SVEUILITE U ZAGREBU UITELJSKI FAKULTET ZAGREB ODSJEK U AKOVCU

POVIJESNI RAZVOJ MONITORA

UVODZadaa izlaznih ureaja: - brzo, jeftino i djelotvorno pretvaranje digitalnih elektrinih signala iz raunala u oblik koji je prihvatljiv okolini Monitor (predonik, engl. video display unit, VDU, video display terminal, VDT) je grafika izlazna jedinica koja podatke iz raunala prikazuje na svom zaslonu u ovjekovu razumljivom obliku. Prikaz se sastoji od: - teksta - crtea - ostali simboli

- jedan od najvanijih dijelova raunala- moemo ga spojiti na TV, Video projektor, Plazma Display itd Najpoznatiji proizvoai monitora: - Apple, Eizo, Sony, Samsung, Dell, Philips, Benq, NEC, LG Electronics

POECI RAZVOJA MONITORA- Najstariji elektroniki zaslon: zaslon s katodnom cijevi (CRT) CRT cathode ray tube: - najpopularnija zaslonska tehnologija koritena u televizorim i kompjutorskim monitorima

Najstariji monitori:- monokromatski najvie koriteni od 1960. do 1980. godine - kasnije monitori u boji

- Njemaki fiziar Ferdinand Braun 1897. godine izumio je prvu verziju CRT-a to je doprinijelo razvitku zaslonske tehnologije.

Najpoznatiji i prvi monokromatski zeleni monitor: IBM 5151.

- od 1980 javljaju se monitori u boji.

Slika 1. IBM 5150 sa zelenim monokromatskim CRT monitorom

Slika 2. Viewsonic CRT monitor u boji

- oko 1957. godine Split-flap zasloni- prikazuju alfanumeriki tekst Nalazimo ih i dan danas kao: - raspored vonje na mjestima gdje se odvija javni prijevoz (zrane luke, kolodvori itd.)

Slika 3. Split-flap zaslon na kolodvoru Gare du Nord, Pariz, Francuska

1961. Flip-disc zaslon Sastoji se od: - mree malih metalnih diskova (crne boje na jednoj strani, a svijetle boje s druge strane) - postavljeni na crnoj pozadini.- Montreal burza iskoristila Flip-disc zalon kao novu metodu prikazivanja informacija

Slika 4. Flip-disc zaslon na autobusu u New Flyeru

Prvi monokromatski plazma zasloni koriteni su 1981. godine poput modela PLATO V koji je prikazivao naranaste znakove na crnoj podloziSlika 5. PLATO V monokromatski terminal s plazma zaslonom iz 1981. godine

1962. godine - Nick Holonyak : LED (Liquid Crystal Display - otac svjetleih dioda- LED: dioda koja emitira svjetlost - dioda: poluvodiki ureaj koji omoguava elektrini protok samo u jednom smjeru - LED diode: poluvodii izraeni na poseban nain, tako da im je primarna funkcija da emitiraju svjetlost odreene valne duine.

1972. George Craford izumio: prvu utu te poboljao svjetlinu crvene i crveno-naranaste boje na LED diodi. - prvi komercijalni LED najee su koriteni kao zamjena za arulje sa arnom niti i neonske pokazivae smjera

Slika 6. TI-30 znanstveni kalkulator koji je koristio plastine lee da povea digitalnu vidljivost (1978.godina)

Vakuumski fluorescentni monitor (VFD) ureaj ureaj koji se koristi za potroako-elektroniku opremu kao to su video kazete, auto radio i mikrovalne penice - izumljen u Japanu, 1967. godineKarakteristike VFD-a: - emitira vrlo jako svijetlo, s velikim kontrastom i moe podrati prikaza elemenata raznih boja - bez ikakvih problema moe funkcionirati na niskim temperaturama i jeftiniji je od LED zaslona. - 1980ih, VFD se poinje sve vie koristiti u automobilima (prikazivanje brzine kojom vozimo, kolika je temperatura ili koju pjesmu sluamo)

