Как устроена и работает плазменная панель. Плазменные дисплеи, их достоинства и недостатки Плазменные мониторы устройство принцип работы и применение
Общая характеристика методов вывода изображений
Существуют два основных метода вывода изображения: векторный метод и растровый метод.
Векторный метод . При этом методе рисующий инструмент прорисовывает только изображение фигуры и его траектория движения определяется выводим изображением. Изображение состоит из графических примитивов: отрезки прямых –векторы, дуги, окружности и т.д. ввиду сложности построения системы управления лучом, обеспечивающей быстрое и точное по сложной траектории этот метод пока не нашел широкого применения.
Растровый метод сканирует всю поверхность вывода изображения и обеспечивает рисующий элемент, который способен оставлять видимый след. Траектория движения инструмента постоянна и не зависит от выводимого изображения, но инструмент может рисовать, а может не рисовать отдельные точки. В случае использования Видео монитора, как инструмента рисующего изображение является управляемый луч для черно-белого изображения и три базовых луча (Красный, Зеленый, Синий) для цветного изображения. Луч построчно сканирует экран и вызывает свечение люминофора, нанесенного на внутреннюю поверхность экрана, рис. 29.
При этом, когда луч движется слева направо, он включен, а когда возвращается справа налево он выключен. Каждая строка разбита на некоторое количество точек – пикселей (Picture Elements-элементарные картинки), засветкой каждой из которых может управлять устройство, формирующее изображение (графическая карта).
Рис. 29 – Прогрессивная развертка
В системах с прогрессивной или нечередующейся разверткой луч идет по тем же строкам в различных кадрах (рис. 29), а в системах с чересстрочной разверткой луч пройдет по строкам, смещенным на половину шага строки, и поэтому всю поверхность кадра луч проходит за два цикла кадровой развертки. Это позволяет в два раза снизить частоту строчной развертки, а следовательно и скорость вывода точек изображения на экран (рис. 30).
Рис. 30 – Чересстрочная развертка
Так, как инерционность зрения человека находится на частоте 40-60 Гц, то частота смена кадра не должна быть ниже этого значения, чтобы человек не мог заметить эту смену, т.е. на уровне 50Гц. Для обеспечения качественного изображения на экране луч должен иметь как можно больше количество светящихся точек на экране. Например: 600 строк по 800 точек каждая строка. Следовательно частота строк составит:
50Гц х (600)=30 000 Гц= 30 кГц
При этом, для вывода каждой точки необходима частота:
30кГц х 800= 24000кГц= 48 мГц
А это уже высокая частота для электронных схем.
Кроме того, соседние точки выводимого сигнала не связаны друг с другом, поэтому частоту управления интенсивностью луча должна быть еще увеличена на 25% и тогда составит около 60 мГц.
Такую частоту пропускания должны обеспечивать все устройства видеотракта: видеоусилители, сигнальные линии интерфейсов и сам графический адаптер. На всех этих стадиях обработки и передачи сигнала высокая частота создает технические трудности. Для уменьшения частоты строк обеспечивают чересстрочную развертку изображения за один полукадр:
четные строки засвечиваются в одном полукадре;
нечетные строки – в другом полукадре.
Однако, качество изображения требует увеличение частоты кадра с целью исключения мерцания изображения, этого же требует и увеличение размера экрана монитора, на которое выводится само изображение. При этом, чем выше частота, тем ниже производительность графической системы при построении изображений.
Таким образом, существуют некоторые оптимальные соотношения работы графического редактора и монитора вывода изображения: графический редактор является задающим устройством, а монитор со своими генераторами разверток должен обеспечивать заданные параметры синхронизации разверток луча и кадра.
Классификация мониторов
Монито́р - устройство, предназначенное для визуального отображения информации. Современный монитор состоит из корпуса, блока питания, плат управления и экрана. Информация (видеосигнал) для вывода на монитор поступает с компьютера посредством видеокарты, либо с другого устройства, формирующего видеосигнал.
По виду выводимой информации мониторы делятся на:
дисплеи, отображающие только алфавитно-цифровую информацию;
дисплеи, отображающие псевдографические символы.
векторные (vector-scan display) – лазерное световое шоу;
растровые (raster-scan display) – используется практически в каждой графической подсистеме PC.
алфавитно-цифровые [система текстового (символьного) дисплея (character display system) – начиная с MDA]
графическиедля вывода текстовой и графической (в том числе видео) информации.
По типу экрана:
ЭЛТ - на основе электронно-лучевой трубки (англ.cathode ray tube, CRT);
ЖК - жидкокристаллические мониторы (англ.liquid crystal display, LCD);
Плазменный - на основе плазменной панели(plasma display panel, PDP, gas-plazma display panel);
Проектор - видеопроектор и экран, размещённые отдельно или объединённые в одном корпусе;
OLED-монитор - на технологии OLED(англ.organic light-emitting diode - органический светоизлучающий диод).
По виду управления различают:
Цифровые;
Аналоговые.
По размерности отображения:
двухмерный (2D) - одно изображение для обоих глаз
трехмерный (3D) - для каждого глаза формируется отдельное изображение для получения эффекта объема.
По типу интерфейсного кабеля
композитный;
раздельный;
Электронно-лучевые мониторы
Самым важным элементом такого монитора является кинескоп, называемый также электронно-лучевой трубкой. ЭЛТ представляет собой электронный вакуумный прибор в стеклянной колбе, в горловине которого находится электронная пушка, а на дне - экран, покрытый люминофором. Нагреваясь, электронная пушка испускает поток электронов, которые с большой скоростью устремляются к экрану. Поток электронов (электронный луч) проходит через фокусирующую и отклоняющую катушки, которые направляют его в определенную точку покрытого люминофором экрана. Под воздействием ударов электронов люминофор излучает свет, который видит пользователь, сидящий перед экраном компьютера.
В электронно-лучевых мониторах используются три слоя люминофора: красный , зеленый и синий . Для выравнивания потоков электронов применяется так называемая теневая маска - металлическая пластина, имеющая щели или отверстия, которые разделяют красный, зеленый и синий люминофор на группы по три точки каждого цвета. Качество изображения определяется типом используемой теневой маски; на резкость изображения влияет расстояние между группами люминофора (шаг расположения точек).
На рис. 31 показан типичная электронно-лучевая трубка в разрезе.
Рис. 31 – Цветная ЭЛТ в разрезе: 1 – электронные пушки; 2 – электронные лучи; 3 – фокусирующая катушка; 4 – отклоняющие катушки; 5 – анод; 6 – теневая маска; 7 – люминофор; 8 – маска и зерна люминофора в увеличении.
Химическое вещество, используемое в качестве люминофора, характеризуется временем послесвечения, которое отражает длительность свечения люминофора после воздействия электронного пучка. Время послесвечения и частота обновления изображения должны соответствовать друг другу, чтобы не было заметно мерцание изображения (если время послесвечения очень мало) и отсутствовали размытость и удвоение контуров в результате наложения последовательных кадров (если время послесвечения слишком велико).
Электронный луч движется очень быстро, прочерчивая экран строками слева направо и сверху вниз по траектории, именуемой растром. Период сканирования по горизонтали определяется скоростью перемещения луча поперек экрана. В процессе развертки (перемещения по экрану) луч воздействует на те элементарные участки люминофорного покрытия экрана, где должно появиться изображение. Интенсивность луча постоянно меняется, в результате чего изменяется яркость свечения соответствующих участков экрана. Поскольку свечение исчезает очень быстро, электронный луч должен вновь и вновь пробегать по экрану, возобновляя его. Этот процесс называется регенерацией изображения.
В большинстве мониторов частота регенерации, которую также называют частотой вертикальной развертки, во многих режимах приблизительно равна 85 Гц, т.е. изображение на экране обновляется 85 раз в секунду. Снижение частоты регенерации приводит к мерцанию изображения, что очень утомляет глаза. Следовательно, чем выше частота регенерации, тем комфортнее себя чувствует пользователь.
Очень важно, чтобы частота регенерации, которую может обеспечить монитор, соответствовала частоте, на которую настроен видеоадаптер. Если такого соответствия нет, изображение на экране вообще не появится, а монитор может выйти из строя. В целом видеоадаптеры обеспечивают намного большую частоту регенерации, чем поддерживается большинством мониторов. Именно поэтому изначальная частота регенерации, определенная для большинства видеоадаптеров с целью предотвращения повреждения монитора, составляет 60 Гц.
В настоящее время мониторы на базе ЭЛТ можно считать морально устаревшими.
ЖК мониторы
Экраны LCD-мониторов (Liquid Crystal Display, жидкокристаллические мониторы (ЖК-мониторы)) сделаны из вещества, которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Фактически это жидкости, обладающие анизотропией свойств (в частности оптических), связанных с упорядоченностью в ориентации молекул.
Как ни странно, но жидкие кристаллы старше ЭЛТ почти на десять лет, первое описание этих веществ было сделано еще в 1888 г. Однако долгое время никто не знал, как их применить на практике и никому, кроме физиков и химиков, они не были интересны. В конце 1966 г. корпорация RCA продемонстрировала прототип LCD-монитора – цифровые часы.
Значительную роль в развитии LCD-технологии сыграла корпорация Sharp. Она и до сих пор находится в числе технологических лидеров. Первый в мире калькулятор CS10A был произведен в 1964 г. именно этой корпорацией. В октябре 1975 г. уже по технологии TN LCD были изготовлены первые компактные цифровые часы. Во второй половине 70-х начался переход от восьмисегментных жидкокристаллических индикаторов к производству матриц с адресацией каждой точки. Так, в 1976 г. Sharp выпустила черно-белый телевизор с диагональю экрана 5,5 дюйма, выполненного на базе LCD-матрицы разрешением 160х120 пикселей.
Принцип работы ЖК мониторов
Работа ЖК-мониторов основана на явлении поляризации светового потока. Известно, что так называемые кристаллы поляроиды способны пропускать только ту составляющую света, вектор электромагнитной индукции которой лежит в плоскости, параллельной оптической плоскости поляроида. Для оставшейся части светового потока поляроид будет непрозрачным. Таким образом поляроид как бы "просеивает" свет, данный эффект называется поляризацией света. Когда были изучены жидкие вещества, длинные молекулы которых чувствительны к электро-статическому и электромагнитному полю и способны поляризовать свет, появилась возможность управлять поляризацией. Эти аморфные вещества за их схожесть с кристаллическими веществами по электрооптическим свойствам, а также за способность принимать форму сосуда, назвали жидкими кристаллами.
Экран LCD монитора представляет собой массив маленьких сегментов (называемых пикселями), которыми можно манипулировать для отображения информации. LCD монитор имеет несколько слоев, где ключевую роль играют две панели, сделанные из свободного от натрия и очень чистого стеклянного материала, называемого субстрат или подложка, которые собственно и содержат тонкий слой жидких кристаллов между собой, рис. 32.
Рис. 32 – структура экрана LCD монитора
На панелях имеются бороздки, которые направляют кристаллы, сообщая им специальную ориентацию. Бороздки расположены таким образом, что они параллельны на каждой панели, но перпендикулярны между двумя панелями. Продольные бороздки получаются в результате размещения на стеклянной поверхности тонких пленок из прозрачного пластика, который затем специальным образом обрабатывается. Соприкасаясь с бороздками, молекулы в жидких кристаллах ориентируются одинаково во всех ячейках.
Молекулы одной из разновидностей жидких кристаллов (нематиков) при отсутствии напряжения поворачивают вектор электрического (и магнитного) поля в световой волне на некоторый угол в плоскости, перпендикулярной оси распространения пучка. Нанесение бороздок на поверхность стекла позволяет обеспечить одинаковый угол поворота плоскости поляризации для всех ячеек. Две панели расположены очень близко друг к другу.
Жидкокристаллическая панель освещается источником света (в зависимости от того, где он расположен, жидкокристаллические панели работают на отражение или на прохождение света).
Плоскость поляризации светового луча поворачивается на 90° при прохождении одной панели, рис. 33.
Рис. 33 – Поворот плоскости поляризации светового луча
При появлении электрического поля, молекулы жидких кристаллов частично выстраиваются вертикально вдоль поля, угол поворота плоскости поляризации света становится отличным от 90 градусов и свет беспрепятственно проходит через жидкие кристаллы, рис. 34.
Рис. 34 – Положение молекул в присутствии электрического поля
Поворот плоскости поляризации светового луча незаметен для глаза, поэтому возникла необходимость добавить к стеклянным панелям еще два других слоя, представляющих собой поляризационные фильтры. Эти фильтры пропускают только ту компоненту светового пучка, у которой ось поляризации соответствует заданному. Поэтому при прохождении поляризатора пучок света будет ослаблен в зависимости от угла между его плоскостью поляризации и осью поляризатора. При отсутствии напряжения ячейка прозрачна, так как первый поляризатор пропускает только свет с соответствующим вектором поляризации. Благодаря жидким кристаллам вектор поляризации света поворачивается, и к моменту прохождения пучка ко второму поляризатору он уже повернут так, что проходит через второй поляризатор без проблем, рис 35а.
Рис. 35 – Прохождение света без наличия электрического поля (а) и при наличии (б)
В присутствии электрического поля поворота вектора поляризации происходит на меньший угол, тем самым второй поляризатор становится только частично прозрачным для излучения. Если разность потенциалов будет такой, что поворота плоскости поляризации в жидких кристаллах не произойдет совсем, то световой луч будет полностью поглощен вторым поляризатором, и экран при освещении сзади будет спереди казаться черным, (лучи подсветки поглощаются в экране полностью) рис. 35б. Если расположить большое число электродов, которые создают разные электрические поля в отдельных местах экрана (ячейки), то появится возможность при правильном управлении потенциалами этих электродов отображать на экране буквы и другие элементы изображения. Электроды помещаются в прозрачный пластик и могут иметь любую форму.
