Monitor Teknologi
- Uddybende information om monitor teknologi
Oversigt
Overdrive:
Overdrive og lignende teknologier har været aktuelle i LCD-TV i flere år før det blev introduceret i computermonitors. Af samme årsag kunne teknologien også forholdsvist hurtigt slå igennem for monitor segmentet.
Overdrive er en teknologi, som skal skære toppen af responstiden i gråtoneovergange ved at regulere på den elektriske spænding og derved få de flydende krystaller i position hurtigere. Overdrive er egentlig ikke noget, der binder sig til panelet og mange overdrive skærme er blot en ældre model, som har fået Overdrive integreret og derefter et nyt modelnummer. Panelet kan sagtens være det samme.
Overdrive fungerer ved, at der i panelet bliver tilført en lidt højere spænding til en given pixel i optændingsfasen (rise), så man kan få den til at dreje i position hurtigere. Det samme gøres når der skal lukkes ned (fall) for pixlen igen. Se eksempel nedenfor:
Kilde: ViewSonic
Overdrive bruger, for at opnå de hurtigere overgange, en slags "mellemstation". Der bliver skudt over den ønskede farve, således, at en pixel først bliver helt åben eller lukket, hvorefter den falder eller stiger til den ønskede farve.
Grunden til at Overdrive kan give et betydeligt boost til responstiden, er den højere spænding. Det forholder sig nemlig sådan, at jo højere spænding en given pixel får tilført jo hurtigere reagerer den. Et praktisk tilfælde er at se på responstiden for et typisk TN panel uden Overdrive. Den klart hurtigste overgang er sort-hvid-sort idet sort og hvid ligger længst fra hinanden på gråtoneskalaen. Prøv at forestil dig at den nedenfor viste illustration repræsenterer gråtonerne for en skærm:
Den ene ende er hvid, den anden sort. Alle de mellemliggende er gråtoner; lyse såvel som mørke.
Hvis der skal skiftes fra sort-hvid så er det naturligvis den længste overgang og derfor bliver der også tilført den største strømstyrke, og dette medfører, at der reageres hurtigere.
Hvis der derimod skal skiftes fra, lad os sige, hvid til en lys grå:
Her ses det også tydeligt, at overgangen ikke er lige så lang og derfor tilføres der en lavere spænding. Derfor twister den flydende krystal ikke lige så hurtigt i position.
Overdriveteknologien indfører en mellemstation. Den lader en pixels flydende krystaller dreje længere end de burde og lader dem falde derfra. Det betyder dog, at man kan tilføre en højere spænding, hvilke jf. ovenstående medfører en hurtigere reaktion. Se eksempel på Overdrive nedenfor:
I praksis giver overdriveteknologien giver hurtigere responstid i mange gråtoneovergange, men ikke alle. Den progressive ændring af responstiden medfører imidlertid, at mange af disse skærmes responstid nu opgives i en grå-grå overgang. Grå-grå opgivelsen, med denne teknologi, synes nu nødvendig fra producenternes side, fordi de har en lavere responstid i lige præcis nogle overgange, og da specifikationer sælger, opgives best-case altid.
Grå-grå opgivelsen siger dog kun noget om rise tiden, modsat den tidligere anvendte ISO norm black-white-black (rise og fall), og altså ikke noget om fall tiden for en pixel.
Samtidig med, at vi får denne teknologi, skaber det altså også mere forvirring og nu skal forhandlere og prisdatabaser begynde at oplyse hvilken overgang de angiver millisekund tallet for, da man ellers slet ikke kan danne sig et indtryk. Det var svært nok at forstå responstiden i forvejen.
Indtil videre er teknologien stadig i de første stadier og teknologien er endnu ikke perfekt. Teknologien har dog stort potentiale da en akilleshæl ved fladskærme indtil nu har været at bringe responstiden langt nok ned samtidig med at styre transistorernes elektriske spænding og hvordan de flydende krystaller reagerede på den.
Teknologien optræder med forskellige navne alt efter producenten. Overdrive kaldes også: ADDC, MagicSpeed m.fl.
Cleartype:
ClearType er en funktion udviklet af Microsoft, som skal forøge læsbarheden af tekst på en digital skærm. Funktionen blev introduceret da de første populære fladskærme kom på markedet.
På skærme, hvor det kan være svært at læse sort tekst på hvid baggrund, kan det være en fordel at aktivere ClearType, hvilket kan gøres under indstillinger for skærmen mens det på andre skærme ikke giver en meget bedre resultat.
Kalibrering kan også gøres direkte fra Microsofts hjemmeside: http://www.microsoft.com/typography/ClearType/tuner/Step1.aspx
Glare
Glare er den skinnende overflade, som bruges på en række skærme, herunder mange skærme i notebooks. Teknologien skal stå for en række billedmæssige forbedringer, som kan have en mere eller mindre positiv effekt på panelet. Det ses typisk på TN paneler, men kan også være at finde på andre paneltyper.
Den største ulempe ved teknologien er dog den glatte overflades lysrefleksioner, f.eks. ved direkte sollys. Det kan gøre skærmen svær at bruge udendørs.
Glare er videreudviklet af en række forskellige producenter, og har forskellige kaldenavne. Sony kalder f.eks. deres variant for X-black eller X-brite. Andre kalder den Gloss eller CrystalBrite og enkelte kalder den også blot for Glare.
Dithering:
Et af de ældste tricks i historien af farvegenerering er dithering begrebet. Dithering er en metode der benyttes til at snyde øjet til at tro den ser en given farve på trods af at farven ikke er omfattet af farvepaletten. Du har uden tvivl set dette fænomen før for det bruges overalt - så snart der indgås et kompromis med farver i et billede, benyttes mere eller mindre avancerede algoritmer til at udregne hvordan man kan danne den ønskede (ikke understøttede) farve ud fra andre tilgængelige farver. Dette gøres ved at vise et skaklignende mønster bestående af understøttede farver, der ligger tæt på den ønskede farve, hvorved øjet snydes til at tro at den ser den rigtige farve.
Så længe der er tale om små pixels (som det jo er med f.eks. en fladskærm) kan dette gøres med et nogenlunde overbevisende resultat. På 18 bit paneler, som f.eks. TN og visse typer VA, mangler der et stort antal farver i at kunne opnå ægte 24 bit understøttelse og her kan producenten vælge at benytte dithering metoden til at vise de manglende farver. Figuren herunder viser et ægte gradient og en gradient fabrikeret med et reduceret antal farver - herved opstår dithering. Man kan tydeligt se prikkerne i den sidste gradient. I praksis vil et dithering mønster på en skærm dog ikke være så synligt som dette eksempel.
En gradient med gengivet med og uden hjælp fra dithering.
Dithering tilbyder altså en hurtig løsning på problemet med farveunderstøttelse, men er ikke en særlig elegant løsning, hvorfor den ofte kombineres med Frame Rate Control (FRC) teknologien, hvilket er et stærkt værktøj (se næste afsnit).
Det er vigtigt at understrege at selvom et panel har en teoretisk farveunderstøttelse på 24 bit, såsom VA panelerne, så er det desværre ikke altid at producenterne gør brug af det. Således er der ofte ofret farver til fordel for hastighed (responstid) på f.eks. MVA og PVA panelerne og især sidstnævnte gør kraftigt brug af dithering, hvilket er en skam idet netop farveunderstøttelsen (og kontrastforholdet) burde være det der hæver VA over TN teknologien.
FRC (Frame Rate Control)
Ud over dithering metoden, som blev beskrevet ovenfor, er Frame Rate Control (FRC) en anden nyere metode der også har til formål at snyde øjet til at tro den ser en farve skærmen slet ikke kan vise. I praksis kan man godt kalde FRC for en avanceret dithering metode.FRC fungerer ved en række forudbestemte algoritmer, der bruges til at udregne en ny farve ud fra to allerede gunstige.