Slika 7. VFD u amerikim automobilima

Upleten nematini efekt u monitoru s tekuim kristalom TN-efekt (eng. Twisted nematic field effect LCD): tehnologija koja je LCD uinila praktinijima - TN-stanice ne zahtijevaju trenutni protok za rad te koriste niski napon za odreene operacije i pogodane su za uporabu baterija

Slika 8. LCD zaslon s TN-efektom

TEHNIKE KARAKTERISTIKE MONITORA Veliina monitora- mjeri se duljinom dijagonale zaslona u palcima (in, engl. inch). Palac se oznaava s dvije crtice iznad brojke 1 palac= 1' - omjer izmeu vodoravne i uspravne stranice monitora najee je 4:3, pa se iz podatka o duljini dijagonale mogu odrediti dimenzije zaslona. - uobiajene veliine monitora su 15'', 17'', 19'' i 21''.

- kod nekih je vrsta monitora s katodnom cijevi dio zaslona na kojem se prikazuje slika manji za priblino 1'' od duljine dijagonale monitori vee razluivosti nuno imaju vee dimenzije zaslona kako bi raspoznatljivost prikazanih znakova bila prihvatljivija.

- monitori zaslona veih od 19'' znatno su skuplji od manjih i koriste se uglavnom za grafike i profesionalne primjene - do sada najvie prodavani su 17" modeli za obine korisnike koji su prilino jeftini, a nude ipak dovoljnu rezoluciju za rad (1024 x 768 preporuljiva).

Rezolucija monitora- Osnovni element slike: zaslonska toka (engl. Pixel, Picture Element) koja je po svojoj cijeloj povrini jednake boje i svjetlosne jakosti - Zaslonska toka je krug promjera od 0,1 do 0,5 mm ili pravokutnik podjednakih dimenzija - dovoljno je mala da je ljudsko oko bez poveala ne moe razluiti od ostalih zaslonskih toaka - kakvoa slike monitora ponajprije ovisi o broju zaslonskih toaka - slika je bolja to je vie toaka na zaslonu monitora, a mjera kojom se mjeri kakvoa slike naziva se razluivost ili rezolucija (engl. resolution).

- razluivost monitora jednaka je najveem broju zaslonskih toaka koje na zaslonu moe prikazati monitor, a izraava se umnokom broja zaslonskih toaka u vodoravnom i uspravnom smjeru

- omjer vodoravne i uspravne stranice monitora priblino je 4:3, to znai da je i razluivost monitora priblino u istom omjeru

- Postoje industrijske norme kojih se pridravaju odreeni proizvoai, koje usklauju rad monitora, grafikih kartica i pogonskih programa - jedinstvene norme kojih bi se trebali pridravati svi proizvoai donosi udruenje VESA (engl. Video Electronics Standards Association) - uz monitor se navodi najvea mogua razluivost monitora - postoji i monitori s veom razluivosti, npr. 2560x2048, ali je njihova primjena zbog visoke cijene ograniena

- s porastom razluivosti cijena monitora naglo raste, pa se monitori veih razluivosti koriste za profesionalne primjene, npr. za projektiranje pomou raunala.

- vea razluivost zahtijeva i veu povrinu zaslona i vei monitor iz dva razloga: - dimenzije zaslonskih toaka slike ograniene su i ne mogu se smanjiti ispod odreene granice, pa je za smjetaj veeg broja toaka potrebna vea povrina - drugi je razlog oteana itljivost pri velikoj razluivosti i maloj povrini zaslona. Zbog toga su monitori vrlo visoke razluivosti redovito dimenzija 21'' ili vie.

Boja prikaza monitoraS obzirom na mogunost prikaza, monitori se dijele na: - jednobojne (monokromatske) i viebojne (kolor)- Jednobojni monitori imaju jednobojni prikaz na crnoj podlozi (ili crni prikaz na jednobojnoj podlozi), za boju prikaza jednobojnih monitora najee se upotrebljava bijela (siva), uta, zelena crvena i naranasta boja.