Технологические новшества позволили ограничить размеры электродов величиной маленькой точки, соответственно на одной и той же площади экрана можно расположить большее число электродов, что увеличивает разрешение LCD монитора, и позволяет нам отображать даже сложные изображения в цвете.
Для вывода цветного изображения необходима подсветка монитора сзади, таким образом, чтобы свет исходил из задней части LCD дисплея. Это необходимо для того, чтобы можно было наблюдать изображение с хорошим качеством, даже если окружающая среда не является светлой. Цвет получается в результате использования трех фильтров, которые выделяют из излучения источника белого света три основные компоненты. Комбинируя три основные цвета для каждой точки или пикселя экрана, появляется возможность воспроизвести любой цвет.
В случае с цветом существует несколько возможностей: можно сделать несколько фильтров друг за другом (приводит к малой доле проходящего излучения), можно воспользоваться свойством жидкокристаллической ячейки - при изменении напряженности электрического поля угол поворота плоскости поляризации излучения изменяется по-разному для компонент света с разной длиной волны. Эту особенность можно использовать для того, чтобы отражать (или поглощать) излучение заданной длины волны (проблема состоит в необходимости точно и быстро изменять напряжение). Какой именно механизм используется, зависит от конкретного производителя. Первый метод проще, второй эффективнее.
Первые LCD дисплеи были очень маленькими, около 8 дюймов, в то время как сегодня они достигли 15" размеров для использования в ноутбуках, а для настольных компьютеров производятся 20" и более LCD мониторы. Вслед за увеличением размеров следует увеличение разрешения, следствием чего является появление новых проблем, которые были решены с помощью появившихся специальных технологий. Одной из первых проблем была необходимость стандарта в определении качества отображения при высоких разрешениях. Первым шагом на пути к цели было увеличение угла поворота плоскости поляризации света в кристаллах с 90° до 270° с помощью STN технологии.
STN - это сокращение, означающее "Super Twisted Nematic". Технология STN позволяет увеличить торсионный угол (угол кручения) ориентации кристаллов внутри LCD дисплея с 90° до 270°, что обеспечивает лучшую контрастность изображения при увеличении размеров монитора.
Часто STN ячейки используются в паре. Такая конструкция называется DSTN (Double Super Twisted Nematic), в которой одна двухслойная DSTN-ячейка состоит из 2 STN-ячеек, молекулы которых при работе поворачиваются в противоположные стороны. Свет, проходя через такую конструкцию в "запертом" состоянии, теряет большую часть своей энергии. Контрастность и разрешающая способность DSTN достаточно высокая, поэтому появилась возможность изготовить цветной дисплей, в котором на каждый пиксель приходится три ЖК-ячейки и три оптических фильтра основных цветов. Цветные дисплеи не способны работать от отраженного света, поэтому лампа задней подсветки - их обязательный атрибут. Для сокращения габаритов лампа находится с боку, а напротив нее зеркало.
Рис. 36 – Задняя подсветка LCD монитора
Также STN ячейки используются в режиме TSTN (Triple Super Twisted Nematic), когда два тонких слоя полимерной пленки добавляются для улучшения цветопередачи цветных дисплеев или для обеспечения хорошего качества монохромных мониторов.
Термин пассивная матрица (passive matrix) появился в результате разделения монитора на точки, каждая из которых, благодаря электродам, может задавать ориентацию плоскости поляризации луча, независимо от остальных, так что в результате каждый такой элемент может быть подсвечен индивидуально для создания изображения. Матрица называется пассивной, потому что технология создания LCD дисплеев, которая была описана выше, не может обеспечить быструю смену информации на экране. Изображение формируется строка за строкой путем последовательного подвода управляющего напряжения на отдельные ячейки, делающего их прозрачными. Из-за довольно большой электрической емкости ячеек напряжение на них не может изменяться достаточно быстро, поэтому обновление картинки происходит медленно. Такой дисплей имеет много недостатков с точки зрения качества, потому что изображение не отображается плавно и дрожит на экране. Маленькая скорость изменения прозрачности кристаллов не позволяет правильно отображать движущиеся изображения.
Для решения части вышеописанных проблем применяют специальные технологии, Для улучшения качества динамического изображения было предложено увеличить количество управляющих электродов. То есть вся матрица разбивается на несколько независимых подматриц (Dual Scan DSTN - два независимых поля развертки изображения), каждая из которых содержит меньшее количество пикселей, поэтому поочередное управление ими занимает меньше времени. В результате чего можно сократить время инерции ЖК.
В настоящее время Основные технологии при изготовлении ЖК дисплеев: TN+film, IPS (SFT) и MVA. Различаются эти технологии геометрией поверхностей, полимера, управляющей пластины и фронтального электрода. Большое значение имеют чистота и тип полимера со свойствами жидких кристаллов, применённый в конкретных разработках.
TN + film (Twisted Nematic + film)
TN + film - самая простая технология. Часть film в названии технологии означает дополнительный слой, применяемый для увеличения угла обзора (ориентировочно - от 90° до 150°). В настоящее время приставку film часто опускают, называя такие матрицы просто TN. К сожалению, способа улучшения контрастности и времени отклика для панелей TN пока не нашли, причём время отклика у данного типа матриц является на настоящий момент одним из лучших, а вот уровень контрастности - нет.
Матрица TN работает следующим образом: если к пикселям не прилагается напряжение, жидкие кристаллы (и поляризованный свет, который они пропускают) поворачиваются друг относительно друга на 90° в горизонтальной плоскости в пространстве между двумя пластинами. И так как направление поляризации фильтра на второй пластине составляет угол в 90° с направлением поляризации фильтра на первой пластине, свет проходит через него. Если красные, зеленые и синие субпиксели полностью освещены, на экране образуется белая точка.
К достоинствам технологии можно отнести самое маленькое время отклика среди современных матриц, а также невысокую себестоимость.
Недостатки : худшая цветопередача, наименьшие углы обзора.
IPS (In-Plane Switching) или SFT (Super Fine TFT)
Технология In-Plane Switching (Super Fine TFT) была разработана компаниями Hitachi и NEC. Эти компании пользуются этими двумя разными названиями одной технологии - NEC technologies ltd. использует SFT, а Hitachi - IPS. Технология предназначалась для избавления от недостатков TN + film. Однако сначала, хотя с помощью IPS удалось добиться увеличения угла обзора до 170°, а также высокой контрастности и цветопередачи, время отклика осталось на низком уровне.
Если к матрице IPS не приложено напряжение, молекулы жидких кристаллов не поворачиваются. Второй фильтр всегда повернут перпендикулярно первому, и свет через него не проходит. Поэтому отображение чёрного цвета близко к идеалу. При выходе из строя транзистора «битый» пиксель для панели IPS будет не белым, как для матрицы TN, а чёрным.
При приложении напряжения молекулы жидких кристаллов поворачиваются перпендикулярно своему начальному положению и пропускают свет.
IPS в настоящее время вытеснено различными модификациями технологиями S-IPS (Super-IPS), которая наследует все преимущества технологии IPS с одновременным уменьшением времени отклика, а также увеличением контрастности.
Достоинства : отличная цветопередача, большие углы обзора
Недостатки : большое время отклика, высокая себестоимость.
VA (Vertical Alignment)
Матрицы MVA/PVA считаются компромиссом между TN и IPS, как по стоимости, так и по потребительским качествам. MVA (Multi-domain Vertical Alignment). Эта технология разработана компанией Fujitsu как компромисс между TN и IPS технологиями. Горизонтальные и вертикальные углы обзора для матриц MVA составляют 160° (на современных моделях мониторов до 176-178°), при этом благодаря использованию технологий ускорения (RTC) эти матрицы не сильно отстают от TN+Film по времени отклика, но значительно превышают характеристики последних по глубине цветов и точности их воспроизведения.
MVA стала наследницей технологии VA, представленной в 1996 году компанией Fujitsu. Жидкие кристаллы матрицы VA при выключенном напряжении выровнены перпендикулярно по отношению ко второму фильтру, то есть не пропускают свет. При приложении напряжения кристаллы поворачиваются на 90°, и на экране появляется светлая точка. Как и в IPS-матрицах, пиксели при отсутствии напряжения не пропускают свет, поэтому при выходе из строя видны как чёрные точки.
Достоинствами технологии MVA являются глубокий чёрный цвет и отсутствие как винтовой структуры кристаллов, так и двойного магнитного поля.
Недостатки MVA в сравнении с S-IPS: пропадание деталей в тенях при перпендикулярном взгляде, зависимость цветового баланса изображения от угла зрения.
Аналогами MVA являются технологии:
PVA (Patterned Vertical Alignment) от Samsung.
Super PVA от Samsung.
Super MVA от CMO.
Основные технические характеристики LCD мониторов
Разрешение - горизонтальный и вертикальный размеры, выраженные в пикселях. В отличие от ЭЛТ-мониторов, ЖК имеют одно фиксированное разрешение, остальные достигаютсяинтерполяцией;
Размер точки (размер пикселя) - расстояние между центрами соседних пикселей. Непосредственно связан с физическим разрешением;
Соотношение сторон экрана(пропорциональный формат) - отношение ширины к высоте (5:4, 4:3, 16:9 и др.);
Видимая диагональ - размер самой панели, измеренный по диагонали. Площадь дисплеев зависит также от формата: монитор с форматом 4:3 имеет большую площадь, чем с форматом 16:9 при одинаковой диагонали;
Контрастность - отношение яркостей самой светлой и самой тёмной точек. В некоторых мониторах используется адаптивный уровень подсветки с использованием дополнительных ламп, приведённая для них цифра контрастности (так называемая динамическая) не относится к статическому изображению;
Яркость - количество света, излучаемое дисплеем, обычно измеряется в канделахна квадратный метр;
Время отклика - минимальное время, необходимое пикселю для изменения своей яркости;
Угол обзора - угол, при котором падение контраста достигает заданного, для разных типов матриц и разными производителями вычисляется по-разному, и часто не подлежит сравнению.
Преимущества и недостатки ЖК мониторов
К их преимуществам ЖК можно отнести:
малый размер и вес в сравнении с ЭЛТ;
У ЖК-мониторов, в отличие от ЭЛТ, нет видимого мерцания, дефектов фокусировки лучей, помех от магнитных полей, проблем с геометрией изображения и четкостью;
Энергопотребление ЖК-мониторов в зависимости от модели, настроек и выводимого изображения может быть существенно ниже;
Энергопотребление ЖК-мониторов на 95 % определяется мощностью ламп подсветки или светодиодной матрицы подсветки ЖК-матрицы.
С другой стороны, ЖК-мониторы имеют и некоторые недостатки , часто принципиально трудноустранимые, например:
В отличие от ЭЛТ, могут отображать чёткое изображение лишь в одном («штатном») разрешении. Остальные достигаются интерполяцией с потерей чёткости;
Цветовой охват и точность цветопередачи ниже, чем у плазменных панелей и ЭЛТ соответственно. На многих мониторах есть неустранимая неравномерность передачи яркости (полосы в градиентах);
Многие из ЖК-мониторов имеют сравнительно малый контраст и глубину чёрного цвета. Широко применяемое глянцевое покрытие матрицы влияет лишь на субъективную контрастность в условиях внешнего освещения;
Из-за жёстких требований к постоянной толщине матриц существует проблема неравномерности однородного цвета (неравномерность подсветки);
Фактическая скорость смены изображения также остаётся ниже, чем у ЭЛТ и плазменных дисплеев;
Зависимость контраста от угла обзора до сих пор остаётся существенным минусом технологии;
Предельно допустимое количество дефектных пикселей, в зависимости от размеров экрана, определяется в международном стандарте ISO 13406-2 (в России - ГОСТ Р 52324-2005). Стандарт определяет 4 класса качества ЖК-мониторов. Самый высокий класс - 1, вообще не допускает наличия дефектных пикселей. Самый низкий - 4, допускает наличие до 262 дефектных пикселей на 1 миллион работающих.
Плазменные мониторы
Размер всегда был главным препятствием при создании широкоэкранных мониторов. Мониторы размером больше 24", созданные с использованием ЭЛТ технологии, были слишком тяжелыми и громоздкими. ЖК-мониторы - плоские и легкие, но экраны, размер которых больше 20", обладали слишком высокой себестоимостью. Плазменная технология нового поколения идеально подходит для создания больших экранов.
Идея плазменной панели появилась вовсе не из чисто научного интереса. Ни одна из существовавших технологий не могла справиться с двумя простыми задачами: добиться высококачественной цветопередачи без неизбежной потери яркости и создать телевизор с широким экраном, чтобы он при этом не занимал всю площадь комнаты. А плазменные панели (PDP), тогда только теоретически, подобную задачу как раз решить могли. Первое время опытные плазменные экраны были монохромными (оранжевыми) и могли удовлетворить спрос только специфических потребителей, которым требовалась, прежде всего, большая площадь изображения. Поэтому первую партию PDP (около тысячи штук) купила Нью-йоркская Фондовая Биржа.
Направление плазменных мониторов возродилось после того, как стало окончательно ясно, что ни ЖК-мониторы, ни ЭЛТ не в состоянии недорого обеспечить получение экранов с большими диагоналями (более двадцати одного дюйма). Поэтому лидирующие производители бытовых телевизоров и компьютерных мониторов, такие, как Hitachi, NEC и другие, вновь вернулись к PDP.
Принцип работы плазменной панели состоит в управляемом холодном разряде разреженного газа (ксенона или неона), находящегося в ионизированном состоянии (холодная плазма). Рабочим элементом (пикселем), формирующим отдельную точку изображения, является группа из трех субпикселей, ответственных за три основных цвета соответственно. Каждый субпиксель представляет собой отдельную микрокамеру, на стенках которой находится флюоресцирующее вещество одного из основных цветов, рис. 37. Пиксели находятся в точках пересечения прозрачных управляющих хром-медь-хромовых электродов, образующих прямоугольную сетку.
