Katódsugárcsöves monitor (CRT)
A CRT: (Cathod Ray Tube) A hagyományos katódsugárcsöves képernyő.Még ma is nagyon elterjedt monitorfajta, igaz az elmúlt pár évben egyre inkább háttérbe szorult. Az első működőképes televíziót 1926. január 26-án Londonban mutatták be. Az első színes adást 1928. július 3-án továbbították nagy távolságra. A technika feltalálója Karl Ferdinand Braun volt, aki 1897-ben már megtudott így egy képpontot jeleníteni. (Ezért régi neve a Braun-cső.) A töltéscsatolt elvű CRT tévé és kamera feltalálója Tihanyi Kálmán volt (1928).
A képalkotáshoz egy katódsugárcsőre (CRT- Cathode Ray Tube) van szüksége. Ez a monitor lelke, ami egy légmentesen lezárt speciálisan kialakított üvegcső.
A képcső két lényeges részből áll: az anódból és a katódból. A katód fémes anyaga melegítés hatására elemi részecskéket, elektronokat bocsát ki magából (elektronágyú).
Az anódra pozitív feszültséget (gyors feszültséget) kapcsolva (színes
képcső esetén tipikusan 20-30 kV), az anód vonzani fogja a katódból
kiáramló elektronokat. A kilépő, majd becsapódó elektronok olyan
gyorsan követik egymást, hogy nem egyes elektronokról, hanem
elektronáramlásról, végeredményben egy elektronsugárról (nyalább) beszélhetünk.
A katód és az anód között található egy úgynevezett rács, aminek a
feladata a két egység közötti kapcsolat szabályozása. Ezt úgy teszi,
hogy amennyiben negatív feszültséget kapcsolunk rá, akkor az elektronok
nem jutnak el az anódra, amennyiben pozitív vagy 0 feszültséget
kapcsolunk a rácsra, akkor szabad az út az elektronok számára
(egyszerűsítve: ki-, bekapcsolhatjuk az elektronok áramlását).
Ha az elektronok az anód felé szabadon áramolnak, akkor ezt az
áramlást szabályoznunk kell, hiszen nem mindegy, hogy az elektron az
anód melyik részére csapódik be. Erre a szabályozásra két pár (két
függöleges, két vízszintes ) eltérítőtekercset használunk.
Ezekbe a tekercsekbe megfeleő időbeli lefolyású áramot vezetve, a
köztük mozgó elektronokra vonzó vagy taszító hatást fejtenek ki
(elektromágneses tér). Az eltérítőtekercsek segítségével most már mi
szabályozzuk az elektronsugár irányát.
A képernyő belső részét fénypor réteg borítja . A fénypor a becsapódó elektronok hatására világít (a fényport szokás foszfornak
nevezni, de ennek semmi köze a vegyelemhez). Ha az elektronsugár
eltalálja a fénypor egy adott pontját, akkor az felvillan
(utánvilágítás). Ha sokszor egymás után ugyanazt az adott pontot
találja el, akkor a képernyő előtt ülő felhasználó úgy érzi, hogy a
pont folyamatosan világít.

A látott képet tulajdonképpen a szemünk érzékcsalódása hozza
létre. Az elektronsugár soronként végigpásztázza a képernyőt, ha a sor
végére ért, az alatta lévő sor elejére irányítjuk (sorvisszafutás) és ismét végig pásztázza ezt a sort is. Ezt egészen a lap aljáig teszi, ekkor visszairányítjuk az első sor kezdőpontjára (lapvisszafutás)
és kezdődik minden elölről. Természetesen ezalatt, attól függően, hogy
melyik képpontnak kell világítania és melyiknek nem, ki- és
bekapcsoljuk a sugarat. Ez a megállás nélküli folyamat az emberi szem
számára olyan gyorsan megy végbe, hogy végeredményben egy képet látunk
a képernyőn.
Az előzőekben felvázolt egyszerűsített működés a monokróm (fekete-fehér) vagy az egyszínű (sárga, zöld) képcsőre jellemző. Egy adott pont (pixel)
fekete vagy fehér volt (fekete: nem volt elektronsugár, fehér: volt
elektron becsapódás), illetve a fényerejét lehetett a sugár erejének
növelésével, csökkentésével változtatni.
Az újabb színes képcsövek azonban végtelen sok színárnyalatot (unlimited colours) képesek megjeleníteni.
Az általános iskolai tanulmányaiban mindenki találkozhatott már az additív színkeveréssel, azzal hogy bármilyen szín kikeverhető a vörös, a zöld és a kék alapszínekből (red, green, blue, azaz: RGB).
Így a színes képcsőben nem egy, hanem három elektronágyú tartozik,
egy-egy minden alapszínhez. A képernyő belső felületét sem egy
fényporral, hanem hárommal vonják be (az elektron-becsapódáskor az
egyik vörös, a másik zöld, a harmadik kék fénnyel világít). Ez a három
fénypor szorosan egymás mellett helyezkedik el.
A színhármasoknak (tripletteknek) közelsége miatt a fénypor előtt egy lyukmaszk (árnyékmaszk)
található, ez leárnyékolja a szomszédos színhármasokat és fókuszálja a
sugarakat, hogy azok a saját fényporukra csapódjanak be.

