Seminar LCD LED i Plazma Monitori

MAŠINSKI FAKULTET UNIVERZITET

LCD, LED i Plazma Monitori

Seminarski rad

Predmet: Informatika Student: Matični broj studenta: Profesor:

Informatika Plazma Monitori

LCD, LED i xxxxx Sadrzaj

UVOD..............................................................................................................................................3 1. Istorija monitora..........................................................................................................................4 2. Podjela monitora..........................................................................................................................5 2.1. Podjela monitora prema boji koju prikazuju........................................................................5 2.2. Podjela monitora prema veličini...........................................................................................6 3. Osnovne karakteristike monitora.................................................................................................7 4. LCD monitori..............................................................................................................................9 4.1. Tečni kristali.........................................................................................................................9 4.2. Princip rada LCD monitora................................................................................................10 4.2.1. Stvaranje boja...........................................................................................................12 4.3. Osobine LCD prikaza………….……….……………………………………………….13 4.4. Kratka istorija istraživanja................................................................................................16 5. LED monitori............................................................................................................................17 5.1. LED tehnologija................................................................................................................17 2.2. Princip rada LED monitora..............................................................................................22 6. Plazma monitori.........................................................................................................................25 7. Literatura....................................................................................................................................28

2


LCD, LED i

Uvod Monitor je osnovni izlazni uređaj računara, tako da ima primarnu ulogu u interakciji sa korisnikom. Ubrzanim razvojem PC računara, tekstualni mod komunikacije je zamenjen multimedijalnim sadržajima i grafičkim radnim okruženjem. Razvoj softvera je praćen razvojem grafičkog hardvera, tako da su sada kućne PC konfiguracije sposobne za prikaz slike u visokoj rezoluciji i sa milionima boja. Monitor se sastoji iz zaslona (screen) koji služi za prikazivanje slike, prateće elektronike i kućišta. Povezan je s računalom preko video adaptera, posebnog hardvera, koji se nalazi u kućištu računala. Prije prikazivanja na zaslonu, elementi slike se prvo formiraju u video memoriji ili VRAM-u, posebnom dijelu RAM-a za rad s monitorom. Video adapter je često zasebna cjelina i tada se naziva video ili grafička kartica (video card). Monitor omogućava da se na zaslonu učine vidljivim podaci koji se u računalu nalaze u binarizovanom obliku. Ti podaci mogu biti tekst,crtež ili fotografija. Zbog značaja monitora za osiguranje dobrih radnih uvjeta posvećena mu je malo veća pažnja. Monitor je sastavni deo svakog računara i neizbežan je pri komunikaciji korisnika sa računarom. Monitori mogu biti monohromatski koji prikazuju jednu boju na tamnoj ili svetloj pozadini, crno-beli koji prikazuju različite nijanse sive, i u boji. Prve dvije vrste su vec izasle iz upotrebe i sada se koriste uglavnom monitori u boji. Razvojem tehnologije monitori su postajali sve manji obujmom i razvijali su sve veće performanse, koje se odnose na veće rezolucije, brže osvježavanje slike, više boja te bolji kontrast.

3


LCD, LED i

1. Istorija monitora Monitori su u svojem razvoju dospjeli daleko od ranih zelenih monitora u tekstualnim sistemima, i svi su većinom radili paralelno sa grafičkom karticom, pa se može reći da su se monitori razvijali kako su se razvijale i grafičke kartice. Na primjeru IBM-a prikazat ćemo kratki istorijski razvoj monitora. 1970, počinje proizvodnja jednobojnih monitora, odnosno boja ekrana je bila crne boje, uz korišćenje MDA (Monochrome Display Adapters) ili jednobojni displej adapter. Svrha mu je bila da prikaže zeleni ili bijeli tekst na jednobojnom (monohromatskom) ekranu. 1981, IBM je uveo CGA (Color Graphic Adapter), koji je bio sposoban za prikaz 8 boja i Sl.1. Izgled starog monitora

imao

maksimalnu rezoluciju od 320 piksela horizontalno i 200 piksela vertikalno. Razvijena je i grafička kartica HGC (Herkules Graphic Card), koja je kompitabilna sa IBM računalima. Ona je bila sposobna prikazati 4 boje. 1984, IBM uvodi EGA (Enhanced Graphics Adapter) koji je mogao prikazivati 16 boja te imao maksimalnu rezoluciju 600*350 piksela, poboljšavajući čitljivost teksta prikazanog na monitoru. 1987, IBM je uveo VGA (Video Graphics Array), pa se takvi monitori koriste još i danas, jer je mogao prikazati 256 boja u rezoluciji od 720*400 piksela.

4


LCD, LED i

1990, IBM nastavlja trend inovacija te uvodi XGA (Extended Graphics Array), koji moze prikazati rezolucije od 800*600 piksela u 16.8 miliona boja tj. u 32 bitnoj boji, ili 1024*768 Sl.2. CRT Monitor

piksela.

Monitori postaju sve kavlitetniji bacajući u proslost prvobitne CRT monitore, sto je razumljivo s obzirom na sve veća tehnološka dostignuća. Tako da sada uglavnom preovladavju LCD i LED monitori. A nove tehnologije se istrazuju i primjenjuju. Tako da nam i ni 3D prikaz vise nije stran. 2. Podjela monitora Imamo nekoliko podjela monitora ali najvažnija je podjela na osnovu tehnologije koja sa koristi u njihovoj izradi: 1. Monitor s katodnom cevi (CRT monitor, Cathode Ray Tube monitor) (sl.3), 2. Monitor s tekućim kristalima (LCD monitor, Liguid Crystal Display) (sl.4.), 3. Monitor s plazma zaslonom (ionizirani plin) (sl.5),

