E L E K T R O T E H N IČ K I F A K U L T E T B E O G R A D

PREGLED TEHNOLOGIJA PRIKAZIVAČKIH UREĐAJA

student: Vladimir Milošević 00/362

Beograd 4. 1. 2006.

2

Sadržaj 1 Uvod ................................................................................................................................... 3 2 CRT Monitori..................................................................................................................... 4

2.1 Uvod ........................................................................................................................... 4 2.2 Katodna cev................................................................................................................ 4 2.3 Fokusiranje elektronskog mlaza................................................................................. 6 2.4 Monitori sa preplitanjem - Interlacing ....................................................................... 7 2.5 Maske i rastojanje između tačaka............................................................................... 7 2.6 Maska sa “trijadama” tačaka ...................................................................................... 7 2.7 Trinitron tehnologija .................................................................................................. 8 2.8 Komande za podešavanje slike .................................................................................. 9 2.9 Rezolucija i brzina osvežavanja ................................................................................. 9 2.10 Veličina i oblik CRT monitora................................................................................. 10 2.11 Ravni ekrani – Flat Screen CRT .............................................................................. 10 2.12 Budućnost CRT monitora......................................................................................... 11

3 Displeji sa tečnim kristalima (LCD) ................................................................................ 13 3.1 Uvod ......................................................................................................................... 13 3.2 Princip rada .............................................................................................................. 14 3.3 Glavne karakteristike................................................................................................ 15 3.4 DSTN displeji........................................................................................................... 16 3.5 Boje, osvetljenost i kontrast ..................................................................................... 18 3.6 TFT displeji .............................................................................................................. 19 3.7 Preključivanje u ravni............................................................................................... 20 3.8 Vertikalni poredak.................................................................................................... 20 3.9 MVA......................................................................................................................... 21 3.10 Polisilicijumski paneli .............................................................................................. 22 3.11 Digitalni paneli ......................................................................................................... 22 3.12 Budućnost TFT monitora ......................................................................................... 23

4 Plazma displeji ................................................................................................................. 24 4.1 Uvod ......................................................................................................................... 24 4.2 Tehnologija Plazma ekrana ...................................................................................... 25 4.3 AliS - Alternate Lighting of Surfaces ...................................................................... 26 4.4 PALCD..................................................................................................................... 27

5 Nove tehnlogije ................................................................................................................ 28 5.1 Displeji sa emisijom polja ........................................................................................ 28 5.2 Tanke katodne cevi................................................................................................... 29 5.3 Polimeri koji emituju svetlost .................................................................................. 30 5.4 Digitalni procesori svetla (DLP) .............................................................................. 31 5.5 HAD technologija .................................................................................................... 31

6 Literatura .......................................................................................................................... 33

3

1 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. Ovaj rad će se baviti najzastupljenijim tipovima prikazivača, CRT i TFT, zatim Plazma ekranima, a biće i reči o nekim novim tehnologijama, koje tek treba da se dokažu na tržištu.

U drugom i trećem poglavlju će biti detaljno opisana dva najrasprostanjenija tipa

monitora – CRT (sa katodnom cevi) i TFT (displej sa tečnim kristalima), njihov istorijat, način funkcionisanja, prednosti i mane kao i dalji pravci razvoja ovih tehnologija. CRT monitori su bazirani na tehnologiji katodne cevi, koja je u upotrebi više od četrdeset godina u televizorima. Glave mane ovog tipa monitora su velike dimenzije, potrošnja struje, zračenje i nesavršena geometrija slike, ali uprkos tome oni su i dalje najzastupljeniji na PC trzistu zbog svoje dostpnosti i niske cene. Nova TFT tehnologija velikim delom prevazlazi sve probleme CRT monitora, ali ima svoje probleme: fiksnu rezoluciju slike, sporo vreme odziva piksela, manji ugao gledanja i visoku cenu koju duguje komplikovanim tehnološkim postupcima proizvodnje.

Četvrto poglavlje je posvećeno Plazma ekranima, koji se odlikuju slikom sa

izvanrednim bojama, velikim dimenzijama i širokim uglom gledanja. Zbog niske rezolucije i velikih dimenzija tačke ne nalaze se u standardnim kučnim PC konfiguracijama, već imaju primenu u prezentacijama multimedialnog sadrzaja većem broju gledalaca. Sličnost sa CRT ekranima je u tome sto su takođe emisivni i koriste fosfor, a sličnost LCD ekranima je u korišćenju XY matrice elektroda odvojenih dielektrikom da bi adresirali indivudualne delove slike. Najveća prepreka koju treba da savladaju je njihova nesposobnost da postignu glatku linearnu promenu od potpuno belog do potpuno tamnog. Proizvodnja je jednostavnija nego u slučaju LCD displeja, a troškovi su sličniji onima kod proizvodnje katodnih cevi, ali uz ograničen životni vek displeja od oko 10000 sati.

Peto poglavlje se bavi novim tehnologijama, od kojih neke predstavljaju dalja

unapređenja postojećih rešenja i kombinacije CRT i TFT tehnologija, a neke kreću sa razvojem u potpuno novim pravcima. Nećemo dugo morati da čekamo na nove tanke katodne cevi, debljine samo 3,5mm, displeje sa emisijom polja, ili ekrane na bazi plastičnih polimera. Najuzbudljivija od budućih tehnologija je definitivno HAD (holographic autostereoscopic display) holografski autostereoskopski displej, koji će omogućiti proizvodnju trodimenzionalnih ekrana.

4

2 CRT Monitori

2.1 Uvod

U savremenoj industriji koja se intenzivno razvija, donekle iznenađuje činjenica da je

tehnologija koja stoji iza monitora i televizije stara 100 godina. Katodnu cev, ili CRT (eng. cathode-ray tube) pronašao je nemački naučnik Ferdinand Braun 1897. godine, ali je ona upotrebljena u prvim televizorima tek kasnih 1940-ih godina. Mada su katodne cevi koje se danas nalaze u savremenim monitorima pretrpele modifikacije da bi se poboljšao kvalitet slike, one se još uvek zasnivaju na istim osnovnim principima.

Ova vrsta monitora, koja je danas najzastupljenija, je bazirana na TV tehnologiji.

Površina ekrana (prednji deo katodne cevi) je pokrivena osnovnim elementima, tj. fosfornim tačkama ili trakama. Na zadnjem kraju katodne cevi se nalazi elektronski top (tačnije tri topa za crvenu, plavu i zelenu boju) koji šalje snop elektrona u pravcu pojedinih tačaka i, u zavisnosti od intenziteta zraka, dobija se svetlija ili tamnija tačka date boje na ekranu. Kombinovanjem intenziteta crvene, plave i zelene boje se dobija bilo koja željena boja. Snop elektrona se usmerava elektromagnetima promenljive jačine koji se nalaze sa strana katodne cevi (zbog toga dolazi do poremećaja boje slike kada se magnet približi televizoru).

Većina monitora za računare koristi okrugle čestice fosfora i raspoređuje ih u

trougaonoj formaciji. Ove grupe se zovu "trijade" (ili "trojke"), a raspored je konstrukcija poznata kao trio tačaka. Kompanija Sony je razvila svoju tehnologiju prikaza, kombinacijom tri elektronska topa u jednom uređaju. Umesto klasične perforirane maske koriste rešetku otvora, što rezultuje jasnijim prikazom. Noviji monitori sa ravnim četvrtastim cevima imaju površinu ekrana veoma blago zakrivljenu, i veću površinu za prikaz.

Glavne mane CRT monitora su velike dimenzije, potrošnja struje, zračenje i

nesavršena geometrija slike. Uprkos tome, oni su i dalje najzastupljeniji na PC tržištu zbog svoje dostupnosti i niske cene.

2.2 Katodna cev

U suštini, katodna cev je zapečaćena

staklena komora (slika 1), bez vazduha u svojoj unutrašnjosti. Ona počinje grlićem i konusno se širi, sve dok ne oblikuje široku osnovu. Osnova je "ekran" monitora koji je sa unutrašnje strane pokriven matricom od više hiljada sićušnih fosfornih tačaka. Fosfori su hemikalije koje emituju svetlost kada su pobuđeni mlazom elektrona: različiti fosfori emituju svetlost različitih boja. Svaka tačka se sastoji od tri čestice obojenog fosfora: jedne crvene, jedne zelene i jedne plave. Ove grupe od po tri

2.1 Model katodne cevi

5

fosfora čine ono što je poznato kao jedan piksel (eng. pixel - picture element, ili picture cell). U "grliću " katodne cevi nalazi se elektronski top koji se sastoji od katode, izvora top-

lote i elemenata za fokusiranje. Monitori u boji imaju tri razdvojena elektronska topa, po jedan za svaku boju fosfora. Kombinacije različitih intenziteta svetlosti koju odaju crveni, zeleni i plavi fosfori mogu da stvore iluziju miliona boja. To se zove aditivno mešanje boja i predstavlja osnovu za sve displeje u boji sa katodnim cevima.

Slike se stvaraju kada elektroni iz elektronskog topa konvergiraju da bi udarili u odgo-

varajuće fosforne čestice (trojke), koje onda zasvetle u većoj ili manjoj meri. Elektronski top zrači elektrone kada je grejač dovoljno topao da oslobodi lektrone iz katode, koji se zatim usredsređuju u tanak mlaz pomoću elemenata za fokusiranje. Elektroni se usmeravaju ka česticama fosfora pomoću snažne, pozitivno naelektrisane anode, smeštene blizu ekrana.

Fosfori u jednoj grupi su tako blizu jedan

drugome da ljudsko oko zapaža njihovu kombi-naciju kao jedan obojeni piksel. Pre nego što elektronski mlaz udari u fosfornu tačku, on prolazi kroz perforiranu ploču smeštenu direktno ispred sloja fosfora, koja se zove "maska senke". Njena namena je da "maskira" elektronski mlaz, formirajući manji, više zaokrugljeni vrh koji mo-že čisto da udari u pojedinačni fosfor i da minimizuje "prelivanje", kod koga mlaz elektro-na osvetljava više od jedne tačke.

Mlaz se pomera po ekranu pomoću magnetnog polja stvorenog u okviru otklonskog

sistema. On polazi od gornjeg levog ugla (kada se gleda spreda u monitor) i pali se i gasi kako se kreće po redu, ili "rasteru". Kada udare o prednji deo ekrana, visoko-eneregetski elektroni se sudaraju sa česticama fosfora, u vezi sa odgovarajućim pikselima slike koja će se stvoriti na ekranu. Ovi sudari pretvaraju energiju u svetlost. Kada se završi jedan prolaz, elektronski mlaz se pomera jedan raster naniže i proces počinje ponovo. To se ponavlja sve dok se ne iscrta ceo ekran, kada se mlaz ponovo vraća na vrh da bi opet otpočeo sa opisanim procesom.

