Опубликован: 17.06.2013 | Доступ: свободный | Студентов: 5487 / 3110 | Длительность: 17:10:00
Лекция 5:

Видеомониторы и видеоадаптеры

OLED


OLED (англ. Organic Light-Emitting Diode - органический светодиод) - многослойные тонкопленочные структуры, изготовленные из органических соединений, которые эффективно излучают свет при пропускании через них электрического тока. Основное применение технология OLED находит при создании устройств отображения информации (дисплеев).

Принцип действия


Для создания органических светодиодов ( OLED )используются тонкопленочные многослойные структуры, состоящие из слоев нескольких полимеров. При пропускании через такую структуру электрического тока инжектируемые из контактов электроны и дырки по слоям 2 и 4 с высокой электронной и дырочной проводимостью подводятся к активной области 3, в которой они захватываются на электронные состояния молекулы красителя и возбуждают в ней флуоресцентное или фосфоресцентное излучение.

Преимущества в сравнении c LCD-дисплеями

  • меньшие габариты и вес
  • отсутствие необходимости в подсветке
  • отсутствие такого параметра как угол обзора - изображение видно без потери качества с любого угла
  • более качественная цветопередача (высокий контраст)
  • более низкое энергопотребление при той же яркости
  • возможность создания гибких экранов

Яркость. Максимальная яркость OLED - 100 000 кд/кв. м. (У ЖК-панелей максимум составляет 500 кд/кв. м, причем такая яркость в ЖКИ достигается только при определенных условиях). При освещении LCD -дисплея ярким лучом света появляются блики, а картинка на OLED -экране останется яркой и насыщенной при любом уровне освещенности (даже при прямом попадании солнечных лучей на дисплей).

Контрастность. Здесь OLED также лидер. Устройства, снабженные OLED -дисплеями, обладают контрастностью 1000000:1 (Контрастность LCD 1300:1, CRT 2000:1 )

Углы обзора. Технология OLED позволяет смотреть на дисплей с любой стороны и под любым углом, причем без потери качества изображения.

Энергопотребление. Достаточно низкое энергопотребление - около 25Вт (у LCD - 25-40Вт). КПД OLED-дисплея близко к 100 %, у LCD -90 %. Энергопотребление же FOLED, PHOLED еще ниже.

Основные направления исследований разработчиков OLED-панелей Схема 2х слойной OLED -панели: 1. Катод(-), 2. Горячий катод, 3. Выделение излучения, 4. Проводящий слой, 5. Анод (+)

PHOLED

PHOLED (Phosphorescent OLED) - используют принцип электрофосфоресценции, чтобы преобразовать до 100 % электрической энергии в свет. К примеру, традиционные флуоресцентные OLED преобразовывают в свет приблизительно 25-30 % электрической энергии. Из-за их чрезвычайно высокого уровня эффективности энергии, даже по сравнению с другим OLED, PHOLED изучаются для потенциального использования в больших дисплеях типа телевизионных мониторов или экранов для потребностей освещения. Потенциальное использование PHOLED для освещения: можно покрыть стены гигантскими PHOLED -дисплеями. Это позволило бы всем комнатам освещаться равномерно, вместо использования лампочек, которые распределяют свет неравномерно по комнате. Также к преимуществом PHOLED -дисплеев можно отнести яркие, насыщенные цвета, а также достаточно долгий срок службы.

TOLED

TOLED - прозрачные светоизлучающие устройства

TOLED ( Transparent and Top-emitting OLED ) - технология, позволяющая создавать прозрачные ( Transparent ) дисплеи, а также достигнуть более высокого уровня контрастности.

Прозрачные TOLED -дисплеи: направление излучения света может быть только вверх, только вниз или в оба направления (прозрачный). TOLED может существенно улучшить контраст, что улучшает читабельность дисплея при ярком солнечном свете.

Так как TOLED на 70 % прозрачны при выключении, то их можно крепить прямо на лобовое стекло автомобиля, на витрины магазинов или для установки в шлеме виртуальной реальности.. Также прозрачность TOLED позволяет использовать их с металлом, фольгой, кремниевым кристаллом и другими непрозрачными подложками для дисплеев с отображением вперед (могут использоваться в будущих динамических кредитных картах). Прозрачность экрана достигается при использовании прозрачных органических элементов и материалов для изготовления электродов.