Egy triplett középpontja és bármelyik vele szomszédos triplett
középpontjának a távolsága az adott monitort jellemzi (ez a távolság
egyenlő két azonos színű színpor legkisebb távolságával).
Vásárlásnál figyeljük ezt az értéket (dot pitch),
általában milliméterben adják meg. Minél kisebb ez az érték, annál
finomabb, élesebb képet kapunk (azért azt gondoljuk meg, hogy míg egy
19 inches monitoron például a 0.29 mm pontátmérő elfogatható, addig egy
14 vagy kisebb képátlójú monitoron ez az érték már gyenge).
Képcsövek
Négyféle képcső terjedt el: a lyukmaszkos, a rácsmaszkos, a résmaszkos és a javított lyukmaszkos. Természetesen ezeken belül is jó néhány különböző megoldást alkalmaznak a gyártók, de az alapelv azonos.
Lyukmaszk
A lyukmaszk manapság a legelterjedtebb, legkiforrottabb, legolcsóbb megoldás, a hagyományos televízióknál is ezt alkalmazzák. Az egyes színeknek megfelelő lekerekített lyukak háromszög alakban, egymáshoz képest elcsúsztatva helyezkednek el.
A technológia jellemzői:
A maszk blokkolja az „elkóborló” elektronokat így élesebb képet kapunk. Egy pixel színe három színkomponens eredőjéből áll össze. A pontok között ennél az elrendezésnél mindig van egy kis rész, ami sötét marad, ez rontja az egész kép kontrasztját.


Apertúra rács (Trinitron)
Az árnyékmaszk hátránya miatt fejlesztette ki a Sony. Ebben az esetben a színhármasok egymással párhuzamosan helyezkednek el
(az elektronágyúk pedig egy sorban), a maszk itt nem fémből készült
lemez, hanem kifeszített drótok alkotják. Ezek a drótok párhuzamosak,
ahhoz azonban, hogy a párhuzamosságuk tökéletes legyen, óriási erővel
feszítik ki őket. Az erős feszítésnek ellenálló keretet kell
biztosítani, ez teszi a Trinitronos monitorokat nehezebbé. Ezzel a
technikával a kép világosabb és élessége is jobb. Ennek ellenére a
Trinitronnak megvan az a rossz tulajdonsága, hogy bár nehezen és főleg
nagyobb felbontásnál, de észrevehető az az 1 vagy 2 stb. vízszintes
rögzítő szál, ami a függőleges szálak stabilizálására szolgál.


Résmaszk
A NEC megpróbálta egyesíteni a rácsmaszk és a
lyukmaszk előnyeit, és kifejlesztette a résmaszkot.
Itt is hosszúkásak a foszforpontok, de egymáshoz képes
el vannak csúsztatva, így a maszk stabilabb. A kép
fényereje nem olyan nagy, mint a rácsmaszk
alkalmazásánál, de jobb a lyukmaszknál. Elsősorban a
NEC alkalmazza ChromaClrear, és az LG Flatron
néven.


Javított lyukmaszk vagy elliptikus maszk
Ezt a megoldást a Hitachi fejlesztette ki. A
cég egy kicsit más megközelítést alkalmazott, és
elsősorban a foszfor alkalmazására helyezte a
hangsúlyt a rács helyett. A hagyományos lyukmaszknál a
három színnek megfelelő foszforpötty többé-kevésbé
egyenlő távolságra van egymástól. A Hitachi
csökkentette a vízszintes távolságot, de a torzulások
elkerülése érdekében kicsit megnyújtotta a pontokat,
így azok nem kör, hanem ovális alakúak. Az EDP
legfontosabb előnye a függőleges vonalak finom
ábrázolása (hagyományos esetben a függőleges vonalak
egy kicsit cikk-cakkosak)., valamint a nagyobb
pontosság és fényerő. Ez a típus nem terjedt el.