Najvažniji aspekt monitora je da bi on trebalo da ima stabilan prikaz na izabranoj

rezoluciji i paleti boja. Ekran koji treperi ili svetluca, posebno kad je veći deo slike beo, može da prouzrokuje nadraženost ili bol u očima, glavobolju i migrenu. Isto tako, važno je da su ka-rakteristike performanse monitora pažljivo usaglašene sa onima od grafičke kartice koja njime upravlja. Ništa ne vredi imati grafički akcelerator izuzetno visoke performanse, sposoban za vrlo visoke rezolucije na velikim brzinama osvežavanja bez treperenja, ako monitor ne može da prihvati taj signal.

Tri glavne karakteristike monitora su:

• maksimalna rezolucija koju će prikazati, • učestanost (vertikalnog) ozvežavanja • i da li je to u režimu sa preplitanjem ili bez preplitanja.

2.2 Šematski prikaz katodne cevi

6

2.3 Fokusiranje elektronskog mlaza

Ako elektronski mlaz nije pravilno usmeren maskom ili otvorima u rešetki, on će biti sprečen da prolazi ka fosfornom sloju, što ima za posledicu smanjenje osvetljenosti slike. Kako mlaz skanira, on može ponekad da se dobro usmeri i uspe da na željen način prođe kroz masku ili rešetku do fosfora. Rezultat toga je da se osvetljenost povećava i smanjuje, što stvara tzv. "moare" efekat, odnosno uzorak na ekranu u obliku talasa. Efekti "moare" su naj-češće vidljivi kada je pozadina na ekranu podešena na neki uzorak tačaka, na primer siva po-zadina koja se sastoji od naizmeničnih crnih i belih tačaka. Ovaj fenomen je stvarno uobičajen kod monitora sa poboljšanim tehnikama za fokusiranje, jer monitori sa lošim fokusom imaju širi elektronski mlaz i zato veće izglede da on pogodi fosfore umesto maske ili rešetke. U prošlosti, jedini način da se odstrane efekti "moare" bio je da se defokusira mlaz, ali sada ve-liki broj proizvođača monitora je razvio tehnike da se poveća dimenzija elektronskog mlaza bez degradiranja fokusa.

Veliki deo napora za poboljšanje slike katodne cevi bio je usmeren na stvaranje mlaza

sa manjim rasipanjem, tako da on može tačnije da pristupa manjim pojedinačnim tačkama na ekranu - što znači da ne dodiruje susedne tačke. To može da se postigne propuštanjem mlaza kroz manje otvore u sklopu rešetke elektronskog topa - ali po cenu smanjenja osvetljenosti slike. Naravno, to može da se spreči napajanjem katode većom strujom, da bi se oslobodilo više elektrona. Međutim, to će prouzrokovati da se barijum, koji je izvor elektrona, troši brže i tako smanjuje životni vek katode.

Odgovor firme Sony na ovu dilemu je SAGIC, ili G1 malog otvora sa impregniranom

katodom (Small Aperture G1 with Impregnated Cathode). Ovo podrazumeva katodu impreg-niranu materijalom od tungstena i barijuma čiji su oblik i količina menjani da bi se izbeglo da velika struja, potrebna za gušći elektronski mlaz, troši katodu. Ovo rešenje dozvoljava da prvi element rešetke - koji se zove G1 - bude napravljen sa mnogo manjim otvorom, smanjujući tako prečnik mlaza koji prolazi kroz ostatak katodne cevi. Do početka 1999. godine ta tehnologija je pomogla firmi Sony da smanji korak svoje rešetke otvora do 0,22 mm - u odnosu na 0,25 mm kod konvencionalnih cevi Trinitron - pa uži mlaz i rešetka otvora rade zajedno da bi dali primetno oštriju sliku.

Pored veličine tačke, kontrola njenog oblika je takođe od suštinske važnosti, pa

elektronski top mora da ispravlja greške koje se prirodno pojavljuju zbog geometrije cevi za optimalnu performansu. Problem nastaje zato što ugao pod kojim elektronski mlaz udara u ekran mora neophodno da se menja po širini i visini ekrana. Za tačke u središtu ekrana, mlaz prolazi pravo kroz elektronski top i, neskrenut od strane otklonskog sistema, udara fosfor po uglom od besprekornih 900. Međutim, kada se mlaz kreće bliže ivicama ekrana, on udara u fosfor pod izvesnim uglom, što prouzrokuje da osvetljena površina postaje sve više eliptična kako se taj ugao menja. Efekat je još gori u uglovima - posebno kod ekrana koji nisu savršeno ravni - kada se tačke povećavaju u oba pravca. Ako kvalitet slike ne treba da trpi od toga, izuzetno je važno da elektronski sklopovi monitora kompenzuju taj problem.

Korišćenjem dodatnih sastavnih delova u elektronskom topu, moguće je promeniti

sam mlaz u sinhronizaciji prebrisavanja mlaza preko ekrana. U stvari, mlaz se učini eliptičnim u suprotnom pravcu, tako da krajnji oblik tačke na ekranu ostaje okrugao.

7

2.4 Monitori sa preplitanjem - Interlacing

Monitor sa preplitanjem je onaj kod koga mlaz elektrona iscrtava svaku drugu liniju,

recimo prvu, treću, petu i tako dalje, sve dok ne iscrta ceo ekran, a zatim se vraća na vrh da bi iscrtao parne linije (recimo drugu liniju, četvrtu, šestu itd.). Monitor sa preplitanjem koji nudi brzinu osvežavanja od 100 Hz, osvežava svaku liniju samo 50 puta u sekundi, što daje očigledno treperenje. Kod monitora bez preplitanja (NI - non-interlaced), svaka linija se iscrtava pre vraćanja na vrh sledećeg kadra, što rezultuje daleko mirnijim prikazom. Da bi se sigurno dobio stabilan prikaz, potreban je monitor bez preplitanja sa brzinom osvežavanja od 70 Hz ili višom.

2.5 Maske i rastojanje između tačaka

Maksimalna rezolucija monitora ne zavisi samo od njegove najviše frekvencije

skaniranja. Drugi činilac je korak između tačaka, odnosno fizičko rastojanje između susednih fosfornih tačaka iste boje na unutrašnjoj površini katodne cevi. Tipično, ono je između 0,22 mm i 0,3 mm. Što je taj broj manji, finije i bolje se razlažu detalji. Međutim, pokušaj da se dobije značajno više piksela na monitoru bez dovoljnog rastojanja između tačaka prouzrokuje da veoma fini detalji, kao što je na primer sitniji tekst, deluju zamagljeno.

Postoji više načina da se grupišu tri čestice obojenog fosfora - zaista, nema razloga

zašto one ne bi bile okrugle čestice. Trenutno je u upotrebi veći broj različitih šema, pa treba obratiti pažnju kada se porede specifikacije rastojanja između tačaka različitih tipova. Kod standardnih maski za tačke, korak između tačaka je rastojanje između centara dve najbliže su-sedne fosforne tačke iste boje, mereno po dijagonali. Horizontalno rastojanje između tačaka je 0,866 puta korak između tačaka. Za maske koje koriste trake a ne tačke, korak je jednak hori-zontalnom rastojanju. To znači da bi korak tačaka na standardnoj katodnoj cevi sa maskom za tačke trebalo pomnožiti sa 0,866 pre nego što se on poredi sa korakom između tačaka tih dru-gih tipova monitora.

Teškoća pri direktnom poređenju vrednosti koraka između tačaka različitih pokazivača

znači da drugi činioci - kao što je konvergencija, video propusni opseg i oštrina - često predstavljaju bolju osnovu za poređenje monitora od rastojanja između tačaka.

2.6 Maska sa “trijadama” tačaka

Većina monitora za računare koristi okrugle čestice fosfora i raspoređuje ih u

trougaonoj formaciji. Ove grupe se zovu "trijade" (ili "trojke"), a raspored je konstrukcija poznata kao trio tačaka. Maska je smeštena direktno ispred sloja fosfora - svaka rupica odgovara jednom triju tačaka - i pomaže da se maskiraju nepotrebni elektroni, čime se izbegava njihovo rasipanje i zamagljivanje konačne slike.

Maska u sredini ekrana se više zagreva, zato što je tu rastojanje između izvora

elektrona i njihovog odredišta manje od onog na ivicama. Da bi se sprečilo da se ona

8

deformiše - i da netačno preusmeri elektrone - proizvođači je tipično konstruišu od legura sa veoma malim koeficijentom širenja na toploti.

Problem je što maska koja služi za sprečavanje rasipanja elektrona zauzima veliki deo

površine ekrana. Tamo gde su delovi maske, nema fosfora da svetli, a manje svetla znači tamniju sliku.

Sjaj slike je najvažniji za video punog pokreta i, pojavom multimedije, postaje sve

važniji tržišni činilac, tako da je urađen veliki broj unapređenja da bi se konstrukcije sa triom tačaka učinile svetlijim. Nove šeme filtriraju blještanje bez većeg uticaja na osvetljenost slike.

Katodna cev Microfilter firme Toshiba postavlja poseban filter nad svakom fosfornom

tačkom, što omogućava da se koristi različit fillter boje za svaku obojenu tačku. Filtri nad cr-venim tačkama, na primer, puštaju da svetli crveno, ali oni takođe apsorbuju druge boje od ambijentalnog svetla koje pada na ekran - boje koje bi se inače reflektovale kao blještanje. Rezultat su jasnije, čistije boje, sa manje blještanja. Druge firme nude slična poboljšanja. Katodna cev Crystal Vision firme Panasonic koristi tehnologiju koja se zove fosfor sa enkap-suliranom bojom (eng. ...), koja obavija svaku česticu fosfora njegovim sopstvenim filtrom, a ViewSonic nudi ekvivalentnu mogućnost kao deo njihovih SuperClear ekrana.

2.7 Trinitron tehnologija

Tokom 1960-ih godina, firma Sony je

razvila alternativnu cevnu tehnologiju poznatu kao Trinitron. Ona je kombinovala tri posebna elektronska topa u jednom uređaju, što Sony zove Pan Focus sistem. Što je najinteresantnije, cevi Trinitron bile su napravljene od delova cilin-dra, vertikalno ravnih, a horizontalno zakrivljenih, suprotno od konvencionalnih cevi, koje koriste delove sfere zakrivljene u obe ose. Umesto da grupišu tačke crvenog, zelenog i plavog forsfora u trijade, cevi Trinitron postavljaju svoje obojene fosfore u neprekidne vertikalne trake.

Dakle, radije nego da koriste čvrstu perforiranu ploču, cevi Trinitron upotrebljavaju

maske koje razdvajaju cele trake umesto svake tačke - što Sony zove "rešetka otvora". To zamenjuje masku nizom traka od legure koji ide vertikalno preko unutrašnjosti cevi. Umesto da koriste uobičajene trojke fosfornih tačaka, cevi zasnovane na rešetki otvora imaju fosforne linije bez horizontalnih prekida i tako se pouzdaju u tačnost elektronskog mlaza da definiše gornju i donju ivicu piksela. Kako je na taj način manji deo površine ekrana zauzet maskom, a fosfor neprekinut vertikalno, više fosfora svetli, što rezultuje jasnijim prikazom. Kod monitora sa rešetkom otvora, mera ekvivalentna rastojanju između tačaka je "rastojanje između traka".

