Жидкокристаллические мониторы

Жидкие кристаллы представляют собой вязкие органические молекулы, которые двигаются, как молекулы жидкостей, но при этом имеют структуру, как у кристалла. Когда молекулы расположены в одну линию, оптические качества кристалла зависят от направления и поляризации воздействующего света. При использовании электрического поля линия молекул, а следовательно, и оптические свойства меняются. Если воздействовать лучом света на жидкий кристалл, интенсивность света, исходящего из самого жидкого кристалла, может контролироваться с помощью электричества. Это свойство используется при создании индикаторных дисплеев.

Экран жидкокристаллического дисплея состоит из двух стеклянных параллельно расположенных пластин, между которыми находится герметичное пространство с жидким кристаллом. К обеим пластинам подсоединяются прозрачные электроды. Искусственный или естественный свет за задней пластиной освещает экран изнутри. Электроды, подведенные к пластинам, используются для того, чтобы создать электрические поля в жидком кристалле. На различные части экрана воздействует разное напряжение, что и позволяет строить изображение. К передней и задней пластинам экрана приклеиваются поляроиды, поскольку технологически дисплей требует поляризованного света. Общая структура показана на рисунке а.

а б

Рисунок – Структура экрана на жидких кристаллах (а); желобки на передней и задней пластинах, расположенные перпендикулярно друг к другу (б)

В настоящее время используются различные типы жидкокристаллических дисплеев, рассмотрим только один из них – дисплей со скрученным нематиком(Twisted Nematic, TN). В этом дисплее на задней пластине находятся крошечные горизонтальные желобки, а на передней – крошечные вертикальные желобки, как показано на рисунке б. При отсутствии электрического поля молекулы направляются к этим желобкам. Так как они (желобки) расположены перпендикулярно друг к другу, молекулы жидкого кристалла оказываются скрученными на 90°.

На задней пластине дисплея находится горизонтальный поляроид. Он пропускает только горизонтально поляризованный свет. На передней пластине дисплея находится вертикальный поляроид. Он пропускает только вертикально поляризованный свет. Если бы между пластинами не было жидкого кристалла, горизонтально поляризованный свет, пропущенный поляроидом на задней пластине, блокировался бы поляроидом на передней пластине, что делало бы экран полностью черным.

Однако скрученная кристаллическая структура молекул, сквозь которую проходит свет, меняет плоскость поляризации света. При отсутствии электрического поля весь жидкокристаллический экран светится. Если подавать напряжение к определенным частям пластины, скрученная структура разрушается, блокируя прохождение света в этих частях.

Для подачи напряжения обычно используются два подхода. В дешевом пассивном матричном индикаторена обоих электродах провода располагаются параллельно друг другу. Например, на дисплее размером 640 х 480 электрод задней пластины содержит 640 вертикальных проводов, а электрод передней пластины – 480 горизонтальных проводов. Если подавать напряжение на один из вертикальных проводов, а затем посылать импульсы на один из горизонтальных, можно изменить напряжение в определенной позиции пиксела и, таким образом, сделать нужную точку темной. Если то же самое повторить со следующим пикселом и т. д., можно получить темную строку развертки, аналогичную строкам в электронно-лучевых трубках. Обычно изображение на экране перерисовывается 60 раз в секунду, чтобы создавалось впечатление постоянной картинки (так же, как в электронно-лучевых трубках).

Второй подход – применение активного матричного индикатора.Он стоит гораздо дороже, чем пассивный, но зато дает изображение лучшего качества, что является большим преимуществом. Вместо двух наборов перпендикулярно расположенных проводов у активного матричного индикатора на одном из электродов имеется крошечный переключатель в каждой позиции пиксела. Меняя состояние переключателей, можно создавать на экране произвольную комбинацию напряжений в зависимости от комбинации битов. Эти переключатели называются тонкопленочными транзисторами(Thin Film Transistor, TFT),а плоские экраны, в которых они используются, – TFT-дисплеями.На основе технологии TFT теперь производится подавляющее большинство ноутбуков и автономных жидкокристаллических мониторов.

Видеопамять

Обновление картинки на экранах ЭЛТ- и TFT-мониторов производится от 60 до 100 раз в секунду; для этого используется видеопамять, размещенная на плате контроллера дисплея. Видеопамять содержит одну или несколько битовых карт, представляющих выводимое на экран изображение. Если, скажем, на экране умещается 1600 х 1200 элементов изображения (пикселов),значит, в видеопамяти содержится 1600 х 1200 значений, по одному на каждый пиксел. В целях быстрого переключения с одного изображения на другое в памяти может размещаться несколько таких карт.

