TFT-LCD, VGA und DVI
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TFT-LCD, VGA und DVI Physikalisches Seminar für Informatiker 2008 Universität Koblenz Landau Seminarleiter: Dr. Merten Joost Verfasser: Bernhard Lubomski 10. Juni 2008 1 Die Arbeit am PC oder Laptop wäre ohne einen Monitor kaum denkbar. Noch vor wenigen Jahren wurden Schreibtische von großen und schweren Röhrenmonitoren dominiert. Doch die flachen, zuerst nur in Laptops eingesetzten, TFT-Bildschirme haben den Röhrenmonitor heute praktisch vollständig vom Markt verdrängt. Mit dem Röhren weicht nach und nach auch die analoge VGA- der neueren und digitalen DVI-Schnittstelle, auch wenn viele TFT-Monitore noch über VGA-Anschlüsse verfügen. Diese Ausarbeitung soll auf die Funktionsweise, Vorteile und Schwachpunkte der digitalen TFT-LCDs eingehen und erläutern wie Bilddaten über die VGA- und DVI-Schnittstelle an die Monitore übertragen werden. 2 Inhaltsverzeichnis 1 TFT-LCDs 1.1 LCDs: Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.1 Beispiel: Vereinfachter Aufbau einer Nematischen Drehzelle 1.1.2 Direktsteuerung und Multiplexsteuerung . . . . . . . . . . . 1.1.3 TFT: Der Unterschied von Passivmatrix und Aktivmatrix . 1.2 Bildschirmaufbau und Steuerung von TFT-LCDs . . . . . . . . . . 1.2.1 Genereller Aufbau von TFT-LCDs . . . . . . . . . . . . . . 1.2.2 Aufbau der Anzeige-Matrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.3 Aufbau und Steuerung von Pixeln . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Leistungsmerkmale von TFT-LCDs . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.1 Reaktionszeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.2 Kontrast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.3 Helligkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.4 Farbtiefe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.5 Blickwinkel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4 Verschiedene Arten von TFT-Zellen . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4.1 TN + Film (twisted nematic) . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4.2 IPS (in plane switching) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4.3 MVA (multi-domain vertical aligment) . . . . . . . . . . . . 1.5 Techniken zur Verbesserung von TFT-LCDs . . . . . . . . . . . . . 1.5.1 RTC (response time compensation) . . . . . . . . . . . . . . 1.5.2 Dithering (Fehlerdiffusion) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5.3 FRC (frame rate control) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6 Weitere Daten zu TFT-LCDs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6.1 Übliche Bildschirmgrößen und Auflösungen . . . . . . . . . 1.6.2 Fehlerklassen der TFT-LCDs nach der ISO Norm 13406-2 . 1.7 Zusammenfassung der Vor- und Nachteile von TFT-LCDs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 4 5 6 7 8 8 9 10 11 11 13 13 13 13 14 15 15 16 17 17 18 19 20 20 20 21 2 VGA-Schnittstelle 22 2.1 Aufbau des VGA-Steckers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.2 Signalübertragung mit der VGA-Schnittstelle . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.2.1 Standards für VGA-Auflösungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3 DVI-Schnittstelle 26 3.1 Aufbau der DVI-Stecker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.2 Datenübertragung mit TMDS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.3 Varianten der DVI-Anschlüsse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 4 Quellen 30 3 1 TFT-LCDs TFT ist die Abkürzung für “thin film transistor”. Übersetzt bedeutet dies Dünnfilmtransistor und bezeichnet ein elektronisches Bauteil, das grundlegend für die Steuerung heutiger Flachbildschirme ist. Daher wird die Bezeichnung häufig synonym für die auf LCD-Technik basierenden Computer- und Fernsehermonitore verwendet wird, in denen Dünnfilmtransistoren zur Anwendung kommen. Da alle TFTs grundsätzlich auf LCDTechnik basieren wird im Folgenden kurz die Funktionsweise von LCDs beschrieben bevor auf die Merkmale und Funktionsweise der TFT-LCDs eingegangen wird. 1.1 LCDs: Grundlagen LCD ist die Abkürzung für “liquid crystal display”, also Flüssigkristall-Anzeige. Diese Art der Anzeige macht sich die Eigenschaften der sogenannten Flüssigkristalle zunutze um Bildinformationen wiederzugeben. Flüssigkristalle sind organische Stoffe die sowohl Eigenschaften von Flüssigkeiten als auch von Feststoffen, speziell Kristallen, aufweisen. Die vier wichtigsten dieser Eigenschaften sind die Viskosität, die Doppelbrechung von Licht, das durch den Flüssigkristall fällt, die für flüssig Stoffe unübliche, gleichmäßige Anordnung ihrer Moleküle und die Beeinflussbarkeit dieser Ausrichtung durch elektrische Felder. Da eine gleichmäßige Ausrichtung von Molekülen vor allem bei Kristallen vorkommt wird der Name Flüssigkristalle verwendet. LCDs nutzen die Doppelbrechung der Flüssigkristalle um die Polarisation von Licht zu beeinflussen. Dabei wird zwischen zwei Polarisationsfolien, Glasplatten und durchsichtigen Elektroden eine Schicht aus Flüssigkristallen eingebetet. Durch den Aufbau eines elektrischen Feldes zwischen den Elektroden ändert sich die Molekül-Ausrichtung im Flüssigkristall und somit seine Durchlässigkeit für polarisiertes Licht. 