Рис. 37 – Структура плазменной панели
Для того чтобы "зажечь" пиксель происходит следующее. На два ортогональных друг другу питающий и управляющий электроды, в точке пересечения которых находится нужный пиксель, подается высокое управляющее переменное напряжение прямоугольной формы. Газ в ячейке отдает большую часть своих валентных электронов, и переходит в состояние плазмы. Ионы и электроны попеременно собираются у электродов по разные стороны камеры, в зависимости от фазы управляющего напряжения. Для "поджига" на сканирующий электрод, подается импульс, одноименные потенциалы складываются, вектор электростатического поля удваивает свою величину. Происходит разряд - часть заряженных ионов отдает энергию в виде излучения квантов света в ультрафиолетовом диапазоне (в зависимости от газа). В свою очередь флюоресцирующее покрытие, находясь в зоне разряда, начинает излучать свет в видимом диапазоне, который и воспринимает наблюдатель. 97% ультрафиолетовой составляющей излучения, вредного для глаз, поглощается наружным стеклом. Яркость свечения люминофора определяется величиной управляющего напряжения.
Рис. 38 – Процесс генерации ячейкой видимого света
Основные преимущества . Высокая яркость (до 500 кд/м2) и контрастность (до 400:1) наряду с отсутствием дрожания являются большими преимуществами таких мониторов (Для сравнения: у профессионального ЭЛТ-монитора яркость равна приблизительно 350, а у телевизора - от 200 до 270 кд/м2 при контрастности от 150:1 до 200:1). Высокая четкость изображения сохраняется на всей рабочей поверхности экрана. Кроме того, угол по отношению к нормали, под которым увидеть нормальное изображение на плазменных мониторах существенно больше, чем у LCD-мониторов. К тому же плазменные панели не создают магнитных полей, (что служит гарантией их безвредности для здоровья), не страдают от вибрации, как ЭЛТ-мониторы, а их небольшое время регенерации позволяет использовать их для отображения видео и телесигнала. Отсутствие искажений и проблем сведения электронных лучей и их фокусировки присуще всем плоскопанельным дисплеям. Необходимо отметить и стойкость PDP-мониторов к электромагнитным полям, что позволяет использовать их в промышленных условиях - даже мощный магнит, помещенный рядом с таким дисплеем, никак не повлияет на качество изображения. В домашних же условиях на монитор можно поставить любые колонки, не опасаясь возникновения цветных пятен на экране.
Главными недостатками такого типа мониторов является довольно высокая потребляемая мощность, возрастающая при увеличении диагонали монитора и низкая разрешающая способность, обусловленная большим размером элемента изображения. Кроме этого, свойства люминофорных элементов быстро ухудшаются, и экран становится менее ярким, поэтому срок службы плазменных мониторов в большинстве случаев ограничен 10000 часами (это около 5 лет при офисном использовании). Из-за этих ограничений, такие мониторы используются пока только для конференций, презентаций, информа-ционных щитов, т.е. там, где требуются большие размеры экранов для отображения информации. Однако есть все основания предполагать, что в скором времени существующие технологические ограничения будут преодолены, а при снижении стоимости, такой тип устройств может с успехом применяться в качестве телевизионных экранов или мониторов для компьютеров.
Технология OLED
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 в проводящий слой. Эмиссионный слой получает отрицательный заряд, а проводящий слой положительный. Под действием 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. 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.
Рис. 39 – Схема 2-х слойной OLED-панели: 1 - катод(−); 2 - эмиссионный слой; 3 - испускаемое излучение; 4 - проводящий слой; 5 - анод (+)
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.
Классификация по способу управления. Существуют два вида OLED-дисплеев - PMOLED и AMOLED. Разница заключается в способе управления матрицей - это может быть либо пассивной матрицей (PM) или активной матрицей (AM).
В PMOLED -дисплеях используются контроллеры развертки изображения на строки и столбцы. Чтобы зажечь пиксель, необходимо включить соответствующую строку и столбец: на пересечении строки и столбца пиксель будет излучать свет. За один такт можно заставить светиться только один пиксель. Поэтому чтобы заставить светиться весь дисплей, необходимо очень быстро подать сигналы на все пиксели путем перебора всех строк и столбцов. Как это делается в старых.
Рис. 40 – Схема OLED-панели с пассивной матрицей
Дисплеи на базе PMOLED получаются дешевыми, но из-за необходимости строчной развертки изображения не возможно получить дисплеи больших размеров с приемлемым качеством изображения. Обычно размеры PMOLED-дисплеев не превышают 3" (7,5 см).
В AMOLED -дисплеях каждый пиксель управляется напрямую, поэтому они могут быстро воспроизводить изображение. Для управления каждой ячейкой OLED используются транзисторы, запоминающие необходимую для поддержания светимости пикселя информацию. Управляющий сигнал подается на конкретный транзистор, благодаря чему ячейки обновляются достаточно быстро. Размеры AMOLED-дисплеев могут иметь большие размеры, и на сегодня уже созданы дисплеи с размером 40" (100 см). Производство AMOLED-дисплеев дорогое из-за сложной схемы управления пикселями, в отличие от PMOLED-дисплеев, где для управления достаточно простого контроллера.
Рис. 41 – Схема OLED-панели с активной матрицей
Классификация по светоизлучающему материалу. В настоящее время в основном развиваются две технологии, показавшие наибольшую эффективность. Различаются они используемыми органическими материалами это микромолекулы (sm-OLED) и полимеры (PLED), последние делятся на просто полимеры, полимерорганические соединения (POLED), и фосфоресцирующие(PHOLED).
Схемы цветных OLED дисплеев. Существуют три схемы цветных OLED дисплеев:
схема с раздельными цветными эмиттерами;
схема WOLOD+CF (белые эмиттеры + цветные фильтры);
схема с конверсией коротковолнового излучения.
Самый простой и привычный вариант – обычная трехцветная модель, которая в технологии OLED называется моделью с раздельными эмиттерами. Три органических материала излучают свет базовых цветов – R, G и B. Этот вариант самый эффективный с позиции использования энергии, однако, на практике оказалось довольно сложно подобрать материалы, которые будут излучать свет с нужной длиной волны, да еще с одинаковой яркостью.
Рис. 42 – Схемы цветных OLED дисплеев
Второй вариант использует три одинаковых белых эмиттера, которые излучают через цветные фильтры, однако он значительно проигрывает по эффективности использования энергии первому варианту, поскольку значительная часть излученного света теряется в фильтрах.
В третьем варианте (CCM – Color Changing Media) применяются голубые эмиттеры и специально подобранные люминесцентные материалы для преобразования коротковолнового голубого излучения в более длинноволновые – красный и зеленый. Голубой эмиттер, естественно, излучает «напрямую». У каждого из вариантов есть свои достоинства и недостатки:
Основные направления современных исследований и разработок
PHOLED (Phosphorescent OLED) - технология, являющаяся достижением Universal Display Corporation (UDC) совместно с Принстонским университетоми университетом Южной Калифорнии. Как и все OLED, PHOLED функционируют следующим образом: электрический ток подводится к органическим молекулам, которые испускают яркий свет. Однако, PHOLED используют принцип электрофосфоресценции, чтобы преобразовать до 100 % электрической энергии в свет. К примеру, традиционные флуоресцентные OLED преобразовывают в свет приблизительно 25-30 % электрической энергии. Из-за их чрезвычайно высокого уровня эффективности энергии, даже по сравнению с другим OLED, PHOLED изучаются для потенциального использования в больших дисплеях типа телевизионных мониторов или экранов для потребностей освещения. Потенциальное использование PHOLED для освещения: можно покрыть стены гигантскими PHOLED-дисплеями. Это позволило бы всем комнатам освещаться равномерно, вместо использования лампочек, которые распределяют свет неравномерно по комнате. Или мониторы-стены или окна - удобно для организаций или любителей поэкспериментировать с интерьером. Также к преимуществам PHOLED-дисплеев можно отнести яркие, насыщенные цвета, а также достаточно долгий срок службы.
TOLED - прозрачные светоизлучающие устройства TOLED (Transparent and Top-emitting OLED) - технология, позволяющая создавать прозрачные (Transparent) дисплеи, а также достигнуть более высокого уровня контрастности.
Рис. 43 – Пример использования TOLED дисплея
Прозрачные TOLED-дисплеи: направление излучения света может быть только вверх, только вниз или в оба направления (прозрачный). TOLED может существенно улучшить контраст, что улучшает читабельность дисплея при ярком солнечном свете.
Так как TOLED на 70 % прозрачны при выключении, то их можно крепить прямо на лобовое стекло автомобиля, на витрины магазинов или для установки в шлеме виртуальной реальности. Также прозрачность TOLED позволяет использовать их с металлом, фольгой, кремниевым кристаллом и другими непрозрачными подложками для дисплеев с отображением вперед (могут использоваться в будущих динамических кредитных картах). Прозрачность экрана достигается при использовании прозрачных органических элементов и материалов для изготовления электродов.
За счёт использования поглотителя с низким коэффициентом отражения для подложки TOLED-дисплея контрастное отношение может на порядок превзойти ЖКИ (мобильные телефоны и кабины военных самолетов-истребителей). По технологии TOLED также можно изготавливать многослойные устройства (например SOLED) и гибридные матрицы (Двунаправленные TOLED делают возможным удвоить отображаемую область при том же размере экрана - для устройств, у которых желаемый объём выводимой информации шире, чем существующий).
FOLED (Flexible OLED) - главная особенность - гибкость OLED-дисплея. Используется пластик или гибкая металлическая пластина в качестве подложки с одной стороны, и OLED-ячейки в герметичной тонкой защитной пленке - с другой. Преимущества FOLED: ультратонкость дисплея, сверхнизкий вес, прочность, долговечность и гибкость, которая позволяет применять OLED-панели в самых неожиданных местах.
Staked OLED - технология экрана от UDC (сложенные OLED). SOLED используют следующую архитектуру: изображение подпикселов складывается (красные, синие и зеленые элементы в каждом пикселе) вертикально вместо того, чтобы располагаться рядом, как это происходит в ЖК-дисплее или электронно-лучевой трубке. В SOLED каждым элементом подпиксела можно управлять независимо. Цвет пиксела может быть отрегулирован при изменении тока, проходящего через три цветных элемента (в нецветных дисплеях используется модуляция ширины импульса). Яркостью управляют, меняя силу тока. Преимущества SOLED: высокая плотность заполнения дисплея органическими ячейками, посредством чего достигается хорошее разрешение, а значит, высококачественная картинка. .(В SOLED-дисплеях в 3 раза улучшено качество изображения в сравнении с ЖКИ и ЭЛТ.
Преимущества и недостатки OLED
Преимущества:
Преимущества в сравнении c плазменными дисплеями:
меньшие габариты и вес;
более низкое энергопотреблениепри той же яркости;
возможность создания гибких экранов.
Преимущества в сравнении c жидкокристаллическими дисплеями:
меньшие габариты и вес;
отсутствие необходимости в подсветке;
отсутствие такого параметра как угол обзора- изображение видно без потери качества с любого угла.
мгновенный отклик (на порядок выше, чем у LCD) - по сути полное отсутствие инерционности;
более качественная цветопередача(высокийконтраст);
возможность создания гибких экранов;
большой диапазон рабочих температур (от −40 до +70C).
Яркость. OLED-дисплеи обеспечивают яркость излучения от нескольких кд/м2 (для ночной работы) до очень высоких яркостей - свыше 100 000 кд/м2, причем их яркость может регулироваться в очень широком динамическом диапазоне. Так как срок службы дисплея обратно пропорционален его яркости, для приборов рекомендуется работа при более умеренных уровнях яркости до 1000 кд/м2. 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. OLED-дисплеи обладают контрастностью 1000000:1 (Контрастность LCD порядка 5000:1, CRT порядка 2000:1)
Углы обзора. Технология OLED позволяет смотреть на дисплей с любой стороны и под любым углом, причем без потери качества изображения.
Энергопотребление. Меньшее энергопотребление при одинаковой яркости.
Недостатки:
маленький срок службы люминофоров некоторых цветов (порядка 2-3 лет);
дороговизна и неотработанность технологии по созданию больших матриц;
Главная проблема для OLED - время непрерывной работы должно быть не более 15 тыс. часов. Проблема, которая в настоящее время препятствует широкому распространению этой технологии, состоит в том, что «красный» OLED и «зелёный» OLED могут непрерывно работать на десятки тысяч часов дольше, чем «синий» OLED. Это визуально искажает изображение, причем время качественного показа неприемлемо для коммерчески жизнеспособного устройства. Однако можно считать это временными трудностями становления новой технологии, поскольку разрабатываются новые все более долговечныелюминофоры.
Разработка плазменных дисплеев, начатая еще в 1968 г., базировалась на применении плазменного эффекта, открытого в Иллинойсском университете в 1966 г.
Сейчас принцип действия монитора основан на плазменной технологии: используется эффект свечения инертного газа под воздействием электричества (примерно так же, как работают неоновые лампы). Заметим, что мощные магниты, входящие в состав динамических излучателей звука, расположенных рядом с экраном, никак не влияют на изображение, поскольку в плазменных устройствах (как и в ЖК) отсутствует такое понятие, как электронный луч, а заодно и все элементы ЭЛТ, на которые так воздействует вибрация.