Sl.3. CRT Monitor

Sl.4. LCD Monitor

Sl.5. Plazma Monitor

4. Surface-conduction electron-emitter prikaz (SED) (sl.6), 5. Organska svjetlosna dioda (OLED) prikaz (sl.7).

Sl.6. Surface-conduction electron-emitter Monitor

Sl.7. Flexible OLED-Display 5


LCD, LED i

Prve tri vrste su najyastupljenije, ali CRT vec izlaze iz upotrebe. Detaljnije o vrstama monitora, njihovoj specificnosti i nacinu funkcionisanja vidjet cemo dalje u tekstu. 2.1. Podjela monitora prema boji koju prikazuju Prema boji koju prikazuju monitori mogu biti monohromatski i monitori u boji. Monohromatski monitori prikazuju jednu boju na tamnoj ili svijetloj pozadini (najčešće crna, žuta, zelena ili bijela), a slova, crteži i slike su različitim intezitetima druge boje, koja se dobro ističe na podlozi . Kako su cijene monitora u boji sve niže, monohromatski monitori se sve više izbacuju iz upotrebe, ali se zbog manjecene i njihovog zahtjeva za jednostavnijim (tj. jeftinijim) grafičkim karticama jos uvek koriste u poslovnim primenama. Kod monitora u boji površina zaslona (prednji dio katodnecevi) je prekrivena osnovnim elementima, tj. fosfornim tačkama ili trakama. Na zadnjem kraju katodne cijevi se nalazi elektronski top (točnije tri topa crvene, plave ili zelene boje) koji šalje snop elektrona u smjeru pojedinih tačaka i ovisno od intenziteta zraka, dobiva se svjetlija ili tamnija tačka date boje na ekranu. Kombinovanjem intenziteta crvene, plave i zelene boje dobiva se bilo koja željena boja. 2.2. Podjela monitora prema veličini S obzirom na vrijeme, a ono je prilično dugačko, koje korisnici PC računara provode pred ekranom, potrebno je da ekran bude kvalitetan. To podrazumijeva da treba da bude odgovarajuće veličine i da ima dobru rezoluciju. Veličina ekrana mjeri se po dijagonali Montia i izražava u inčima (1 inč = 2,56 cm). U računalnoj industriji, zasloni se izrađuju u veličinama od 14,15, 17 ili 21 inča. Ekrani od 14 inča neophodni su za dugotrajan rad i stoga se koriste samo na onim mjestima koja ne zahtijevaju dugotrajno sjedenje za računarom. Danas se najčešće koriste monitori sa zaslonom od 17 Sl.8. 17'' Monitor

inča. Ovdje je potrebno napomuneti da je vidljiva dijagonala kod CRT

monitora uvijek manja od deklarirane. Kod monitora od 19 inča stvarna vidljiva dijagonala biće oko 18 inča itd. Ovo pravilo ne vrijedi za LCD monitore, jer njihova vidljiva dijagonala je uvijek 6


LCD, LED i

jednaka deklarinasoj.Rezolucija monitora se navodi kao ukupan broj piksela po širini i visini ekrana i ne bi smjela biti manja od 800 x 600 piksela. Uobičajene bolje rezolucije koje se danas koriste su 1024 x 768 piksela (kod monitora od 14 inča), a kod većihekrana ne bi smjelo biti manje od 1280 x 1024 piksela. Veličina monitora zaprofesionalne uporabe je najmanje 21 inč, a rezolucija je 4096 x 4096. Sl.9. 15'' Monitor

3. Osnovne karakteristike monitora Zaslon monitora je podijeljen na određeni broj točaka (piksela). Ukoliko je broj tačaka veći to je i hardverska rezolucija monitora veća, a to znači da se može doboti kvalitetnija slika na zaslonu. Veličina točke kod monitora se stalno smanjuje (manja nego kod TV prijemnika, iznosi oko 0,25 mm). U slučaju zaslona u boji svaka točka predstavlja trijadu tj. sastavljena je od tri podtačke od kojih svaka odgovara jednoj od tri osnovne boje - crvenoj, zelenoj i plavoj (RGB). Svaka boja je predstavljena konačnim brojem nivoa intenziteta. Kvaliteta slike na monitoru ovisi od više faktora od kojih neki potječu iz hardverskog, a neki iz softverskog dijela sistema. Uticaj softvera sistema na kvalitet slike manifestira se preko programa koji usklađuje djelovanje grafičke kartice i monitora.Elementi hardvera koji utječu na kvalitet slike su: • monitor , • grafička kartica, • izvori napajanja za monitor i grafičku karticu.

7


LCD, LED i

Sl.10. 24 bit "true color" display Slika na zaslonu je bolja ukoliko je rezolucija zaslona veća tj. ukoliko se ekran sastoji iz većeg broja piksela. Zbog digitalne prirode monitora električni signal slike, koji se na ekranu pretvara u sliku tako što pobuđuje do određenog intenziteta svjetline piksele na ekranu, ima oblik niza pravouglih impulsa. Poznato je da što je pravougaoni impuls uži, to je za njegov prijenos kroz neki električni sustav potreban širi frekventni raspon. U protivnom će doći do preklapanja impulsa što će onemogućiti razlikovanje dva susjedna piksela, pa će zbog toga kvaliteta slike na zaslonu biti lošiji. Ako je rezolucija zaslona veća to sistem mora imati širi propusni opseg. Grafička kartica u velikoj mjeri utječe na kvalitetu slike na monitoru.Rezolucija slike koja se dobija na zaslonu ovisi od rezolucije grafičke kartice (koje tačke i koliko točaka će biti aktivirano pri formiranju slike na zaslonu). Ona može da radi u dva režima: tekstualnom režimu i grafičkom režimu. Rad u grafičkom režimu omogućava da svaka tačka na ekranu može biti pobuđena. Rad u tekstualnom režimu omogućuje dobijanje na zaslonu unaprijed određenog broja slovnih znakova. Tekstualni režim rada je znatno brži.Uticaj napona napajanja na kvalitetu slike manifestira se izborom izvora napajanja koji treba osigurati konstantan istosmjerni napon. Promjena napona prouzrokuje pojavu smetnji u električnom signalu slike. Smetnje su veće ukoliko je variranje napona veće. Da bi slika na zaslonu bila što stabilnija, tj. da bi se treperenje slike, koje je posledica konačnog trajanja perzistencije, učinilo što manjim, vrši se tzv. osvježavanje zaslona. Što je perzistencija kraća to učestalost osvježavanja ekrana mora da bude veća. Kod današnjih monitora osvježavanje zaslona se obično vrši 70 do 85 puta u sekundi (učestalost osvježavanja od 70 do 85 Hz). Ako je učestalost osvežavanja dovoljno velika, čovječje oko ne primjećuje treperenje slike iako ono, u stvari, uvijek postoji. Da bi se mogla povećati učestalost osvježavanja mora biti dovoljno velika učestalost generatora takta i kapacitet 8


