4.3.6 Структура пемвн цифрових рідинно-кристалічних моніторів
Розглянемо структуру ПЕМВН в цифрових TFT моніторах, які вже складають основу парку пристроїв відображення інформації. Модель цих сигналів вже зовсім не така проста, як RGB і набагато ближче до більшості сучасних видів сигналів у вузлах типової сучасної, IBM-сумісної ПЕОМ.
Абревіатура LCD TFT розшифровується як Liquid Crystal Display Thin Film Transistor – рідинно-кристалічний дисплей на тонко плівкових транзисторах. Рідинно-кристалічний дисплей засновано на властивості рідинних кристалів, які можуть змінювати свою молекулярну структуру за прикладання до них електричного поля. При цьому повертається площина поляризації світла, що, в поєднанні з другим, нерухомим поляроїдом, приводить до зміни інтенсивності світла, що проходить через них. Вони можуть повністю блокувати світло від лампи підсвічування, що проходить через них. У процесі формування субпікселя, що створює один з трьох основних кольорів точки, використовуються два схрещені поляризаційні фільтри, кольорові фільтри і сам рідинний кристал.
На рис. 4.8 показана схемотехніка TFT матриці, яку можна вважати зразком сучасних нанотехнологій. Їх візуальне спостереження можна здійснювати за допомогою мікроскопа та мікро рентгенограми.
Рисунок 4.8 – Схемотехніка TFT матриці
Для підсвічування матриці в LCD моніторах використовуються флюоресцентні лампи з високочастотним (порядка 40...60 кГц) живленням. Для регулювання яскравості дисплея виробники застосовують широтно-імпульсну модуляцію живлення лампи порядку декількох сотень герц. Людське око не здатне побачити мерехтіння з такою частотою. Проте ПЕМВН ланцюгів живлення лампи присутній обовязково, і він не має відношення до витоку інформації.
У початковому стані, оскільки «знеструмлені» поляроїди будь-якого осередку мають перпендикулярні напрями поляризації, світло лампи підсвічування через них не проходить. При подачі напруги на осередок субпікселя площина поляризації світла повертається на деякий кут і, за рахунок цього, регулюється яскравість та колір пікселя. Фізика цих процесів ясно показана на рис. 4.9.
При використовуванні 18 біт на піксель на кожний колірний канал припадає по 6 біт. Це дозволяє сформувати 64 (26 = 64) різні рівні напруги і відповідно задати 64 різні орієнтації у «затворах» колірних пікселів рідинно-кристалічних молекул, що, у свою чергу, приводить до формування 64 рівнів яскравості в одному колірному каналі. Всього ж, змішуючи колірні рівні різних каналів, можливо одержати 262144 колірні відтінки. При використанні 24 біт на піксель на кожний канал доводиться по 8 біт, що дозволяє сформувати вже 256 (28 = 256) градацій яскравості в кожному каналі, а всього така матриця відтворює 16 777 216 колірних відтінків.
Рисунок 4.9 – Побудова та принцип роботи TFT субпікселя
Схема транспортування даних від відеоконтроллера до схеми управління розгорткою дисплея для цифрових інтерфейсів така.
Відеопроцесор формує в буферному ОЗУ відеоконтроллера образ зображення. Кожному пікселу зображення, що складається з трьох кольорових пікселів, відповідає від 6 до 8 розрядів в пам’яті відеобуфера. Шести розрядам на кожен колір відповідає 18 біт на піксел, а 8-бітовому кодуванню – 24 біти на піксел.
Формування зображення на екрані кольорових TFT рідинно-кристалічних дисплеїв проводиться стовбчиковими та рядковими драйверами. Під цим терміном маються на увазі і логічні та фізичні мікросхеми, що звичайно розміщуються на плоских кабелях, які сполучають плату контролера монітора з власне матрицею.
Рядкові драйвери забезпечують управління вибіркою за рядками, а через стовбчикові драйвери проводиться доставка даних до адресованих пікселів рідинно-кристалічного екрану. Мікросхеми сучасних стовбчикових драйверів рідинно-кристалічних дисплеїв мають цифрові шини даних. Тому для оптимального управління необхідно використовувати цифрові дисплейні інтерфейси.