Формирование изображения в плазменном дисплее происходит в пространстве шириной примерно 0,1 мм между двумя стеклянными пластинами, заполненном смесью благородных газов - ксенона и неона. На переднюю, прозрачную пластину нанесены тончайшие прозрачные проводники, или электроды, а на заднюю - ответные проводники. Подавая на электроды электрическое напряжение, можно вызвать пробой газа в нужной ячейке, сопровождающийся излучением света, который и формирует требуемое изображение. Первые панели, заполнявшиеся в основном неоном, были монохромными и имели характерный оранжевый цвет. Проблема создания цветного изображения была решена путем нанесения в триадах соседних ячеек люминофоров основных цветов - красного, зеленого и синего и подбора газовой смеси, излучающей при разряде невидимый глазом ультрафиолет, который возбуждал люминофоры и создавал уже видимое цветное изображение (три ячейки на каждый пиксель).
Однако, у традиционных плазменных экранов на панелях с разрядом постоянного тока имеется и ряд недостатков, вызванных физикой процессов, происходящих в данном типе разрядной ячейки.
Дело в том, что при относительной простоте и технологичности панели постоянного тока, уязвимым местом являются электроды разрядного промежутка, которые подвергаются интенсивной эрозии. Это заметно ограничивает срок службы прибора и не позволяет достичь высокой яркости изображения, ограничивая ток разряда. Как следствие, не удаётся получить достаточного количества оттенков цвета, ограничиваясь в типичном случае шестнадцатью градациями, и быстродействия, пригодных для отображения полноценного телевизионного или компьютерного изображения. По этой причине плазменные экраны обычно использовались в качестве табло для демонстрации алфавитно-цифровой и графической информации.
Проблема может быть принципиально решена на физическом уровне путем нанесения на разрядные электроды диэлектрического защитного покрытия. Однако, такое простое на первый взгляд решение в корне меняет принцип работы всего устройства. Нанесенный диэлектрик не только защищает электроды, но и препятствует протеканию разрядного тока. На деле система электродов,покрытых диэлектриком, образует сложный конденсатор, через который протекают импульсы тока длительностью порядка сотни наносекунд и амплитудой в десятки ампер в моменты его перезаряда. При этом алгоритм управления с тановится более сложным и достаточно высокочастотным. Частота повторения импульсов сложной формы может достигать двухсот килогерц. Все это значительно усложняет схемотехнику системы управления, однако позволяет более, чем на порядок повысить яркость и долговечность экрана и дает возможность отображать полноцветное телевизионное и компьютерное изображение со стандартными кадровыми частотами.
В современных плазменных дисплеях, используемых в качестве мониторов для компьютера (причем конструкция является не наборной), используется так называемая технология - plasmavision - это множество ячеек, иначе говоря пикселей, которые состоят из трех субпикселей, передающих цвета - красный, зеленый и синий.
Газ в плазменном состоянии используется, чтобы реагировать с фосфором в каждом субпикселе, чтобы произвести цветной цвет (красный, зеленый или синий). Пиксел в плазменном (газоразрядном) дисплее напоминает обычную люминесцентную лампу - ультрафиолетовое излучение электрически заряженного газа попадает на люминофор и возбуждает его, вызывая видимое свечение. В некоторых конструкциях люминофор наносится на переднюю поверхность ячейки, в других - на заднюю, а передняя поверхность при этом изготавливается прозрачной. Каждый субпиксел индивидуально управляется электроникой и производит более чем 16 миллионов различных цветов.
В современных моделях каждая отдельная точка красного, синего или зелёного цвета может светиться с одним из 256 уровней яркости, что при перемножении даёт около 16,7 миллионов оттенков комбинированного цветного пикселя (триады). На компьютерном жаргоне такая глубина цвета называется “True Color” и считается вполне достаточной для передачи изображения фотографического качества. Столько же дают обычные ЭЛТ. Яркость экрана последней разработки - 320 кД на кв.м при контрастности 400:1. Профессиональный компьютерный монитор даёт 350 кД, а телевизор - от 200 до 270 кД на кв.м при контрастности 150...200:1.
Эта диаграмма дает краткий обзор плазменной технологии. Компоненты диаграммы:
Стадия электрического разряда
Стадия возбуждения эммитера
Внешний стеклянный слой
Диэлектрический слой
Слой Защиты
Электрод отображения (приема)
Поверхность разгрузки
Ультрафиолетовые лучи
Видимый свет
Барьерное преграждение
Флюоресценция (свечение)
Электрод Адреса (корнирующий)
Диэлектрический слой
Внутренний стеклянный слой
Технологию плазменных мониторов удобно представить в виде следующей схемы:
Функциональные возможности плазменного монитора
Экран обладает следующими функциональными возможностями и характеристиками:
Широкий угол обзора как по горизонтали, так и по вертикали (160° градусов и более).
Очень малое время отклика (4 мкс по каждой строке).
Высокая чистота цвета (эквивалентная чистоте трех первичных цветовЭЛТ).
Простота производства крупноформатных панелей (недостижимая при тонкопленочном технологическом процессе).
Малая толщина - газоразрядная панель имеет толщину около одного сантиметра или менее, а управляющая электроника добавляет еще несколько сантиметров;
Отсутствие геометрических искажений изображения.
Широкий температурный диапазон.
Отсутствие необходимости в юстировке изображения.
Механическая прочность плазменного монитора
Внедрение двух новых технологических структур резисторной и фосфорной позволило получить яркость и срок службы экрана на уровне, необходимом для практических применений. Новая фотолитографическая технология, а также метод станбластинга сделали возможным выполнить 40-дюймовую плазменную панель с высокой точностью.
В мониторе на основе электронно-лучевой трубки точки изображения отображаются с помощью луча (потока электронов), который заставляет светиться поверхность экрана, покрытую люминофором. Луч обегает экран построчно, слева направо и сверху вниз. Полный цикл отображения картинки называют «кадром». Чем быстрее монитор отображает и перерисовывает кадры, тем более устойчивой кажется картинка, меньше заметно мерцание и меньше устают наши глаза.
Устройство ЭЛТ-монитора. 1 -Электронные пушки. 2 - Электронные лучи. 3 - Фокусирующая катушка. 4 - Отклоняющие катушки. 5 - Анод. 6 - Маска, благодаря которой красный луч попадает на красный люминофор, и т. д. 7 - Красные, зелёные и синие зёрна люминофора. 8 - Маска и зёрна люминофора (увеличенно).
ЖК
Жидкокристаллические дисплеи были разработаны в 1963 году в исследовательском центре Дэвида Сарнова компании RCA (Принстон, штат Нью-Джерси).
Устройство
Конструктивно дисплей состоит из ЖК-матрицы (стеклянной пластины, между слоями которой и располагаются жидкие кристаллы), источников света для подсветки, контактного жгута и обрамления (корпуса), чаще пластикового, с металлической рамкой жёсткости.
Каждый пиксель ЖК-матрицы состоит из слоя молекул между двумя прозрачными электродами, и двух поляризационных фильтров, плоскости поляризации которых (как правило) перпендикулярны. Если бы жидких кристаллов не было, то свет, пропускаемый первым фильтром, практически полностью блокировался бы вторым фильтром.
Поверхность электродов, контактирующая с жидкими кристаллами, специально обработана для изначальной ориентации молекул в одном направлении. В TN-матрице эти направления взаимно перпендикулярны, поэтому молекулы в отсутствие напряжения выстраиваются в винтовую структуру. Эта структура преломляет свет таким образом, что до второго фильтра плоскость его поляризации поворачивается и через него свет проходит уже без потерь. Если не считать поглощения первым фильтром половины неполяризованного света, ячейку можно считать прозрачной.
Если же к электродам приложено напряжение, то молекулы стремятся выстроиться в направлении электрического поля, что искажает винтовую структуру. При этом силы упругости противодействуют этому, и при отключении напряжения молекулы возвращаются в исходное положение. При достаточной величине поля практически все молекулы становятся параллельны, что приводит к непрозрачности структуры. Варьируя напряжение, можно управлять степенью прозрачности.
Если постоянное напряжение приложено в течение долгого времени, жидкокристаллическая структура может деградировать из-за миграции ионов. Для решения этой проблемы применяется переменный ток или изменение полярности поля при каждой адресации ячейки (так как изменение прозрачности происходит при включении тока, вне зависимости от его полярности).
Во всей матрице можно управлять каждой из ячеек индивидуально, но при увеличении их количества это становится трудновыполнимо, так как растёт число требуемых электродов. Поэтому практически везде применяется адресация по строкам и столбцам.
Проходящий через ячейки свет может быть естественным - отражённым от подложки (в ЖК-дисплеях без подсветки). Но чаще применяют искусственный источник света, кроме независимости от внешнего освещения это также стабилизирует свойства полученного изображения.
Таким образом, полноценный монитор с ЖК-дисплеем состоит из высокоточной электроники, обрабатывающей входной видеосигнал, ЖК-матрицы, модуля подсветки, блока питания и корпуса с элементами управления. Именно совокупность этих составляющих определяет свойства монитора в целом, хотя некоторые характеристики важнее других.
Подсветка
Сами по себе жидкие кристаллы не светятся. Чтобы изображение на жидкокристаллическом дисплее были видимым, нужен источник света. Источник может быть внешним (например, Солнце), либо встроенным (подсветка). Обычно лампы встроенной подсветки располагаются позади слоя жидких кристаллов и просвечивают его насквозь (хотя встречается и боковая подсветка, например, в часах).
- Внешнее освещение
- Подсветка лампами накаливания В прошлом в некоторых наручных часах с монохромным ЖК-дисплеем использовалась сверхминиатюрная лампа накаливания. Но из-за высокого энергопотребления лампы накаливания являются невыгодными. Кроме того, они не подходят для использования, например, в телевизорах, так как выделяют много тепла (перегрев вреден для жидких кристаллов) и часто перегорают.
- Подсветка газоразрядными ("плазменными") лампами В течение первого десятилетия XXI века подавляющее большинство LCD-дисплеев имело подсветку из одной или нескольких газоразрядных ламп (чаще всего с холодным катодом - CCFL). В этих лампах источником света является плазма, возникающая при электрическом разряде через газ. Такие дисплеи не следует путать с плазменными дисплеями, в которых каждый пиксель сам светится и является миниатюрной газоразрядной лампой.
- Светодиодная (LED) подветка На границе первого и второго десятилетий XXI века получили распространение ЖК-дисплеи, имеющие подсветку из одного или небольшого числа светодиодов (LED). Такие ЖК-дисплеи (в торговле нередко называемые LED-дисплеями) не следует путать с настоящими LED-дисплеями, в которых каждый пиксель сам светится и является миниатюрным светодиодом.
Монохромные дисплеи наручных часов и мобильных телефонов большую часть времени использует внешнее освещение (от Солнца, ламп комнатного освещения и т.д.). Обычно позади слоя пикселей из жидких кристаллов находится зеркальный или матовый отражающий слой. Для использования в темноте такие дисплеи снабжаются боковой подсветкой. Существуют также трансфлективные дисплеи, в которых отражающий (зеркальный) слой является полупрозрачным, а лампы подсветки располагаются позади него.
Преимущества и недостатки
В настоящее время ЖК-мониторы являются основным, бурно развивающимся направлением в технологии мониторов. К их преимуществам можно отнести: малые размер и масса в сравнении с ЭЛТ. У ЖК-мониторов, в отличие от ЭЛТ, нет видимого мерцания, дефектов фокусировки лучей, помех от магнитных полей, проблем с геометрией изображения и четкостью. Энергопотребление ЖК-мониторов в зависимости от модели, настроек и выводимого изображения может как совпадать с потреблением ЭЛТ и плазменных экранов сравнимых размеров, так и быть существенно - до пяти раз - ниже. Энергопотребление ЖК-мониторов на 95 % определяется мощностью ламп подсветки или светодиодной матрицы подсветки (англ. backlight - задний свет) ЖК-матрицы. Во многих мониторах 2007 года для настройки пользователем яркости свечения экрана используется широтно-импульсная модуляция ламп подсветки частотой от 150 до 400 и более герц.
С другой стороны, ЖК-мониторы имеют и некоторые недостатки, часто принципиально трудноустранимые, например:
- В отличие от ЭЛТ, могут отображать чёткое изображение лишь в одном («штатном») разрешении. Остальные достигаются интерполяцией с потерей чёткости. Причем слишком низкие разрешения (например 320*200) вообще не могут быть отображены на многих мониторах.
- Многие из ЖК-мониторов имеют сравнительно малый контраст и глубину чёрного цвета. Повышение фактического контраста часто связано с простым усилением яркости подсветки, вплоть до некомфортных значений. Широко применяемое глянцевое покрытие матрицы влияет лишь на субъективную контрастность в условиях внешнего освещения.
- Из-за жёстких требований к постоянной толщине матриц существует проблема неравномерности однородного цвета (неравномерность подсветки) - на некоторых мониторах есть неустранимая неравномерность передачи яркости (полосы в градиентах), связанная с использованием блоков линейных ртутных ламп.
- Фактическая скорость смены изображения также остаётся ниже, чем у ЭЛТ и плазменных дисплеев. Технология overdrive решает проблему скорости лишь частично.
- Зависимость контраста от угла обзора до сих пор остаётся существенным минусом технологии.
- Массово производимые ЖК-мониторы плохо защищены от повреждений. Особенно чувствительна матрица, незащищённая стеклом. При сильном нажатии возможна необратимая деградация. Также существует проблема дефектных пикселей. Предельно допустимое количество дефектных пикселей, в зависимости от размеров экрана, определяется в международном стандарте ISO 13406-2 (в России - ГОСТ Р 52324-2005). Стандарт определяет 4 класса качества ЖК-мониторов. Самый высокий класс - 1, вообще не допускает наличия дефектных пикселей. Самый низкий - 4, допускает наличие до 262 дефектных пикселей на 1 миллион работающих.