További jellemzők
Váltott soros megjelenítés (Interlaced)
A képcső a megjelenített képet
laponként, a lapokat pedig soronként frissíti. Ha minden sort egymás
után rajzol ki, akkor beszélünk nem átlapolt (Non-Interlaced) üzemmódról.
Nagyobb felbontásban sok monitor már nem bír ilyen gyors
tempóban dolgozni, azonban azért, hogy nagyobb felbontást is tudjon,
kerestek egy köztes megoldást. Ez a megoldás az Interlaced
üzemmód. Ekkor a képcső a képet két részben rajzolja ki. Az első
menetben a páratlan számú sorokat, a második menetben a páros számú
sorokat frissíti. Persze ez olyan gyorsan történik, hogy az emberi szem
egy képnek látja a két lépésben kirajzolt képet.
Azt, hogy az adott felbontást a monitor milyen üzemmódban
tudja megjeleníteni, arról a felbontás utáni betű(k) ad(nak)
információt (NI: non-interlaced, I: interlaced).
A nagyobb felbontást végeredményben a képfrekvencia ellenében érjük el.
Ennek hátránya az, hogy növekszik a vibráció.
Ezért senkinek sem ajánlatos, hogy hosszabb ideig használja az
Interlaced üzemmódú felbontásokat.
Méret, Felbontás, Képfrissítés
A monitorok méretét a képernyőátló hosszával jellemzik, amit hüvelykben (”) szokás megadni (1 ” = 1 inch = 1 coll = 2.54 cm). Például (elvileg) egy 17 ” (inch)-es monitor átmérője 17x2.54 cm =
43.18 cm. Azért csak elvileg, mert egy 17 ”-es CRT monitornak nem lesz
43.18 cm a képátlóhossza. A felhasználó számára azonban a látható képátló az, ami fontos, ezt az igényesebb gyártók feltüntetik (Viewable Area),ez egyébként álltalában kb. 1 coll-al kisebb mint a képcső mérete.
A monitor másik fontos jellemzője a felbontás. Ezt általában az oszlopok és
a sorok szorzatával adják meg. Például 800x600 azt jelenti, hogy 800
oszlopból és 600 sorból (480000 pixel) áll a maximális felbontású kép;
azért a maximális, mert a gyártók mindig a maximális
felbontóképességgel jellemzik terméküket.
Vegyük azonban figyelembe, hogy minél nagyobb a felbontás,
annál kisebbek lesznek a képen lévő objektumok, például a szövegek,
ikonok stb.
Ajánlott (!) felbontás az átló függvényeben:
14 ” 640x480
15 ” 640x480, 800x600
17 ” 800x600, 1024x768
20 ” 1024x768, 1280x1024
21 ” 1280x1024, 1600x1200
Az előbbiekkel kapcsolatos és nagyon fontos a képfrekvencia (függőleges szinkronizáció).
A monitorok működésénél beszéltünk arról, hogy az elektronsugarak
soronként végigpásztázák az egész oldalt, az oldal pásztázásának
sebessége az adott monitort jellemzi. Például, ha ezt látjuk:
640x480@60Hz, ez azt jelenti, hogy a 640x480-as felbontású képet a
monitor 60-szor rajzolja ki másodpercenként.
Ha egy felbontást huzamossabb ideig szeretnénk használni, akkor győződjünk meg arról, hogy minimum 75Hz-en, de inkább 85Hz-en
tudjon működni a monitor az adott felbontás mellett. Erre azért van
szükség, mert az emberi szem képes érzékelni, ha ennél lassabban
történik a frissítés. Ez vagy kellemetlen villódzással jár, vagy csak
azt veszük észre, hogy egy-két óra után megfájdul a fejünk.
Ha növeljük a felbontást vagy a képfrekvenciát, akkor
növekszik a sorfrekvencia (a sorfrekvencia az egy másodperc alatt
frissített sorok számát adja meg) is. A kép-, a sorfrekvencia és a
felbontás összefüggésben vannak egymással:
sorok száma x képfrekvencia = sorfrekvencia
A megjelenítő egység leírásában valami hasonlót találunk: vf: 30-86KHz, hf:50-160Hz (vf: vertical frequency = sorfrekvencia, hf: horizontal frequency = képfrekvencia). Ezek az értékek legyenek minél nagyobbak!
A korai monitorok úgynevezett fix frekvenciásak voltak. Ez azt jelentette, hogy csak egy adott kép- és sorfrekvencián voltak képesek dolgozni.
Az idő múlásával azonban egyre nagyobb szükség volt az olyan
megjelenítőkre, amelyek képesek voltak széles frekvenciatartományban
dolgozni. Az első ilyen modellt a Nec hozta ki Multisync névvel. Ma már a monitorok többsége ilyen (MultiScan, AutoScan, Multisynchronous).
Azonban figyeljünk arra, hogy valóban ilyen legyen (az hogy 2, 3 vagy 4
frekvencián működik, még nem jelenti azt, hogy multisync, bár sok
gyártó ezeket is annak tünteti fel).
Az utolsó frekvencia, amiről említést kell tennünk, a pontfrekvencia, azaz a monitor maximális video sávszélessége (Video Bandwidth).
Ezt az értéket MHz-ben adják meg a gyártók. Szoros összefüggésben van
az adott felbontással és képfrissítési frekvenciával. Ezért minél
nagyobb ennek az értéke, annál nagyobb felbontásokat, magasabb
képfrissítéssel tud a monitor megjeleníteni. A legoptimálisabb esetben
a monitor pontfrekvenciája megegyezik a videokártya órajel
frekvenciájával (Dot Clock), így egyik sem fogja vissza a másik
teljesítményét. Hozzávetőlegesen ki lehet számítani a szükséges video
sávszélességet a felbontás, a képfrissítés ismeretében:
1.3 x X (vízsz. felbontás) x 1.05 x Y (függ. felbontás) x fv (képfrissítési frekvencia) = szükséges sávszélesség
A konstansok a monitort jellemzik (az itt használt értékek
megközelítőleg jól használhatóak), és azokra az időtöbbletekre utalnak,
amik a sor- és a lapvisszafutásra fordítódnak. Például számoljuk ki az
1024x768-as felbontású, 85 Hz-es képfrissítésű kép szükséges video
sávsélességet:
1.3 x 1024 x 1.05 768 x 85 Hz = 92.245773 MHz
Vagyis körülbelül 92 MHz-es pontfrekvenciájú monitorra és
vidokártyára lesz szükségünk a példánkban említett kép
megjelenítéséhez.
A legtöbb CRT monitor a hagyományos 15 pólusú ”D” (D–sub) csatlakozón keresztül kommunikál a videokártyával.

