УСТРОЙСТВА Ввода Вывода l Виды дисплеев мониторов l Классификация

УСТРОЙСТВА Ввода/Вывода l Виды дисплеев (мониторов) l Классификация l Основные параметры мониторов l Производители 1

Виды дисплеев l ЭЛТ мониторы l ЖК – мониторы l Плазменные панели l Органический светодиод l Ретинальный монитор 2

Основные параметры l l l l Вид экрана – стандартный (4: 3) и широкоформатный Размер экрана – определяется длиной диагонали Разрешение – число пикселей по вертикали и горизонтали Глубина цвета – число отображаемых цветов (от монохромного до 32 -битного) Размер зерна или пикселя Частота обновления экрана Скорость отклика пикселей (не для всех типов мониторов) 3

Производители Acer Inc Apple Computer ASUSTek Ben. Q CTX Dell, Inc Eizo Hitachi Iiyama LG Electronics NEC/Mitsubishi Philips Samsung Sony (выпуск мониторов прекращён) View. Sonic 4

Источники дополнительных сведений l Другие курсы: Микропроцессоры и микрокомпьютеры l ЭУМК по курсу АЭВМ, по курсу МПи. МК 5

LCD (ЖК) - мониторы l ЖК – дисплей l Устройство l Технологии 6

ЖК. Устройство Каждый пиксел ЖК-дисплея состоит из слоя молекул между двумя прозрачными электродами, и двух поляризационных фильтров, плоскости поляризации которых перпендикулярны. В отсутствие жидких кристаллов свет, пропускаемый первым фильтром, практически полностью блокируется вторым. 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 – молекулы стремятся выстроиться в направлении поля, что искажает винтовую структуру. При этом силы упругости противодействуют этому, и при отключении напряжения молекулы возвращаются в исходное положение. 7

ЖК. Технологии 1 TN + film – самая простая технология. Матрица TN + film работает следующим образом: если к субпикселям 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, небольшие углы обзора. 8

ЖК. Технологии 2 IPS (In-Plane Switching) Технология In-Planeвытеснено технологией S-IPS (Super-IPS, Switching была разработана IPS в настоящее время компаниями год), которая наследует всепредназначалась для Hitachi 1998 Hitachi и NEC и преимущества избавления от с одновременным уменьшением. Однако, хотя с технологии IPS недостатков TN + film. времени отклика. помощью IPS удалось добиться увеличения угла обзора до Но, несмотря на то, что цветность S-IPS панелей приблизилась к обычным мониторам ЭЛТ, контрастность все равно остаётся 170°, а также высокой контрастности и цветопередачи, слабым местом. S-IPS активно используется в панелях размером время отклика осталось на низком уровне. от 20". LG, Philips, Dell и NEC остаются единственными На настоящий момент матрицы, изготовленные по производителями панелей по данной технологии IPS единственные из ЖК-мониторов, всегда передающие полную глубину цвета RGB – 24 бита, по 8 бит на канал. TN-матрицы почти всегда имеют 6 -бит, как и часть MVA. 9

Органический светодиод l OLED l Принцип действия l Преимущества l Применение 10

OLED 1. 5 -дюймовый OLEDдисплей Схема OLED 11

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. 12

Преимущества в сравнении c Плазменными дисплеями lменьшие габариты и вес lболее низкое энергопотребление при той же яркости lвозможность создания гибких экранов в сравнении c LCD-дисплеями lменьшие габариты и вес lотсутствие необходимости в подсветке lотсутствие такого параметра как угол обзора – изображение видно без потери качества с любого угла lмгновенный отклик (на порядок выше, чем у LCD) – по сути полное отсутствие инерционности lболее качественная цветопередача (высокий контраст) lболее низкое энергопотребление при той же яркости lвозможность создания гибких экранов 13

Применение Такие дисплеи широко применяются в мобильных телефонах, GPS-навигаторах, для создания приборов ночного видения. Органические дисплеи встраиваются в телефоны, цифровые фотоаппараты, автомобильные бортовые компьютеры, коммерческие OLED-телевизоры, выпускаются небольшие OLED-дисплеи для цифровых индикаторов, лицевых панелей автомагнитол, MP 3 -плееров и т. д. 14

Плазменная панель l Плазма l Конструкция 15

Конструкция Газоразрядный экран (также широко применяется английская калька «плазменная панель» ) – устройство отображения информации, монитор, использующее в своей работе явления электрического разряда в газе и возбуждаемого им свечения люминофора. 16

