Seminar LCD LED i Plazma Monitori

MAINSKI FAKULTET UNIVERZITET

LCD, LED i Plazma Monitori

Seminarski rad

Predmet: Informatika Student: Matini broj studenta: Profesor:

Informatika Plazma Monitorixxxxx Sadrzaj

LCD, LED i

UVOD..............................................................................................................................................3 1. Istorija monitora..........................................................................................................................4 2. Podjela monitora..........................................................................................................................5 2.1. Podjela monitora prema boji koju prikazuju........................................................................5 2.2. Podjela monitora prema veliini...........................................................................................6 3. Osnovne karakteristike monitora.................................................................................................7 4. LCD monitori..............................................................................................................................9 4.1. Teni 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 istraivanja................................................................................................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

Informatika Plazma Monitori

LCD, LED i

Uvod Monitor je osnovni izlazni ureaj raunara, tako da ima primarnu ulogu u interakciji sa korisnikom. Ubrzanim razvojem PC raunara, tekstualni mod komunikacije je zamenjen multimedijalnim sadrajima i grafikim radnim okruenjem. Razvoj softvera je praen razvojem grafikog hardvera, tako da su sada kune PC konfiguracije sposobne za prikaz slike u visokoj rezoluciji i sa milionima boja. Monitor se sastoji iz zaslona (screen) koji slui za prikazivanje slike, pratee elektronike i kuita. Povezan je s raunalom preko video adaptera, posebnog hardvera, koji se nalazi u kuitu raunala. 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 esto zasebna cjelina i tada se naziva video ili grafika kartica (video card). Monitor omoguava da se na zaslonu uine vidljivim podaci koji se u raunalu nalaze u binarizovanom obliku. Ti podaci mogu biti tekst,crte ili fotografija. Zbog znaaja monitora za osiguranje dobrih radnih uvjeta posveena mu je malo vea panja. Monitor je sastavni deo svakog raunara i neizbean je pri komunikaciji korisnika sa raunarom. Monitori mogu biti monohromatski koji prikazuju jednu boju na tamnoj ili svetloj pozadini, crno-beli koji prikazuju razliite 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 vee performanse, koje se odnose na vee rezolucije, bre osvjeavanje slike, vie 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 veinom radili paralelno sa grafikom karticom, pa se moe rei da su se monitori razvijali kako su se razvijale i grafike kartice. Na primjeru IBM-a prikazat emo kratki istorijski razvoj monitora. 1970, poinje proizvodnja jednobojnih monitora, odnosno boja ekrana je bila crne boje, uz korienje MDA (Monochrome Display Adapters) ili jednobojni displej adapter. Svrha mu je bila da prikae 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 grafika kartica HGC (Herkules Graphic Card), koja je kompitabilna sa IBM raunalima. 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, poboljavajui itljivost teksta prikazanog na monitoru. 1987, IBM je uveo VGA (Video Graphics Array), pa se takvi monitori koriste jo 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 bacajui u proslost prvobitne CRT monitore, sto je razumljivo s obzirom na sve vea tehnoloka dostignua. 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 najvanija 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 tekuim 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 (najee crna, uta, zelena ili bijela), a slova, crtei i slike su razliitim intezitetima druge boje, koja se dobro istie na podlozi . Kako su cijene monitora u boji sve nie, monohromatski monitori se sve vie izbacuju iz upotrebe, ali se zbog manjecene i njihovog zahtjeva za jednostavnijim (tj. jeftinijim) grafikim karticama jos uvek koriste u poslovnim primenama. Kod monitora u boji povrina zaslona (prednji dio katodnecevi) je prekrivena osnovnim elementima, tj. fosfornim takama ili trakama. Na zadnjem kraju katodne cijevi se nalazi elektronski top (tonije tri topa crvene, plave ili zelene boje) koji alje snop elektrona u smjeru pojedinih taaka i ovisno od intenziteta zraka, dobiva se svjetlija ili tamnija taka date boje na ekranu. Kombinovanjem intenziteta crvene, plave i zelene boje dobiva se bilo koja eljena boja. 2.2. Podjela monitora prema veliini S obzirom na vrijeme, a ono je prilino dugako, koje korisnici PC raunara provode pred ekranom, potrebno je da ekran bude kvalitetan. To podrazumijeva da treba da bude odgovarajue veliine i da ima dobru rezoluciju. Veliina ekrana mjeri se po dijagonali Montia i izraava u inima (1 in = 2,56 cm). U raunalnoj industriji, zasloni se izrauju u veliinama od 14,15, 17 ili 21 ina. Ekrani od 14 ina neophodni su za dugotrajan rad i stoga se koriste samo na onim mjestima koja ne zahtijevaju dugotrajno sjedenje za raunarom. Danas se najee koriste monitori sa zaslonom od 17 Sl.8. 17'' Monitor ina. Ovdje je potrebno napomuneti da je vidljiva dijagonala kod CRT monitora uvijek manja od deklarirane. Kod monitora od 19 ina stvarna vidljiva dijagonala bie oko 18 ina 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 irini i visini ekrana i ne bi smjela biti manja od 800 x 600 piksela. Uobiajene bolje rezolucije koje se danas koriste su 1024 x 768 piksela (kod monitora od 14 ina), a kod veihekrana ne bi smjelo biti manje od 1280 x 1024 piksela. Veliina monitora zaprofesionalne uporabe je najmanje 21 in, a rezolucija je 4096 x 4096. Sl.9. 15'' Monitor

