Плоские дисплеи

Управление энергопотреблением

Монитор, особенно цветной с большим экраном, является одним из основных потребителей электроэнергии — современный цветной монитор 15" потребляет около 80 Вт, для большего экрана больше и мощность. Основные режимы энергопотребления для мониторовследущие:

On= включено — активная (нормальная) работа. Для 15" монитора типовое потребление - 80 Вт.

Stand-by= резерв — отключение видеосигналов и снижение яркости до минимума, при этом потребление монитора снижается примерно на 20 %. Из этого режима в нормальный (On) монитор переходит быстро (около секунды). Поддержка состояния Stand-by не является обязательной для всех мониторов. Для монитора 15" типовое потребление —60 Вт.
Syspend — отключение строчной развертки, накала и высокого напряжения кинескопа, что снижает потребление на 70 %. Переход в режим On занимает около 15 секунд. Для монитора 15" типовое потребление — менее 15 Вт.

Off — отключение всех схем монитора, кроме блока DPMS, потребление снижается до единиц ватт. Переключение в нормальный режим займет около 30 секунд (как включение монитора). Если в этом режиме обесточивается и блок DPMS, то монитор можно будет включить только вручную (нажатием кнопки).

Работу системы энергосбережения должен поддерживать и монитор, и дисплейный адаптер, и BIOS. Переход в режимы с пониженным потреблением и события вк4лючения настраиваются в CMOS Setup параметрами управления энергопотреблением (Power Management).

Плоские дисплеи выполняются в виде матрицы ячеек с какими-либо электрооптическими эффектами. Матрицы сканируются аналогично телевизионному растру, так что каждая ячейка управляется импульсно. Для повышения контрастности часто применяют двойное сканирование: экран разбивается на две части, в которых сканирование происходит одновременно. Таким образом повышается частота обращения к каждой ячейке.

1-е сканирование 22 2-е сканирование

Рис. 5.3

Дисплеи на жидкокристаллических (ЖК) панелях LCD (Liquid Crystall Display — ЖК-дисплей) основаны на изменении оптической поляризации отраженного или проходящего света под действием электрического поля. Слой жидкокристаллического вещества расположен между двумя стеклами с поляризационными решетками. Жидкокристаллическое вещество способно менять направление поляризации проходящего света в зависимости от состояния молекул. При отсутствии электрического поля направление поляризации меняется на 90°, а в дисплеях, изготовленных по технологии STN (Super Twisted Nematic), поворот достигает 270° рис.5.4..

Стекла поляризационных решеток

+

Поляризованный

ЖК вещество

световой поток

Е

Световой поток

_

Рис. 5.4. Ячейка ЖК-вещества

Под действием электрического поля молекулы «распрямляются», и угол поворота уменьшается. Таким образом, в сочетании с поляризационными решетками стекол можно управлять прозрачностью элемента, изменяя величину электрического поля Е. В дисплеях DSTN (Double Super Twisted Nematic) ячейки сдваиваются, что позволяет повысить контрастность изображения. Дисплейная панель представляет собой матрицу ячеек, каждая из которых находится на пересечении вертикальных и горизонтальных координатных проводников.

+

_ Рис. 5.5. Схема дисплейной панели Passive Matrix

В пассивной матрице (Passive Matrix) дисплеев на жидкие кристаллы воздействуют поля самих координатных проводников. Ячейкам пассивной матрицы свойственна большая инерционность — порядка 300-400 мс (время на «перестройку» структуры молекул жидкокристаллического вещества), из-за чего на такие дисплеи плохо выводится динамическое изображение. Специально для таких дисплеев применяется особый режим отображения указателя мыши — за ним тянется шлейф, без которого быстро перемещаемый указатель визуально теряется. В активной матрице (Active Matrix) каждая ячейка управляется транзистором, которым, в свою очередь, управляют через координатные шины.

Шина Х

Шина У

Рис. 5.6. Схема дисплейной панели Active Matrix

В любом случае панели требуют подсветки — либо задней (Back Light), либо боковой (Side Light) от дополнительного (чаще люминесцентного) источника освещения. Иногда используют внешнее освещение, при этом за панелью располагается зеркаль­ная поверхность. Активные матрицы обеспечивают более высокую контрастность изображения.

Современные плоские TFT LCD-дисплеи представляют собой «бутерброд» из двух стекол, между которыми расположены слои жидкокристаллического вещества и матрица тонкопленочных транзисторов (TFT — Thin Film Transistor). На переднем и заднем стеклах нанесены поляризационные решетки с взаимно перпендикулярным направлением поляризации. Жидкокристаллическая прослойка при отсутствии электрического поля поворачивает угол поляризации проходящего света на 90°, благодаря чему «бутерброд» становится прозрачным для проходящих лучей.

