Анализ и оценка технико-эксплуатационных характеристик дисплеев

Содержание Введение….… ….… 1 Анализ и оценка технико-эксплутационных характеристик видеотерминальных устройств (дисплеев)… 1.1 Видеомониторы….1.2 Принципы работы современных дисплеев….1.3 Видеоконтроллеры… 23 Заключение….26 Приложения… …… 28 Введение Отчет по производственно-технологической практике студентки 5 курса Комсомольского-на-Амуре филиала НАЧОУ ВПО СГА, группы

ЗИн-609, направление подготовки - «Информатика и ВТ» , Тузеевой Ирины Геннадьевны. Прохождение производственно-технологической практики осуществлялось в плановом отделе ООО «Управляющая компания «Служба заказчика по многоквартирному дому»» («ООО «УК «СЗ по МКД»). Руководитель практики: Тарханцева А.Е директор. Сроки прохождения практики: с 17.01.2011 по 13.02.2011 года, что составляет 4 недели,

160 часов. Тема производственно-технологической практики : «Анализ и оценка технико-эксплутационных характеристик видеотерминальных устройств (дисплеев)», что соответствует теме выпускной квалификационной работы. Целью прохождения практики является — закрепление и углубление теоретических знаний, приобретение практического опыта, сбор и анализ материала для выпускной бакалаврской работы, подготовка к написанию дипломной работы. Задачи производственно-технологической практики: - сформировать четкие знания о новейших

достижениях информационных технологий и систем; - выработать устойчивые навыки использования технической и справочной литературы по разработке программного продукта; - подготовка студента к выполнению выпускной бакалаврской работы и самостоятельной профессиональной деятельности. Практику проходила в плановом отделе ООО «УК «Служба заказчика по многоквартирному дому»», где установлены устаревшие мониторы с электронно-лучевыми трубками и стоит вопрос о замене их на более современные.

1 Анализ и оценка технико-эксплутационых характеристик видеотерминальных устройств (дисплеев) 1.1 Видеомониторы Тема моей преддипломной практики «Анализ и оценка технико-эксплутационных характеристик видеотерминальных устройств (дисплеев)», что соответствует теме дипломного проекта. Видеотерминал состоит из видеомонитора (дисплея) и видеоконтроллера (адаптера). Видеоконтроллеры входят в состав системного блока

ПК (находятся на видеокарте, устанавливаемой в разъем материнской платы), а видеомониторы – это внешние устройства ПК. Видеомонитор, дисплей или просто монитор – устройство отображения текстовой и графической информации на экране (в стационарных ПК – на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), в портативных ПК – на жидкокристаллическом плоском экране). Монито́р — универсальное устройство визуального отображения всех видов информации, состоящее из дисплея и устройств, предназначенных для вывода текстовой,

графической и видео информации на дисплей. Рассмотрим дисплей на базе ЭЛТ. В состав монитора входят: панель ЭЛТ, блок разверток, видеоусилитель, блок питания и др. В зависимости от вида управляющего лучом сигнала мониторы бывают аналоговые и цифровые. Аналоговые мониторы позволяют более качественно, с большим количеством полутонов и цветовых оттенков формировать изображение на экране. Размер экрана монитора задается обычно величиной его диагонали в

дюймах: от 10 до 21 дюйма (наиболее типичное значение – 14 дюймов). 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 мерцания экрана быстро устает. Для большей устойчивости изображения и снижения усталости глаз у современных качественных мониторов

поддерживается частота смены кадров на уровне 70 - 80 Гц; при этом частота строчной развертки достигает 40 - 50 кГц и возрастает полоса частот видеосигнала. Поскольку частота разверток в мониторе должна быть согласована с частотными характеристиками видеоадаптера, более удобны мультичастотные мониторы, автоматически подстраивающиеся под адаптер (например, мультичастотные мониторы с частотами кадровой и строчной разверток

соответственно 50 - 120 Гц и 30 - 60 кГц). Строчная развертка может быть построчной и черезстрочной, последняя позволяет получить большую разрешающую способность, но снижает вдвое фактическую кадровую частоту, т. е. увеличивает мерцание экрана. Поэтому предпочтительнее построчная развертка (есть мониторы, работающие и в том, и в другом режиме – при необходимости получения большего разрешения включается черезстрочная развертка). Разрешающая способность мониторов.

Видеомониторы обычно могут работать в двух режимах: текстовом и графическом. В текстовом режиме изображение на экране монитора состоит из символов расширенного набора ASCII , формируемых знакогенератором (возможны примитивные рисунки, гистограммы, рамки, составленные с использованием символов псевдографики). В графическом режиме на экран выводятся более сложные изображения и надписи с различными шрифтами и размерами букв, формируемых из отдельных мозаичных элементов – пикселей

( pixel – picture element ). Разрешающая способность мониторов нужна прежде всего в графическом режиме и связана с размером пикселя. Измеряется разрешающая способность максимальным количеством пикселей, размещающихся по горизонтали и по вертикали на экране монитора. Зависит разрешающая способность как от характеристик монитора, так, даже в большей степени, и от характеристик видеоадаптера. Стандартные значения разрешающей способности современных мониторов:

640x480, 800x600, 1024x768, 1600x1200, но реально могут быть и иные значения. Важной характеристикой монитора, определяющей четкость изображения на экране, является размер зерна (точки, dot pitch ) люминофора экрана монитора. Чем меньше зерно, тем, естественно, выше четкость и тем меньше устает глаз. Величина зерна мониторов имеет значения от 0,41 до 0,18 мм. Следует иметь в виду, что у мониторов с большим зерном не может быть достигнута высокая разрешающая

способность (например, экран с диагональю 14 дюймов имеет ширину 265 мм, для получения разрешающей способности 1024 точки по горизонтали размер зерна не должен превышать 265/1024 = 0,22 мм, в противном случае пиксели сливаются и изображение не будет четким). Совместно с компьютерами IBM PC могут использоваться различные типы мониторов, как монохромные, так и цветные( см. Приложение А) Монохромные мониторы. Они значительно дешевле цветных, но имеют большую разрешающую способность.

