» » »

40. Видеомониторы на плоских панелях. Мониторы на жидкокристаллических индикаторах, TMOS-мониторы, плазменные, электролюминесцентные и светоизлучающие мониторы.

Видеомониторы

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.


Жидкокристаллический дисплей

(ЖК-дисплей, ЖКД, англ. Liquid crystal display, LCD), также Жидкокристаллический монитор (ЖК-монитор) — плоский дисплей на основе жидких кристаллов, а также монитор на основе такого дисплея.

LCD TFT (англ. Thin film transistor — тонкоплёночный транзистор) — разновидность жидкокристаллического дисплея, в котором используется активная матрица, управляемая тонкоплёночными транзисторами. Усилитель для каждого субпиксела применяется для повышения быстродействия, контрастности и чёткости изображения дисплея.

Жидкокристаллические дисплеи были разработаны в 1963 году в исследовательском центре Давида Сарнова (David Sarnoff) компании RCA (Принстон, штат Нью-Джерси).

Дисплей на жидких кристаллах используется для отображения графической информации в компьютерных мониторах (также и в ноутбуках), телевизорах, телефонах, цифровых фотоаппаратах, * электронных книгах, навигаторах, также — электронных переводчиках, калькуляторах, часах и тп. (реже, в них в основном используются ЖКИ), а также во многих других электронных устройствах.

Изображение в нём формируется с помощью отдельных элементов, как правило, через систему развёртки. Простые приборы с дисплеем (электронные часы, телефоны, плееры, термометры и пр.) могут иметь монохромный или 2-5 цветный дисплей. Многоцветное изображение формируется с помощью RGB-триад.

На 2008 год в большинстве настольных мониторов на основе TN- (и некоторых *VA) матриц, а также во всех дисплеях ноутбуков используются матрицы с 18-битным цветом (6 бит на каждый RGB-канал), 24-битность эмулируется мерцанием с дизерингом.

Технические характеристики
Важнейшие характеристики ЖК-дисплеев:


Разрешение — горизонтальный и вертикальный размеры, выраженные в пикселях. В отличие от ЭЛТ-мониторов, ЖК имеют одно фиксированное разрешение, остальные достигаются интерполяцией.


Размер точки (размер пиксела) — расстояние между центрами соседних пикселей. Непосредственно связан с физическим разрешением.
Соотношение сторон экрана (пропорциональный формат) — отношение ширины к высоте (5:4, 4:3, 3:2 {15÷10} 8:5 {16÷10}, 5:3 {15÷9}, 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 канделах на квадратный метр.


Время отклика — минимальное время, необходимое пикселю для изменения своей яркости. Составляется из двух величин: 
Время буферизации — input lag. Высокое значение мешает в динамичных играх; обычно умалчивается; измеряется сравнением с кинескопом в скоростной съёмке. Сейчас (2011) в пределах 20—50 мс; в отдельных ранних моделях достигало 200 мс.


Время переключения — именно оно указывается в характеристиках монитора. Высокое значение ухудшает качество видео; методы измерения неоднозначны. Сейчас практически во всех мониторах заявленное время переключения не превышает 10 мс.


Угол обзора — угол, при котором падение контраста достигает заданного, для разных типов матриц и разными производителями вычисляется по-разному, и часто не подлежит сравнению. Некоторые производители указывают в тех. параметрах своих мониторов углы обзора такие к примеру как: CR 5:1 — 176°/176°, CR 10:1 — 170°/160°.

Аббревиатура CR (contrast rate) обозначает уровень контрастности при указанных углах обзора относительно перпендикуляра к экрану. При углах обзора 170°/160° контрастность в центре экрана снижается до значения не ниже чем 10:1, при углах обзора 176°/176° не ниже чем до значения 5:1.


Тип матрицы: технология, по которой изготовлен ЖК-дисплей.

Видеоконтроллеры

Видеоконтроллеры (видеоадаптеры) являются внутрисистемными устройствами, непосредственно управляющими мониторами и выводом информации на их экран. Видеоконтроллер содержит: схему управления ЭЛТ, растровую память (видеопамять, хранящую воспроизводимую на экране информацию и использующую поле видеобуфера в ОП), сменные микросхемы ПЗУ (матрицы знаков), порты ввода-вывода.