Obzirom da su trake rešetke otvora veoma uske, postoji mogućnost da bi one mogle da

se pomeraju, zbog širenja ili vibracija. U pokušaju da se to eliminiše, montirane su

2.3 Trinitron elektronski topovi

9

horizontalne žice za prigušenje, da bi se povećala stabilnost. To smanjuje mogućnost razdešenosti rešetke otvora, koja može da prouzrokuje pojave vertikalnih prekida i zamagljenja. Loša strana rešenja je u tome što žice za prigušenje preprečuju put elektronima ka fosforu i vide se pri pažljivijem gledanju iz blizine. Cevi Trinitron ispod oko 17 inča mogu da izađu na kraj sa jednom žicom, dok one veće zahtevaju dve. Sledeći nedostatak je mehanička nestabilnost. Lak udarac monitora Trinitron sa strane može da prouzrokuje kolebanje slike koje se zapaža u trenutku. To je razumljivo, obzirom da se fine vertikalne žice učvršćuju horizontalno samo na jednom ili dva mesta.

2.8 Komande za podešavanje slike

Ne tako davno, naprednije komande nalazile su se samo na vrhunskim monitorima. Sada se čak i modeli za široko tržište mogu pohvaliti obiljem komandi za korekciju slike. To je zato što slika koju na monitor prosleđuje grafička kartica može biti podložna različitim izobličenjima. Slika ponekad može biti suviše daleko od jedne strane, ili se pojavljuje suviše visoko na ekranu, treba da se napravi širom ili višom. Ova podešavanja mogu da se učine upotrebom komandi za horizontalno ili vertikalno određivanje veličine i položaja. Najčešća od "geometrijskih komandi" je "izbočenost/jastučić" (eng. barrel/pincushion), koja ispravlja sliku od udubljivanja ka središtu, ili iskrivljenja ka spoljašnosti na ivicama. Popravka trapeziodnosti može da ispravi nagnute stranice. Popravka paralelograma sprečava sliku da se nagne na jednu stranu, dok neki modeli čak dozvoljavaju da se rotira cela slika.

Noviji CRT monitori imaju mogućnost da na ekranu prikazuju dodatnu grafiku.,

kojom ilustruju trenutna podešavanja. Nema standarda za grafiku na ekranu, tako da zbog toga postoji širok opseg različitih ikona, traka, boja i veličina u upotrebi. Neke od njih su bolje od onih drugih. Cela stvar je, međutim, u tome da podešavanja budu kako intuitivna, tako i brza i što je moguće lakša za korisnika.

2.9 Rezolucija i brzina osvežavanja

Rezolucija je broj piksela koji opisuje

grafička kartica na radnoj površini, izražena kao proizvod njihovog broja po horizontali i po vertikali. Standardna VGA rezolucija je 640 x 480 piksela. Najčešće SVGA rezolucije su 800 x 600 i 1024 x 768 piksela.

Brzina osvežavanja, ili vertikalna

frekvencija, meri se u Hercima (Hz) i predstavlja broj kadrova koji se prikazuje na ekranu u sekundi. Pri manjim učestanostima osvežavanja osetno je treperenje ekrana, koje postaje neprijatno prilikom dužeg rada. Brzina osvežavanja, dovoljna da ekran ne bi treperio, prihvaćena širom sveta, iznosi 70 Hz i više, mada standardi kao što je VESA povećavaju te frekvencije na 75 Hz ili 80 Hz.

2.4 Standardne rezolucije ekrana

10

Grafičke kartice računara stvaraju signal čija učestanost zavisi od odabrane rezolucije i brzine osvežavanja . Taj signal se zove horizontalna frekvencija skaniranja, HSF, i izražava se u kHz. Podizanje rezolucije i/ili brzine osvežavanja povećava signal HSF. Monitor sa višestrukim skaniranjem ili "auto-skan" monitor može da prihvati bilo koji signal koji je između minimalne i maksimalne HSF. Ako signal pada van opsega datog monitora, on neće moći da se prikaže.

2.10 Veličina i oblik CRT monitora

Do početka 1998. godine monitori dijagonale od 15 inča su postepeno klizili ka

jevtinom-prizemnom statusu, a oni od 17 inča, izvanredan izbor za rad na rezoluciji od 1024x768 piksela, pomerali su se u oblast rezervisanu za stone računare glavnog tržišta. Na vrhunskom delu, malo monitora od 21 inča nudilo je rezoluciju od 1800x1440.

Krajem 1997. godine, na tržištu se pojavio izvestan broj monitora od 19 inča, sa

cenama i fizičkom veličinom sličnim vrhunskim modelima od 17 inča, koji je nudio dobar odnos cene i performanse uz visoku rezoluciju. Monitor sa katodnom cevi od 19 inča je dobar izbor za 1280x1024 - što je minimalna rezolucija za ozbiljnu grafiku ili stono izdavaštvo i minimum snažnog korisnika u poslovnim primenama. To je takođe praktičan minimum za prikaz na 1600x1200, mada su za takvu rezoluciju poželjni veći monitori.

Jedan od glavnih problema monitora sa katodnom cevi je njihova veličina. Što je veća

vidljiva površina, to se povećava dubina katodne cevi.. Proizvođači katodnih cevi su pokušavali da smanje dubinu pomeranjem uobičajenog otklona od 90 stepeni na 100 ili 110 stepeni. Međutim, što se više skreće elektronski mlaz, teže je održavati njegov fokus. Radikalne mere koje se primenjuju uključuju i stavljanje otklonskih namotaja unutar stakla katodne cevi. Normalno, oni se nalaze oko vrata katodne cevi.

Rezultat ovog razvojnog napora je takozvana katodna cev sa "kratkim vratom".

Početkom 1998. godine, na tržište su stižu monitori od 17 inča sa kratkim vratom koji imaju dubinu oko 15 inča. Isto unapređenje je primenjeno i na monitore od 17, 19 i 21 inča, tako da je dubina monitora za oko dva inča manja od veličine njegove dijagonale.

Oblik ekrana monitora je drugi važan činilac. Tri najčešća oblika katodne cevi su

sferni (deo sfere, što se koristi kod najstarijih i najjevtinijih monitora), cilindrični (deo cilindra, koristi se kod katodnih cevi sa rešetkom otvora) i ravan četvrtasti (deo sfere koja je dovoljno velika da ekran izgleda gotovo ravan). Ravna četvrtasta cev (FST - flat square tube) je standardna u savremenim konstrukcijama monitora.

2.11 Ravni ekrani – Flat Screen CRT

11

Ravne četvrtaste cevi (FST) poboljšavaju ranije konstrukcije, jer imaju površinu ekrana sa veoma blagom zakrivljenošću. One takođe imaju veću površinu za prikaz, bližu ukupnoj veličini cevi i sa gotovo četvrtastim uglovima. Postoji i teškoća prilikom konstruisanja četvrtastog ekrana, jer što ekran predstavlja manji deo sfere, to je teže upravljati geometrijom i fokusom slike na takvom ekranu. Savremeni monitori zato koriste mikroprocesore da bi se primenile tehnike kao što je dinamičko fokusiranje i kompenzovao taj efekat.

Cevi FST zahtevaju posebnu leguru, Invar, za izradu maske. Ravan ekran znači da je

najkraći put mlaza u središtu ekrana. To je tačka u kojoj energija mlaza teži da se koncentriše i zato se maska tu više zagreva nego u uglovima i na ivicama displeja. Neravnomerno zagrevanje maske može da prouzrokuje njeno širenje, a zatim krivljenje i uplitanje. Bilo kakvo izobličenje maske znači da njeni otvori neće više odgovarati trijadama tačaka na ekranu i da će se kvalitet slike smanjiti. Legura Invar se koristi na najboljim monitorima, jer ima mali koeficijent širenja.

Najveći problem FST ekrana je što oni naglašavaju problem oblika elektronskog

mlaza koji je eliptičan u tački gde on udara u ivice ekrana. Pored toga, upotreba besprekorno ravnog stakla povećava optičku iluziju prouzrokovanu odbijanjem svetla, što daje rezultujućoj slici konkavan izgled. Zato su neki proizvođači cevi uveli zakrivljenost na unutrašnjoj površini ekrana, da bi se kompenzovali konkavan izgled slike.

2.12 Budućnost CRT monitora

S obzirom na to da je razvoj

tehnologije katodne cevi počeo 100 godina pre konkurentskih tehnologija, katodna cev je još uvek izvanredan proizvod. Ona je zasnovana na opšte razumljivim principima i koristi uobičajene raspoložive materijale. Rezultat su monitori čija je proizvodnja jevtina, odličnih performansi, koji daju stabilne slike u vernim bojama i sa visokim rezolucijama displeja.

Međutim, bez obzira koliko je dobra, katodna cev ima i sledeće očigledne nedostatke:

• troši mnogo električne energije; • njen jedini elektronski mlaz je sklon poremećajima fokusa; • greške u konvergenciji i promene boje po ekranu;

2.5 FST

2.6 Odnos dimenzija CRT i TFT monitora

12

• njena nezgrapna visokonaponska kola i jaka magnetna polja stvaraju štetno elektro-magnetsko zračenje;

• ona je, prosto, suviše velika.

Uprkos nedostacima i predviđanjima njihovog bliskog kraja, CRT monitori će još du-go zadržati na tržištu monitora za PC računare. Ipak, čak i najjači proizvođači monitora sa katodnim cevima danas troše ogromna sredstva na nova istraživanja i razvoj, neizbežno je da će jedna od više tehnologija displeja sa ravnim panelom, na duži rok pobediti katodne cevi.

13

3 Displeji sa tečnim kristalima (LCD)

3.1 Uvod

Tečne kristale je krajem 19.

veka prvi pronašao austrijski botaničar Friedrich Reinitzer, a sam termin "tečni kristal" smislio je malo kasnije nemački fizičar Otto Lehmann.

Tečni krstali su gotovo

providne supstance, koji imaju osobine i čvrste i tečne materije. Svetlo koje prolazi kroz tečne 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 u

različite oblasti koje obuhvataju minijaturnu televiziju, digitalne fotoaparate, video kamere i monitore, a danas mnogi veruju da je LCD tehnologija koja će najverovatnije zameniti monitor sa katodnom cevi. Od svog početka, tehnologija se značajno razvila, tako da današnji proizvodi više ne liče na stare, nespretne monohromatske uređaje. Ona se pojavila pre tehnologija ravnih ekrana i osigurala je svoj položaj u oblasti prenosnih i ručnih PC računara, gde je na raspolaganju u dva oblika:

• jevtiniji DSTN (dual-scan twisted nematic - obrnuti nematik sa dvostrukim

skeniranjem) i • tranzistor sa tankim filmom TFT (thin film transistor) za sliku visokog

kvalieta. Displeji sa tečnim kristalima imaju brojne prednosti u odnosu na ekrane sa katodnim

cevima, u pogledu gabarita, potrošnje električne energije i treperenja, kao i "besprekornu" ge-ometriju. Mane su im mnogo veća cena, lošiji vidni ugao i malo slabije performanse prikaza boja.

