Monitory LCD i Plazma

1. O monitorach ogółem

Monitory LCD najczęściej produkowane są w trzech technologiach: TN, IPS,

MVA. Różnią się między sobą umiejscowieniem elektrod i ułożeniem molekuł

ciekłego kryształu. Podstawowa zasada ich działania jest taka sama.

Ekran złożony z matrycy punktów podświetlany jest przez neonówki. Ich liczba

zależy od klasy wyświetlacza, od jednej w najtańszych do czterech w

droższych. Aby zapewnić równomierne podświetlenie światło neonówek jest

kierowane na ekran za przy użyciu dyfuzora.

Niewątpliwą zaletą tych monitorów jest idealna ostrość obrazu, brak

zniekształceń oraz brak migotania. Dzięki temu wzrok nie męczy się tak

szybko jak przy monitorze kineskopowym.

Wadą jest duże pogorszenie jakości obrazu przy zmianie rozdzielczości dla

której dany monitor został zaprojektowany.

Pojedyńczy kolorowy punkt na ekranie tworzą trzy monochromatyczne

(czerwony, zielony, niebieski). Każdy punkt jest sterowany przez zmianę

napięcia tranzystora, który steruje ilością światła, jaka może się przedostać

przez dany punkt, i w efekcie jego kolor.

W technologii TN punkt przepuszcza światło gdy nie przykłada się do

tranzystora napięcia, a w dwóch pozostałych jest odwrotnie.

2.1 Monitory TN

Technologia TN ( Twisted Nematic ) została wynaleziona w 1971 roku i było to

pierwsze praktyczne wykorzystanie ciekłych kryształów.

Nematyczny ciekły kryształ został umieszczony między szklanymi płytkami, na

których zostały naniesione przeźroczyste elektrody. Układ ten znajdował się

pomiędzy dwoma skrzyżowanymi polaryzatorami : polaryzatorem i

analizatorem. Cząsteczki ciekłego kryształu mają tendencję do układania się

równolegle do ograniczających szkiełek. Szlifując szkło w jednym kierunku

powoduje się, że cząstki ustawiają się swoimi długimi osiami równolegle do

rowków pozostałych po oszlifowaniu. Skręcając wzajemnie tak spreparowane

płytki uzyskuje się efekt skręconych cząstek ciekłego kryształu. Stąd nazwa:

„Skręcony Nematyk”

Światło przechodząc przez polaryzator zostaje spolaryzowane liniowo. Gdy nie ma

pola elektrycznego odpowiednio ułożone cząsteczki nematyka skręcają

polaryzację światła o 90 stopni, tak że może ono bez przeszkód przejść przez

analizator.

Po przyłożeniu napięcia do elektrod cząsteczki ciekłego kryształu układają się

wzdłuż pola elektrycznego. Przez to płaszczyzna polaryzacji światła nie zostaje

skręcona i analizator światła nie przepuszcza.

4.2 Ciekłe kryształy

Ciekłe kryształy to substancje wykazujące własności pośrednie między

cieczą a ciałem stałym. Podobieństwo do cieczy polega na tym, że

przyjmują kształt naczynia, tak jak wszystkie ciecze. Natomiast

podobieństwo do ciał stałych przejawia się w anizotropii różnego rodzaju

własności, w szczególności własności optycznych. Wynikają one z budowy

cząsteczek tworzących ciekły kryształ.

Najogólniej można powiedzieć, że są to substancje których cząsteczki o

wydłużonych kształtach mają charakter polarny, tzn. w ich molekułach

występuje nierównomierny rozkład ładunku elektrycznego. Cząsteczki o

takich właściwościach będą więc reagowały na przyłożone pole

elektryczne.

W zależności od ich ułożenia cząstek, wyróżnia się trzy możliwe formy:

smektyczną, nematyczną oraz cholesterolową. Najwyższy stopień

uporządkowania cechuje fazę smektyczną, składającą się ze ściśle

równoległych cząsteczek, ułożonych w przylegające warstwy. W fazie

nematycznej, liniowe cząsteczki są ułożone równolegle, wszystkie w tym

samym kierunku. Faza cholesterolowa cechuje się równoległym

ułożeniem cząsteczek w warstwach przesuniętych względem siebie o

pewien kąt, co nadaje jej kształt śrubowy. Do konstrukcji wyświetlaczy

stosuje się ciekłe kryształy o strukturze nematycznej.

5.2 Rozdzielczość

Bezpośrednio z wielkością ekranu wiąże się

rozdzielczość, jaką dany monitor jest w stanie

wyświetlić. Jest to rozdzielczość natywna

(naturalna), do wyświetlania której monitor został

wyprodukowany. Rozdzielczość ta jest zarazem

rozdzielczością maksymalną określa ilość

pojedynczych pikseli w pionie i w poziomie, która

została fizycznie umieszczona w matrycy.

Rozdzielczości niższe można uzyskać, ale obraz jest

wtedy interpolowany (skalowany) i nigdy nie będzie

wygląda tak dobrze, jak w rozdzielczości natywnej.