Среди монохромных чаще других используются: • монохромные мониторы прямого управления – обеспечивают высокую разрешающую способность при отображении текстовых и псевдографических символов, но не предназначены для формирования графических изображений, построенных из отдельных пикселей; работают совместно только с монохромными видеоконтроллерами; • композитные монохромные мониторы – обеспечивают качественное отображение и символьной, и графической информации при совместной работе с цветным графическим адаптером (но выдают,

естественно, монохромное: зеленое или чаще всего янтарное изображение). Цветные мониторы. В качестве цветных мониторов используются: • композитные цветные мониторы и телевизоры – обеспечивают и цвет, и графику, но имеют довольно низкую разрешающую способность; • цветные RGB -мониторы – являются, пожалуй, самыми качественными, обладающими высокой разрешающей способностью и графики, и цвета ( RGB – Red - Green - Blue – красный-зеленый-синий, используют для каждого из этих

цветовых сигналов свой провод, а в композитных – все три цветовых сигнала идут по одному проводу). RGB -мониторы работают совместно с цветным графическим контроллером. В портативных ПК часто используются видеопанели различного типа, например электролюминесцентные, жидкокристаллические и др. ( см. приложение Б) Для настольных компьютеров используются различные типы видеомониторов: CD ( Color Display – цветной дисплей), ECD ( Enhanced

CD – улучшенный цветной дисплей) и PGS ( Professional Grafics System - профессиональная графическая система) и др. (см. Приложение Б). Наибольшую разрешающую способность с хорошей передачей полутонов из применяемых в настоящее время мониторов имеют монохромные композитные мониторы с черно-белым изображением типа " paper white " (используемые часто в настольных издательских системах); их разрешающая способность при

совместной работе с видеоконтроллером типа SVGA : 1280x1024 пикселей. Среди прочих характеристик мониторов следует отметить: наличие плоского или выпуклого экрана (первый вариант предпочтительнее: большая прямоугольность изображения, меньшие блики); уровень высокочастотного радиоизлучения (увеличивается с увеличением полосы частот видеосигнала, но значительно уменьшается при хорошем экранировании – мониторы с низким уровнем излучения типа

LR ( Low Radiation ); наличие защиты экрана от электростатических полей – мониторы типа AS ( Anti Static ); наличие системы энергосбережения – мониторы типа G ( Green ) и др. 1.2 Принципы работы современных дисплеев Жидкокристаллические дисплеи. Принципы работы современных дисплеев. История жидких кристаллов началась более ста лет назад с исследований известного ботаника

Фридриха Рейнитцера (Friedrich Reinitzer). Потрясающая наблюдательность позволила ему заметить, что органическое вещество холестерилбензоат при температуре плавления превращалось в мутную, сильно рассеивающую свет жидкость, которая при дальнейшем нагревании становилась прозрачной. Феномен наличия у одного вещества сразу двух температур плавления объяснил немецкий кристаллограф Отто Леманн (Otto Lehmann), у которого австрийский ученый попросил совета.

Леманн открыл, что, вопреки первоначальному мнению, мутная фаза принадлежит не твердому телу, а жидкости, обладающей анизотропией – свойством, как до того считалось, присущим исключительно кристаллам. За это первооткрыватель и назвал соединение «жидким кристаллом». Миллионы оттенков на экране образуются путем оптического смешения излучений трех базовых цветов: красного, зеленого и синего В 1924 году этими удивительными веществами заинтересовался великий физик и талантливый

экспериментатор (и что отрадно, наш соотечественник) Всеволод Фредерикс, который в результате своих исследований установил несколько интереснейших свойств молекул жидких кристаллов. В 30-х годах вместе с коллегами В. Золиной и В. Цветковым он провел ряд работ, впоследствии признанных классическими, посвященных исследованию влияния электрического поля на ориентацию нематиков (определенным образом упорядоченных

ЖК). Несмотря на открытия группы Фредерикса, интерес научного сообщества к новым веществам проявился лишь в 1963 году. На сей раз ими занялся американец Дж. Фергюсон (J. Ferguson), решивший использовать способность кристаллов изменять цвет под воздействием температуры для обнаружения тепловых полей. Спустя всего два года после этого произошло другое знаменательное событие: в США собралась первая международная конференция, посвященная жидким кристаллам.

В 1968 году американские же ученые на основе технологии ЖК разработали принципиально новые индикаторы для систем отображения информации. И наконец, в 1973 году группа английских химиков под руководством Джорджа Грея (George Gray) сделала то, что позволило вывести жидкие кристаллы на качественно новый уровень развития: синтезировала их из относительно дешевого и доступного сырья.