3.1 Savremeni TFT monitori

14

3.2 Princip rada

LCD je transmisivna tehnologija. Displej radi tako što propušta promenljive količine

belog pozadinskog svetla stalnog intenziteta kroz aktivni filtar. Crveni, zeleni i plavi elementi piksela dobijaju se jednostavnim filtriranjem belog svetla.

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.

Prvi princip jednog LCD displeja sastoji se u postavljanju tečnog kristala u "sendvič"

između 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 između 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 poređaju vertikalno, dozvoljavajući svetlu da prođe bez obrtanja.

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 veoma finih paralelnih linija. Ove linije dejstvuju kao mreža, zaustavljajući sve svetlosne talase sem onih koji su (slučajno) orijentisani pralelno tim linijama. Superpozicijom dva filtra, tako da linije jednog budu raspoređene normalno u odnosu na linije drugog filtra, svetlos bi bila potpuno zaustavljena. Svelost bi prošla kroz dru-gi 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. 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, dozvoljavajući svetlosti da prođe kroz njih bez obrtanja, ali se ona zaustavlja na drugom filtru. Posledica toga je da ako nema napona - svetlost prolazi, a ako se napon uključi - 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. Međutim, kako su ekrani skoro uvek uključeni, štedi se električna energija ako se kristali rasporede tako da kada nema napona - prolazi svetlost.

15

3.3 Glavne karakteristike

Displeji sa tečnim kristalima slede različit skup pravila od displeja sa katodnim

cevima, nudeći prednosti u pogledu veličine, potrošnje električne energije i treperenja, kao i "besprekornu" geometriju. Mane su im mnogo veća cena, lošiji vidni ugao i manje tačna performansa u pogledu boja.

Dok su katodne cevi u stanju da prikazuju niz rezolucija i da ih skaliraju tako da odgovaraju ekranu, LCD panel ima fiksiran broj ćelija sa tečnim kristalima i može da prikaže samo jednu rezoluciju na punoj veličini ekrana, koristeći jednu ćeliju po pikselu. Manje rezolucije mogu da se prikažu koristeći samo deo ekrana. Na primer, panel od 1024 x 768 piksela može da pri-kazuje rezoluciju od 640 x 480 koristeći samo 66% površine ekrana. Većina displeja sa tečnim kristalima mogu da ponovo skaliraju slike niže rezolucije tako da popune ekran. Međutim, to bolje uspeva sa slikama sa kontinualnim tonom, kao što su fotografije, nego sa tekstom i slikama sa finim detaljima, gde rezultat može biti u vidu loših pojava nazubljenosti kod kosih linija i slično. Najbolji rezultati postižu se kod onih LCD displeja koji uzimaju u obzir ceo ekran kada vrše skaliranje slike, uklanjajući tako pojave nazubljenosti (sličnio anti-aliasing algoritmima).

Za razliku od monitora sa katodnim cevima, ceo displej je vidljiv, pa LCD ekran iste dijagonale kao CRT ima vecu korisnu površinu (kod CRT monitora maska ekrana prekriva 2-3cm od svake ivice ekrana). U tabeli su prikazane kombinacije iz kojih se vidi da bilo koji displej sa tečnim kristalima odgovara katodnoj cevi koja je 2 do 3 inča veća:

Veličina ravnog panela Veličina katodne cevi Tipična rezolucija 13,5 inča 15 inča 800 x 600

14,5 do 15 inča 17 inča 1024 x 768 ili 1280 x 1024 18 inča 21 inč 1280 x 1024 ili 1600 x 1200

Katodna cev ima tri elektronska topa čiji mlazevi moraju da konvergiraju bez greške,

da bi stvorili oštru sliku. Kod panela sa tečnim kristalima nema problema konvergencije, jer se svaka ćelija uključuje i isključuje pojedinačno. To je razlog zašto tekst na monitoru sa tečnim kristalima izgleda tako jasan. Nema briga oko brzina osvežavanja i treperenja kod panela sa tečnim kristalima - LCD ćelije su ili uključene ili isključene, pa slike mogu da se prikazuju sa malim brzinama osvežavanja, između 40 i 60 Hz, a da nemaju veće treperenje od onih koje imaju brzinu osvežavanja od 75 Hz.

Sa druge strane, moguće je da jedna ili više ćelija na LCD panelu otkažu. Na monitoru

od 1024 x 768 piksela, postoje po tri ćelije za svaki piksel - po jedna za crveno, zeleno i plavo - što čini blizu 2,4 miliona ćelija (1024 x 768 x 3 = 2359296). Mala je šansa da sve one budu perfektne; verovatnije je da će neke od njih da otkažu, bilo da ostanu upaljene (stvarajući grešku "cigle") ili da se isključe (što je "tamna" greška). Neki od kupaca mogu da pomisle da im veća cena LCD displeja garantuje besprekorne ekrane, što nažalost nije tačno.

LCD monitori imaju druge elemente koje ne možete pronaći u displejima sa katodnim

cevima. Paneli su osvetljeni pomoću fluorescentnih cevi koje su nalaze u zadnjem delu uređa-ja. Ponekad, displej će davati svetlije linije u jednim delovima ekrana nego u drugim. Takođe, moguće je videti prekide ili pojavu parazitnih slika na ekranu, gde posebno svetla ili tamna

16

slika može da utiče na susedne delove ekrana. Fini uzorci, kao na primer umekšane slike, mogu da stvore "moare" ili interferentne uzorke koji trepere.

Problemi ugla gledanja se javljaju na displejima sa tečnim kristalima zato što je ta

tehnologija transmisivni sistem koji radi pomoću modulacije svetlosti koja prolazi kroz displej, dok su katodne cevi, naprotiv, emisivne. Kod emisivnih displeja, postoji materijal koji emituje svetlost na prednji deo displeja, što se lako vidi pod širokim uglovima. Kod displeja sa tečnim kristalima, dok prolazi kroz željeni piksel, svetlost emitovana pod većim uglom prolazi i kroz susedne piksele, što prouzrokuje izobličenje boje.

Danas se većina monitora sa tečnim kristalima uključuju i uobičajeni 15-pinski

analogni VGA priključak na računaru i koriste analogno-dititalni konvertor da pretvore signal u oblik koji panel može da upotrebi. VESA je uradila specifikaciju za digitalni video priklju-čak (DVI) koji je odobren kao industrijski standard početkom 1998. godine. Noviji LCD monitori imaju i analogne i digitalne ulaze. Kako LCD monitori postaju sve rasprostranjeniji, sve više proizvođača nudi svoje grafičke kartice, čak i slabije modele, u varijanti sa VGA i DVI izlazma.

3.4 DSTN displeji

Pasivna matrica displeja sa

tečnim kristalima ima više slojeva. Prvi je od stakla, na koje je nanesen metalni oksid. Materijal koji se koristi je veoma providan, pa tako ne utiče na kvalitet slike. Matrica radi kao rešetka elektroda za redove i kolone koje propuštaju struju da bi se aktivirali pojedini elementi ekra-na. Odozgo je nanesen polimer koji ima niz paralelnih žljebova na koje se vezuju molekuli. To se zove sloj za poravnanje i ponovljen je na drugoj staklenoj ploči koja takođe ima izvestan broj odstojnika za održavanje rastojanje između dve pločice stakla kada se one postave zajedno u sklopu.

Ivice se onda zaliju epoksidnom smolom, ali sa otvorom ostavljenim u jednom uglu.

To omogućava da se materijal sa tečnim kristalima unese između pločica (u vakuumu) pre nego što se pločice potpuno zaliju. U prvim modelima ovaj proces je bio sklon greškama, što je rezultovalo zaglavljenim ili izgubljenim pikselima, u onim delovima gde materijal sa tečnim kristalima nije uspeo da stigne u sve delove ekrana.

Zatim su naneseni polarizacioni slojevi na krajnje spoljašnje površine svake staklene

pločice, tako da odgovaraju orijentaciji slojeva za poravnanje. Kod DSTN, ili ekrana sa dvostrukim skaniranjem, orijentacija slojeva za poravnanje varira između 90 i 270 stepeni,

3.2 Slojevi DSTN displeja

17

zavisno od ukupne rotacije tečnih kristala između njih. Dodata je i pozadinska svetlost, tipično u obliku fluorescentnih cevi sa hladnom katodom, montiranih duž gornje i donje ivice panela. Svetlost se raspodeljuje po panelu pomoću plastičnog svetlovoda ili prizme.

Slika koja se pojavljuje na ekranu, stvara se pomoću te svetlosti koja prolazi kroz

slojeve panela. Ukoliko na LCD panel nije priključeno napajanje, pozadinska svetlost je vertikalno polarizovana zadnjim fltrom i prelama se od molekularnih lanaca u tečnom kristalu, tako da se pojavljuje iz horizontalno polarizovanog filtra na prednjem delu. Uključivanje napona prestrojava kristale, tako da svetlost ne može da prođe, što proizvodi taman piksel. Displeji sa tečnim kristalima u boji jednostavno koriste dodatne crveno, zeleno i plavo obojene filtre nad tri posebna LCD elementa da bi stvorili piksel u više različitih boja.

Međutim, sam odziv LCD displeja pasivnom matricom je vrlo spor. Kod brzo

promenljivog sadržaja ekrana, kao što je to slučaj sa videom ili brzim pokretima miša, često se pojavljuje "razmazanost" i "duhovi" jer displej ne može da drži korak sa promenama sadržaja. Pored toga, pasivna matrica izaziva i pojavu parazitnih dupliranih slika, efekat u kome jedno područje sa uključenim pikselima izaziva senku na isključenim pikselima u istim redovima i kolonama. Ovaj problem može značajno da se umanji deljenjem ekrana na dva dela i njihovim nezavisnim osvežavanjem, kao i usavršavanjima u cilju poboljšanja ekrana sa pasivnim matricama.

Krajem 1990-ih godina, više različitih postepenih razvoja istovremeno je povećalo

brzinu i kontrast displeja sa dvostrukim skaniranjem. Hibridni pasivni displeji sa tečnim kristalima (HPD) koje su zajednički razvile firme Toshiba i Sharp, koristili su drugačiju formulaciju materijala sa tečnim kristalima, da bi obezbedili postepeno, mada značajno poboljšanje kvaliteta displeja, uz malo povećanje cene. Niži viskozitet tečnog kristala znači da materijal može brže da prelazi iz jednog stanja u drugo. Kombinovano sa povećanim brojem upravljačkih impulsa koji se upućuju na svaku liniju piksela, ovo poboljšanje je omogućilo da HPD LCD nadmaše DSTN displeje i priđu bliže performansama LCD displeja sa aktivnom matricom. Na primer, ćelije DSTN imaju vreme odziva od 300 ms, poređeno sa HPD kod kojih je to 150 ms, dok je kod ćelija TFT vreme odziva ispod 25 ms. Kontrast je poboljšan od prethodnog 40:1 na 50:1, a napredak je postignut i u pogledu preslušavanja.