4 1.1.1 Beispiel: Vereinfachter Aufbau einer Nematischen Drehzelle Abbildung 1: Vereinfachte Darstellung einer Nematischen Drehzelle I P1, P2 E1, E2 G LC L Erzeugtes Bild Polarisationsfolien Transparente Elektrodenschicht Glasplatten Flüssigkristalle Licht Die Nematische Drehzelle war eines der ersten Flüssigkristall-Anzeigeelemente und wird auch in heutigen TFT-LCDs noch häufig verwendet. Hierbei sind die Innenseiten zweier Glasplatten mit einer transparenten Elektrodenschicht überzogen. Dazwischen befindet sich eine Schicht aus Flüssigkristallen, deren Moleküle zischen den Oberflächen eine um 90 Grad verdrehte Schraubenform bilden. Zu den Molekülen an der Oberfläche der LCSchicht parallel polarisiertes Licht ändert seine Polarisation beim Durchlauf der Schicht um 90 Grad. Wird Spannung an die Elektroden gelegt entsteht eine elektrisches Feld, das die Ausrichtung der Flüssigkristalle fast völlig auflöst, so dass keine Änderung an der Polarisation von durchfallendem Licht mehr stattfindet. Durch das Aufbringen von um 90 Grad zueinander verdrehten Polarissationsfiltern auf den Außenseiten der Gläser kann so die Lichtdurchlässigkeit der Zelle kontrolliert werden. Ohne angelegte Spannung wird Licht, das die Zelle von unten durchläuft, von dem ersten Polarisationsfilter polarisiert. Beim Durchlauf der Flüssigkristall-Schicht wird diese Polarisation der Molekülstruktur der LCs entsprechend um 90 Grad gedreht, so dass das Licht den zweiten, verdrehten Filter passieren kann. Die Zelle erscheint hell. Liegt Spannung an den Elektroden 5 an und sind die LC-Moleküle entsprechend dem elektrischen Feld geordnet wird durchfallendes Licht vom ersten Polarisationsfilter polarisiert, kann aber den zweiten, dazu verdrehten Filter nicht durchdringen. Die Zelle erscheint dunkel. Die ursprüngliche Verdrehung der Flüssigkristalle wird durch eine Beschichtung der Elektroden (nicht im Bild eingezeichnet) erreicht, die in einer Vorzugsrichtung aufgebürstet wird und an der sich die LC-Moleküle ausrichten. Da Die Vorzugsrichtungen an den beiden Elektroden um 90 Grad verdreht sind entsteht auch eine entsprechende Drehung in der Flüssigkristallschicht. Eine für moderne Monitore wichtige Eigenschaft dieser Zelle ist die Möglichkeit ihre Lichtdurchlässigkeit mit der Stärke des elektrischen Feldes zu regeln. Das heißt erst bei der völligen Auflösung der verdrehten Strukter der LCs verliert die Zelle ihre Lichtdurchlässigkeit ganz. Werden die Polarisationsfilter parallel zueinander auf die Glasplatten aufgebracht lässen sich der aktive und inaktive Zustand der Zelle vertauschen. Die Zelle ist dann im inaktiven Zustand Lichtundurchlässig. Bei der reflektiven Betriebsart eines LCDs befindet sich hinter der unteren Glasschicht ein Spiegel, der das einfallende Licht zurückwirft, so dass das Umgebunglicht maßgeblich für die Darstellung der Anzeige ist. Bei transmissiver Betriebsart befindet sich hinter der unteren Glasschicht eine Leuchteinheit, die für die Ausleuchtung der Anzeige verantwortlich ist. Letzteres wird bei allen leuchtenden LCDs eingesetzt. 1.1.2 Direktsteuerung und Multiplexsteuerung Abbildung 2: Vereinfachte Darstellung von Direkt- und Multiplexsteuerung einer LCDAnzeige LCDs werden heute in den unterschiedlichsten technischen Geräten eingesetzt. Davon, ob ein LCD in einer Digitaluhr, einem Messgerät, oder einem Flachbildschirm eingesetzt wird, hängt ab welcher Informationsgehalt auf der Anzeige darstellbar sein muss. Hierbei entscheidet sich wie die Segmente der Anzeige aufgebaut sind und angesteuert werden. Dazu gibt es zwei Methoden. In LCDs mit wenigen Segmenten, die nur einen geringen und genau festgelegten Infomationsgehalt anzeigen müssen, wie der sieben-Segment-Anzeigen von Messgeräten und 6 Digitaluhren, können alle Segmente der Anzeige mit eigenen Kontakten für die Elektroden versehen werden. Dies ist die Direktsteuerung. Hierbei können die Elektroden der LCDs eine individuelle Form haben, die den anzuzeigenden Informationen entspricht. Computermonitore oder auf LCDs basierende Flachbildfernseher hingegen müssen in der Lage sein jedes Bild oder jeden Text an jeder Position des Bildschirms darzustellen. Dazu werden viele gleich geformte LCD-Segmente benötigt die in einer Matrix angeordnet sind. Da der technische Aufwand um die Elektroden jedes dieser Segmente mit eigenen Kontakten zu versehen hier zu hoch wäre wird eine Multiplexsteuerung verwendet um ein Bild aufzubauen. Bei dieser Art der Anzeige werden alle Segmente einer Zeile und alle Segmente einer Spalte über Kontakte verbunden. Jedes Bildsegment kann gesteuert werden indem man eine Spannung an seinen Spalten und Zeilenkontakt anlegt. 1.1.3 TFT: Der Unterschied von Passivmatrix und Aktivmatrix Abbildung 3: Vereinfachte Darstellung einer Passiv- und einer Aktivmatrix-Anzeige In alten monochromen LCD-Bildschirmen für PCs und Laptops wurden PassivmatrixAnzeigen verwendet. In diesen Bildschirmen war die Matrix der Bildelemente wie links in Abbildung 3 aufgebaut. Hierbei ist jede Zeile und jede Spalte eine lange Elektrode. Um einen Pixel anzusteuern wird eine Spannung zwischen der Zeile und Spalte des Pixels angelegt. Dies führt dazu, dass sich an der Position des Pixels in der Matrix ein elektrisches Feld bildet, das die Ausrichtung der Flüssigkristalle beeinflusst, so dass an dieser Position der Pixel leuchtet. Die Bildelemente der Matrix selbst sind passiv, die Steuerung wird vollständig über das Schalten von Reihen und Zeilen vorgenommen, daher die Bezeichnung Passivmatrix. Ähnlich wie bei einem Röhrenmonitor wird das Bild bei diesen Anzeigen Pixel für Pixel aufgebaut. 