После этого уникальные соединения получили очень широкое распространение – начиная от термографии (в микроэлектронике, на производстве и в медицине) и заканчивая детектированием ультразвуковых волн. Потребовалось почти 70 лет, для того чтобы жидкие кристаллы «выбрались» из лабораторий и начали использоваться на практике. Каковы же удивительные свойства данных материалов, и от чего они зависят? Вещество, которое относят к ЖК, находится в определенной фазе и в таком состоянии приобретает текучесть,

присущую жидкостям, но при этом не теряет упорядоченность молекул, свойственную обычным кристаллам. Именно на данном природном дуализме основано различие между тремя типами внутреннего «порядка» жидких кристаллов – смектическим, нематическим и холестерическим. Смектические ЖК по своему строению ближе к твердым структурам и помимо взаимной ориентации молекул обладают делением на плоскости. Наиболее «пограничны» нематики, так как у них упорядоченная ориентация

(как у кристаллов) сочетается с хаотическим расположением центров тяжести «корпускул» (как у соединений, обладающих текучестью). И наконец, жидкие кристаллы с холестерическим порядком напоминают расслоившиеся нематики: каждый последующий слой в них повернут относительно предыдущего на некоторый угол, из-за чего холестерики иногда называют «скрученными нематиками». Кстати сказать, последние два вида кристаллов различаются между собой весьма и весьма условно, поскольку

холестерический порядок можно получить и при помощи добавления к нематическому материалу специальных добавок с содержанием хиральных (оптически активных) молекул: они содержат асимметрический атом углерода и являются зеркально-несимметричными (в отличие от нематиков). Принцип построения жидкокристаллических дисплеев основан на свойстве нематиков поворачивать плоскость поляризации проходящего через них света, причем угол поворота зависит от положения кристалла относительно

падающего пучка света. Нематик меняет ориентацию в электрическом поле благодаря замечательному свойству, называемому анизотропией диэлектрической проницаемости. Таким образом, мы получаем работоспособную конфигурацию: с одной стороны, электрическое поле будет заставлять молекулы ЖК поворачиваться на нужный угол (в зависимости от значения приложенного напряжения), а с другой – упругие силы, порожденные межмолекулярными связями, будут стремиться вернуть исходную

ориентацию директора (вектор единичной длины, направление которого совпадает с направлением усредненной ориентации длинных осей молекул) при сбросе напряжения. Описанная во врезке технология построения жидкокристаллических дисплеев в виде двух стеклянных пластин с нанесенными на стекло электродами была исторически первой, но на данный момент уже перестала применяться в IT-индустрии. Мониторы, изготовленные таким образом, назывались пассивно-матричными.

В настоящее время во всех типах LCD используется активная матрица, в которой каждый субпиксель имеет свой собственный управляющий транзистор, а размер электрода ограничивается размером одного субпикселя. Более того, каждая ячейка снабжена параллельно включенным конденсатором, позволяющим поддерживать напряжение и, следовательно, ее состояние константным; таким образом удалось полностью избавиться от мерцания ЖК-экранов. Из-за требования к прозрачности матрицы в целом транзисторы имеют толщину менее 0,1 мкм

и называются тонкопленочными (Thin Film Transistors, TFT). В настоящий момент существует также несколько различных технологий производства активно-матричных панелей, различающихся способом расположения кристаллов и, что куда важнее для конечного пользователя, параметрами. Панель типа TN (Twisted Nematics) является самой недорогой в производстве, что определяет ее доминирование на рынке массовых мониторов. Рассматривать каждую из существующих разработок подробно

не имеет смысла, поскольку таких материалов в интернете навалом, да и журнал наш изготовлен совсем не из резины (смайл). Несмотря на успешное решение многих проблем, изначально мешавших широкому распространению ЖК (таких как маленькие углы обзора, низкая контрастность, дефективное отображение динамичной картинки, большое время отклика матрицы и пр.), на сегодняшний день, как мне думается, технология в своем развитии практически достигла апогея и в дальнейшем каких-либо сенсаций от нее ждать не стоит.

А поскольку сейчас на рынке явно прослеживается тенденция к увеличению диагонали монитора, обитающего на столе среднестатистического пользователя, с 17 до 19, а то и до всех 20 дюймов, да и набирающее популярность телевидение высокой четкости требует от дисплея улучшенного качества картинки, все более вероятным мне кажется появление некой новой разработки, которая будет экономически выгодна и удовлетворит возросшие требования потребителей. Почему я делаю ставку именно на новую идею?

Да потому что, как вы увидите из следующих частей обзора, существующие и здравствующие ныне системы отображения информации либо давно и прочно заняли свою нишу, либо готовятся к переходу в совершенно неожиданные области и в связи с этим уже не могут претендовать на роль «дисплея будущего». К примеру, OLED-экраны планируют использовать в самолетах и болидах «Формулы-1». Плазма. Изучение плазмы, в отличие от исследования

ЖК, имеет не столь длительную историю, поскольку началось только в 60-х годах XX века. Промышленное же использование этой технологии относится всего лишь к 90-м годам. Авторами открытия стали четверо американских ученых: Дональд Битцер (Donald Bitzer), Джин Слоттоу (Gene Slottow), Роберт Вилсон (Robert Willson) и В. Арора (V.

