Jak fungují monitory (CRT, LCD a plazma)

Možná se právě chystáte zhltnout další test počítačových komponent či periferií. Napadlo vás ale, co se děje za obrazovkou, na které si právě články čtete? Podíváme se tedy na to, co už je možná považováno za samozřejmé: základy fungování CRT (Cathode Ray Tube), LCD (Liquid Crystal Display) a plazmové obrazovky.

Jako s vůbec prvními obrazovkami jste se mohli u osobních počítačů setkat s monitory monochromatickými monitory MDA, které nabízely v kombinaci s tehdejšími grafickými kartami jen textový režim s rozlišením 80 × 25 znaků. Všimněte si, že zde se ještě rozlišení udávalo na počet řádků a sloupců a nikoli zobrazovaných bodů. To se změnilo s nástupem CGA monitorů již s grafickým rozlišením 320 × 200 bodů a čtyřbitovými barvami. Přes monitory typu Hercules a EGA se pak dostáváme až k již k poměrně rozšířeným VGA a později SVGA monitorům s rozlišením 1024 × 768 bodů. Tyto monitory kralovaly i mému mládí, kdy se úhlopříčka pohybovala od devíti do čtrnácti palců.

CRT – Cathode Ray Tube

Všechny tyto monitory i jejich nástupci s úhlopříčkou až 24“ a rozlišením 2048 × 1536 bodů, byly vybaveny obrazovkami typu CRT (Cathode Ray Tube), které se vyznačují vyšší spotřebou, velkými rozměry i hmotností a neustálým blikáním dle nastavené obnovovací frekvence. Ta se pohybovala od šedesáti do 120 Hz, přičemž nejčastěji se používaly frekvence kolem 75–85 Hz. Typickým průvodním znakem dlouhého sezení před CRT monitorem byla únava a až pálení očí. Nebylo také jednoduché vyrobit CRT obrazovku bez geometrických vad a s perfektní konvergencí barev. Výhodou byl ale vysoký kontrastní poměr, kterého dnešní LCD panely dosahují jen stěží, rychlá odezva, věrné zobrazení barev a vynikající pozorovací úhly.

Před nástupem LCD panelů vévodily stolům velké a těžké CRT monitory s úhlopříčkou až 24“

Obraz na monitoru vzniká pomocí vysílání tří elektronových paprsků ze tří elektronových děl, které jsou usměrňovány pomocí elektromagnetického pole vychylovacích cívek. Paprsky pak dopadají na stínítko (což je vlastně součást vzduchoprázdné obrazovky) potažené fosforem. Elektrony díky usměrnění dopadají přesně na určené místo, které se na určitou chvíli rozzáří. Ve své době se uplatňovaly tři typy stínítek (masek) – delta, štěrbinová a trinitron, přičemž nejkvalitnější obraz poskytovaly monitory typu trinitron. Daní za obraz (Sony Trinitron/Mitsubishi Diamondtron/ LG Flatron) takřka bez zakřivení byly dva nenápadné vodorovné korekční proužky zhruba ve třetinách obrazovky.

Schéma CRT obrazovky (zdroj Wikipedia):

  1. Elektronové dělo (emitor)
  2. Svazky elektronů
  3. Zaostřovací cívky
  4. Vychylovací cívky
  5. Připojení anody
  6. Maska pro oddělení paprsků pro červenou, zelenou a modrou část zobrazovaného obrazu
  7. Luminoforová vrstva s červenými, zelenými a modrými oblastmi
  8. Detail luminoforové vrstvy, nanesené z vnitřní strany obrazovky

Displeje z tekutých krystalů (LCD)

Základy této technologie sahají až na konec 19. století, kdy došlo k objevu principu tekutých krystalů. První experimentální obrazovka ale vznikla až v roce 1968. Zpočátku se tyto displeje používaly hlavně v malých zařízeních, jako jsou kalkulačky, ale s razantním nástupem notebooků se začala jejich pozice vylepšovat. Další, ještě razantnější vzestup LCD přišel s rozmachem různých druhů spotřební elektroniky. LCD obrazovky se tak dnes kromě monitorů používají u LCD televizí, mobilních telefonů a bezpočtu dalších zařízení.

