Képmegjelenítık osztályozása
Képmegjelenítık
Képmegjelenítõk
Monitorok
Katódsugárcsöves
Vetítõk
Lapos képernyõk
Aktív önvilágító
Plazma
Passzív nem önvilágító
További képmegjelenítõk
Katódsugárcsöves
Sisakba szerelt
Mechanikus
Elektronikus papír
LCD-s
Folyadékkristályos
Vákuum fluoreszcens Téremissziós
Elektrolumineszcens VilágítóDiódás (LED)
Képmegjelenítık fı jellemzıi
Hány függetlenül megcímezhetı képpontot (pixel) lehet egy sorba egymás mellé tenni – hány sor fér el egymás alatt A képpontok címzési technikája – sorrol sorra rajzolja fel a képet a megjelenítı (pl. crt) vagy sorok és oszlopok mátrixában történik a címzés (pl. LCD) Mi a létrehozott képben a legfinomabb vonalszerkezet? Milyen kontraszttal lehet megvalósítani?
Képmegjelenítık fı jellemzıi
Legnagyobb képfrissítési frekvencia Irás vagy kép legnagyobb váltási sebessége – utókép hatás mértéke (egér csíkot húz – kis váltási sebesség)
Monitor felbontások
CRT Monitorok
Optimális fizikai méret – 50-60 cm-rıl kényelmesen olvashatóak a betők
Megnevezés
Sor x Oszlop pixelben
Megjeleníthetı színek száma
Optimális képmegjelenítı méret
640 x 350 640 x 480 800 x 600
16 16 16
14” 15”
VGA
640x480 320 x 200
16 256
14” 14”
SVGA
1024 x 768 1280 x 1024
16/256 16/256
17” 21”
XGA
1024x768 640 x 480
256 65 536
17” 14”
CRT Monitorok
CRT – Cathod Ray Tube – katódsugárcsı 1928 óta televíziós képek megjelenítéséhez használjuk Raszter grafika elvén jelenik meg a kép
CRT – Cathod Ray Tube – katódsugárcsı
Braun-féle csı
EGA
Sorrol sorra jelenik meg a kép bal-felsı sarokból indulva végigpásztázza az adott sort, kicsit elmozdul lefelé és visszaugrik a köv. sor elejére
Vákuumcsıben nagy feszültség hatására elektronok lépnek ki (1869 – Hittorf) Braun a nyaláb útjába eltérítı rendszert épített, a csı homlokfalára lumineszkáló fényporbevonatot vitt
CRT Monitorok
CRT – Cathod Ray Tube – katódsugárcsı
Interlaced: minden páratlan sor, majd minden páros sor kerül megjelenítésre
Non-interlaced: sorok folyamatosan egymás után kerülnek megjelenítésre
CRT Monitorok
CRT – Cathod Ray Tube – katódsugárcsı Elektronnyaláb által rajzolt sorok számától függ a függıleges felbontás Az e-nyaláb ki/be kapcsolási frekvenciájától pedig a vízszintes felbontás – videofrekvencia Adott pont fényereje az e-nyaláb erısségétıl függ
CRT Monitorok
CRT – Cathod Ray Tube – katódsugárcsı 1950 – színes CRT
Árnyékmaszk 3 e-nyaláb 3 fénypor (vörös, zöld, kék) – additív színkeverés
CRT elvi felépítése
Vákuum (nyomás miatt vastag üveg) Főtött katód (elektronok tudnak kilépni) Nyaláb eltérítés (elektromágnes) Fénypor Fényerı – necsapódási energia
CRT elvi felépítése
Árnyékmaszkos képcsı „elektronágyúk” háromszög elrendezésben Árnyékmaszk lyukain az egyes sugarak csak az R v. G v. B fényport találják el
kékfényport gerjesztõ elektronágyú