Eksempel:
Panelet er i stand til at tegne farven 158;158;158 og 160;160;160, men der skal bruges 159;159;159. FRC kan nu tegne sidstnævnte ved at blande de to første. Det sker ved at der bliver opdateret skiftevist imellem de to farver, så man derved snyder øjets visuelle oplevelse af farver. Du kan også se en illustration herunder, hvor spændingen V1 resulterer i den første farve imens spændingen V2 resulterer i den anden.
Processen sker det ved, at FRC'en opdaterer en pixel synkront med refreshraten (altså imellem V1 og V2) for en given pixel og derved udglatter overgangen, hvilket snyder øjet til at tro (øjet opfatter ikke flimmer ved 60 Hz. CRT er noget andet, da der sker et konstant fald i farver grundet det phosphorlag, som der tegnes på), at der rent faktisk vises den farve, som det er hensigten at vise.
Mange mener, at man kan udtrykke responstiden for et TN panel ved at sige 2 * responstiden grundet denne metode, men det er såmænd ikke korrekt. FRC skifter mellem to farver, men det betyder ikke, at det tager dobbelt så lang tid at gøre det i optændingsfasen (rise) for en pixel - blot at der i det statiske billede konstant opdateres mellem to nuancer for at skabe en tredje.
I praksis fungerer det udmærket og f.eks. TN paneler har generelt set gode nok farver til at tilfredsstille størstedelen af de almindelige brugere, på trods af at de kun er 18 bit. TN panelerne kan, af teknologiske årsager, ikke gengive lige så præcise farver, som de bedste VA og IPS paneler, men farvegengivelsen er langt mere end acceptabel. Som nævnt ovenfor er mange producenter af VA paneler dog gået på kompromis med farvegengivelsen for at få hurtigere paneler, hvorfor de også benytter 6 bit pr. subpixel plus en FRC og en dithering algoritme. Normalvis behandler skærmen farvedata ved en højere datarate - f.eks. 9 bit - men heraf bruges f.eks. de 3 bit til FRC algoritmen og de 6 bit til at ramme farven, så selvom producenten påstår at han kan vise de fulde 24 bit, er det dog en sandhed med visse forbehold rent praktisk.
En af de hyppigst omtalte bivirkninger af FRC teknologien er en glitrende effekt. Det kan f.eks. opstå ved filmfremvisning, idet der tegnes så mange forskellige billeder og FRC kredsløbet derfor hele tiden skal springe mellem nye farver. I populær tale kaldes denne type støj i billedet for video noise.
LED:
En LED (Light Emitting Diodes) er på populært dansk en lysdiode. Udviklingen er LEDs har de seneste par år taget et par skarpe sving mod bedre enheder. Man er ekesempelvis begyndt at bruge dem i lyssignaler, til almindelig belysning og en række designprægede og alternative lamper.
LEDs kan imidlertid også bruges til baggrundsbelysning i et LCD panel og der åbner op for helt nye muligheder.
I korte træk betyder det, at man i stedet for de tidligere fluorescerende lamper (CCFL) bag selve panelet, bruger små LEDs. Dette giver blandt andet mulighed for bedre fremvisning af farvespektret og der kan nu vises over 100 % af NTSC spektret for udvalgte paneler. Til sammenligning kan en nuværende fladskærm med CCFL lamper kan vise 72 % og først med LEDs er fladskærme i stand til at fremvise en større procentdel end CRT skærmes 84 %.
Det er klart, at mængden af farver ikke er af betydning, hvis de ikke fremvises korrekt, men det giver da hvert fald muligheder og potentiale.
LEDs er også i stand til at producere end ren hvid farve i stedet for den lidt gullige, som kan fremkomme på LCD TFT skærme nu til dags. LED giver ydermere større fleksibilitet, hvad angår lysintensiteten idet de kan reguleres mere frit.