U klasických LCD panelů je na zadní stěně monitoru zdroj světla, nejčastěji studené katody CCFL, jež jsou dnes nahrazovány pásy LED diod. Odsud světlo putuje do speciální rozptylovací vrstvy, která se pokusí světlo co nejrovnoměrněji rozvést po celé ploše monitoru. Dále světlo prochází přes první polarizační filtr do vrstvy s tekutými krystaly, které jsou řízeny elektronikou monitoru dle vstupního signálu. Zde se určuje intenzita jasu jednotlivých pixelů. Nyní stále ještě bílé světlo zamíří do vrstvy s barevným RGB filtrem, odkud se dále již v barvě přenáší na druhý polarizační filtr. Jako ochranná vrstva slouží tenké sklo, na němž jsou dále ještě nasazeny tři vrstvy, jež se snaží o co nejlepší rozptýlení světla a další vylepšení promítaného obrazu.

Obecné schéma obrazovky LCD (zdroj Wikipedia):

  1. Vertikální polarizační filtr
  2. Skleněný substrát
  3. Vrstva tekutých krystalů
  4. Skleněný substrát
  5. Horizontální polarizační filtr
  6. Reflexní vrstva odrážející obraz směrem k pozorovateli

Přečtěte si také

Plazma – ideální televize?

S nástupem velkoplošných televizí s úhlopříčkou 42“ a vyšší jste se mohli začít setkávat s plazmovými obrazovkami. Jejich obraz byl velmi vstřícný ke „kvalitě“ našeho televizního vysílání, a tak si plazmové obrazovky získaly poměrně velkou oblibu. Oproti LCD obrazovkám mají navíc vynikající podání černé barvy. Měly také rychlejší odezvu a větší kontrast, což se ale u moderních LCD televizí poměrně stírá. Nevýhodou je vyšší spotřeba a hmotnost.

Plazmový displej se skládá ze dvou velkých skleněných desek, mezi nimiž najdete maličké komůrky s elektrodou, které jsou naplněny silně ionizovanou směsí vzácných plynů neonu a xenonu (plazmou). Když televizi zapnete, elektroda přivede do plynu proud a v plazmě se uvolní volné elektrony. Kladné ionty a záporné elektrony se začnou srážet, což způsobí, že se ionty dostanou do excitovaného stavu a uvolní foton. Na čelní straně každé komůrky je nanesena vrstva speciálních chemikálií – luminoforů, které po uvolnění fotonů začnou zářit červenou, zelenou nebo modrou barvou. Kombinací těchto tří barev vzniká obrazový bod. Překrytím červené, zelené a modré lze vytvořit jakoukoliv barvu viditelného spektra včetně realistické černé.

Schéma PDP (Plasma Display Panel, zdroj Wikipedia):

  1. Přední skleněná vrstva
  2. Dielektrická vrstva s elektrodami
  3. Jeden pixel tvořený třemi RGB subpixely
  4. Dielektrická vrstva s elektrodami
  5. Zadní skleněná vrstva

HD, HD ready a Full HD

V podstatě dnes asi nenajdete v obchodě velkoplošnou televizi, která by na sobě neměla nápis HD Ready nebo Full HD. Pro laika jen zanedbatelný rozdíl, který ale může vést k velkému rozčarování. Zkratkou HD Ready se totiž označují televize, jejichž obrazovka má ve většině případů rozlišení 1024 × 720 (často i 768) bodů (plazma) nebo 1366 × 768 bodů v případě LCD. Pokud se budete u takovéto obrazovky dívat jen na televizi a pouštět si videa z DVD přehrávače, budete nejspíš spokojeni. Pokud ji ale budete chtít použít jako monitor, nastane velký problém, protože dnešní počítače neumí vyslat do televize toto rozlišení (neplatí pro rozlišení 1 024 × 768 px). Výsledný obraz tak může být neostrý, či jinak deformovaný, což jistě na celkovém zážitku nepřidá.

Jediným univerzálním řešením je pořízení Full HD (či HD ready 1080p) televize, které mají u plazmy i LCD shodné rozlišení 1 920 × 1080 bodů (označované také jako 1080p), které každý moderní počítač ve svém repertoáru má. V takovém případě se nemusíte bát připojit počítač ani skrze HDMI rozhraní, které vám do televize přenese jak obraz, tak i zvuk. Zároveň si budete v případě adekvátního zdroje i zblízka moci vychutnat velmi jemný obraz, který vám HD Ready televize rozhodně neposkytnou.