3. Osnovne karakteristike monitora Zaslon monitora je podijeljen na odreeni broj toaka (piksela). Ukoliko je broj taaka vei to je i hardverska rezolucija monitora vea, a to znai da se moe doboti kvalitetnija slika na zaslonu. Veliina toke kod monitora se stalno smanjuje (manja nego kod TV prijemnika, iznosi oko 0,25 mm). U sluaju zaslona u boji svaka toka predstavlja trijadu tj. sastavljena je od tri podtake od kojih svaka odgovara jednoj od tri osnovne boje - crvenoj, zelenoj i plavoj (RGB). Svaka boja je predstavljena konanim brojem nivoa intenziteta. Kvaliteta slike na monitoru ovisi od vie faktora od kojih neki potjeu iz hardverskog, a neki iz softverskog dijela sistema. Uticaj softvera sistema na kvalitet slike manifestira se preko programa koji usklauje djelovanje grafike kartice i monitora.Elementi hardvera koji utjeu na kvalitet slike su: monitor , grafika kartica, izvori napajanja za monitor i grafiku karticu.

7


LCD, LED i

Sl.10. 24 bit "true color" display Slika na zaslonu je bolja ukoliko je rezolucija zaslona vea tj. ukoliko se ekran sastoji iz veeg broja piksela. Zbog digitalne prirode monitora elektrini signal slike, koji se na ekranu pretvara u sliku tako to pobuuje do odreenog intenziteta svjetline piksele na ekranu, ima oblik niza pravouglih impulsa. Poznato je da to je pravougaoni impuls ui, to je za njegov prijenos kroz neki elektrini sustav potreban iri frekventni raspon. U protivnom e doi do preklapanja impulsa to e onemoguiti razlikovanje dva susjedna piksela, pa e zbog toga kvaliteta slike na zaslonu biti loiji. Ako je rezolucija zaslona vea to sistem mora imati iri propusni opseg. Grafika kartica u velikoj mjeri utjee na kvalitetu slike na monitoru.Rezolucija slike koja se dobija na zaslonu ovisi od rezolucije grafike kartice (koje take i koliko toaka e biti aktivirano pri formiranju slike na zaslonu). Ona moe da radi u dva reima: tekstualnom reimu i grafikom reimu. Rad u grafikom reimu omoguava da svaka taka na ekranu moe biti pobuena. Rad u tekstualnom reimu omoguuje dobijanje na zaslonu unaprijed odreenog broja slovnih znakova. Tekstualni reim rada je znatno bri.Uticaj napona napajanja na kvalitetu slike manifestira se izborom izvora napajanja koji treba osigurati konstantan istosmjerni napon. Promjena napona prouzrokuje pojavu smetnji u elektrinom signalu slike. Smetnje su vee ukoliko je variranje napona vee. Da bi slika na zaslonu bila to stabilnija, tj. da bi se treperenje slike, koje je posledica konanog trajanja perzistencije, uinilo to manjim, vri se tzv. osvjeavanje zaslona. to je perzistencija kraa to uestalost osvjeavanja ekrana mora da bude vea. Kod dananjih monitora osvjeavanje zaslona se obino vri 70 do 85 puta u sekundi (uestalost osvjeavanja od 70 do 85 Hz). Ako je uestalost osveavanja dovoljno velika, ovjeje oko ne primjeuje treperenje slike iako ono, u stvari, uvijek postoji. Da bi se mogla poveati uestalost osvjeavanja mora biti dovoljno velika uestalost generatora takta i kapacitet 8


