JustPaste.it/tft

Транскрипт

1 Downloaded from: justpaste.it/tft Садржај Увод...3 Особине светлости...3 Течни кристал...6 TFT панел...7 Природна резолуција...8 Време одзива (Response Rate)...9 Елементи TFT панела...9 Штампане плоче DC/DC конвертор Контролер панела Делови ТFТ монитора Степен за напајање Микроконтролер Инвертор Повезивање монитора Долазни сигнали Скалер Реализација Увод Технологија монитора са катодном цеви је годинама усавршавана и доведена је до свог максимума. Међутим, са појавом преносних рачуна, било је јасно да катодна цев не може да обезбеди мале димензије и прихватљиву тежину. Тада се појављују први екрани са течним кристалима, који су у почетку имали знатно лошије карактеристике од катодне цеви, али су за релативно кратко време усавршени. Како су за поједине послове који се обављају на класичним персоналним рачунарима (припрема за штампу, пројектовање и дизајн, обрада видео сигнала...) били потребни монитори све већих дијагонала екрана (19, 21 па и више инча), класични монитори са катодном цеви су постали сувише гломазни и тешки. Лепши дизајн, мање димзије, мања потрошња, и добар квалитет слике мотивисала је многе кориснике да користе нови тип монитора. Захтеви тржишта довели су до тога да су екрани са течним кристалима потпуно потиснули CRT мониторе. Монитори са течним кристалом - TFT LCD (Thin Film Transistor - Liquid Cristal Display) се срећу под називом TFT LCD, TFT, или LCD монитори. Особине светлости Да би се објаснио принцип функционисања TFT монитора, потребно је поћи од појаве која се назива поларизација светлости. Светлост је дуалне природе: квантне (фотонске) и таласне. Када се говори о таласној природи светлости, онда се она може посматрати као скуп електромагнетних таласа различитих таласних дужина, опсега од 400 до 700 nm. Овај опсег је мањи део укупног електромагнетног спектра и назива се видљиви део спектра, а таласна дужина сваке појединачне компоненте видљивог дела електромагнетског спектра одређује њену особину коју називамо бојом, слика 9.1. Слика 9.1 Видљиви део електромагнетског спектара С друге стране, може се рећи да је светлост честичне природе и да се њено простирање заснива на кретању честица које се називају фотони. При кретаљу фотона настаје електромагнетно поље у облику таласа који се простиру у две димензије. Електромагнетно поље може да се представи синусоидалним сигналом одређене фреквенције и амплитуде, а правац осциловања овог сигнала у 3Д простору се назива угао поларизације или само поларизација. На слици 9.2 су представљени правци кретања три фотона под различитим углом поларизације. 4 Слика 9.2 Светлост - поларизација У почетном разматрању претпоставимо да постоји извор монохроматске светлости (само једна боја). Електромагнетски таласи које емитује овај извор могу да имају било коју поларизацију, односно представљају неполаризовану светлост, што се шематски може представити као на слици 9.3 а). Без обзира што неполаризована светлост може да има било који поларизациони угао, она се може представити преко своје хоризонталне и вертикалне компоненте (слично разлагању вектора), што је приказано на слици 9.3 б). У случају када извор светлости емитује такозвану дневну светлост, она се може описати на сличан начин, стим да се састоји од електромагнетских таласа различитих таласних дужина ( nm) и такође је неполаризована. а) б) Слика 9.3 Неполаризована светлост

2 а) сви углови поларизације, б) приказ преко еквивалентних компоненти Да би човек видео неку боју, потребно је да постоји извор светлости, објекат од кога се светлост рефлектује и сензори у оку који су осетљиви на одређене таласне дужине. Приликом рефлексије светлости од неког објекта долази до два ефекта: светлост може да се поларише, а у зависности од својства објекта неке од таласних дужина могу да се абсорбују (не рефлектују се), а неке од њих се рефлектују у мањој или већој мери. Скуп таласних дужина појединих електромагнетских таласа који доспеју до сензора ока и њихови интензитети одређују доживљај боје неког објекта. Поларизациони филтер је оптички уређај који на свој излаз може да пропусти само оне компоненте светлости са улаза које