Анатомия дисплеев
Общие компоненты
Дисплей состоит из трех основных частей: блока отображения, контроллера и лампы подсветки. Блок отображения представляет собой жидкокристаллическую структуру, находящуюся между слоями стекла. Отдельные элементы отображения называются пикселями, каждый из которых имеет свой собственный адрес в формате „строка-столбец”. Не вдаваясь в подробности, отметим, что можно изменять состояние каждого пикселя (характер состояния зависит от типа дисплея), чтобы отображать текст и графику, цветную или черно-белую. Контроллер, управляющий блоком отображения, может быть внешним или встроенным. Как правило, контроллер встроен в дисплей. Если контроллер внешний, он может быть реализован либо в виде отдельной платы, либо как составная часть одноплатной ЭВМ.
Современный подход, позволяющий уменьшить размеры, энергопотребление и стоимость контроллеров, основан на использовании низковольтных дифференциальных сигналов (LVDS). Инерфейс LVDS имеют некоторые одноплатные ЭВМ и многие ЖК-дисплеи. Благодаря этой возможности вычислительный элемент напрямую управляет дисплеем. Изображение появляется за счет освещения поверхности дисплея с тыльной стороны. Обычно для этой цели используется флуоресцентная лампа с холодным катодом (CCFL), работающая от источника питания высокого напряжения. Большинство широкоформатных дисплеев, включая ЖК-мониторы с тонкопленочными транзисторами (TFT – thin-film transistor), оснащено CCFL-лампами. В менее распространенных типах монохромных и цветных дисплеев на базе сильнозакрученных нематических структур (STN – super twisted nematic и CSTN – color-super twisted nematic) освещение отображающей поверхности происходит либо сбоку, либо спереди другими типами ламп.
Благодаря пониженному энергопотреблению и улучшенной светопередаче, все более популярными становятся технологии светоизлучающих диодов (LED – light-emitting diode) и органического светоизлуча-ющего пластика (OLED – organic light-emitting diode). Управляемые стандартным цифровым сигналом, LED панели не нуждаются в источнике освещения и питания высокого напряжения. В то время как CCFL-лампы все еще используются в широкоформатных дисплеях и экранах ноутбуков, LED дисплеи имеют меньший размер (с диагональю 5 дюймов и менее) и используются в сотовых телефонах и в ряде других устройств, таких как программируемые противопожарные устройства. Дисплеи на основе органических светоизлучающих пластиков (OLED) работают на низком напряжении, обеспечивают высокую яркость и не требуют дополнительной подсветки. Область применения OLED дисплеев расширяется с каждым днем.
Модификации, улучшения
Основные детали дисплеев всегда могут быть модифицированы с целью повышения качества изображения, увеличения светового выхода, повышения четкости и удобства использования. Часто встречающимися модификациями являются: добавление сенсорной панели, использование зашиты от радиопомех, изменение прозрачности, улучшение корпуса и конструкции для соответствия стандартам IP и NEMA по устойчивости к коррозии, пылеи влагозащищенности. Модификации требуют вложения средств, поэтому в некоторых случаях они удваивают стоимость дисплеев. Модификацией считается наложение на отображающую поверхность сенсорного покрытия любого типа (резистивного или емкостного) для упрощения ввода данных и взаимодействия с пользователем (рисунок на стр. 59), и/или добавление пленок, улучшающих качество изображения. Добавляемые в жидкокристаллический блок антиотражающие (иммерсионные) пленки улучшают оптические характеристики ЖК-панели. Установка сенсорной панели на ЖК-дисплее усиливает внутренне отражение. Обработка панели с целью уменьшения отражения и увеличения прозрачности позволяет достигнуть оптимального качества. Оценка возможных модификаций основных элементов помогает создать готовое решение, подходящее пользователю по своим оптическими характеристикам и удовлетворяющее всем его требованиям.
Наиболее распространенной модификацией ЖК-дисплея является добавление сенсорной панели. На рисунке представлен пример четырехпроводной резистивной технологии. Стеклянная панель равномерно покрыта электропроводящими и резистивными слоями. Полиэфирное покрытие нанесено на стекло и отделено от него тонкими, прозрачными, изолирующими прослойками. В процессе работы электрический ток протекает через сенсорную поверхность. Точка касания определяется за счет соприкосновения проводящего слоя со слоем на поверхности стекла во время нажатия.