Displej

Rozbalit box

Obsah boxu

Šablona:Infobox vynález Displej (z anglického display, česky též zobrazovací jednotka nebo obrazovka) je výstupní elektronické zařízení sloužící k vizuální prezentaci informací, jako jsou text, obraz nebo video. Informace jsou obvykle přenášeny v elektrické formě. Displeje jsou dnes nedílnou součástí široké škály zařízení, od chytrých telefonů a počítačů přes televizory až po průmyslové stroje a palubní desky v automobilech.

Princip a technologie displejů prošly od svých počátků dramatickým vývojem. Prvními masově rozšířenými displeji byly objemné a energeticky náročné katodové trubice (CRT), které byly postupně nahrazeny tenčími a úspornějšími technologiemi, jako jsou displeje z tekutých krystalů (LCD) a později OLED. Moderní displeje se vyznačují vysokým rozlišením, širokým barevným gamutem a rychlou odezvou.

📜 Historie

Vývoj zobrazovacích technologií je úzce spjat s rozvojem elektroniky a výpočetní techniky. Každá etapa přinesla zásadní změny v kvalitě zobrazení, velikosti zařízení i jejich energetické náročnosti.

💡 Počátky (CRT)

Základní kámen pro moderní displeje položil německý fyzik Karl Ferdinand Braun v roce 1897 vynálezem katodové trubice (anglicky Cathode Ray Tube, CRT). Tato technologie využívala elektronový paprsek, který byl vychylován magnetickým polem a dopadal na stínítko pokryté luminoforem. Místo dopadu se rozsvítilo a rychlým překreslováním celého stínítka vznikal obraz.

Po desetiletí byla technologie CRT dominantní. Používala se v prvních televizorech, osciloskopech a později i v počítačových monitorech. Jejími hlavními nevýhodami však byly velké rozměry, vysoká hmotnost a značná spotřeba elektrické energie.

🌌 Plazmové a LCD displeje

V 60. letech 20. století začal výzkum alternativních technologií. V roce 1964 vynalezli Donald Bitzer, H. Gene Slottow a Robert Willson na University of Illinois at Urbana-Champaign plazmový displej (PDP). Ten funguje na principu malých buněk naplněných inertním plynem (směs neonu a xenonu), který se po přivedení napětí změní v plazma a vyzařuje ultrafialové záření. Toto záření následně rozsvítí luminofor v příslušné barvě (RGB). Plazmové displeje nabízely vynikající kontrast a barvy, ale trpěly vyšší spotřebou a rizikem "vypalování" statického obrazu.

Souběžně probíhal vývoj displejů z tekutých krystalů (LCD). První funkční LCD představil George H. Heilmeier se svým týmem v laboratořích RCA v roce 1968. LCD technologie sama o sobě nevyzařuje světlo, ale funguje jako soustava světelných ventilů. Tekuté krystaly pod vlivem elektrického napětí mění svou orientaci a tím ovlivňují průchod světla z podsvícení skrze polarizační filtry. Masové rozšíření LCD nastalo až v 90. letech a na začátku 21. století, kdy tato technologie vytlačila CRT z trhu monitorů a později i televizorů.

✨ Nástup OLED a moderní éra

Další revoluci přinesla technologie OLED (Organic Light-Emitting Diode). Na rozdíl od LCD, kde každý pixel funguje jako filtr pro podsvícení, u OLED displejů každý pixel sám vyzařuje světlo. To umožňuje dosáhnout dokonalé černé barvy (vypnutý pixel je skutečně černý) a extrémně vysokého kontrastního poměru. První prototypy se objevily již v 80. letech, ale komerční využití v masovém měřítku nastalo až po roce 2010, nejprve v mobilních telefonech a později i v prémiových televizorech.

V posledních letech se objevují další inovace, jako jsou Quantum Dot (QLED) displeje, které využívají kvantové tečky ke zlepšení barevného podání LCD panelů, a technologie MicroLED, která kombinuje výhody OLED (samosvítící pixely) s anorganickými materiály, což slibuje delší životnost a vyšší jas.

⚙️ Technologie zobrazení

Displeje lze dělit podle základního principu, jakým vytvářejí obraz. Hlavní dělení je na emisivní (samy vyzařují světlo) a neemisivní (vyžadují externí zdroj světla).

📺 Emisivní technologie

Tyto technologie generují světlo přímo v každém obrazovém bodu.