LCD, LED i

memorije grafičke kartice. Pored dobrog kvaliteta monitora i veličina ekrana je veoma značajna, monitor je ugodniji za rad ukoliko je ekran veći. Veličina zaslona iskazuje se veličinom dijagonale zaslona i daje se u inčima. Danas standardni monitori imaju ekran čija je dijagonala 14,15,17,19 i 21 inča. Za profesionalne potrebe su trenutno u komercijalnom korištenju najveći monitor od 21 inča i sa rezolucijom 4096*4096. Uopste, monitori mogu biti crno-bijeli (monohromatski monitori) i u boji (kolor monotori). Monohromatski monitori se dijele na crno-bijele i monitore sive skale . Crno-bijeli monitori (B / W) su jeftiniji od monitora sive skale (256 nijansi sive). Daju oštriju i jasniju sliku.Kada su u pitanju kolorni monitori ovisno od broja boja koje mogu da se prikažu na zaslonu danas se koristi tri osnovna nivoa kvaliteta boja: osmibitni (256), šesnaestobitni (32.768) i dvadesetčetvorobitni razinu (16.772.216). Danas se gotovo isključivo koriste monitori u boji i u zavisnosti od toga kako formiraju sliku na zaslonu monitori se dijele na rasterske i vektorske. Kod rasterskih monitora slika se formira tako što mlaz elektrona prelazi sve tačke na zaslonu po uvijek istom redoslijedu (s lijeva u desno, odozgona dolje) i svaku tačku pobuđuje onoliko koliko je to informacijom o toj slici definisano. Kod vektorskih monitora mlaz elektrona prelazi samo preko onih tačaka koje pripadaju nekoj liniji. Oni se koriste samo za neke profesionalne potrebe. Posle višesatnog rada na računalu, što obično podrazumijeva i stalno napregnuto gledanje slike na zaslonu, mogu pojaviti manje ili veće zdravstvenes metnje, jer monitor zrači. Najčešće dolazi do suženja, peckanja pa i bolova u očima i do pojave glavobolje. Poslije odmora simptomi nestaju. Proizviđači se trude da što je moguće više smanje zračenja. To se postiže primenom različitih tehničkih rješenja, od zaštitnih filtera do stvarnog smanjenja količine zračenja monitora (low radiation). 4. LCD Monitori 4.1. Tecni kristali Tecne kristale (sl.11) je krajem 19. veka prvi pronašao austrijski botaničar Friedrich Reinitzer, a sam termin "tečni kristal" smislio je malo kasnije njemački fizičar Otto Lehmann.

9


LCD, LED i

Tečni krstali su gotovo providne supstance, koji imaju osobine i čvrste i tečne materije. Svetlo koje prolazi kroz tecne kristale prati poredak molekula od kojih se oni sastoje - što je osobina čvrste materije. 1960-ih godina otkriveno je da naelektrisavanje tečnih kristala menja njihov molekularni poredak i samim tim i način kako svetlo prolazi kroz njih - što je osobina tečnosti. Od njihove pojave kao medijuma za displeje 1971. godine, tečni kristali su ušli Sl. 11. Tečni kristali

u različite oblasti koje obuhvataju minijaturnu televiziju,

digitalne fotoaparate, video kamere i monitore, a danas je LCD tehnologija veci izbacila iz upotrebe standardne CRT monitore. Od svog pocetka, tehnologija se znacajno razvila, tako da današnji proizvodi više ne lice na stare, nespretne monohromatske uredjaje. Ona se pojavila pre tehnologija ravnih ekrana i ima neosvojiv položaj u oblasti prenosnih i rucnih PC racunara, gde je na raspolaganju u dva oblika: · jevtiniji DSTN (dual-scan twisted nematic - obrnuti nematik sa dvostrukim skaniranjem) i · tranzistor sa tankim filmom TFT (thin film transistor) za sliku visokog kvalieta.

4.2. Princip rada LCD monitora LCD je transmisivna tehnologija. Displej radi tako što propušta promenljive količine belog pozadinskog svetla stalnog intenziteta kroz aktivni filtar (sl.12). Crveni, zeleni i plavi elementi piksela dobijaju se jednostavnim filtriranjem belog svetla.

10


LCD, LED i

Sl. 12. LCD Tehnologija Većina tečnih kristala su organska jedinjenja koja se sastoje od dugačkih molekula u vidu šipke koji se, u svom prirodnom stanju, raspoređuju tako da su im podužne ose približno paralelne. Moguće je precizno kontrolisati poravnanje ovih molekula ako se tečni kristal nanosi na fino izbrazdanu površinu. Poravnanje molekula tada prati brazde, pa ako su one sasvim paralelne, takav će biti i raspored molekula. U svom prirodnom stanju, LCD molekuli su rasporedjeni na slobodan nacin, sa paralelnim podužnim osama. Medjutim, kada dođu u dodir sa površinom izbrazdanom u stalnom pravcu, oni se poredjaju paralelno duž tih brazda. Prvi princip jednog LCD displeja sastoji se u postavljanju tečnog kristala u "sendvič" izmedju dve fino izbrazdane površine, gde su brazde na jednoj površini normalne (pod uglom od 90 stepeni) u odnosu na brazde na drugoj površini. Ako su molekuli na jednoj površini poređani u pravcu sever-jug, a molekuli na drugoj u pravcu istok-zapad, onda su oni izmedju prisiljeni da budu u stanju obrtanja od 90 stepeni. Svetlost prati poredak molekula i zato se obrne za 90 stepeni dok prolazi kroz tečni kristal. Međutim, na osnovu otkrića u RCA America, kada se tečni kristal stavi pod napon, molekuli se sami poredjaju vertikalno, dozvoljavajući svetlu da prodje bez obrtanja. 11


