Monitory CRT i LCD Sebastian Szymański Kl.3c

Spis treści Monitory CRT i LCD Co to jest monitor? Rodzaje monitorów Monitor CRT Zalety i wady monitora CRT Monitor LCD Zalety i wady monitora LCD Budowa i działanie monitorów CRT i LCD Budowa i działanie monitora CRT Budowa kineskopu monitora CRT Działo katodowe Budowa i działanie monitora LCD

Spis treści c.d : Budowa monitora LCD Podstawowa konstrukcja panelu LCD Rodzaje mask w monitorach CRT Rodzaje mask w monitorach CRT rysunki Rodzaje Matryc ciekłokrystalicznych Rodzaje Matryc ciekłokrystalicznych c.d. Komunikacja z monitorem LCD(D-sub, DVI) DVI Rodzaje Złącz DVI Złącze HDMI Rozdzielczość

Spis treści c.d : Wielkość piksela Jasność i kontrast obrazu Kontrast Czas reakcji Częstotliwość odświeżania Częstotliwość odświeżania w monitorach CRT Porównanie monitorów CRT z panelami LCD Certyfikaty i oznaczenia monitorów Znaki CE TÜV Rheinland Znaki GS Znaki TCO

Co to jest monitor? Monitor to ogólna nazwa jednego z urządzenia we-wy do bezpośredniej komunikacji operatora z komputerem. Zadaniem monitora jest natychmiastowa wizualizacja wyników pracy komputera. Obraz wygenerowany przez kartę graficzną trafia za pomocą odpowiedniego wyjścia i okablowania do monitora komputerowego, który zamienia sygnał elektryczny (cyfrowy lub analogowy) na obraz widoczny na ekranie.

Rodzaje monitorów Monitor CRT Monitor LCD W zależności od sposobu generowania obrazu możemy wyróżnić 2 typy monitorów: Monitor CRT (ang. Cathode Ray Tube – z lampą kineskopową) Monitor LCD (ang. Liquid Crystal Display – wyświetlacz ciekłokrystaliczny) Monitor CRT Monitor LCD

Monitor CRT Spore rozmiary, duża waga, emisja elektromagnetyczna i duży pobór prądu to cechy monitorów CRT z lampa kineskopowa. Nie jest jednak tak, że sprzęt tego typu ma same wady. Główna zaletą jest wieloczęstotliwość (ang. multi- frequency) umożliwiająca pracę w różnych rozdzielczościach ekranu

Zalety i wady monitora CRT Zalety monitorów CRT: szybki czas reakcji wieloczęstotliwość, czyli możliwość zmiany rozdzielczości wierne odwzorowanie kolorów duże kąty widzenia obrazu Wady monitorów CRT: średnia jasność/kontrast obrazu duże gabaryty / waga monitora, stąd trudniejsza regulacja duży pobór mocy zawsze istnieje wypukłość ekranu częstotliwość odświeżania ma istotny wpływ na jakość obrazu oraz zmęczenie oczu wyższa emisja promieniowania elektromagnetycznego

Monitor LCD Wyświetlacze ciekłokrystaliczne LCD (ang. Liquid Crystal Display), które charakteryzują się całkowicie płaskim ekranem, małym poborem energii, niewielkim ciężarem i grubością. Ograniczenia monitorów LCD dotyczą rozdzielczości. Typowy 17-calowy panel ciekłokrystaliczny wyświetla obraz z maksymalna rozdzielczością 1200x1024, podczas gdy monitor CRT o podobnej przekątnej bez problemu wyświetli tryb 1600x1200.

Zalety i wady monitora LCD Zalety monitorów LCD: 1. Idealna geometria obrazu 2. Świetna jasność 3. Bardzo wysoki kontrast 4. Niski pobór energii 5. Mała waga i wymiary 6. Brak efektu zmęczonego wzroku Wady monitorów LCD: 1. Słaba jakość odwzorowania kolorów - tylko najtańsze egzemplarze 2. Słabe kąty widzenia - tylko najtańsze egzemplarze 3. Słaby czas reakcji matrycy powodujące efekt smużenia obrazu - tylko najtańsze egzemplarze 4. Martwe piksele

Budowa i działanie monitorów CRT i LCD

Budowa i działanie monitora CRT CRT (ang. Cathode-Ray Tube) czy też monitory CRT - to przyjęte w języku polskim potoczne oznaczenie dla modeli monitorów komputerowych, których ekran oparty jest na kineskopie od którego pochodzi nazwa CRT. Właściwe określenie to monitory kineskopowe. W monitorach tego rodzaju do wyświetlania obrazu używa się wiązki elektronów wystrzeliwanej z działa elektronowego (najczęściej katoda), która odchylana magnetycznie (przy pomocy płytek odchylania poziomego i pionowego) pada na luminofor, powodując jego wzbudzenie do świecenia. Określenie CRT zaistniało w języku polskim po wprowadzeniu na rynek alternatywnych sposobów wyświetlana obrazu w monitorach komputerowych oraz odbiornikach telewizyjnych.