Arora). Первый прототип матрицы они выпустили спустя всего четыре года после начала работы: он имел размер 4 х 4 пикс. и излучал обыкновенный голубой цвет. Следующим шагом стал цветной темно-красный экран (16 х 16 точек), изготовленный с применением неона, – такие панели назывались газоразрядными. Правда, эффективность излучения в газах оказалась довольно слабой. Несмотря на это, технология заинтересовала промышленников, и такие гиганты, как

IBM, NEC, Fujitsu и Matsushita, присоединились к ее развитию. Но даже при столь мощной поддержке на тот момент рынок не породил спроса, оправдывающего дорогостоящее производство, поэтому итог был печален: в США осталась лишь горстка энтузиастов, которые продолжали исследования в этом направлении. Положение спасла Япония, у которой была долгосрочная государственная программа по развитию дисплейной отрасли. В Стране восходящего солнца были организованы университеты

и институты, посвященные исключительно разработке плазменных экранов, деятельность которых контролировало правительство, и результатом всех этих усилий явился выпуск в 90-х годах первой коммерческой модели. Изучение плазмы, в отличие от ЖК, имеет не столь длительную историю – оно началось лишь в 60-х годах XX века Ячейка газоразрядного дисплея не представляет собой ничего особенного: как и в других видах экранов, она состоит из трех субпискелей, каждый из которых излучает один из основных цветов (R,

G, B) за счет люминофора. Принципиальное отличие здесь в том, что каждая субъединица представляет собой микроскопическую флуоресцентную лампу, а с помощью регулирования яркости ее свечения можно добиться отображения различных оттенков. Такие лампы работают аналогично люминесцентным: они представляют собой запечатанную стеклянную тубу, наполненную инертным газом с небольшой примесью ртути, на концах которой находятся катоды. Образование света происходит при ионизации газа, необходимым условием возникновения

которой является достаточно большое пусковое напряжение (больше 1000 В, подается на несколько сотен микросекунд), которое после образования дугового разряда быстро падает до 80-240 В. Инертный газ в обычном состоянии нейтрален, но под воздействием тока превращается в плазму, то есть распадается на ионы и свободные электроны, которые внутри трубки движутся к разным полюсам. Подобное поведение приводит к столкновениям с атомами: они после каждого удара набирают энергию, и

электроны переходят на новый энергетический уровень. Когда электроны возвращаются на изначальную орбиту, они испускают фотон – квант света. Итак, излучение света является результатом движения плазмы под действием сильного электрического поля, и, чтобы обеспечить это движение, приложения к полюсам трубки постоянного потенциала недостаточно. Для поддержания эмиссии фотонов используется переменный ток, таким образом достигается непрекращающийся

«перелет» ионов от одного катода к другому. Плазма излучает свет в ультрафиолетовом диапазоне, не воспринимаемый человеческим глазом (он имеет длину волны, не попадающую в диапазон видимых). С одной стороны, это недостаток, а с другой – достоинство, поскольку с помощью люминофора ультрафиолет можно «превратить» в любой цвет. Для этого на стенки трубки наносят порошок, чувствительный к УФ-лучам и испускающий красный, синий или зеленый свет. «Газоразрядные» панели были не первыми, в которых

инженеры применили люминофоры, – исторически им предшествовали знаменитые ЭЛТ-экраны. Итак, в «плазме» пиксели работают подобно люминесцентным трубкам, но при создании панелей приходится преодолевать ряд трудностей. Первая из них связана с физическим размером ячейки, который равен 200 х 200 х 100 мкм, – а ведь их нужно уложить на матрице несколько миллионов, один к одному. Вторая задача – это обеспечение прозрачности переднего электрода.

В качестве катода, как правило, используется оксид индия и олова, так как это вещество отвечает вышеприведенным требованиям (кстати, его же применяют и в OLED). К сожалению, эти экраны могут быть столь большими, а слой оксида – столь тонким, что при протекании больших токов на проводниках будет заметно падать напряжение, что сильно уменьшит по амплитуде и исказит сигналы. Поэтому инженеры решили применять в качестве промежуточного соединительного проводника хром, который

обладает большей устойчивостью, но непрозрачен. И последний вопрос, который возникает в каждой вновь созданной технологии, – это адресация пикселей. В данном случае обеспечение независимой адресации каждой субъединицы невозможно, поэтому решили пойти по пути мультиплексирования, или объединения передних дорожек в строки, а задних – в столбцы. Конечно, существует еще несколько альтернативных технологий построения плазменных дисплеев, например АСС, в которой используется не два электрода, а целых три (третий электрод

служит для адресации субпикселя); а также монолитные панели, которые применяются на коммерческих презентациях; но здесь не имеет смысла их рассматривать, поскольку из вышеизложенного ясен основной принцип работы газоразрядных мониторов. Из преимуществ плазмы перед жидкими кристаллами на память сразу приходят более сочный и широкий цветовой диапазон, отличные углы обзора, повышенная контрастность и, конечно, легкость в конструировании экранов большого размера при минимальной толщине.

Из недостатков – слишком большой размер пикселя, отсутствие хорошей градации темных оттенков, быстрая утомляемость глаз из-за напряжения периферического зрения, которым человек пытается уловить излучение с модуляцией по яркости 85-90 Гц (плазма дает такое излучение в любом случае); сложности с устранением мерцания и артефактов и, наконец, выгорание люминофора с течением времени. Однако в целом на сегодняшний день плазма стала лучшим решением для матриц с диагональю от 32″,

и переплюнуть в этом сегменте ее не смог никто, даже ЖК, несмотря на многолетние потуги. Итак, в битве «плазма vs ЖК» победила дружба, поскольку по чисто физическим причинам каждая из разработок заняла свою нишу на рынке экранов, и никакие предсказания о вытеснении и полном изгнании той или другой не смогут сбыться до тех пор, пока не будут преодолены определенные технологические трудности.