- Monitori koji imaju crni prikaz na bijeloj podlozi, kako bi im prikaz bio to sliniji ispisu na papiru, nazivaju se papirno bijeli monitori (engl. paper white)- padom cijene viebojnih monitora, jednobojni monitori su se prestali rabiti.

- Viebojni monitori kombiniraju prikaz od triju osnovnih boja: crvene, zelene i plave (engl. red, green, blue, RGB) pa se zovu RGB monitori.- kombinacijom intenziteta tih triju boja mogue je dobiti bilo koju drugu boju.

Kazalo- (kursor, engl. cursor) - malena oznaka na zaslonu monitora

-

kod znakovnih korisnikih suelja kazalo je najee treperea crtica u podnoju ispisa znaka ili treperei ili stalno osvijetljeni mali pravokutnik na mjestu ispisa znaka

- kod grafikog korisnikog suelja kazalo moe biti bilo kojeg oblika (mala strelica, pjeani sat, sliica ruke itd.), a kod programa za pisanje teksta je esto uspravna crta na mjestu ispisa znaka

- kod crtea, kazalo je obian krii ije sredite oznaava mjesto ispisa sljedee zaslonske tokezadaa kazala je dvojaka

- s jedne strane omoguuje korisniku pri uporabi mia kliknuti na eljeno mjesto na zaslonu - druga je zadaa pokazati korisniku na kojem e se mjestu upisati sljedei podatak: slovo pri obradi teksta, dio crtea pri programu za obradu slike i slino

VRSTE MONITORA Monitori s katodnom cijevi (CRT) Monitor s tekuim kristalima (LCD) Monitor s plinskom plazmom OLED pokazivala

Monitori s katodnom cijevi (CRT)- Monitor s katodnom cijevi (engl. CRT monitor, cathode ray tube monitor) najrasprostranjenija je vrsta monitora - Dobra kakvoa slike, dobra pouzdanost i umjerena cijena razlog su to se ova vrsta monitora koristi od kunih raunala do superraunalaSlika 9. Monitori s katodnom cijevi

-

Katodna cijev- temelj monitora, izumljena je prije gotovo jednog stoljea (izumio ju je Karl Ferdinand Braun 1897.) - jedna od posljedica razvoja radara za vrijeme Drugog svjetskog rata i televizije nakon rata bila je znatno i ubrzano usavravanje katodne cijevi - velikoserijska proizvodnja, potekla iz masovne uporabe televizije, znatno je snizila cijenu katodne cijevi

Jednobojna ili monokromatska cijev- sastoji se od vakuumirane staklene cijevi na ijem je jednom kraju elektronski top, a na drugom zaslon premazan fosforom - Katoda smjetena u elektronskom topu ari se pri emu iz nje izlijeu elektroni

Slika 10. Naelna graa jednobojne katodne cijevi

Viebojna katodna cijev- tri jednaka elektronska topa, svaki za jednu boju: crvenu (engl. Red), zelenu (engl. Green) i plavu (engl. Blue) RGB CRT - Svaki od ta tri topa ima svoju upravljaku reetku u svakim se snopom elektrona moe upravljati zasebno- postupak ubrzavanja, fokusiranja i otklona zrake elektrona isti je kao i kod jednobojne cijevi, s tom razlikom da je visoki napon za ubrzavanje elektrona kod viebojnih monitora vei od 25000 V.

- kod veine viebojnih katodnih cijevi tri elektronska topa smjetena su u vrhove istostraninog trokuta (tzv. delta razmjetaj) - samo neki proizvoai smjetaju elektronske topove vodoravno na pravcu (engl. inline razmjetaj), primjerice tvrtka SonySlika 11. Naelna graa viebojne katodne cijevi

Spajanje monitora s raunalom posredstvom sklopa koji se zove grafika kartica zadaa grafike kartice: pretvorba digitalnih signala iz raunala u oblik prihvatljiv monitoru Grafika kartica i monitor moraju biti sukladni ugrauje u raunalo i povezuje s monitorom prikljunim kabelom - postoje dvije osnovne vrste signala koje grafika kartica moe proslijediti monitoru: analogni i digitalni

