Попов И.И., Матвеев А.А., Максимов Н.В. Архитектура электронно-вычислительных машин и систем (2004) (1186255), страница 63
Текст из файла (страница 63)
Напряжение, приложенное к каждой ЖКячейке, формируется PC.Для вывода цветного изображения выполняется подсветкамонитора сзади так, чтобы свет порождался в задней части ЖК-дисплея.Цвет формируется в результате объединения ЖК-ячеек в триады, каждаяиз которых снабжается светофильтром, пропускающим один из трехосновных цветов.Первые ЖК-мониторы были с диагональю около 8 дюймов, в товремя как сегодня они выпускаются 19 дюймов и более. Увеличениеразрешения ЖК-мониторов достигается с помощью специальныхтехнологий.Технология, при которой закручивание молекул составляет 90называется твистированной нематической (TN - Twisted Nematic).Недостатки ЖК-мониторов, реализующих эту технологию связаны с:низким быстродействием; зависимостью качества изображения (яркости,контрастности) от внешних засветок; значительным взаимным влияниемячеек; ограниченным углом зрения, под которым изображение хорошовидно, а также низкой яркостью и насыщенностью изображения.Следующим этапом на пути совершенствования ЖК-мониторовбыло увеличе-ние угла закручивания молекул ЖК-вещества с 90° до270° с помощью STN техно-логии (STN - Super Twisted Nematic).Использование двух ячеек одновременно поворачивающих плоскостьполяризации в противоположных направлениях, согласно DSTNтехнологии (DSTN - Dual Super - Twisted Nematic) ,позволилозначительно улучшить характеристики ЖК-мониторов.Для повышения быстродействия ЖК-ячеек используетсятехнология двойного сканирования (DSS - Dual Screens),когда весь ЖКэкран разбивается на четные и нечетные строки, обновление которыхвыполняется одновременно.
Двойное сканирование совместно сиспользованием более подвижных молекул позволило снизить времяреакции ЖК-ячейки с 500 мс ( у ЖК-мониторов, реализующихтехнологию TN - Twisted Nematic) до 1-50 мс и значительно повыситьчастоту обновления экрана.Для получения лучших результатов с точки зрения стабильности,качества, разрешения и яркости изображения используют мониторы сактивной матрицей в отличие от применяемых ранее с пассивнойматрицей. Термин «пассивная матрица» (passive matrix) относится ктакому конструктивному решению монитора, согласно которомумонитор разделен на отдельные ячейки, каждая из которыхфункционирует независимо от остальных, так что в результате каждыйтакой элемент может быть подсвечен индивидуально для создания328изображения.Матрицаназываетсяпассивной,потомучторассмотренные выше технологии создания ЖК-мониторов, не могутобеспечить быстродействие при отображении информации на экране.Изображение формируется строка за строкой путем последовательногоподвода управляющего напряжения на отдельные ячейки.
Вследствиедостаточно большой электрической емкости отдельных ячеекнапряжение на них не может изменяться достаточно быстро, поэтомуизображение не отображается плавно и дрожит на экране. При этоммежду соседними электродами возникает некоторое взаимное влияние,которое может проявляться в виде колец на экране.В активной матрице используются отдельные усилительныеэлементы для каждой ячейки экрана, компенсирующие влияние емкостиячеек и позволяющие значительно увеличить быстродействие. Активнаяматрица (active matrix) имеет следующие преимущества по сравнению спассивной матрицей:— высокая яркость;— отсутствие мерцания, возможность отображать анимацию бездрожания.— угол обзора достигающий 120°-160°, в то время как у мониторов спассивной матрицей, качественное изображение можно наблюдатьтолько с фронтальной позиции по отношению к экрану;— высокое быстродействие, обусловленное временем реакциимонитора около 50 мс.Функциональные возможности ЖК-мониторов с активнойматрицей почти такие же, как у дисплеев с пассивной матрицей.
Разницазаключается в матрице электродов, которая управляет ячейками жидкихкристаллов дисплея. В случае с пассивной матрицей разные электродыполучают электрический заряд циклическим методом при построчнойрегенерации дисплея, а в результате разряда емкостей элементовизображение исчезает, так как кристаллы возвращаются к своейизначальной конфигурации. В случае с активной матрицей к каждомуэлектроду добавлен запоминающий транзистор, который может хранитьцифровую информацию (двоичные значения 0 или 1) и в результатеизображение сохраняется до тех пор, пока не поступит другой сигнал.Такой транзистор, выполняя роль своеобразного коммутирующегоключа позволяет коммутировать более высокое (до десятков вольт)напряжение, используя сигнал низкого уровня (около 0,7 В).
Благодаряприменению активных ЖК-ячеек стало возможным значительно снизитьуровень сигнала управления и, тем самым, решить проблему частичнойзасветки соседних ячеек.Запоминающие транзисторы производятся из прозрачныхматериалов, что позволяет световому лучу проходить сквозь них, ирасполагаются на тыльной части дисплея, на стеклянной панели,которая содержит жидкие кристаллы. Поскольку запоминающие329транзисторы выполняются по тонкопленочной технологии, подобныеЖК-мониторы получили название TFT — мониторы (Thin FilmTransistor - тонкопленочный транзистор). Тонкопленочный транзисторимеет толщину в диапазоне от 0,1 до 0,01 мкм.
