Geum.ru

«Устройства отображения информации»

Вид материалаРеферат
Рис. 4.15. Схематическое изображение матрицы адресации пикселей.
Подобный материал:
1   2   3   4   5

Рис. 4.15. Схематическое изображение матрицы адресации пикселей.

Встроенная в плазменную панель электроника с помощью матрицы дорожек выбирает пиксель, который необходимо зажечь на панели. Операция происходит очень быстро, поэтому пользователь ничего не замечает, — подобно сканированию лучом на ЭЛТ-мониторах.
      1. Преимущества плазменных дисплеев





Рис. 4.16. Пример телевизора с плазменным дисплеем.

Плазменная технология имеет отдельные преимущества над ЖК. Во-первых, люминофоры для плазменного телевизора обеспечивают более сочные цвета в более широком диапазоне. Цветовой диапазон плазменных экранов намного шире, чем у ЖК-телевизоров. Если сравнивать с ЭЛТ-мониторами, то цветовой диапазон "плазмы" в ряде случаев бывает хуже, поскольку у ЭЛТ условия для возбуждения люминофора гораздо лучше: энергия электронов выше, чем у УФ-излучения.

Затем, углы обзора шире, чем у ЖК-дисплеев. Основной причиной является то, что пиксели в "плазме" как бы сами излучают свет, а у ЖК-мониторов свет от лампы подсветки проходит через кристалл пикселя. Кроме того, плазменным панелям не нужен поляризатор.

Наконец, контрастность "плазмы" аналогична лучшим ЭЛТ-телевизорам. Основная тому причина - глубокий чёрный цвет. Выключенный пиксель не излучает цвет совсем, в отличие от пикселей ЖК. Кроме того, плазменные телевизоры обладают большей яркостью, чем ЭЛТ-мониторы, обеспечивая от 900 до 1000 кд/м². Здесь есть нюанс. В отличие от ЭЛТ и ЖК в "плазме" физически невозможно обеспечить такую яркость по всему экрану. Только на отдельных площадях. Дело в том, что для запитки такого "кипятильника" потребуется источник мощностью несколько киловатт. А мощные драйверы микросхем управления просто расплавятся! Поэтому то в плазме используется принудительное охлаждение вентиляторами. К сожалению, КПД преобразований "электрическая энергия - излучение" в плазме невысокий. Чтобы избежать этого явления применяется "военная хитрость" - анализируется суммарная потребляемая мощность. И если есть опасность превышения лимита - идёт принудительный сброс средней яркости экрана.

Также следует заметить, что плазменные дисплеи могут достигать больших размеров (с диагональю от 32" до 50") с минимальной толщиной. Это очень важное преимущество по сравнению с ЭЛТ-дисплеями, когда большой диагонали сопутствуют громоздкие габариты. Сейчас, кстати, есть приличные модели ЭЛТ-телевизоров с относительно небольшой толщиной
      1. Недостатки плазменных дисплеев.

У плазменных панелей есть характерное свойство: большой размер пикселей. Достичь размера пикселя меньше 0,5 или 0,6 мм практически невозможно. Поэтому плазменные телевизоры с диагональю меньше 32" (82 см) попросту не существуют. Для обеспечения достойного разрешения у производителей плазменных панелей нет другого выбора, кроме как повышать размер дисплея с 32 до 50 дюймов (с 82 до 127 см).

Наконец, отметим ценовой фактор: плазменные дисплеи довольно дороги. И здесь следует учитывать не только себестоимость самих панелей, которые трудно производить, но и то, что электроника панелей требует высоковольтных полупроводниковых схем, которые работают на пределах возможностей материалов. Контрольные цепи электродов должны выдерживать несколько сотен вольт на высоких частотах. Одним из последствий высоких напряжений является энергопотребление плазменных дисплеев, которое всегда выше, чем у ЖК-мониторов. Например, 42" (107 см) плазменный дисплей потребляет 250 Вт или даже выше, а ЖК-панель с той же диагональю будет потреблять всего 150 Вт.
    1. OLED-дисплеи.
      1. Определение.

Органический светодиод (англ. Organic Light-Emitting Diode (OLED) — органический светодиод) — полупроводниковый прибор, изготовленный из органических соединений, которые эффективно излучают свет при пропускании через них электрического тока.




Рис. 4.17. 1.5-дюймовый OLED-дисплей




Рис. 4.18. 19-дюймовый OLED-дисплей


      1. Сфера применения.

Такие дисплеи широко применяются в мобильных телефонах, GPS-навигаторах, для создания приборов ночного видения. Органические дисплеи встраиваются в телефоны, цифровые фотоаппараты, автомобильные бортовые компьютеры, коммерческие OLED-телевизоры, выпускаются небольшие OLED-дисплеи для цифровых индикаторов, лицевых панелей автомагнитол, MP3-плееров и т. д.


      1. Устройство и принцип действия.