Działo katodowe w kineskopie wyrzuca elektrony, które, odchylone w polu elektromagnetycznym, bombardują fosforyzujące plamki zawierające triady barw. Tor lotu elektronów jest zaburzany przez cewki elektromagnetyczne, które odchylają go pod odpowiednim kątem w lewo, w prawo, w górę lub w dół, tak aby strumień elektronów uderzał w odpowiednie miejsce na ekranie. Cewki odchylające, zbudowane z pasm materiału elektromagnetycznego ułożonych w odpowiedni wzór, pod wpływem sygnału elektrycznego o odpowiednim przebiegu czasowym kierują początkowo strumień elektronów od lewego górnego rogu ekranu poziomo do prawego końca pierwszego wiersza. Potem następuje wygaszanie strumienia i wiązka (w danej chwili nieobecna) wraca do lewego końca, ale o jeden rząd plamek niżej, skąd znów jest przenoszona do prawego końca. W ten sposób omiatany jest cały ekran z lewej na prawą stronę i z góry na dół. Kiedy wiązka znajdzie się w prawym dolnym rogu, znów następuje wygaszanie i powrót do punktu wyjścia. Operacja jest powtarzana tyle razy w ciągu sekundy, aby oko ludzkie widziało stabilny obraz

Budowa kineskopu monitora CRT

Budowa i działanie monitora LCD Każdy element (piksel) takiego obrazu to warstewka ciekłego kryształu, umieszczona pomiędzy dwoma filtrami polaryzacyjnymi o prostopadłych płaszczyznach polaryzacji. Cechą charakterystyczną stosowanych obecnie ciekłych kryształów nematcznych (twisted nematic) jest skręcanie płaszczyzny polaryzacji przepuszczanego światła; przy odpowiedniej - łatwej do ustalenia dla każdego rodzaju substancji ciekłokrystalicznej - grubości warstwy uzyskujemy skręcenie płaszczyzny polaryzacji o 90 stopni. Taki układ jest optycznie przezroczysty. Jeżeli jednak ciekły kryształ znajdzie się w polu elektrycznym, kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji przepływającego światła maleje wraz ze wzrostem natężenia pola elektrycznego - element staje się coraz mniej przezroczysty. Dalsza konstrukcja ekranu jest już "prosta" - odpowiednie źródło światła, podświetlające całą powierzchnię ekranu od spodu oraz filtry barwne, umożliwiające nadanie poszczególnym elementom barw podstawowych RGB. Ten uproszczony model pojedynczego piksela jest niezależny od technologii, w jakiej wykonano ekran - zarówno w przypadku DSTN (Dual Scan Twisted Nemetic), jak i w technologii TFT (Thin Film Transistor) zasada działania jest identyczna zmienia się tylko sposób sterowania przykładanym polem elektrycznym.

Światło pochodzące z umieszczonego w tle źródła przechodzi przez dwa filtry polaryzacyjne, filtr koloru (niebieski, czerwony lub zielony) oraz warstwę ciekłego kryształu, po czym dociera do oka użytkownika. Powiększony dolny fragment ekranu przedstawia położenie i skalę rozmiarów tranzystorów sterujących pracą komórek wyświetlacza.

Podstawowa konstrukcja panelu LCD

Rodzaje mask w monitorach CRT Maska perforowana- Opracowana przez IBM dla pierwszych monitorów CRT. Ma stosunkowo duża powierzchnię, co przekłada się na słabą jasność i wyrazistość obrazu Maska szczelinowa- Maska zbudowana z cienkich pionowych drutów, dzięki czemu jej powierzchnia jest niewielka. Daje bardzo dobrą ostrość j jasność obrazu. Minusem jest fakt zastosowania poziomych drutów stabilizujących i usztywniających, które mogą być widoczne na ekranie podczas wyświetlania jasnego tła. Zastosowana przez firmę Sony w kineskopach Trinitron i firmę Mitsubishi w kineskopach Diamondtron. Maska szczelinowo-perforowana- Opracowana przez firmę NEC dla kineskopów Cromaclear. Parametry obrazu są minimalnie gorsze nic w przypadku maski szczelinowej, jednak koszty produkcji są dużo niższe i nie widać drutów poprzecznych.

