- zobrazovací jednotka, která při své činnosti využívá technologii kapalných (tekutých) krystalů
- využití:- notebooky, kalkulačky, mobilní telefony, náhrada za CRT
- Kapalné krystaly se dělí do tří skupin:- nematické
- cholesterické
- smektické
- Pro konstrukci LCD panelů se používají nematické kapalné krystaly. Molekuly tohoto krystalu mají podlouhlý (tyčovitý) tvar.
- LCD displeje rozdělujeme na pasivní STN (Super Twist Nematic) a aktivní TFT (Thin-Film Transistors).
- LCD patří do skupiny světlo pohlcujících displejů
- Důležité faktory pro hodnocení LCD monitoru jsou rozlišení, rozměry zobrazované plochy, doba odezvy, typ mřížky (pasivní nebo aktivní), pozorovací úhel, podpora barev, jas, kontrast, poměr stran a vstupní porty (VGA, DVI nebo HDMI)
PRINCIP
- Každý pixel LCD displeje se skládá z molekul tekutých krystalů uložených mezi dvěma průhlednými elektrodami a mezi dvěmi polarizačními filtry, přičemž osy polarizace jsou na sebe kolmé. Bez krystalů mezi filtry by bylo světlo procházející jedním filtrem blokováno filtrem druhým. Molekuly tekutých krystalů jsou bez elektrického proudu v chaotickém stavu. Elektrický proud způsobí, že se molekuly srovnají. Světlo procházející filtrem je při průchodu tekutým krystalem rotováno, což mu umožňuje projít i druhým filtrem. Polovina světla je absorbována prvním polarizačním filtrem, kromě toho je ale celá sestava průhledná.
- V okamžiku vpuštění elektrického proudu do elektrod jsou molekuly tekutých krystalů taženy rovnoběžně s elektrickým polem, což snižuje rotaci vstupujícího světla. Pokud nejsou tekuté krystaly vůbec stočené, procházející světlo bude polarizováno kolmě k druhému filtru, a tudíž bude úplně blokováno a pixel se bude jevit jako nerozsvícený. Pomocí kontroly stočení krystalů v pixelu lze kontrolovat množství procházejícího světla a tudíž i celkovou svítivost pixelu.
- Je obvyklé srovnat polarizační filtry tak, že bez přívodu elektrické energie jsou pixely průhledné a až při průchodu elektrického proudu se stanou neprůhlednými. Někdy je ovšem pro dosažení speciálních efektů uspořádání opačné.
- Elektrické pole potřebné pro rychlé srovnání molekul tekutých krystalů je ale také dostatečné pro jejich úplné „vystrčení“ z pozice, což poškozuje displej. Tento problém je vyřešen použitím střídavého proudu.
- Pro finanční úsporu v elektronice jsou LCD displeje často multiplexovány. V multiplexovaném displeji jsou elektrody na jedné straně displeje seskupeny (typicky po sloupcích) a každá skupina má svůj zdroj napětí. Na druhé straně jsou elektrody také seskupeny (typicky po řádcích), přičemž každá tato skupina má svůj spotřebič napětí. Skupiny jsou navrženy tak, aby každý pixel měl unikátní kombinaci zdroje a spotřebiče. Elektronika pak řídí zapínání zdrojů a spotřebičů.
TYPY
TN Pasivní
- První ploché obrazovky měly technologii Pasivních TN (Twist Nemanic) displejů. TN krystaly přiložením napětí polarizovaly světlo, které neprošlo přes polarizátor (skleněná deska). Tím se na obrazovce objevil černý bod. Docílený kontrast byl 3:1. Nevýhodou byl lom světla, a tedy obrazovka byla pod různými úhly pohledu různě barevná.
- Následuje technologie STN (Super Twist Nemanic), které pouze zvýšily kontrast. Přechodem na aktivní displeje se odstranilo zanechávání stop u pohybujících se bodů.
- Dnes používané displeje dělíme na: - světlo pohlcující
- emisní
TFT Aktivní (Thin Field Tranzistor)
- aktivní matice tranzistorů (zobrazovacích bodů – pixelů). V dnešní době je to nejpoužívanější druh buzení LCD obrazovek. Doba odezvy je podstatně kratší než u pasivních - kurzor nemizí. Barevná. Příkon 6W výjimečně 4.3W. Výroba pole TFT je složitá má obdobu výroby IO. Výtěžnost se zvětšuje náhradním zapojováním redundantních TFT. Prodloužení osvitu bodu se děje nabitím a pomalým vybíjením kapacity na vstupu TFT. (Aktivní je pouze 50% plochy obrazovky.) Kontrast je 100:1. Jsou tenčí než DSTN.
FLCD (Ferroelectric Liquid Crystal Display)
- obsahuje tekuté krystaly smektického typu na bázi železa. Tyto krystaly drží na rozdíl od LCD elektrický náboj a tedy jsou bistabilní (projevuje se hystereze - nemusí překreslovat statický obraz). Jejich charakteristika má hysterezi, a tedy k překlopení vyžadují určitou vstupní energii. Proto u těchto aktivních obrazovek odpadá složité a málo spolehlivé TFT pole. Výroba FLCD je náročnější, protože vzdálenost obou skleněných desek je jen 1-2 μm, narozdíl od 5 - 7 μm u LCD. To může způsobit nepříjemný zig-zag efekt. Na změny reagují rychleji než LCD. Pixely mohou být pouze bílé nebo černé, takže šedá barva (dithering) se dociluje buď střídou spínání daného bodu, nebo rozdělením pixelu na subpixely. Nevýhodou je velká hmotnost (až 9kg).
- Přepolarizace obrazových bodů se dosahuje pomocí dvojice impulsů opačné polarity (první impuls má polaritu stávajícího stavu -kvalitnější), nebo pomocí unipolárních impulsů (rychlejší, ale zhoršení kontrastu, musí být dodržena správná energie impulsu, aby obraz nebyl zrnitý)
- Adresování: zadávají se pouze body, kde je třeba změnit jas, nemusí být tzv. oživování signálů jako u twistových semantických obrazovek.
DHF (Deformed Helix Ferroelectic)
- využívá deformaci šroubovitých buněk FKK (Ferroelekrické kapalné krystaly) pomocí elektrického pole. Jedná se o lineární ferroelektrický jev (nikoliv bistabilní). Umožňuje i střídavé napájení (velikost intenzity ovlivňuje světelnou propustnost). Má vysokou rychlost (v μs), vysoký kontrast a široký pozorovací úhel. Buňka je i otřesuvzdorná.
AFKK (Antiferroelektrické kapalné krystaly)
- pro střídavé napájení a jsou schopné realizovat stupně šedé. Mají vysoký kontrast (1:40 a více), uchovávání obrazu bez přítomnosti napětí. Vzdálenost elektrod 2μm. Vhodné pro velkoplošné obrazovky.
Barevné LCD
- V barevných LCD displejích je každý pixel rozdělený do tří subpixelů, a to červeného, zeleného a modrého (tedy RGB). Svítivost každého pixelu je možné kontrolovat nezávisle na ostatních, díky tranzistorům; jejich kombinací lze pak dosáhnout milionů barev. Starší CRT monitory používaly podobnou metodu.
2)Moderní vysokorychlostní přenosové technologie, Fiber channel, HIPPI, FDDI
FIBER CHANNEL
- je vysokovýkonový obousměrný kanál pro přenos sériových dat. Jeho rychlost je od 100Mb/s, což je 250 krát rychlejší než LAN do několika Gb/s.
- Pracuje do vzdálenosti 10km.
- Původně byl Fiber Chanel určen pro připojení I/O zařízení k procesoru u superpočítačů s omezenou vzdáleností. Dnes se používá jako kanál mezi medii nebo jako síť. Na rozdíl od běžných protokolů (SCSI,IPI) je obousměrná.
- Fiber Chanel slouží jako transportní struktura nezávislá na síťových protokolech.
- Princip práce je obdobný telefonní síti.
- Do jiných sítí se připojuje přes bridge nebo routery. Může přenášet data v rozličných protokolech jako je FDDI (Fiber Distributed Data Interface), HIPPI (High Performance Parallel Interface), SCSI, IPI.
- Součástí FC jsou služby jako je directory, time,...
- Hlavní použití FC jsou sítě pro ukládání dat SAN – (Storage Area Network)
- Vysoká rychlost přenosu umožňuje clustrování (sdružování) pracovních stanic. Velké šetření nákladů se projeví při propojení superpočítačů a sálových počítačů. Toto sdružování je implementováno na Ethernetu, Token Ring nebo FDDi. Lze takto dosáhnout až 1GB/s.
- Fibre Channel kombinuje vlastnosti kanálů a sítí a lze na něm provozovat protokoly jak kanálové, tak i síťové. Fibre channel je lhostejný k typu přenášených dat, k jejich formátování, příkazům, paketům, rámcům apod. Jednoduše vysílá obsah vysílacích bufferů a přenáší je do příjimacích. Fibre channel přebírá pouze řízení jejich přenosu a jednoduchou kontrolu chyb.
- Fiber Channel je určen zejména pro přenos dat a to vyžaduje důraz na spolehlivost. Teprve druhořadě je přenos zvuku a videa.
- Fibre Channel je plně duplexní s přenosovými rychlostmi od 132Mb/s do 1,06Gb/s.
- Přenosové medium je jedno i mnohovidový optický kabel, koax nebo twist.
HIPPI (High Performance Parallel Interface)
- technologie byla původně určena pro komunikaci mezi superpočítači.
- Seriál HIPPI je opravdová gigabitová technologie.
- V 7mi vrstvovém modelu jí patří fyzická a linková část. Ve vyšších vrstvách se spoléhá na IPI-3 připojení k diskům a TCP/IP protokol.
- Proto je kompatibilní s Ethernetem, Token Ringem, FDDI a WAN protokoly.
- Přenosová rychlost je od 800Mb/s do 1,6Gb/s.
- Paket má velikost až 64kB (ostatní maximálně jednotky kB).
- Medium: optika (jednovidový až 10km), STP.
FDDI (Fiber distributed data interface)
- síť s kruhovou topologií. Byla to první síť s přenosovou rychlostí 100 Mbit/s a byla původně navržena pro sítě MAN. Byla vyvinuta institutem ANSI někdy v 80. letech s mezinárodním označením ISO 9314.
-Kruhové uspořádání je tvořeno dvěma kruhy pro opačné směry přenosu (jeden je záložní pro případ poruchy). Obnovení funkčnosti je založeno na automatickém uzavření smyčky v nejbližších uzlech, ve kterých došlo k poruše. Délka kruhu je tak skoro dvojnásobná a stejně i počet uzlů. Používá se pro optické kabely i pro kroucenou dvojlinku označovanou jako CDDI (Copper DDI)
Specifikace FDDI
1. protokol fyzické vrstvy
protokol určuje použití optických kabelů, konektorů a hardwarových požadavků. Dále definuje kódování/dekódování, načasování zabalení dat pro přenos sítí, nebo na vyšší vrstvu protokolu fyzické vrstvy - Physical Layer protocol - (PHY), nebo protokolu fyzické vrstvy síťové závislostí - Physical Layer Media Dependent - (PHD) - vyšší a nižší vrstva protokolu fyzické vrstvy.
2. protokol přístupu k médiu (MAC)
protokol určuje přístup k přenosovému zařízení a ověřuje validitu doručených dat.
3. protokol správy stanice a kruhu (SMT - station management)
Protokol správy linkového spoje je založen na IEEE 802.2 Maximálně je možné zapojit 1000 zařízení o celkové délce sítě 200 km.
Připojení počítačů
1. pouze k hlavnímu kruhu Single Attached Stations (SAS)
2. k hlavnímu i záložnímu kruhu Dual Attached Stations (DAS)
- v případě poruchy se hlavní kruh odpojí a zapojí se záložní
SDDI (STP Based Distributed Data Interface)
- je novější název pro Cooper Distributed Data Interface je obdoba FDDI, ale realizovaném na lacinějším mediu a to twistech.
- vlastnosti:- kódování signálu (jako Ethernet) pro rovnoměrnější vyzařování
- zavedení 3 logických úrovní signálu
- kódování MLT3 s větší kompresí
Žádné komentáře:
Okomentovat