В современных дисплеях каждый пиксел представлен 3-байтным значением RGB,которое определяет интенсивность красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue) компонентов изображения. Как известно, любой цвет можно представить путем линейной суперпозиции трех упомянутых базовых цветов.

Если в видеопамяти хранится информация о 1600 х 1200 пикселах, причем на каждый из них выделяется по 3 байта, общий объем этих данных составляет около 5,5 Мбайт; поэтому на любые манипуляции таким изображением уходит довольно много процессорного времени. По этой причине в некоторых компьютерах для определения цвета используются 8-разрядные числа. Такое число представляет собой индекс аппаратной таблицы (так называемой цветовой палитры),состоящей из 256 значений RGB (24-разрядных). Это решение, известное под названием индексированного цвета,позволяет на 2/3 сократить объем данных, хранящихся в видеопамяти. В то же время при применении индексированного цвета в каждый конкретный момент на экран не может выводиться более 256 цветов. Как правило, для каждого окна формируется индивидуальная битовая карта, а это значит, что при наличии одной аппаратной палитры из всех присутствующих на экране окон корректно визуализируется только одно.

Для вывода растровых (то есть сформированных на основе битовых карт) изображений требуется большая пропускная способность. К примеру, для воспроизведения одного кадра полноцветных мультимедийных данных в полноэкранном формате на дисплее размером 1600 х 1200 необходимо скопировать в видеопамять 5,5 Мбайт. Если учесть, что полноценный видеофильм выводится со скоростью 25 кадров в секунду, общая скорость передачи данных должна составлять 137,5 Мбайт/с. Такую пропускную способность не может обеспечить даже первоначальная версия шины PCI (127,2 Мбайт/с), не говоря уже о шинах ISA и EISA. Конечно, чем меньше изображение, тем меньше необходимая скорость передачи данных, но проблема от этого не исчезает.

В целях повышения скорости передачи данных из ЦП в видеопамять компания Intel реализовала в линейке процессоров Pentium II поддержку специализированной шины AGP(Accelerated Graphics Port – ускоренный графический порт), допускающей передачу 32 бит за такт на частоте 66 МГц, что соответствует скорости 252 Мбайт/с. В последующих версиях процессоров для шины AGP поддерживаются скорости 2х, 4х и 8х – в результате система справляется с передачей «тяжелой» графики, не загружая основную шину PCI.

Мыши

Существует три типа мышей: механические, оптические и оптомеханические. У мышей первого типа снизу располагаются резиновые колесики, оси которых расположены перпендикулярно друг к другу. Если мышь передвигается в вертикальном направлении, то вращается одно колесо, а если в горизонтальном, то другое. Каждое колесико приводит в действие резистор (потенциометр). Если измерить изменения сопротивления, можно узнать, на сколько провернулось колесико, и таким образом вычислить, на какое расстояние передвинулась мышь в каждом направлении. Такие мыши практически полностью вытеснены новой моделью, в которой вместо колес используется шарик, слегка выступающий снизу.

Следующий тип – оптическая мышь. У нее нет ни колес, ни шарика. Вместо этого в нижней части мыши располагаются светодиоди фотодетектор. Оптическая мышь перемещается по поверхности особого пластикового коврика, который содержит прямоугольную решетку с линиями, близко расположенными друг к другу. Когда мышь двигается по решетке, фотодетектор воспринимает пересечения линий за счет изменения количества света, отражаемого от светодиода. Электронное устройство внутри мыши подсчитывает количество пересеченных линий в каждом направлении.

Третий тип – оптомеханическая мышь. У нее, как и у более современной механической мыши, есть шарик, который вращает два колесика, расположенные перпендикулярно друг к другу. Колесики связаны с кодировщиками. В каждом кодировщике имеются прорези, через которые проходит свет. Когда мышь двигается, колесики вращаются и световые импульсы воздействуют на детекторы каждый раз, когда между светодиодом и детектором появляется прорезь. Число воспринятых детектором импульсов пропорционально расстоянию.

Статьи к прочтению:

ВЫБОР МОНИТОРА | НА ЧТО ОБРАТИТЬ ВНИМАНИЕ ПРИ ПОКУПКЕ

Похожие статьи: