И.А. Мухин - Современные плоскопанельные отображающие устройства (статья), страница 2

Это делает еепредпочтительной в системе домашнего кинотеатра, где рядом с экраном располагают акустическиесистемы.Плазменные панели легко «масштабируются», складываясь из отдельных блоков и позволяяполучить экран с диагональю до 7-ми метров.В PDP нет мощных устройств развертки и высоковольтного источника анодного напряжения,как в ЭЛТ, а потому – отсутствует рентгеновское излучение, сильные магнитные и электрическиеполя.Срок службы PDP – порядка 30 000 часов, тогда как у лучших ЭЛТ - 20 000...25 000 часов.Плазменную панель может быть использована, как дисплей персонального компьютера. ВсеPDP имеют кроме видеовхода (AV - вход или S-VHS) еще и VGA вход.

Однако разрешенияплазменной панели недостаточно для качественного отображения мелкого текста, что важно виздательском деле или полиграфии. По этому параметру PDP проигрывает ЭЛТ. К сожалению,высокое энергопотребление, (на порядок больше, чем у ЭЛТ) ограничивает использование PDP вмобильных устройствах.Плазменные панели пока сложны в изготовлении, а потому большее распространениеполучили ЖК-дисплеи.

Отличительной особенностью жидкокристаллических дисплеев (LCD - LiquidCrystal Display) является низкое энергопотребление – на порядок ниже ЭЛТ. Именно это свойстводелает ЖК-панели незаменимыми устройствами отображения видеоинформации в портативныхэлектронных устройствах. Пассивные ЖК-матрицы встраиваются в часы, сотовые телефоны,4различную аудио и видеотехнику в качестве информационных табло. Активные ЖК-матрицы служатдля изготовления цветных видеоэкранов, применяемых в "ноутбуках" и стационарных мониторах.ПринципдействияЖК-матрицоснованнаполяризациисветаивращенииплоскополяризованного света молекулами жидкокристаллического вещества. Как и в PDP, пикселЖК-матрицы состоит из трех одинаковых субпикселов, отличающихся только цветом выходногосветофильтра. Устройство субпикселя показано на рисунке 3.Рис. 3.

Устройство субпикселя ЖК-панелиВсе цветные ЖК-матрицы работают на просвет. Это означает, что с тыльной стороныматрицы находится источник неполяризованного света – галогенная лампа или матрица из белыхсветодиодов с рассеивателем. Естественный свет, пройдя через входной поляризатор, становитсяплоскополяризованным. Далее он подвергается "скручиванию" на 900 нематическим ЖК-веществом ипости без потерь проходит через выходной поляризатор (анализатор), так как плоскость поляризациисвета и анализатора совпадают. При появлении внешнего электрического поля спиралевиднаяструктура ЖК-вещества разворачивается. Согласно закону Маллюса, интенсивность проходящегосквозь анализатор плоскополяризованного света будет пропорциональна квадрату косинуса угламежду вектором поляризации света и вектором поляризации анализатора.

Поэтому при увеличенииуглаповоротасветаотносительно0 -уменьшаеться, (при угле 90анализатораинтенсивностьпроходящегоизлучениядо нуля). Свет уже не подвергается скручиванию и не пропускаетсяанализатором.ЖК-матрицы бывают пассивные и активные. Для управления ячейками пассивной матрицыиспользуются прозрачные полоски-электроды. Они нанесены на стекла, между которыми находитсяЖК-вещество, причем с одной стороны полоски нанесены горизонтально, а с другой вертикально,образуя решетчатую структуру.

На пересечении электродов как раз и находятся ячейки. В пассивнойматрице можно управлять одновременно только ячейками одной строки. При переходе к управлениюследующей строкой, изображение, сформированное на предыдущей строке постепенно исчезает.Такая матрица требует довольно большого времени для обновления изображения, то есть частотамельканий довольно низкая.

Пассивные матрицы применяются только там, где не требуется высокойчастоты обновления экрана – в часах, сотовых телефонах и т.д.Устройство активная ЖК-матрицы показано на рис. 45Рис. 4. Устройство активной ЖК-матрицыКаждая ячейка имеет свой индивидуальный прозрачный электрод, тонкопленочный полевойтранзистор (TFT – Thin Film Transistor) и конденсатор памяти. Полевой транзистор подключен стоком квертикальной линии данных, затвором – к горизонтальной линии данных, аистоком – киндивидуальному электроду.Формирование изображения в активных ЖК-панелях осуществляется следующим образом.Входной видеосигнал подвергается оцифровке и в течение длительности активной части строкинакапливается в сдвиговом регистре.

Как только заканчивается активная часть строки, открываютсяTFT-транзисторыстроки,сигналысосдвиговогорегистра,пройдяЦАП,поступаютнасоответствующие индивидуальные электроды и заряжают конденсаторы ячеек. Этот процесс длитсявесть интервал гашения. С началом активной части следующей строки TFT-транзисторы предыдущейстроки закрываются. Но прозрачность, а значит и яркость, ячеек остается без изменений, так какконденсаторы хранят заряд, напряженность поля и соответственно угол разворота ЖК-кристаллов вячейке остаются постоянными. Таким образом, яркость ячеек ЖК-дисплея не меняется в течениивсегопериодаобновленияэкрана.Изображение,формируемоеЖК-матрицей,становитсянемерцающим.ЖК-экраны, как и PDP характеризуются малой глубиной, плоским экраном, отсутствиемгеометрических искажений растра и вредных излучений, высокой четкостью по всему полю. LCDимеет большие размеры рабочей части экрана.

ЖК-монитор 15" имеет рабочую часть экрана,сравнимую с рабочей частью 17" ЭЛТ.6Но, к сожалению, LCD имеют ряд существенных недостатков. ЖК-экран, как правило, плохоотображает мелкий текст. Это связано с тем, что качественное отображение картинки на экраневозможно только в том случае, если число строк разложения входного сигнала соответствуетразрешению экрана.

Зачастую это условие не выполняется. Например, физическое разрешение 17"LCD монитора – 1280 на 1024 пиксела. А видеоадаптер, допустим, работает в режиме 1024 на 768точек. Чтобы получить качественную картинку, можно использовать не все пиксели панели, а толькоматрицу 1024 на 768. Но при этом, очевидно, изображение будет занимать лишь часть рабочейповерхности экрана. Чтобы развернуть изображение на весь экран, применяется метод нелинейнойинтерполяции, когда одно разрешение пересчитывается в другое. Но так как разрешения экрана исигнала не являются кратными, такой метод не дает хороших результатов. В итоге, мелкий шрифт наполученном изображении воспроизводится с заметными искажениями, а некоторые вертикальныеили горизонтальные линии имеют зачастую удвоенную толщину либо вовсе исчезают.

Поэтому дляработы с текстом или графикой лучше подходит экран на основе ЭЛТ.Распространенные ЖК-экраны имеют небольшой угол обзора – порядка 1200, так как несмотряна применение рассеивающих пленок, излучаемый свет является плоскополяризованным иузконаправленным. При больших углах наболюдения изменяется не только яркость отображаемыхдеталей изображения, но и их цвет.Контраст изображения, формируемый LCD невелик - примерно 200:1 (при 500:1 для PDP), таккак поляризатор и анализатор не идеальны. Например, поляризатор просто подавляет, но незадерживает полностью свет, направление поляризации которого ортогонально направлениюполяризации поляризатора.

Поэтому даже «закрытая» ячейка пропускает свет. В результате, черныедетали изображения становятся серыми – контраст уменьшается.Другой неприятной особенностью ЖК-панели является неравномерное распределениеяркости по полю экрана. Для подсветки используется несколько тонких и длинных ламп, поэтому,несмотря на применение всевозможных отражателей и рассеивателей, добиться равномернойосвещенности ЖК-матрицы очень сложно.Кроме того, ЖК-экраны имеют небольшой цветовой охват. Это означает, что хоть ЖК-панель ипередает 16,8 миллионов цветов, среди них нет таких, которые может передать, например, ЭЛТ илиплазменная панель.

Объяснить это можно следующим примером. Допустим, имеется две банки скраской – с синей и с красной. Смешивая их в разных пропорциях, можно получить бесконечноеколичество пурпурных оттенков (синий, сиреневый, вишневый, красный), но получить другие цвета,например, зеленый или желтый, не удастся.Таким образом, плазменные экраны и жидкокристаллические дисплеи заняли достойноеместо в ряду отображающих устройств. PDP стали эталоном качества среди экранов большогоразмера, а LCD – первыми по-настоящему мобильными отображающими устройствами.

Вместе с тем,и устройства на основе ЭЛТ по-прежнему пользуются спросом. Все эти устройства очень разные ипредназначены для выполнения различных задач. Поэтому в настоящее время нет смысла пытатьсявыделить какое-то одно из них. Для каждой конкретной ситуации будет более предпочтителен тот илииной вариант). Несмотря на появление новых видов отображающих устройств, например, таких какLEP (OLED), каждое из устройств будет существовать и развиваться.7.