D-sub
LCD/TFT (Liquid Crystal Display/Thin Film Transistor)
A folyadék-kristályos anyagokat Friedrich Reinitzer német biokémikus
fedezte fel. Ezek az anyagok a folyadékokhoz hasonlóan folyékonyak, bár a molekuláik
bizonyos mértékig rendezettek, és így szilárdnak (kristálynak) is tekinthetők.
Sok, a természetben is előforduló több száz szintetikusan előállított nagymolekulájú
szerves vegyület folyadékkristályként is ismert. A természetes folyadékkristályoknak
van egy igen nagy hátrányuk, mégpedig az, hogy a folyadék-kristályos állapotukat
csak igen keskeny hőmérséklettartományban tartják meg. A folyadék-kristályok
makroszkópos méretekben folyékonyak, de mikroszkóp alatt a szilárd testekhez
hasonló rendezettséget mutatnak.
Sok mindent lehetne mesélni a
folyadékkristályokról magukról, a lehetséges kijelzőtípusokról, azonban
szorítkozzunk kizárólag azon megoldásokra, amik a jelenleg szokásos TFT
megjelenítőkben használatosak.
A cél az, hogy az alapesetben átlátszó
folyadékkristályt rábírjuk arra, hogy ne engedje át a fényt, hisz így
különböző színű fényforrásokat a kristály mögé helyezve megoldható a
kép előállítása. A kristályok szerkezete réteges struktúrájú.

Ahhoz, hogy ennek jelentőségét megértsük, az
elektromágneses hullámok egyik általunk különösen kedvelt típusáról, a
fényről kell ejteni pár szót. Mindenki hallotta már, hogy a fény
hullámtulajdonságokkal (is) rendelkezik. A fényt úgy is fel lehet fogni, mint egy adott
z irányban kinyújtott kötelet (ez a haladási irány), amit két, egymásra
merőleges irányban is lengetnek. A közegben (levegőben) haladó hullám
tehát a három dimenziónkból egy irányba terjed, a másik kettő felé
pedig hullámzik (azaz hullámozhat, nem kötelező neki, mint majd látni
fogjuk). A szemünk a fény erősségét a hullámok erősségéből
(intenzitás), a színét pedig kizárólag a hullámok gyorsaságából
(frekvencia, hullámhossz) állapítja meg. Tehát, ha a szemünk fűzöldnek
érzékel egy adott színt, akkor arról mi nem tudjuk szemmel
megállapítani, hogy annak hullámai egy vagy kétirányúak.
Ha tehát egy fent említett kristályszerkezeten
halad keresztül a fény, az a beérkező, kétirányban hullámzó -
varázsszó: polarizálatlan - fényből egyirányban hullámzó - polarizált -
fényt csinál, kvázi a másik irányú hullámzás "nem fér el a lemezek
között".
Miért jó ez nekünk? Mert létezik olyan anyag,
amely a kristályokhoz hasonlóan csak az egyik irányú hullámot engedi
át, ezt hívják polarizátornak, közismertebb nevén Polaroid
napszemüvegnek. Tegyünk egy ilyet a kristályaink elé úgy, hogy a
képzeletbeli szűk, de magas rés ugyanúgy helyezkedjen el, mint a
kristályrács rése! Így ugyanazt kapjuk, mintha csak egy rést
alkalmaztunk volna. Azonban ha a két rés egymásra merőlegesen áll,
akkor az egyik rés az egyik irányú hullámot szűri, a másik rés a másik
irányút, végeredményképpen pedig egy energiamentes fényáramot kapunk,
azaz semmit: sötétséget. (A valódi működés némileg bonyolultabb, a
konkrét megvalósításnál szó esik arról is.)
A TFT pontosan ezen az elven működik. Mivel a
folyadékkristályokat külső elektromos térrel lehet úgy vezérelni, hogy
kívánságra tetszőleges mértékben elforduljanak, így eléjük
polarizátort, mögéjük fényforrást helyezve az átbocsátott
fénymennyiséget szabályozni tudjuk. Mindezek után már csak az kell,
hogy elhelyezzünk néhány neoncsövet a képernyő mögött, amelyeket
lehetőség szerint nagy frekvenciával (relatíve nagy, 1000 Hz körüli)
táplálunk, hogy a villogás ne zavarja a szemet. Kell még egy piros,
zöld illetve kék színszűrő, erre egy vezérelhető folyadékkristályos
réteg, majd egy polarizátor, és kész is a TFT kijelzőnk. (Azért a neves gyártókat így még nem fogjuk lenyomni...)

1: Üveg táblák
2&3: Polárszűrők
4: RGB színszűrő
5&6: Vízszintes és függőleges utasítássorok
7: Rovátkált polimer réteg
8: Távtartók
9: TFT-k(Thin film transistors)
10: Elülső elektróda
11: Hátsó elektródák
12: Háttér világítás
A technológiák:
Jelenleg három technológia használatos a TFT kijelzőknél: a TN+film, az
IPS és az MVA. Mindegyik technológia alapja a fent említett
polarizáció, csak a konkrét megvalósítás tér el némileg.

TN+film
Neve a Twisted Nematic+film szóösszetételből származik, ez a paneltípus a legrégebbi. Lényege, hogy
két, egymásra merőleges irányban polarizáló lemez között helyezik el a
kristályokat. Ezek alapesetben (elektromos tér hiányában - jobb oldali
ábra) úgy állnak be, hogy a lemezekhez érintkező felületük
polarizációja megegyezzen a lemez polarizációjával; ennek céljából a
lemezeket rovátkolják.