- Пиксели ЖК-мониторов деградируют, хотя скорость деградации наименьшая из всех технологий отображения, за исключением лазерных дисплеев, не подверженных ей.
Плазменная панель представляет собой матрицу газонаполненных ячеек, заключенных между двумя параллельными стеклянными пластинами, внутри которых расположены прозрачные электроды, образующие шины сканирования, подсветки и адресации. Разряд в газе протекает между разрядными электродами (сканирования и подсветки) на лицевой стороне экрана и электродом адресации на задней стороне.
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 в проводящий слой. Эмиссионный слой получает отрицательный заряд, а проводящий слой положительный. Под действием 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 испусканием (эмиссией) электромагнитного излучения в области видимого света. Поэтому слой и называется эмиссионным.
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.
Проектор - световой прибор, перераспределяющий свет лампы с концентрацией светового потока на поверхности малого размера или в малом объёме. Проекторы являются в основном оптико-механическими или оптическо-цифровыми приборами, позволяющими при помощи источника света проецировать изображения объектов на поверхность, расположенную вне прибора - экран.
В паре с компьютером используется именно мультимедийный проектор (также используется термин «Цифровой проектор»).На вход устройства подаётся видеосигнал в реальном времени (аналоговый или цифровой). Устройство проецирует изображение на экран. Возможно при этом наличие звукового канала.
Говоря о проекторах, стоит упомянуть так назыввемый пико-проектор. Это проектор небольшого, карманного размера. Часто выполнен в форм-факторе сотового телефона и имеет аналогичный размер. Термин «пико-проектор» также может означать миниатюрный проектор, встроенный в фотокамеру, мобильный телефон, PDA и другую мобильную технику.
Анаглифический метод
(анаглиф – по-гречески «рельефный»). На ранних этапах 3D-кинематографа в прокат выпускались только черно-белые 3D-фильмы. В каждом соответствующим образом оснащенном кинотеатре для их показа использовались два кинопроектора. Один проецировал фильм через красный фильтр, другой выводил на экран слегка смещенные по горизонтали кинокадры, пропуская их через зеленый фильтр. Посетители надевали легкие картонные очки, в которые вместо стекол были уcтановлены кусочки красной и зеленой прозрачной пленки, благодаря чему каждый глаз видел только нужную часть изображения, а зрители воспринимали «объемную» картинку. Однако оба кинопроектора при этом должны быть направлены строго на экран и работать абсолютно синхронно. В противном случае неизбежно раздвоение изображения и, как следствие, головные боли вместо удовольствия от просмотра – у зрителей.
Затворный метод.
Оптимален для просмотра цветных фильмов. В отличие от анаглифического этот метод предусматривает попеременную демонстрацию проектором изображений, предназначенных для левого и правого глаза. Благодаря тому, что чередование изображений осуществляется с высокой частотой – от 30 до 100 раз в секунду – мозг выстраивает целостную пространственную картину и зритель видит на экране цельное трехмерное изображение. Ранее данный метод назывался NuVision, в настоящее время он чаще именуется XpanD.
Поляризационный метод.
В сфере кино данное решение носит название RealD. Его суть в том, что проектор попеременно демонстрирует кинокадры, в которых световые волны имеют разное направление поляризации светового потока. В необходимых для просмотра специальных очках установлены фильтры, пропускающие только световые волны, поляризованные определенным образом. Так оба глаза получают изображения с различной информацией, на основании которой мозг формирует объемную картинку.
А вот о выпуске 3D-телевизоров, работающих в тандеме с очками, на международной выставке IFA 2009 объявили сразу несколько производителей. К примеру, Panasonic намерен уже к середине 2010 года выпустить модели телевизоров с поддержкой 3D, так же, как Sony и Loewe, делая ставку на затворный метод. Компании JVC, Philips и Toshiba также стремятся взойти на «3D-подиум», однако они отдают предпочтение поляризационному методу. LG и Samsung разрабатывают свои устройства на основе обеих технологий.
Однако данные устройства обладали целым рядом недостатков, которые отпугивали большинство покупателей. Кибершлем фирмы Forte, появившийся в середине 90-х, был громоздким, неэффективным и напоминал средневековое орудие пытки. Скромного разрешения в 640х480 точек для компьютерных программ и игр было явно недостаточно. И хотя позднее были выпущены более совершенные очки, к примеру модель LDI-D 100 фирмы Sony, но даже они были достаточно тяжелыми и вызывали сильный дискомфорт.Наверное, для многих из вас такие выражения, как плазменные технологии, плазменные мониторы звучат с некой долей экзотичности, а многие, наверняка, даже и не представляют себе, что это такое. И это понятно. Ведь плазменные мониторы на сегодняшний день - большая редкость, можно даже сказать роскошь, но, в любом случае, плазменные технологии – это очень передовые и очень перспективные технологии, которые сейчас находятся на стадии совершенствования. А, как известно, всё новое и совершенное всегда пробивает себе дорогу в жизнь. И, возможно, в скором будущем мы уже будем видеть плазменные мониторы абсолютно везде (в аэропортах, на вокзалах, в гостиницах и отелях, в различных залах для презентаций, и, может быть, даже у вас дома), и они уже не будут являться такой роскошью, которой являлись до сих пор.
Давайте всё-таки более подробно рассмотрим, что же такое плазменные мониторы или, другими словами, PDP-мониторы (PDP - plasma display panel), для чего они нужны, какими преимуществами и недостатками обладают по сравнению с другими видами мониторов и почему до сих пор для многих являются экзотикой?
Прежде всего, хочется отметить, что плазменные мониторы – это, как правило, мониторы с очень большой диагональю (40 – 60 дюймов), с совершенно плоским экраном, а сами мониторы являются очень тонкими (толщина их обычно не превышает 10 см) и одновременно очень лёгкими. И при всех этих достоинствах плазменные мониторы позволяют сохранить качество изображения на очень высоком уровне. А если учесть, что перед вашими глазами находится монитор такой величины, да который еще и показывает весьма недурно, то, я думаю, что с таким монитором вы никогда не будете скучать, например, при просмотре фильмов на презентациях. Это, на мой взгляд, действительно, очень эффектный и модный монитор.
Действительно, плазменная панель является одной из перспективных технологий плоских дисплеев. Эта технология используется уже достаточно давно, но довольно высокая потребляемая мощность и просто гигантские габаритные размеры дисплеев позволяли до сих пор использовать их разве что на улице в качестве огромных рекламных щитов с видеоизображением. Сегодня многие ведущие производители электроники имеют в своем ассортименте качественные плазменные дисплеи для профессионального и даже бытового применения. По качеству изображения и масштабным характеристикам современные плазменные дисплеи не имеют себе равных. Ведь они способны обеспечить, в силу особенностей плазменного эффекта, повышенную чёткость изображения, яркость (до 500 Кд/кв.м), контрастность (до 400:1) и очень высокую сочность цветов. Все эти качества наряду с отсутствием дрожания являются большими преимуществами таких мониторов. Плазменные мониторы обладают наряду с вышеперечисленными особенностями еще и выдающимися потребительскими качествами: наименьшей толщиной, что, несомненно, поможет вам сэкономить полезное пространство помещения (вы сможете разместить свой монитор где угодно: на полу, на стене и даже на потолке); малым весом, что упрощает задачу безопасного и удобного размещения и транспортировки монитора; самым большим углом видимости изображения (около 160 градусов). Кстати, угол видимости изображения вообще является очень важным параметром монитора. Представьте себе, что вы смотрите на монитор не под прямым углом, а немножечко со стороны, и вдруг изображение прямо на ваших глазах начинает расплываться, и в определённый момент уже совершенно ничего нельзя разобрать на экране. Такой недостаток присущ, например, многим LCD-мониторам. Плазменные же мониторы из-за большого предельного угла обзора лишают вас «удовольствия» понаблюдать за процессом «растворения» изображения прямо у вас перед глазами. Ко всему выше сказанному, наверное, стоит также добавить то, что плазменные мониторы совершенно не создают электромагнитных полей, что служит гарантией их безвредности для вашего зрения и здоровья в целом. Вспомните, например, об излучении от мониторов с электронно-лучевой трубкой. Я думаю, что никто из вас не мечтает остаться «без глаз» после нескольких лет работы за плохим монитором. Эти мониторы также совершенно не страдают от вибрации. Чего, к сожалению, нельзя сказать о CRT-мониторах с апертурной решёткой. Так что вы, в случае необходимости, сможете расположить такой монитор в зонах частых подземных толчков или, например, вблизи железной дороги. Кстати, плазменный монитор очень неплохо будет смотреться в качестве табло на современных железнодорожных вокзалах и в аэропортах в качестве информационного видео-табло.
Необходимо также отметить и стойкость плазменных мониторов к электромагнитным полям, что позволяет использовать их в промышленных условиях. Ведь даже самый мощный магнит, помещенный рядом с таким монитором, никак не способен повлиять на качество изображения. Представляете, насколько это важно в условиях промышленного производства. А что касается бытового уровня, так вы без всякого опасения сможете разместить рядом со своим монитором любые акустические колонки, не боясь увидеть на экране различные пятна, как результат намагничивания экрана (напомню, что влияние электромагнитных полей очень сильно ощущается в CRT-мониторах). Так что, этот момент придаёт ещё большую свободу вашим действиям по оформлению вашего монитора и «обвешиванию» его всякими интересными «штучками» в стиле навесных колонок.
К положительным качествам плазменных мониторов также можно добавить их небольшое время регенерации (время между посылкой сигнала на изменение яркости пикселя и фактическим её изменением). Это позволяет использовать такие мониторы для просмотра видео, что в свою очередь делает такие мониторы просто незаменимыми помощниками на различных видеоконференциях и презентациях. А если ко всему выше приведённому списку достоинств добавить также отсутствие искажений изображения и проблем сведения электронных лучей и их фокусировки, которые присущи всем CRT-мониторам, то, наверняка, многие из вас скажут: «Да это же просто идеальные мониторы!». Да, действительно, мониторы и впрямь неплохие, и, возможно, в будущем они станут достойной заменой обычных традиционных мониторов. Но не стоит преждевременно торопиться с выводами. Ведь в любой, даже самой совершенной технологии существуют свои подводные камни, которые нужно отшлифовывать. Ну и, конечно, плазменная технология не лишена недостатков, которые, собственно говоря, сейчас и являются главными препятствиями на пути продвижения плазменных мониторов на мировой рынок.
Давайте рассмотрим самые основные недостатки плазменных мониторов. Итак, самым основным недостатком, который напрямую сказывается на низкой покупательской способности этих мониторов, является их очень высокая цена. Действительно, ведь цена среднего плазменного монитора сейчас составляет около $10000. Так что потенциальным покупателем такого монитора на сегодняшний день может стать либо какая-нибудь довольно крупная компания для проведения различных презентаций и видеоконференций, а может быть просто для поднятия своего собственного имиджа, либо частное лицо, для которого вопрос цены считается второстепенным по отношению к удобству использования и престижности устройства. Хотя, с другой стороны, эти мониторы сами формируют новую потребительскую нишу, будучи практически идеальным средством для демонстрации рекламных роликов или передачи общественной информации. Так что ценовой фактор сейчас уже для многих пользователей не играет решающую роль при выборе такого монитора.
Но, к сожалению, на этом недостатки плазменных мониторов не заканчиваются. Также очень существенным недостатком плазменного монитора является довольно высокая потребляемая мощность, возрастающая при увеличении диагонали монитора. Этот недостаток связан уже непосредственно с самой технологией получения изображения с использованием плазменного эффекта. Этот факт приводит к увеличению эксплуатационных затрат на данный монитор, но самое главное – это то, что высокое энергопотребление делает невозможным использование таких мониторов, например, в портативных компьютерах. Т.е. такому монитору однозначно требуется питание от городской сети. Так что невозможность использования аккумуляторов для питания таких мониторов вводит некие ограничения на область их использования. Но с учётом всеобщей электрификации можно отнести данный недостаток в разряд незначительных.
Ещё одним недостатком плазменных мониторов является довольно низкая разрешающая способность, обусловленная большим размером элемента изображения. Но, учитывая тот факт, что эти мониторы в основном используются на презентациях, конференциях, а также в качестве различных информационных и рекламных табло, то понятно, что основная масса зрителей находится на значительном расстоянии от экранов этих мониторов. А это способствует тому, что видимая на маленьком расстоянии зернистость просто исчезает на большом расстоянии. На такие мониторы действительно нужно смотреть на расстоянии. Да и не к чему близко подходить к здоровому монитору, ведь вы должны охватить своим зрением сразу весь экран, чтобы вам не пришлось усиленно «болтать» головой в разные стороны, дабы ухватить отрывки изображения в разных частях экрана. В связи с вышесказанным, довольно низкое разрешение, как правило, не является существенным недостатком плазменных мониторов.
Ещё одним довольно значимым недостатком плазменных мониторов является сравнительно небольшой срок службы. Дело в том, что это связано с довольно быстрым выгоранием люминофорных элементов, свойства которых быстро ухудшаются, и экран становится менее ярким. Для примера, уже через несколько лет интенсивной эксплуатации яркость свечения экрана может снизиться раза в два. Поэтому срок службы плазменных мониторов ограничен и составляет 5-10 лет при довольно интенсивной эксплуатации или около 10000 часов. И именно из-за этих ограничений, такие мониторы используются пока только для конференций, презентаций, информационных щитов, т.е. там, где требуются большие размеры экранов для отображения информации. Особенно эти мониторы популярны на презентациях, ведь в этом случае срок службы монитора значительно увеличивается, т.к. он сравнительно редко находится в работе в отличие, например, от плазменного монитора, исполняющего роль круглосуточного рекламного видео-щита. Хотя, если хорошо подумать, 5-10 лет службы при интенсивной эксплуатации – это не так уж и мало. Я, например, с трудом представляю себе, например, монитор домашнего компьютера, который бы безотказно проработал больше десяти лет. А если ещё учесть тот факт, что сейчас различные фирмы-производители плазменных мониторов стараются сделать всё для увеличения срока службы мониторов, то и этот недостаток плазменных мониторов уже в скором будущем просто исчезнет.