Конструкция Плазменная панель представляет собой матрицу газонаполненных ячеек, заключенных между двумя параллельными стеклянными поверхностями. В качестве газовой среды обычно используется неон или ксенон. Разряд в газе протекает между прозрачным электродом на лицевой стороне экрана и адресными электродами, проходящими по его задней стороне. Газовый разряд вызывает ультрафиолетовое излучение, которое, в свою очередь, инициирует видимое свечение люминофора. В цветных плазменных панелях каждый пиксель экрана состоит из трёх идентичных микроскопических полостей, содержащих инертный газ (ксенон) и имеющих два электрода, спереди и сзади. После того, как к электродам будет приложено сильное напряжение, плазма начнёт перемещаться. При этом она излучает ультрафиолетовый свет, который попадает на люминофоры в нижней части каждой полости. Люминофоры излучают один из основных цветов: красный, зелёный или синий. Затем цветной свет проходит через стекло и попадает в глаз зрителя. 17

Ретинальный монитор l VRD l Преимущество l Безопасность l Использование 18

VRD Виртуальныйретинальный монитор (Virtual retinal display, VRD; retinal scan display, RSD) - технология устройств вывода, формирующая изображение непосредственно на сетчатке глаза. В результате пользователь видит изображение, "висящее" в воздухе перед ним. 19

Преимущество VRD, проецирующая изображение на один глаз, позволяет видеть одновременно компьютерное изображение и реальный объект, что может применятся для создания иллюзии "рентгеновского зрения" - отображения внутренних частей устройств и органов (при ремонте автомобиля, хирургии). VRD, проецирующая изображение на оба глаза, позволяет создавать реалистичные трехмерные сцены. VRD поддерживает динамическую перефокусировку, что обеспечивает более высокий уровень реализма, чем у классических шлемов виртуальной реальности. Система, примененная в мобильном телефоне или ноутбуке, может существенно увеличить время работы устройства от батареи благодаря "целевой доставке" изображения непосредственно на сетчатку глаза 20

Безопасность Считается, что VRD с использованием лазера и LED-элементов безопасны для человеческого глаза, поскольку они имеют низкую интенсивность, луч достаточно широк и не направлен на одну точку долгое время. VRD-системы проходят сертификацию в American National Standards Institute и International Electrotechnical Commission. 21

Использование Военное использование Как и многие другие технологии, VRD первоначально был создан для военного использования. В настоящее время VRD используется в Stryker'е армии США. Командир Stryker'а получает изображение от бортового компьютера с помощью ретинального монитора, закрепленного на шлеме. Это используется для более эффективного слежения за обстановкой на поле боя и получения тактической информации. Подобное устройство также используется пилотами новых моделей американских вертолетов. Медицинское использование Система может использоваться при хирургии. Хирург проводит операцию, одновременно отслеживая показатели (пульс и тп. ) здоровья пациента. Также VRD может помочь в хирургической навигации (surgical navigation) - врач во время операции сможет видеть наложенное томографическое изображение органа 22

Мониторы классифицируются: l По виду выводимой информации l По строению l По типу видеоадаптера l По типу интерфейсного кабеля l По типу устройства использования 23

По виду выводимой информации l алфавитно-цифровые l l l дисплеи, отображающие только алфавитно-цифровую информацию дисплеи, отображающие псевдографические символы интеллектуальные дисплеи, обладающие редакторскими возможностями и осуществляющие предварительную обработку данных l графические векторные l растровые l 24

Алфавитно-цифровое В ТЕКСТОВОМ режиме экран разбивается на 25 строк по 80 позиций в каждой строке. В каждую позицию (знакоместо) может быть выведен любой символ кодовой таблицы– прописная или строчная буква латинского или русского алфавитов, служебный знак, символ псевдографики, а также графический образ почти каждого управляющего символа. Каждой позиции на экране соответствует один из 16 цветов символа, выведенного в данную позицию. 25

Графическое В ГРАФИЧЕСКОМ режиме изображение формируется так же, как и на экране телевизора – мозаикой, совокупностью точек, каждая из которых окрашена в тот или иной цвет. Основные характеристики изображения в графическом режиме: l разрешающая способность видеоадаптера, т. е. количество точек, выводимых по горизонтали и вертикали; l число возможных цветов каждой точки. Минимальный элемент изображения на экране (точка) называется ПИКСЕЛЕМ. В зависимости от разрешения, пиксель может быть прямоугольным или квадратным. 26

