová trubice (Cathod Ray Tube – CRT), podle níž se tento typ monitorů jmenuje.

Princip zobrazování je přitom překvapivě starý. Už v roce 1869 byl popsán jev, při kterém proud elektronů dopadající na aktivní látku (luminofor) způsobuje její rozsvícení. Ferdinand Braun roku 1897 objevil katodovou trubici, jež se stala základem pro vývoj obrazovek. A první CRT obrazovka byla světu představena v roce 1926. Překvapením je to, že barevná obrazovka byla zkonstruována již v roce 1928! Kvůli nízkému rozlišení a velmi vysoké ceně se ale uplatnila až o mnoho později. Pro srovnání: první LCD panel byl zkonstruován v roce 1972.

 

Obr. – rok 1928 – 96řádků 8*10cm

 

Pro obrazovky počítačových monitorů se zásadně využívá  elektromagnetické vychylování s vychylovacím úhlem 110° a elektrostatické ostření. Kromě toho existuje také elektrostatické vychylování (využívá se pro osciloskopy, má malý vychylovací úhel = velká hloubka obrazovky).

 

Obr schema obrazovky

 

Obrazovka monitoru je tvořena předním sklem s nanesenými luminofory (stínítko), maskou pro zaostření paprsku a elektronovými děly s vychylovacími magnety pro vykreslování obrazu. Prostor mezi děly a stínítkem je vyplněn vakuem. Vychylovací magnety složí k umístění paprsku na každé místo na obrazovce. Při vykreslování začíná paprsek v levém horním rohu, potom postupně projede celý řádek a přesune se na začátek dalšího. Jeho cesta končí v pravém dolním rohu a poté se přesune opět na začátek. Počet vykreslených řádků určuje rozlišení, rychlost, s níž je celý cyklus proveden, zase snímkovou frekvenci.

 

Tripotenciální tryska

 

Obr tryska

 

Tři elektronové trysky vytvářejí na stínítku adičně smíšený obraz. Každý paprsek je nejprve zaostřen a poté teprve elektromagnetickými cívkami vychýlen do správné pozice na stínítku.

 

Maska a stínítko

 

Vliv na způsob, jakým bude obraz zobrazen má hlavně stínítko a k němu příslušná maska. Stínítka dříve byla malá a měla podobu kulové plochy. Bylo to z důvod špatné konvergence jednotlivých paprsků (např. modrý doletěl ke stínítku dříve nežli ostatní dva paprsky). Nyní se již běžně vyrábí stínítka na ploše válcové s velkým poloměrem zakřivení a to pouze z vnitřní strany, z vnější jsou z důvodu eliminace nadbytečných odrazů plochá (ergoflat a podobně). Případně některé firmy vyrábí absolutně plochá stínítka, ale jde o technologicky náročné procesy vůči trysce.

Na stínítku jsou naneseny luminofory pro základní tři barvy RGB. Buď ve tvaru delta (jsou do trojúhleníku) nebo typu In Line, přesněji Trinitron (štěrbinová maska). Jelikož je Trinitron registrovaná známka sony, mnozí výrobci používají pro tento typ obrazovek podobné názvy. Rozdíl je vidět z přiložených obrázků. Rozdíl mezi in line a trinitronem je v horizontálních oddělovačích (trinitron jich nevyužívá).

Před stínítkem je maska, která zajišťuje, aby se v danou chvíli rozzářil přesně chtěný bod a nikoli ty sousední. Maska pro delta obrazovky se vyrábí z hliníkové folie tloušťky přibližně 0,15mm, leptáním. Nejprve osvítíme fotocitlivou vrstvu krátkými ultrafialovými paprsky a poté se vyleptá. Maska se zároveň využívá k nanášení luminoforů.

Jinak je to s maskou obrazovky trinitron. Zde je maska tvořena svislými tenkými drátky, které musí být přibližně v horní a dolní čtvrtině přichyceny k obrazovce dalšími dvěmi horizontálními drátky. Bohužel tyto horizontální linky jsou pouhým okem viditelné. Dále je tato maska náročnější na výrobu a také náchylnější na přepravu, stává se, že se „utrhne“ od stínítka.

 

Něco o luminoforech

 

Luminofory jsou látky, které emitují po dopadu elektronu fotony. Emitace fotonů není pro každou látku stejně dlouhá, čehož se využívá například v monitorovacích zařízeních (EKG a podobné, kde je vidět stopa kreslení i když je již paprsek někde jinde).

Původně se pro výpočetní techniku (samozřejmě v počátcích obrazovek vůbec) používali monochromatické displeje a to převážně zelené a oranžové, později se začali dělat i bílé. Zelená se používala z důvodu vyšší citlivosti oka právě na tuto složku spektra. Proto při menší intenzitě přišla stejně jasná jako jiné barvy. Vžila se pro ní přezdívka „zeleň IBM“J.

V praxi se používá přibližně 140 druhů luminoforů, jsou označeny P+číslo, viz přiložená tabulka ze skript.

 

Vykreslování u rastrových typů obrazovek

 

Obraz se kreslí postupně po řádcích, přičemž se začíná v levém horním rohu, postupuje se do prava, na konci řádku se v řádkovém intervalu (Hsync) přesuneme na levou stranu a kreslí se nový řádek. To se opakuje až do pravého dolního rohu, kde se opět paprsek ve snímkovém intervalu (Vsync) přesune do levého horního rohu. Ve skutečnosti paprsek nezačíná a ani nekončí v rozích, ale přibližně v jedné třetině řádku. Snímkový rozklad (frekvence Vsync) nyní činí přibližně 72 – 100 Hz, podle kvality monitoru, velikosti rozlišení a schopností grafického řadiče.

 

LCD – Liquid Crystal Display

 

Kapalné krystaly jsou anizotropní látky s různými vlastnostmi v různém směru uspořádání. Přišlo se na  možnost polarizace světla při natáčení pomocí elektrických impulsů. V počítačové technice se nejčastěji uplatňují krystaly s tzv. nematickou fází, tvořenou protáhlými nebo diskovými zrcadlově souměrnými tělísky, která jsou schopna natáčet pod vlivem vnějšího el. pole optickou osu.

LCD displeje potřebují vnější zdroj světla. Jako ten se volí již světlo polarizované (je jím např. zářivka), díky čemuž nám stačí pouze natáčet krystaly pro zesvětlení či ztmavení. Primárně jsou krystaly natočeny aby světlo propouštěly.

U současných displejů se barevnosti dosahuje přidáním barevných filtrů, které jsou uspořádány podobně jako u barevné obrazovky trinitron.

Pasivní matice – jde o matici el. spojů, každý spoj představuje obrazovkový bod, který se rozsvítí při přivedení napětí právě na daný průsečík. Ovládáme vždy pouze jeden bod. (TN / STN LCD) delší setrvačnost bodů (180 – 350 ms), šedivější barvy.

Aktivní matice – Na průsečíku je navíc tranzistor (thin film tranzistor), který umožňuje udržovat napětí. A také plynulejší přechody mezi intenzitou svícení obrazového bodu. Pro tyto displeje bylo třeba zvládnout nanášení tranzistorů na skleněnou destičku. (TFT LCD) – všechny nové LCD

 

 

Plazma

 

David Sedláček :: 25.4.2004