Ещё одним недостатком плазменных мониторов является тот факт, что их размер обычно начинается с сорока дюймов. Это говорит о том, что производство дисплеев меньшего размера экономически нецелесообразно, поэтому мы вряд ли увидим плазменные панели, скажем, в портативных компьютерах. Но данный недостаток плазменных мониторов можно расценивать, как его преимущество. Ведь именно с появлением этих мониторов был преодолён барьер максимально возможной диагонали плоских мониторов. Ведь обычные LCD-мониторы просто по своей технологии производства не могут быть выполнены с большой диагональю. А технология производства плазменных мониторов позволяет сейчас производить мониторы с диагональю до 63 дюймов. Представляете, какой гигант? И я уверен, что и это ещё не предел. А ведь всё это при маленькой его толщине! Но в случае с монитором такой огромной диагонали советую вам быть предельно внимательными, аккуратными и осторожными при его транспортировке. И не забывайте, что он не любит сильных вибраций, да и механические повреждения, я думаю, ему будут совершенно ни к чему. Так что, его лучше всего перевозить в специальной коробке с пенопластом, предназначенной именно для этой цели.
Еще один, наверное, последний неприятный эффект, возможный у плазменных мониторов – это интерференция. По сути дела, интерференция – это взаимодействие света разной длинны волны, излучаемого из соседних элементов экрана. В результате этого явления в определённой мере ухудшается качество изображения. Хотя, если учесть ту яркость, контрастность и сочность цветов, то результат проявления интерференции на мониторе будет едва ли заметен. И обычный непрофессиональный пользователь наверняка просто не заметит никаких отклонений в качестве изображения вашего монитора.
Ну вот, пожалуй, и все недостатки, присущие плазменным мониторам. И если теперь сопоставить все достоинства и недостатки плазменных мониторов, то налицо существенное преобладание всевозможных достоинств. К тому же, вы, наверняка, заметили, как мы в результате рассуждений многие из недостатков с лёгкостью отметали в сторону, а в некоторых из них вообще увидели положительные моменты. Да ещё не нужно забывать, что технический прогресс не стоит на месте, и в условиях жёсткой конкуренции фирмы-производители плазменных мониторов стремятся постоянно повышать качество выпускаемой продукции. Тем самым сейчас постоянно разрабатываются всё новые и новые технологии, способствующие снижению количества недостатков и вместе с тем снижению стоимости плазменных мониторов. Вот, например, компания Philips объявила цену на свой новый монитор Philips Brilliance 420P ниже загадочного барьера в 10000$. Этот факт уже наглядно показывает, что в данный момент чётко прослеживается тенденция снижения цен на плазменные мониторы, что, естественно, делает их доступными более широкому кругу потенциальных покупателей и открывает новые горизонты для использования плазменных мониторов.
Вообще плазменный эффект известен науке довольно давно: он был открыт еще в 1966 году. Неоновые вывески и лампы дневного света - лишь некоторые виды применения этого явления свечения газов под воздействием электрического тока. А вот производство плазменных мониторов для массового потребительского рынка начинается только сейчас. Это связано и с дороговизной таких мониторов, и с их ощутимой «прожорливостью». И хотя технология изготовления плазменных дисплеев несколько проще, чем жидкокристаллических, тот факт, что она еще не поставлена на поток, способствует поддержанию высоких цен на этот пока экзотический товар.
Каким же образом плазменную технологию учёным удалось применить для создания мониторов? Плазменная технология используется при создании сверхтонких, плоских экранов. Лицевая панель такого экрана состоит из двух плоских стеклянных пластин, расположенных на расстоянии около 100 микрометров друг от друга.
Между этими пластинами находится слой инертного газа (как правило, смесь ксенона и неона), на который воздействует сильное электрическое поле. На переднюю, прозрачную пластину нанесены тончайшие прозрачные проводники - электроды, а на заднюю - ответные проводники. В современных цветных дисплеях переменного тока задняя стенка имеет микроскопические ячейки, заполненные люминофорами трех основных цветов (красного, синего и зеленого), по три ячейки на каждый пиксель. Именно при помощи смешения в определённых пропорциях этих трёх цветов и получаются различные оттенки цветного изображения в каждой точке экрана монитора. Газ, который находится между двух пластин, переходит в плазменное состояние и излучает ультрафиолетовый свет. Благодаря необычайной цветовой четкости и высокой контрастности перед вами возникает просто очень качественное изображение, которое, поверьте мне, порадует глаз даже самого дотошного зрителя.
Давайте теперь поговорим немного о компаниях и рынках, работающих в сфере производства и предложения плазменных мониторов. Конечно, сейчас очень многие компании из разных стран мира выставили на рынок свои модели плазменных мониторов, но несомненным лидером по количеству и качеству предложенных моделей являются различные Японские компании. Такие, например, как Hitachi, Sharp, NEC, Toshiba, JVC, Fujitsu, Mitsubishi, Sony, Pioneer и др. В условиях жёсткой конкуренции практически каждый производитель плазменных панелей добавляет к классической технологии собственные разработки, улучшающие цветопередачу, контрастность изображения, а также расширяющие спектр функциональных возможностей монитора. В условиях такой борьбы за лидирующее место на арене плазменных мониторов на потребительском рынке постоянно появляются всё новые и новые модели мониторов различных фирм, которые с каждым разом не только становятся качественнее, но и постоянно падают в цене, что в лучшую сторону сказывается на покупательской способности всё большего числа пользователей. Вообще, на мой взгляд, чем жёстче будет конкуренция среди лидеров по производству плазменных мониторов (а, уж поверьте мне, на сегодняшний день жёстче уже некуда), тем более качественную и дешёвую продукцию будем получать мы с вами.
Признанным лидером плазменной технологии является компания Fujitsu, которой накоплен самый большой опыт в этой области и, кроме того, этой компанией вложено огромное количество денег в разработку новых моделей мониторов. В 1995 году Fujitsu вышла на рынок с новой коммерческой серией плазменных дисплеев Plasmavision, которую совершенствует и по сей день.
Компании NEC и Thomson подтвердили решимость развивать сотрудничество в области разработки технологи плоского плазменного дисплея. Результатом такого сотрудничества является появление на потребительском рынке новой модели Thomson, обдающей более высокой разрешающей способностью, благодаря высококачественным панелям NEC. Обе компании намерены также продолжать и самостоятельные разработки.
Pioneer предлагает предназначенные для профессионального применения плазменные панели с, пожалуй, самым широким набором технологий улучшения изображения. Рынок плазменных дисплеев обязан компании Pioneer технологией сверхчеткого изображения.
Корпорация Mitsubishi выпускает сразу несколько линий плазменных мониторов с диагональю 40 дюймов: серию телевизоров DiamondPanel и серию презентационных панелей Leonardo.
В общем, каждая компания «крутится» как хочет и как может, стремясь обойти своих конкурентов. И это нормально. Ведь всё это способствует улучшению качества и снижению цены на плазменные мониторы.
По данным компании Display Search, занимающейся исследованием рынка плоскоэкранных дисплеев скачок продаж в 2001 г. по сравнению с 2000 г. составил 176% (152000 единиц в 2000, 420000 единиц в 2001 году), хотя приведенные исследования касаются, прежде всего, американского рынка плазменных дисплеев. Цифры для европейского рынка и, тем более, для российского выглядят значительно скромнее, однако динамика развития отрасли совпадает.
В любом случае, налицо перспективность развития рынка плазменных мониторов. И сейчас плазменные технологии по праву можно назвать технологиями 21 века. Ведь действительно можно проследить тенденцию вытеснения традиционных мониторов плазменными. Хотя пока о полном вытеснении говорить ещё очень рано, всё равно, например, налицо вытеснение видеопроекторов для домашних кинотеатров плазменными мониторами. В плазменных мониторах, в отличие от видеопроекторов домашних кинотеатров нет необходимости располагать проецирующее устройство на расстоянии от экрана - с активной технологией отображения информации все размещено в плоском корпусе. Также стоит отметить то, что изображение на экране плазменного монитора прекрасно видно, не зависимо от условий освещённости помещения, в то время как для того, чтобы комфортно посмотреть, например, фильм в домашнем кинотеатре, который работает при помощи видеопроектора, вам просто необходимо будет затемнить вашу комнату. Иначе, в светлый ясный день увидеть чёткое изображение вам так и не удастся. А вот на экране плазменного монитора вы всегда будете видеть насыщенное изображение великолепного качества. Так что видеопроекторы, которые до сих пор так и не дошли до рядового пользователя из-за своей очень высокой цены (комплект оборудования для домашнего кинотеатра может стоить 15-25 тыс. долларов) видимо потихонечку, не спеша так и «отплывут» на второй план с появлением всё более новых моделей плазменных мониторов.
Плазменные мониторы - это совершенно новое поколение техники для отображения видео и компьютерной информации, пришедшее на смену привычным CRT-мониторам. Плазменная технология - это технология будущего. В наше время уникальные характеристики плазменных мониторов открывают перед собой широкие возможности для их применения. Благодаря минимальной толщине мониторов - менее 10 сантиметров, широкому углу обозрения и небольшому весу, плазменные дисплеи с каждым днем приобретают все более прочную репутацию очень привлекательного и соблазнительного объекта, способного украсить любую стену. Их можно использовать практически везде: в аэропортах и на вокзалах, в супермаркетах и в казино, в банках и гостиницах, на выставках и конференциях, на презентациях и различных шоу, на телестудиях и в бизнес центрах. И этим списком круг применения плазменных мониторов не ограничивается. Уникальные характеристики мониторов позволяют использовать их также и для промышленного производства. Удобная эргономическая конструкция, позволяющая размещать монитор в любом удобном для вас месте, и специальные фирменные, а значит, кстати, и не дешёвые аксессуары позволяют устанавливать мониторы на полу, вешать их на стены с разным уровнем наклона, подвешивать к потолку и т.д.
В дополнение к плазменным мониторам существует целый спектр дополнительного оборудования, такого, например, как акустические колонки, всевозможные подставки, тумбочки и кронштейны для крепления, которые, как правило, продаются отдельно за большие деньги. Дорогие они по той причине, что, во-первых, они фирменные, а, во-вторых, как правило, сделаны специально для определённой модели монитора, а значит, они идеально подходят по дизайну именно к этому монитору. А с другим дополнительным оборудованием монитор, наверняка, уже не будет выглядеть так престижно и аккуратно. И в этой ситуации вы, наверное, со мной согласитесь, что нерационально будет «лепить» на Мерседес колёса от Жигулей. И из-за этого пользователю ничего не остаётся делать, как покупать все эти «прибамбасы» для своего монитора по баснословным ценам.
Из всего выше сказанного можно сделать один вывод: за плазменными мониторами большое будущее, а нам – рядовым пользователям остаётся только ждать и надеяться на то, что когда-нибудь цены на эти мониторы упадут настолько, что они станут для нас доступными, и мы сможем наслаждаться высоким качеством изображения даже у себя дома.
В плазменных мониторах (PDP - Plasma Display Panels) изображение формируется сопровождаемыми излучением света газовыми разрядами в пикселах панели. Конструктивно панель состоит из трех стеклянных пластин, на две из которых нанесены тонкие прозрачные проводники: на одну пластину - горизонтально, на другую - вертикально. Между ними находится третья пластина, в которой в местах пересечения проводников двух первых пластин имеются сквозные отверстия, это и есть пикселы. Эти отверстия при сборке панели заполняются инертным газом: неоном или аргоном. При подаче высокочастотного напряжения на один из вертикально и один из горизонтально расположенных проводников в отверстии, находящемся на их пересечении, возникает газовый разряд.
Плазма газового разряда излучает свет в ультрафиолетовой части спектра, который вызывает свечение частиц люминофора в диапазоне, видимом человеком. Фактически, каждый пиксел на экране работает, как обычная лампа дневного света.
При разрешающей способности 512 х 512 пикселов панель имеет размеры порядка 200 х 200 мм, при 1024 х 1024 пиксела - 400 х 400; толщина панели порядка 6-8 мм.
Высокая яркость и контрастность наряду с отсутствием дрожания являются большими преимуществами таких мониторов. Кроме того, угол по отношению к нормали, под которым можно увидеть хорошее изображение на плазменных мониторах, существенно больше, чем 45° в случае с LCD-мониторами. Главными недостатками такого типа мониторов являются довольно высокая потребляемая мощность, возрастающая при увеличении диагонали монитора, и низкая разрешающая способность, обусловленная большим размером элемента изображения. Кроме того, свойства люминофорных элементов быстро ухудшаются, и экран становится менее ярким, поэтому срок службы плазменных мониторов ограничен 10000 часами (это около 5 лет в офисных условиях). Из-за этих ограничений такие мониторы используются пока только для конференций, презентаций, информационных щитов, то есть там, где требуются большие размеры экранов для отображения информации. Сейчас ведутся работы по созданию технологии PALC (Plasma Addressed Liquid Crystal), которая обещает соединить в себе преимущества плазменных и LCD-экранов с активной матрицей с целью эффективного использования PALC-панелей в компьютерах.
Конец работы -
Эта тема принадлежит разделу:
Основные блоки ЭВМ, их назначение и функциональные характеристики
Херсонський національний технічний університет.. кафедра інформаційних технологій.. рег конспект лекцій для студентів курсу для..