7 Ein Nachteil bei dieser Technik ist, dass jedes Bildelement nur kurz aufleuchtet und bis zum nächsten Bildaufbau wieder abdunkelt. Damit dies nicht zu einem flimmernden Bild führt werden träge LCs verwendet, die ihre Ausrichtung nur langsam wieder in den ursprünglichen Zustand ändern. Dies führt dazu, dass die Monitore zur Darstellung von bewegten Bildern ungeeignet sind. Ein weiterer Nachteil ist, dass sich das elektrische Feld zur Steuerung eines Pixels auch in schwächerer Form entlang der Spalten- und Zeilen-Elektroden ausbildet. Dadurch werden eigentlich inaktive Bildelemente teilweise aktiviert was zu geringerem Kontrast der Anzeige und zu einem unschärferen Bild führt. Alle Bildschirme, die mit TFT bezeichnet werden sind als Aktivmatrix aufgebaut. Die Aktivmatrix wird so bezeichnet, weil jedes Matrixsegment einen eigenen Speicherkondensator und ein eigenes Elektrodenpaar enthält. Beim Schalten des Segments wird der Speicherkondensator aufgeladen und sorgt dafür, dass das Segment für die Dauer eines Frames seinen Zustand größtenteils beibehält indem er das elektrische Feld zwischen den Elektroden kurzzeitig aufrecht erhält. Alle Segmente einer Zeile sind durch einen GateBus verbunden und alle Segmente einer Spalte durch den Daten-Bus. Wird Spannung an den Gate-Bus gelegt schalten alle Segmente der Zeile durch den darin enthaltenen Dünnfilmtransistor gleichzeitig und übernehmen die Spannung die in dem Moment an den Daten-Bus-Leitern der Spalten anliegen. 1.2 Bildschirmaufbau und Steuerung von TFT-LCDs 1.2.1 Genereller Aufbau von TFT-LCDs Abbildung 4: Photo einer TFT-LCDs mit Leiterplatten und Steuerungschips TFT-LCDs bestehen aus der Segmentmatrix mit einer Beleuchtungseinheit und zwei LDIs (LCD driving integrated circuit), die die Spalten und Zeilen der Segmentmatrix steuern. An jeder Segment-Zeile und Segment-Spalte verfügt die Matrix über Anschlüsse für den Source- (Spalten) und den Gate-Bus (Zeilen) an denen die Leiterplatten angebracht sind. Eine Steuerungs-ASIC (application specific integrated circuit) steuert das gesamte Gerät und verarbeitet vom angeschlossenen Host-Gerät erhaltene Bilddaten. An den Kontakten der Segmentspalten und -zeilen sitzt jeweils eine Leiterplatte mit LDIs. 8 Auf Abbildung 4 ist die Segmantmatrix, der Source-LDI auf der auch die SteuerungsASIC verbaut ist, sowie ein Teil des Gate-LDI eines TFT-LCDs zu sehen. Abbildung 1.2.1 zeigt schematisch und vereinfacht Aufbau und Funktionsweise eines LDIs. Das vom angeschlossenen Hostgerät gesendete Bildsignal wird in der SteuerungsASIC verarbeitet, die anhand von diesem die Anzeige über Source- und Gate-Steuerungs ICs (integrated circuit) kontrolliert. Inverter und Konverter sind an einer gemeinsamen Gleichstromquelle angeschlossen und versorgen die verbauten Chips sowie die Hintergrundbeleuchtung mit den benötigten Spannungen. In aktuellen Bildschirmen wird abhängig von der anzuzeigenden Bildinformation auch die Hintergrundbeleuchtung dynamisch gesteuert. Die Beleuchtung erfolgt in der Regel mit weißen Kaltkathodenröhren und seltener, bei neueren Monitoren, auch mit weißen LEDs. 1.2.2 Aufbau der Anzeige-Matrix Die Matrix eines TFT-LCDs setzt sich aus einzelnen Segmenten, den Pixeln zusammen. Jeder Pixel besteht aus drei nebeneinander liegenden rechteckigen Segmenten, sogenannten Subpixeln, auf deren Oberfläche rote, grüne und blaue Farbfilter aufgebracht sind. Jeder Subpixel besteht aus einer LC-Zelle, deren Lichtduchlässigkeit individuell gesteuert werden kann. Die gesamte Matrix wird von hinten mit einer weißen Leuchteinheit durchleuchtet. Lassen alle drei Subpixel eines Pixels Licht passieren erscheint das kombinierte farbige Licht weiß. Werden alle drei Subpixel auf Undurchlässigkeit geschaltet erscheint der Pixel schwarz. Wird die Durchlässigkeit einzelner Subpixel reduziert werden einzelne Farben des weißen Hintergrundlichts herausgefiltert und der Pixel erscheint farbig. Die Anzahl der dargestellten Farben hängt davon ab in wie vielen Stufen die Durchlässigkeit eines Subpixels geregelt werden kann. Sind genug Farben vorhanden können beliebige farbige Bilder dargestellt werden. In Abbildung 5 wird der Aufbau einer solchen Matrix am Beispiel eines TFTs mit 800∗600 Bildpunkten physikalischer Auflösung dargestellt. Da jeder Pixel aus drei nebeneinander liegenden Subpixel besteht ergibt sich die Anzahl der zu steuernden Bildelemte aus #Spalten ∗ rgb ∗ #Zeilen, hier also 800 ∗ 3 ∗ 600 = 1440000 Subpixel. 9 Abbildung 5: Aufbau der Pixelmatrix in einem TFT mit 800x600 Bildpunkten physikalischer Auflösung 1.2.3 Aufbau und Steuerung von Pixeln Abbildung 6: Querschnitt eines Subpixels und die Schaltung für dessen Steuerung Abbildung 6 verdeutlicht die Schaltung zur Steuerung eines Subpixels mit dem TFT als zentraler Steuereinheit. Der Gate-Bus-Leiter ist als Basis und der Daten-Bus-Leiter als Kollektor mit dem TFT verbunden. Als Emitter ist jeweils eine Elektrode des Speicherkondensators und des LC-Kondensators des Subpixels an den TFT angeschlossen. Der LC-Kondensator besteht aus den zwei Elektroden die die LC-Schicht einschließen. Als zweite Elektrode des Speicherkondensators dient der Gate-Bus der darüber liegenden Zeile. Ist die Pixelzeile inaktiv liegt eine Spannung von -5V am Gate-Bus an. Wird die