Изображение символов в текстовом режиме формируется теми же пикселями, которые образуют и графическую картинку. Разница в том, что в текстовом режиме программноаппаратными средствами для каждого символа создается матрица из пикселей, и эта матрица как целое печатается на экране. Поэтому скорость вывода изображения в текстовом режиме гораздо выше, чем в графическом. 27

По строению l ЭЛТ – на основе электронно-лучевой трубки (англ. cathode ray tube, CRT) l ЖК – жидкокристаллические мониторы (англ. liquid crystal display, LCD) l Плазменный – на основе плазменной панели l Проекционный – видеопроектор и экран l OLED-монитор – на технологии органического светоизлучающего диода l Ретинальный монитор – формируется изображение непосредственно на сетчатке глаза 28

По типу видеоадаптера l HGC l CGA l EGA - разрешение 640 х350 точек l VGA - разрешение 640 х480 точек l SVGA - разрешение 640 х350, 800 х600, 1024 х768 точек 29

По типу интерфейсного кабеля l композитный l раздельный l D-Sub l DVI l USB l HDMI l Display. Port l S-Video 30

По типу устройства использования l в телевизорах l в компьютерах l в телефонах l в калькуляторах l в инфокиосках 31

ЖК Жидкокристаллический дисплей (ЖК дисплей, ЖКД, англ. Liquid crystal display, LCD), также Жидкокристаллический монитор (ЖКмонитор) – плоский дисплей на основе жидких кристаллов, а также монитор на основе такого дисплея. 32

ЖК LCD TFT (англ. Thin film transistor – тонкоплёночный транзистор) – разновидность жидкокристаллического дисплея, в котором используется активная матрица, управляемая тонкоплёночными транзисторами. Усилитель TFT для каждого субпиксела применяется для повышения быстродействия, контрастности и чёткости изображения дисплея. 33

ЖК LCD TFT (англ. Thin film transistor – тонкоплёночный транзистор) – разновидность жидкокристаллического дисплея, в котором используется активная матрица, управляемая тонкоплёночными транзисторами. Усилитель TFT для каждого субпиксела применяется для повышения быстродействия, контрастности и чёткости изображения дисплея. 34

ЭЛТ Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), кинескоп – электровакуумный прибор, преобразующий электрические сигналы в световые. В строгом смысле, электроннолучевыми трубками называют ряд электронно-лучевых приборов, одним из которых является кинескоп. 35

ЭЛТ Принципиальная схема одного из видов ЭЛТ Устройство цветного кинескопа. 36

ЭЛТ Принципиальное устройство: l электронная пушка, предназначена для формирования электронного луча, в цветных кинескопах и многолучевых осциллографических трубках объединяются в электронно-оптический прожектор; l экран, покрытый люминофором – веществом, светящимся при попадании на него пучка электронов; l отклоняющая система, управляет лучом таким образом, что он формирует требуемое изображение. 37

ЭЛТ Устройство цветного кинескопа: 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). l Цветной кинескоп отличается от чёрно-белого тем, что в нём три пушки – «красная» , «зелёная» и «синяя» (1). Соответственно, на экран 7 нанесены в некотором порядке три вида люминофора – красный, зелёный и синий (8). l 38

ЭЛТ. Воздействие на здоровье Электромагнитное излучение Это излучение создаётся не самим кинескопом, а отклоняющей системой. Трубки с электростатическим отклонением, в частности, осциллографические, его не излучают. В мониторных кинескопах для подавления этого излучения отклоняющую систему часто закрывают ферритовыми чашками. Телевизионные кинескопы такой экранировки не требуют, поскольку зритель обычно сидит на значительно большем расстоянии от телевизора, чем от монитора. Ионизирующее излучение В кинескопах присутствует ионизирующее излучение двух видов. Первое из них – это сам электронный луч, представляющий собой, по сути, поток бета-частиц низкой энергии. Наружу это излучение не выходит, и опасности для пользователя не представляет. Второе – тормозное рентгеновское излучение, которое возникает при бомбардировке экрана электронами. Для ослабления выхода этого излучения наружу до полностью безопасных величин стекло легируют свинцом. 39