Jedan drugi pristup bila je tehnika zvana višelinijsko adresiranje, koja je analizirala

ulazni video signal i preključivala panel onoliko brzo koliko je to određena slika dozvoljavala. Firma Sharp je ponudila sopstvenu verziju ove tehnike koja se zvala Sharp Addressing; verzija firme Hitachi se zvala HPA (High Performance Addressing - adresiranje visoke performanse). Ovi paneli novije generacije su davali video kvalitet i uglove gledanja koji su ih postavili bar u istu arenu sa TFT ekranima, ako baš i ne pripadaju istoj ligi.

18

3.5 Boje, osvetljenost i kontrast

Da bi se stvorile nijanse potrebne za displej sa vernim bojama, moraju da postoje neki

srednji nivoi osvetljnosti ismeđu 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, omogućavajući tako da se upravlja količinom svetlosti. U praksi, ipak, promena napona 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 različite boje (18 bita), po-ređeno sa monitorima u pravoj boji sa katodnim cevima koji daju 16777216 boja (24 bita).

Kako multimedijalne primene postaju sve rasprostranjenije, nedostatak prave 24-bitne

palete boja na displejima sa tečnim kristalima postaje ozbiljno pitanje. Dok su 18 bita dobri za većinu primena, to je nedovoljno za fotografiju ili video. Neke konstrukcije displeja sa tečnim kristalima uspele su da prošire dubinu boje na 24 bita prikazujući naizmenično različite nijanse na uzastopnim osvežavanjima kadra, što je tehnika poznata kao FRC (Frame Rate Control - kontrola brzine kadra). Međutim, razlika je suviše velika, zapaža se treperenje.

Firma Hitachi je razvila tehniku gde se priključuje napona na susedne ćelije 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 palete.

Odnos kontrasta je mera koja pokazuje koliko je svetliji čisto beli izlaz u poređenju sa čisto crnim izlazom. Što je kontrast veći, to je slika oštrija, a belo će biti čistije. U poređenju sa LCD displejima, monitor sa katodnom cevi nudi daleko veći odnos kontrasta.

Vreme odziva se meri u milisekundama i odnosui se na vreme koje je potrebno

svakom pikselu da bi odgovorio na komandu koju prima iz kontrolera panela. Vreme odziva se koristi samo kada se govori o LCD displejima, zbog načina na koji oni šalju svoj signal. Vreme odziva se ne primenjuje na monitore sa katodnim cevima zbog načina na koji oni prikazuju informacije (elektronski mlaz koji pobuđuje fosfor).

Ima mnogo različitih načina na koje se može meriti osvetljaj. Što je veći nivo

osvetljenosti (koji se u tabeli predstavlja većim brojem), to će svetlije biti prikazano belo na displeju. Životnik vek LCD monitora je približno 60000 sati, ili oko 6,8 godina. U odnosu na to, katodne cevi mogu da traju mnogo duže. Međutim, dok LCD displeji jednostavno izgore, katodne cevi postaju slabije kako stare i u praksi nemaju mogućnost da daju osvetljaj prema ISO standardima posle oko 40000 sati upotrebe.

19

3.6 TFT displeji Mnoga preduzeća su usvojila tehnologiju tranzistora tankog filma (TFT - Thin Film

Transistor) da bi poboljšala ekrane u boji. U TFT ekranu, takođe poznatom i kao aktivna matrica, na LCD panel je povezana dodatna matrica tranzistora - po jedan tranzistor za svaku boju (crvenu, zelenu i plavu) svakog piksela. Ovi tranzistori upravljaju pikselima, eliminišući jednim udarcem i problem parazitnih dupliranja slika i malu brzinu odziva koji muče ne-TFT displeje sa tečnim kristalima. Rezultat su vremena odziva ekrana reda 25 ms, odnosi kontrasta u oblasti od 200:1 do 400:1 i vrednosti osvetljaja između 200 i 250 cd/m2 (kandela po kvadratnom metru).

Elementi svakog piksela od tečnih kristala su uređeni tako da u njihovom normalnom

stanju (bez uključenog napona) svetlost koja dolazi kroz pasivni filtar je "pogrešno" polarisana i zato zaustavljena. Ali, kada se napon priključi na elemente tečnih kristala, oni se obrću do devedeset stepeni u srazmeri sa naponom, menjajući svoju polarizaciju i puštajući da prođe više svetlosti. Tranzistori upravljaju stepenom obrtanja i shodno tome intenzitetom crvenih, zelenih i plavih elemenata svakog piksela koji uobličava sliku na ekranu.

TFT ekrani mogu da se naprave mnogo tanjim od LCD-ova, što ih čini lakšim, a

brzine osvežavanja sa sada približavaju onima koje imaju katodne cevi, jer rade oko deset pu-ta brže od DSTN ekrana. VGA ekrani zahtevaju oko 921000 tranzistora (640x480x3), dok je za rezoluciju od 1024x768 potrebno 2359296 tranzistora i svaki treba da bude besprekoran. Kompletna matrica tranzistora treba da se proizvede na jednoj jedinoj skupoj silicijumskoj pločici i samo malo prisustvo nečistoća znači da cela ploča mora da se odbaci. To dovodi do znatnog povećanja troškova proizvodnje i glavni je razlog za visoku cenu TFT displeja. To je takođe razlog zašto je u svakom TFT displeju postoji nekoliko neispravnih piksela čiji su tranzistori otkazali.

Postoje dva fenomena koji definišu neispravan LCD piksel:

• "Upaljen" piksel, koji se javlja kao jedan ili više slučajno raspoređenih crvenih, plavih

i/ili zelenih piksela na potpuno tamnoj pozadini, ili • "nedostajući" ili "mrtav" piksel koji se javlja kao crna tačka na potpuno beloj pozadini.

3.3 Slojevi TFT displeja

20

Prvi je češći i rezultat je slučajnog kratkog spoja tranzistora, što ima za posledicu da je piksel (crveni, zeleni ili plavi) stalno uključen. Nažalost, posle sklapanja uređaja nemoguća je popravka ove greške. Može se onesposobiti neispravan tranzistor pomoću lasera. Međutim, to će samo stvoriti crne tačke koje će se pojaviti na beloj pozadini. Stalno uključivanje piksela je prilično česta pojava u proizvodnji displeja sa tečnim kristalima, pa proizvođači postavljaju granice - zasnovane na troškovima proizvodnje i povratnim informacijama od korisnika - koliko neispravnih piksela je još uvek prihvatljivo za dati LCD panel. Cilj postavljanja tih granica je da se održi razumna cena proizvoda uz minimizaciju odvraćanja korisnika zbog lošijeg kvaliteta u pogledu neispravnih piksela. Na primer, panel sa rezolucijom od 1024x768 - koji sadrži ukupno 2359296 (1024x768x3) piksela - i koji ima 20 neispravnih piksela, imao bi procent neispravnih piksela od (20/2359296)*100 = 0.0008 %.

3.7 Preključivanje u ravni Zajednički razvijeno u firmama Josiden i NEC - Preključivanje u ravni (IPS - In-Plane

Switching) je jedna od prvih modifikacija iz koje su proistekli značajni dobici u karakteristi-kama prenosa svetlosti TFT panela. U standardnom TFT displeju, kada je jedan kraj kristala fiksiran i napon uključen, kristal se odmotava, menjajući polarizaciju prenošene svetlosti. Loša strana osnovne TN tehnologije je u tome što se poravnanje molekula tečnog kristala me-nja što su oni dalje od elektrode. U slučaju tehnologije IPS, kristali su horizontalni a ne verti-kalni, i električno polje se uspostavlja između krajeva kristala. To značajno poboljšava uglove gledanja, ali znači da su potrebna po dva tranzistora za svaki piksel, umesto jednog kao u standardnom TFT displeju. Korišćenje dva tranzistora ima za posledicu da je više providne površine blokirano za prenos svetlosti, pa moraju da se koriste sjajnija pozadinska svetla, što povećava potrošnju električne energije i čini takve displeje nepogodnim za prenosne računare.

3.8 Vertikalni poredak

Krajem 1996. godine, firma Fujitsu je razvila TFT-LCD panel sa novim tipom

materijala sa tečnim kristalima koji je po prirodi horizontalan i postiže sličan efekat kao IPS tehnika, ali bez potrebe za dodatnim tranzistorima. Fujitsu je koristio taj materijal (koji je razvio Merck iz Nemačke) za svoje displeje od sredine 1997. godine pa na dalje. U verikalno poređanom (VA - vertically aligned) materijalu, molekuli tečnog kristala su poređani upravno na substrat kada nije uključen napon, proizvodeći na taj način crnu sliku. Kada se uključi napon, molekuli prelaze u horizontalan položaj, proizvodeći belu sliku. Kada nema napona, svi molekuli tečnog kristala, uključujući tu i one koji se graniče sa supstratom, potpuno su upravni. U tom stanju, svetlost prolazi kroz ćeliju bez ometanja od strane molekula tečnog kristala, a zaustavlja je prednji polarizator. Kvalitet crnog proizvedenog na ovaj način je izvanredan, zato što je zaustavljanje potpuno, a posmatrač vidi to crno iz svih uglova gledanja. Pored odličnog vidnog ugla od 140 stepeni, VA paneli mogu da postignu veće odzivne brzine, jer nema obrnute strukture i molekuli tečnog kristala jednostavno prelaze iz vertikalnog u horizontalni poredak i obrnuto. Oni takođe imaju i maksimalne odnose kontrasta koji su reda 300:1 bez dodatne potrošnje električne energije.

21

3.9 MVA Godinu dana kasnije,

nastavljajući istraživanje svojih VA sistema, firma Fujutsu je došla do poboljšanja koje je nazvano Višedomenski vertikalni poredak (MVA - Multi-domain Vertical Alignement).

Konvencionalna monodomenska

VA tehnologija jednoobrazno naginje molekule tečnog kristala da bi prikazala neki srednji nivo sivog. Zbog jednobraznog poretka molekula tečnog kristala, osvetljenost se menja zavisno od ugla gledanja. Kada se ovaj tip ćelije posmatra spreda, gledalac vidi samo deo svetlosti koja je ušla u ćeliju sa tečnim kristalima, jer je efekat dvostrukog prelamanja svetlosti kroz nagnute molekule tečnog kristala najmanji za posmatrače spreda. Ako se ćelija u tom stanju posmatra iz pravca nagiba, nestaje efekat dvostrukog prelamanja i površina izgleda tamna. Sa druge strane, ako se ćelija posmatra iz pravca normalnog na nagim, efekat dvostrukog prelamanja od molekula tečnog kristala dostiže maksimum, proizvodeći visoku osvetljenost.

Tehnologija MVA rešava ovaj problem tako što naginje molekule tečnog kristala u

više od jednog pravca u jednoj ćeliji. To se postiže deljenjem ćelije u dve ili više oblasti - koje se zovu domeni - i upotrebom izbočina na staklenim površinama za prethodno naginjanje molekula u željenom pravcu. Kombinovanjem oblasti molekula orijentisanih u jednom, sa oblastima molekula orijetisanim u suprotnom pravcu, i pravljenjem ovih područja veoma malim, može da se postigne da osvetljenost ćelija izgleda jenoobrazna u širokom opsegu uglova gledanja.