OLED-экраны. Справедливости ради надо отметить, что данная технология всегда была нацелена на прекрасное далеко: сначала ей прочили бурное развитие и вытеснение ЖК с потребительского рынка мониторов для десктопов, теперь же, когда эта заманчивая перспектива практически отпала, OLED предрекают роль главного участника в деле воплощения в жизнь самых смелых мечтаний писателей-фантастов, к примеру, создания комнат виртуальной реальности, где

OLED-экраны отвечали бы за формирование всевозможных изображений. Но, начав поиск информации по бездонным просторам интернета, я наткнулась на интересную особенность: подавляющее большинство статей про OLED относится к периоду 2000-2003 годов, а те, что выпущены позднее, полны глубокого пессимизма в отношении этой разработки и нынешнего ее положения. Тем не менее сам принцип OLED мне очень симпатичен, поэтому постараюсь как можно яснее его изложить.

OLED (Organic Light Emitting Diode) основаны на способности некоторых органических соединений испускать электромагнитное излучение (в нашем случае – свет), когда через них проходит электрический ток. В начале 50-х годов прошлого века Андрэ Бернаноз (Andre Bernanose) со своей группой исследователей открыл электролюминесценцию в органических материалах, прикладывая переменный ток высокого напряжения к тонким прозрачным пленкам органического красителя.

После ряда исследований бистабильного выключателя на основе меланина в 1974 году был достигнут очередной впечатляющий результат – появление яркой вспышки во время включения. Спустя еще три года был получен полимер с высокой проводимостью и с аналогичными свойствами, а уже в 80-х годах компанией Eastman Kodak было создано первое диодное устройство. В 1990 году в журнале Nature появилась статья ученых, в которой сообщалось о полимере, обладавшем зеленым

излучением и «очень высоким КПД». Сначала в качестве люминесцентных материалов применялись низкомолекулярные вещества, которые имели достаточно длительный срок службы и хорошую эффективность излучения. Существенным недостатком таких приборов являлась дорогостоящая технология производства – для этого использовалось вакуумное напыление органического соединения на подложку. Вторым минусом была намного меньшая гибкость по сравнению с другой технологией под названием

PLED, открытой чуть позже (в 1989 году) профессором Ричардом Френдом (Richard Friend) совместно с группой химиков Кембриджского университета. PLED, или Polymer Organic Light Emitting Diode, основаны на применении органических полимерных материалов, вследствие чего появилась возможность упрощения производства дисплеев вплоть до печати их на струйных принтерах.

Этот весьма привлекательный способ вызвал сильную шумиху, но оказалось, что PLED-экраны обладают неважными спектральными характеристиками и сниженным по сравнению с обычными OLED сроком службы ячеек. Схематически OLED-дисплей представляет собой стеклянную подложку, на которую нанесен анод в виде тончайшего прозрачного слоя из оксида индия и олова (как и в плазме), перпендикулярного катоду. Непосредственно к нему прилегает первый органический слой толщиной порядка 75 нм (как правило,

это ароматический диамин), а сверху находится основной, светоизлучающий слой. Последним же компонентом этого сложного «сэндвича» является катод, состоящий из сплава магния с серебром с соотношением 10:1, накрытый стеклом. Общая толщина экрана выходит менее 500 нм, и это при том, что, в отличие от ЖК-дисплея, OLED не требует задней подсветки! Вполне достаточное для свечения базового слоя напряжение составляет всего лишь 2,5

В, а путем увеличения силы тока теоретически можно получить максимальную силу света в 100 ккд/м2, что во много раз превышает показатели нынешних LCD-дисплеев. Пик интенсивности спектра приходится на длину волны 550 нанометров, что соответствует зеленому свету. Такие показатели в сочетании с другим достоинством – высоким быстродействием ячеек – открывают перед OLED-технологией хорошие перспективы. Но, несмотря на все усовершенствования, на сегодняшний день возможность

применения этой технологии в экранах с большими диагоналями представляется крайне сомнительной из-за существенных минусов, которые так и не удалось устранить. Так, для OLED характерен малый срок жизни ячеек матрицы, ведь органические материалы больше подвержены деградации и легче взаимодействуют с кислородом, содержащимся в воздухе, и различными окружающими их веществами. Наименее долговечными на сегодняшний день являются синие субпиксели, срок жизни которых

достигает 10 000 ч, что недостаточно для телевизоров и компьютерных мониторов, но пока устраивает потребителей сотовых телефонов. Диоды белого свечения смогут протянуть около 830 суток (20 000 ч), а красные и зеленые наиболее долговечны – порядка 40 000 ч. Увы, ни новые формулы базовых слоев, ни обогащающие добавки пока не позволяют повысить стабильность одного из основных цветов – синего, без которого невозможно получить полноценную картинку. Другой существенный недостаток – это цветопередача.

Достижение более широкой цветовой гаммы требует введения органических добавок, которые плохо влияют на стабильность ячеек. Некоторые разработчики вернулись к уже опробованной в массовом производстве схеме и стали создавать дисплеи с субпикселями белого свечения с наложенными поверх них светофильтрами. Universal Display Corporation приступила к разработке прототипа инновационного окна. В зависимости от погодных условий и освещенности оно будет осуществлять равномерный переход от пропускания

дневного света к собственному свечению, что позволит сократить расходы на освещение OLED-экраны прошли путь развития, аналогичный дисплеям на базе жидких кристаллов: сначала они работали на основе пассивной матрицы (такие до сих пор применяются в монохромных дисплеях, например, в автомагнитолах), затем было разработано управление яркостью пикселя посредством активной матрицы. Пассивная матрица представляет собой обыкновенный массив ячеек между перпендикулярными сетками анодов

и катодов. Управление яркостью осуществляется путем регулировки времени, в течение которого субпиксель испускает поток фотонов за один цикл работы. Но, как и в ЖК, инерционность линий управления сыграла свою роль – слишком трудно было обеспечить достаточный динамический диапазон. Для решения этой проблемы пришлось применять так называемый «предзаряд» ячейки, то есть быстрое доведение напряжения до нужной величины с помощью заранее запасенной на конденсаторе энергии.