Технология TFT быларазработана специалистами фирмы Toshiba. Она позволила не толькозначительно улучшить показатели ЖК-мониторов ( яркость,контрастность, угол зрения), но и создать на основе активной ЖКматрицы цветной, монитор.К числу основных характеристик жидкокристаллическихмониторов относятся следующие:Размер экрана ЖК-мониторов находится в пределах от 13 до 16".В отличие от ЭЛТ-мониторов, номинальный размер экрана и размер еговидимой области практически совпадают.Ориентация экрана у ЖК - монитора в отличие от ЭЛТ-монитораможет быть как портретная, так и ландшафтная.
В то время кактрадиционные экраны ЭЛТ-мониторов и ЖК-экраны компьютеров типаNotebook имеют только ландшафтную ориентацию, обусловленную тем,что поле зрения человека в горизонтальном направлеии шире, чем ввертикальном, в ряде случаев (работа с текстами большого объема, Webстраницами) намного удобнее работать с экраном портретнойориентации. ЖК-монитор можно легко развернуть на 90° при этомориентация изображения останется прежней.Поле обзора ЖК-мониторов обычно характеризуется угламиобзора, отсчитываемыми от перпендикуляра к плоскости экрана погоризонтали и вертикали. Современные модели ЖК-мониторовобеспечивают значения углов обзора: горизонтали — ±45...70°; повертикали — от 15° до 50° (вниз) и от 20°до 70° (вверх).Разрешение ЖК-монитора определяется размером отдельной ЖКячейки, то есть фиксированным размером пикселей.
Например, еслиLCD монитор имеет разрешение 1024x768, то это значит, что на каждойиз 768 линий расположено 1024 электродов, то есть пикселей. При этомможно использовать и более низкое разрешение. Для этого применяютсядва способа. Метод "Centering" (центрирование) состоит в том, что дляотображения изображения используется только то количество пикселей,которое необходимо для формирования изображения с более низкимразрешением. В результате изображение получается не во весь экран, атолько в середине: все неиспользуемые пиксели остаются черными,образуя вокруг изображения широкую черную рамка. Метод "Expansion"(растяжение) основан на растяжении изображения на весь экран, чтоприводит к возникновению некоторых искажений и ухудшениюрезкость.Яркость – важнейший параметр при выборе ЖК-монитора.Типовая яркость ЖК-монитора составляет 150-200 кд/м. При этом вцентре яркость ЖК- монитора может быть на 25% выше, чем у краевэкрана.330Контрастность изображения ЖК-монитора показывает восколько раз его яркость изменяется при изменении уровня еговидеосигнала от минимального до максимального.
Приемлемаяцветопередача обеспечивается при контрастности не менее 130:1, авысококачественная - при 300:1.Инерционность ЖК-монитора характеризуется минимальнымвременем, необходимым для активизации его ячейки и составляет 30-70мс, соответствуя аналогичным параметрам ЭЛТ-мониторов.Палитра ЖК-мониторое, по сравнению с обычными ограниченаопределенным количеством воспроизводимых на экране оттенковцветов. Типовой размер палит-ры современных ЖК-мониторовсоставляет 262144 или 16777216 оттенков цветов.Массогабаритные характеристики и энергопотребление выгодноотличают ЖК-мониторы от ЭЛТ-мониторов.
Масса большинствамоделей не превышает нескольких килограмм, а толщина экрана 2,00мм. Потребляемая мощность в рабочем режиме не превышает 35-40ВтНедостатками ЖК-дисплеев являются девиации яркости ячеек взависимости от области экрана, накоротко замкнутые или разорванныецепи, порождающие «негорящие» или «засвеченные» точки, а также высокая цена (примерно в 3-4 раза больше, чем у аналогичных ЭЛТ).Другие типы плоскопараллельных дисплеевПлазменные дисплеи (Plasma Display Panel PDF) создаются путемзаполнения пространства между двумя стеклянными поверхностямиинертным газом, например аргоном или неоном. Затем на стекляннуюповерхность наносят миниатюрные прозрачные электроды, на которыеподается высокочастотное напряжение.
Под действием этогонапряжения в прилегающей к электроду газовой области возникаетэлектрический разряд. Плазма газового разряда излучает свет вультрафиолетовом диапазоне, который вызывает свечение частицлюминофора, в диапазоне видимом человеком. Фактически, каждыйпиксель на экране работает как обычная лампа дневного света. Высокаяяркость и контрастность наряду с отсутствие дрожания являютсяважнейшими преимуществами таких мониторов. Кроме того, угол поотношению к нормали, под которым можно увидеть изображение наплазменных мониторах существенно больше, чем у ЖК-мониторов.Основными недостатками такого типа мониторов являетсядостаточно высокая потребляемая мощность, возрастающая приувеличении диагонали монитора и низкая разрешающая способность (неболее 1024x768), обусловленная большим размером элементаизображения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