Основные характеристики видеоконтроллера; режимы работы (текстовый и графический), воспроизведение цветов (монохромный и цветной), число цветов или число полутонов (в монохромном), разрешающая способность (число адресуемых на экране монитора пикселей по горизонтали и вертикали), емкость и число страниц в буферной памяти (число страниц - это число запоминаемых текстовых экранов, любой из которых путем прямой адресации может быть выведен на отображение в мониторе), размер матрицы символа (количество пикселей в строке и столбце матрицы, формирующей символ на экране монитора), разрядность шины данных, определяющая скорость обмена данными с системной шиной, и др.

Важная характеристика - емкость видеопамяти, она определяет количество хранимых в памяти пикселей и их атрибутов. Разрядность атрибута пикселя определяет, в частности, максимально возможное число полутонов или цветовых оттенков, учитываемых при отображении пикселя (например, для отображения 65 тыс. цветовых оттенков, стандарт High Color, каждый пиксель должен иметь 2-байтовый атрибут, а для отображения 16,7 млн. цветовых оттенков, стандарт True Color, - 3-байтовый атрибут). Необходимую емкость видеопамяти можно приблизительно сосчитать, умножив количество байтов атрибута на количество пикселей экрана.

TMOS

Компания Uni-Pixel разработала новую технологию производства дисплеев. Матрицы, выпускаемые по технологии TMOS, на 60% дешевле и в 10 раз ярче, чем традиционные LCD-панели.

src=http://news.softportal.com/news/Image/2009/10/22/TMOS-1.jpg

Еще одним плюсом TMOS-дисплеев является возможность использования существующих линий по производству ЖК-матриц. Более того, для перехода на новую технологию, по словам главного финансового директора Uni-Pixel Джеймса Тэссона (James Tassone), подойдет даже устаревшее оборудование.

Технология TMOS предполагает использование между двумя стеклянными подложками только одного слоя MEMS (Micro Electro Mechanical Systems - микроэлектромеханические системы). Тогда как в обычных LCD-панелях таких слоев пять. Это, во-первых, снижает стоимость производства TMOS-матриц, во-вторых - увеличивает их яркость, так как дополнительные слои в ЖК-жисплеях снижают количество излучаемого света. 

src=http://news.softportal.com/news/Image/2009/10/22/TMOS-2.jpg

Вместо использования субпикселей, технология, разработанная инженерами Uni-Pixel, предполагает использование одного пикселя с поочередным излучением красного, зелёного и синего цветов. По бокам дисплея располагаются LED-светодиоды, свет от которых распространяется внутри стеклянной подложки. При поступлении напряжения на элементы панели, они деформируются по направлению к нижней подложке и тем самым обретают цвет. Через синхронизацию импульсов LED-светодиодов можно получить свечение любого оттенка в любом месте матрицы. При этом время изменения цвета отдельных элементов матрицы на порядок (в 1000 раз) меньше, чем реакция жидких кристаллов. Время реакции пикселей в TMOS-матрицах характеризуется микросекундами, тогда как в современных LCD-матрицах этот показатель измеряется в миллисекундах.

Такой крупный игрок на рынке LCD- и OLED-панелей, как Samsung, заинтересовался новой технологией и уже заключил соглашение с Uni-Pixel на совместную работу. В данный момент ведется доработка технологии для производства TMOS-матриц с диагональю 4 дюйма. Такие дисплеи поступят на рынок уже в следующем году (2010).

Плазменные мониторы

Эта технология носит название PDP (Plasma display panels) и FED (Field emission display). Такие крупнейшие производители, как Fujitsu, Matsushita, Mitsubishi, NEC, Pioneer и другие уже начали производство плазменных мониторов с диагональю 40 и более, причем некоторые модели уже готовы для массового производства. Работа плазменных мониторов очень похожа на работу неоновых ламп, которые сделаны в виде трубки, заполненной инертным газом низкого давления. Плазменные экраны создаются путем заполнения пространства между двумя стеклянными поверхностями инертным газом, например аргоном или неоном. Фактически, каждый пиксель на экране работает как обычная флуоресцентная лампа. Высокая яркость и контрастность наряду с отсутствие дрожания являются большими преимуществами таких мониторов. Кроме того, угол по отношению к нормали, под которым можно увидеть нормальное изображение на плазменных мониторах существенно больше чем 45° в случае с LCD мониторами. Главными недостатками такого типа мониторов является довольно высокая потребляемая мощность, возрастающая при увеличении диагонали монитора и низкая разрешающая способность, обусловленная большим размером элемента изображения. 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.