имају одговарајући поларизациони угао. Слика 9.4 Поларизациони филтер Структуру поларизационог филтера чине правилно оријентисани молекули који су електро-водљиви. Ако су молекули поларизационог филтера хоризонтално оријентисани, онда они могу да апсорбују енергију хоризонталне компоненте 5 светлосног таласа, па та компонета не може да прође кроз филтер, слика 9.4. На излазу филтера може да се појави компонента светлосног таласа чија поларизација се налази под углом од 90о у односу на оријентацију молекула поларизационог филтера. Линије на поједностављеном приказу поларизационог филтера представљају правац оријентације молекула филтера. Уколико се на пут којим се простире електромагнетни талас постави поларизациони филтер, кроз њега могу да прођу само они електромагнетни таласи који имају одговарајућу поларизацију. То у суштини значи да се неће спречити пролазак светлисти, али ће њен интензитет бити мањи, због тога што је једном делу електромагнетних таласа онемогућен пролаз. Поларизациони филтер нама утицаја на таласне дужине електромагнетних таласа већ само на поларизацију. Многе наочаре за сунце користе поларизационе филтре, мада често имају и додатне колор филтере. Посматрајмо слику 9.4. Шта би се десило уколико би се након првог поларизационог филтра поставио још један исти, али тако да је заокренут за 90о? На његовом излазу не би било светлости, слика 9.5. Слика 9.5 Поларизациони филтер Шта би се десило уколико би се након првог поларизационог филтра поставио још један исти, али тако да је заокренут за 45о? Ако неполаризовану светлост представимо помоћу две еквивалентне компоненте (хоризонталне и вертикалне) као на слици 9.3, онда ће након првог поларизационог филтера преостати само вертикална компонета. Та вертикална компонента може да се представи преко две нове еквивалентне компоненте (представљене плавом бојом на слици 9.6), одабране тако да једна буде паралелна са оријентацијом поларизационог филтра, а друга нормална у односу на њу. Кроз други поларизациони филтер пролази само компонента која заклапа угао од 90о у односу на поларизацију молекула филтра. Због апсорбције једног дела светлосног сигнала, интензитет пропуштене светлости је мањи од улазне. Постављањем више поларизационих филтара са различитим угловима поларизације, могуће је смањити интензитет светлости и постићи различите поларизације. Слика 9.6 Пролазак светлости кроз више поларизационих филтера са различитим углом поларизације 6 Течни кристал Течни кристал (Liquid crystal) представља житку масу сачињену од кристала дугуљастог облика који теже да се оријентишу у истом правцу. Ова супстанца може да се користи као поларизациони филтер. Ако се течни кристал стави на стаклену плочу чија површина је фино избраздана паралелним линијама, молекули који су у додиру са плочом ће се оријентисати у правцу линија, а остали молекули ће тежити да постигну исту оријентацију, слика 9.7. Слика 9.7 Оријентација молекула течног кристала услед контакта са карактеристичном површином Поставимо сада са горње стране, паралелно, још једну стаклену плочу истих карактеристика, али тако да линије на њој буду под правим углом у односу на прву плочу. Молекули кристала који се налазе у контакту са другом плочом ће тежити да се оријентишу према линијама на тој плочи. Молекули који се налазе у средишњем делу, у тежњи да се поравнају са молекулима који се се налазе ближе стакленим плочама се закрећу. Постиже се ефекат који је приказана на слици 9.8. Слика 9.8 Оријентација молекула течног кристала услед контакта са две карактеристичне површине У складу са закључцима о поларизацији добијених анализом случаја приказаног на слици 9.6, описана поларизација молекула приказана на слици 9.8 омогућава несметани пролаз светлости кроз обе стаклене плоче и течни кристал, слика 9.9. Слика 9.9 Поларизација и пролазак светлости кроз LCD панел Уколико се течни кристал нађе у електричном пољу, у зависности од јачине тог електричног поља његови молекули мењају оријентацију у правцу тог поља, тако да се може постићи контрола пропуштања светлости, слика Ова особина течног кристала је искоришћена за реализацију дисплеја за мониторе.

3 7 Слика 9.10 Поларизација молекула течног кристала услед присуства електричног поља TFT панел На слици 9.11 је приказана упрошћена шема реализације активног ТFТ панела. Доња транспарентна електрода (стаклена плоча) је подељена на одређен број редова и колона, тако да пресеци редова и колона формирају јединичне елементе слике пиксел. Слика 9.11 Упрошћена шема реализације активног ТFТ панела На сваком пикселу је специјалним поступком направљен по један транзистор. Транзистори на јединичним пикселима су FET типа и њихове електроде су везане тако да чине једну матрицу, као што је то приказано на слици Гејтови свих транзистора у једном реду су везани заједно, као и сорсеви свих транзистора у једној колони. Дрејнови транзистора су спојени на површине пиксела, а сам спој са течним кристалом се може представити еквивалентним кондензатом. Довођењем одговарајућих напона на редове и колоне матрице, у једном тренутку се активира само један транзистор, преко кога се пуни одговарајући кондензатор. Величине напона којим се сваки кондензатор напуни, одређује количину светлости коју ће тај пиксел пропустити. Слика 9.12 Матрица ТFT транзистора 8 Као извор светлости се користе флуоресцентне (неонске) цеви са хладном катодом, које су постављене иза сендвич структуре ТFТ панела. На горњу стаклену плочу (транспарентну електроду) је нанешена посебна материја која представља колор филтар. Наиме, изнад свака три узастопна пиксела у једном реду постоје обојене површине исте величине као и пиксели. Те површине су у три основне боје: црвена, зелена и плава, како је то приказано на слици Слика 9.13 Структура TFT панела у боји Бела светлост коју даје позадинско осветљење, пролази кроз течни кристал у свим пикселима. Интензитет те светлости зависи од величина напона који се преко колона матрице доводи на TFT транзисторе, пошто се тим напонима пуне елементарни кондензатори сваког пиксела. Бела светлост која је прошла кроз течни кристал даље пролази кроз колор филтeр, који пропушта само оне њене компоненте које имају боју једнаку том делу колор филтра. То значи да ће из црвеног дела колор филтра изаћи само црвена светлост, из зеленог дела само зелена светлост и коначно, из плавог дала само плава светлост. Пошто су димензије пиксела врло мале, три суседна пиксела у једном реду, заједно са колор филтером у три основне боје изнад њих се виде као једна целина. Сваки од ова три суседна пиксела, на основу којих се формирају црвена, зелена и плава боја, назива се подпиксел, а сви заједно чине основни пиксел. Мешањем светлости која пролази кроз подпикселе, слично као и код катодне цеви, дефинише се нијанса боје. Са слике 9.13 се види да TFT панел резолуције m x n има матрицу TFT транзистора са n редова (линија) и 3m колона (фактор 3 због броја подпиксела који формирају основни пиксел). На пример за панел резолуције 800 x 600, матрица има 600 редова и 2400 колона, односно има 2400 x 600 = транзистора. Природна резолуција За разлику од монитора са катодним цевима који могу да дају квалитетну слику у свим резолуцијама од минималне (VGA) до максималне (одређене максималном хоризонталном учестаношћу коју подржава конкретни монитор), TFT монитори раде у својој природној резолуцији (1024 x 768 за 15 инча, 1280 x 1024 за 17 инча) одређеној бројем пиксела. То је уједно и максимална резолуција која се може постићи на њима. Ако се жели слика у мањој резолуцији од природне, то се може постићи на два начина. Први је да се добије слика у жељеној резолуцији, али димензијa мањих од димензија 9 панела. Овај начин нема много смисла, јер се губи на димензијама слике. Други начин, који се много чешће примењује, је да се изврши електронско скалирање слике, тако да се она прикаже преко целог екрана. Међутим, тада се добија слика мањег квалитета пошто односи броја тачака при различитим резолуцијама нису цели бројеви. Тада се број потребних пиксела заокружује на најближи цео број, услед чега долази до назубљивања правих линија, што смањује квалитет слике нарочито код ситнијих објеката на њој. Најчешћи разлог за смањење резолуције је приказ веома малих икона, натписа и сл. Међутим, код TFT монитора, смањење резолуције доводи до нарушавања квалитета слике. Овај проблем је могуће решити на бољи начин: у Win7 оперативном систему довољно је да се покрене опција Display и потом одабере неко од понуђених решења за величину фонта, икона и натписа или да се те вредности самостално дефинишу. Време одзива (Response Rate) Време одзива ТFT панела представља време које је потребно да сваки подпиксел промени боју од потпуно црне до потпуно беле и потом до потпуно црне (посматра се без колор филтера). Ова особина је донекле слична учестаности вертикалног