Ebben az állapotban a belső polarizátor által
polarizált fényt a kristály fokozatosan elforgatja úgy, hogy a másik
lemezhez érve már át tudjon jutni a "résen". Bekapcsolt
vezérlőfeszültség mellett a kristályok "összezavarodnak", nem forgatják
megfelelően a fényt, így a belső szűrőn egyik irányba forgatott fény
nem forgatódik úgy, hogy a másik irányú "résen" át tudjon jutni, és
sötét lesz a kijelző.
Ezzel a típussal az a probléma, hogy a
kristályok "összezavarása" nem sikerülhet tökéletesre, ezért a TN+film
megjelenítők feketéje sosem az az igazi koromfekete.
Mondhatjuk úgy, hogy a játékosok számára lett
"kitalálva" a TN+film panel, rendkívül alacsony válaszidejével egészen
2006-ig ez volt az egyetlen paneltípus, mellyel ténylegesen utánhúzás
nélkül lehetett játszani és filmeket nézni. A TN+film panel olcsó,
ennélfogva a köré épülő monitorok is olcsóak, viszont az olcsóság ára a
- relatíve - gyenge képminőség. Alacsony kontrasztarány, szűk
betekintési szögek és 18 bites színmélység jellemzik ezt a paneltípust. TN+film
panelek csak 16,2 millió szín megjelenítésére képesek a temporal
(időbeli) vagy spatial (területi) dithering (villogtatás) eljárás
révén.

A spatial ditheringet szabad szemmel is jól
lehet látni, hiszen a monitoron kis „sakktáblák” láthatóak, a kijelző a
színeket úgy keveri ki, hogy egymás mellett elhelyezkedő pixelek színét
variálja, így azokat távolabbról egy másik színnek látja a szem.
Szerencsére ezt a módszert már csak elvétve találjuk meg olcsóbb
panelekben.

A temporal ditheringet főleg FRC (Frame Rate
Control) néven ismerjük, esetében a pixelek színét úgy
változtatja/villogtatja a kijelző, hogy a szem számára egy harmadik
színként látszódjon, ezzel végülis becsap minket és úgy tűnik, mintha a
valóban megjelenített 262 144 színnél (6 bit) jóval többet látnánk.
Létezik még az újabb 22 col és a feletti monitorok esetében a Hi-FRC ami az FRC eljárás egy továbbfejlesztett
változata, amely a hagyományos FRC eljárás során fellépő „színhiány”
pótlására épül (3 alapszín, (28-3)3=16,2
millió szín). „Ha egy 1-es értékű színre van szükségünk, 0,25-ot
veszünk, 2 esetében 0,5-et, 3-nál 0,75-ot, 4 és 255 között pedig a
normál FRC eljárás által szolgáltatott értékeket használjuk. Az
eredmény 16,7 millió szín.”
IPS
Neve az In Plane Switching szóösszetételből
származik. 1996-ban a Hitachi fejlesztette ki és ez a technológia az első igazi próbálkozás a TN+film
technológia hátrányainak kiküszöbölésére. Működése épp fordítottja a
TN+filmének, itt a két polarizátorlemez egymással megegyező irányban
polarizál. Alapesetben, tehát elektromos tér hiányában, a kristályok
polarizációja merőleges a két lemez polarizációjára, és úgy működik,
mint ahogy az alapelvek bemutatásakor elmondtuk: tér hatására
elfordulnak, a polarizátorokkal megegyező irányban engedik át a fényt,
tehát feszültség hatására a háttérvilágítás fénye átjut a panelen.
Működési elvéből adódóan ez a típus igen szép,
mondhatni tökéletes feketét produkál, s egy pixelhiba esetén
(pixelhiba: hibás vezérlőtranzisztor) sem fehér pixelt kapunk a'la
TN+film, hanem feketét, ami gyakran kevésbé zavaró. A legkiválóbb színhűség is ezzel a
panellel érhető el, és a színmegjelenítésben is az élen jár (valós) 24Bit ->
16.7M színnel. Mindezek mellé a
betekintési szöge is nagyobb, mely akár 170°-178° is lehet. Hátránya egyrészt a lassúsága a
TN+film-esekhez képest,
a válaszidő sajnos ez esetben csak közepesnek mondható, hiszen
16ms ez az érték, ami játékokhoz viszonylag lassú, másrészt két tranzisztor szükséges az elektromos tér létrehozásához -
amelyek viszont jobban "kitakarják" a háttérvilágítást, így több áramot
igényel a kijelző -, tehát nem használható (használatos) notebookokban. A panel nagy
hátránya még az alacsony kontrasztarány, amely 300-500:1 lehet, illetve egy
érdekesebb jelenség is megfigyelhető: A feketés színek lilássá
színeződnek, ha a monitort oldalról nézzük.Azokat a monitorokat,
melyeket IPS panellel szerelnek, inkább grafikai munkákra,
képszerkesztésre ajánlják jó színhűségük miatt. Sajnos játékra és
filmnézésre a lassú válaszidőnek, illetve az alacsony kontrasztnak
köszönhetően nem ajánlott.
Viszont az IPS panelek megjelenésük óta sokat fejlődtek. Az újabb típust S-IPS
nevet kapta, mely továbbfejlesztett kontraszt aránnyal büszkélkedhet,
ami 800:1 értéket is meghaladja, illetve a válaszidőt szépen
ledolgozták 16ms-ről 8 ezred másodpercre. Így az S-IPS-el szerelt
panelek már megfelelnek játszásra, illetve filmnézésre is.
Magas árával és
nehezebb beszerezhetősége miatt nem terjedt el az egyszerű felhasználók körében, főképp
tervezők vásároltak S-IPS paneles monitorokat.
MVA
Neve
a Multi Domain Vertical Alignment szóösszetételből származik, 1998-ban fejlesztette ki a Fujitsu cég.
Eredetileg VA, azaz Vertical Alignment típusú kijelzőnek hívták, mivel
olyan új típusú folyadékkristályokat alkalmaztak a tervezés során,
amelyek gyakorlatilag tökéletesen merőlegesen állnak a
polarizátorlemezekre. Térmentes esetben ugyanúgy fekete képet
produkálnak, mint az IPS panelek, de sokkal gyorsabbak, hiszen
feszültség hatására nem "csavarodik meg" az egész kristályszerkezet,
hanem csak az egyes kristályok fordulnak el külön-külön (merőleges
irányból párhuzamos irányba, ellentétben a fentebb említett két
változattal, amelyeknél a kristály folyamatosan párhuzamos a
polarizátorral).