Analogni signal - prima bilo koju vrijednost unutar raspoloivog rasponabeskonano razina signala - Monitori koji prihvaaju analogni signal prikljuuju se posredstvom VGA konektora - CRT monitori djelomice rabe analognu obradu signala pri prikazu pa je prihvat analognih signala jednostavan

Digitalni signal- prikazuje ogranien broj boja

- monitor s etiri digitalna ulaza moe prikazati 16 boja- kako ima etiri ulaza to je ukupan broj moguih razliitih stanja signala na ulazu jednak 16 - najpogodniji za LCD, monitori s plinskom plazmom i monitore projektore digitalna obrada podataka - dvije vrste konektora: VGA i DVI

Razluivost monitora s katodnom cijevi- visoka skuplji monitori - zahtijeva ispisivanje veeg broja tokica u istom vremenu - slabija emisija svijetla slabije osvjetljenje prikaza - posljedica: poveanje utronene energije i zagrijavanje monitora te tetno zraenje

Propusna irina- video propusni pojas (engl. video pass band) - podatak koji govori o karakteristici video pojaala monitora - Mhz - Kod IBM PC sukladnih raunala to je u rasponu od 12 MHz do vie od 100 MHz.

Uspravna i vodoravna uestalost Uspravna uestalost ili uestalost osvjeavanja (engl. vertical scanning frequeny, refreshing, refresh rate) podatak koji govori koliko se puta u sekundi ispie cijeli zaslon monitora - kako bi se izbjeglo treperenje (engl. screen flicker), potrebno je da ta uestalost bude vea od 25 Hz, a prihvatljive vrijednosti iznose od 50 do 80 Hz Vodoravna uestalost (engl. horizontal scanning frequeny, HSF) je broj vodoravnih crta koje monitor ispisuje u jednoj sekundi, a ovisi o uspravnoj uestalosti i razluivosti 15 kHz do vie od 60 kHz vea razluivost zahtijeva veu vodoravnu uestalost

Razmak zaslonskih toaka monitora- podatak koji govori koliko su meusobno razmaknuta sredita RGB toaka na zaslonu (engl. dot pitch) - to je taj razmak manji, slika je otrija, a monitor kvalitetniji i skuplji, a tipine vrijednosti su od 0,22 do 0,3 mm. - kod monitora koji umjesto rupiaste metalne mreice ima vrpastu mjeri se razmak izmeu uspravnih istobojnih susjednih vrpci (engl. stripe pitch)

Slika 12. Dot pitch

Utjecaj monitora s katodnom cijevi na ureaje i ljude- tetan utjecaj njegovog elektromagnetskog polja na okolinu - okolina: ureaji i ljudi - Utjecaj elektromagnetskog polja monitora izazivanje smetnji i neispravnog rada. Npr. smetnje na TV prijamnicima, radioprijamnicima i telekomunikacijskoj opremi - djeluju tetno na zdravlje korisnika: - oteenje vida zbog dugotrajnog fokusiranja oka na istu udaljenost, oteenje kraljenice zbog dugotrajnog neprirodnog poloaja pri radu s monitorom

Monitor s tekuim kristalima- engl. liquid crystal display monitor, LCD monitor - tekui kristal je organska tvar koja je na sobnoj temperaturi u stanju prozirne tekuine, a ima svojstvo polarizacije svjetla - smjer polarizacije ovisi o usmjerenju molekula tekueg kristala - djelovanjem elektrinog polja na tekui kristal mogu se usmjeravati molekule tekueg kristala, a time i zakretati smjer polarizacije

Slika 13. Monitor s tekuim kristalom

- poetak 70ih godina 20. st - Austrijski botaniar Friedrich Reinitzer 1888. je opisao ponaanje tekuih kristala

- prvu demonstraciju pokazivala s tekuim kristalima izvrila je amerika tvrtka RCA 1966. godine. - prvu primjenjivu tehnologiju LCD-a, poznatu danas pod nazivom TN LCD, razvili su 1971. godine Schadt i Heifrich iz vicarske i Fergason iz SAD-a. - potkraj osamdesetih godina LCD pokazivala poinju se koristiti i kod monitora.

