Анализ и оценка технико-эксплуатационных характеристик видеотерминальных устройств (дисплеев)

Министерство просвещения ПМР

Тираспольский техникум информатики и права

Отделение информационных технологий и экономических дисциплин

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Конструкция и компоновка ПК».

на тему: «Анализ и оценка технико-эксплуатационных характеристик

видеотерминальных устройств (дисплеев)».

 

 

 

 

Выполнил студент 314 группы: Гриднев Е. К.

Проверил преподаватель: Васькина Ю.В.

Оценка_____________

«____»_____________

 

 

 

 

 

г. Тирасполь, 2012г.

 

Содержание

 

 

Введение

 

Первый жидкокристаллический дисплей  был создан в 1970 году. В них было много минусов. Срок их службы был  небольшой, потребляли много энергии, очень плохой был контраст изображения. Новый ЖК-дисплей был выпущен в 1971 году, который сразу получил хорошие отклики. 

Производство ЖК - мониторов постепенно усовершенствуется. В результате эволюции они стали обеспечивать очень  хорошее и качественное изображение. Это послужило многим пользователям перейти на жидкокристаллические мониторы.  
Первые жидкокристаллические мониторы были медленными, так как работали на пассивных матрицах, При динамической смене картинки изображение смазывалось. Сейчас пассивные матрицы встречаются в мобильных телефонах и т.д.  
Современные ЖК мониторы работают на активных матрицах, это позволило увеличить размер экрана и сделать изображение ярче и четче.

Производство LCD-мониторов развивается  очень быстрыми темпами, и показатели, которые недавно выглядели фантастическими, сегодня становятся нормой. Параллельно падает себестоимость изготовления ЖК-экранов, и нишу устройств с меньшей диагональю занимают (при сохранении уровня цен) более крупные собратья. Наше тестирование призвано выяснить, с какими задачами справляются 19-дюймовые ЖК-мониторы среднего ценового диапазона, сменившие 17-дюймовые в нише самых покупаемых моделей. 
1 Анализ и оценка технико-эксплуатационных характеристик видеотерминальных устройств (дисплеев)

1.1 Видеомониторы

 

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.