Автор работы: Пользователь скрыл имя, 14 Декабря 2013 в 16:18, курс лекций
Самой важной частью мм- компьютера можно назвать многие детали, но дисплей (монитор)- самый подходящий кандидат на этот почётный титул. С экраном монитора мы постоянно контактируем во время работы, от его размера и качества зависит, насколько будет комфортно нашим глазами. И поэтому именно к монитору предъявляют едва ли не самые строгие требования. Понятно, что чем больше пикселей, тем меньше зернистым и более качественным будет изображение. Разрешающую способность описывают две величины- количество пикселей по горизонтали и вертикали( ведь экран монитора имеет прямоугольную форму).
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНСТИТУТ ЭКОНОМИКИ, УПРАВЛЕНИЯ И ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ И НЕДВИЖИМОСТИ
(ИЭУИСН)
Кафедра информационных систем и технологий управления в строительстве
Курс лекций
по дисциплине
«ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА»
для студентов специальности
230102
- «Автоматизированные системы
информации и управления»
Составитель:
доц. каф. ИСТУС Головань А. М
Зав. каф. ИСТУС:
проф., канд. тех. наук Петрова С. Н.
Москва 2009
А. М. Головань. Курс лекций по дисциплине «Периферийные устройства» для студентов специальности 230102 - «Автоматизированные системы обработки информации и управления». – Москва, 2009. – 88 стр.
Дисплеи
Самой важной частью мм- компьютера можно назвать многие детали, но дисплей (монитор)- самый подходящий кандидат на этот почётный титул. С экраном монитора мы постоянно контактируем во время работы, от его размера и качества зависит, насколько будет комфортно нашим глазами. И поэтому именно к монитору предъявляют едва ли не самые строгие требования.
Типы дисплеев по цветовому режиму:
Конкретный цветовой режим зависит от:
Разрешающая способность
Эта величина показывает , сколько пикселей можно уместиться на экране. Понятно , что чем больше пикселей, тем меньше зернистым и более качественным будет изображение. Разрешающую способность описывают две величины- количество пикселей по горизонтали и вертикали( ведь экран монитора имеет прямоугольную форму).
Существует несколько стандартных режимов разрешающей способности:
Размер диагонали экрана
Размер диагонали экрана измеряется в дюймах (1 дюйм- это около двух с половиной сантиметров).
Стандартные значения на сегодняшний день:
Типы экранов
От качества трубки напрямую зависит качество изображения. Качественный экран должен быть плоским (с наименьшим искажением изображения, например , на основе трубки Flatron от LG) и чёрным в выключенном состоянии. Для этого применяют специальные покрытия, затемняющие экран.
Достоинства:
Технология эта старая, обкатанная в течение десятилетий, поэтому ЭЛТ- мониторы- довольно совершенные и недорогие устройства. На их стороне - отличная яркость и контрастность изображения, низкая цена.
Недостатки:
Несмотря на широкое распространение, мониторы на основе ЭЛТ имеют ряд недостатков, ограничивающих, а потом и делающих невозможными их использование. Такими недостатками являются:
Первые два недостатка не позволяют использовать эти мониторы в переносных компьютерах типа Notebook. Остальные недостатки усложняют работу оператора и наносят вред здоровью.
Тенденция развития LCD- жидкокристаллических дисплеев
Сейчас технология плоско-панельных мониторов ,и ЖК в том числе, является наиболее перспективной. Хотя в настоящее время на долю ЖК - мониторов приходится лишь около 10% продаж во всём мире, этот сектор рынка является наиболее быстрорастущим (65% в год).
ЖК мониторы сделаны из вещества (цианофенил), 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 (1879г)на 10 лет, первое описание этих веществ было сделано ещё в 1868 г, однако долгое время никто не знал, как их применить на практике. И только в 1966г были продемонстрированы цифровые часы - прототип монитора. В 1967г SHARP выпустила чёрно- белый телевизор с диагональю экрана 5,5 дюйма, выполненного на базе LG-матрицы разрешением 160х120 пикселей. Работа ЖК основана на явлении поляризации светового потока.
Принцип работы ЖК -монитора
Так же как в ЭЛТ- мониторе, в ЖК - мониторе изображение представляет собой совокупность пикселов. Минимальным элементом не зерно люминофора, а ЖК- ячейка .В отличие от зерна люминофора , ЖК-ячейка не генерирует свет, а только управляет интенсивностью проходящего света. Для формирования изображения на экране ЖК - монитора не требуется высокое напряжение, поэтому ЖК- мониторы имеют низкое энергопотребление.
Жидкий кристалл (цианофенил)- это вещество, которое, обладая свойством жидкости- текучестью,- сохраняет упорядоченность во взаимном расположении молекул и анизотропию некоторых свойств, характерные для кристаллов.
Итак , ЖК- ячейка- это тонкий слой жидкого кристалла (толщиной несколько десятков микрометров) , заключённый между двумя стенками из специального материала, называемого подложками.