Tak naprawdę najlepszy obraz uzyskiwany jest tylko

w natywnej rozdzielczości - wszelkie inne są zawsze

gorsze - mniej ostre. Pod tym kątem monitor LCD

znacznie różni się od starego kineskopowego - CRT.

5.3 Proporcje

W zależności od proporcji boków ekranu, na tej samej

powierzchni matrycy można uzyskać różne

rozdzielczości. Obecnie stosuje się kilka standardów

długości boków monitora. Pierwsze dwa to

tradycyjny o proporcjach 4:3 (rozdzielczości 1024 x

768, 1400 x 1050 czy np. 1600 x 1200 - stosowane

głównie w monitorach 15-, 20-, 21- i czasami 19-

calowych) oraz 5:4 (stosowany przede wszystkim

przy rozdzielczości 1280 x 1024 w 17- i 19-calowych

monitorach). Kolejne to standardy panoramiczne o

stosunku boków 16:10 (tzw. Monitory wide) oraz

16:9. Ten ostatni związany jest z filmami w jakości

HD (HD Ready - 1280 x 720, 1366 x 768 oraz Full HD

- 1920 x 1080) i ma zastąpić w najbliższej przyszłości

standard 16:10 stosowany obecnie w monitorach.

5.4 Plamki

Rozdzielczość związana jest z wielkością plamki

monitora, która najlepiej powinna wynosić około

0.294 mm. Monitor wtedy jest najbardziej

ergonomiczny, a jego użytkowanie nie męczy

wzroku (czyli rozdzielczość nie jest ani za duża, ani

też za mała - dostosowana do wielkości ekranu).

Wielkość plamki to nic innego, jak odległość między

kolejnymi pikselami, liczona od początku jednego

piksela do początku drugiego piksela (tak więc w

skład wchodzi też czarna przestrzeń jaka znajduje

się pomiędzy pikselami). Nie należy tego pojęcia

mylić z pikselem, gdyż piksel jest to najmniejszy

element, jaki przetwarza karta graficzna.

5.5 Smużenie

Z czasem reakcji związany jest efekt smużenia. Chodzi o

sytuację, kiedy poruszający się obiekt przemieszcza się

szybciej niż jest w stanie wyświetlić monitor. Efekt tego

to "widmo„ obiektu pozostające za jego granicami.

Problem wynika z faktu tego, że czas reakcji matrycy

jest niewystarczająco szybki dla prędkości

wyświetlanego obiektu. Warto jednak zauważyć, że

pogoń za niskim czasem reakcji matrycy nie do końca

jest poprawny. Wynika to z faktu takiego, że to nie

wzrok, ale ludzki mózg jest odpowiedzialny za smużenie.

Można byłoby zapytać dlaczego smużenie dotyczy tylko

monitorów LCD, a nie starych CRT. Wynika to ze sposobu

wyświetlania obrazu - w LCD wyświetlana jest na raz

cała klatka – w CRT obraz powstaje poprzez rysowanie

linii. Tak więc w CRT istniał problem z odświeżaniem

(gdzie zbyt niska jego wartość powodowała migotanie

obrazu), a w LCD ze smużeniem.

Standard VGA czyli D-Sub

VGA jest nadal od ponad 20 lat

najczęściej wykorzystywanym

standardem do przesyłania

obrazu. Nadal w prawie

wszystkich monitorach możemy

spotkać złącze D-Sub,

wyposażone jest w nie również

bardzo duża ilość komputerów

przenośnych. Złącze D-Sub 15

"DH-15„ przenosi analogowy

sygnał zawierający informację o

kolorze niebieskim, zielonym

oraz czerwonym, a także

sygnał synchronizacji poziomej

i pionowej. Ze względu na brak

informacji o częstotliwości

sygnału, opierające się na

matrycach LCD wyświetlacze

muszą same

dostosować częstotliwość

sygnału do odpowiedniego

wyświetlania obrazu.

Maksymalna rozdzielczość obraz

w przypadku standardu VGA

ograniczona jest przez

przepustowość złącza oraz jakość

i długość kabla. VGA nie wspiera

możliwości przesyłania dźwięku

oraz żadnego protokołu

chroniącego przekazywaną treść.

Złącze w standardzie DVI

Standard DVI został zaprojektowany i

zaprezentowany przez konsorcjum

Digital Display Working Group w

roku 1999. Miał on zastąpić starszy

analogowy interfejs VGA. Standard

ten jest kompatybilny wstecz z

analogowymi złączami D-Sub za

pomocą jednego 29- pinowego

złącza. Dzięki szerszemu pasmu

przenoszenia jakie oferuje standard

DVI w stosunku do VGA, nawet

podczas przesyłania obrazów drogą

analogową mogą mieć one wyŜszą

rozdzielczość niŜ tę, którą oferuje

standard VGA. Standard DVI do

przesyłania obrazu stosuje metodę

TMDS (Transmition Minimaized

Differential Signaling) oraz jest

dostępny zarówno w wersji z

pojedynczym i podwójnym kanałem

transmisji (Single Link, Dual Link).