Такие дисплеи способны отображать всего 262 000 цветов. Решение этой проблемы позаимствовали, опять-таки, у жидкокристаллических экранов, применив матрицу из тонкопленочных транзисторов на основе поликристаллического кремния. Использование неорганического материала сразу отмело возможность печати экранов на струйных принтерах, зато были реализованы все преимущества новой технологии, такие как улучшенная цветопередача, пониженное

энергопотребление, минимальная толщина, повышенные яркость и контрастность и быстродействие, сравнимое с CRT. Но, к сожалению, сейчас все это доступно потребителю исключительно в экранах с небольшой диагональю, так как наладить производство телевизоров и мониторов на основе OLED из-за вышеперечисленных проблем так и не удалось. У OLED также существует несколько направлений развития, каждое из которых видится перспективным для

определенной области применения и имеет свои преимущества. Ниже представлен их краткий обзор. PhOLED (Phosphorescent OLED) – технология, использующая принцип электрофосфоресценции, который позволяет преобразовывать до 100% электрической энергии в свет. К примеру, традиционные флуоресцентные OLED преобразовывают в свет приблизительно 25-30% энергии.

Из-за такой особенности PhOLED сейчас изучаются в целях создания «экранов освещения» и, конечно же, мониторов с большой диагональю. Кстати, к преимуществам таких дисплеев относят именно долговечность. Прозрачные светоизлучающие устройства были названы TOLED, или Transparent and Top-emitting OLED, они отличаются более высоким уровнем контрастности. Такие дисплеи могут излучать свет только вверх, только вниз или в двух направлениях сразу.

Кстати, коэффициент отражения света у TOLED в выключенном состоянии порядка 70%, что открывает для них широкие перспективы применения как в сфере рекламы, так и при производстве различных товаров (к примеру, в автомобилях, где их можно будет крепить прямо на лобовое стекло). существуют и гибкие, или FOLED (Flex OLED), экраны, у которых подложкой служит пластик либо тонкая металлическая пластина. Разработчики утверждают, что такие устройства обладают минимальной толщиной и весом.

Есть еще, наконец, Staked OLED, разработанные компанией UDC. От остальных типов органических светодиодов они отличаются вертикальным расположением субпикселей вместо традиционного горизонтального. При таком подходе каждой субъединицей можно управлять отдельно, а большая плотность заполнения дисплея органическими ячейками позволяет достигать высокого разрешения. О перспективах развития OLED-технологии говорилось очень много и оптимистично с момента их появления

как в средствах массовой информации, так и в узкоспециализированных кругах. Были предположения, что к 2010 году рынок будет заполнен ультратонкими и очень качественными телевизорами и мониторами, а его капитализация достигнет $3,7 млрд. Но вышло так, что попытки запустить данную технологию в массовое производство провалились, и даже компания Sony с ее гигантскими R&D-департаментом и производственными мощностями смогла создать свой легендарный

телевизор XEL-1 только по непомерной цене в $2500. И мое личное мнение таково: ЖК-матрицы пока сдавать свои позиции не собираются, а для OLED существуют другие, даже более «творческие», области применения, в которых эта технология имеет просто гигантское преимущество перед всеми остальными существующими разработками (а ведь творчество и вдохновение так важны при создании любой мелочи!).

К примеру, компания Universal Display Corporation приступила к разработке прототипа инновационного окна. В зависимости от погодных условий и освещенности оно будет осуществлять равномерный переход от пропускания дневного света к собственному свечению, что, по словам разработчиков, позволит сократить расходы на освещение, а также создаст новую ветвь в оформлении и дизайне. Планируется использование светодиодов типа PhOLED и

TOLED. И хотя я не принадлежу к клану безоглядно верующих в органические диоды оптимистов, все же мне кажется, что OLED еще громко заявит о себе. Электронная бумага. Как бы ни щадили ЖК-дисплеи по сравнению с CRT глаза рядового юзера, задняя подсветка все равно негативно действует на наши с вами органы зрения, которые довольно быстро устают и просят законного отдыха у владельца. Тем не менее представители различных сфер деятельности долгими часами просиживают у монитора своего

компьютера, чтобы усиленно трудиться или методично уничтожать злобных гоблинов из других миров. Для преодоления главного недостатка современных моников – отрицательного воздействия на зрение – и была разработана электронная бумага, которая, в отличие от традиционных LCD-экранов, формирует изображение в отраженном свете и может показывать текст и графику неограниченно долго, не потребляя при этом электричества и позволяя в дальнейшем изменять отображаемую информацию.

Отражение света как от обычного печатного листа бумаги избавляет человеческий глаз от излишнего напряжения и дает большие углы обзора. Впервые об электронной бумаге заговорили в 70-х годах ХХ века в Исследовательском институте компании Xerox в Пало-Альто, где ее и придумал Ник Шеридон (Nick Sheridon). Первая электронная бумага была создана по технологии, названной «Гирикон» (Gyricon), она состояла из

полиэтиленовых сфер от 20 до 100 микрон в диаметре, каждая из которых имела две половины: положительно заряженную белую и отрицательно заряженную черную. Такие «шарики» Шеридон поместил в прозрачный силиконовый лист, заполненный маслом, чтобы они свободно вращались. Точка на дисплее могла быть белой или черной в зависимости о того, какой стороной повернется сфера под воздействием подаваемого на нее напряжения.