Для создания органических светодиодов (OLED) используются тонкопленочные многослойные структуры, состоящие из слоев нескольких полимеров. При подаче на анод положительного относительно катода напряжения, поток электронов протекает через прибор от катода к аноду. Таким образом катод отдает электроны в эмиссионный слой, а анод забирает электроны из проводящего слоя, или другими словами анод отдает дырки из проводящего слоя. Эмиссионный слой получает отрицательный заряд, а проводящий слой положительный. Под действие электростатических сил электроны и дырки движутся навстречу друг к другу и при встрече рекомбинируют. Это происходит ближе к эмиссионному слою, потому что в органических полупроводниках дырки обладают большей подвижностью, чем электроны. При рекомбинации происходит понижение энергии электрона которое сопровождается выделением (эмиссией) электромагнитного излучения в области видимого света. Поэтому слой и называется эмиссионным.



Рис. 4.19. Схема 2х слойной OLED-панели.
  1. Катод(−)
  2. Эмиссионный слой,
  3. Выделенное излучение
  4. Проводящий слой
  5. Анод (+)

Прибор не работает при подаче на анод отрицательного относительно катода напряжения. В этом случае дырки движутся к аноду, а электроны в противоположном направлении к катоду, и рекомбинации не происходит.


В качестве материала анода обычно используется оксид индия легированный оловом. Он прозрачный для видимого света и имеет высокую работу выхода, которая способствует инжекции дырок в полимерный слой. Для изготовления катода часто используют металлы, такие как алюминий и кальций, так как они обладают низкой работой выхода, способствующей инжекции электронов в полимерный слой.[1]


      1. Преимущества.
  • Яркость. Максимальная яркость OLED — 100 000 кд/кв. м. (У ЖК-панелей максимум составляет 500 кд/кв. м, причем такая яркость в ЖКИ достигается только при определенных условиях). При освещении LCD-дисплея ярким лучом света появляются блики, а картинка на OLED-экране останется яркой и насыщенной при любом уровне освещенности (даже при прямом попадании солнечных лучей на дисплей).


  • Контрастность. Здесь OLED также лидер. Устройства, снабженные OLED-дисплеями, обладают контрастностью 1000000:1 (Контрастность LCD 1300:1, CRT 2000:1)


  • Углы обзора. Технология OLED позволяет смотреть на дисплей с любой стороны и под любым углом, причем без потери качества изображения.


  • Энергопотребление. Достаточно низкое энергопотребление — около 25Вт (у LCD — 25-40Вт). КПД OLED-дисплея близко к 100 %, у LCD −90 %. Энергопотребление же PHOLED ещё ниже. Но не все так просто. В OLED управление субпикселами требует достаточно мощных токовых драйверов. Можно привести такую цифру: для поддержки всего-навсего 128 пикселов в строке нагрузочная способность формирователя строк должна достигать почти 50 мА (при напряжении питания формирователя около 5 В); можете подсчитать, какую единовременную мощность потребует нормальная матрица для того же телевизора. Для преодоления этих ограничений придумали довольно сложный мультистрочный способ управления матрицей, когда в каждый момент времени горит только одна строка либо некий прямоугольный фрагмент экрана (и притом частично - полное многоцветное изображение"проявляется" за несколько циклов работы). При этом уровни токов для каждого пиксела, возможно, придется настраивать индивидуально, чтобы обеспечить равномерную яркость по всей площади экрана, а потом - по мере старения ячеек - еще и подстраивать дополнительно, поэтому строковые драйверы обычно делаются программируемыми (что еще больше усложняет конструкцию, а значит, и производство).



Потребность в преимуществах, демонстрируемых органическими дисплеями с каждым годом растёт. Этот факт позволяет заключить, что в скором времени человечество увидит расцвет данной технологии.


Преимущества в сравнении c Плазменными дисплеями
  • меньшие габариты и вес
  • более низкое энергопотребление при той же яркости
  • возможность создания гибких экранов



Преимущества в сравнении c LCD-дисплеями
  • меньшие габариты и вес
  • отсутствие необходимости в подсветке
  • отсутствие такого параметра как угол обзора — изображение видно без потери качества с любого угла
  • более качественная цветопередача (высокий контраст)
  • более низкое энергопотребление при той же яркости
  • возможность создания гибких экранов


      1. Заключение.

Можно считать это временными трудностями становления новой технологии, поскольку разрабатываются новые долговечные люминофоры. Также растут мощности по производству матриц.


    1. Заключение.

Приведем итоговую таблицу сравнения основных характеристик мониторов.



Характеристика
Плазма
ЖК
ЭЛТ
OLED

Время отклика
Не применимо
10 мс
Не применимо
1 мс

Контрастность
15 000 : 1
1300 : 1
2000 : 1
1 000 000 : 1

Яркость, кд/кв. м.
1000
500
150
100 000

Качество цветопередачи
Лучше, чем у ЭЛТ.
Нет мерцания, но чёрный цвет недостаточно глубок
Лучше, чем у ЖК
Отличное, не блекнет под солнцем

Энергопотребление
250 Вт для 42" экрана
25-30 Вт для 19" экрана
100-150 Вт для 19” экрана
25 Вт для 19" экрана

Углы обзора
Хорошие(180)
Не всегда хорошие(140)
Хорошие(180)
Хорошие (160)

Диагональ дисплеев
>32"
>2"

>5”

<20”

Цена
Средняя
Не высокая
Низкая
Очень высокая

Продолжительность жизни
20 000 ч
40 000 ч
20 000 ч
10 000 ч.