zöld fényport gerjesztõ elektronágyú vörös fényport gerjesztõ elektronágyú árnyékmaszk
fényporréteg
CRT elvi felépítése
CRT elvi felépítése
Árnyékmaszkos képcsı Árnyékmaszk:
Hevül – kis hıtágulási együtthatójú a jó Felmágnesezıdik (ekkor torzít, rossz színek) – lemágnesezés (degauss)
kékfényport gerjesztõ elektronágyú
zöld fényport gerjesztõ elektronágyú
Árnyékmaszkos képcsı In-line megoldás
vörös fényport gerjesztõ elektronágyú árnyékmaszk
Elektron ágyúk egy sorban Közös fókuszáló rendszer
in-line elektronágyu
árnyék maszk
fényporréteg
fénypor csíkok
CRT elvi felépítése
Trinitron maszkos CRT Sony szabadalom Árnyékmaszkba sok elektron csapódott – rontotta a csı hatásfokát Maszk helyett kifeszített húrok
CRT elvi felépítése
Trinitron maszkos CRT „húrok rezgése” ellen 1 (Trinitron) vagy 2 (Diamondtron) vízszintes rögzítıszál – ezel sötétebb csíkkén láthatóak) Függılegesen nincs görbület – hengerfelszín
CRT - Fényporréteg Szerepe
Elektronikus jel optikai jellé (foton) való átalakítása
Mőködése
Ha a fénypor utánvilágítása túl nagy: a kép mozgó részei csíkot húznak Túl kicsi: a kép pulzál (nagyob képfrekvenciával ez kiküszöbölhetı) 120
Elektronokkal való gerjesztésre elektronok kerülnek más energiaszintre, majd visszatérve az eredeti szintjükre fotont bocsáltanak ki A gerjesztés és az emisszió között hosszab idı eltelhet – utánvilágítás vagy foszforeszcencia (CRT kikapcs. után még dereng)
Színes képhez 3 különbözı színben emittáló fénypor kell (egy pixelt 3 subpixel alkot)
100
rel. intensity
CRT - Fényporréteg
80 60 40 20 0 400
500
600
wavelength, nm
Vékony CRT (FED – Field Emission Display)
CRT - Fényporréteg R,G,B színinger koordinátáit a színdiagramban szabvány rögzíti (Gammut)
0,9 520 nm
0,8
540 nm 510 nm
0,7
560 nm
G
0,6 500 nm
0,5
580 nm
y
0,4
2000 K 4000 K
0,3
600 nm R
7000 K 650 nm 100 000 K
0,2 0,1
475 nm B 400 nm
450 nm
0 0
0,1
0,2
0,3
0,4 x
0,5
0,6
0,7
0,8
700
Vékony CRT (FED – Field Emission Display)
Aktív (önvilágító) lapos megjelenítık
Kis tő formájú elektródákból reális mértékő (nem óriási, esetleg kivitelezhetetlen) anód-katód feszültségekre emisszió lép fel. Csúcsok élettartama a probléma (nanocsöves felépítés jó iránynak tőnik)
Pixelek címzése mátrix-szerő Adott sor/oszlop elektródáján van jel, ez kijelöl egy pixelt 0V ami aktív 0V (adott sor és oszlop +xV többi pixele ½ erıs 0V 0V vezérlést kap, de 0V 0V erre nem szabad 0V aktiválódniuk) 0V 0V -xV 0V 0V 0V 0V 0V 0V 0V
Aktív (önvilágító) lapos megjelenítık
Aktív (önvilágító) lapos megjelenítık
Plazma képmegjelenítı (PDP – Plasma Display Panel) CRT 21” felett már nagyon nagy mérető, de PDPkbıl még 40”-os is készül (1m+ átmérı) A nagy feszültség hatására a gáztér töltéshordozói gyorsulfokisülés felsö" üveglap " pixel határoló nak, ütköznek, geranód jesztett állapotból alapállapotba téréskor fény keletkezik. Ennek színe a felhasznált gáztól függ.