LCD, LED i

Drugi princip jednog LCD displeja oslanja se na osobine polarizujućih filtara i same svetlosti. Talasi prirodne svetlosti su orijentisani pod slučajnim uglovima. Polarizujući filtar je jednostavno skup neverovatno finih paralelnih linija. Ove linije dejstvuju kao mreža, zaustavljajući sve svetlosne talase sem onih koji su (slučajno) orijentisani paralelno tim linijama. Drugi polarizujući filtar čije su linije raspoređene normalno (pod uglom od 90 stepeni) u odnosu na linije prvog filtra bi zato potpuno zaustavio tu vec polarizovanu svetlost. Svelost bi prošla kroz drugi polarizator ako bi njegove linije bile tačno paralelne sa prvim, ili ako bi sama svetlost bila obrnuta tako da odgovara drugom polarizatoru. Tipičan obrnuti nematički (TN – twisted nematic) tečni kristal sastoji se od dva polarizujuća filtra sa međusobno normalno raspoređenim linijama (pod uglom od 90 stepeni) koji bi, kao što je opisano, zaustavili svu svetlost koja bi pokušala da prođe kroz njih (sl.13).

Sl.13. Obrnuti nematicki tečni kristal Ali, između ovih polarizatora se nalaze obrnuti tečni kristali. Zato se svetlost polarizuje pomoću prvog filtra, obrće za 90 stepeni pomoću tečnih kristala i najzad potpuno prolazi kroz drugi polarizujući filtar. Međutim, kada se priključi električni napon na tečne kristale, molekuli se prestroje vertikalno, dozvoljavajuci svetlosti da porđe kroz njih bez obrtanja, ali se ona zaustavlja na drugom filtru.

12


LCD, LED i

Posledica toga je da ako nema napona - svetlost prolazi, a ako se napon ukljuci - nema svetlosti na drugom kraju. Kristali u LCD displeju mogli bi biti alternativno raspoređeni, tako da svetlost prolazi kada ima napona, a ne prolazi kada ga nema. Medjutim, kako su ekrani sa grafičkom spregom skoro uvek uključeni, štedi se električna energija ako se kristali rasporede tako da kada nema napona prolazi svetlost. 4.2.1. Stvaranje boja

Sl. 14. Uvećan prikaz dijela LCD ekrana Da bi se stvorile nijanse potrebne za displej sa vernim bojama, moraju da postoje neki srednji nivoi osvetljnosti ismedju punog svetla i potpunog odsustva svetla koje prolazi kroz ekran. Menjanje nivoa osvetljenosti koje se traži da bi se napravio displej sa vernim bojama postiže se promenom napona pod koji se stavljaju tečni kristali. Tečni kristali se u stvari obrću brzinom koja je direktno srazmerna naponu, omogućavajuci tako da se upravlja količinom svetlosti. U praksi, ipak, napon današnjih displeja sa tečnim kristalima nudi samo 64 različite nijanse po elementu (6 bita), suprotno od displeja u boji sa katodnim cevima koji mogu da stvore 256 nijansi (8 bita). Uz upotrebu tri elementa po pikselu, to ima za rezultat da displeji sa tečnim kristalima u boji mogu da daju maksimalno 262144 razlicite boje (18 bita), poredjeno sa monitorima u pravoj boji sa katodnim cevima koji daju 16777216 boja (24 bita). Kako multimedijske primene postaju sve rasprostranjenije, nedostatak prave 24-bitne boje na displejima sa tecnim kristalima postaje ozbiljno pitanje. Dok su 18 bita dobri

13


LCD, LED i

za vecinu primena, to je nedovoljno za fotografiju ili video. Neke konstrukcije displeja sa tecnim kristalima uspele su da prošire dubinu boje na 24 bita prikazujuci naizmenicno razlicite nijanse na uzastopnim osvežavanjima kadra, što je tehnika poznata kao FRC (Frame Rate Control kontrola brzine kadra). Medjutim, razlika je suviše velika, zapaža se treperenje. Firma Hitachi je razvila tehniku gde se prikljucuje napona na susedne celije da bi se stvorile vrlo male promene uzorka u sekvenci od tri do četiri kadra. Sa njom, Hitachi može da simulira ne baš 256 nivoa sivog, ali još uvek vrlo prihvatljivih 253 nivoa sivog, što se prevodi u više od 16 miliona boja - i gotovo se ne može razlikovati od prave 24-bitne boje. 4.3. Osobine LCD prikaza Prirodna rezolucija LCD monitori su napravljeni da najbolje prikazuju sliku na jednoj rezoluciji koja zavisi od veličine ekrana. Moguće je postaviti rezoluciju koja nije prirodna za neki LCD monitor, ali onda opada kvaliteta slike, kao i što se gubi pravilan geometrijski oblik slike. Brzina Odaziva (Response Rate) Brzina odaziva označava brzinu kojom piksel može mijenjati boje, brže je bolje, prevelik odaziv znači da će slika "kasniti" te će se pojavljivati anomalije kao što je "ghosting" efekat koji se pojavljuje onda kada je promjena boja veoma česta najčešće u filmovima i 3D igrama. Mjeri se u milisekundama (ms). Ugao gledanja Za razliku od CRT monitora, LCD monitori ne daju istu kvalitetu slike ako se u njih gleda iz različitih uglova. Obično ako gledamo LCD sa strane, boje gube kvalitetu, prikaz je zamračen ako ne i potpuno nečitljiv. Godinama se LCD monitori unaprijeđuju da bi se ova poteškoća smanjila, a shodno tome su predstavljeni widescreen ekrani koji su vodoravno produženi što prirodno čovječijem oku.