LCD, LED i

memorije grafike kartice. Pored dobrog kvaliteta monitora i veliina ekrana je veoma znaajna, monitor je ugodniji za rad ukoliko je ekran vei. Veliina zaslona iskazuje se veliinom dijagonale zaslona i daje se u inima. Danas standardni monitori imaju ekran ija je dijagonala 14,15,17,19 i 21 ina. Za profesionalne potrebe su trenutno u komercijalnom koritenju najvei monitor od 21 ina 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 otriju i jasniju sliku.Kada su u pitanju kolorni monitori ovisno od broja boja koje mogu da se prikau na zaslonu danas se koristi tri osnovna nivoa kvaliteta boja: osmibitni (256), esnaestobitni (32.768) i dvadesetetvorobitni razinu (16.772.216). Danas se gotovo iskljuivo 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 to mlaz elektrona prelazi sve take na zaslonu po uvijek istom redoslijedu (s lijeva u desno, odozgona dolje) i svaku taku pobuuje onoliko koliko je to informacijom o toj slici definisano. Kod vektorskih monitora mlaz elektrona prelazi samo preko onih taaka koje pripadaju nekoj liniji. Oni se koriste samo za neke profesionalne potrebe. Posle viesatnog rada na raunalu, to obino podrazumijeva i stalno napregnuto gledanje slike na zaslonu, mogu pojaviti manje ili vee zdravstvenes metnje, jer monitor zrai. Najee dolazi do suenja, peckanja pa i bolova u oima i do pojave glavobolje. Poslije odmora simptomi nestaju. Proizviai se trude da to je mogue vie smanje zraenja. To se postie primenom razliitih tehnikih rjeenja, od zatitnih filtera do stvarnog smanjenja koliine zraenja monitora (low radiation). 4. LCD Monitori 4.1. Tecni kristali Tecne kristale (sl.11) je krajem 19. veka prvi pronaao austrijski botaniar Friedrich Reinitzer, a sam termin "teni kristal" smislio je malo kasnije njemaki fiziar Otto Lehmann.

9


LCD, LED i

Teni krstali su gotovo providne supstance, koji imaju osobine i vrste i tene materije. Svetlo koje prolazi kroz tecne kristale prati poredak molekula od kojih se oni sastoje - to je osobina vrste materije. 1960-ih godina otkriveno je da naelektrisavanje tenih kristala menja njihov molekularni poredak i samim tim i nain kako svetlo prolazi kroz njih - to je osobina tenosti. Od njihove pojave kao medijuma za displeje 1971. godine, teni kristali su uli Sl. 11. Teni kristali u razliite 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 dananji proizvodi vie ne lice na stare, nespretne monohromatske uredjaje. Ona se pojavila pre tehnologija ravnih ekrana i ima neosvojiv poloaj 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 to proputa promenljive koliine 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 Veina tenih kristala su organska jedinjenja koja se sastoje od dugakih molekula u vidu ipke koji se, u svom prirodnom stanju, rasporeuju tako da su im podune ose priblino paralelne. Mogue je precizno kontrolisati poravnanje ovih molekula ako se teni kristal nanosi na fino izbrazdanu povrinu. Poravnanje molekula tada prati brazde, pa ako su one sasvim paralelne, takav e biti i raspored molekula. U svom prirodnom stanju, LCD molekuli su rasporedjeni na slobodan nacin, sa paralelnim podunim osama. Medjutim, kada dou u dodir sa povrinom izbrazdanom u stalnom pravcu, oni se poredjaju paralelno du tih brazda. Prvi princip jednog LCD displeja sastoji se u postavljanju tenog kristala u "sendvi" izmedju dve fino izbrazdane povrine, gde su brazde na jednoj povrini normalne (pod uglom od 90 stepeni) u odnosu na brazde na drugoj povrini. Ako su molekuli na jednoj povrini poreani 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 teni kristal. Meutim, na osnovu otkria u RCA America, kada se teni kristal stavi pod napon, molekuli se sami poredjaju vertikalno, dozvoljavajui svetlu da prodje bez obrtanja. 11


LCD, LED i

Drugi princip jednog LCD displeja oslanja se na osobine polarizujuih filtara i same svetlosti. Talasi prirodne svetlosti su orijentisani pod sluajnim uglovima. Polarizujui filtar je jednostavno skup neverovatno finih paralelnih linija. Ove linije dejstvuju kao mrea, zaustavljajui sve svetlosne talase sem onih koji su (sluajno) orijentisani paralelno tim linijama. Drugi polarizujui filtar ije su linije rasporeene normalno (pod uglom od 90 stepeni) u odnosu na linije prvog filtra bi zato potpuno zaustavio tu vec polarizovanu svetlost. Svelost bi prola kroz drugi polarizator ako bi njegove linije bile tano paralelne sa prvim, ili ako bi sama svetlost bila obrnuta tako da odgovara drugom polarizatoru. Tipian obrnuti nematiki (TN twisted nematic) teni kristal sastoji se od dva polarizujua filtra sa meusobno normalno rasporeenim linijama (pod uglom od 90 stepeni) koji bi, kao to je opisano, zaustavili svu svetlost koja bi pokuala da proe kroz njih (sl.13).