Возможность дефектов
Редки
Возможны
Редки
Редки

Габариты (глубина)
Немного (2-3 см)
Мало (1-2 см)
Большие (25-50 см)
Малые (0,02-0,2 см)



  1. Интерфейсы.
    1. Интерфейс VGA

До распространения ЖК-мониторов вопрос о выборе интерфейса передачи данных от компьютера к монитору даже не стоял. Поскольку на рынке господствовал один устоявшийся стандарт — VGA. Он безраздельно властвовал над мониторами пользователей.

Но времена меняются, вместе с ними изменяются требования к железу, и в один прекрасный миг становится ясно — нужно что-то принципиально новое. Так, появление мониторов на жидких кристаллах поставило вопрос о новом интерфейсе передаче данных, что называется, ребром. Старый интерфейс, использовавшийся в ЭЛТ-мониторах, по ряду причин уже, мягко говоря, не совсем удовлетворял новые запросы.

Основа стандарта VGA была разработана в 1987 году фирмой IBM.

Суть его в том, что после формирования изображения в цифровом виде оно поступает из видеопамяти на RAMDAC (Random Access Memory Digital to Analog Converter — цифро-аналоговый преобразователь из ОЗУ), где преобразуется в аналоговый сигнал. После преобразования сигнал по VGA-кабелю передается в монитор. Этот кабель для передачи данных использует девять каналов: по два канала для каждого цвета (яркость и заземление), два канала для вертикальной и горизонтальной синхронизации, а также общее заземление. Уровень напряжения на соответствующих каналах определяет интенсивность красного, зеленого и синего цветов. Это дало возможность применять при формировании изображения множество оттенков, количество которых ограничивается лишь возможностями видеокарты. Для своего времени интерфейс VGA (рис) стал настоящей революцией в области компьютерной графики, что и обеспечило ему популярность.



Постепенно, по мере растущих разрешений экрана, VGA приспосабливался к новым требованиям и сейчас поддерживает разрешение вплоть до 2048х1536, чего вполне достаточно для любого пользователя, включая и профессионалов, работающих с компьютерной графикой.


    1. Интерфейс DVI

Digital Visual Interface, сокр. DVI (англ. цифровой видеоинтерфейс) — стандарт на интерфейс и соответствующий разъём, предназначенный для передачи видеоизображения на цифровые устройства отображения, такие как жидкокристаллические мониторы и проекторы. Разработан консорциумом Digital Display Working Group.

Формат данных, используемый в DVI, основан на PanelLink — формате последовательной передачи данных, разработанном фирмой Silicon Image. Использует технологию высокоскоростной передачи цифровых потоков TMDS (Transition Minimized Differential Signaling, дифференциальная передача сигналов с минимизацией перепадов уровней) — три канала, передающие потоки видео и дополнительных данных, с пропускной способностью до 3,4 Гбит/с на канал.[1]

Single link DVI состоит из четырёх витых пар (красный, зелёный, синий, и clock), обеспечивающих возможность передавать 24 бита на пиксель. С ним может быть достигнуто максимальное возможное разрешение 2,6 мегапиксела при 60 Гц.

Максимальная длина кабеля не указана в спецификации DVI, потому что она зависит от количества передаваемой информации. Кабель длиной 4,5 метра можно использовать для передачи изображения с разрешением до 1920 x 1200 точек. По кабелю длиной 15 метров получится передать в нормальном качестве изображение с разрешением 1280 x 1024 точек. Для усиления сигнала при передаче по кабелю большой длины применяются специальные устройства. При их использовании длина кабеля может быть увеличена до 61 метра (в случае использования усилителя с собственным источником питания).


      1. Виды DVI

DVI-A — только аналоговая передача.

DVI-I — аналоговая и цифровая передача.

DVI-D — только цифровая передача.

Видеокарты с DVI-A не поддерживают стандартные мониторы с DVI-D.



Цифровая передача

Минимальная тактовая частота: 21,76 МГц

Максимальная тактовая частота в одинарном режиме: 165 МГц

Максимальная тактовая частота в двойном режиме: Ограничивается только кабелем

Передаётся пикселей за такт: 1 (одинарный режим) или 2 (двойной)

Битов в пикселе: 24

Примеры режимов (single link):

HDTV (1920 × 1080) частота 60 Гц с 5 % LCD blanking (131 МГц)

WUXGA (1920 x 1200) частота 60 Гц (154 МГц)

UXGA (1600 × 1200) частота 60 Гц with GTF blanking (161 МГц)

SXGA (1280 × 1024) частота 85 Гц with GTF blanking (159 МГц)

Примеры режимов (dual link):

QXGA (2048 × 1536) частота 75 Гц with GTF blanking (2×170 МГц)

HDTV (1920 × 1080) частота 85 Гц with GTF blanking (2×126 МГц)

2560 × 1600 pixels (на 30-дюймовом ЖК-дисплее)


    1. Интерфейс HDMI