4 скенирања CRT монитора, али са једном битном разликом. Када млаз електрона побуди фосфорни премаз CRT монитора, емитовање светлости траје одређено време након побуде. Код ТFT панела, емитовање светлости постоји док постоји и побуда транзистора, па овде нема проблема са треперењем слике. Време одзива ТFT панела се мери у ms, а мања вредност времена одзива је боља. Јефтинији ТFT панели имају време од 20 до 25 ms, што може да доведе до појаве дуплих слика код бржих промена (филм, игрице,...). Бољи монитори имају време одзива од 2 до 4 ms и немају проблем дуплих слика. Елементи TFT панела Због великог броја потребних прикључака на TFT панелу, било би непрактично да се они изводе изван самог панела и онда спајају на електронске степене монитора. Зато је део електронике премештен у само кућиште панела. 10 Слика 9.14 Блок шема TFT панела На слици 9.14 је приказана блок шема једног комплетног TFT панела дијагонале 17 инча, са самим панелом и електронским колима која се налазе у његовом кућишту. На кућишту панела са спољне стране су смештени конектори за прикључење панела на преостала електронска кола у монитору. Постоје две врсте конектора. Прва врста служи за довођење обрађеног видео сигнала и једносмерног напона за напајање на панел, а друга за довођење наизменичног напона којим се напајају лампе које дају позадинско осветљење. За довођење видео сигнала и једносмерног напона за напајање, зависно од начина на који је видео сигнал обрађен, најчешће је довољан један конектор са 30 контаката, а постоје варијанте када се користе и два конектора када је потребан већи број контаката (60 до 70). Конектори за лампе за позадинско осветљење се не налазе на самом кућишту панела, већ из њега обично излазе посебни каблови за сваку лампу. На крајевима тих каблова се налазе конектори који се прикључују на склоп инвертора који даје напон за лампе за позадинско осветљење. Обично се користе две лампе, постављене при горњој и доњој ивици панела, али се може наћи и већи број лампи да би се добило што равномерније позадинско осветљење. Штампане плоче Унутар кућишта панела, поред самог TFT панела се налазе две штампане плоче. На једној штампаној плочи, смештеној уз доњу или горњу ивицу панела, налазе се интегрисана кола контролера, DC/DC конвертора и побудна кола за колоне. На другој штампаној плочи, смештеној уз десну или леву ивицу панела, налазе се интегрисана побудна кола за линије. Веза између ове двештампане плоче се остварује посебним тракастим каблом напареним на савитљивој пластичној фолији. Слика 9.15 Унутрашњост TFT панела На слици 9.15 је приказан део једног ТFT панела, тако да се виде делови обе штампане плоче са карактеристичним елементима на њима. Прикључење излаза побудних кола за линије и колоне на прикључне стопице на самом TFT панелу врши се преко посебних пластичних фолија на којима су напарени водови и прикључне стопице. Да би се смањиле димензије комплетног панела, обично се 11 захваљујући томе што се за везу са самим панелом користе ове савитливе фолије, штампане плоче постављају иза самог TFT панела, тако да се може добити веома танак оквир око самог панела. На већој штампаној плочи у кућишту панела се налазе главни контролер, DC/DC конвертор који даје потребне напоне за напајање осталих кола и побудна кола за колоне. DC/DC конвертор Задатак DC/DC конвертора је да од доведеног напона (обично +3,3V) направи напоне потребне за рад побудних кола. Потребна су три напона: +8 до +10 V за напајање побудних кола, око +20V за укључење једне линије, и -8 до 10V за искључење свих осталих линија. Обично се користи једно интегрисано коло које ради као прекидачки регулатор напона, с тим да тај регулатор има три излаза који дају потребне напоне. Ради максималног смањења димензија потребних индуктивности и кпапацитивности у оквиру овог регулатора напона, његова радна учестаност обично се бира у интервалу од 600 до 1300 khz. Контролер