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
| Твитнуть |
Все темы данного раздела:
Конспект лекцій
з дисципліни «Архітектура комп"ютерів»
для студентів 2 курсу
для спеціальності 6.0915.01 «Комп"ютерні системи та мережі»
напряму 0915 «Комп’ютерна інженер
Микропроцессор
Микропроцессор (МП) - центральное устройство ПК, предназначенное для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.
В состав м
Системная шина
Системная шина - основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. Системная шина включает в себя:
□ кодовую шину данных (КШ
Основная память
Основная память (ОП) предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками машины. ОП содержит два вида запоминающих устройств: постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и о
Внешняя память
Внешняя память относится к внешним устройствам ПК и используется для долговременного хранения любой информации, которая может когда-либо потребоваться для решения задач. В частности, во внешней пам
Внешние устройства
Внешние устройства (ВУ) ПК - важнейшая составная часть любого вычислительного комплекса, достаточно сказать, что по стоимости ВУ составляют до 80-85 % стоимости всего ПК.
ВУ ПК обеспечиваю
Дополнительные интегральные микросхемы
К системной шине и к МП ПК наряду с типовыми внешними устройствами могут быть подключены и некоторые дополнительные интегральные микросхемы, расширяющие и улучшающие функциональные возможности микр
Элементы конструкции ПК
Конструктивно ПК выполнены в виде центрального системного блока, к которому через разъемы-стыки подключаются внешние устройства: дополнительные блоки памяти, клавиатура, дисплей, пр
Функциональные характеристики ЭВМ
Основными функциональными характеристиками ЭВМ являются:
1. Производительность, быстродействие, тактовая частота.
2. Разрядность микропроцессора и кодовых шин интерфейса.
Производительность, быстродействие, тактовая частота
Производительность современных компьютеров измеряют обычно в миллионах операций в секунду. Единицами измерения служат:
□ МИПС (MIPS - Millions Instruction Per Second) - для операций
Разрядность микропроцессора и кодовых шин интерфейса
Разрядность - это максимальное количество разрядов двоичного числа, над которым одновременно может выполняться машинная операция, в том числе и операция передачи информации; чем больше разрядность,
Тип и емкость оперативной памяти
Емкость (объем) оперативной памяти измеряется обычно в мегабайтах. Напоминаем, что 1 Мбайт = 1024 Кбайт = 10242 байт.
Многие современные прикладные программы с оперативной памят
Наличие, виды и емкость кэш-памяти
Кэш-память - это буферная, недоступная для пользователя быстродействующая память, автоматически используемая компьютером для ускорения операций с информацией, хранящейся в более медленно действующи
Вопросы для самопроверки
1. Нарисуйте блок-схему персонального компьютера.
2. Дайте характеристику основных блоков компьютера.
3. Дайте краткую характеристику устройств, входящих в состав микропроцессора.
Микропроцессоры
Наиболее важными компонентами любого компьютера, обусловливающими его основные характеристики, являются микропроцессоры, системные платы и интерфейсы.
Микропроцессор (МП),
Микропроцессоры типа CISC
Большинство современных ПК типа IBM PC используют МП типа CISC, выпускаемые многими фирмами: Intel, AMD, Cyrix, IBMи т. д. «Законодателем мод» здесь выступает Intel, но ей «на пятк
Микропроцессоры Pentium
Микропроцессоры 80586 (Р5) более известны по их товарной марке Pentium, которая запатентована фирмой Intel (МП 80586 других фирм имеют иные обозначения: К5 у фирмы AMD, Ml у фирмы Cyrix и т. д.). Э
Микропроцессоры Pentium Pro
В сентябре 1995 года были выпущены МП шестого поколения 80686 (Р6), торговая марка Pentium Pro. Микропроцессор состоит из двух кристаллов: собственно МП и кэш-памяти. Но он не полностью совместим с
Микропроцессоры Pentium MMX и Pentium II
В 1997 году появились модернизированные для работы в мультимедийной технологии микропроцессоры Pentium и Pentium Pro, получившие торговые марки, соответственно, Pentium MMX (MMX - MultiMedia eXtent
Микропроцессоры Pentium III
Появившиеся в 1999 году процессоры Pentium III (Coppermine) являются дальнейшим развитием Pentium II. Их главным отличием является основанное на новом блоке 128-разрядных регистров расширение набор
Микропроцессоры Pentium 4
Модификация МП Pentium - Pentium 4 - предназначена для высокопроизводительных компьютеров, в первую очередь серверов, рабочих станций класса high-end и мультимедийных игровых ПК. Рассмотрим основны
Технология НТ
Технология Hyper Treading (tread - поток) реализует многопотоковое исполнение программ: на одном физическом процессоре можно одновременно исполнять два задания или два потока команд одной программы
Технология RAID
Большинство новых микропроцессоров поддерживают технологию Intel RAID (Redundant Array Intensive Disk - массив недорогих дисков с избыточностью). Достоинством этой технологии является простота орга
Новая маркировка МП фирмы Intel
Начиная с 2004 года фирма Intel вводит новую маркировку своих микропроцессоров. Вводимый фирмой единый трехзначный номер процессора будет учитывать сразу несколько характеристик: базовую архитектур
Микропроцессоры Over Drive
Интерес представляют МП Over Drive, по существу, являющиеся своеобразными сопроцессорами, обеспечивающими для МП 80486 режимы работы и эффективное быстродействие, характерные для МП Pentium, а для
Микропроцессоры типа RISC
Микропроцессоры типа RISC содержат только набор простых, чаще всего встречающихся в программах команд. При необходимости выполнения более сложных команд в микропроцессоре производится их автоматиче
Микропроцессоры типа VLIW
Это сравнительно новый и весьма перспективный тип МП. Микропроцессоры типа VLIWв 2004году выпускают фирмы:
□ Transmeta - это микропроцессор Crusoe м
Физическая и функциональная структура микропроцессора
Физическая структура микропроцессора достаточно сложна. Ядро процессора содержит главный управляющий и исполняющие модули - блоки выполнения операций над целочисленными данными. К локальным управля
Устройство управления
Устройство управления (УУ) является функционально наиболее сложным устройством ПК - оно вырабатывает управляющие сигналы, поступающие по кодовым шинам инструкций (КШИ) во все блоки машины. Упрощенн
Арифметико-логическое устройство
Арифметико-логическое устройство (АЛУ) предназначено для выполнения арифметических и логических операций преобразования информации. Функ-
ционально в простейшем варианте АЛУ (рис. 8.2) сос
Микропроцессорная память
Микропроцессорная память (МПП) базового МП 8088 включает в себя 14 двухбайтовых запоминающих регистров. У МП 80286 и выше имеются дополнительные регистры, например, у МП типа VLIW е
Универсальные регистры
Регистры АХ, ВХ, СХ и DX являются универсальными (их часто называют регистрами общего назначения - РОН); каждый из них может использоваться для временного хранения любых данных, при этом позволено
Сегментные регистры
Регистры сегментной адресации CS, DS, SS, ES используются для хранения начальных адресов полей памяти (сегментов), отведенных в программах для хранения1:
□ команд программ
Регистры смещений
Регистры смещений (внутрисегментной адресации) IP, SP, BP, SI,DI предназначены для хранения относительных адресов ячеек памяти внутри сегментов (смещений относительно начала сегментов):
&n
Регистр флагов
Регистр флагов F содержит условные одноразрядные признаки-маски, или флаги, управляющие прохождением программы в ПК; флаги работают независимо друг от друга, и лишь для удобства они помещены в един
Вопросы для самопроверки
1. Дайте краткую характеристику микропроцессора, его структуры, назначения, основных параметров.
2. Назовите и поясните основные функции, выполняемые микропроцессором.
3. Назовите
Системные платы
Системная (system board, SB), или объединительная, материнская (mother board, MB) плата - это важнейшая часть компьютера, содержащая его основные электронные компонент
Разновидности системных плат
В настоящее время десятки фирм выпускают большое число системных плат, различающихся и конструктивно, и по типу поддерживаемых ими микропроцессоров, и по тактовой частоте их работы, и по величине р
Чипсеты системных плат
Микропроцессоры, устанавливаемые на материнской плате, в определенном диапазоне моделей можно менять, а главным несменяемым функциональным компонентом СП является набор системных ми
Вопросы для самопроверки
1. Поясните роль системной платы в ПК.
2. Назовите основные устройства, расположенные на системной плате ПК.
3. Назовите основные форматы системных плат.
4. Дайте краткую
Интерфейсные системы ЭВМ
Интерфейс (interface) - совокупность средств сопряжения и связи, обеспечивающая эффективное взаимодействие систем или их частей.
(В компьютерной литературе иногда вм
Шины расширений
1. Шина PC/XT - 8-разрядная шина данных и 20-разрядная шина адреса, рассчитанная на тактовую частоту 4,77 МГц; имеет 4 линии для аппаратных прерываний и 4 канала для прямого доступа в память (канал
Локальные шины
Современные вычислительные системы характеризуются:
□ стремительным ростом быстродействия микропроцессоров и некоторых внешних устройств
□ появлением программ, требующ
Периферийные шины
Периферийные шины обеспечивают связь центральных устройств машины с внешними устройствами (дисковые накопители, клавиатура, мышь, сканер и др.). Они являются внешними интерфейсами Э
Универсальные последовательные шины
В 2003-2004 годах произошли революционные изменения в интерфейсных системах ЭВМ: сначала произошел переворот в сторону последовательных интерфейсов, а в 2004 году стали активно развиваться и беспро
Последовательная шина USB
Первая и самая распространенная сейчас последовательная шина - это USB (Universal Serial Bus) - универсальная последовательная шина. Она появилась в 1995 году и была призвана заменить такие устарев
Стандарт IEEE 1394
IEEE 1394 (Institute of Electrical and Electronic Engineers 1394 - стандарт Института инженеров по электротехнике и электронике 1394) - новый и перспективный последовательный интерфейс, предназначе
Последовательный интерфейс SATA
В конце 2000 года группа компаний Working Group (Intel, IBM, Maxtor, Quantum, Seagate и др.) анонсировала новый чрезвычайно эффективный последовательный интерфейс Serial ATA (SATA), обеспечивающий
Семейство последовательных интерфейсов PCI Express
Пожалуй, наиболее перспективно и представляет существенный интерес семейство последовательных интерфейсов PCI Express, информация о базовом протоколе которого появилась в июле 2002 года. PCI Expres
Беспроводные интерфейсы
Беспроводные (wireless) интерфейсы применяются для передачи данных на расстояния от нескольких десятков сантиметров до нескольких километров. Они наиболее удобны для пользователей,
Интерфейсы IrDA
Одним из первых беспроводных интерфейсов, нашедших применение в компьютерах, был стандарт IrDA, связь в котором осуществляется по каналу инфракрасного излучения. Инфракрасный диапазон использовался
Интерфейс Bluetooth
Bluetooth - технология передачи данных по радиоканалам в диапазоне частот около 2,5 ГГц на короткие расстояния даже при отсутствии прямой видимости между устройствами. Первоначально Bluetoot
Интерфейс WUSB
Фирма Intel в качестве основной замены Bluetooth предложила беспроводную версию интерфейса USB - интерфейс WUSB (Wireless USB), который, по ее прогнозам, к 2006 году должен был вытеснить «голубой з
Семейство интерфейсов WiFi
Интерфейсы WiFi относятся к группе интерфейсов, обеспечивающих беспроводной доступ компьютеров к сетям. Базовый стандарт IEEE 802.11 или WiFi (Wireless Fidelity - «беспроводная преданность») был ра
Интерфейсы WiMax
Технология беспроводной связи WiMax - это коммерческое название стандарта IEEE 802.16a, заявленного в январе 2003 года. Это третья версия стандарта IEEE 802.16, впервые предложенного в декабре 2001
Прочие интерфейсы
□ PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association - ассоциация производителей плат памяти для персональных компьютеров) - внешняя шина компьютеров класса ноутбуков. Другое наз
Вопросы для самопроверки
1. Что такое интерфейс?
2. Какие функции выполняет интерфейс?
3. Дайте краткую характеристику шины ISA.
4. Дайте краткую характеристику семейства интерфейсов PCI.
Запоминающие устройства ПК
Персональные компьютеры имеют четыре уровня памяти:
□ микропроцессорная память (МПП);
□ регистровая кэш-память;
□ основная память (ОП);
Статическая и динамическая оперативная память
Оперативная память может составляться из микросхем динамического (Dynamic Random Access Memory - DRAM) или статического (Static Random Access Memory - SRAM) типа.
Память статического
Регистровая кэш-память
Регистровая кэш-память - высокоскоростная память сравнительно большой емкости, являющаяся буфером между ОП и МП и позволяющая увеличить скорость выполнения операций. Регистры кэш-памяти недо
Физическая структура основной памяти
Упрощенная структурная схема модуля основной памяти при матричной его организации представлена на рис. 11.1.