Pixelzeile aktiv ändert sich die Spannung auf +20V. Bei dieser Spannung schaltet der TFT in den niedrigohmigen Zustand. Geschieht dies muss eine entsprechende Spannung am Daten-Bus anliegen, so dass die Ladung auf die Kondensatoren fließen kann. Die zweite Elektrode des LC-Kondensators ist mit dem Gate-Bus der darüber liegenden Pixelreihe 10 verbunden, so dass die nötige Spannung anliegt um die Kondensatoren zu laden. Durch das Laden des LC-Kondensators baut sich ein elektrisches Feld auf, dass die Anordnung der LC-Moleküle beeinflusst, so dass die Lichtdurchlässgkeit des Subpixels entsprechend der am Daten-Bus anliegenden Spannung reguliert wird. Nach kurzer Zeit wird die nächste Zeile geschaltet, das heißt die Spannung am Gate-Bus des Subpixels fällt auf -5V, so dass der TFT wieder in den hochohmigen Zustand schaltet. Es werden immer alle Subpixel einer Zeile gleichzeitig angesteuert, das heißt das Bild wird zeilenweise aufgebaut. Für jeden Subpixel muss daher die nötige Spannung am entsprechenden Daten-Bus anliegen wenn die Zeile geschaltet wird. In Abbildung /reffig:pixel2 wird dargestellt wie dies bei Stuerung eines Pixels aus drei Subpixeln aussieht. Abbildung 7: Die Steuerung eines Pixels 1.3 Leistungsmerkmale von TFT-LCDs TFT-LCDs haben viele Leistungsmerkmale, die die einzelnen Modelle qualitativ voneinander unterscheiden. Die am häufigsten vom Hersteller angegebenen sind Reaktionszeit, Kontrast, Helligkeit, Farbtiefe und der Blickwinkel. Diese fünf Werte werden hier kurz erklärt. 1.3.1 Reaktionszeit Die vom Hersteller angegebene Reaktionszeit eines TFTs ist der für die meisten Nutzer verständlichste Wert. Von ihr hängt ab, ob sich der Bildschirm eher für Büroanwendungen oder auch für Videos und Videospiele eignet, bei denen ein schneller Bildauf- und abbau aufgrund schneller Bildwechsel entscheidend ist. Zu langsame TFTs bilden hier Schlieren, die das Bild beeinträchtigen. Die Reaktionszeit eines Bildschirms ist die Summe der benötigten Zeit, die ein Pixel braucht um von einer Ausgangsfarbe in eine Zielfarbe und wieder zurück zu wechseln. 11 Hierbei werden Graustufen verwendet, da die Farbdarstellung nur vom Farbfilter der Pixel abhängt und keinen Einfluss auf die Reaktionszeit hat. Die Reaktionszeit eines TFTs wird vom Hersteller immer nur mit einem einzelnen Wert im Millisekunden-Bereich angegeben. Tatsächlich hängt diese Zeit aber hauptsächlich von der Ausgangs und Zielfarbe ab und die angegebenen Werte repräsentieren nur denn schnellsten gemessenen Übergang. Generell gilt: Je größer der gewünschte Farbübergang ist, desto geringer ist die benötigte Zeit. Um einen größeren Farbübergang zu erreichen muss mehr Sapnnung an die Elektroden des Pixels angelegt werden. Dies hat ein stärkeres elektrisches Feld zur Folge in dem sich die LCs schneller ausrichten. Beim Übergang zweier benachbarter Farben wird nur eine geringe Spannung benötigt, wodurch die Ausrichtung der LCs langsamer ist. Bei älteren TFTs war der Übergang zwischen Schwarz und Weiß am schnellsten und wurde von Herstellern für die angegebene Reaktionszeit verwendet. Im alltäglichen Gebrauch ist die Schwarz-Weiß-Transition eines Pixels jedoch relativ selten. Die angegebenen Werte waren also nicht unbeding aussagegkräftig. Durch Techniken wie RTC (response time compensation) wurden die Grau-nach-Grau-Transitionen von Pixeln verbessert, so dass heute meistens dieser Wert angegeben wird (G2G, grey to grey). In Abbildung 8 werden mit zwei Graphen die gemessenen Reaktionszeiten für zwei TFT-LCDs dargstellt. Auf der X-Achse werden die Entfernungen der Transition eingezeichnet und auf der Y-Achse die benötigte Zeit. Bei diesen Graphen wird die Ausgangsfarbe (Schwarz) festgelegt und die zweite verändert. Größere Transitionen werden rechts auf der X-Achse eingezeichnet, kleinere links. Um eine vollständige Messung abzubilden müsste für jede mögliche Ausgangsfarbe ein Graph erstellt werden. Abbildung 8: Gemessene Reaktionszeiten von zwei TFT-LCDs 12 1.3.2 Kontrast Das Kontrastverhältnis eines TFTs ist der Unterschied zwischen dem dunkelsten Schwarz und dem hellsten Weiß, das der Monitor darstellen kann. Als Daumenregel gilt, je höher, desto besser. Heutzutage sind Werte von 700:1 bis 1000:1 (weiß ist 1000 mal heller als schwarz) Standard. Kontrastangaben können vom Hersteller übertrieben werden. Mittlerweile werden Techniken eingesetzt, die den Kontrast dynamisch erheblich verbessern sollen, aber nur unter bestimmten Bedingungen bemerkbar sind. Bei dynamischer Verbesserung des Kontrasts wird mit der Regulierung der Hintergrundbeleuchtung gearbeitet, wodurch sich theoretisch erheblich höhere Werte erreichen lassen. Ist der natürliche Kontrastwert eines Monitors 1000:1 und kann die Hintergrundbeleuchtung auf 300% ihrer eigentlichen Helligkeit verstärkt werden ergibt sich ein dynamischer Kontrastwert von 3000:1. Dieser kann jedoch nur erreicht werden wenn entsprechend helle, bzw. dunkle Bilder dargestellt werden müssen. Folgt auf ein dunkles Bild ein helles wird bei dem hellen die Hintergrundbeleuchtung verstärkt, so dass das Kontrastverhältnis steigt. Bei gleichmäßig hellen, bzw. dunklen Bildern können diese Maximalwerte durch dynamische Verbesserung nicht erreicht werden. 