• Katodová trubice (CRT): Dnes již historická technologie založená na elektronovém paprsku dopadajícím na luminoforové stínítko.
• Plazmový displej (PDP): Využívá malé komůrky s plynem, který po ionizaci vyzařuje UV záření, jež aktivuje luminofory. Nabízí skvělý kontrast, ale má vyšší spotřebu.
• OLED (Organic Light-Emitting Diode): Každý pixel je tvořen organickou diodou, která emituje světlo po přivedení elektrického proudu. Umožňuje dokonalou černou, vysoký kontrast a tenký design. Varianta AMOLED (Active-Matrix OLED) využívá aktivní matici s tranzistory pro řízení každého pixelu zvlášť, což je standard u moderních telefonů a televizorů.
• MicroLED: Podobně jako OLED využívá samosvítící diody, ty jsou však anorganického původu (typicky GaN). Tato technologie slibuje vyšší jas, delší životnost a lepší odolnost proti vypalování než OLED. Je považována za technologii budoucnosti, ale její výroba je k roku 2025 stále velmi nákladná.

🧊 Neemisivní technologie

Tyto technologie světlo samy negenerují, pouze modulují světlo z externího zdroje (podsvícení nebo okolní osvětlení).

• Displej z tekutých krystalů (LCD): Nejrozšířenější technologie. Skládá se z vrstvy tekutých krystalů umístěné mezi dvěma polarizačními filtry a zdrojem podsvícení.
  • Podsvícení**: Starší LCD používaly katodové zářivky (CCFL), moderní displeje využívají výhradně LED diody. LED podsvícení může být buď okrajové (Edge LED), nebo přímé (Direct LED), které umožňuje lokální stmívání (local dimming) pro lepší kontrast.
  • Typy LCD panelů**:
  • TN (Twisted Nematic)**: Nejstarší a nejlevnější typ. Vyniká velmi rychlou dobou odezvy, ale má horší barevné podání a úzké pozorovací úhly.
  • VA (Vertical Alignment)**: Nabízí výrazně lepší kontrast a hlubší černou než TN a IPS, ale má pomalejší odezvu.
  • IPS (In-Plane Switching)**: Poskytuje nejlepší barevnou věrnost a široké pozorovací úhly. Je standardem pro grafickou práci a kvalitní monitory. Nevýhodou je nižší kontrast ve srovnání s VA panely.
• Quantum Dot (QLED): Jedná se o marketingový název pro vylepšené LCD displeje (typicky s VA panelem). Mezi LED podsvícení a LCD panel je vložena vrstva s kvantovými tečkami, které po osvícení modrým světlem emitují velmi čistou červenou a zelenou barvu. Výsledkem je širší barevný gamut a vyšší jas.
• Elektronický papír (E-ink): Technologie používaná především v čtečkách elektronických knih. Využívá mikrokapsle s černými a bílými pigmenty, které se přesouvají pomocí elektrického pole. Obraz je stabilní i bez napájení (energii spotřebovává pouze při změně obrazu) a je perfektně čitelný na přímém slunci. Nevýhodou je velmi pomalá obnovovací frekvence a omezené barevné možnosti.

📊 Klíčové parametry

Kvalita a vlastnosti displeje jsou definovány řadou technických parametrů.

• Rozlišení: Počet obrazových bodů (pixelů), které displej dokáže zobrazit. Udává se jako počet sloupců × počet řádků (např. 1920 × 1080 pixelů, známé jako Full HD). Vyšší rozlišení znamená jemnější a detailnější obraz. Běžná rozlišení jsou HD (1280×720), Full HD (1920×1080), QHD/1440p (2560×1440), 4K (3840×2160) a 8K (7680×4320).
• Úhlopříčka: Fyzická velikost obrazovky, měřená mezi protilehlými rohy. Obvykle se udává v palcích (").
• Obnovovací frekvence: Udává, kolikrát za sekundu je displej schopen překreslit obraz. Měří se v hertzech (Hz). Standardní hodnota je 60 Hz, ale herní monitory a prémiové telefony dnes běžně dosahují 120 Hz, 144 Hz nebo i více, což zajišťuje plynulejší pohyb.
• Doba odezvy: Čas, za který je pixel schopen změnit barvu (typicky z šedé na šedou – GtG). Měří se v milisekundách (ms). Nízká doba odezvy (1-5 ms) je klíčová pro hraní her, aby se zabránilo rozmazání pohybu (tzv. ghosting).
• Jas a kontrast: Jas (svítivost) se udává v kandelách na metr čtvereční (cd/m²), často označovaných jako "nity". Kontrastní poměr vyjadřuje rozdíl mezi nejjasnějším bílým a nejtmavším černým bodem, který je displej schopen zobrazit (např. 1000:1). OLED displeje mají teoreticky nekonečný kontrast.
• Barevný gamut: Rozsah barev, které je displej schopen reprodukovat. Vyjadřuje se jako procentuální pokrytí standardizovaných barevných prostorů, jako jsou sRGB (standard pro web a běžné použití), Adobe RGB (pro profesionální grafiku) a DCI-P3 (standard pro digitální film).
• Pozorovací úhly: Úhel, pod kterým lze obraz sledovat bez výrazné degradace barev a kontrastu. Technologie IPS a OLED nabízejí nejširší pozorovací úhly (až 178°).

