Jegyzetelési segédlet 6. Informatikai rendszerelemek tárgyhoz 2009 Szerkesztett változat Géczy László
Rögzítés nélküli megjelenítés eszköze a képernyő (a display, monitor, TV képernyő) fizikai alapelv és műszaki megoldás szerint Katódsugárcsöves (Cathode Ray Tube) Folyadékkristályos (Liquid Crystal Display) LED-es Lumineszcens (Light Emitting Diode) Plazma
képernyő felbontása szerint vízszintes képpontszám* függőleges képpontszám VGA 640*480, 256 szín SVGA 800*600, 256, 24 bites szín XGA 1024*768, 256, 24 bites szín EWS 1268*1024, 256, 24 bites szín S-EWS 1600*1200, 256, 24 bites szín Grafikus 2048*1568, 24 bites szín
Video, hardware Display resolutions Widescreen variants MDA, Hercules, CGA, EGA, VGA, MCGA, 8514, XGA QQVGA, HQVGA, QVGA, HVGA, VGA, SVGA, XGA, XGA+, SXGA, SXGA+, UXGA, QXGA, QSXGA, QUXGA, HXGA, HSXGA, HUXGA WQVGA, WVGA, WXGA, WSXGA/WXGA+, WSXGA+, WUXGA, WQXGA, WQSXGA, WQUXGA, WHXGA, WHSXGA, WHUXGA x y Pixels Aspect Name (width (height (X*10 ) ) 6 ) Ratio VGA 640 480 0.31 4/3 SVGA 800 600 0.48 4/3 XGA 1024 768 0.79 4/3 15" 38cm XGA+ 1152 864 1.00 4/3 17" 43cm 43- SXGA 1280 1024 1,31 5/4 17-19" 48cm SXGA+ 1400 1050 1.47 4/3 Typical screen UXGA 1600 1200 1.92 4/3 20" 51cm QXGA 2048 1536 3,15 4/3 30" 76cm
A katódsugárcső
A C Az elektronsugár pásztázó mozgása a képernyő felületén Non interlaced technika B Az elektronsugarat eltérítő feszültség, vízszintes eltérítés U eltérítő B U amplitúdó A t 0 t 1 C idő A pásztázó elektronsugár következménye a képponton történő fény intenzitás ingadozás. A frissítési gyakoriság (képfrekvencia) alapértéken 50Hz, de beállítható 70Hz-nél nagyobbra is. 100% 60% Képpont fény intenzitása frissítési ciklus idő
A szem leképzésének lényege A szem belsejében a fénysugarak először a szaru hártyán, majd a szivárványhártya középső nyílásán (a pupillán) haladnak át. Az állandó domborulatú szaruhártya és a változtatható fénytörésű szemlencse révén éles kép jelenik meg a retinán. Az optikai lencsék törvényeinek megfelelően fordított kép Vetül a recehártyára, agyunk azonban visszafordítja a képet a tárgyak valódi helyzetének megfelelően. A retinán a fényérzékeny sejtek két fajtája található: pálcikák és a csapok. A 125 millió pálcika a feketefehér árnyalatokat érzékeli. Az 5-7 millió csap háromféle típusa egy-egy alapszínre érzékeny: ezek a vörös, kék, és a zöld. A csapok többsége a retina közepén sorakozik, és az ún. sárgafoltban tömörül - ez az éleslátás helye, ahol egyáltalán nincsenek pálcikák. A retina többi részén főként pálcikák és elszórt csapok találhatók.