FOLED

FOLED (Flexible OLED) - главная особенность - гибкость

OLED- дисплея. Используется пластик или гибкая металлическая пластина в качестве подложки с одной стороны, и OLED -ячеек и герметичной тонкой защитной пленки - с другой. Преимущества FOLED: ультратонкость дисплея, сверхнизкий вес, прочность, долговечность и гибкость, которая позволяет применять OLED- панели в самых неожиданных местах. (Раздолье для фантазии - область возможного применения OLED весьма велика).

SOLED

Staked OLED - технология экрана от UDC (сложенные OLED ). SOLED используют следующую архитектуру: изображение подпикселов складывается (красные, синие и зеленые элементы в каждом пикселе) вертикально вместо того, чтобы располагаться рядом, как это происходит в ЖКИ-дисплее или электронно-лучевой трубке. В SOLED каждым элементом подпиксела можно управлять независимо. Цвет пиксела может быть отрегулирован при изменении тока, проходящего через три цветных элемента (в нецветных дисплеях используется модуляция ширины импульса). Яркостью управляют, меняя силу тока. Приемущества SOLED: высокая плотность заполнения дисплея органическими ячейками, посредством чего достигается хорошее разрешение, а значит, высококачественная картинка.(В SOLED -дисплеях в 3 раза улучшено качество изображения в сравнении с ЖКИ и ЭЛТ).

Passive/Active Matrix

Каждый пиксель цветного OLED -дисплея формируется из трех составляющих - органических ячеек, отвечающих за синий, зеленый и красный цвета. В основе OLED - пассивные и активные матрицы управления ячейками.


Пассивная матрица представляет собой массив анодов, расположенных строками, и катодов, расположенных столбцами. Чтобы подать заряд на определенный органический диод, необходимо выбрать нужный номер катода и анода, на пересечении которых находится целевой пиксель, и пустить ток. Используется в монохромных экранах с диагональю 2-3 дюйма (дисплеи сотовых телефонов, электронных часов, различные информационные экраны техники). Активная матрица: как и в случае LCD -мониторов, для управления каждой ячейкой OLED используются транзисторы, запоминающие необходимую для поддержания светимости пикселя информацию. Управляющий сигнал подается на конкретный транзистор, благодаря чему ячейки обновляются достаточно быстро. Используется технология TFT (Thin Film Transistor) - тонкопленочного транзистора. Создается массив транзисторов в виде матрицы, который накладывается на подложку прямо под органический слой дисплея. Слой TFT формируется из поликристального или аморфного кремния. Также идут разработки O-TFT (Organic TFT) - технологии органических транзисторов.

Трудности

  • Маленький срок службы люминофоров некоторых цветов (порядка 2-3 лет)
  • Как следствие первого, невозможность создания долговечных полноценных TrueColor дисплеев
  • Дороговизна и неотработанность технологии по созданию больших матриц
  • Главная проблема для OLED - время непрерывной работы должно быть не меньше 15 тыс. часов, а "красный" OLED и "зеленый" OLED могут непрерывно работать на десятки тысяч часов дольше, чем "синий" OLED.

Это визуально искажает изображение.

Видеокарта

Видеокарта (известна также как графическая плата, графическая карта, видеоадаптер) (англ. videocard) - устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора.

Обычно видеокарта является платой расширения и вставляется в разъем расширения, универсальный ( ISA, VLB,PCI,PCI-Express ) или специализированный ( AGP ), но бывает и встроенной (интегрированной).

Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный графический микропроцессор, который может производить дополнительную обработку, разгружая от этих задач центральный процессор компьютера. Например, все современные видеокарты NVIDIA и AMD(ATi) поддерживают приложения OpenGL на аппаратном уровне.

Видео карты имеют следующие стандарты

Расшифровка
1981 MDA Monochrome Display Adapter IBM PC
1982 HGC Hercules Graphics Controller -графический адаптер Геркулес Hercules
CGA Color Graphics Adapter IBM
EGA Enhanced Graphics Adapter IBM
MCGA Multicolor Graphics Adapter IBM
1987 VGA Video Graphics Array IBM
1991 SVGA Super VGA - "сверх" VGA

Адаптер VGA Video Graphics Array

В компьютерах PS/2 большинство схем видеоадаптера расположены на системной плате. Этот видеоадаптер содержит все электронные схемы, необходимые для поддержки спецификации VGA, на одной полноразмерной плате с 8-битовым интерфейсом.

BIOS VGA - это программа, предназначенная для управления схемами VGA. Через BIOS программы могут инициировать некоторые процедуры и функции VGA, не обращаясь при этом к адаптеру.

Вся аппаратура VGA обеспечивает отображение до 256 оттенков на экране из палитры в 262 144 цвета (256 Кбайт). Для этого используется аналоговый монитор.