Potrebno je najmanje četiri domena da se uravnoteže karakteristike kao što su odnos

kontrasta, obojenost i osvetljenost pod različitim uglovima, a ugao gledanja četvoro-domenskog MVA displeja sa tečnim kristalima je 1600 ili veći, kako horizontalno, tako i vertikalno. Kada su prvi put predstavljeni, krajem 1997. godine, oni su imali maksimalan odnos kontrasta od 300:1, što je kasnije, poboljšanjima u pogledu svetlosnih gubitaka, popravljeno na 500:1. Slično tome, vrednosti osvetljaja su poboljšane sa 200 cd/m2 na 250 cd/m2. Vremena odziva su 25 ms, gde je vreme uspostavljanja 15 ms, a vreme nestajanja 10 ms ili manje. Vreme odziva od 10 ms od belog do crnog - što je najprepoznatljiviji prelaz za ljudsko oko - posebno je brz, što čini MVA displeje sa tečnim kristalima posebno pogodnim za prikazivanje pokretnih slika.

3.4 Monodomenska ćelija

3.5 Multidomenska ćelija

22

3.10 Polisilicijumski paneli

Tranzistori sa tankim filmom, koji pogone individualne ćelije u sloju nad tečnim

kristalima u tradicionalnim displejima sa aktivnom matricom, napravljeni su od amorfnog silicijuma (a-Si) postavljenog na supstrat od stakla. Prednost upotrebe amorfnog silicijuma je da on ne zahteva visoke temperature, tako da se kao supstrat mogu koristiti prilično jevtina stakla. Mana je što je njegova ne-kristalna struktura prepreka brzom kretanju elektrona, što zahteva snažnija upravljačka elektronska kola.

U istraživanju displeja sa ravnim panelom, vrlo brzo se shvatilo da bi kristalna ili poli-

kristalna struktura (srednje kristalno stanje koje se sastoji od mnogo malih međusobno povezanih kristala - slično kao sloj šećera) bila mnogo poželjnija materija za upotrebu. Na nesreću, to bi moglo da se napravi samo na veoma visokim temperaturama ( preko 10000C), zahtevajući kvarc ili specijalno staklo kao supstrat. Međutim, u kasnim 1990-im godinama dostignuća u proizvodnom procesu su dozvolila razvoj nisko-temperaturnih polisilicijumskih (p-Si) TFT displeja, formiranih na temperaturama od oko 4500C. U početku, oni su bili dosta korišćeni u uređajima koji su zahtevali samo male displeje, kao što su projektori i digitalne kamere.

Jedan od elemenata koji najviše utiče na cenu standardnog TFT panela je spoljašnja

upravljačka elektronika, koja zahteva veliki broj spoljašnjih veza sa staklene ploče, zato što svaki piksel ima sopstvenu vezu sa tim sklopom. To traži da diskretni logički čipovi budu poređani po štampanim pločama oko periferije displeja, ograničavajući veličinu okolnog kućišta. Glavna prednost tehnologije p-Si je u tome što povećana efikasnost tranzistora dozvoljava da se upravljačka i periferna elektronika naprave kao integralni deo displeja. To značajno smanjuje broj sastavnih delova pojedinog displeja - u firmi Toshiba procenjuju da je to oko 40% manje sastavnih delova i samo 5% od broja veza u konvencionalnom panelu. Ova tehnololgija omogućava tanje i svetlije panele sa boljim odnosima kontrasta i dozvoljava da se veći paneli ugrade u kućišta istih dimenzija. Kako su ekrani koji koriste p-Si provereno jači od a-Si panela, moguća je upotreba jevtinijih plastičnih kućišta iz ranijih vremena, koja su bila zamenjivana mnogo skupljim kućištima od magnezijumske legure.

3.11 Digitalni paneli

Važna razlika između monitora sa katodnim cevima i LCD panela je u tome što prvi zahtevaju analogni signal da bi proizveli sliku, a drugima je za to potreban digitalni signal. Ta činjenica ima za posledicu da su postavljanje i položaj LCD panela, generator takta i kontrole faze kritični za postizanje najboljeg mogućeg kvaliteta displeja i stvara teškoće tako da paneli nemaju karakteristike za automatsko podešavanje, nego ta podešavanja moraju da se izvrše ručno.

Problem se javlja zbog toga što je većina panela konstruisana za upotrebu sa grafičkim

karticama koje imaju analogne izlaze. U toj situaciji grafički signal je digitalno generisan unutar PC računara, konvertovan od strane grafičke kartice u analogni signal, onda unet u LCD panel gde mora ponovo da se konvertuje u digitalni signal. Da bi se ceo proces ispravno

23

obavljao, moraju da se podese dva kovertora tako da bi se njihove konverzije obavljale na istoj frekvenciji i fazi. To obično zahteva da generator takta i faza za konvertor u LCD panelu budu tako podešeni da odgovaraju onima na grafičkoj kartici.

Jednostavniji i efikasniji način da se pogoni LCD panel bio bi da se izbaci dvostepeni konverzioni proces i da se u panel direktno uvede digitalni signal. Tržište LCD panela raste iz meseca u mesec, a sa njim i pritisak na proizvođače grafičkih adaptera da naprave proizvode koji će to omogućavati.

Najiskreniji napori da se definiše i standardizuje digitalna sprega za video monitore,

projektore i sisteme za podršku prikazivanju počeli su 1996. godine. Ali se proces sporo kretao u narednim godinama, što je zabrinjavalo proizvođače željne standarda. Jedna od prvih široko korišćenih digitalnih sprega za displeje je LVDS (low voltage differential signalling - niskonaponska diferencijalna signalizacija), protokol male brzine i niskog napona, optimizovan za veoma male dužine kablova i male zahteve za napajanjem laptop PC sistema. Trud da se LVDS prenese na spoljne stone displeje je propao kada su konkurentski proizvođači čipova - Texas Instruments i Nationa Semiconductor - odabrali različite nekompatibilne tehnologije, FPD-Link i Flat-Link, respektivno. Druge šeme, kao što je Digital Flat Panel (DFP) firme Compaq, Plug and Display organizacije VESA i OpenLDI firme National Semiconductor takođe nisu uspele da dostignu širok stepen prihvatanja.

Konačno, Radna grupa za digitalne displeje (DDWG - Digital Display Working

Group) došla je na Intel-ov Forum u septembru 1998. godine sa namerom da opet ubaci u brzinu rad na standardnoj sprezi za digitalne displeje. Sa ambicioznim ciljem, da raščisti zabunu oko dotadašnjih radova na digitalnim standardnim spregama, organizacija DDWG - čiji su prvi članovi bili predvodnici u računarskoj indistriji Intel, Compaq, Fujitsu, Hewlett-Packard, IBM, NERC i Silicon Image - počela je da razvija opšte prihvatljivu specifikaciju. Nade su polagane u to da bi Intel-ova podrška mnogo pomogla u zasnivanju idnustrijskog standarda, kao što se to ranije već desilo, kada je ona pomogla da PCI magistrala istisne VL Bus i kada je prokrčila put standardu V.90 za modeme.

U aprilu 1999. godine, DDWG je odobrila nacrt specifikacije DVI (Digital Visual

Specification - digitalna vizuelna specifikacija) i , radeći na taj način, dovela elegantno, potpuno digitalno rešenje velike brzine, blizu realizacije - uprkos značajnom povećanju cene.

3.12 Budućnost TFT monitora

Svi bi želeli da imaju TFT monitore na svom radnom stolu. Nekoliko puta manjih dimenzija i nekoliko puta manje potrošnje, praktično bez zračenja i s boljim dizajnom, TFT monitori su se brzo našli na listi naših želja. Međutim, od početka su postojali problemi koji su CRT monitore održavali u igri. Ako zanemarimo cenu, vernost prikaza i odziv jesu stvari koje su odvraćale ljude koji obrađuju grafiku i fotografije (pogotovo za štampu) i igrače od kupovine TFT monitora. U početku su TFT monitore kupovali korisnici koji nisu bili preterano zahtevni ni po jednom pitanju, a vremenom je kvalitet rastao, tako da se danas TFT monitori nalaze na sve većem broju radnih stolova PC korisnika i taj trend će se sigurno nastaviti.

24

4 Plazma displeji

4.1 Uvod

Ovo poglavlje je posvećeno Plazma ekranima, koji se odlikuju slikom sa izvanrednim

bojama, velikim dimenzijama i širokim uglom gledanja. Zbog niske rezolucije i velikih dimenzija tačke ne nalaze se u standardnim kučnim PC konfiguracijama, već imaju primenu u prezentacijama multimedialnog sadrzaja većem broju gledalaca. Sličnost sa CRT ekranima je u tome sto su takođe emisivni i koriste fosfor, a sličnost LCD ekranima je ukorišćenju XY matrice elektroda odvojenih dielektrikom da bi adresirali indivudualne delove slike.

Najveća prepreka koju treba da savljadaju je njihova nesposobnost da postignu glatku

linearnu promenu od potpuno belog do potpuno tamnog. Proizvodnja je jednostavnija nego u slučaju LCD displeja, a troškovi su sličniji onima kod proizvodnje katodnih cevi, ali uz ograničen životni vek displeja od oko 10000 sati.

Međutim, broj izdatih patenata za tehnologiju plazma displeja povećao se poslednjih

nekoliko godina i sada mnogo velikih elektronskih kompanija veruje da će PDP displeji postati značajan potrošački proizvod.

4.1 Plazma ekran

25

4.2 Tehnologija Plazma ekrana Plazma displej paneli (PDP) su slični katodnim cevima po tome što su emisivni i

koriste fosfor, a LCD displejima po tome što koriste X i Y rešetku elektroda odvojenih dielek-tričnim slojem magnezijum oksida (MgO) i okruženih mešavinom inertnih gasova - kao što su argon, neon ili ksenon - da bi adresirali individualne elemente slike. Inertni gasovi pri visokom naponu se jonizuju (prelaze u stanje plazme) postaju provodni i emituju svetlost. U suštini, PDP može da se posmatra kao matrica malih fluorescentnih cevi kontrolisanih upravljačkim mehanizmom. Svaki piksel, ili ćelija, sastoji se od malog kondenzatora sa tri elektrode. Električno pražnjenje preko elektroda čini da plemeniti gasovi zatvoreni u ćeliji prelaze u stanje plazme kada se jonizuju. Plazma je električno neutralna, veoma jonizovana materija koja se sastoji od elektrona, pozitivnih jona i neutralnih čestica. Pošto je električno neutralna, ona sadrži podjednake količine elektrona i jona i po definiciji je dobar provodnik. Kada im se jednom dovede energija, ćelije plazme emituju ultraljubičastu (UV) svetlost koja onda udara o crvene, zelene i plave fosfore na prednjoj strani svakog piksela i oni počinju da svetle.