Pojedynczy kanał transmisyjny

składa się z czterech par

przewodu transmitującego 24 bity

na piksel. W przypadku standardu

DVI nie używa się żadnej metody

kompresji lub spakowania danych.

Standard ten nie wspiera również

technologii przesyłania jedynie

zmian w stosunku do poprzedniej

klatki obrazu. Oznacza to, że za

każdym razem cała klatka obrazu

przesyłana jest z komputera do

monitora. Połączenie jedno

kanałowe ograniczone jest do

częstotliwości 165 MHz, co

oznacza, że może przesłać obraz

o rozdzielczości maksymalnie

1920 x 1200 pikseli przy

odświeżaniu 60 Hz. Niemniej

jednak obraz moŜe być

wyświetlany również z niższym

odświeżeniem.

I tak odpowiednio za pomocą kabla

DVI single link możemy przesłać

następujące rozdzielczości:

- HDTV (1920 x 1080 pikseli) @ 60

Hz (131 MHz),

- UXGA (1600 x 1200 pikseli) @ 60

Hz (161 MHz),

- WUXGA (1920 x 1200 pikseli)

@60 Hz (154 MHz),

- SXGA (1280 x 1024 piksele) @ 85

Hz (159 MHz),

- WXGA+ (1440 x 900 pikseli) @ 60

Hz (107 MHz),

- WXUXGA (3840 x 2400 pikseli)

@17 Hz (164 MHz).

Standard HDMI

Ten interfejs wideo został

zaprezentowany w 2002 roku przez

HDMI LLC. Jest to licencjonowany

interfejs służący do przesyłania

zarówno obrazu, jak i dźwięku. Jego

głównym przeznaczeniem są

urządzenia multimedialne typu

telewizory, odtwarzacze DVD,

konsole oraz komputery. HDMI ma

zastąpić obecnie stosowane

standardy analogowe takie, jak

composite video, s-video, komponent

video oraz VGA. W dodatku HDMI jest

o wiele przyjaźniejsze użytkownikowi

że względu na niewielkie gabaryty

złączy. HDMI używa tego samego

standardu przesyłania obrazu co DVI i

jest kompatybilne wstecz z

standardem DVI-D Single Link. HDMI

nie jest kompatybilne z standardem

VGA oraz analogowym przesyłaniem

obrazu za pomocą standardów DVI-I

oraz DVI-A.

Standard HDMI zawiera trzy typu złączy:
- typ A - standardowe 19-pinowe złącze

uŜywane w większości urządzeń

multimedialnych. Wspiera ono sygnał o

maksymalnej rozdzielczości 1920 x

1200 pikseli przy odświeŜaniu 60 Hz,

- typ B - większe 29-pinowe złącze

pozwalające na transfer obrazu o

maksymalnej rozdzielczości WQSXGA

(3200 x 2048 pikseli), złącze to nie

funkcjonuje w powszechnym użytku,

- typ C - specjalne 19-pinowe mini złącze

zaprojektowane specjalnie dla

niewielkich urządzeń takich jak kamery

wideo.

W przypadku standardu HDMI definiuje

się dwa typy kabli:

- kategoria 1 - kabel odpowiedni do

przenoszenia sygnału HDTV (74 MHz /

2.23 Gbit/s)

- kategoria 2 - kabel dostosowany do

przenoszenia dowolnego sygnału

zgodnego ze standardem HDMI w

zakresie częstotliwości 27-340 MHz

oraz więcej.

HDMI w wersji 1.3 pozwala na wyświetlanie

obrazu o zwiększonej precyzji kolorów do

30, 36 a nawet 48 bitów na piksel w

standardzie RGB oraz YCbCr. Ta cecha

nosi nazwę Deep Color. Pozwala ona

powiększyć liczbę kolorów z 16.7 miniona

do wielu miliardów. Dzięki temu subtelne

przejścia tonalne wyglądają lepiej, a

kontrast obrazu może być jeszcze

wyrazistszy. HDMI w wersji 1.3

udostępnia również poszerzony gamut

barwny zwany xv YCC, który umożliwia

przesyłanie kolorów osiągających szerszą

saturację barw. HDMI wspiera również

możliwość przesyłania dźwięku w

różnych formatach, maksymalnie do

ośmiu kanałów nie skompresowany

dźwięku 192 kHz/24 bit, np.: Dolby

Digital lub DTS. Standard HDMI posiada

równieŜ wsparcie dla Consumer

Electronics Control Channel (CEC). Jest to

technologia pozwalająca na wewnętrzną,

dwukierunkową wymianę informacji

miedzy urządzeniami za pomocą

protokołu AV link. Technologia CEC

pozwala na:

• kontrolę jednym pilotem zdalnego

sterowania każdego urządzenia

połączonego kablem HDMI,

• indywidualną wymianę informacji oraz

kontrolę i zarządzanie pomiędzy

urządzeniami wspierającymi technologię

CEC.

Document Outline