Sl.13. Obrnuti nematicki teni kristal Ali, izmeu ovih polarizatora se nalaze obrnuti teni kristali. Zato se svetlost polarizuje pomou prvog filtra, obre za 90 stepeni pomou tenih kristala i najzad potpuno prolazi kroz drugi polarizujui filtar. Meutim, kada se prikljui elektrini napon na tene kristale, molekuli se prestroje vertikalno, dozvoljavajuci svetlosti da pore 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 rasporeeni, tako da svetlost prolazi kada ima napona, a ne prolazi kada ga nema. Medjutim, kako su ekrani sa grafikom spregom skoro uvek ukljueni, tedi se elektrina energija ako se kristali rasporede tako da kada nema napona prolazi svetlost. 4.2.1. Stvaranje boja

Sl. 14. Uvean 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 trai da bi se napravio displej sa vernim bojama postie se promenom napona pod koji se stavljaju teni kristali. Teni kristali se u stvari obru brzinom koja je direktno srazmerna naponu, omoguavajuci tako da se upravlja koliinom svetlosti. U praksi, ipak, napon dananjih displeja sa tenim kristalima nudi samo 64 razliite 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 tenim 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 proire dubinu boje na 24 bita prikazujuci naizmenicno razlicite nijanse na uzastopnim osveavanjima kadra, to je tehnika poznata kao FRC (Frame Rate Control kontrola brzine kadra). Medjutim, razlika je suvie velika, zapaa 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 etiri kadra. Sa njom, Hitachi moe da simulira ne ba 256 nivoa sivog, ali jo uvek vrlo prihvatljivih 253 nivoa sivog, to se prevodi u vie od 16 miliona boja - i gotovo se ne moe 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 veliine ekrana. Mogue je postaviti rezoluciju koja nije prirodna za neki LCD monitor, ali onda opada kvaliteta slike, kao i to se gubi pravilan geometrijski oblik slike. Brzina Odaziva (Response Rate) Brzina odaziva oznaava brzinu kojom piksel moe mijenjati boje, bre je bolje, prevelik odaziv znai da e slika "kasniti" te e se pojavljivati anomalije kao to je "ghosting" efekat koji se pojavljuje onda kada je promjena boja veoma esta najee 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 razliitih uglova. Obino ako gledamo LCD sa strane, boje gube kvalitetu, prikaz je zamraen ako ne i potpuno neitljiv. Godinama se LCD monitori unaprijeuju da bi se ova potekoa smanjila, a shodno tome su predstavljeni widescreen ekrani koji su vodoravno produeni to prirodno ovjeijem oku.

14


LCD, LED i

Sl. 15. Razliiti uglovi gledanja Osvjetljenje i kontrast Osvjetljenje kod LCD monitora se mjeri u Kandelama po kvadratnom metru (cd/m2), obino varira od 250 do 350 cd/m2. Kontrast mjeri mogunost LCD-a da prikazuje bijele i tamne tonove, to je omjer vei to je bolje, obino dananji LCD monitori imaju omjer 450:1 pa sve do 6000:1.Recimo philipsov model 9731d uparavo ima rezoluciju 6000:1. Mogunost podeavanja, integracija i prikljuci LCD monitori se mogu veoma precizno podeavati jer postoji mnogo opcija. Slika se moe okretati ili tiltovati, te se moe mijenjati poloaj slike (vodoravni ili uspravni). Takoer, neki monitori imaju ugraene zvunike, dodatne USB prikljuke, a sve vie monitora dolazi sa digitalnim prikljukom koji je svojevrsno budunost, te nudi mnogo kvalitetniju sliku jer nema potrebe za pretvaranjem u analogne signale. Otrije, bre, bolje Monitori u boji i sa visokom rezolucijom poput modernih LCD kompjuterskih monitora i televizora koriste strukturu aktivnog matriksa. Svaki piksel ima svoj tranzistor, to omoguava svakoj koloni da pristupi jednom pikselu. Ovakvi ekrani deluju svetlije i otrije od pasivnih ekrana iste veliine, uglavnom bre reaguju i daju mnogo bolje slike.

15


LCD, LED i

Neki LCD monitori imaju neispravne tranzistore, to izaziva da pojedini pikseli budu stalno upaljeni (nazivaju se zaglavljenim) dok su drugi stalno ugaeni (nazivaju se mrtvim pikselima). LCD monitori sa nekoliko neispravnih piksela su obino i dalje upotrebljivi. Takoe, ekonomski je neopravdano baciti monitor sa samo nekoliko neispravnih piksela zbog njihove veliine. Proizvoai imaju razliite standarde za odreivanje 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 savrenu sliku samo u svojoj prirodnoj rezoluciji. Takoe, mnogi LCD monitori ne mogu da prikazuju veoma niske rezolucije, poput 320x200 piksela. Duh prethodne slike LCD ekranima je obino potrebno vie vremena da reaguju u odnosu na plazma i CRT ekrane. To dovodi do toga da se na ekranu vidi duh prethodne slike pre nego to se pojavi nova. Na primer, kada se mi brzo pomera na LCD ekranu, vidi se mnotvo kursora. Neki LCD televizori imaju znaajno kanjenje u prikazivanju slike zbog spore obrade videomaterijala. Ako je ovo kanjenje preveliko, ti ekrani mogu biti neodgovarajui za brzo i precizno korienje mia. Neki LCD televizori imaju reim za igranje koji smanjuje vreme potrebno za obradu.