Электролюминесцентные мониторы, ЭЛ-дисплеи (Electroluminescent Displays) — мониторы, близкие к жидкокристаллическим, но использующие переключатели высокого напряжения (более 80 Вт) и специальные доработки, обеспечивающие светоизлучение при туннельных переходах. ЭЛ-мониторы имеют высокие частоты развертки, хорошую надежность и яркость. Работают в широком спектре температур (от -40 до +85°C), однако цвета у них не такие чистые, как у ЖК-мониторов, и при ярком внешнем освещении их изображение тускнеет. Среднее время наработки на отказ (MBTF) — 100 000 час. Время отклика — менее 1 мс. Угол обзора — более 160°.

LEP(светоизлучающие)-мониторы
LEP-мониторы, ЛЕП-Мониторы. Полимерные технологии в производстве современных цветных дисплеев

LEP (Light Emitting Polymer — светоизлучающие полимеры), искусственный материал, одна из разновидностей так называемых сопряженных полимеров, электропроводность разных представителей которых лежит в весьма широком диапазоне. Открыты светоизлучающие полимеры были в 1989. Одной из первых областей их применения стали схемные соединения различного типа. Существуют проекты использования LEP в качестве материала для изготовления дорожек на печатных платах.
В 1990-х годах британская компания Cambridge Display Technology (CDT) разработала технологию применения светоизлучающих пластиков в устройствах воспроизведения визуальной информации — дисплеях. При помощи японской корпорации Seiko Epson в феврале 1998 появился первый в мире пластиковый монитор. Представленный дисплей был монохромным (но не черно-белым, а черно-желтым), имел разрешение 800x236 точек и площадь около 50 квадратных миллиметров при толщине всего в 2 миллиметра. Каждым пикселом дисплея управлял отдельный тонкопленочный транзистор (TFT), а светоизлучающий полимер наносился на коммутирующую матрицу в жидком виде по технологии, аналогичной стандартной струйной печати.
Существует ряд причин, как чисто технических, так и коммерческих, которые делают LEP одним из главных кандидатов на роль основополагающих по технологии мониторов следующего поколения. В первую очередь это относительная простота применения тонкопленочных технологий на основе стандартных литографических процессов при низких затратах и высокой надежности производства. LEP-мониторы работают при напряжении питания около 5 В и имеют очень малый вес, что позволяет использовать их в малогабаритных переносных устройствах (цифровых фотоаппаратах, видеокамерах, калькуляторах, мобильных телефонах, дисплеях ноутбуков), которые питаются от аккумуляторов и батарей.
Устройство LEP-монитора достаточно простое — слои полимера наносят прямо на TFT-матрицу и на прозрачную подложку. Незначительное влияние соседних электродов, обусловленное хорошими изолирующими свойствами полимера, позволяет формировать изображение из самых малых элементов. Таким образом можно получить практически любое разрешение и придать как отдельному пикселу, так и экрану в целом произвольную форму. Так как LEP-мониторы очень тонкие, можно наносить различные поляризационные покрытия, что обеспечивает высокую контрастность изображения. В отличие от жидкокристаллических дисплеев угол обзора новых устройств достигает 180 градусов за счет того, что пластик излучает свет сам и не требует подсветки.
Одной из главных проблем LEP-технологии является низкая эффективность излучения света, то есть отношение его интенсивности к плотности проходящего тока. Изначально это соотношение составляло всего одну сотую долю процента, однако компания CDT смогла поднять показатель до 5% при излучении желтого света. Именно поэтому первый дисплей был черно-желтым. Существенным недостатком был и достаточно узкий диапазон цветов, в котором излучали пластики. Его границы удалось расширить, и в настоящее время они простираются от синего до ближнего инфракрасного (при этом эффективность излучения составляет порядка 1%). Полимерный экран нуждается в герметизации, чтобы избежать его расслоения под действием водяных паров. Еще одна проблема заключается в крайне низком сроке службы LEP-мониторов из-за обесцвечивания пластика под действием ультрафиолета. Однако за счет использования многослойной структуры и других технических ухищрений срок службы удалось продлить до 5 лет. Это наиболее распространенная продолжительность эксплуатации современных дисплеев.
К 2000 году компания CDT разработала полноцветный полимерный дисплей. Вероятно в первом десятилетии 21 века LEP-дисплеи составят конкуренцию по качеству и цене как LCD, так и ЭЛТ-мониторам. С CDT активно сотрудничают фирмы Seiko Epson, Intel, HP. В конце февраля 2000 года CDT объявила о завершении работ по строительству предприятия по производству LEP-материалов.

Друзья! Приглашаем вас к обсуждению. Если у вас есть своё мнение, напишите нам в комментарии.