Принцип действия ЖК - ячеек основан на том , что ориентация молекул жидкокристаллического вещества, а вместе с ней и показатель преломления, зависят не только от ориентирующего действия подложек, но и от наличия внешнего электрического поля.
Прикладывая напряжение к подложкам ячейки , можно управлять её оптическими свойствами. Верхняя подложек называется поляризатором, нижняя- анализатором. Между подложками находится нематическое жидкокристаллическое вещество с твистированной ориентацией молекул. Векторы поляризации подложек, так же как и векторы их ориентирующего действия, развёрнуты на 90 градусов относительно друг друга. При отсутствии внешнего электрического поля молекулы жидкокристаллического вещества сохраняют свою ориентацию. Падающий на ячейку свет проходит через поляризатор и приобретает определённую поляризацию, совпадающую с направлением директора жидкокристаллического вещества у поверхности поляризатора. По мере распространения света по направлению к нижней положке(анализатору) его плоскость поляризации поворачивается через него, поскольку плоскость его поляризации совпадает с плоскостью поляризации анализатора. В результате ЖК- ячейка оказывается прозрачной.
Ситуация изменяется, если к подложкам приложить напряжение 3-10 вольт. В этом случае между подложками возникает электрическое поле и молекулы жидкокристаллического вещества расположатся так, что директор будет ориентирован параллельно силовым линиям поля. Твистированная структура жидкокристаллического вещества нарушается, и поворота плоскости поляризации проходящего через него света не происходит. В результате плоскость поляризации света не совпадает с плоскостью поляризации анализатора и ЖК- ячейка оказывается непрозрачной. Таким образом, ЖК- ячейка, по сути, является светофильтром с электрическим управлением и нуждается во внешней подсветке. В качестве подсветке используются три системы: просветная, отражательная и просветно - отражательная.
Если пиксель изображения образован единственной ЖК- ячейкой, изображение на экране будет монохромном. Для получения цветного изображения ЖК - ячейки объединяют в триады, снабдив каждую из них светофильтром, пропускающим один из трёх основных цветов.
Необходимо обеспечить своевременную подачу управляющих сигналов на каждую ЖК - ячейку, соответствующую конкретному пикселю изображения, в течение одного периода кадровой развёртки.
В ЖК - мониторе электронного луча нет, поэтому для подачи на ЖК - ячейки управляющего напряжения используются обычные провода. Однако использовать индивидуальный провод для каждой ячейки не представляется возможным. Для решения этой задачи применяются специальные методы, подобные используемым при адресации ячеек оперативной памяти.
Преимущества пред ЭЛТ:
Недостатки:
Технические особенности компоновки LCD
Экран LCD монитора представляет собой массив меленьких сегментов (пиксели), которыми можно манипулировать для отображения информации. LCD монитор имеет несколько слоёв, где ключевую роль играют две панели, сделанные из свободного от натрия и очень чистого стеклянного материала, называемого субстат или подложка, которые собственно и содержат тонкий слой жидких кристаллов между собой (рис 2.1) 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 плёнок из прозрачного пластика , который затем специальным образом обрабатывается. Соприкасаясь с бороздками, молекулы в жидких кристаллах ориентируются одинаково во всех ячейках. Молекулы одной из разновидности 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 позволят обеспечить одинаковый угол поворота плоскости поляризации для всех ячеек. Две панели расположены очень близко друг к другу. Жидкокристаллическая панель освещается источником света . Плоскость поляризации светового луча поворачивается на 90 градусов при прохождении одной панели (рис 2.2). 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 2.3).
Поворот плоскости поляризации светового луча незаметен для глаза, поэтому возникла необходимость добавить к стеклянным панелям ещё 2 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 кристаллом вектор поляризации света поворачивается, и к моменту прохождения пучка ко второму поляризатору он уже повёрнут так, что проходит через второй поляризатор без проблем (рис 2.4 а).
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 произойдёт совсем, то световой луч будет полностью поглощён вторым поляризатором, и экран при освещении сзади будет спереди казаться чёрным (лучи подсветки поглощаются в экране полностью)(рис 2.46). если расположить большое число электронов, которые создают разные электрические поля в отдельных местах экрана(ячейки), от появится возможность при правильном управлении потенциалами этих электронов отображать на экране буквы и другие электроны изображения. Электроды помещаются в прозрачный пластик и могут иметь любую форму. Технологические новшества позволили ограразмеры величиной аленькой 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 3 фильтров, которые выделяют из излучения источника белого света три основные компоненты. Комбинируя 3 основные цвета для каждой точки или пикселя экрана, появляется возможность воспроизвести любой цвет. Вообще-то в случае с цветом несколько возможностей: можно воспользоваться свойствами жидкокристаллической ячейки - при изменении напряжённости 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 воны(проблема состоит в необходимости точно и быстро изменять напряжение). Какой именно механизм используется, зависит от конкретного производителя. Первый метод проще, второй эффективнее.