16


LCD, LED i

5. Kratka istorija istraivanja 1888. Fridrih Rajnicer je otkrio tenu kristalnu prirodu holesterola koji se dobija iz argarepe 1904. Oto Leman objavljuje svoj rad Teni kristali 1911. arl Magen je prvi eksperimentisao sa tenim kristalima, postavljenim izmeu dve ploe 1922. or Fridel je opisao strukturu i svojstva tenih kristala i podelio ih u tri grupe (nematine, smektine i holesterine) 1936. Kompanija Markoni patentira prvu praktinu primenu tehnologije svetlosni ventil od tenog kristala 1962. Prva znaajna publikacija na engleskom: Molekularna struktura i svojstva tenih kristala, autora dr Dorda V. Greja 1962: Riard Vilijams, iz RCA, otkrio je da teni kristali imajuneke interesantne elektro-optike karakteristike i uspeo da ostvari elektro-optiki efekat napravivi are na tankom sloju tenog kristala uz primenu napona. Ovaj efekat se zasniva na elektro-hidrodinamikoj nestabilnosti koja formira ono to se naziva Vilijamsovim domenima unutar tenog kristala. 1964: Dord H. Hajlmajer napravio prvi ekran od tenog kristala zasnovan na onome to je on nazvao dynamic scattering mode (DSM). Primena napona na DSM ekran pretvara poetno isti i prozirni sloj kristala u mleno stanje. Ovi ekrani su zahtevali veliku koliinu struje za rad 1970: etvrtog decembra je efekat obrnutog nematikog polja kod tenih kristala patentiran u vajcarskoj od strane naunika Volfganga Helfriha i Martina adta. Potom je ovaj izum licenciran japanskim elektronskim proizvoaima koji su uskoro proizveli prve digitalne kvarcne rune satove sa LCD ekranima i mnoge druge proizvode 17


LCD, LED i

1972: Prvi ekran aktivnog matriksa od tenog kristala u SAD proizveo je T. Piter Brodi 2007: Po prvi put su LCD monitori pretekli klasine CRT monitore po prodaji 2008: LCD televizori su najbrojniji na tritu, sa ueem od 50%. 5. LED Monitori 5.1. Led Tehnologija LED je dioda koja emitira svjetlost (sl.16). A dioda je poluvodiki ureaj koji omoguava elektrini protok samo u jednom smjeru. LED diode su poluprovodnici izraeni na poseban nain, tako da im je primarna funkcija da emituju svjetlost odreene talasne duine.

Sl. 16. LED Dioda Definicija. LED je dioda koja emitira svjetlost. A dioda je poluvodiki ureaj koji omoguava elektrini protok samo u jednom smjeru. LED diode su poluprovodnici izraeni na poseban nain, tako da im je primarna funkcija da emitiraju svjetlost odreene talasne duine. Uloga LEDa u naoj budunosti.