A szemmozgás sajátosságait bemutató ábrák csoportonként szemlélve a vizsgálathoz szükséges követési minta a vonalakat folyamatosan egymás után követve a mintát tetszőlegesen vizsgálva
A CRT képernyő káros hatása A pásztázó elektronsugár következménye a képponton történő intenzitás ingadozás. A szemmozgás sajátosságaival szembeállítva Az adott helyen az interferencia véletlenszerűen, de nagy gyakoriságú előfordulása a szem túlterhelését okozhatja. a két mozgás interferenciát okozhat
A színes kép előállításának technikái a) apertura rács trinitron technika b) slot maszk c) dot-trio maszk
A CRT méret viszonyai Képernyő méretei kép méret [inch] képcső teljes hoszszúsága [mm] számított képátló képcső átló képcső szélesség kép arány magasság görbületi sugár [mm] relatív görbület [mm] [mm] [mm] [mm] km l km*25,4 d s m s/m r m/r 10 273,5 254,0 270,4 231,8 181,8 4/3 195,0 0,9 12 315,7 304,8 323,0 282,0 221,1 4/3 646,8 0,3 14 344,5 355,6 372,0 317,0 248,0 4/3 575,0 0,4 15 346,7 381,0 397,0 329,0 264,6 4/3 1200,0 0,2 17 374,8 431,8 444,0 371,2 295,4 4/3 1370,0 0,2 20 434,3 508,0 517,5 441,1 345,8 4/3 819,7 0,4 21 442,7 533,4 548,7 458,2 364,4 4/3 1730,0 0,2
A görbület csökkenésének előnyei domború CRT képernyő oldalról vizsgáló ábrával CRT képernyő szemből vizsgáló ábrával sík CRT képernyő oldalról vizsgáló ábrával forrás
A görbület csökkenésének előnyei A párna vagy hordó hiba nem zavarja a szemet forrás
A görbület csökkenésének előnyei A helység világítás hatásaival szemben Domború képernyőről visszaverődő fény szóródása Sík képernyőről visszaverődő fény forrás
A Flatron képernyő vázlatos belső felépítése Teljesen sík lap Hi-LB-MQ elektronágyú tölcsér W-ARAS réteg Sík maszk Védő üveg a W-ARAS réteg fölött Flat forrás
A CRT és a Flatron közötti különbség FST Dyna Flat CRT Natural Flat CRT Flatron képernyő szerkezete külső felület belső felület görbült görbült sík görbült sík vízszintesen görbült sík sík jellemzők tükröződés/ hamis fények gyengéje az erős domborodás csökkentett torzítás árnyékok jobb és bal oldalon minimális torzítás és tükröződés vízszintes vonalak jelennek meg minimális tükröződés nagy látószög szem védelem első hatásként konkáv látvány forrás
A sík képernyőhöz összetett elektronágyú kell Egyszerű elektronágyú képpontjai Dinamikus elektronágyú képpontjai Több lépéses négyszeres elektronágyú képpontjai (MQ) képernyő közepe legfelső sor képpontja sarkok képpontjai képernyő középvonalai legtávolabbi vízszintes pont A függőleges torzulások az elektronágyuk fejlesztésével egyre kisebbek. forrás
A slot maszk előnye Dot maszk 0,12mm Slot maszk 0,025mm 0,26mm 0,24mm Vékonyabb a maszk - 0,12=5*0,025: rugalmasabb és így megelőzi a torzulását a lyukak finomabb leképzést biztosítanak, a felbontás jobb csökkenti az elektronsugarak véletlen hibáját növeli a kép fényességét, tisztaságát. forrás
A képernyő felületén jelentkező kép minőség rontó hatások csökkentése belépő fény W-ARAS réteg csillogás gátlóval kezelt felület Külső felületről visszavert fény (elsődleges reflexió) elektronsugár Foszfor felületről visszavert fény (másodlagos reflexió) Kép fényesség sötétre színezett üveg foszfor forrás
A színes képernyő felbontása (dpi - dot pro inch) Red 1 inch = 25,4 mm Képernyő minősítése ~ 100 dpi Green Blue Képernyő minősége a nyomtatókkal összehasonlítva Tintacseppes (Inkjet) nyomtató 600 dpi felbontással dolgozik. Azonos felbontás mellett a felület arányok az ábrán láthatók. Képernyő
A színes CRT leképzési hibái Jó Párna hiba Hordó hiba Képernyő teszt Check Screen
DIGITÁLIS KÉP Hogyan jön létre a digitális kép? A digitális kép, rengeteg képpontból (pixel-ből) áll. A digitális képeket egymás melletti pixel milliók alkotják.
Digitális kép Pixel: A digitális kép legkisebb alkotórésze, amely a digitális berendezés memóriájában egy bájt helyet foglal el Egy bájt (byte) nyolc bitből áll 0 0 1 0 0 1 1 1 Egy bit a legkisebb digitális egység. Csak igen (1), vagy nem (0) értékü lehet. 00000000 00000001 00000010 00000011 A bitek mindegyike egy értéket képvisel a bájton belül, ami 256 kombinációt eredményez. 11111100 10111101 11111110 11111111
Videó kártya és a színes kép minősége Címzés vezérlés 8 bites R(ed) D/A konverter Videó erősítő RAM Videó RAM 8 bites G(reen) D/A konverter Videó erősítő képernyő 8 bites B(lue) D/A konverter Videó erősítő Videó kártya Színmélység: 256 különböző szín 65536 különböző szín 16777216 különböző szín A szükséges regiszter nagyság: 8 bit 16 bit 24 bit Nagyobb színm nmélységhez nagyobb videó memória kell!