14


LCD, LED i

Sl. 15. Različiti uglovi gledanja Osvjetljenje i kontrast Osvjetljenje kod LCD monitora se mjeri u Kandelama po kvadratnom metru (cd/m2), obično varira od 250 do 350 cd/m2. Kontrast mjeri mogućnost LCD-a da prikazuje bijele i tamne tonove, što je omjer veći to je bolje, obično današnji LCD monitori imaju omjer 450:1 pa sve do 6000:1.Recimo philipsov model 9731d uparavo ima rezoluciju 6000:1. Mogućnost podešavanja, integracija i priključci LCD monitori se mogu veoma precizno podešavati jer postoji mnogo opcija. Slika se može okretati ili tiltovati, te se može mijenjati položaj slike (vodoravni ili uspravni). Također, neki monitori imaju ugrađene zvučnike, dodatne USB priključke, a sve više monitora dolazi sa digitalnim priključkom koji je svojevrsno budućnost, te nudi mnogo kvalitetniju sliku jer nema potrebe za pretvaranjem u analogne signale. Oštrije, brže, bolje Monitori u boji i sa visokom rezolucijom poput modernih LCD kompjuterskih monitora i televizora koriste strukturu aktivnog matriksa. Svaki piksel ima svoj tranzistor, što omogućava svakoj koloni da pristupi jednom pikselu. Ovakvi ekrani deluju svetlije i oštrije od pasivnih ekrana iste veličine, uglavnom brže reaguju i daju mnogo bolje slike.

15


LCD, LED i

Neki LCD monitori imaju neispravne tranzistore, što izaziva da pojedini pikseli budu stalno upaljeni (nazivaju se zaglavljenim) dok su drugi stalno ugašeni (nazivaju se mrtvim pikselima). LCD monitori sa nekoliko neispravnih piksela su obično i dalje upotrebljivi. Takođe, ekonomski je neopravdano baciti monitor sa samo nekoliko neispravnih piksela zbog njihove veličine. Proizvođači imaju različite standarde za određivanje maksimalnog prihvatljivog broja neispravnih piksela. U pojedinim segmentima, neke druge tehnologije su u prednosti u odnosu na LCD. Za razliku od CRT monitora koji jednostavno mogu da menjaju rezoluciju, LCD monitori daju savršenu sliku samo u svojoj prirodnoj rezoluciji. Takođe, mnogi LCD monitori ne mogu da prikazuju veoma niske rezolucije, poput 320x200 piksela. Duh prethodne slike LCD ekranima je obično potrebno više vremena da reaguju u odnosu na plazma i CRT ekrane. To dovodi do toga da se na ekranu vidi „duh“ prethodne slike pre nego što se pojavi nova. Na primer, kada se miš brzo pomera na LCD ekranu, vidi se mnoštvo kursora. Neki LCD televizori imaju značajno kašnjenje u prikazivanju slike zbog spore obrade videomaterijala. Ako je ovo kašnjenje preveliko, ti ekrani mogu biti neodgovarajući za brzo i precizno korišćenje miša. Neki LCD televizori imaju „režim za igranje“ koji smanjuje vreme potrebno za obradu.

16


LCD, LED i

5. Kratka istorija istraživanja 1888. Fridrih Rajnicer je otkrio tečnu kristalnu prirodu holesterola koji se dobija iz šargarepe 1904. Oto Leman objavljuje svoj rad „Tečni kristali“ 1911. Šarl Magen je prvi eksperimentisao sa tečnim kristalima, postavljenim između dve ploče 1922. Žorž Fridel je opisao strukturu i svojstva tečnih kristala i podelio ih u tri grupe (nematične, smektične i holesterične) 1936. Kompanija Markoni patentira prvu praktičnu primenu tehnologije „svetlosni ventil od tečnog kristala“ 1962. Prva značajna publikacija na engleskom: „Molekularna struktura i svojstva tečnih kristala“, autora dr Džordža V. Greja 1962: Ričard Vilijams, iz RCA, otkrio je da tečni kristali imajuneke interesantne elektro-optičke karakteristike i uspeo da ostvari elektro-optički efekat napravivši šare na tankom sloju tečnog kristala uz primenu napona. Ovaj efekat se zasniva na elektro-hidrodinamičkoj nestabilnosti koja formira ono što se naziva „Vilijamsovim domenima“ unutar tečnog kristala. 1964: Džordž H. Hajlmajer napravio prvi ekran od tečnog kristala zasnovan na onome što je on nazvao dynamic scattering mode (DSM). Primena napona na DSM ekran pretvara početno čisti i prozirni sloj kristala u mlečno stanje. Ovi ekrani su zahtevali veliku količinu struje za rad 1970: Četvrtog decembra je efekat obrnutog nematičkog polja kod tečnih kristala patentiran u Švajcarskoj od strane naučnika Volfganga Helfriha i Martina Šadta. Potom je ovaj izum licenciran japanskim elektronskim proizvođačima koji su uskoro proizveli prve digitalne kvarcne ručne satove sa LCD ekranima i mnoge druge proizvode 17


LCD, LED i

1972: Prvi ekran aktivnog matriksa od tečnog kristala u SAD proizveo je T. Piter Brodi 2007: Po prvi put su LCD monitori pretekli klasične CRT monitore po prodaji 2008: LCD televizori su najbrojniji na tržištu, sa učešćem od 50%. 5. LED Monitori 5.1. Led Tehnologija LED je dioda koja emitira svjetlost (sl.16). A dioda je poluvodički uređaj koji omogućava električni protok samo u jednom smjeru. LED diode su poluprovodnici izrađeni na poseban način, tako da im je primarna funkcija da emituju svjetlost određene talasne dužine.

Sl. 16. LED Dioda Definicija. LED je dioda koja emitira svjetlost. A dioda je poluvodički uređaj koji omogućava električni protok samo u jednom smjeru. LED diode su poluprovodnici izrađeni na poseban način, tako da im je primarna funkcija da emitiraju svjetlost određene talasne dužine. Uloga LEDa u našoj budućnosti.

