Aktuální vydání

celé číslo

01

2020

Operátorské panely, HMI, SCADA

celé číslo

Na co se budeme dívat v 21. století?

Automa 3/2000

Pavel Gruncl,
POWER products s. r. o. (distributor firmy CONRAC Elektron)

Na co se budeme dívat v 21. století?
Ploché displeje od CONRAC Elektron

Monitory a displeje německé firmy CONRAC Elektron znají u nás většinou ti uživatelé, kteří hledají pro své projekty odolná a spolehlivá zobrazovací zařízení vhodná do průmyslového prostředí, strojních a energetických zařízení, řídicích velínů a dispečinků nebo do vojenské zástavby. V uplynulých letech si uživatelé mohli vybírat z ucelené nabídky monitorů CONRAC pro průmyslové, dispečerské, informační a medicínské aplikace. S rozvojem technologie LCD v oblasti počítačového zobrazení zařadil i tento významný světový výrobce do své nabídky ploché LCD a velkoplošné plazmové displeje.

Obr. 1.

V čem jsou výhody LCD ve srovnání s klasickými monitory?
Je to především ideálně plochý obraz, jejž lze získat díky principu zobrazení pomocí tekutých krystalů (LCD – liquid crystal display). To umožnilo významně zmenšit vnější rozměry displejů, hlavně jejich celkovou hloubku. Takovéto hloubky nelze dosáhnout technologií klasických obrazovek (CRT – cathode ray tube). Na obrazu vytvořeném pomocí LCD se tedy nemohou objevit chyby linearity, konvergence a ostření, jako je tomu u monitorů CRT, kde se co nejlepšího obrazu dosahuje více či méně úspěšnou elektronickou korekcí. Lépe jsou hodnoceny displeje i  co se týče parametru jasu, který se v současné době pohybuje v hodnotách od 200 cd/m2 výše, oproti 80 až 120 cd/m2 u klasických monitorů. K dalším výhodám patří nízká spotřeba, odolnost vůči elektromagnetickému poli, velmi nízké vyzařování a v neposlední řadě minimální hmotnost ve srovnání s klasickými monitory. A co zařadit mezi nevýhody? Na prvním místě to jistě bude vyšší pořizovací cena, kterou by uživatelé rádi viděli na úrovni monitorů CRT. Dále omezená životnost prosvětlovacích trubic a možnost poškodit plochou obrazovku LCD.

Princip funkce LCD
Obrazovky (matrice) LCD se v principu skládají ze dvou polarizačních filtrů. První polarizační filtr odfiltruje ze světla, které přichází z prosvětlovacích trubic s neuspořádanými směry vektorů elektrické a magnetické intenzity (nepolarizované světlo), jediný směr oscilace. Dostane-li se takto polarizované světlo na druhý, čelní polarizační filtr, projde jím pouze za předpokladu, že je tento filtr nasměrován stejně jako první filtr. Protože však je tento druhý filtr vůči prvnímu pootočen o 90° až 270°, není světlo propuštěno ven z obrazovky. Teď se uplatní tekuté krystaly, které jsou mezi oběma filtry. Světlo při průchodu vrstvou krystalů mění rovinu polarizace – říkáme, že krystaly jsou opticky aktivní. Krystaly se v elektrickém poli otáčejí podél jeho siločar. Ve stavu bez napětí je rovina polarizace při průchodu tekutými krystaly pootočena tak, že může projít i druhým filtrem ven z obrazovky. Příslušný bod na obrazovce svítí. Jsou-li však tekuté krystaly pod napětím, vyrovnají se podél siločar, a procházející světlo je pootočeno o jiný úhel a nemůže projít přes druhý filtr ven k oku pozorovatele. Příslušný bod na obrazovce zůstane černý (obr. 1). Použití barevných filtrů dává možnost realizovat barevnou reprodukci.

U displejů s matricí TFT (thin film transistor) šli konstruktéři ještě dále. Speciální technologií nanášení tranzistorů na filtr dosáhli toho, že za každým pixelem obrazovky (R, G, B) jsou místo jednoho bodu křížení vodivých drah tři samostatné tranzistory, které mohou být odděleně aktivovány a velmi rychle navzájem synchronizovány. Vybuzení obrazového bodu je u těchto displejů znatelně rychlejší, a přitom není třeba velké napětí. Tranzistory vytvářejí potřebné proměnné elektrické pole podstatně přesněji, bez vzájemného ovlivňování, čímž je zaručena rychlá změna obrazu, jeho ostrost a velká sytost barev.

Obr. 2. Obr. 3. Obr. 4.