Színes plazma képmegjelenítı Töltıgáz UV-ben sugároz, a cellák foszforrétegét gerjeszti és azok a foszfortól függı színben sugároznak - Vezérléshez nagy feszültség kell - Pixelek távolsága 2x akkora mint CRT esetén (0,3-0,4 mm) - Kontraszt 1:100 + nagy felületeket lehet létrehozni
emittált fény
homlok üveglap
kisülés
átlátszó elektróda
UV sugárzás
hátlap
adat elektróda
kiegészíto" kisülés alsó üveglap
katód
vörös fénypor
zöld fénypor
kék fénypor
szigetelo" réteg
szigetelo" réteg
Világító diódás (LED-es) megjelenítık
A szubpixeleket LED-ek alkotják A LED-ek jelenlegi méretei miatt elsısorban nagyfelülető kijelzıkön használják OLED – Organic LED
Szerves alapú LED-ek Jó színjellemzık Stabilitási problémák, kék OLED élettartam problémák (pár év – de ez úgyis elég)
Passzív (nem önvilágító) képmegjelenítık Light from Diodes or a bit smaller
A Joint Venture of Philips Lighting and Agilent Technologies
A képernyıt megvilágítani v. átvilágítani kell Legismertebb passzív megjelenítı az LCD (Liquid Crystal Display – folyadékkristályos képmegjelenítı) Alapelv:
• 3 Mill. LEDs • 560 m2
Gerd O. Mueller, Regina Mueller-Mach
LumiLeds Advanced Labs
A folyadék halmazállapotú kristály molekuláinak irányítottsága valamilyen tér hatására megváltozik. Ez az optikai tulajdonságokat is megváltoztatja
Passzív (nem önvilágító) képmegjelenítık
LCD
A folyadékkristály molekulái egymáshoz képest valamilyen rendezett állapotot törekednek felvenni. Pl. a hosszúkás molekulák párhuzamosan állnak be A molekulák irányultságát a határoló felületek tulajdonságával is lehet állítani. Pl.: ék alakban ferde határolók vagy bemélyedések a.)
b.)
TN-LC(Twisted Nematic Liquid Crystal) Egymásra merıleges iránybeállítókkal 90°-os (Super TN-nél 270˘-os) csavarás érhetı el
Passzív (nem önvilágító) képmegjelenítık
A bemenı és kimenı oldalon a molekulák irányultságával megegyezı polárszőrık vannak. A molekulák csavarodása a fény polarizáltságát is „elcsavarják”, így a fény átjuta rétegen
Passzív (nem önvilágító) képmegjelenítık
(„halott” pixel világít – miért?)
Passzív (nem önvilágító) képmegjelenítık
Tipikus elrendezések
Feszültség hatására a kristályok párhuzamossá igyekeznek állni, így az átmenı fény polarizáltsága feszültség-függı. A fény utját így akár el is lehet zárni
Passzív (nem önvilágító) képmegjelenítık
LCD felépítése
Polárszőrı Üveg hordozóréteg Átlátszó elektródák Iránybeállító réteg LC-molekulák Színszőrık (RGB) Hátvilágítás (opcionális)
Passzív (nem önvilágító) képmegjelenítık
Passzív mátrixos elrendezés X és Y elektródák elektromos jeleivel kapcsolják az egyes pixeleket Idızítést pontosan kell kezelni
Kivetítık
Fı elrendezések
Passzív (nem önvilágító) képmegjelenítık
Aktív mátrixos elrendezés Minden pixelhez van egy tranzisztor vagy dióda amely a videojelet kapcsolja a cellára Pl. TFT (Thin Film Transistor) – nagyon gyors mőködés
Kivetítık
Hagyományos (Front projection) Hátul vetítıs (Rear projection)
Típusok
CRT (Cathod Ray Tube) LCD (Liquid Crystal Display) DLP (Digital Light Processing – Digital Micromirror Device DMD Chip segítségével)
CRT – három képcsı, a három alapszínnel, vetítılencsével
Kivetítık
LCD projektorok Egypaneles rendszer
Mőködése megegyezik az LCD monitorokéval, de az átvilágító fényforrás egy nagyteljesítményő lámpa
Kivetítık
Hárompaneles rendszer
Mindhárom alapszíningerhez saját LCD panel tartozik
Kivetítık
16µm2
Mikrotükrös kivetítık (DLP) A DMD (Digital Micromirror Device) chip felületén többszázezer mikrotükör helyezkedik el. Állásukat billentéssel lehet állítani (10 fok, lencsére vagy elnyelıre irányuljon) Az intenzitást a billegetés frekvenciájával lehet szabályozni
Kivetítık
DLP Típusok
1 DMD:
3 DMD:
Kivetítık
Megjelenítık problémái, célok
LCD vs. DLP DLP
Gyorsabb mőködés Nagyobb fényerı LCD Pontosabb képalkotás Pixelek hézagmentesen illeszkednek
Nagyobb felbontás Jobb pixelelrendezés
Csökkenteni nem nagyon lehet
DLP
„color fringe” („subpixeling” – „clear type”)
Jobb színek (több „primary”) Elektronikus papír (ne kelljen feszültség, kontrasztos legyen, esetleg felxibilis)
