Nový článek
Nový článek
Kategorie

Jak to funguje: Obrazovky

V tomto seriálu bych rád osvětlil principy fungování některých zařízení, která běžně používáme, ale příliš se nezabýváme tím, co se děje uvnitř. Televize, monitory počítačů a displeje mobilních telefonů používáme každý den, ale víte, jak vlastně fungují?

Jak to funguje: Obrazovky

CRT

Napřed se podíváme "pár" let do minulosti, kdy obrazovky fungovaly na jiném principu než dnes.

Zpočátku se používaly takzvané CRT monitory, takové ty nevzhledné a pekelně těžké škatule se skleněnou obrazovkou. CRT je zkratka pro Cathode Ray Tube, což byla hlavní součástka takových monitorů a televizorů. Druhou důležitou částí byla obrazovka samotná, mezi nimi bylo ve skleněné nádobě vakuum (proto při rozbití skla obrazovka implodovala, vybuchla dovnitř).

V zadní části monitoru se nacházela katodová trubice a kousek před ní opačný pól (anoda). Mezi nimi se vytvořilo velmi vysoké napětí a díky tomu tryskal z katody paprsek elektronů a směřoval skrz díru v anodě k děrované mřížce, za níž byla vrstva luminoforu. Dále zde byly vychylovací cívky, které měly na starost ohýbání paprsku pomocí magnetického pole, paprsek by totiž jinak byl nehybný a vykresloval jen jeden bod uprostřed obrazovky. Cívky ohýbaly paprsek tak, že postupně projel všechny body na obrazovce odshora dolů.

Když paprsek proletěl dírou v mřížce, narazil do vrstvy luminoforu, speciálního materiálu, který se přitom rozzářil určitou barvou. Zpočátku byly monitory monochromatické (jednobarevné) a všechny ukazovaly zeleně (odtud se vzalo dogma, že veškeré programování a hackování na počítači musí být zásadně zeleným písmem). Pro vytvoření bílého světla je totiž, tak trochu paradoxně, zapotřebí tří barev, červené, zelené a modré (RGB), když smícháte světlo těchto barev, dostanete bílou a také jakoukoliv jinou libovolnou barvu. Začaly se tedy vyrábět monitory, které z katodové trubice vysílaly tři paprsky místo jednoho, každý pro jednu z barev RGB a vrstva luminoforu taktéž obsahovala body pro každou z nich. Tři takové body blízko vedle sebe tvoří jeden pixel (pixel nemusí být vždy čtvercový). Tyto barevné body sice leží vedle sebe, ale jsou tak malé, že je naše oči nedokáží rozlišit a tři body se slijí do jednoho.

Barvy se tedy pomocí různých intenzit paprsků míchaly a tvořily v podstatě neomezenou škálu, od té doby se však CRT monitory nedočkaly žádného velkého vylepšení a vytlačily je novější a lepší typy.

LCD

Takové monitory máme dnes, ploché, poměrně lehké, s mnohem větším rozlišením a značně menší spotřebou elektřiny.

LCD znamená Liquid Crystal Display, tedy obrazovka z tekutých krystalů. Jsou založeny na polarizaci světla, které přichází z podsvícení monitoru, to je realizováno nejčastěji pomocí výbojek nebo světelných diod (LED). Toto světlo je ve většině displejů rovnoměrně rozprostřeno difuzními fóliemi.

Vlastní LCD monitor se skládá z několika vrstev, první je polarizační filtr, který "usměrní" procházející světlo tak, aby procházely fotony kmitající pouze jedním směrem. Na druhém konci "sendviče" je stejný filtr akorát otočený o 90°, takto uspořádanými filtry by za normálních okolností neprošlo žádné světlo. Mezi nimi jsou však ještě skleněné desky s elektrodami a mezi nimi, zmíněné tekuté krystaly.

Ty jsou v klidovém stavu postupně stočeny do spirály pomocí jemných mikroskopických drážek na skleněných deskách a stáčí světlo tak aby prošlo i druhým filtrem. Ale když se do krystalů pustí elektrický proud, stočí se tak, že světlo neusměrní a to neprojde druhým polarizačním filtrem, tím pádem vidíte tak akorát tmu.

Komůrky s tekutými krystaly jsou také rozdělené podle barev a tentokrát uspořádány do úhledné čtvercové mřížky, jak můžete vidět na obrázku úplně nahoře. Různé barvy produkují sub-pixely tak, že jsou naplněny různými druhy tekutých krystalů, z nichž každý propouští pouze jednu barvu z trojice RGB. Množstvím energie, která se do nich pustí přes soustavu tranzistorů se ovládá jejich jas, tak se míchají všechny myslitelné barvy ze tří základních. Elegantní že?

OLED

A co se chystá do budoucna? Pomalu nastupuje technologie OLED (Organic Light Emmiting Diode) a jeví se jako slibná. Jedná se o technologii, která nepotřebuje podsvícení jelikož barevné články samy produkují světlo a umožňuje vyrábět ohebné obrazovky, které mají vyšší zobrazovací frekvenci, nižší spotřebu, jsou lehké a pokud nemají krytou zadní stranu tak jsou i průhledné (Vzpomínáte si na obrazovky ve filmu Avatar?). Jsou také odolnější vůči mechanickému poškození než klasické LCD panely.

Mohou tedy najít uplatnění jak v užitné elektronice, tak i v zábavním průmyslu kdy si například pořídíte průhlednou herní konzoli nebo brýle s těmito displeji místo skel a budete moci hrát hry s rozšířenou realitou. Použití této technologie je nesčetně, když se zamyslíte určitě vás nějaké napadne.

Největším problémem je však životnost organických materiálů, ze kterých jsou tyto diody vyrobeny, nicméně výdrž takových displejů se stále zvyšuje a OLED displeje se tak pomalu ale jistě dostávají na trh ve větším měřítku, než jen v MP3 přehrávačích.

Doufám, že vás tento díl zaujal, máte-li nějaké dotazy nebo připomínky, napište je do komentářů. Také napište, o jakém běžném zařízení byste se rádi dozvěděli více.

Zpět nahoru