Под действием электрического поля от напряжения, подаваемого транзистором каждой ячейки матрицы, угол поворота поляризации может быть уменьшен до нуля. Чем больше приложенное напряжение, тем меньше угол поворота и тем менее прозрачной будет ячейка. Инерционность ячеек активной матрицы порядка 20-30 мс меньше, чем

пассивной, но все равно ощутима.

Цветные дисплеи имеют более сложные ячейки, состоящие из трех элементов для управления каждым из базисных цветов. В цветных дисплеях каждый пиксел состоит из трех ячеек, каждая из ко­торых снабжена своим светофильтром (красным, зеленым и синим). Управляя тремя транзисторами пиксела, можно изменять его цвет и яркость, что, собствен­но, и требуется от дисплея. Разрешающая способность по цвету у LCD-монито­ров пока ниже — только 6 бит на каждый цветовой канал. Размер пиксела плоского дис­плея близок к зерну ЭЛТ-мониторов:

у дисплея 15" с разрешением 1024 х 768 — около 0,3 мм,

у дисплея 18" с разрешением 1280 х 1024 — около 0,28 мм.

Матричная организация экрана не позволяет из­менять разрешение экрана с той же легкостью, как у ЭЛТ-монитора: увеличить его просто невозможно, а уменьшить без потерь качества можно только одновре­менно

с уменьшением размера изображения. Матричная организация располагает к применению цифрового интерфейса связи с графическим адаптером.

Выпускаемые плоские дисплеи имеют и обыч­ный аналоговый интерфейс, совместимый с любым (S)VGA-адаптером, однако лучше использовать цифровой интерфейс.

Преимущества TFT LCD-дисплеев: высокая яркость изображения, отсутствие геометрических искажений, четкая фокусировка, отсутствие мерцания экрана (из-за инерционности ячеек, не требуется высокой частоты развертки), малое потребление (25-40 Вт) и тепловыделение, малый вес и, конечно же, малое занимаемое место. Кроме того, они практически нечувствительны к внешним электромагнитным полям, от которых плавает, дергается и искажается изображение ЭЛТ-мониторов. Ряд моделей позволяет пово­рачивать экран на 90° (и, соответственно, менять местами координаты), так что он принимает «портретную» ориентацию.

Недостатки TFT-дисплеев: низкая контрастность изображения, зависимость качества изображения от угла наблюдения (меньший угол нормаль­ного восприятия цветного изображения), инерционность ячеек, невозможность смены разрешения (кроме как малопривлекательной интерполяцией), возмож­ность отказа ячеек (на дисплее допускается неработоспособность нескольких транзисторов) и, конечно же, пока высокая цена. Фотореалистичность изобра­жений, характерная для современных ЭЛТ-дисплеев, для LCD-дисплеев пока что недостижима.

Газоплазменные панели (Gas Plasma) основаны на свечении газа под действием электрического поля. Эти панели PDP (Plasma Display Panel), часто желто-черные, потребляют больше энергии, чем LCD, что препятствует их применению в системах с автономным питанием.

Электролюминесцентные панели EL (Electro-Luminescent) пока не получили широкого распространения из-за технологических трудностей создания долго­вечных элементов.

Светодиодные матрицы LED (Light Emmited Diode — светоизлучающий диод), казалось бы, могли стать решением всех проблем плоских дисплеев. Однако светодиоды имеют настолько высокую потребляемую мощность по сравнению с дру­гими типами индикаторов, что их в плоских панелях не применяют.

Дисплеи на светящихся полимерных полупроводниках LEP (Light Emission Plastic) основаны на свечении этого материала в электрическом поле. Для работы этого дисплея требуется низкое напряжение — всего 3 В. Эти пока что толь­ко монохромные (черно-желтые) дисплеи еще не нашли широкого применения из-за малого срока службы.

Недавно появилась технология FED (Field Emission Display), основанная на свечении люминофора при бомбардировке их потоком электронов (тот же эффект используется и в ЭЛТ). Однако в отличие от ЭЛТ, имеющей три пушки (для каждого цвета), FED-панели имеют матрицу микроскопических триад пушек, расположенную между двумя плоскими пластинами. Каждый пиксел обслуживает группа из нескольких сотен микропушек, управляемых общим тран­зистором (как и в активной LCD-матрице). Вместо отклоняющих систем и генераторов развертки применяется коммутация транзисторов матрицы. Поскольку длина «ствола» пушки существенно сократилась, снизился и уровень необходимого для работы высокого напряжения.

Дата добавления: 2013-12-13