2.5. Управління енергоспоживанням
Монітор, особливо кольоровий з великим екраном, є одним з основних споживачів електроенергії — сучасний кольоровий монітор 15" споживає близько 80 Вт, для більшого екрану більше і потужність. Основні режими енергоспоживання для моніторів наступні:
On=
включено
—
активна (нормальна) робота. Для 15 монітора"
типове споживання -
80 Вт.
Syspend
—
відключення рядкової розгортки,
напруження і високої напруги кінескопа,
що знижує споживання на 70 %. Перехід в
режим On
займає
близько 15 секунд. Для монітора 15 типове
споживання" — менше 15
Вт.
Off
—
відключення всіх схем монітора, окрім
блоку DPMS,
споживання знижується
до одиниць ватів. Перемикання в нормальний
режим займе близько 30
секунд (як включення монітора). Якщо в
цьому режимі знеструмлюється
і блок DPMS,
то монітор можна буде включити тільки
вручну
(натисненням кнопки).
Роботу системи енергозбереження повинен підтримувати і монітор, і дисплейний адаптер, і BIOS. Перехід в режими із зниженим споживанням і події включення настроюються в CMOS Setup параметрами управління енергоспоживанням (Power Management).
3. Плоскі дисплеї
Плоскі дисплеї виконуються у вигляді матриці осередків з якими-небудь електрооптичними ефектами. Матриці скануються аналогічно телевізійному растру, так що кожний осередок управляється імпульсний. Для підвищення контрастності часто застосовують подвійне сканування: екран розбивається на дві частини, в яких сканування відбувається одночасно. Таким чином підвищується частота звернення до кожного осередку.
1-е сканування 22 2-е сканування
Мал. 5.3
Дисплеї на рідкокристалічних (РК) панелях LCD (Liquid Crystall Display — РК-дисплей) засновані на зміні оптичної поляризації відображеного або прохідного світла під дією електричного поля. Шар рідкокристалічної речовини розташований між двома вікнами з поляризаційними решітками. Рідкокристалічну речовину здатний міняти напрям поляризації прохідного світла залежно від стану молекул. За відсутності електричного поля напрям поляризації міняється на 90°, а в дисплеях, виготовлених за технологією STN (Super Twisted Nematic), поворот досягає 270° рис.5.4..
вікна поляризаційних
решіток
+
Поляризований
РК
речовина
світловий потік
Е
Світловий
потік
_
Мал. 5.4. Осередок РК-речовини
Під дією електричного поля молекули «розпрямляються», і кут повороту зменшується. Таким чином, в поєднанні з поляризаційними решітками вікон DSTN (Double Super Twisted Nematic) осередки здвоюються, що дозволяє підвищити контрастність зображення. Дисплейна панель є матрицею осередків, кожна з яких знаходиться на перетині вертикальних і горизонтальних координатних провідників.
+
_ Мал. 5.5. Схема дисплейної панелі Passive Matrix
В пасивній матриці (Passive Matrix) дисплеїв на рідкі кристали впливають поля самих координатних провідників. Осередкам пасивної матриці властива велика інерційність — близько 300-400 мс (час на «перебудову» структури молекул рідкокристалічної речовини), через що на такі дисплеї погано виводиться динамічне зображення. Спеціально для таких дисплеїв застосовується особливий режим відображення покажчика миші — за ним пнувся шлейф, без якого швидко переміщуваний покажчик візуально втрачається. В активній матриці (Active Matrix) кожний осередок управляється транзистором, яким, у свою чергу, управляють через координатні шини.
Шина Х
Шина У
Мал. 5.6. Схема дисплейної панелі Active Matrix
У будь-якому випадку панелі вимагають підсвічування — або задньої (Back Light), або бічної (Side Light) від додаткового (частіше люмінесцентного) джерела освітлення. Іноді використовують зовнішнє освітлення, при цьому за панеллю розташовується дзеркальна поверхня. Активні матриці забезпечують більш високу контрастність зображення.
Сучасні плоскі TFT LCD-дисплеї є «бутербродом» з двох стекол, між якими розташовані шари рідкокристалічної речовини і матриця тонкоплівкових транзисторів (TFT — Thin Film Transistor). На передньому і задньому вікні нанесені поляризаційні решітки з взаємно перпендикулярним напрямом поляризації. Рідкокристалічний прошарок за відсутності електричного поля повертає кут поляризації прохідного світла на 90°, завдяки чому «бутерброд» стає прозорим для прохідного проміння.