Rodzaje Matryc ciekłokrystalicznych TN(ang. Twisted Nematic). Stosowane w tańszych monitorach LCD o przekątnych 15-17 cali. Doskonale nadają się do domowych multimediów z racji krótkiego czasu reakcji(poniżej 8ms). Znaczną wadą są małe kąty widzenia w granicach 120-140 stopni w obydwu kierunkach i słabe odwzorowanie kolorów. MVA(ang. Multidomain Vertical Alignment – wielodomenowe wyrównywanie pionowe). Matryce MVA bardzo dobrze odwzorowują barwy dzięki niezależnym ułożeniom kątów kryształów. Nie są najtańsze, jednak charakteryzują się szerokimi kątami widzenia (ponad 170 stopni) i niezłymi czasami reakcji , co powoduje że są obecnie często montowane w monitorach LCD

Rodzaje Matryc ciekłokrystalicznych c.d. PVA(ang. Patterned Vertical Alignment- wzorzyste wyrównanie pionowe). Technologia opracowana przez firmę Samsung, podobna do MVA. Matryce PVA charakteryzują się niezłymi kątami widzenia, szybkim czasem reakcji, dobrym kontrastem IPS/S-IPS(ang. In-Plane Switching/Super-In-Plane Switching- przełączenie wewnątrzpłytowe). Matryce o przekątnej powyżej 17 cali, o bardzo dobrym odwzorowaniu i rozłożeniu kolorów oraz niezłych kątach widzenia. Molekuły ułożone są w zygzaki (wcześniej wiersze-kolumny), co jeszcze bardziej ogranicza przesunięcia kolorów. S-IPS łączą zalety matryc TN i MVA, często są stosowane w monitorach do profesjonalnych zastosowań graficznych

Komunikacja z monitorem LCD (D-sub, DVI) D-sub (pełna nazwa: D- subminiature) to określenie rodziny wtyków i gniazd wykorzystywanych w urządzeniach i zakończeniach przewodów dla potrzeb połączeń w transmisji sygnałów pomiędzy urządzeniami elektronicznymi. Standardowe złącza D-sub mają 9, 15, 25, 37, 50 lub 60 pinów. Standard D-sub jest określeniem sposobu fizycznej budowy, nie przeznaczeń komunikacyjnych.

DVI DVI(ang. Digital Video Interfejs – cyfrowy interfejs wideo). Cyfrowy standard przesyłania sygnału wideo, w niektórych odmianach również analogowego. Sygnał cyfrowy umożliwia uzyskanie większej ostrości obrazu i intensywności kolorów. Standard przewiduje okablowanie nie dłuższe niż 5m.

Rodzaje Złącz DVI DVI-I – umożliwia przysyłanie sygnału cyfrowego i analogowego, DVI-D – umożliwia przesyłanie wyłącznie sygnału cyfrowego, DVI-A – umożliwia przesyłanie wyłącznie sygnału analogowego.

Złącze HDMI HDMI (ang. High Definition Multimedia Interface – multimedialny interfejs wysokiej rozdzielczości). Cyfrowy standard przesyłania sygnału audio/wideo umożliwiający transmisję obrazu wysokiej rozdzielczości (HD) i dźwięku wielokanałowego. Standard przeznaczony jest dla urządzeń typu odtwarzacze DVD, Blu-ray, telewizory LCD i plazmowe, konsole do gier. W przypadku sprzętu komputerowego HDMI coraz częściej zastępuje cyfrowe złącze DVI.

Rozdzielczość Rozdzielczość ekranu – jeden z parametrów trybu wyświetlania, parametr określający liczbę pikseli obrazu wyświetlanych na ekranie w bieżącym trybie pracy monitora komputerowego, telewizora a także każdego innego wyświetlacza, którego obraz budowany jest z pikseli. Rozdzielczość wyraża się w postaci liczby pikseli w poziomie i w pionie.