A probléma a láthatósági szöggel van: az ábrán
is látható, hogy a középen szürke színt produkáló képernyő a látószöget
változtatva feketétől fehérig változik, mivel a kristályok csak
"merőlegesen átlátszóak" (ezt az ún. "kettőstörés" jelenség okozza).
Ezt hivatott kiküszöbölni az MVA technológia. Itt felosztják a pixelt
(cellát) minél több külön részre, amelyekben a kristályok felváltva
fordítottan helyezkednek el, így megfelelő távolságból nézve igen megnő
a láthatósági szög.
Sok
tulajdonságban hasonlít az IPS panelhez, de van némi eltérés is.
Szintén kitűnő betekintési szöggel büszkélkedhet 170°-178° mind
horizontálisan és vertikálisan, nagyon magas kontrasztarányt tudhat
magáénak 800-1100:1, a színmegjelenítésben sem lehet panasz: 24Bit
-> 16.7M, és a fekete szín is helyesen jelenik meg oldalról is.
Fényereje már közepesnek mondható 240-300cd/m2, és sajnos a negatívumok
közé sorolhatjuk a magas válaszidőt (16-25ms), ezen belül egyes
szürkeárnyalat váltások elérhetik a 80-90ms-t is.
A PVA panel fejlesztője a Samsung. Technológiailag nem különbözik az
MVA-tól, annak egy továbbfejlesztett változata, és tulajdonságaik is
egyeznek. Csupán kontrasztaránya nagyobb, elérheti az 1500:1 értéket
is.
Mivel nem volt tartható a magas válaszidő, ezért ezeknél a paneleknél
került bevezetésre először az overdrive technológia. Ezzel sikerült a
válaszidőt lecsökkenteni a szürke átmeneteknél is tartósan 8ms-ra, és elérni hogy a TN+film panelek 8 ms alá gyorsuljanak. Az Overdrive technológia gyakorlatilag
intelligens, előre kiszámított képpontváltáson alapszik. A panel
folyadékkristályait pontosan adagolt, szabályzott túlvezérléssel és egy
nagyon rövid, ám magas feszültséglökettel inicializálja az elektronika,
így azok mozgási tehetetlenségüket könnyebben hidalják át, aminek
gyorsabb pozícióváltás az eredménye. Ezzel a paneltípus legnagyobb problémáját, a magas válaszidőt és az
azzal járó utánhúzást sikerült felszámolni.
Azóta persze az MVA panelekhez is elérhető ez a technológia, és itt is megjelentek a továbbfejlesztett változatok, (MVA prémium, S-MVA, S-PVA, P-MVA) melyek az alacsonyabb válaszidőt, jobb fényerőt jelölik.
OLED
A megjelenítők világában az utóbbi időben egyre többet hallani egy négybetűs
rövidítésről, amely sokak szerint forradalmasíthatja az eddigi elképzeléseinket
a televíziók, monitorok képi világáról.Ez a betűszó az OLED:
Organic Light-Emitting Diode vagyis; Szerves
Fénykibocsátó Dióda.

A technológia
Az OLED technológia olyan, félvezető tulajdonságokkal rendelkező,
szerves vegyületeket foglal magában, melyek elektromos gerjesztés
hatására, stimulált, vagyis áttételes fénykibocsátásra képesek, külső
megvilágítás nélkül. A kibocsátott fény erőssége az alkalmazott szerves
anyagtól, színe ezen kívül, az esetlegesen hozzáadott színezőanyagok
tulajdonságaitól is függ. A kutatások a mind jobb tulajdonságokkal
rendelkező fehér, illetve a három alapszín, a kék, zöld, és a piros
fényt emittáló, szerves anyagok irányában folynak.
A történet egészen 1985-ig nyúlik
vissza, ugyanis az első OLED-del foglalkozó szabványkérelmet a Kodak
ekkor nyújtotta be az amerikai szabványügyi hivatalhoz. Ugyanakkor az első
alkalmazott OLED-kijelzők csak 1987 magasságában jelentek meg. Ezek
mind a Kodak által kidolgozott kis molekula technológiára épültek.
Azonban ezzel párhuzamosan futott egy másik kutatás is, ami a Polymer
OLED (röviden PLED) nevet kapta a keresztségben. Az első
PLED-technológián alapuló szabványt a Cambridge University nyújtotta be
1990-ben.
Egy OLED-kijelző több rétegből épül fel. A rétegek
között található a szerves anyag, ami feszültség hatására a képet
előállítja. A megjelenítés a negatív és pozitív töltések közötti
vonzóerőn alapul: feszültség hatására az egyik réteg negatív töltésűvé
válik egy másikhoz viszonyítva. Amikor a negatív töltésű terület
energiát ad át a pozitív töltésűnek, egyben stimulálja (ingerli) is a
rétegek között elhelyezkedő szerves anyagot, ami ezáltal fény bocsát ki
magából. A így létrejövő
fény intenzitását az áramerősség változtatásával szabályozzák.