U okviru svake ćeliji su tri podćelije od kojih jedna sadrži crveni, druga plavi, a treća

zeleni fosfor. Da bi se stvorile nijanse boja, intenzitetom svake od tri osnovne RGB boje mora se upravljati nezavisno. Dok se to kod katodnih cevi radi modulisanjem struje elektronskog mlaza i samim tim i intenziteta emitovane svetlosti, kod PDP displeja se nijansiranje postiže impulsnom kodovanom modulacijom (PCM - Pulse Code Modulation). Deljenjem jednog polja na osam podpolja od kojih je svako sa impulsnim težinskim faktorom prema bitovima u 8-bitnoj reči, postiže se da je moguće podesiti širine adresiranih impulsa u 256 koraka. Kako je oko mnogo sporije od impulsne kodovane modulacije, ono će integrisati intenzitet u vremenu. Modulisanje širina impulsa na ovaj način prevodi se u 256 različitih intenziteta sva-ke boje - dajući ukupan broj kombinacija od 256 x 256 x 256 = 16777216.

Činjenica da su PDP displeji emisivni i da koriste fosfor znači da oni imaju izvanredan

vidni ugao i performansu boje. U početku, PDP displeji su imali problem sa poremećajima prouzrokovanim međusobnim uticajem impulsne kodovane modulacije i brzo pokretnih slika. Međutim, ovaj problem je eliminasan finim podešavanjem šeme IKM. Konvencionalni plazma ekrani su tradicionalno patili od malog kontrasta. Uzrok tome je bila potreba da se

4.2 Ćelije PDP ekrana

26

"pripreme" ćelije, priključenjem konstantnog niskog napona na svaku od njih. Bez takve pripreme, plazma ćelije bi imale isto loše odzivno vreme kao i fluorescentne cevi koje se upotrebljavaju u domaćinstvu, što bi ih učinilo nepraktičnim. Međutim, njen negativan efekat je da pikseli koji su isključeni još uvek emituju izvesnu svetlost, što smanjuje kontrast. Krajem 1990-ih godina u firmi Fujitsu su ublažili ovaj problem pomoću nove upravljačke tehnologije, što je poboljšalo odnose kontrasta sa 70:1 na 400:1. Noviji plazma displeji imaju kontast slike od 500:1, uz staklo protiv blještanja koje se dodaje osnovnim panelima.

Najveća prepreka koju treba da svaladaju plazma paneli je njihova nesposobnost da

postignu glatku linearnu promenu od potpuno belog do potpuno tamnog. Poseban problem su tamne nijanse sivog, što se posebno vidi prilikom prikazivanja filmova ili drugih video programa sa tamnim scenama. Ovaj problem je posledica nedovoljne kvantizacije, ili digitalnog uzorkovanja nivoa osvetljaja. To znači da prikazivanje tamnog ostaje važno pitanje za PDP displeje.

Proizvodnja je jednostavnija nego u slučaju LCD displeja, a troškovi su slični onima

kod proizvodnje katodnih cevi u istoj količini. U poređenju sa TFT ekranima, koji koriste fotolitografske i visoko-temperaturne procese u sobama sa visokim stepenom čistoće, PDP displeji mogu da se proizvode u manje čistim fabrikama, uz niske nemperature i jeftine di-rektne procese štampanja. Međutim, uz životni vek displeja od oko 10000 sati, činilac koji se obično ne uzima u obzir kod displeja za PC računare - cena po satu ulazi u igru. Za prezenta-cije u salama za sastanke to nije problem, ali za stotine stonih PC računara opšte namene u ve-likim preduzećima, to je sasvim druga stvar.

Ipak, dokazalo se da je osnovno ograničenje plazma ekrana veličina piksela. Za sada

proizvođači ne mogu da vide kako da dobiju veličine piksela ispod 0,3 mm, čak ni na duži rok. Iz tih razloga, malo je verovatno da će PDP displeji imati ulogu na glavnom tržištu PC računara. Oni će verovatno ostati najpogodniji za TV i prezentacije za više gledalaca, uz upo-trebu velikih ekrana u rasponu od 25 do 70 inča.

Međutim, broj izdatih patenata za tehnologiju plazma displeja povećao se poslednjih

nekoliko godina i sada mnogo velikih elektronskih kompanija veruje da će PDP displeji postati značajan potrošački proizvod.

4.3 AliS - Alternate Lighting of Surfaces

Firma Fujitsu je razvila novu vrstu plazma displeja koja prevazilazi ograničenja male rezolucije konvencionalnih PDP displeja. Nazvana Naizmenično osvetljavanje površina (AliS - Alternate Lighting of Surfaces), ova tehnika koristi isprepletano a ne progresivno skaniranje.

U plazma displeju sa površinskim praženjenjem, ono se vrši priključivanjem napona

između dve paralelne elektrode. U konvencionalnom metodu, svaka linija displeja sastoji se od para elektroda, a prostori između linija displeja se ne koriste za pražnjenje, zato što je potrebna dovoljna razdaljina da bi se sprečio međusobni uticaj između vertikalno susednih ćelija. U AliS metodu, sa druge strane, elektrode su postavljene u identičnim intervalima, a prostori između njih se koriste kao linije displeja. Zbog toga, rezolucija može da se udvostruči u odnosu na konvencionalni displej koji ima isti broj elektroda. Pražnjenje može da se sta-bilno kontroliše naizmeničnim generisanjem praženjenja za parne i neparne linije displeja.

27

AliS ima prednost da zahteva samo polovinu broja drajvera u odnosu na prethodnu tehniku. Obzirom da površina za pražnjenje za AliS metod može da bude šira neko kod kon-vencionalnog metoda, mogu da se dobiju veći prostor za pražnjenje i prema tome veća osvetljenost. Kako nema crnih pruga između elemenata ekrana kao kod standardnih PDP displeja, slika je zbog toga mnogo svetlija.

Jedan od najvećih podsticaja za razvoj plazma displeja viših performansi bila je

digitalna televizija. Ako plazma treba da se takmiči na ovom potencijalno unosnom tržištu, ona mora da podrži nivo definicije koje ta tehnologija zahteva (oko 960 linija na ekranu). Drugi činilac je povećana tražnja za monitorima sa katodnim cevima visokih rezolucija i di-menzija od 20 inča i više. Zbog toga, prvi proizvodi sa AliS tehnikom koje je firma Fujitsu pustila na tržište su bili i 42-inčni SDTV panel i 25-inčni SXGA PDP panel.

Specifikacija ovog poslednjeg data je u sledećoj tabeli:

Pikseli displeja 1280 x 1024 Korak piksela (mm) 0,39 x 0,39 Efektivna veličina displeja (mm) 499 x 399 Broj boja 260000 Osvetljaj (cd/m2) 150 (beli vrh) Odnos kontrasta (u tamnoj komori) 80 :1 Masa (kg) 10 Ugao gledanja Veći od 160°

4.4 PALCD

Plazma displej sa tečnim kristalima (PALCD - plasma addressed liquid crystal dis-

play) je čudan hibrid između PDP i LCD displeja. U firmi Sony, u saradnji sa Tektronix-om, rade na PALCD proizvodu koji može da preživi na tržištima za potrošače i profesionalce.

Radije nego da koristi jonizacioni efekat gasa da bi proizveo sliku, PALCD zamenjuje

konstrukciju aktivne matrice TFT LCD displeja sa rešetkom anoda i katoda koja primenjuje plazma pražnjenje da bi aktivirala elemente ekrana. Da bi proizveo sliku, ostatak panela se oslanja na potpuno istu tehnologiju kao i standardni LCD displej. Ni ovi proizvodi nisu namenjeni tržištu monitora stonih računara, nego displejima od 4 inča i većim, kao i televiziji. Odsustvo poluprovodničkih upravljačkih sklopova u konstrukciji dozvoljava da se ovi proizvodi prave u sobama malog stepena čistoće, što smanjuje proizvodne troškove. Najavljuje se da će oni biti osvetljeniji i da će zadržati "tanki" aspekt tipičnog plazma ili LCD displeja.

28

5 Nove tehnlogije

5.1 Displeji sa emisijom polja

Neki veruju da će tehnologija displeja sa emisijom polja (FED - field emission

display) biti najveća pretnja prevlasti LCD u areni panel displeja. FED displeji koriste dobro razvijenu tehnologiju lanca katoda-anoda-fosfor ugrađenu u katodne cevi, upotrebljavajući je u kombinaciji sa ćelijskom konstrukcijom matrice tačaka LCD displeja. Umesto da koriste jednu glomaznu cev, FED displeji imaju "mini cevi" za svaki piksel, a displej može da se napravi da bude približno iste veličine kao LCD ekran.

Svaki crveni, zeleni i plavi pod-piksel je u stvari minijaturna vakuumska cev. Tamo

gde katodna cev koristi jedan elektronski top za sve piksele, ćelija FED piksela na svom zadnjem delu ima na hiljade oštrih katodnih šiljaka, ili nanokonusa. Oni se prave od materijala kao što je molibden, iz koga elektroni mogu da se lako izvlače pomoću razlike u potencijalu, da bi udarali u crvene, zelene i plave fosfore na prednjem delu ćelije. Boja se prikazuje pomoću "polja sekvencijalne boje". Displej će prikazati najpre zelenu informaciju, zatim će ponovo iscrtati ekran sa crvenim i najzad sa plavim.

Izgleda da su FED displeji potukli LCD u mnogim oblastima. Kako FED displeji

proizvode svetlost samo sa "uključenih" piksela, potrošnja električne energije zavisi od sadržaja ekrana. To je poboljšanje u odnosu na pozadinsko svetlo koje je uvek uključeno, bez obzira kakva je slika trenutno na ekranu. Pozadinsko svetlo LCD displeja je samo po sebi problem koji FED displeji nemaju. Svetlost pozadinskog svetla LCD displeja prolazi kroz njegov prednji deo, dakle kroz matricu tečnog kristala. Ona je transmisivna i rastojanje od pozadinskog svetla do prednjeg dela doprinosi uskom uglu gledanja. Nasuprot tome, FED displej generiše svetlost sa prednjeg dela piksela, pa je ugao gledanja odličan - 160 stepeni kako horizontalno, tako i vertikalno.

FED displeji imaju redundantnost u svojoj konstrukciji, jer se koristi na hiljade

emitora elektrona za svaki piksel. Dok otkaz jednog tranzistora može da prouzrokuje stalno uključenje ili isključenje piksela LCD displeja, proizvođači FED displeja tvrde da oni nemaju gubitaka u osvetljenosti ako čak 20% emitora otkaže.

Ovi činioci, zajedno sa odzivnim vremenima koja su kraća od onih kod TFT LCD

tehnologije i reprodukcijom boja podjednako dobrom kao kod katodnih cevi, imaju za posledicu da su FED displeji opcija koja mnogo obećava. Nedostatak je što se može pokazati da je otežana njihova masovna proizvodnja. Dok je monitoru sa katodnom cevi potrebna samo jedna vakuumska cev, SVGA FED monitoru ih traži čak 480000. Da bi se održala razlika između vakuuma i spoljašnjeg pritiska vazduha, FED displej mora da bude mehanički čvrst i veoma dobro zatopljen. Do kasnih 1990-ih godina, 6-inčni FED paneli u boji su već bili proizvedeni, a ubrzo je nastavljeno i sa istraživanjem i razvojem FED displeja od 10 inča.