Но уже в 1990 году был разработан другой тип электронной бумаги, автором которого стал Джозеф Якобсон (Joseph Jacobson), впоследствии совместно с Philips основавший компанию E-Ink Corporation. Она была создана совершенно по-другому: в микрокапсулы, заполненные прозрачным веществом, помещались положительно заряженные белые и отрицательно заряженные черные частицы. И тогда от подаваемого тока зависело, будут ли частицы располагаться вверху капсулы

(отображается белый цвет) или внизу (виден только цвет масла). Благодаря остаточным зарядам и ван-дер-ваальсовым силам дисплеи на базе электронных чернил способны сохранять изображение на экране даже при отсутствии электропитания (подача напряжения на управляющие электроды необходима лишь для переключения состояния пикселя), что наряду с отсутствием ламп подсветки обеспечивает низкий уровень энергопотребления. Такие экраны гарантируют хорошую читаемость изображения

при любом освещении. В качестве подложки для создания электронной бумаги можно использовать, по сути, любые пригодные материалы, будь то стекло, пластик, металлическая фольга, ткань или даже простая целлюлозная бумага. Достоинствами «бумаги» нового поколения можно назвать лишь работу в отраженном свете и низкое энергопотребление. Остальные ее свойства легко можно отнести лишь к недостаткам Полихромные дисплеи на базе электронных чернил устроены по тому же принципу, что и черно-белые, в них

добавлены только оптические фильтры CMYК – cyan, magenta, yellow, key color, или голубой, пурпурный, желтый и ключевой цвет (а не RGB, поскольку такая «бумага» работает в отраженном свете). По сути, неоспоримыми достоинствами «бумаги» нового поколения можно назвать лишь работу в отраженном свете и низкое энергопотребление. Все остальные ее свойства легко можно отнести к существенным недостаткам, основным из которых является большая инерционность матрицы.

Судите сами: время переключения пикселя составляет 260-500 мс, что в сто раз больше времени отклика матрицы у хороших ЖК-дисплеев. Это не позволяет использовать технологию при производстве КПК (не будут смотреться анимированные меню, указатели мыши) и в других девайсах, где есть интерактивные приложения. Сильнее всего длительное время обновления влияет на способность «бумаги» показывать увеличенную версию текста или изображение на маленьком экране.

Но тогда целесообразно ли вообще тратить время на ее разработку? Ведь даже количество оттенков серого ограничивается лишь восьмью – и это в самых новых устройствах. Еще одно важное преимущество экрана с электронными чернилами – потрясающая гибкость – тоже палка о двух концах, ведь он может показать владельцу искаженную и искривленную картинку, приобрести «память формы» в свернутом состоянии, да и банально помяться.

Практическое применение технологии пока весьма невелико, а увидевшие свет девайсы в подавляющем большинстве предназначены для узкого круга лиц. К примеру, в 2006 году было выпущено несколько моделей электронных книг, а в феврале того же года бельгийская финансовая ежедневная газета De Tijd of Antwerp анонсировала планы по продаже электронной версии газеты для избранных подписчиков. Была ли осуществлена идея бельгийцев, мне неизвестно.

Следующей на подвиг бета-тестера отважилась New York Times в начале 2007 года, объявив о возможной реализации 300 функциональных электронных газет. Компания Smartdisplayer выпустила первую в мире микропроцессорную карточку с гибким дисплеем и даже сертифицировала ее по стандартам ISO. Такая кредитка имеет одноразовый пароль и уменьшает риски при дистанционном банковском обслуживании – оплате через интернет и переводе средств.

1.3 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. Общепринятый стандарт формируют следующие видеоконтроллеры: Hercules – монохромный графический адаптер; MDA (

Monochrome Display Adapter ) – монохромный дисплейный адаптер; MGA ( Monochrome Graphics Adapter ) – монохромный графический адаптер; CGA ( Color Graphics Adapter ) – цветной графический адаптер; EGA ( Enhanced Graphics Adapter ) – улучшенный графический адаптер; VGA ( Video Graphics Adapter ) – видеографический адаптер, иногда его называют видеографической матрицей

( Video Graphics Array ); SVGA ( Super VGA ) – улучшенный видеографический адаптер; PGA ( Professional GA ) – профессиональный графический адаптер. Видеоконтроллеры SVGA типа VESA (видеокарты VESA ) с объемом видеопамяти 1-2 Мбайта обеспечивают наибольшую разрешающую способность 1280x1024 при отличной передаче полутонов и цветовых оттенков; видеокарта Twin Turbo -128 M 2 имеет видеопамять емкостью 2

Мбайта (с возможностью наращивания до 4 Мбайт), две 64-разрядные шины данных (что совместно с локальной шиной PCI позволяет организовать 128-разрядную передачу данных со скоростью, не снижающейся при изменении режима цветности с 256 до 65000 цветовых оттенков), функцию мгновенного линейного масштабирования изображения на экране в любой прикладной программе. Типы видеоконтроллеров. Микросхемы видеоконтроллеров можно разделить на четыре группы по принципу их работы.