18


LCD, LED i

Do 1970. cijevni ventili su bili koriteni u veini kuanskih elektrinih ureaja poput televizora i stereo ureaja. Oni su se oslanjali na jako lomljive mehanike komponente koje su bile nepouzdane i neuinkovite. Tranzistor je alternativni poluprovodnik u konanici ima isti ukupni rezultat, ali sa velikim produljenjem ivotnog vijeka, pouzdanou, niom cijenom i ukupnom uinkovitou. Bez pronalazka tranzistora doba moderne elektronike ne bi bilo mogue. arulja sa arnim niti ima vrlo slinu strukturu i tehnologiju kao i cijevni ventil i obje su proizvedeni u staklu. Kao i cijevni ventil i arulja izrazito su neefikasani i nepouzdani. LED s druge strane, prati u stopu razvoj tranzistora pomou vrstog stanja tehnologije, ime se omoguuje daleko vea uinkovitost i pouzdanost nego ona dostupna u arulji sa arnom niti. Poput LEDa, i transistori su bili izumljeni mnogo godina prije nego to su primjenjivani u irokoj potronji. Iako je LED postojao mnogo godina, tek se u posljednjih nekoliko godina razvio dovoljno da se koristi na tritu rasvjete iroke potronje. Ukratko, LED moe postati za trite rasvjete isto to je tranzistor postao za trite elektronike. Prva crvena LED dioda bila je proizvedena u 1960. godini. Osnovna primjena bila joj je kao indikatorska lampica na elektronskoj opremi. Iako relativno uinkovita, snaga ove LEDice je bila vrlo mala. U `70-ima je koritenje novih poluvodikih materijala dozvoljavalo proizvodnju LED dioda u vie boja. Te boje su zelena, naranasta i uta. Snaga tih LED dioda je jo uvijek relativno mala. Tehnologija laserske diode istraena je u `80-ima i to je bilo ogromno poboljanje u smislu izlazne jaine svjetlosti. Zbog relativno male potronje, LED se na tritu tijekom 1990-ih usmjerava prema tritu ekrana, automobilske i prometne signalizacije. Veoma vano otkrie slijedi u 1993. od Shuji Nakamura, koji radi za Nichia. To je bio plavi LED, sa kojim je zavrio 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 stoljea LED trite je bilo odvedeno do nove razine s izumom u Luxeonu. Luxeon je ponudio 10 puta jau izlaznu svjetlost nego postojee diode. Klju uspjeha Luxeona je patentirana metoda prijenosa topline to je dozvoljavalo LED diodi daleko vee snage nego to je prethodno bilo ostvarivo.

19


LCD, LED i

Od samog poetka su i drugi proizvoai takoer uvedeni u razvijanje diode visoke snage i visoke djelotvornosti. Lumileds je takoer razvio proizvodnju 'toplo bijele' diode s temperaturom boje od 3200 K. Mnogi sada proizvode LED vrlo visoke snage, meutim zbog napredovanja tehnologije ta proizvodnja je postala predmet vrlo pogrene usporedbe. esto je sluaj da vrlo snane 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 budunost. Trenutna efikasnost od 80-90 Lumena po Wattu uvjerava nas da e LED tehnologija u ne previe dalekoj budunosti biti u izravnoj konkurenciji s ostalim izvorima svjetlosti. Budunost je obeavajua LED se razvija nevjerovatnom brzinom sa novijim, boljim, jaim, manjim proizvodima koji se nude na tritu iroke potronje. U sijenju 2004, 1 Watt dioda davala je izlaznu koliinu svjetlosti od 18 Lumena, a u sijenju 2006, 1 Watt dioda davala je izlazni koliinu svjetlosti od 50 lumena. To je napredak u dramatinom poveanju izlazne svjetlosti i zato e LED tehnologija brzo promijeniti lice industrije osvjetljenja.Upravo je to potencijal koji trai od kompanija da ulou milijarde u ovu tehnologiju, ak privlae investicije iz vlade koja je oduevljena ovom revolucionarnom tehnologijom koja tedi energiju i daje dugovjeni izvor svjetla. Blagodati LED tehnologije Dugovjenost, velika iskoristivosti i odravanje Za razliku od konvencionalnih izvora svjetlosti LED ne podlijee iznenadnim pregorijevanjem ili "neradom". Umjesto toga LED postupno degradira jainu svjetlosti tokom radnog vijeka. Moe se predvidjeti da oslabi intenzitet svjetlosti u prosjeku na 70% od poetnog intenziteta nakon 50.000 sati rada. U primjeni gdje izvor svjetla radi 12 sata dnevno, to bi znailo da nakon 11 godina intenzitet svjetla pada na 0% od poetnog. Jeftino odravanje Kako LED elementi