Wielkość piksela Wielkość piksela jest parametrem odnoszącym się raczej do monitorów CRT. Oblicza się go, mierząc odległości w milimetrach pomiędzy triadami (3 subpiksele składające się na piksel). Najczęściej są to wartości rzędu 0,2; 0,24; 0,25 mm. Im mniejszy piksel, tym elementy są gęściej rozmieszczone, co przekłada się na lepszą ostrość obrazu

Jasność i kontrast obrazu Jasność to parametr mający szczególne znaczenie podczas określania możliwości wyświetlacza LCD. Wyrażona w jednostce cd/m2 (liczba kandeli na metr kwadratowy), określa, jaką maksymalną jasność obrazu można otrzymać na danym ekranie np.(650 cd/m2). Im większa jasność ekranu , tym większa różnorodność kolorów i tym lepsza zdolność do prezentowania szczegółów obrazu.

Kontrast Kontrast określa się go na podstawie stosunku najjaśniejszego odcienia bieli do najmocniejszej czerni np.(10 000:1). Teoretycznie im większy współczynnik kontrastu, tym lepsze możliwości wyświetlacza w prezentowaniu poszczególnych barw (biel jest bielsza, czerń czarniejsza).

Czas reakcji Parametrami istotnymi podczas wyboru monitora LCD jest czas reakcji wyrażony w milisekundach (ms), określający jak szybko pojedynczy piksel reaguje na zmiany obrazu. Zbyt długi czas reakcji powoduje pojawianie się na ekranie smug i rozmyć podczas prezentowania dynamicznych scen w grach lub filmach.

Częstotliwość odświeżania Częstotliwość odświeżania – ilość obrazów wyświetlanych na ekranie monitora w ciągu sekundy. Wyrażana jest w hercach (Hz). Z definicji wynika, że np. monitor pracujący z częstotliwością odświeżania równą 75 Hz odnawia obraz na ekranie 75 razy w ciągu sekundy. Wartość 75 Hz jest minimalną częstotliwością, przy której migotanie obrazu jest dla ludzkiego oka niedostrzegalne (według niektórych źródeł – 85 Hz). Zbyt niskie odświeżanie może uszkodzić wzrok. Migotanie nie występuje w przypadku ekranów ciekłokrystalicznych.

Częstotliwość odświeżania w monitorach CRT W monitorach kineskopowych (CRT) wyróżnia się poziomą i pionową częstotliwość odświeżania. Częstotliwość odświeżania pionowego informuje, ile razy odświeżany jest cały ekran. Częstotliwość odświeżania poziomego określa, ile razy w ciągu sekundy wiązka wędruje wzdłuż linii poziomej i wraca na jej początek. Częstotliwość ta jest wyrażana w kilohercach (kHz). Wiązka w monitorze pracującym z częstotliwością odświeżania poziomego równą 120 kHz przebiega wzdłuż ekranu 120 000 razy w ciągu sekundy. Liczba linii poziomych zależy od aktualnej rozdzielczości - 1600x1200 oznacza 1200 linii w poziomie. Częstotliwość odświeżania poziomego to liczba linii pomnożona przez częstotliwość pionową

Porównanie monitorów CRT z panelami LCD

Certyfikaty i oznaczenia monitorów Znak „B” nadawany przez Polskie Centrum Badań i Certyfikacji potwierdza, że monitor spełnia wymagania bezpieczeństwa według norm polskich, dotyczące przede wszystkim ochrony zdrowotnej i przeciw wypadkowej.

Produkty posiadające znak „CE” spełniają wymagania bezpieczeństwa i ochrony zdrowia obowiązujące w krajach Unii Europejskiej

TÜV Rheinland potwierdza, że monitor spełnia normę MPRII szwedzkiej organizacji SWEDAC oraz normę ISO9241/3. Określa przede wszystkim dopuszczalne wartości dla emisji elektromagnetycznej

Znak „GS” nadawany przez TÜV Rheinland określa wymagania bezpieczeństwa i ochrony zdrowia pracownika według norm niemieckich oraz zasad ergonomicznego projektowania urządzeń.

Znaki normy „TCO” (Tjänstemannens Central Organization- Szwedzka Konfederacja Pracowników Umysłowych) określają następujące cechy monitorów: niskie promieniowanie elektromagnetyczne, zmniejszony pobór mocy, zmniejszoną emisję ciepła do otoczenia, spełnienie wymogów ekologicznych, spełnienie kryteriów w dziedzinie jakości obrazu i odwzorowania kolorów.

Koniec