Если при загрузке системы возникают проблемы, то она загружается в безопасном режиме, где по умолчанию используется адаптер VGA в режиме 640x480, 16 цветов.

SuperVGA Super Video Graphics Array. Обеспечивает более высокое разрешение, чем стандарт VGA. Поддерживает режимы работы с разрешением 800?600, 1024?768, 1280?1024 точек (и более) с одновременным выводом на экран 2 в 4, 8, 16, 32 степени количеством цветов.

С адаптерами SVGA различных моделей от разных производителей можно общаться через единый программный интерфейс VESA

Существующий стандарт VESA на платы SVGA предусматривает использование практически всех распространенных вариантов форматов изображения и кодирования цветовых оттенков, вплоть до разрешения 1280x1024 пикселей при 16 777 216 оттенках (24-битовое кодирование цвета).

Современная видеокарта состоит из следующих частей: Bios (Basic Input/Output System - базовая система ввода-вывода). BIOS видеоадаптера содержит основные команды, которые предоставляют интерфейс между оборудованием видеоадаптера и программным обеспечением. BIOS, которую можно модифицировать с помощью программного обеспечения, называется flash BIOS.


Графический процессор (Graphics processing unit - графическое процессорное устройство) - занимается расчетами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчеты для обработки команд трехмерной графики. Является основой графической платы, именно от него зависят быстродействие и возможности всего устройства. Современные графические процессоры по сложности мало чем уступают центральному процессору компьютера, и зачастую превосходят его как по числу транзисторов, так и по вычислительной мощности, благодаря большому числу универсальных вычислительных блоков. Однако, архитектура GPU прошлого поколения обычно предполагает наличие нескольких блоков обработки информации, а именно: блок обработки 2D-графики, блок обработки 3D-графики, в свою очередь, обычно разделяющийся на геометрическое ядро (плюс кэш вершин) и блок растеризации (плюс кэш текстур) и др.

Видеоконтроллер - отвечает за формирование изображения в видеопамяти, дает команды RAMDAC на формирование сигналов развертки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора. Кроме этого, обычно присутствуют контроллер внешней шины данных (например, PCI или AGP ), контроллер внутренней шины данных и контроллер видеопамяти. Ширина внутренней шины и шины видеопамяти обычно больше, чем внешней (64, 128 или 256 разрядов против 16 или 32), во многие видеоконтроллеры встраивается еще и RAMDAC. Современные графические адаптеры ( ATI, nVidia ) обычно имеют не менее двух видеоконтроллеров, работающих независимо друг от друга и управляющих одновременно одним или несколькими дисплеями каждый.

Видеопамять - выполняет роль кадрового буфера, в котором хранится изображение, генерируемое и постоянно изменяемое графическим процессором и выводимое на экран монитора (или нескольких мониторов). В видеопамяти хранятся также промежуточные невидимые на экране элементы изображения и другие данные. Видеопамять бывает нескольких типов, различающихся по скорости доступа и рабочей частоте. Современные видеокарты комплектуются памятью типа DDR, DDR2, GDDR3, GDDR4 и GDDR5. Следует также иметь в виду, что помимо видеопамяти, находящейся на видеокарте, современные графические процессоры обычно используют в своей работе часть общей системной памяти компьютера, прямой доступ к которой организуется драйвером видеоадаптера через шину AGP или PCIE.

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП, RAMDAC - Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) - служит для преобразования изображения, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый монитор.

Видео-ПЗУ (Video ROM) - постоянное запоминающее устройство, в которое записаны видео- BIOS, экранные шрифты, служебные таблицы и т. п. ПЗУ не используется видеоконтроллером напрямую - к нему обращается только центральный процессор. Хранящийся в ПЗУ видео- BIOS обеспечивает инициализацию и работу видеокарты до загрузки основной операционной системы, а также содержит системные данные, которые могут читаться и интерпретироваться видеодрайвером в процессе работы (в зависимости от применяемого метода разделения ответственности между драйвером и BIOS ). На многих современных картах устанавливаются электрически перепрограммируемые ПЗУ ( EEPROM, Flash ROM ), допускающие перезапись видео- BIOS самим пользователем при помощи специальной программы.

Система охлаждения -предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и видеопамяти в допустимых пределах.

Марат Хабибуллин
Марат Хабибуллин
Валерий Хан
Валерий Хан
Дмитрий Найденко
Дмитрий Найденко
Россия, Воронеж
Николай Нагорный
Николай Нагорный
Украина