Video shift register — простейший тип видеоконтроллера. Генерирует синхросигналы и преобразует получаемые байты видеоданных (от процессора или контроллера ПДП) в последовательность бит, которая вместе с синхросигналами формирует выходной видеосигнал. Видеоконтроллеры этого типа обычно поддерживают только растровые видеорежимы очень низкого разрешения. Единственным примером подобного видеоконтроллера общего назначения, использовавшегося в домашних компьютерах,

является микросхема RCA CDP1861. В других домашних системах, также использующих видеоконтроллеры этого типа, применялись заказные микросхемы — например, Television Interface Adapter (TIA) в игровой консоли Atari 2600, БМК компьютера Sinclair ZX81. CRTC (Cathode Ray Tube Controller, контроллер ЭЛТ) генерируют синхросигналы и выполняют чтение

ОЗУ, используемого в качестве видеопамяти.Прочитанные данные используются для формирования адреса в ПЗУ знакогенератора (для текстовых видеорежимов) или непосредственно (для графических режимов высокого разрешения). Видеоконтроллеры этого типа требуют большого количества внешних компонентов, выполняющих формирование видеосигнала, что позволяет им иметь широкий диапазон возможностей, от простейших текстовых режимов до цветной графики высокого разрешения. Такие видеоконтроллеры обычно не имеют поддержки аппаратных

спрайтов. Среди наиболее известных видеоконтроллеров этого типа — микросхемы Intel 8275 и Motorola 6845. Video interface controller — следующий шаг развития видеоконтроллеров. Практически все компоненты схемы генерации видеосигнала интегрированы в одну микросхему. Из внешних элементов требуются только аналоговые цепи формирования видеосигнала. К этой категории относятся микросхема Signetics 2636 и микросхемы, использовавшиеся в 8-разрядных компьютерах

компании Commodore (наиболее известная микросхема — MOS Technology VIC-II, использовавшаяся в Commodore 64). Video co-processor — более сложные устройства, использующие отдельное ОЗУ в качестве видеопамяти и способные не только отображать, но и самостоятельно обрабатывать данные в ней. Среди примеров этого типа видеоконтроллеров — микросхема

ANTIC, применявшаяся в 8-разрядных системах Atari, и микросхемы Texas Instruments TMS9918, Yamaha V9938 и V9958, применявшиеся в компьютерах стандарта MSX. К этой категории также относят видеоконтроллеры 8-разрядных и 16-разрядных игровых консолей. Заключение Видеоконтроллеры входят в состав системного блока ПК (находятся на видеокарте, устанавливаемой в разъем материнской платы), а видеомониторы – это внешние

устройства ПК. Видеотерминальные устройства предназначены для оперативного отображения текстовой и графической информации в целях визуального восприятия ее пользователем. Видеотерминал состоит из видеомонитора (дисплея) и видеоконтроллера (видеоадаптера). Видеоконтроллеры входят в состав системного блока ПК (находятся на видеокарте, устанавливаемой в разъем материнской платы), а видеомониторы — это внешние

устройства ПК. Видеомонитор, дисплей или просто монитор — устройство визуализации информации на экране. В стационарных ПК пока еще чаще всего информация визуализируется на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), в портативных ПК — на плоских индикаторах. Видеомониторы обычно могут работать в двух режимах: текстовом и графическом. Видеомониторы это устройства преобразующее сигналы поступающие от камеры наблюдения в двухмерное изображение. Видеомониторы для систем видеонаблюдения делятся на две основные группы: черно-

белые и цветные. Черно-белые мониторы отличаются более высокой разрешающей способностью, поскольку имеют одно непрерывное люминофорное покрытие. Цветные видеомониторы рекомендуется использовать в случае, если в системе используются цветные видеокамеры, однако цветной видеомонитор может воспроизводить и черно-белое изображение. Видеоконтроллер предназначен для преобразования данных в сигнал, отображаемый монитором, и для управления работой монитора. Видеоконтроллер— специализированная микросхема, являющаяся главным

компонентом схемы формирования видеоизображения в компьютерах и игровых консолях. Некоторые видеоконтроллеры также имеют дополнительные возможности, например, генератор звука. Микросхемы видеоконтроллеров применялись в основном в домашних компьютерах и игровых системах 1980-х годов. До появления микросхем видеоконтроллеров схемы формирования изображения полностью строились на дискретной логике. К середине 1970-х годов ЭЛТ-дисплеи стали популярным устройством вывода информации

для микрокомпьютеров, а развитие технологии производства микросхем позволило реализовать основную часть схемы формирования изображения в виде отдельной микросхемы. Это упрощало разработку подобных схем, уменьшало габариты печатных плат и потребление энергии, снизить стоимость конечных устройств. Дальнейшее развитие видеоконтроллеров привело к появлению более сложных и многофункциональных устройств — видеопроцессоров.

Главным компонентом схемы формирования изображения всегда является видеоконтроллер, но также могут использоваться дополнительные микросхемы — ОЗУ для хранения изображения, ПЗУ для хранения графики символов, и дополнительная дискретная логика (например, сдвиговые регистры) для построения законченной схемы. За период практики был собран, проанализирован и систематизирован материал для написании ВКР. Так же в ходе практики были сформированы четкие знания о новейших достижениях

информационных технологий и систем и выработаны устойчивые навыки использования технической и справочной литературы по разработке программного продукта. Теоретические знания полученные при обучении в СГА имеют большую значимость при написании ВКР и для дальнейшей работы по специальности. Приложение А Видеомониторы для IBM PC Параметр CD ECD PGS Разрешающая способность, пикселей по горизонтали / по вертикали 640 200 800 600 1024 768

Число цветов 16 64 256 Частота кадров, Гц, не менее 60 60 60 Полоса видеоусилителя, МГц 15 16 30 Видеоконтроллер* CGA EGA VGA Приложение Б Виды современных видеомониторов