При матричной организации адрес ячейки, поступающий в регистр адреса, например
DIP, SIP и SIPP
DIP(Dual In-line Package - корпус с двухрядным расположением выводов) - одиночная микросхема памяти, сейчас используется только в составе укрупненных модулей (в составе модулей SIM
FPM DRAM
FPM DRAM(Fast Page Mode DRAM) - динамическая память с быстрым страничным доступом, активно используется с микропроцессорами 80386 и 80486. Память со страничным доступом отличается
RAM EDO
RAM EDO(EDO - Extended Data Out, расширенное время удержания (доступности) данных на выходе), фактически, представляют собой обычные микросхемы FPM, к которым добавлен набор регист
BEDO DRAM
BEDO DRAM(Burst Extended Data Output, EDO с блочным доступом). Современные процессоры благодаря внутреннему и внешнему кэшированию команд и данных обмениваются с основной памятью п
DDR SDRAM
DDR SDRAM(Double Data Rate SDRAM - SDRAM II). Вариант памяти SDRAM, осуществляющий передачу информации по обоим фронтам тактового сигнала. Это позволяет удвоить пропускную способно
Постоянные запоминающие устройства
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, или ROM- Read Only Memory, память только для чтения) также строится на основе установленных на материнской плате модулей (кассет) и
Логическая структура основной памяти
Структурно основная память состоит из миллионов отдельных однобайтовых ячеек памяти. Общая емкость основной памяти современных ПК обычно лежит в пределах от 16 до 512 Мбайт. Емкость
Внешние запоминающие устройства
Устройства внешней памяти, или, иначе, внешние запоминающие устройства (ВЗУ), весьма разнообразны. Их можно классифицировать по целому ряду признаков: по виду носителя, по ти
Файлы, их виды и организация
Файлом называется именованная совокупность данных на внешнем носителе информации. В ПК понятие файла применяется в основном к данным, хранящимся на дисках (реже - на кассетной магнитной лент
Управление файлами
Доступом называется обращение к файлу с целью чтения или записи в него информации.
Файловая система поддерживает два типа доступа к файлам:
□ последовательный метод доступа;
Атрибуты файлов
Атрибут - это классифицирующий файл признак, определяющий способ его использования, права доступа к нему и т. д. ОС DOS допускает задание следующих элементов в атрибуте:
Логическая организация файловой системы
Упорядочение файлов, хранящихся в дисковой памяти, называется логической организацией файловой системы. Основой логической организации являются каталоги. Каталогом называется специальный файл, в ко
Спецификация файла
Для того чтобы операционная система могла обратиться к файлу, необходимо указать:
□ диск;
□ каталог;
□ полное имя файла.
Эта информация наличес
Размещение информации на дисках
Дорожки диска разбиты на секторы. В одном секторе дорожки обычно размещается 512 байт данных. Обмен данными между НМД и ОП осуществляется последовательно кластерами.
Адресация информации на диске
Используются следующие системы адресации информации на МД:
□ в BIOS - трехмерная: номер цилиндра (дорожки), магнитной головки (стороны диска), сектора;
□ в DOS - после
Накопители на жестких магнитных дисках
Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД, жесткие диски, Hard Disk Drive - HDD) представляют собой устройства, предназначенные для длительного хранения информации. В качестве на
Переносные дисковые накопители
В последнее время переносные накопители (их также называют внешними, мобильными, съемными, а портативные их варианты - карманными - Pocket HDD) получили широкое распространение. Питание переносных
Jaz 1Gb, Jaz 2Gb
Модели Jaz 1Gb, Jaz 2Gb,разработанные компанией Iomega (Jaz 1Gb поддерживают жесткие диски емкостью 1 Гбайт, а дисководы Jaz 2 Gb - диски емкостью 1 и 2 Гбайт). Iomega Jaz 2Gb-диск
ZIV1, ZIV2
ZIV- весьма изящный миниатюрный дисковый накопитель форм-фактора 2,5 дюйма со специальным контроллером, подключаемым к интерфейсам USB 1.1 (ZIV1) или USB 2.0 (ZIV2). Типовой размер
Дисковые массивы RAID
В машинах-серверах баз данных и в суперкомпьютерах часто применяются дисковые массивы RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks - массив недорогих дисков с избыточностью), в которых несколь
Накопители на гибких магнитных дисках
Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД, флоппи-дисководы, Floppy Disk Drive, FDD) - устройства, предназначенные для записи и чтения информации с гибких магнитных дисков (ГМД, д
Накопители на флоптических дисках
Накопители на флоптических дискахвыполняют обычную магнитную запись информации, но с существенно большей плотностью размещения дорожек на поверхности диска. Такая плотность достига
Дисководы Zip
Самыми распространенными после флоппи-дисководов (FDD) приводами гибких дисков являются дисководы Zip,разработанные фирмой Iomega в 1995 году. Устройства Zip базируются на традицио
Форматирование дисков и правила обращения с ними
Каждый новый диск в начале работы с ним следует отформатировать. Форматирование диска - это создание структуры записи информации на ее поверхности: разметка дорожек, секторов, запись маркеров и дру
Накопители на оптических дисках
Появившийся в 1982 году благодаря фирмам Philips и Sony оптический компакт-диск произвел кардинальный переворот в области персональных компьютеров и индустрии развлечений. Компакт-д
Неперезаписываемые лазерно-оптические диски CD-ROM
Массовое распространение получили CD-ROM. Компакт-диск представляет собой пластиковый поликарбонатовый круг диаметром 4,72 дюйма (встречаются компакт-диски диаметром 3,5; 5,25; 12 и 14 дюймов) и то
Оптические диски с однократной записью
Накопители CD-R позволяют однократно записывать информацию на диски с форм-фактором 4,72 и 3,5 дюйма. Для записи используются специальные заготовки дисков, иногда называемые болванками (target). На
Оптические диски с многократной записью
Накопители CD-RW позволяют многократно записывать информацию на диски с отражающей поверхностью, под которую нанесен слой типа Ag-In-Sb-Te (содержащий серебро, индий, сурьму, теллур) с изменяемой ф
Цифровые диски DVD
Настоящий переворот в технике внешних запоминающих устройств готовы совершить новые, впервые появившиеся в 1996 году цифровые видеодиски, имеющие габариты обычных CD-ROM, но значительно большей емк
Накопители на магнитооптических дисках
Принцип работы магнитооптического накопителя (Magneto Optical) основан на использовании двух технологий - лазерной и магнитной. Запись информации осуществляется на магнитном носител
Накопители на магнитной ленте
Накопители на магнитной ленте были первыми ВЗУ вычислительных машин.
В универсальных компьютерах широко использовались и используются накопители на бобинной магнитной ленте (НМЛ), а в перс
Устройства флеш-памяти
Флеш-диски (Flash Disks) - весьма популярный и очень перспективный класс энергонезависимых запоминающих устройств. Флеш-диски (твердотельные диски) являются модификацией HDD и представляют собой ус
Вопросы для самопроверки
1. Приведите классификацию запоминающих устройств ПК и дайте краткую характеристику отдельных классов.
2. Что такое и где используется статическая оперативная память, динамическая оператив
Видеотерминальные устройства
Видеотерминальные устройства предназначены для оперативного отображения текстовой и графической информации в целях визуального восприятия ее пользователем. Видеотерминал состоит из
Видеомониторы на базе ЭЛТ
В состав монитора входят:
□ электронно-лучевая трубка;
□ блок разверток;
□ видеоусилитель;
□ блок питания и т. д.
Электронно-луч
Монохромные мониторы
Монохромные мониторы существенно дешевле цветных, имеют более четкое изображение и большую разрешающую способность, позволяют отобразить десятки оттенков «серого цвета», менее вредны для здо
Цветные мониторы
В цветном CRT-мониторе используются три электронные пушки, в отличие от одной пушки, применяемой в монохромных мониторах. Каждая пушка отвечает за один из трех основных цветов: красный (Red
Виды развертки изображения на мониторе
Блок разверток может подавать в отклоняющую систему монитора напряжения разной формы, от которой зависит вид развертки изображения. Различают три типа разверток:
□ растровую;
Цифровые и аналоговые мониторы
В зависимости от вида управляющего лучом сигнала мониторы бывают аналоговые и цифровые.
В аналоговых мониторах ручное управление строится на основе поворотных потенциометров, в цифровых -
Размер экрана монитора
Мониторы выпускаются с экранами разных размеров.
Размер экрана монитора задается обычно величиной его диагонали в дюймах: для IBM PC-совместимых ПК приняты типоразмеры экранов 12, 14, 15,
Вертикальная (кадровая) развертка
Важной характеристикой монитора является частота его кадровой развертки. Смена изображений (кадров) на экране с частотой 25 Гц воспринимается глазом как непрерывное движение, но глаз при этом из-за
Разрешающая способность мониторов
Видеомониторы обычно могут работать в двух режимах: текстовом и графическом.
В текстовом режиме изображение на экране монитора состоит из отображаемых символов расширенного набора ASCII, ф
Частотная полоса пропускания
Ширина полосы пропускания частот имеет важное самостоятельное значение, поскольку от нее зависит четкость изображения на экране (очень часто на коробке от монитора указывается только это значение).
Эргономичность электронно-лучевых мониторов
Эргономичность монитора определяется удачным подбором таких характеристик, как качество картинки на экране, габариты, вес, дизайн монитора, а также, в большей степени, его безвредно
Стандарт ТСО-99
Требования, которые ТСО-99 предъявляет к обычным электронно-лучевым (CRT) мониторам, делятся на 6 основных категорий. В первых двух объединены свойства, характеризующие визуальную эргономичность ап
Защитные фильтры для мониторов и их выбор
Итак, даже если видеомонитор полностью удовлетворяет требованиям международного стандарта MPR-2 (дисплеи Low Radiation), от его излучений желательна дополнительная защита. Предложений на этот счет
Мониторы на жидкокристаллических индикаторах
Мониторы на жидкокристаллических индикаторах (ЖКИ, LCD - Liquid Crystal Display) - это цифровые плоские мониторы.
Эти мониторы используют специальную прозрачную жидкость, которая при опред
Электролюминесцентные мониторы
Электролюминесцентные мониторы (FED - Field Emission Display) в качестве панели используют две тонкие стеклянные пластины с нанесенными на них прозрачными проводами. Одна из этих пластин покрыта сл
Светоизлучающие мониторы
В светоизлучающих мониторах (LEP - Light Emitting Polymer) используется в качестве панели полупроводниковая полимерная пластина, элементы которой под действием электрического тока начинают светитьс
Стереомониторы
Разработано и второе поколение мониторов, создающих объемное трехмерное изображение. Для создания трехмерного (3D), а точнее стереоскопического изображения необходимо показывать левому и правому гл
Видеоконтроллеры
Видеоконтроллер {видеоадаптер) является внутрисистемным устройством, преобразующим данные в сигнал, отображаемый монитором, и непосредственно управляющим монитором и выводом
Вопросы для самопроверки
1. Приведите многоаспектную классификацию мониторов.
2. Перечислите и поясните основные параметры, учитываемые при выборе ЭЛТ-монитора.
3. Поясните основные факторы, влияющие на з
Клавиатура
Клавиатура- важнейшее для пользователя устройство, с помощью которого осуществляется ввод данных, команд и управляющих воздействий в ПК. На клавишах нанесены буквы латинского и нац
Графический манипулятор мышь
Следует кратко остановиться и на другом типе устройств ручного ввода информации в ПК. Речь идет о графических манипуляторах, в качестве которых используются сенсорные экраны, планше
Принтеры
Печатающие устройства (принтеры) - это устройства вывода данных из компьютера, преобразующие ASCII-коды и битовые последовательности в соответствующие им символы и фиксирующи
Матричные принтеры
В матричных принтерах изображение формируется из точек ударным способом, поэтому их более правильно называть ударно-матричные принтеры, тем более что и прочие типы знакосинтезирующих принтер
Струйные принтеры
Это самые распространенные в настоящее время принтеры. Струйные принтеры в печатающей головке вместо иголок имеют тонкие трубочки - сопла, через которые на бумагу выбрасываются мельчайшие капельки
Лазерные принтеры
Лазерные принтеры обеспечивают наиболее качественную печать с наивысшими разрешением и скоростью. В них применяется электрографический способ формирования изображений, используемый
Термопринтеры
Термопринтеры относятся к группе матричных принтеров. В них используется термоматрица и специальная термобумага или термокопирка. Принцип действия термопринтера весьма прост. Печата
Твердочернильные принтеры
Твердочернильная технология разработана фирмой Tektronix, являющейся частью компании Xerox. Красители, используемые в твердочернильном принтере, представляют собой твердые кубики цв
Сервисные устройства
Быстродействующие принтеры, как уже отмечалось, имеют собственную буферную память, используемую как при обмене данными с ПК, так и для хранения загружаемых шрифтов. Память у матричных принтеров неб
Сетевые принтеры
Сетевой принтер - принтер, имеющий IP-адрес и, таким образом, являющийся своеобразным веб-сайтом. К такому принтеру можно обращаться через IP-адрес с помощью обычного браузера, извлекать полную инф
Сканеры
Сканер - это устройство ввода в компьютер информации непосредственно с бумажного документа. Это могут быть тексты, схемы, рисунки, графики, фотографии и другая информация. Сканер, п
Типы сканеров
Ручные сканеры конструктивно самые простые - они состоят из линейки свето-диодов и источника света, помещенных в единый корпус. Перемещение по изображению такого сканера
Векторный
В растровом формате изображение запоминается в файле в виде мозаичного набора множества точек, соответствующих пикселам отображения этого изображения на экране дисплея. Файл, созда
Дигитайзеры
Дигитайзер (digitizer), или графический планшет, - это устройство, главным назначением которого является оцифровка изображений. Он состоит из двух частей: основания
Основные характеристики дигитайзеров
Дигитайзеры бывают:
□ электростатические;
□ электромагнитные.
В электростатических дигитайзерах регистрируется локальное изменение электростатического
Плоттеры
Плоттеры (plotter, графопостроитель) - устройства вывода графической информации (чертежей, схем, рисунков, диаграмм и т. д.) из компьютера на бумажный или иной вид носителя.
Типы плоттеров
Перьевые плоттеры (pen plotter) - это электромеханические устройства векторного типа, в которых изображение создается путем вычерчивания линий при помощи пишущего элемента, обобщенно называе
Вопросы для самопроверки
1. Назовите и кратко охарактеризуйте основные разновидности клавиатур.
2. Назовите и кратко охарактеризуйте основные разновидности графических манипуляторов.
3. Назовите основные