1.3.3 Helligkeit Der Helligkeitswert eines TFTs ist Maß des hellsten Weiß, das der Bildschirm darstellen kann. Normalerweise sind TFTs viel zu hell für komfortablen Gebrauch und die Helligkeit wird manuell mit Hilfe des OSD (on screen display) reguliert. Helligkeit wird in cd/m2 gemessen (Candela pro m2 ). Ideal für die Arbeit an einem TFT sind 120cd/m2 . 1.3.4 Farbtiefe Die Farbtiefe gibt an wie viele Farben in TFT-LCD theoretisch darstellen kann. Ein Monitor mit 24 Bit Farbtiefe kann acht Bit Information pro Grundfarbe verarbeiten und 224 = 16777216, also ca. 16,7 Millionen Farben darstellen. Monitore mit 18 Bit Farbtiefe, also sechs Bit pro Farbe, sind nur in der Lage 216 = 262144 Farben darzustellen. Da dies zu wenige Farben für viele moderne Anwendungen sind emulieren moderne Monitore, die mit 18 Bit natürlicher Farbtiefe arbeiten, mit Techniken wie dem Dithering (Fehlerdiffusion) oder FRC (frame rate control) fehlende Farben. Hierbei werden vom Hersteller häufig 16,2 Millionen darstellbare Farben angegeben. Bei manchen Monitoren, die mit diesen Techniken arbeiten gibt der Hersteller jedoch trotzdem 16,7 Millionen Farben an. Die Qualität und das Spektrum der dargestellten Farben hängt hauptsächlich von den verwendeten Farbfiltern und der Hintergrundbeleuchtung eines TFTs ab. Hierbei liefert LED-Technik bessere Werte als Kaltkathodenröhren. 1.3.5 Blickwinkel Der bei vielen Monitoren angegebene Blickwinkel soll aussagen in welchem Winkel vom Monitor aus ein Betrachter noch ein erkennbares Bild wahrnimmt. Dieser Messwert ist jedoch keinesfalls objektiv und zum Teil reine Definitionssache. Er wird vom Hersteller 13 Abbildung 9: Messung des Blickwinkels eines TFT-LCDs wie in Abbildung 9 als relativer horizontaler und vertikaler Winkel zur Normalen im Zentrum des Monitors angegeben. Die Angabe 130/160 würde also aussagen, dass das Bild in einem vertikalen einem Winkel von 130 Grad und einem horizontalen Winkel von 160 Grad noch erkennbar ist. Hierbei wird ein erkennbares Bild von den meisten Herstellern als solches definiert, bei dem das Bild im Zentrum des Monitors mindestens einen wahrgenommenen Kontrastwert von 10:1 aufweist. Manche Hersteller verwenden ein Kontrastverhältnis von 5:1 als Grenzwert. Obwohl noch erkennbar, kann das Bild bei diesen Werten schon erheblich verfälscht sein da sich die erreichbaren Kontrastwerte bei aktuellen TFTs im Bereich von 700:1 bis 1000:1 bewegen. Weiterhin wird bei diesem Messwert lediglich ein Abfall im Kontrastverhältnis berücksichtigt, Farbverfälschungen oder Helligkeitsverlust des Bildes werden nicht berücksichtigt. Je nach verwendeter Zellentechnik des TFT-LCDs (1.4.3MVA) kann der erreichte Blickwinkel tatsächlich mit dem von Röhrenmonitoren verglichen werden. Doch auch bei Techniken die diesen Blickwinkel nicht bieten (1.4.1TN) erlaubt die Art der Definition den Herstellern irreführende, hohe Angaben zu machen. 1.4 Verschiedene Arten von TFT-Zellen Die am Anfang vorgestellte TN-Zelle war die erste in TFTs verwendete Zellentechnik. Im Laufe der Entwicklung der TFT-Monitore wurden jedoch weitere Techniken entwickelt die durch andere Anordnung der LCs verschiedene Schwächen der TN-Zelle verbessern sollten. Obwohl einige dieser Techniken in ´vielen Bereichen tatsächlich erheblich bessere Werte als die TN-Zellen erzielen wurde die TN-Zellen aufgrund ihres geringen Preises nie abgelöst. Mittlerweile haben sich auch weitere Techniken neben der TN-Zelle etabliert. Die wichtigsten davon sind die IPS- und MVA-Zellen, weswegen diese hier neben der TN-Zelle kurz erläutert werden. Mittlerweile sind Variationen der IPS und MVA Zellen verbreitet, die aber auf dem gleichen Prinzip basieren. Neben den drei genannten Techniken gibt es noch weitere, doch sind diese nicht so weit verbreitet. 14 Abbildung 10: Vereinfachter Aufbau einer TN-Zelle 1.4.1 TN + Film (twisted nematic) Die ersten TFT-LCDs basierten auf TN-Zellen. Der Aufbau einer TN Zelle wurde bereits unter Vereinfachter Aufbau einer nematischen Drehzelle“ beschrieben. Aufgrund ” ihrer geringen Produktionskosten sind TN-Matrizen auch heute noch in Unter- bis Mittelklassen Monitoren weit verbreitet. Nachteile sind der niedrige Blickwinkel, häufig geringe Farbtiefe und geringer Kontrast. Ursprünglich wurden TN-Monitore nur mit 18 Bit Farbtiefe gebaut, moderne TN-Monitore sind jedoch auch schon mit tatsächlichen 24 Bit Farbtiefe erhältlich. In modernen TN-Displays wird mit Techniken wie Dithering die Farbtiefe verbessert. Ein auf dem Bildschirm aufgebrachter Film (daher der Name) verbessert den Blickwinkel. Da praktisch alle neueren TN-Monitore über diesen Film verfügen spielt die Bezeichnung eine untergeordnete Rolle, es wird in der Regel einfach von TN gesprochen. Trotzdem können Monitore mit TN-Technik nach wie vor nicht die gebotenen Blickwinkel von IPS- oder MVA-Monitoren erreichen. 