📱 Aplikace a využití

Displeje jsou dnes všudypřítomné a jejich aplikace zasahují do všech oblastí lidské činnosti.

• Počítačové monitory: Primární výstupní zařízení pro stolní počítače, od kancelářské práce po profesionální grafiku a hraní her.
• Televizory: Zařízení pro sledování televizního vysílání, streamovacích služeb a filmů.
• Mobilní zařízení: Displeje v chytrých telefonech, tabletech a chytrých hodinkách jsou klíčovým prvkem pro interakci s uživatelem.
• Informační panely a digitální reklama (Digital Signage): Velkoplošné obrazovky na veřejných místech, v obchodech, na letištích a nádražích.
• Průmyslové a lékařské přístroje: Zobrazovače pro řídicí systémy, diagnostické přístroje (ultrazvuk, magnetická rezonance) a monitorovací zařízení.
• Automobilový průmysl: Digitální přístrojové štíty, infotainmentové systémy a head-up displeje (HUD).

🔮 Budoucnost a trendy

Vývoj displejů se neustále zrychluje a směřuje k novým formám a funkcím.

• Ohebné a rolovací displeje: Technologie OLED umožňuje výrobu displejů na flexibilních substrátech, což vede k zařízením se skládacími nebo rolovacími obrazovkami.
• Transparentní (průhledné) displeje: Displeje, které umožňují vidět skrz ně, nacházejí uplatnění ve výlohách, rozšířené realitě nebo chytrých oknech.
• Holografické displeje: Cílem je vytvořit skutečný trojrozměrný obraz ve volném prostoru bez nutnosti speciálních brýlí. Tato technologie je stále ve fázi výzkumu.
• Vyšší rozlišení a obnovovací frekvence: Trend směřuje k rozlišení 8K a vyššímu a k obnovovacím frekvencím přesahujícím 240 Hz pro dokonale plynulý obraz.
• Energetická účinnost: S rostoucím počtem zařízení je kladen stále větší důraz na snižování spotřeby energie, zejména u mobilních zařízení napájených z baterie.

🧑‍🏫 Pro laiky

Představte si displej jako obrovskou mozaiku složenou z milionů maličkých barevných žárovek. Každá tato "žárovka" se nazývá pixel.

• Rozdíl mezi LCD a OLED:
  • LCD** funguje jako promítačka. Vzadu je jedno velké světlo (podsvícení), které svítí neustále. Před ním jsou pixely, které fungují jako barevné filtry a clony – buď světlo propustí, nebo ho zablokují. Když chcete zobrazit černou, clona se snaží světlo co nejvíce zablokovat, ale nikdy to není dokonalé, takže černá je spíše tmavě šedá.
  • OLED** je jako mozaika, kde každá jednotlivá žárovka (pixel) svítí sama o sobě. Když chcete zobrazit černou, daná žárovka se prostě úplně zhasne. Proto je černá na OLED displejích dokonalá a barvy vypadají živěji.
• Co je obnovovací frekvence (Hz)?

Představte si film, který je ve skutečnosti jen spousta rychle za sebou jdoucích obrázků. Obnovovací frekvence říká, kolik takových obrázků dokáže displej zobrazit za jednu sekundu. Běžný displej s 60 Hz ukáže 60 obrázků za sekundu. Herní displej se 120 Hz jich ukáže 120. Čím více obrázků za sekundu, tím plynulejší a ostřejší se nám zdá pohyb, například při posouvání textu nebo hraní her.

Šablona:Aktualizováno