Napjainkban két különböző szerkezetű OLED-kijelző közül választhatnak a gyártók. Az
egyik az úgynevezett kis molekula, míg a másik a polimer-technológia. A
két változat a szerves réteg felépítésében és a gyártási eljárásban
különbözik egymástól. A kis molekulás OLED-kijelzők – melyek egyébiránt
a külföldi szakszótárakban az SMOLED (Small Molecule OLED) névre
hallgatnak – nagyon apró molekuláris szerkezetű szerves anyagból
állnak, melyet vákuumporlasztással hoznak létre. A polimer OLED-ek
szerves polimert tartalmaznak, mely sokkal nagyobb méretű
molekulastruktúrával rendelkezik az SMOLED-eknél. Gyártásukkor egy
egyszerűbb, körbevonatozás (spin coating) névre hallgató eljárást
alkalmaznak.
PMOLED (Passive Matrix OLED)
A
passzív mátrixos kijelzők egy rácsmintához hasonlóan épülnek fel, a
katódokból és szerves rétegből álló oszlopok vannak ráhelyezve az
anódok által alkotott sorokra. Minden egyes metszéspont tartalmazza a
három réteg mindegyik tagját. A szerves anyag stimulálásához szükséges
feszültség egy külső áramköri lap vezérlésével érkezik a rácsra. A
képpontok ki- és bekapcsolási folyamatának eredményeképpen jelenik meg
a kijelzőn a kép. A pixeleket közvetlenül a vezetékek feszültség alá helyezésével kapcsolgatják.

A passzív mátrixos OLED-kijelzők
inkább a szöveg megjelenítéséhez használhatók a legjobban, így
ideálisan funkcionálnak egy műszerfali elemként, vagy az audiorendszer
fejegységének kijelzőjeként.
AMOLED (Active Matrix OLED)
Az
AMOLED rövidítés az aktív mátrixos
OLED fogalmát rejti magában. Egy ilyen képernyő a következőképpen épül
fel: egy katód- és anódréteg között helyezkedik el a szerves anyag. Ez
a "szendvics" egy nyomtatott áramköri lapka tetején található. A
képpontok helyzetét a szerves anyag folyamatos, pontszerű mintában
történő mozgatása határozza meg. Minden egyes képpont külön kerül
vezérlésre, amikor a megfelelő helyen az áramkört tartalmazó lapka
feszültséget bocsát a katódra és az anódra, ezzel stimulálva a szerves
réteget is.

Az aktív mátrix (TFT) meghajtású OLED-ek világába, amely a ma
használatos TFT LCD monitorokhoz, LCD Televíziókhoz hasonló, aktív
vezérléssel rendelkeznek. Ennek előnye a passzív matrix-al szemben az, hogy a képpontok, az őket
vezérlő tranzisztorok bekapcsolása után addig világítanak, amíg
ellenkező értelmű, kioltó parancsot nem kapnak. Ennek eredményeként a megjelenített kép, vibrálástól mentes, nem fárasztja a szemet. (A mai TFT LCD monitorokhoz hasonlóan.)

Az OLED kijelzők számtalan
előnnyel, és egyelőre néhány hátránnyal is rendelkeznek a folyadékkristályos
kijelzőkkel szemben. Ismerkedjünk meg ezek közül a legfontosabbakkal.
FOLED (Flexible OLED)
Első
pillantásra túlzottan futurisztikusnak tűnhetnek a hajlékony kijelzők,
de nem csalás, nem ámítás, ez már a jelen. A FOLED-ek olyan szerves
fénykibocsátó diódák, amik rugalmas, könnyen hajlítható felületen
helyezkednek el, például műanyag lapkán vagy fémes fólián.

Számtalan
előnye van annak, hogy ilyen "mozgékony" képességekkel rendelkezik a
megjelenítő eszköz. Ahhoz, hogy egy felület könnyen hajlítható legyen,
relatíve vékonynak kell lennie. Ez a FOLED-ek esetében sincs másként:
vékonyabbak, könnyebbek, mint bármely más típusú képernyő. Kevésbé
érzékenyek is, hiszen eltörni meglehetősen nehéz őket. A fenti
képességeiknek köszönhetően a FOLED-kijelzők felhasználása a vékony,
falra szerelhető televízióktól a hordozható számítógépeken át az egyre
csak csökkenő méretű mobiltelefonokig is terjedhet.
TOLED (Transparent OLED)
A
TOLED nem mást, mint az átlátszó OLED-kijelzőket jelöli. A
különlegességük abban rejlik, hogy gyártáskor olyan felületet
alkalmaznak, aminek segítségével felül- vagy aluláteresztő, illetve
teljesen átlátszó felületet hoznak létre. Magas kontrasztjuknak
köszönhetően a transzparens kijelzők a "mezei" OLED-ekhez viszonyítva
könnyebben olvashatóak erős napfényben. Mivel kikapcsolt állapotban
70%-ban átlátszanak, ideális megoldásként szolgálnak a gépjárművek
szélvédőjébe épített képernyők alapanyagának, vagy éppen szemüvegek
"extratartozékának". Ugyanakkor a felüláteresztő verziók könnyedén
alkalmazhatók nem átlátszó felületeken is (például fém, fólia,
szilíciumostyák, stb.).