traju najmanje 10 puta dulje od konvencionalnih izvoria svjetlosti, nema potrebe da se esto zamjenjuju, to dovodi do smanjivanja ili uklanjanja tekuih odravanja i periodine trokove zamjene arulja. Standardna arulja obino 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 tekue odravanje i periodine trokove zamjene arulja. Takoer je vano naglasiti da se kraj radnog vijeka LED proizvoda smatra kada jaina svjetlosti padne ispod 70% poetne jaine svjetla a ne nagli prekid rada. LED je obino mnogo manjih dimenzija od konvencionalnih izvora svjetla, ime se drastino mijenja projektiranje i primjena proizvoda u cijelom svijetu. Radei sa LED proizvodima moemo omoguiti skrivene izvore svjetlosti i eliminirati vizualno velike svjetiljke a opet omoguiti i stvaranje arobnih efekta osvjetljenjem. Fleksibilnost LEDa omoguava nova, razigrana, inovativna rjeenja osvjetljavanja koja nikada prije nije bila mogua. ivopisane boje bez filtera LED ne zahtijeva filtere za izradu obojene svjetlosti, dok se prije, raznim filterima, dobivala zasiena 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 neeljene dijelove bijele svjetlosti, a proputaju dijelove svjetlosti koji nisu ispravne boje, dakle, izgube energiju. Na semaforima je, na primjer, sijalicu od 150W zamijenila crvena LED dioda od 12 Watt, to je rezultiralo dramatinim padom potronje i nisko odravanje. Ove jake primarne boje takoer se mogu koristiti za kreiranje RGB boje u mix sistemima gdje se postiu veoma iroki spektri boja. Usmjerena svjetlost Svjetlost emitirana iz diode je usmjerena. Tipini 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% to znai da u nekim sluajevima i vie od polovice svjetlo nije usmjerena u eljenom pravcu. LED dioda po prirodi je usmjerena svjetlost i kao takva rezultira uinkovitou od 80 do 90%, zahtijevajui manje lumena ukupno da prui istu razinu osvjetljavanja. LED diode su ureaji u vrstom stanju i ne sadre pokretne dijelove i ne mogu izgorjeti na nain klasinih izvora svjetlosti. Kao takve mogu se koristiti u aplikacijama sa jakim vibracijama. Kod njih nema nita to se moe pokvariti, slomiti, smrviti, procuriti ili kontaminirati. Napravljene kao takve, iznimno robusno i izdrljivo, ine idealno rjeenje 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 upravljake programe kako bi se omoguilo paljenje. Hladni start nije problem kod LEDa i pogodna je za temperature okoline i do -40 C, to jako pojednostavljuje dizajn i smanjuje trokove za takve specifine aplikacije. Potpuno dimabilno bez promjene boje LED diode su potpuno dimabilne sa standardnim tehnologijama upravljakih jedinica bez rtvovanja bilo koje karakteristike osvjetljenja. Upravljake jedinice mogu biti kompatibilne za dimanje sistemom 1-10V, DMX ili osnovno dimanje, nudei glatke prijelaze i tone kontrole bez pomaka u boji. Bez ive ili UV zraenja Za razliku od fluorescentnih izvora svjetlosti, LED ne sadri ivu. Uklanjanjem ive iz sistema rasvjete omoguava nam da ispunimo sve budue stroge ekoloke propise. Nema zagrijavanja ili UV zraenja u snopu svjetlosti. Konvencionalni izvori svjetlosti, uz vidljive komponente, sadre i nevidljiva zraenja. Zraenja mogu biti vrlo kratka talasna duina plava, poznata i kao ultraljubiasta, ili duga talasna duina crvena, poznata i kao infracrvena (UV), to uzrokuje toplinu. UV zraenje moe otetiti materijale, uzrokuje promjene u boji i eventualno degradira veinu materijala na koje se presijava. Za muzeje i druge aplikacije gdje je ultraljubiasto svjetlo nepoeljno, LED rasvjeta je idealno rjeenje. Karakteristika nezagrijavanja LEDa takoer je vana u podrujima gdje aplikacija ne smije biti vrua. Nedostaci LED tehnologije Prvobitna procjena LED je trenutno skuplji od konvencionalnih tehnologija rasvjete. Meutim, zbog napretka u tehnologiji gdje je potronja mala a trajnost velika, LED je u konanici jeftiniji od tradicionalnih izvora svjetlosti. Loe projektiranje stvara probleme u implementaciji LEDa koji uvelike ovisi o temperaturi radnog okruenja. Postavljanje LEDa u ambijent visoke temeprature moe dovesti do