forrás Videó kártya és a kép minősége 1,E+07 1,E+06 képontok száma 1,E+05 sávszélesség [khz] 1,E+04 1024*768 1280*1024 1600*1200 1600*1200 1800*1440 képernyő felbontása 1024*768 1280*1024 1600*1200 1600*1200 1800*1440 képontok száma 786432 1310720 1920000 1920000 2593800 sávszélesség [khz] 80000 108000 230000 202500 230000
Képernyő felbontás és kép frissítési frekvencia képfrissítési frekvencia [Hz] 1800*1440 180 160 140 120 100 80 60 40 800*600 1024*768 1280*1024 1600*1200 1800*1440 képernyõ felbontása forrás
A folyadékkristály az LCD működésének alapja Mi a folyadékkristály? A folyadék kristályos anyagok szerves vegyületek. Bizonyos hőmérséklettartományban a közönséges folyadékokhoz hasonlóak, ugyanakkor azonban a szilárd kristályos testekre jellemző optikai tulajdonságokkal is rendelkeznek. Ez az anyag molekuláinak térbeli és iránybeli rendezettségére utalnak. A folyadék kristályok általában koleszterinek. Az olajok, a zsírok koleszterin tartalmúak. A jó minőségű házi zsíron megfigyelhetők a koleszterin kristályok, mert ezek szerkezete grízes megjelenésű.
A folyadékkristályok szerkezete A folyadék kristályos anyag molekuláinak térbeli és iránybeli rendezettsége irányfüggő polarizálhatóságára vezethető vissza. A különböző nematikus kristályos rétegek geometriai modelljei párhuzamos irányultság merőleges irányultság csavart irányultság
Merőleges irányultságot felhasználó LCD - folyadékkristályos kijelző Az első alkalmazások kis méretűek voltak és csak órák kijelzőiként használták. Nincs saját fénye! Kísérletek történtek komolyabb alkalmazásokra, de nagyobb áttörés ezzel a módszerrel nem sikerült.
Komoly áttörést jelentett a TN és a TFT technika alkalmazása Mi a TN? Twisted nematic, azaz csavart geometria orientáció. Egyszeresen csavart geometria orientáció. Kétszeresen csavart geometria orientáció. (Twin Twisted nematic) polarizáló lapok polarizáló lapok
Mi a TFT? Thin Film Tranzisztor, azaz kijelző mátrix felületére integrált tranzisztor, amely közvetlenül az LCD képpontjait hajtja meg. LCD kijelző mátrix szigetelő tároló kapacitás C S szomszédos kapuvezeték adatvezeték pixel felülete C LC szomszédos adatvezeték kapuvezeték TFT C GD Adat feszültség Mintavevő impulzus LCD képpont és villamos modellje C GS C S C LC C párhuzamos C parasita
Az LCD-nek csináltak saját fényforrást A sikeres újítások megnövelték az alkalmazási lehetőségeket, célszerűnek mutatkozott a színes képernyő előállítása is. A külső fény azonban bizonytalanná tette a szín arányokat és szín mélységeket. Ezért saját beépített fényforrást használnak. színszűrők Egy színes képpont folyadékkristály fényforrás
Az LCD képpontjai
Plazma képernyő felépítése Közel légköri nyomású nemes gáz (pl.: neon) van a cellában. Villamos működési modellje egy alkalmazási példa
Plazma gázcella A NEC Capsulated Color Filter (CCF) technológiája Kisülés UV sugarak Képpont fénye Átlátszó elektródák Üveg Szigetelő réteg Védő réteg Látható fénysugarak Sötét háttér Mély elektróda Vörös foszfor (R) Kék foszfor (B) Zöld foszfor (G) forrás NEC
Plazma képernyő szín cellái CCF-ek Tiszta vörös fény (R) Tiszta zöld fény (G) Tiszta kék fény (B) Külső fény és a nem kívánatos visszaverődés gáz cellák Nem kívánt felvillanás A CCF technológia növeli a szín tisztaságot és a kontrasztot. forrás NEC
Lumineszcens képernyő felépítése sor elektródák (fém) elektrolumineszcens anyag (foszfor) transzparens oszlop elektródák (átlátszó fém) üveg hordozó (üveg substrate) megjelenítési oldal egy alkalmazási példa
Ú j k a t ó t e c h d s u g a r a s a n ik forrás
Vékony réteg CRT képernyő működési vázlata homlok felület katód lyuk katód gyorsító feszültség elektron elektronok forrás alumínium réteg üveg réteg foszfor réteg
Vékony réteg CRT képernyő működési fázisai forrás
forrás Vékony réteg CRT és TFT LCD képernyő összehasonlítása
Vékony réteg CRT képernyő forrás