1.4.2 IPS (in plane switching) Abbildung 11: Vereinfachte Darstellung einer IPS-Zelle Die IPS-Zellen wurden entwickelt um die beiden Hauptprobleme der TN-Technik zu eliminieren: geringe Farbqualität und geringer Blickwinkel. Der Name kommt daher, dass die LCs alle die gleiche Ausrichtung haben und parallel zur Monitorfläche ausgerichtet sind. Bei IPS liegen die Elektroden zur Steuerung der LC-Ausrichtung nebeneinander auf der gleichen Seite der Zelle. Nachteile sind hohe Produktionskosten und die ursprünglich hohe Reaktionszeit. Durch mehrere Weiterentwicklungen wurde die Technik verbessert, 15 so dass IPS Monitore die beste Farbwiedergabe auf dem TFT-Markt sowie gute Kontrastwerte bieten. Durch Weiterentwicklungen der IPS-Technik werden die Nachteile heute teilweise ausgeglichen. In Abbildung 12 wird die Reaktionszeit eines Monitors mit IPS-Zellen (grün) mit der eines Monitors mit TN-Zelle (rot) verglichen. Die Kurven sind typisch für die verwendeten Techniken und bleiben auch bei Verbesserungen der Reaktionszeiten erhalten, sofern nicht mit RTC gearbeitet wird. Abbildung 12: Vergleich: Reaktionszeiten von TN-Zellen und IPS-Zellen 1.4.3 MVA (multi-domain vertical aligment) Abbildung 13: Vereinfachte Darstellung einer MVA-Zelle Bei der MVA-Technik werden Pixel durch drei Elektroden in Domänen aufgeteilt. Bei der Darstellung weißer Farbe werden die LCs fast parallel zur Matrixebene angeordnet. Bei dunkleren Farbtönen arbeiten die Domänen parallel, die LCs richten sich jedoch unterschiedlich aus, so dass aus fast jedem Blickwinkel die gleiche Bildinformation wahrgenommen werden kann. Vorteile dieser Technik sind der sehr hohe Blickwinkel und Kontrast. Nachteilig ist hingegen die hohe Reaktionszeit im Vergleich zu modernen IPS und TNs. Auch die MVA-Technik wurde weiterentwickelt, so dass Nachteile wie die hohe Reaktionszeit zum Teil ausgeglichen wurden. Abbildung 14 zeigt die typische Kurve für die Reaktionszeit einer MVA-Zelle. Wie bei der IPS- und TN-Technik bleibt diese Kurvenform auch bei verbesserten Reaktionszeiten 16 erhalten, so dass sich MVA-Bildschirme ohne RTC nicht für die Darstellung bewegter Bilder eignen. Abbildung 14: Typische Kurve der Reaktionszeit einer MVA-Zelle 1.5 Techniken zur Verbesserung von TFT-LCDs Mit der Zeit haben sich viele verschiedene Techniken zur Verbesserung von Eckdaten von TFT-Monitoren etabliert. Zum Teil variiert die Namensgebung für prinzipiell gleiche Techniken auch je nach Hersteller. Hier wird kurz auf die drei wichtigsten dieser Techniken zur Verbesserung der Reaktionszeit sowie der Farbtiefe eingegangen. 1.5.1 RTC (response time compensation) Durch die Einführung von RTC (oder Overdrive) wurden die Grau-nach-Grau-Transitionen von Pixeln erheblich beschleunigt (die Schwarz-Weiß-Transitionen werden jedoch nicht beeinflusst). Statt der nötigen Spannung für die gewünschte Farbtransition wird die betragsmäßig höhere Spannung für die Transition nach Schwarz bzw. Weiß angelegt und wieder auf die normalerweise geforderte Spannung reduziert, bevor die Farbe der Zelle übersteuert. Durch diese Über-“ bzw. Unterspannung“ bildet sich kurzzeitig ein stärke” ” res elektrisches Feld als das benötigte und die Ausrichtung der LCs wird beschleunigt. Da hierdurch die Grau-nach-Grau-Transitionen die schnellsten Werte erzielen geben Hersteller die G2G“ (grey to grey) Reaktionszeit anstatt der Schwarz-Weiß Reaktionszeit ” an falls diese bessere Werte liefert. Die meisten Hersteller verwenden diese Technik bei modernen LCD-TFTs, haben jedoch teilweise andere Bezeichnungen dafür, auch wenn diese auf dem gleichen Prinzip basieren. Abbildung 15 verdeutlicht die Funktionsweise von RTC. Die Steuerung von RTC wird vom Monitor übernommen. Ist der Monitor nicht präzise genug kann es zum merkbaren Übersteuern von Pixeln kommen. Dabei ist ein hellerer Rand um Dargestellte Objekte sichtbar wenn diese sich bewegen. Abbildung 16 zeigt oben einen bewegten Schriftzug auf einen TFT ohne RTC und unten den gleichen Schrift- 17 Abbildung 15: Das kurzeitige Über- und Untersteuern der Spannung bei RTC Abbildung 16: Schlierenbildung ohne RTC und Übersteuern von Pixeln mit RTC zug mit übersteuerndem RTC. Abbildung 17 verdeutlicht das Verhalten der Spannung in einer LCD-Zelle bei ungenauem RTC. 1.5.2 Dithering (Fehlerdiffusion) Beim Dithering werden fehlende Farben durch bestimmt Pixelanordnungen von vorhandenen Farben nachgebildet um wahrgenommene, harte Farbübergänge zu vermeiden. Diese Technik wurde vor allem bei günstigeren TN-Displays eingesetzt, die nur sechs Bit Informationen pro Farbe haben. Heute gibt es jedoch auch TN-Displays mit tatsächlichen acht Bit pro Grundfarbe und MVA-Displays, die mit natürlichen sechs Bit Farbinformationen arbeiten und mit Dithering weitere Farben erzeugen. Die Verwendung weniger Farben spielt auch bei den Reaktionszeiten eines Bildschirms eine Rolle, weswegen auch die VMA-Displays, die Overdrive verwenden zunehmend mit 6 Bit Farben arbeiten. Gibt es weniger Farbabstufungen sind die Entfernungen der einzelnen Abstufungen größer, so dass größere Spannungen angelegt werden wodurch sich die LCs schneller ausrichten. Zusätzlich wird die Technik der TFTs günstiger, wenn weniger Informationen verarbei- 18 Abbildung 17: Die Übersteuerung von Pixeln bei ungenauem RTC tet werden müssen Es gibt viele verschiedene Algorithmen, für die Fehlerdiffusion von Bildern. In Abbildung 18 werden drei davon gezeigt. Abbildung 18: Beispiel für verschiedene Algorithmen zur Fehlerdiffusion 1.5.3 FRC (frame rate control) FRC wird mit dem gleichen Ziel wie Dithering eingesetzt: Fehlende Farben, die der Monitor nicht natürlich darstellen kann sollen emuliert werden. Bei FRC wird bei zeitlch benachbarten Frames zwischen vorhandenen, benachbarten Farben der Pixel gewechselt, so dass das Auge eine dazischen liegende Farbe wahrnimmt. 