18


LCD, LED i

Do 1970. cijevni ventili su bili korišteni u većini kućanskih električnih uređaja poput televizora i stereo uređaja. Oni su se oslanjali na jako lomljive mehaničke komponente koje su bile nepouzdane i neučinkovite. Tranzistor je alternativni poluprovodnik u konačnici ima isti ukupni rezultat, ali sa velikim produljenjem životnog vijeka, pouzdanošću, nižom cijenom i ukupnom učinkovitošću. Bez pronalazka tranzistora doba moderne elektronike ne bi bilo moguće. Žarulja sa žarnim niti ima vrlo sličnu strukturu i tehnologiju kao i cijevni ventil i obje su proizvedeni u staklu. Kao i cijevni ventil i žarulja izrazito su neefikasani i nepouzdani. LED s druge strane, prati u stopu razvoj tranzistora pomoću čvrstog stanja tehnologije, čime se omogućuje daleko veća učinkovitost i pouzdanost nego ona dostupna u žarulji sa žarnom niti. Poput LEDa, i transistori su bili izumljeni mnogo godina prije nego što su primjenjivani u širokoj potrošnji. Iako je LED postojao mnogo godina, tek se u posljednjih nekoliko godina razvio dovoljno da se koristi na tržištu rasvjete široke potrošnje. Ukratko, LED može postati za tržište rasvjete isto što je tranzistor postao za tržište elektronike. Prva crvena LED dioda bila je proizvedena u 1960. godini. Osnovna primjena bila joj je kao indikatorska lampica na elektronskoj opremi. Iako relativno učinkovita, snaga ove LEDice je bila vrlo mala. U `70-ima je korištenje novih poluvodičkih materijala dozvoljavalo proizvodnju LED dioda u više boja. Te boje su zelena, narančasta i žuta. Snaga tih LED dioda je još uvijek relativno mala. Tehnologija laserske diode istražena je u `80-ima i to je bilo ogromno poboljšanje u smislu izlazne jačine svjetlosti. Zbog relativno male potrošnje, LED se na tržištu tijekom 1990-ih usmjerava prema tržištu ekrana, automobilske i prometne signalizacije. Veoma važno otkriće slijedi u 1993. od Shuji Nakamura, koji radi za Nichia. To je bio plavi LED, sa kojim je završio polazni raspon primarnih boja LED-a, ali je bio i prvi korak koji je na kraju doveo do proizvodnje bijele LED diode kakvu znamo danas. Na prijelazu stoljeća LED tržište je bilo odvedeno do nove razine s izumom u Luxeonu. Luxeon je ponudio 10 puta jaču izlaznu svjetlost nego postojeće diode. Ključ uspjeha Luxeona je patentirana metoda prijenosa topline što je dozvoljavalo LED diodi daleko veće snage nego što je prethodno bilo ostvarivo.

19


LCD, LED i

Od samog početka su i drugi proizvođači također uvedeni u razvijanje diode visoke snage i visoke djelotvornosti. Lumileds je također razvio proizvodnju 'toplo bijele' diode s temperaturom boje od 3200 ° K. Mnogi sada proizvode LED vrlo visoke snage, međutim zbog napredovanja tehnologije ta proizvodnja je postala predmet vrlo pogrešne usporedbe. Često je slučaj da vrlo snažne LED diode proizvode malo izlaznog svjetla. U usporedbi LED dioda treba promatrati djelotvornost, odnosno cjelokupni izlaz lumena a ne ulaznu snagu. LED tehnologija svakako ima svoju budućnost. Trenutna efikasnost od 80-90 Lumena po Wattu uvjerava nas da će LED tehnologija u ne previše dalekoj budućnosti biti u izravnoj konkurenciji s ostalim izvorima svjetlosti. Budućnost je obećavajuća LED se razvija nevjerovatnom brzinom sa novijim, boljim, jačim, manjim proizvodima koji se nude na tržištu široke potrošnje. U siječnju 2004, 1 Watt dioda davala je izlaznu količinu svjetlosti od 18 Lumena, a u siječnju 2006, 1 Watt dioda davala je izlazni količinu svjetlosti od 50 lumena. To je napredak u dramatičnom povećanju izlazne svjetlosti i zato će LED tehnologija brzo promijeniti lice industrije osvjetljenja.Upravo je to potencijal koji traži od kompanija da uložu milijarde u ovu tehnologiju, čak privlače investicije iz vlade koja je oduševljena ovom revolucionarnom tehnologijom koja štedi energiju i daje dugovječni izvor svjetla. Blagodati LED tehnologije Dugovječnost, velika iskoristivosti i održavanje Za razliku od konvencionalnih izvora svjetlosti LED ne podliježe iznenadnim pregorijevanjem ili "neradom". Umjesto toga LED postupno degradira jačinu svjetlosti tokom radnog vijeka. Može se predvidjeti da oslabi intenzitet svjetlosti u prosjeku na 70% od početnog intenziteta nakon 50.000 sati rada. U primjeni gdje izvor svjetla radi 12 sata dnevno, to bi značilo da nakon 11 godina intenzitet svjetla pada na 0% od početnog. Jeftino održavanje Kako LED elementi traju najmanje 10 puta dulje od konvencionalnih izvoria svjetlosti, nema potrebe da se često zamjenjuju, što dovodi do smanjivanja ili uklanjanja tekućih održavanja i periodične troškove zamjene žarulja. Standardna žarulja obično ima radni vijek oko 1000 radnih sati. Isto tako jedna fluorescentna lampa ima oko 9000 sati radnog vijeka. Radni vijek LEDa od 20