Під дією електричного поля від напруги, що подається транзистором кожного осередку матриці, кут повороту поляризації може бути зменшений до нуля. Чим більше прикладена напруга, тим менше кут повороту і тим менш прозорої буде осередок. Інерційність осередків активної матриці близько 20-30 мс менше ніж
пасивної, але все одно ощутима.
Кольорові дисплеї мають складніші осередки, що складаються з трьох елементів для управління кожним з базисних кольорів. В кольорових дисплеях кожний піксель складається з трьох осередків, кожна з яких забезпечена своїм світлофільтром (червоним, зеленим і синім). Управляючи трьома транзисторами пікселя, можна змінювати його колір і яскравість, що, власне, і потрібен від дисплея. Роздільна здатність за кольором у LCD-моніторів поки нижче — тільки 6 біт на кожний колірний канал. Розмір пікселя плоского дисплея близький до зерна ЭПТ-моніторів:
у дисплея 15" з дозволом 1024 х 768 — близько 0,3 мм
у дисплея 18" з дозволом 1280 х 1024 — близько 0,28 мм
Матрична організація екрану не дозволяє змінювати дозвіл екрану з тією ж легкістю, як у ЕПТ-монітора: збільшити його просто неможливо, а зменшити без втрат якості можна тільки одночасно із зменшенням розміру зображення. Матрична організація розташовує до застосування цифрового інтерфейсу зв'язку з графічним адаптером.
Плоскі дисплеї, що випускаються, мають і звичайний аналоговий інтерфейс, сумісний з будь-яким (S)VGA-адаптером, проте краще використовувати цифровий інтерфейс.
Переваги TFT LCD-дисплеїв: висока яскравість зображення, відсутність геометричних спотворень, чітке фокусування, відсутність мерехтіння екрану (через інерційність осередків, не вимагається високої частоти розгортки), мале споживання (25-40 Вт) і тепловиділення, мала вага і, звичайно ж, мале займане місце. Крім того, вони практично нечутливі до зовнішніх електромагнітних полів, від яких плаває, сіпається і спотворюється зображення ЕПТ-моніторів. Ряд моделей дозволяє повертати екран на 90° (і, відповідно, міняти місцями координати), так що він приймає «портретну орієнтацію».
Недоліки TFT-дисплеїв: низька контрастність зображення, залежність якості зображення від кута спостереження (менший кут нормального сприйняття кольорового зображення), інерційність осередків, неможливість зміни дозволу (окрім як малопривабливою інтерполяцією), можливість відмови осередків (на дисплеї допускається непрацездатність декількох транзисторів) і, звичайно ж, поки висока ціна. Фотореалістичність зображень, характерна для сучасних ЭПТ-дисплеїв, для LCD-дисплеїв поки що недосяжна.
Газоплазмові панелі (Gas Plasma) засновані на свіченні газу під дією електричного поля. Ці панелі PDP (Plasma Display Panel), часто жовто-чорні, споживають більше енергії, ніж LCD, що перешкоджає їх застосуванню в системах з автономним живленням.
Панелі електролюмінесценцій EL (Electro-Luminescent) поки не отримали широкого розповсюдження через технологічні труднощі створення довговічних елементів.
Світлодіодні матриці LED (Light Emmited Diode — світлоізолюющий діод), здавалося б, могли стати рішенням всіх проблем плоских дисплеїв. Проте світлодіоди мають настільки високу споживану потужність в порівнянні з іншими типами індикаторів, що їх в плоских панелях не застосовують.
Дисплеї на полімерних напівпровідниках LEP (Light Emission Plastic), що світяться, засновані на свіченні цього матеріалу в електричному полі. Для роботи цього дисплея потрібна низька напруга — всього 3 В. Ці поки що тільки монохромні (чорно-жовті) дисплеї ще не знайшли широке застосування через малий термін служби.
Недавно з'явилася технологія FED (Field Emission Display), заснована на свіченні люмінофора при бомбардуванні їх потоком електронів (той же ефект використовується і в ЕПТ). Проте на відміну від ЕПТ, має три гармати (для кожного кольору), FED-панелі мають матрицю мікроскопічних тріад гармат, розташовану між двома плоскими пластинами. Кожний піксель обслуговує група з декількох сотень мікрогармат, керованих загальним транзистором (як і в активній LCD-матриці). Замість відхилящих систем і генераторів розгортки застосовується комутація транзисторів матриці. Оскільки довжина «стовбура» гармати істотно скоротилася, знизився і рівень необхідного для роботи високої напруги.