19 1.6 Weitere Daten zu TFT-LCDs 1.6.1 Übliche Bildschirmgrößen und Auflösungen Die üblichen erhältlichen Größen für Computermonitore mit TFT-LCDs in einer Tabelle: Sichtbare Bilddiagonale Erhältliche Auflösungen (WS = widescreen) 15 ” 1024 x 768 17 ” 1280 x 1024 17 ” WS - 1280 x 768 18 ” 1280 x 1024 19 ” 1280 x 1024 19 ” 1440 x 900 20 ” 1600 x 1200 20 ” 1680 x 1050 21 ” 1600 x 1200 21 ” WS - 1680 x 1050 22 ” WS - 1680 x 1050 22 ” 1920 x 1200 23 ” WS - 1920 x 1200 24 ” WS - 1920 x 1200 26 ” WS - 1920 x 1200 27 ” WS - 1920 x 1200 28 ” WS - 1920 x1200 30 ” WS - 2560 x 1600 1.6.2 Fehlerklassen der TFT-LCDs nach der ISO Norm 13406-2 Nach der internationalen Norm: ISO 13406-2 (ergonomische Anforderungen an Flachbildschirme) werden LCDs anhand von: • Leuchtdichte, Kontrast und Farbe, gemessen an der Blickrichtung des Betrachters • Reflexion und Kontrast bei einfallender Beleuchtung • Bildaufbauzeit • Defekte (Pixelfehler) klassifiziert. Dabei werden vier Fehlerklassen eingeführt. Die folgende Tabelle gibt diese Fehlerklassen und ihre Kriterien an. Alle Angaben beziehen sich auf eine Millionen Pixel. 20 1.7 Zusammenfassung der Vor- und Nachteile von TFT-LCDs Vorteile von TFT-LCDs gegenüber Röhrenmonitoren sind: • ihre geringe Einbautiefe und das geringe Gewicht • der geringe Stromverbrauch • sie werden nicht von elektromagnetischen Feldern beeinflusst • ein sehr scharfes Bild durch physikalisch festgelegte Auflösung • kein Flimmern, da Pixel ihre Zustände kurzfristig beibehalten. Nachteile sind: • die Ausschussrate bei der Produktion (hohe Kosten) • die Qualitätsunterschiede bei Kontrast, Reaktionszeit, Blickwinkel und Farbwiedergabe • die hohen Reaktionszeiten älterer Modelle • das Wechseln der Auflösung führt zu Qualitätseinbußen durch die Skalierung des Bildes 21 2 VGA-Schnittstelle Abbildung 19: VGA-Stecker Die VGA-Schnittstelle (video graphics array) ist ein analoger Bildübertragungsstandard für Kabelverbindungen von der Grafikkarte zum Anzeigegerät. Ein RAMDAC (random access digital analog converter) auf der Garfikkarte wandelt sie digitalen Bildinformationen des PCs in analoge Signale um, die anschließend über den VGA-Ausgang ausgegeben werden. TFT-LCDs mit VGA-Eingang verfügen über einen Analog-DigitalKonverter, der das analoge VGA-Signal wieder in ein digitales Bildsignal umwandelt, dass vom TFT dargestellt werden kann. Die VGA-Schnittstelle basiert auf 15-poligen Mini-Sub-D-Steckern mit drei Anschlussreihen (Typ HD15). 2.1 Aufbau des VGA-Steckers In Abbildung 20 wir die Pinnummerierung eines VGA-Steckers aus der Lötsicht, also aus Sicht“ des Steckers gezeigt. Die folgende Tabelle ordnet jedem Pin seine Funktion ” zu. Die Kontakte 4, 5, 11, 12, 15 dienen der Kommunikation zwischen PC und Monitor. Hierüber tauschen die Geräte Informationen über Auflösung, Bildwiederholungsrate und weiteres, was nicht zu den Bildinformationen gehört. DDC (display data channel) ist eine serielle Schnittstelle die die Pins 5, 12 und 15 nutzt und kann zur Kommunikation der Geräte genutzt werden. Steht DDC nicht zur Verfügung kann das ältere ID-System genutzt werden, das die Pins 11,12 und 14 nutzt. 22 Abbildung 20: Die Pins eines VGA-Steckers Pin 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Funktion Rot Grün Blau (ID2 oder Reserve) (Digitale Masse für DDC) Masse für Rot Masse für Grün Masse für Blau Nicht belegt, kein Pin, selten: +5V Masse für Synchronsignale (ID0 oder digitale Masse) (ID1 oder digitaler Datenaustausch (DDC-SDA)) Horizontale Synchronisation Vertikale Synchronisation (Takt für Datenaustausch (DDC-SDL)) 2.2 Signalübertragung mit der VGA-Schnittstelle Die über VGA übertragenen Bildinformationen setzen sich aus fünf aktiven Signalen zusammen. Das horizontale und vertikale Synchronisationssignal, sowie drei analoge Signale mit einem Signalpegel von 0-0,7V, eines für jede Farbe. Null Volt bedeutet Schwarz und 0,7Volt heißt die entsprechende Farbe wird in der hellsten Schattierung dargestellt. Bei einem Röhrenmonitor wird der Elektronenstrahl in einer Sequenz aus Zeilen über die Bildfläche gelenkt. Mit der Stärke der RGB-Informationen aus dem Video-Signal wird die Stärke des Elektronenstrahls kontrolliert. Der Elektronenstrahl wandert von der oberen linken Ecke des Bildschirms zeilenweise zur unteren rechten Ecke und beginnt anschließend wieder von oben links. Zeilensprünge werden mit der fallenden Flanke des horizontalen Synchronsignals kontrolliert während die Flanke des vertikalen Synchronsignals den Elektronenstrahl wieder an den Punkt (0,0) springen lässt. Die Vertikalfrequenz entspricht der Bildfrequenz mit der das Videosignal wiedergegeben wird, die Horizontalfrequenz entspricht der Zeilenzahl pro Sekunde. Die Pixelclock der Grafikkar- 23 te bestimmt mit welcher Frequenz Pixel gezeichnet werden. Das Signal setzt sich aus den aktiven und inaktiven Pixeln und Zeilen und zusammen. Vor, während und nach jedem Synchronsignal werden einige schwarze Zeilen bzw. Pixel gezeichnet die nicht auf dem Monitor angezeigt werden. Zwischen den Synchronsignalen liegen die aktiven Pixel und Zeilen. Hier wird das eigentliche Bild ausgegeben. Für die verschiedenen mögliche Auflösungen legen Standards fest wie viele inaktive Pixel und Zeilen gezeichnet werden. Abbildung 21: Beispiel für ein VGA-Signal (600 x 480 Pixel) Bei einer Auflösung von 640 x 480 Pixeln und einer Bildwiederholungsfrequenz von 60Hz ergibt sich das in Abbildung 21 dargestellte Signal. die Hoizontalfrequenz beträgt 31,5 KHz, die Pixelfrequenz 25,175 MHz. Vor dem horizontalen Takt werden schwarze inaktive 16 Pixel gesendet, nach dem Takt 48. Der horizontale Takt selbst dauert 96 Pixel. Zwischen zwei Takten liegen die 640 aktiven Pixel der horizontalen Auflösung. Vor einem vertikalen Takt werden zehn inaktive schwarze Zeilen gesendet, danach 33. Der Takt dauert zwei Zeilen an. Während des Takts werden keine Bildinformationen gesendet, damit keine Störungen auftreten wenn der Elektronenstrahl den Monitor überquert um an den Anfang einer Zeile, bzw. des Bildes zu gelangen. 