Slika 14. Shematski prikaz grae LSD monitora

Pokazivala s pasivnom matricom- na staklo su nanesene zaslonske toke - kad napona nema, zaslonska toka je neaktivna

Pokaziva s aktivnom matricom- TFT LCD (engl. thin film transistor LCD) - svaka se zaslonska toka (engl. pixel) ukljuuje i iskljuuje pomou tranzistora koji su smjeteni tik uz nju na staklo zaslona Tranzistorom se upravlja pomou njegovog kondenzatora

- zbog nesvrenosti izolatora kondenzator se izbija pa ga je potrebno nabijati u odreenim vremenskim razmacima - elektroniki sklop za pogon TFT i LCD pokazivala alje u pravilnim razmacima elektrine impulse za nabijanje kondenzatora - kondenzatori su preuzeli ulogu zadravanja tranzistora u eljenom stanju odreeno vrijeme (izmeu dva impulsa za nabijanje) i tako omoguili da istodobno budu ukljuene sve potrebne zaslonske toke - kod LCD pokazivala s pasivnom matricom to nije mogue, jer se zaslonska toka iskljuuje im nestane elektrinog napona na sjecitu elektroda

- LCD pokazivalo razluivost 1024x768 svaka zaslonska toka sastoji od tri toke , a ispred svake je filtar koji proputa jednu boju: crvenu, zelenu ili plavu -Pokazivalo u boji navedene razluivosti zato ima 2 359 296 tranzistora - LCD pokazivalo s aktivnom matricom omoguava bri odziv zaslona, izravno upravljanje svakom zaslonskom tokom i bolji kontrast u odnosu na LCD pokazivala s pasivnom matricom -TFT pokazivala odlikuje se dobrom razluivosti i kontrastom, dobrim vidnim kutom i kratkim vremenom odziva - Loe strane TFT LCD pokazivala: visoka cijena, relativno velika potronja energije te poveana debljina i teina

Karakteristike LCD monitora- mala dimenzija, mala potronja energije, bez tetnih zraenja - Debljina LCD monitora, ukljuivi kuite i pogonske sklopove je od 5 mm do 30 mm, a veliina zaslona je od 15'' do 19'

- LCD monitori posjeduju znaajku poznatu kao prirodna razluivost LCD pokazivala (engl. natural LCD resolution)- To je razluivost kod koje je svaka zaslonska toka primljena od grafike kartice prikazana kao jedna fizika zaslonska toka LCD monitora - Kontrast LCD pokazivala izraava se omjerom jakosti svjetla svijetle i tamne toke, a u rasponu je od 200:1 do 400:1.

- Vrijeme odziva LCD pokazivala govori o vremenu potrebnom za zakretanje elementa tekueg kristala, a time i za nastanak prikaza. - sporost promjene prikaza na LCD pokazivalu jedan je od njegovih veih nedostataka koji se posebno oituje kod pokretnih slika Potronja LCD monitora je od 15 W do 30 W, ovisno o dimenzijama i grai, a znatno je nia nego kod monitora drugih tehnologija. Vidni kut LCD pokazivala - kut pod kojim je prikaz na LCD pokazivalu jo uvijek dovoljno itljiv - jeftiniji LCD su u rasponu od 35 do 60 - kod skupljih LCD pokazivala vidni kut je mnogo vei i dosee do 170

Monitor s plinskom plazmom

Slika 15. Monitor s plinskom plazmom

- (eng.gas-plasma display) temelji svoje djelovanje na pobudi plina (argon ili smjesa argona i neona) smjetenog izmeu dvije staklene ploe sa vodljivim elektrodama pomou elektrinog polja - na staklene ploe nanijete su prozirne vodljive elektrode na koje se dovodi pobudni plin - elektrode su rasporeene u uspravne i vodoravne pruge koje zajedno ine matricu zaslona - dovoenjem napona izmeu jedne uspravne i jedne vodoravne elektrode javlja se elektrino polje na mjestu sjecita te dvije elektrode - plin na tom mjestu prelazi u pobueno stanje koje se naziva plazma i pri tome emitira karakteristino naranasto-crveno svjetlo - veliina zaslonske toke odgovara povrini sjecita uspravne i vodoravne elektrode