SOLED (Stacked OLED)
A SOLED-kijelzőket függőlegesen
egymásra helyezett TOLED-alképpontok tömbje alkotja. A fényerő és a
színek külön-külön történő "hangolásához" az összes piros, zöld és kék
alképpont vezérlése egyedileg és közvetlenül történik. A három szín
között folyó áram arányának variálásával a színt, a teljes
árammennyiség szabályozásával pedig a fényerőt lehet beállítani. Így –
felépítésnek köszönhetően – törvényszerű, hogy minden egyes képpont
képes a teljes színskála lefedésére.

Az Előnyök
Nos, az előnyök alapján joggal
beszélhetünk forradalmi áttörésről! Amennyiben a technológia széles körben
elterjedté válik, a monitorok, televíziók mai generációja könnyen nyugdíjba
vonulhat.
Az OLED kontrasztja jelentősen nagyobb mint a ma elterjedt megjelenítőké. A Sony 2007 év végén piacra dobta a világ első OLED TV-jét, az XEL-1 típusjelzésű készüléket 11 colos képátlójú képernyője mindössze
csak 3 mm vastag és elképesztő, 1:100,000 kontraszt aránnyal rendelkezik. A
TFT LCD monitoroknál a legnagyobb érték jelenleg 1500:1 (S-MVA).
A betekintési szög fogalma gyakorlatilag megszűnik, a megjelenített kép
minden szögből kitűnően látható, magas kontrasztarány mellett.A válaszidő a gyors ki, illetve bekapcsolásnak köszönhetően,
elhanyagolható, a stimulált fénykibocsátás szinte azonnal megtörténik,
"utánhúzás" nincs, szemben
a folyadékkristályos (LCD) technológiával, ahol a molekulák rácsba
rendeződéséhez, elfordulásához bizonyos időre van szükség.
A legnagyobb előrelépés a színhűség területén várható. Az OLED kijelző
által megjelenített színek a jövőben lefedhetik a teljes NTSC színteret
sőt annál lényegesen nagyobb színspektrumot is képesek lehetnek átfogni.
Külön ki kell emelnünk az energiafelhasználást, mely az LCD
kijelzőkéhez képest is jelentősen kedvezőbb, folyamatos működés esetén
is, csak a legnagyobb áramfelvételük kb 25% -án üzemelnek
Az OLED kijezők, képernyők jövőbeni előállítási költségei az előzetes
számítások szerint, szintén kedvezőek. Egyes becslések szerint az OLED
panelek gyártási költsége kb. 25-50%-al alacsonyabb lehet, mint a
folyadékkristályos megjelenítőké, mert nincs szükség színszűrőkre, polarizátorokra, beállító anyagokra és főként háttérvilágításra.. Ráadásul a TFT LCD-nél használt
gyártósorok, és technológiák, jelentős része az OLED kijelzők
gyártásában is alkalmazható.
A Hátrányok
Az OLED legnagyobb hátránya jelen pillanatban,
kétségtelenül a rövid élettartam. Számos kutatás folyik olyan
szerves fénykibocsátó műanyagok után, melyek nagy fényerő mellett is,
hosszabb ideig képesek fényt emittálni, megfelelő hatásfokkal. A
kutatások jelenlegi fázisában a legnagyobb problémát a kék fényt
kibocsátó szerves anyag túl korai (pár 1000 óra) öregedése okozza. A
piros, zöld fényt kibocsátó anyagok, jóval nagyobb 25000~100000 óra
élettartamúak. (A hírek szerint, a kisérleti stádiumban levő, kék fényt
emittáló szerves vegyületekkel, már sikerült 20000~25000 óra
élettartamot is elérni.) A jelenlegi OLED TV-k, mint a Sony XEL-1 30.000 óráig – napi nyolc órában 10 évig – képesek működni (vannak akik szerint kevesebb az az érték), az LCD és Plazma TV-k átlagosan 60.000 óráig azaz 20 évig napi 8 órás használattal.
A másik még megoldásra váró feladat a gyártástechnológiával van
összefüggésben. Amíg a folyadékkristályos kijelzőknél a képpontok
hibáit az okozza, okozhatja, hogy az adott pixel, vagy valamelyik
alpixel nem a vezérlésnek megfelelően működik, vagy nem működik, addig
az OLED kijelzőknél ezeken kívül a fényerősségre, és a színhelyességre
is ügyelni kell, hiszen itt nincs háttérvilágítás, amely biztosítja az
egyenletes fényerőt, és a színszűrők hiánya miatt, az azonos színűre
vezérelt képpontok egymáshoz képest eltérést mutathatnak.