29

5.2 Tanke katodne cevi

Firma Candescent Technologies

naziva svoju implementaciju FED tehnologije "Tanke katodne cevi" ("ThinCRTs"). Tehnologija radi na istim principima kao standardne cevi za slike ko-je koriste stoni računari i televizija. Mlazevi elektrona se okidaju sa negativno naelektrisanih elektroda ("katoda") kroz vakuumske staklene cevi. Elektroni udaraju fosfore na prednjem delu cevi, prouzrokuju da oni zasvetle i tako stvaraju slike visoke rezolucije.

U firmi Candescent Technologies su zamenili elektronske topove, kalemove za

skretanje mlaza i maske konvencionalnih katodnih cevi sa perforiranom provodnom površinom kroz koju prolaze konični hladni katodni emitori koji se zovu Spindt katode. Prolazeći kroz provodnu površinu, katode emituju elektrone koji čine da fosfor svetli na isti način kao kod tipične katodne cevi.

Dok se konvencionalne katodne cevi sastoje od velikih cevi u obliku zvona, ThinCRT

koristi ravnu cev debljine samo 3,5 mm. Ona se sastoji od dve površine od stakla, na razmaku od 1 mm. Unutrašnji nosači displeja su vrlo tankih zidova (svega 0,05 mm), napravljeni od posebnog keramičkog materijala. Oni su dovoljno jaki da izdrže 14 funti po kvadratnom inču spoljašnjeg atmosferskog pritiska - što ih čini dovoljno izdržljivim da podnesu mehaničke radove u toku proizvodnje, a ipak toliko tankim da se sakriju između piksela bez ometanja elektronskog mlaza. Prednja ploča je pokrivena aluminizovanim fosforom u boji za konvencionalne katodne cevi.

Umesto jedne velike katode konvencionalne katodne cevi, postoje milioni

mikroskopskih emitora elektrona formiranih na osnovnoj ploči upotrebom procesne tehnologije tankog filma, slične onoj korišćenoj u proizvodnji LCD panela. Katode su vrlo male - svaka je dimenzije samo 200 nm - i više njih aktivira individualni piksel na ekranu, što dozvoljava relativno veliki procent otkaza (čak i do 20 %) pre nego što degradacija slike pos-tane vidljiva. To čini ThinCRT sposobnijim za preživljavanje procesa proizvodnje od LCD displeja, a sa debljinom celog displeja reda 8 mm, samo malim delom dubine konvencionalne katodne cevi.

Tehnologija se zove "hladno katodna" jer se elektroni generišu na sobnoj temperaturi

bez zagrevanja koje je potrebno u konvencionalnim katodnim cevima. Emitori troše samo deo struje koju koristi topla katoda tradicionalnih katodnih cevi. To kao rezultat daje displej koji je vrlo efikasan u pogledu potrošnje električne energije. Dodatna efikasnost u pogledu potrošnje se dobija i zbog odsustva maske korišćene u konvencionalnim katodnim cevima, koja rasipa i do 80 % električne energije.

Firma Candescent Technologies tvrdi da većina alata, opreme i procesa koji su

korišćeni u procesu proizvodnje mogu da se dobiju iz postojećih industrija katodnih cevi,

5.1 Klasična i tanka katodna cev

30

LCD dospleja i poluprovodnika, što značajno smanjuje troškove opremanja proizvodnih linija.

5.3 Polimeri koji emituju svetlost

Plastični materijali su istisnuli tradicionalne materijale kao što su prirodni polimeri,

metali, keramika i staklo u mnogim primenama, zahvaljujući kombinaciji njihovih fizičko-mehaničkih osobina i lakoći obrade (sposobnost da se izliju oblici plastičnih materijala ili da se oni istisnu u ploče ili šipke). Od 1970-ih godina postoji povećano interesovanje za korišćenje ovih karakteristika polimernih materijala u kombinaciji sa njihovim električnim osobinama, i to ne samo izolacionim karakteristikama koje bi se očekivale od plastičnih materijala. Udvojeni polimeri su klasa plastičnih materijala koji imaju i metalne i poluprovodničke karakteristike.

Udvojeni polimeri su već našli primenu kao provodnici u baterijskim elektrodama,

prozirnim provodnim slojevima, elektrolitima kondenzatora i na dvostranim elektronskim štampanim pločama. Kada je Cambridge Display Technology (CDT), firma koja ih je razvila i patentirala, otkrila da izvesni udvojeni polimeri mogu da se naprave tako da emituju svetlost prilikom provođenja struje, ubrzo je došla do ideje da bi koriščenjem tih osobina mogli da se naprave displeji.

Polimer koji emituje svetlost (LEP - Light Emitting Polymer) je u najtešnjoj vezi sa

LED diodom (Light Emitting Diode), ali dok svetlost kod LED proizvodi tradicionalni polu-provodnički materijal, LEP koristi specijalne polimere da bi postigao isti efekat. Jednostavno rečeno, udvojeni polimeri - kao što je poliprol i poliamin su plastični materijali sa fizičkim osobinama koje daju provodne karakteristike. Kad struja prolazi kroz ćeliju napravljenu od takvog materijala, molekularna struktura polimera je pobuđena i emituje svetlost. Izlazna efikasnost tog procesa se dramatično poboljšala poslednjih godina, do tačke gde je registrovano zračenje svetlosti u spektru od plavog do infracrvenog.

U pogledu proizvodnje, polimere je izuzetno lako napraviti, a elektronska kola ne

moraju da budu ni malo složenija od onih koja se već koriste u LCD displejima. Zaista, tehnologija ima mnogo potencijalnih prednosti nad LCD displejima: potrebna je samo jedna plastična površina umesto dve staklene površine, LEP ne zahtevaju pozadinsko svetlo tako da troše manje električne energije, a obzirom da je površina LEP ta koja emituje svetlost, mogući su širi uglovi gledanja. Pored toga, ne samo da oni mogu biti primenjeni na vrlo velikim površinama nego, obzirom da koriste fleksibilne supstrate, LEP displeji mogu da budu zakrivljeni, pa čak i da se naprave da budu savitljivi.

5.2 LEP – Light Emitting Polymer

31

5.4 Digitalni procesori svetla (DLP)

DLP firme Texas Instruments - takođe nazvan i čip ogledala - je jedna od

najuzbudljivijih inovacija u tehnologiji displeja, jer je uspešno iskorišćen u komercijalne svrhe. U osnovi, čip ogledala predstavlja standardnu konstrukciju statičke memorije. Memorijski bitovi su smešteni u silicijumu u vidu naelektrisanja u ćelijama. Izolacioni sloj sa završnom obradom u vidu ogledala je stavljen iznad ćelije, a zatim izbrazdan da formirira individualne ravne kvadrate. Kada se memorijski bit postavi, naelektrisanje u ćeliji privlači jedan ugao kvadrata. To menja ugao površine ogledala i slika se formira odbijanjem od nje.

Potrebna je vrlo složena optika da bi se pretvorila slika veličine poštanske marke u

displej koji se može projektovati. Zagrevanje je neizbežno jer, da bi konačna slika bila dovoljno svetla, potrebno je usmeriti mnogo svetla na čip. Potrebno je aktivno hlađenje celog sistema, ventilatorima koji stvaraju dosta buke, mada najnoviji projektori imaju kućište koje porpušta vrlo malo zvuka.

Prikazivanje boja je takođe složeno, zato što je ogledalo u osnovi monohromatski

uređaj. Da bi se to prevazišlo, mogu se upotrebiti tri zasebna uređaja, svaki osvetljen osnovnom bojom ili, alternativno, jedan uređaj može da se smesti iza rotirajućeg diska u boji, gde čip redom prikazuje crvenu, zelenu i plavu komponentu. Ovo rešenje daje kvalitetan prikaz statičnih slika u boji, ali ima poteškoća sa prikazom pokretnih slika.

5.5 HAD technologija

Svi ovde razmatrani displeji - bilo da su napravljeni od tečnih kristala, fosfora ili

plastike - imaju jednu zajedničku osobinu: oni su dvodimenzionalni. Međutim, firma British je pokrenula razvoj Reality Vision projekta u saradnji sa izvesnim brojem stranih kompanija u cilju razvoja HAD tehnologije (eng. holographic autostereoscopic display - holografski autostereoskopski displej) i očekuje da uvede prave trodimenzionalne holografske ekrane na potrošečko tržište .

HAD je jednostavna konverzija LCD tehnologije, gde je pozadinsko svetlo iz LCD

zamenjeno sa holografskim optičkim elementom (HOE - holographic optical element). On je

5.2 Koncept HAD displeja

32

podeljen na dva skupa horizontalnih traka koji odgovaraju svakom oku. Rezultat je da levo oko vidi jednu sliku, a desno drugu, čime se postiže trodimenzionalni efekat.

Kako će glavna primena HAD tehnologije biti u računarskim igrama, ona je

konstruisana da lako omogući prebacivanje iz dvodimenzionalnog u trodimenzionalni režim, jednostavnim uklanjanjem ili ponovnim postavljanjeem jedne od traka, tako da oba oka vide istu sliku. Njeno osnovno ograničenje je u tome što slika može da se izobliči ako gledalac promeni svoj položaj. Da bi se izašlo na kraj sa tim problemom, u Reality Vision je uveden sistem koji rotira ekran u sinhronizaciji sa pomeranjem glave gledaoca kada on nosi mali uređaj za praćenje tih pokreta.

33

6 Literatura Pc Technology guide : http://www.pctechguide.com/06crtmon.htm http://www.pctechguide.com/06crtmon_Anatomy.htm http://www.pctechguide.com/06crtmon_Resolution_and_refresh_rate.htm http://www.pctechguide.com/06crtmon_Dot_trio.htm http://www.pctechguide.com/07panels_LCDs.htm http://www.pctechguide.com/07panels_DSTN_displays.htm http://www.pctechguide.com/07panels_Plasma_displays.htm ... Wikipedia : http://en.wikipedia.org/wiki/Cathode_ray_tube http://en.wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diode http://en.wikipedia.org/wiki/Thin-film_transistor ... The Projector Pros : http://www.theprojectorpros.com/learn.php?s=learn&p=technologies_plasma http://www.theprojectorpros.com/learn.php?s=learn&p=lcd_how_it_works Webopedia : http://www.webopedia.com/DidYouKnow/Hardware_Software/2005/all_about_monitors.asp Pc World : http://www.pcworld.com/howto/article/0,aid,15765,00.asp http://www.pcworld.com/news/article/0,aid,115975,00.asp Titan ETF : http://titan.etf.bg.ac.yu/~gvozden/mips/radovi/pc_na_dlanu/mm/monitori/monitori-tehnologija.html