Průmyslové displeje CONRAC
Již tradičně výrobce CONRAC Elektron zaujme ty uživatele, kteří hledají profesionální displeje (v panelovém provedení do 19" zástavby – obr. 2) nebo displeje s kovovým krytem, označované Metal cabinet a určené pro průmyslové terminály nebo pro montáž na zeď (obr. 3). CONRAC používá pro konstrukci svých displejů kvalitních matric TFT, s úhlopříčkami 15", 18,1" a 20,1" s rozlišením až 1 280 × 1 024 bodů, které vestavuje do kovových krytů, opatřuje je potřebnou elektronikou a příslušenstvím podle požadavku zákazníka. Konstrukce displeje zajišťuje dobrou mechanickou odolnost proti rázům (15 až 30 g podle provedení) a vibracím. Zároveň umožňuje pomocí ochranného panelu před matricí TFT chránit displej před poškozením zepředu. Uživatelé ocení i možnost vybrat si napájení mezi 230 V AC nebo 24 V DC, připojit signál ve složkách RGB s volitelnou synchronizací, zvolit si variantu s digitálním vstupem signálu nebo se zvýšenou ochranou displeje před působením vody a prachu (IP65). V současné době je nabízeno více než deset typů displejů uvedených úhlopříček a v různých provedeních, od průmyslových verzí s čelním ochranným panelem až po nejodolnější modely řady Rugged. Ty zaujmou především pracovní teplotou od –30 °C, která by bez instalované klimatizační jednotky jinak nebyla u technologie TFT dosažitelná. Tekuté krystaly při záporných teplotách „zamrzají“, což negativně ovlivňuje jejich správnou funkci. Displeje lze vybavit různým příslušenstvím – dotykovým panelem, obrazovým vstupem v normě PAL – nebo do nich přímo integrovat PC board.

Obr. 5.

Plazma od CONRAC
Technologie zobrazení LCD není jedinou technologií, která v posledních letech zaznamenala prudký vzestup. Na řadu přišly i plazmové obrazovky, které umožnily zkonstruovat velkoplošné displeje s velkou zobrazovací plochou při masivním zmenšení hloubky samotného displeje – např. u typu CONRAC 4142 X-Sight s úhlopříčkou 106 cm (42") je to pouhých 15 cm (obr. 4).

Základem plazmové obrazovky jsou malé plazmové buňky, které tvoří jednotlivé body obrazovky. Rozměr jedné buňky u 42" plazmového displeje je 1,08 mm × 0,36 mm a pro jeden obrazový bod (pixel) jsou k dispozici tři buňky (R, G, B). Buňku tvoří dvě skleněné destičky (obr. 5). Přední je opatřena vodivými elektrodami a vrstvou z MgO, na spodní destičce je nanesena fosforová vrstva pro danou zobrazovanou barvu. Dutina buňky je vyplněna směsí plynů neonu a xenonu. Při průchodu proudu elektrodami začne vrstva MgO vyzařovat ultrafialové záření, které dopadá na fosforovou vrstvu spodní destičky, kde vyvolá emisi viditelného světla. Barevnosti obrazového bodu (pixelu) je docíleno elektronickým řízením poměru barev mezi buňkami R, G a B, které tak tvoří jeden barevný bod na obrazu.

Výhody plazmového zobrazení jsou podobné jako u LCD. Jsou to minimální hloubka a hmotnost displeje v poměru k možným úhlopříčkám obrazu, kterých nelze pomocí technologie CRT efektivně dosáhnout. Ani zde nejsou problémy s linearitou, konvergencí a ostřením obrazu jako u klasických monitorů. Displeje mají široké úhly pozorování a obraz je odolný vůči vlivům elektromagnetického rušení. V současné době má CONRAC v nabídce displeje s úhlopříčkou 50" o formátu 16 : 9, které dokážou zpracovat signál o rozlišení až 1 280 × 1 024 bodů. Pro svou velikost a přímé zobrazení obrazového signálu v normě PAL se plazmové displeje tohoto formátu uplatňují zejména v informačních systémech a při prezentacích.

Obr. 6.

Velice zajímavý je nový 25" plazmový displej CONRAC 4025 CFD (obr. 6), který představuje novou generaci displejů. Technicky brilantní a stabilní obraz s poměrem stran 5 : 4 o velikosti aktivní plochy 499 × 399 mm se zobrazuje s rozlišením až 1 280 × 1 024 bodů při tloušťce displeje pouhých 9 cm. Displej lze využít v širokém spektru aplikací v kontrolních a řídicích centrech, bankovních systémech, CAD/CAM a DTP.

Co do budoucna?
Žhavými novinkami pro konec století jsou 20,1" displeje LCD s fyzickým rozlišením 1 600 × 1 200 bodů, které by se postupně měly dostávat na náš trh. V některých oborech se prosazují displeje s přímým digitálním vstupem, pro ještě lepší a rychlejší zobrazení.

Závěrem lze jen poznamenat, že budoucnost patří plochým displejům, které zásluhou nesporných výhod LCD a plazmové technologie nacházejí už nyní pevné místo v mnoha technických řešeních, a to i přes svou vyšší pořizovací cenu.

POWER products s. r. o.
Zastrčená 8
141 00 Praha 4
tel.: 02/72 76 03 65
fax: 02/72 76 03 66
www.pp.cz