22


LCD, LED i

pregrijavanja LED proizvoda i na kraju do kvara. Adekvatan hladnjak je nuan za odravanje dugovjenosti 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 matrinom polju elektroda, pobuuju LED elementi - organski slojevi koje emitiraju svjetlo, koji su sloeni u TRIODE po slinim naelima kao kod CRT i LED ureaja. Dakle, u pitanju je tehnologija koja ne trai pozadinsko svijetlo. Potronja energije je mala, a intenzitet generiranog svjetla sve je blii osobitostima koje imaju LCD i PLAZMA i u potpunosti

23


LCD, LED i

zadovoljavaju za ugradnju u mobitele ili prenosive MP3 plejere i sline male elektronike ureaje. Izrada za njih je poprilino jednostavna, ali za monitore ova tehnologija je jo uvijek preskupa. Na staklenu ili plastinu 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 razliite boje (RGB u ovom sluaju). Na organski sloj nanosi se ETL (Electron Transporting Layer) na kojem je katoda. Kada se izmeu anode i katode prikljui naponski izvor i regulirano propusti struja kroz diodu, rezultat je emitiranje svijetla.

Sl. 18. Nain rada Oled monitora Upravljaka elektroda ANALOGNIM signalom nadzire protok struje kroz diodu prema shemi spajanja koja slii na sliku 18 uz dodatak diode paralelno s kondenzatorom. Dakle, svaka RGB trioda i svaki njen sastavni R, G ili B element adresirani su mreom (matricom) vodova i elektroda koje nadziru elektroniki sklopovi. Elektroniki sklopovi na osnovu primljenog signala slike odreuju to i kako s pojedinom triodom i njenim elementima treba raditi. Na slian nain 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

Mogue je ostvariti upravljanje s diodama izravnom promjenom napona izmeu anode i katode (pasivna matrica) ali je upravljaka elektronika sloenija. Vrijeme odziva diode je vrlo malo (reda ms) to uz svakodnevna poboljanja glede generirane koliine svjetlosti garantira sve masovniju uporabu ovakvih monitora u budunosti. Osim toga slojevi su od materijala koji omoguavaju savijanje te uz plastinu podlogu zaslon ne mora biti potpuno ravan. Poto cjelokupni sustav proputa svijetlost, pojednostavljuje se postupak za smanjivanje bljeska od vanjskog svijetla to s dosadanjim monitorima bilo koje vrste nije sluaj. Osim navedenog, svoju primjenu ova tehnologija nema samo za monitore. Glede zahtijeva za prikaz HD1080 sadraja, bez obzira koja vrsta monitora se koristi, preporuljivo 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 razliitih fizikih dimenzija za istu nativnu rezoluciju imaju vei DPI to omoguava kvalitetno promatranje slike na manjoj udaljenosti od monitora. Promatranje slike na velikom monitoru iz neposredne blizine ne ini dobar ugoaj 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 naelo bombardiranja i pobude fosfornih elemenata zaslona s ultraljubiastim zraenjem (UV) iz ioniziranog 'mjehura' plina. Svjetlost koja se pri tome stvara proporcionalna je jaini UV zraenja koje je proporcionalno razlici potencijala izmeu pobudnih elektroda. Primjer kako se navedeni proces odvija u okoliu 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 izmeu dvije staklene podloge nalazi se plin ksenon ili neon pod niskim tlakom. U normalnim okolnostima, taj plin je sainjen od skupa nenabijenih estica tj. atoma koji imaju isti broj protona (pozitivno nabijenih estica) i elektrona - plazma. Elektrini potencijal izmeu pobudnih elektroda uzrokuje ionizaciju plina u bliem okoliu oko elektroda u vidu 'mjehura'. Kada su pobuene, estice se meusobno sudaraju. Ti sudari pobuuju atome plina u plazmi i pri tome se oslobaa svjetlost.

Sl. 20. Naelo rada plazma monitora Potencija pobudnih elektroda sam po sebi nije dovoljan ako im pri tome ne 'pomae' potencijal adresne elektrode. Ako se pogleda prostorna organizacija zaslona prema slici 20, moe se zakljuiti da e mjehur nastati samo na mjestima gdje se spomenute elektrode 'kriaju'. Dakle, omoguava se kontrolirano UV zraenje u malom podruju na tono definiranoj lokaciji. Ako je adresna elektroda 'R' ili G' ili 'B' na nekom potencijalu, mjehur e nastati samo izmeu elektroda '1-1' ako izmeu njih ima razlike potencijala ali nee izmeu 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 elektroniki sklop koji na osnovu primljenog signala slike odluuje na kojem e mjestu izazvati ionizaciju a na kojem nee. UV zraenje usmjereno je prema podlozi a zraenje fosfornog premaza prema zaslonu koji stoga mora biti proziran za vidljivo svijetlo. Kako bi se stvaranje mjehura to bolje lokaliziralo fosforni premazi boja odvojeni su izolacionom pregradom (separator) te konstrukcija slii na fosforni premaz u CRT s TRINITRON naelima rada. Da bi se lokalizacija mjehura to vie poboljala postoji i koncept izrade koji unutar premaza za jednu boju ima poprene separatore izmeu elektroda '1-1' i '2-2' na primjer, tako da kompletan fosforni premaz slii na skup mikro kutijica sloenih tako da slie na veliku papirnatu podlogu za spremanje jaja ili na pelinje sae. Tehnologija je dosta skupa i pogodna je za monitore velikih dimenzija te se stoga za PC jo uvijek radije koriste LCD monitori ili nove nadolazee tehnologije od kojih je jedna opisana na narednoj stranici. Zajedniko za CRT i PLAZMA tehnologiju je osobina da obje koriste pobuivanje fosfornih elemenata razliitih boja te da im ne treba pozadinsko svijetlo kao za LCD tehnologiju. Gledljivost iz ugla im je dobra. Moglo bi se ak rei da je PLAZMA hrpa malih CRT ureaja.

28


LCD, LED i

Literatura www.wikipedia.rs

29

Seminar LCD LED i Plazma Monitori

Documents

Transcript of Seminar LCD LED i Plazma Monitori