Med LEDs er det også muligt at få en langt mere homogen lysfordeling over panelet og en længere levetid - helt op til 100.000 og 1.000.000 timer, hvor man med fluorescerende lamper typisk har en levetid på mellem 50.000-60.000 timer.
En skærm med LED baggrundsbelysning er eksempelvis NEC LCD2080WG, som er baseret på NEC's eget SA-SFT panel. Vi vil med garanti se flere LED LCD skærme i fremtiden.
Relaterede emner:
02 Feb 2007: Farver og lyskilder
LTPS (Low Temperature Poly Silicon) - p-Si:
LTPS er en produktionsmetode, som man i fremtiden vil bruge til fremstilling af TFT LCD paneler. Man har traditionelt set brugt metoden kaldet a-Si (amorphous silicon).
LTPS metoden har en række fordele for slutproduktets funktionalitet, men produktionen kræver dog også mere end den tidligere anvendte metode. En af LTPS metodens fordele er, når man skal tilføje transistornettet til selve substratet. Et af de største problemer ved det traditionelle a-Si baserede panel er, at man tilføjer transistorer som får en sløv evne til at modtage elektroner. Dette problem kan man løse med p-Si teknologien. Jeg har lånt nogle billedeksempler fra producenten Toppoly, hvor metoden udtrykkes ved p-Si (polycrystaline silicon).
En af de første fordele er, som nævnt, at man kan skabe bedre overførsel af elektroner, som bliver nødvendig i store HD apparater. Der medfører imidlertid også, at man kan integrere kredsløb direkte på substratet og på den måde reducere tykkelse af TFT'er (thin film transistors):
Den anden fordel, som er mindst lige så vigtig, hænger dels sammen med den førnævnte. Ved at bruge p-Si metoden kan man ikke kun reducere tykkelsen af transistorer, men også størrelsen. Det betyder, at for hver pixel kan transistoren faktisk dække et mindre areal, hvilket igen medfører, at der kan slippe mere lys igennem panelet. Den såkaldte aperture ratio kan øges:
Som nævnt kan man også lettere integrere kredsløb direkte på substratet. Man kan dog ikke kun integrere det, men også gøre mængden af eksterne forbindelsesstykker lavere. Det medfører lavere omkostninger og bedre holdbarhed, eller mere præcist, lavere risiko for fejl.
Strømforbruget kan tilmed reduceres. Fordi elektroner kan passere mere frit og lettere gennem panelet, kan man bringe strømforbruget længere ned - ikke mindst for de store HD apparater.
Men hvorfor skal man overhovedet vide dette? Jo, det er faktisk ret relevant for LCD teknologien, når man snakker store skærme. Det er blandt andet også en af de faktorer, som har gjort, at man ikke har lavet LCD skærme i meget store størrelser. Når man går over til brugen af LTPS, så løser man mange problemer, som kan skabe nye muligheder.
Grunden til, at man ikke har benyttet sig af det tidligere kommer af to ting. Først fordi metoden ikke har været brugt i relaterede industrier, så en del udvikling ligger til grund for projektet, men primært fordi brugen af p-Si metoden kræver fabrikation ved specielle temperaturer.
Det er også først efter man er begyndt at producere paneler med mere end 1024 (læs: 1920x1080) pixellinjer vertikalt, at det reelt set kan betale sig. Produktionsmetoderne for sådanne paneler er nemlig mere egnet og det bliver derfor en naturlig overgang at gå over til LTPS, når vi rykker mod højtopløselige skærme.
RGBW:
Før var der RGB farveskemaet med Rød, Grøn og Blå, fra hvilke man kunne danne alle de understøttede farver på en LCD skærm. Hvis det står til Samsung, BOE-Hydis og LG.Philips, så skal vi nu også have en helt hvid subpixel i fremtiden.
Modsat tidligere, hvor de tre subpixels sad ved siden ad hinanden, vil de nu komme til at danne en firkant:
Farveskema kaldes RGBW (Red, Green, Blue, White), men er endnu ikke alment udbredt.