LCD, LED i

50.000 radnih sati mogu bitno smanjiti ili eliminirati tekuće održavanje i periodične troškove zamjene žarulja. Također je važno naglasiti da se kraj radnog vijeka LED proizvoda smatra kada jačina svjetlosti padne ispod 70% početne jačine svjetla a ne nagli prekid rada. LED je obično mnogo manjih dimenzija od konvencionalnih izvora svjetla, čime se drastično mijenja projektiranje i primjena proizvoda u cijelom svijetu. Radeći sa LED proizvodima možemo omogućiti skrivene izvore svjetlosti i eliminirati vizualno velike svjetiljke a opet omogućiti i stvaranje čarobnih efekta osvjetljenjem. Fleksibilnost LEDa omogućava nova, razigrana, inovativna rješenja osvjetljavanja koja nikada prije nije bila moguća. Živopisane boje bez filtera LED ne zahtijeva filtere za izradu obojene svjetlosti, dok se prije, raznim filterima, dobivala zasićena boja bez svjetlosti. Jarke crvene, zelene, plave i ostale boje mogu biti proizvodi u monokromatskom obliku izravno od same LEDice. Kada se koriste filtri, oni blokiraju neželjene dijelove bijele svjetlosti, a propuštaju dijelove svjetlosti koji nisu ispravne boje, dakle, izgube energiju. Na semaforima je, na primjer, sijalicu od 150W zamijenila crvena LED dioda od 12 Watt, što je rezultiralo dramatičnim padom potrošnje i nisko održavanje. Ove jake primarne boje također se mogu koristiti za kreiranje RGB boje u mix sistemima gdje se postižu veoma široki spektri boja. Usmjerena svjetlost Svjetlost emitirana iz diode je usmjerena. Tipični konvencionalni izvori svjetlosti emitiraju svjetlo u svim smjerovima. Za direktno osvjetljenje na objektima moraju se koristiti reflektori u tu svrhu. Svaki put kad se snop reflektira, ona gubi na intenzitetu pa se pojavljuje gubitak od 40 do 60% što znači da u nekim slučajevima i više od polovice svjetlo nije usmjerena u željenom pravcu. LED dioda po prirodi je usmjerena svjetlost i kao takva rezultira učinkovitošću od 80 do 90%, zahtijevajući manje lumena ukupno da pruži istu razinu osvjetljavanja. LED diode su uređaji u čvrstom stanju i ne sadrže pokretne dijelove i ne mogu izgorjeti na način klasičnih izvora svjetlosti. Kao takve mogu se koristiti u aplikacijama sa jakim vibracijama. Kod njih nema ništa što se može pokvariti, slomiti, smrviti, procuriti ili kontaminirati. Napravljene kao takve, iznimno robusno i izdržljivo, čine idealno rješenje za aplikacije gdje je pouzdanost mjerodavna. 21


LCD, LED i

Mnogi izvori svjetlosti danas u uporabi ne funkcioniraju dobro u hladnim sredinama, a neki zahtijevaju i posebne upravljačke programe kako bi se omogućilo paljenje. Hladni start nije problem kod LEDa i pogodna je za temperature okoline i do -40 º C, što jako pojednostavljuje dizajn i smanjuje troškove za takve specifične aplikacije. Potpuno dimabilno bez promjene boje LED diode su potpuno dimabilne sa standardnim tehnologijama upravljačkih jedinica bez žrtvovanja bilo koje karakteristike osvjetljenja. Upravljačke jedinice mogu biti kompatibilne za dimanje sistemom 1-10V, DMX ili osnovno dimanje, nudeći glatke prijelaze i točne kontrole bez pomaka u boji. Bez Žive ili UV zračenja Za razliku od fluorescentnih izvora svjetlosti, LED ne sadrži živu. Uklanjanjem žive iz sistema rasvjete omogućava nam da ispunimo sve buduće stroge ekološke propise. Nema zagrijavanja ili UV zračenja u snopu svjetlosti. Konvencionalni izvori svjetlosti, uz vidljive komponente, sadrže i nevidljiva zračenja. Zračenja mogu biti vrlo kratka talasna dužina plava, poznata i kao ultraljubičasta, ili duga talasna dužina crvena, poznata i kao infracrvena (UV), što uzrokuje toplinu. UV zračenje može oštetiti materijale, uzrokuje promjene u boji i eventualno degradira većinu materijala na koje se presijava. Za muzeje i druge aplikacije gdje je ultraljubičasto svjetlo nepoželjno, LED rasvjeta je idealno rješenje. Karakteristika nezagrijavanja LEDa također je važna u područjima gdje aplikacija ne smije biti vruća. Nedostaci LED tehnologije Prvobitna procjena LED je trenutno skuplji od konvencionalnih tehnologija rasvjete. Međutim, zbog napretka u tehnologiji gdje je potrošnja mala a trajnost velika, LED je u konačnici jeftiniji od tradicionalnih izvora svjetlosti. Loše projektiranje stvara probleme u implementaciji LEDa koji uvelike ovisi o temperaturi radnog okruženja. Postavljanje LEDa u ambijent visoke temeprature može dovesti do

22


LCD, LED i

pregrijavanja LED proizvoda i na kraju do kvara. Adekvatan hladnjak je nužan za održavanje dugovječnosti LEDa.

2.2. Princip rada LED Monitora

Sl. 17. LED Monitor Organic LED - Organic Light Emitting Diode technology, zasniva se na tome da se u kontroliranom matričnom polju elektroda, pobuđuju LED elementi - organski slojevi koje emitiraju svjetlo, koji su složeni u TRIODE po sličnim načelima kao kod CRT i LED uređaja. Dakle, u pitanju je tehnologija koja ne traži pozadinsko svijetlo. Potrošnja energije je mala, a intenzitet generiranog svjetla sve je bliži osobitostima koje imaju LCD i PLAZMA i u potpunosti

23


LCD, LED i

zadovoljavaju za ugradnju u mobitele ili prenosive MP3 plejere i slične male elektroničke uređaje. Izrada za njih je poprilično jednostavna, ali za monitore ova tehnologija je još uvijek preskupa. Na staklenu ili plastičnu prozirnu podlogu, kako prikazuje slika 18 postavljaju se anodne elektrode u HIL (Hole Injection Layer) sloju, na kojeg se postavlja organski sloj koji ovisno o sastavu emitira svijetlost različite boje (RGB u ovom slučaju). Na organski sloj nanosi se ETL (Electron Transporting Layer) na kojem je katoda. Kada se između anode i katode priključi naponski izvor i regulirano propusti struja kroz diodu, rezultat je emitiranje svijetla.