Krátký přehled v historii používaných rozlišení a jejich označení

Označení kartyTextový režim (počet znaků)Grafický režim (počet bodů)Počet barev
MDA80 × 25mono (1 bit)
CGA40 × 25320 × 2004 (2 bity)
80 × 25640 × 200mono (1 bit)
Hercules80 × 25720 × 384mono (1 bit)
EGA80 × 43640 × 20016 (4 bity)
132 × 43640 × 35016 (4 bity)
VGA80 × 50640 × 48016 777 216 (24 bitů)
SVGA132 × 50800 × 60065 536 (16 bitů)


800 × 600256 (8 bitů)


1024 × 768256 (8 bitů)
TIGA80 × 501280 × 102416 777 216 (24 bitů)
132 × 50

 

Typická rozlišení pro různé úhlopříčky

ÚhlopříčkaRozlišeníPoměr stran
15"1024 × 7684:3
17"1280 × 10245:4
19"1280 × 10245:4
19"1440 × 90016:10
20"1600 × 12005:4
20"1680 × 105016:10
21"1600 × 12004:3
21,5"1920 × 108016:9
22"1680 × 105016:10
23"1920 × 108016:9
24"1920 × 108016:9
24"1920 × 120016:10
26"1920 × 120016:10
27" 1920 × 120016:10
30"2 560 × 160016:10

 


První MDA monitory zvládaly pouze textový režim

Další články na téma: 
Oblíbené Tisk E-mail
Reklama

Komentáře

Hezky clanek, kde je vse dulezite pekne a srozumitelne shrnuto.

Jen bych si dovolil malou opravu v tabulce rozliseni:

15" | 1024 × 768 | 4:3
..
19" | 1440 × 900 | 16:10

presne to sem chtel napsat ...

1600x1200 má poměr 4:3

Pěkný stručný článek pro neznalé, jen by to možná chtělo přidat OLED ...

PC neumí jiné než nativní rozlišení.. vážně? :)

Mam LCD TV od Panasonicu (S-IPS) s 1366x768 a problém s obrazem neni.. ono totiž ATi má v ovladačích možnost vyrobit si vlastní rozlišení přesně na míru, což mám, takže 1 pix na obrazovce odpovídá jednomu odvysílanému pixelu. :) Obraz je "tack sharp", žádné rozpatlání, chvíli sem to i používal jako monitor, též bez potíží.. (navíc má odezvu pod 20ms, takže na hraní dost pohodička).

Nejsem si jistej, jestli to nVidia umí, ale u ATi to vím na 100%.

Spotreba:
proboha uz prestante vsude sirit bludy o spotrebe Plazmy.
mam 3 roky starou Plazmu 106cm v HD-Ready a prumerna jeji spotreba je 110W.
U lcd se v manualu uvadi PRUMERNA spotreba
u Plazmy se uvadi MAXIMALNI spotreba

u me je uvedeno max 400W a max co jsem z ni dostal bylo 320W ale absolutne nesledovatelne(prepalene bary,svetla na 3pokoje atd...)

110 W to by docela šlo. Jakým měřením si se k tomu číslu dostal?

Mám Asus N10J, v němž je s HDMI spárována tuším GF 9300M GS a HD ready rozlišení se automaticky nabídlo při připojení televize HDMI aniž bych cokoliv musel nastavovat

Tato věta je fakt perla a důkaz, že autor článek zkopíroval odněkud z internetu a problematice prd rozumí:

Pokud ji ale budete chtít použít jako monitor, nastane velký problém, protože dnešní počítače neumí vyslat do televize toto rozlišení (neplatí pro rozlišení 1 024 × 768 px)

Samozřejmě že všechny počítače vyrobené od roku 2005 umí vyslat libovolné rozlišení od cca 300x200 do cca 2500x2000. Stačí se zeptat strýčka Google.

Další perla:

První MDA monitory zvládaly pouze textový režim

Monitor zobrazuje nic než grafiku. Pouze grafický adaptér rozlišuje mezi textovým a grafickým režimem.

No já mám osobní zkušenost s Windows 7, HTPC (zde testovaný Asrock) a HD Ready televizí Samsung podobnou jako autor. V ovladačích šlo nastavit jen rozlišení 1360 × 768 (nikoli 1366 × 768) a ani při snaze vynutit rozlišení v pokročilém nastavení ovladačů mi toto rozlišení povoleno nebylo. Ve Windows XP to problém není, to je pravda. Je to sice záležitost ovladačů, ne hardwaru, ale pro řadu uživatelů to může znamenat celkem problém a rozčarování. Co se týče druhé poznámky, tak máte pravdu, v textu to opravím.

Dneska je apríl ? Tenhle článek mi připadne dosti chabý a technicky slabý. Asi nějaký trapný pokus o něco, čemu člověk nerozumí ....