- U stanju plinske plazme plin emitira ultraljubiasto zraenje, nevidljivo ljudskom oku - unutranjost elije premazana je fosforom koji svijetli kad je izloen djelovanju ultraljubiastog zraenja - ovisno o vrsti fosfora svjetlost e biti crvene, plave ili zelene boje - svaka se zaslonska toka pokazivala s plinskom plazom sastoji od tri elije, svaka u jednoj od osnovnih boja - moe se slikovito rei da se pokazivalo s plinskom plazmom sastoji od mnogo siunih crvenih, plavih i zelenih neonskih svjetiljki

Karakteristike plinske plazme- pokazivala s plinskom plazmom mogu se u serijskoj proizvodnji proizvoditi s velikom povrinom zaslona - uobiajene veliine pokazivala s plazmom su od 42'' do 63'' (od 1 m do 1,6 m - tako velika pokazivala nisu pogodna za monitore, ve se uglavnom rabe kao zamjena za televizore s katodnom cijevi. Za monitore se rabe manji modeli do 30' - monitor s plinskom plazmom u stanju je reproducirati mnogo vjernije boje jer moe prikazati iri spektar svjetlosti od LCD monitora - mnogo vei vidni kut od LCD monitora - brzina odziva monitora s plinskom plazmom je znatno kraa od odziva LCD monitora pa je prikaz pokretnih slika na monitoru s plinskom plazom mnogo bolji - monitorima s plinskom plazmom opada svjetlina tijekom rada

- uz estosatni dnevni rad svjetlina opadne na pola poetne vrijednosti nakon 14 godina - troe vie energije i visoka im j cijena za razliku od LCD monitora. - u odnosu na monitor s katodnom cijevi, monitor s plinskom plazmom ima tanji monitor, moe se objesiti na zid, moe biti ravna ploha uz istodobno manja izoblienja i bolji kontrast - glavni nedostatak je upravo isti kao i kod LCD monitora, mnogo vea cijena i dvostruko vei utroak energije

OLED pokazivala

Slika 16. OLED pokazivala

- OLED (eng. organic light-emitting diode) - graa: - dviju blizu postavljene plohe (jedna je metalna, a druga staklena s nanesenim prozirnim elektrodama) - izmeu ploha je vieslojni organski materijal (polimerni poluvodi) svojstvo zraenja svjetlosti pod utjecajem elektrinog napona - OLED pokazivala emitiraju svjetlost pa im, za razliku od LCD pokazivala, nije potrebna dodatna rasvjeta - troe mnogo manje energije od LCD pokazivala s dodatnom rasvjetom - maju dui vijek trajanja - OLED pokazivala ponekad se rabe za runa raunala i digitalne fotoaparate

Zakljuak U poetku razvoja monitori su imali veliku masu te su bili nezgrapni i glomazni tijekom vremena masa je bivala sve manja razluivosti prikaza veliki korak

brzina osvjeavanja biljei rast( 50-120Hz) Kontrast i raznolikost boja napredovali

Budunost: - 2D suelje zamijeniti e 3D suelje - materijalna osnova svedena na izuzetno male dimenzije

- rad na takvim monitorima omoguavao bi obavljanje sloenijih operacija i veu preglednost i ugodnost rada Kada bi gledali daleko u budunost suelja koja projektiraju sliku u oko, a upravljanje bi se vodilo putem mentalne kontrole Google naoale - komuniciranje preko glasovnih naredba, pokretima glave - koristiti kao mobilni telefon - ugraena kamera, mikrofon - projekt vodi Steve Lee samo eksperiment

Slika 17. Google naoale

HVALA NA PANJI!