Sl. 18. Način rada Oled monitora Upravljačka elektroda ANALOGNIM signalom nadzire protok struje kroz diodu prema shemi spajanja koja sliči na sliku 18 uz dodatak diode paralelno s kondenzatorom. Dakle, svaka RGB trioda i svaki njen sastavni R, G ili B element adresirani su mrežom (matricom) vodova i elektroda koje nadziru elektronički sklopovi. Elektronički sklopovi na osnovu primljenog signala slike određuju što i kako s pojedinom triodom i njenim elementima treba raditi. Na sličan način funkcionira i matrica LCD monitora. Navedeni analogni signal ne treba brkati sa signalom slike koji je digitalan i iz kojeg se 'izradi' potrebit analogni signal za upravljanje svjetlinom trioda. 24


LCD, LED i

Moguće je ostvariti upravljanje s diodama izravnom promjenom napona između anode i katode (pasivna matrica) ali je upravljačka elektronika složenija. Vrijeme odziva diode je vrlo malo (reda ms) što uz svakodnevna poboljšanja glede generirane količine svjetlosti garantira sve masovniju uporabu ovakvih monitora u budućnosti. Osim toga slojevi su od materijala koji omogućavaju savijanje te uz plastičnu podlogu zaslon ne mora biti potpuno ravan. Pošto cjelokupni sustav propušta svijetlost, pojednostavljuje se postupak za smanjivanje bljeska od vanjskog svijetla što s dosadašnjim monitorima bilo koje vrste nije slučaj. Osim navedenog, svoju primjenu ova tehnologija nema samo za monitore. Glede zahtijeva za prikaz HD1080 sadržaja, bez obzira koja vrsta monitora se koristi, preporučljivo je da imaju rezoluciju zaslona 1920x1080. Ako se koriste monitori koji imaju manju rezoluciju od navedene kvaliteta prikaza slike ovisi o kvaliteti logike za SKALIRANJE slike prema manjim rezolucijama. Monitori različitih fizičkih dimenzija za istu nativnu rezoluciju imaju veći DPI što omogućava kvalitetno promatranje slike na manjoj udaljenosti od monitora. Promatranje slike na velikom monitoru iz neposredne blizine ne čini dobar ugođaj za oko jer se u percepciji razumijevanja slike pikseli ne 'stapaju' i slika izgleda 'zrnata'.

25


LCD, LED i

6. Plazma monitori PDP (Plasma Display Panel) monitor. Plazma monitor koristi načelo bombardiranja i pobude fosfornih elemenata zaslona s ultraljubičastim zračenjem (UV) iz ioniziranog 'mjehura' plina. Svjetlost koja se pri tome stvara proporcionalna je jačini UV zračenja koje je proporcionalno razlici potencijala između pobudnih elektroda. Primjer kako se navedeni proces odvija u okolišu elektroda pokazuje slika 20.

Sl. 19. Plazma piksel

26


LCD, LED i

Svakoj boji elementa slike pripada jedan mjehur, postavljen vrlo blizu staklenom zaslonu tako da u odnosu na CRT otpada otklon snopa elektrona, velika debljina monitora i veliki radni naponi. U prostoru između dvije staklene podloge nalazi se plin ksenon ili neon pod niskim tlakom. U normalnim okolnostima, taj plin je sačinjen od skupa nenabijenih čestica tj. atoma koji imaju isti broj protona (pozitivno nabijenih čestica) i elektrona - plazma. Električni potencijal između pobudnih elektroda uzrokuje ionizaciju plina u bližem okolišu oko elektroda u vidu 'mjehura'. Kada su pobuđene, čestice se međusobno sudaraju. Ti sudari pobuđuju atome plina u plazmi i pri tome se oslobađa svjetlost.

Sl. 20. Načelo rada plazma monitora Potencija pobudnih elektroda sam po sebi nije dovoljan ako im pri tome ne 'pomaže' potencijal adresne elektrode. Ako se pogleda prostorna organizacija zaslona prema slici 20, može se zaključiti da će mjehur nastati samo na mjestima gdje se spomenute elektrode 'križaju'. Dakle, omogućava se kontrolirano UV zračenje u malom području na točno definiranoj lokaciji. Ako je adresna elektroda 'R' ili G' ili 'B' na nekom potencijalu, mjehur će nastati samo između elektroda '1-1' ako između njih ima razlike potencijala ali neće između elektroda '2-2' ako na njima razlike potencijala nema. Adresne elektrode i pobudne elektrode tvore matricu i s potencijalom na njima 27


LCD, LED i

upravlja elektronički sklop koji na osnovu primljenog signala slike odlučuje na kojem će mjestu izazvati ionizaciju a na kojem neće. UV zračenje usmjereno je prema podlozi a zračenje fosfornog premaza prema zaslonu koji stoga mora biti proziran za vidljivo svijetlo. Kako bi se stvaranje mjehura što bolje lokaliziralo fosforni premazi boja odvojeni su izolacionom pregradom (separator) te konstrukcija sliči na fosforni premaz u CRT s TRINITRON načelima rada. Da bi se lokalizacija mjehura što više poboljšala postoji i koncept izrade koji unutar premaza za jednu boju ima poprečne separatore između elektroda '1-1' i '2-2' na primjer, tako da kompletan fosforni premaz sliči na skup mikro kutijica složenih tako da sliče na veliku papirnatu podlogu za spremanje jaja ili na pčelinje saće. Tehnologija je dosta skupa i pogodna je za monitore velikih dimenzija te se stoga za PC još uvijek radije koriste LCD monitori ili nove nadolazeće tehnologije od kojih je jedna opisana na narednoj stranici. Zajedničko za CRT i PLAZMA tehnologiju je osobina da obje koriste pobuđivanje fosfornih elemenata različitih boja te da im ne treba pozadinsko svijetlo kao za LCD tehnologiju. Gledljivost iz ugla im je dobra. Moglo bi se čak reći da je PLAZMA hrpa malih CRT uređaja.

28


LCD, LED i

Literatura www.wikipedia.rs

29

Seminar LCD LED i Plazma Monitori

Recommend Documents