24 2.2.1 Standards für VGA-Auflösungen Für die üblichen Auflösungen und Bildwiederholungsfrequenzen von 640 x 480 (60Hz) bis 1024 x 768 (85Hz) sind die Verteilungen von Pixeln und Zeilen wie in der folgenden Tabelle festgelegt. “Front Porch” bezeichnet die Pixel und Zeilen die dem Synchronisationssignal vorausgehen und ”Back Porch“ die auf das Signal folgenden. Abbildung 22: Formate und Aufteilung des VGA-Signals 25 3 DVI-Schnittstelle Abbildung 23: DVI-Stecker Der DVI (digital visual interface)-Standard wurde 1999 fertiggestellt. DVI ist wie VGA eine Grafikschnittstelle und hat VGA mit der Zeit abgelöst. Im Gegensatz zu VGA ist DVI selbst grundsätzlich digital. Die Schnittstelle ist aber je nach verwendetem Anschluss vollständig rückwärtskompatibel zu VGA. Für die Datenübertragung nutzt DVI den Standard TMDS (transmission minimized differential signaling). Eine Grafikkarte mit DVI-Ausgang verfügt über einen TMDS-Encoder, der die Informationen der Farbkanäle in ein serielles Signal umwandelt, das im Monitor vom TMDS-Decoder wieder in ein paralleles Signal umgewandelt wird. DVI-Kabel und Anschlüsse gibt es in Single- und Dual-Link Ausführung. Bei der Single-Link Ausführung stehen drei Kanäle zur Übertragung von Farbinformationen bereit. Die Dual-Link Variate hat sechs und ermöglicht somit höhere Auflösungen. 3.1 Aufbau der DVI-Stecker Die Pins 1,2,9,10,17,18 sind die Anschlüsse für die drei Farbkanäle. Auf jeweils den zwei horizontal benachbarten Pins werden die Farbinformationen differenziell übertragen. Bei 26 Abbildung 24: Pin-Belegung eines DVI-Steckers einem Single-Ling DVI-Anschluss sind die Anschlüsse 4,5,12,13,20,21 nicht vorhanden. Diese dienen den drei zusätzliche Farbkanälen bei einem Dual-Link Kabel. Auch bei einem Dual-Link-Kabel teilen sich die sechs Farbkanäle einen Takt auf Pin 23 und 24. Die Pins C1-C5 sowie 8 dienen bei den rückwärtskompatiblen DVI-I Steckern zur Übertragung des VGA-Signals, für das das Kabel eigene Leitungen enthält. 3.2 Datenübertragung mit TMDS TMDS (Transmission-Minimized Differential Signaling) überträgt Multimediadaten unkomprimiert digital zu einem Endgerät. Eine Single-Link Verbindung überträgt maximal 1,65 GBit/s was einer Pixel-Übertragungsrate von 165 MHz entspricht. Dazu stehen physikalisch drei differenzielle TMDS-Leitungen mit je maximal 1,65Gbit/s für die Daten und eine differenzielle Taktleitung mit einer Taktfrequenz von 1/10 der Datenrate (maximal 165MHz) zur Verfügung. Jeder Farbkanal hat zwei Leitungen, wobei auf der zweiten die Informationen zur Fehlerminimierung differentiell übertragen werden (auf der zweiten Leitung werden die Daten invertiert übertragen). Auf jedem Farbkanal werden den 8 Bit Farbinformationen pro Pixel zwei zusätzliche Kontrollbits hinzugefügt. So ergibt sich ein 10-Bit pro Farbe und 30 Bit-Signal pro Pixel (bei 24 Bit Farben). Bei DVI-Dual-Link werden 6 differenzielle TMDS-Leitungen genutzt. Dies ermöglicht 27 maximal 3,3 Gbit/s, bzw. 330 Megapixel pro Sekunde. Mit einem Single-Link Anschluss können Auflösungen bis zu 1600 x 1200 Pixeln (60Hz) und mit Dual Link 2560 x 1600 erreicht werden. Unterstützt die Grafikkarte reduziertes Blanking können noch höhere Werte erreicht werden. Beim reduzierten Blanking werden die Dunkelzeiten in der Bildübertragung verkürzt, die bei Röhrenmonitoren nötig sind um den Elektronen an den Anfang einer Zeile setzen zu können, ohne Bildstörungen zu verursachen. 3.3 Varianten der DVI-Anschlüsse Abbildung 25: Anschluss-Typen von DVI DVI-I: Vereinigt die analoge Übertragung von VGA und die digitale über TMDS. DVI-I-Kabeln den Ausführungen Single-Link mit 18+5 Kontakten und Dual-Link mit 24+5 Kontakten verfügbar. DVI-A: DVI Stecker mit 12+5 Kontakten. Diese Variante von DVI wird in der Praxis nur als Adapter Kabel zu VGA verwendet und spielt ansonsten keine Rolle. DVI-A Stecker können auch an DVI-I Anschlüssen verwendet werden, da diese auch analoge 28 Übertragung ermöglichen. DVI-D: Stecker mit 18+1 Kontakten. DVI-D ist nicht rückwärtskompatibel zu VGA, da die nötigen Anschlüsse und Leitungen für die analoge Datenübertragung fehlen. Auch hier sind 24+1 Dual-Link Varianten mit zwei TMDS-Verbindungen erhältlich. DVI-I Stecker können nicht an DVI-D-Buchsen angeschlossen werden, wohl aber DVI-D-Stecker an die DVI-I Buchsen. Das wird durch den flachen Kontakt am DVI-I Stecker erreicht, der etwas breiter ist als derjenige des DVI-D Steckers. 29 4 Quellen • Vorlseung Technische Informatik C WS 06/07 Folien, Universität Koblenz Landau, Dr. Merten Joost • White Paper: Der DVI Standard Ein Überblick, Peter H. Leunig • Wikipedia www.plasma.com • www.plasma.com/classroom/whati st f tl cd.htm www.tftcentral.co.uk/ • www.tftcentral.co.uk/specs.htm • www.tftcentral.co.uk/advanced.htm • www.tftcentral.co.uk/features.htm www.xbitlabs.com/ • www.xbitlabs.com/...response-compensation.html • www.xbitlabs.com/articles/...lcd-guide.html web.mit.edu • web.mit.edu/6.111/www/s2004/NEWKIT/vga.shtml 30