панела Контролер панела је сложено интегрисано коло које прима видео и синхронизационе сигнале од електронике монитора у дигиталном облику, извршава потребне обраде и онда их прослеђује ка побудним колима за линије и колоне. Видео сигнали који долазе на овај контролер могу бити у два формата. Први од њих је TTL формат са амплитудама напона од 2,5 или 3,3 V. Други формат, који се данас чешће користи, је такозвани LVDS сигнал (Low Voltage Differential Signaling диференцијални пренос са ниским напоном). Побудна кола за линије и колоне примају сигнале из контролера, и у потребним тренуцима, одређеним хоризонталним и вертикалним синхронизационим сигналима, шаљу их на одговарајуће линије и колоне матрице на ТFТ панелу. Поједностављено

5 приказано, то функционише на следећи начин: Под дејством вертикалног синхро импулса из контролера, на побудно коло које даје напон за прву линију матрице се из DC/DC конвертора доводи напон од +20 V, а за све остале линије напон од 8V. Такође се под дејством хоризонталног синхро импулса на побудно коло које даје сигнале трију основних боја за прву колону матрице доводе дигитални сигнали који представљају видео сигнал за први пиксел у првој линији. У побудном колу се дигитални сигнали обрађују и коначно претварају у аналогни облик (напоне). Ти напони се доводе на сорсове ТFТ транзистора у матрици. Како је истовремено на гејтовима ових транзистора присутан напон +20V, ови транзистори проводе, па се напонима доведеним на њихове сорсове пуне капацитивности у сва три подпиксела у првом пикселу. Од величине доведених напона ће зависити и количина светлости позадинског осветљења која ће проћи кроз пиксел и колор филтар изнад њега, односно осветљај и боја која ће се видети на екрану. Под дејством хоризонталног синхро импулса, контролер сада шаље сигнале за други пиксел (колону) у првом реду 12 матрице. Пошто на првом пикселу сада нема доведеног напона на колоне, слику обезбеђују напуњене капацитивности у претходном кораку. У овом кораку се пуне капацитивности друге колоне у првој линији. На исти начин се, једна за другом, активирају свих 1280 колона (код 17 инчног монитора) у првој линији. Сада се под дејством контролера преко побудног кола за линије, напон од +20V доводи на другу линију матрице, а прва линија добија напон од 8V. Сада се претходна прича понавља, то јест једна за другом се активирају свих 1280 колона у другој линији матрице, после чега се прелази на трећу линију и тако редом док се не заврши са последњом 1024 линијом. Тада се поново долази до прве колоне у првој линији и цела прича се понавља. Види се да се у једном тренутку напони доводе само на један пиксел. Тада се пуне капацитивности тог пиксела на напон који одговара доведеном видео сигналу, односно потребној слици. Остали пиксели дају слику која одговара напонима на које су се њихове капацитивности напуниле приликом последњег активирања. Пошто се ове капацитивности током времена празне, потребно их је у одређеним временским интервалима поново напунити, како не би дошло до појаве треперења слике на екрану. Код ТFТ панела број обнављања напона у свим пикселима, односно број слика у секунди износи 60. Другим речима, вертикална учестаност на којој раде ТFТ монитори износи 60 Hz. Због великог броја линија и колона матрице, које је потребно независно активирати, побудна кола су јако комплексна. На пример, уобичајена побудна кола за колоне имају по 384 извода за колоне (плус изводе за улазне сигнале и напајање), док побудна кола за линије имају по 128 извода за линије. Лако се може израчунати да је за један ТFТ панел који ради у резолуцији 1280 x 1024 потребно 1280 x 3 / 384 = 10 побудних кола за колоне и 1024 / 128 = 8 побудних кола за линије. Може закључити да је ТFТ панел сложен и скуп. Ипак најскупљи за израду је сам панел са ТFТ транзисторима који се мора радити у једном комаду, и где грешка у изради неког од, рецимо транзистора за 17 инчни дисплеј, већ доводи до неисправности панела. Произвођачи зато толеришу по неколико неисправних пиксела на дисплеју. Делови ТFТ монитора На слици 9.16 је приказана уопштена блок шема ових електронских склопова које ТFТ монитор може, али и не мора да има. Склопови означени са АC/DC и DC/DC конвертор представљају степен за напајање монитора. Код ТFТмонитора постоје две концепције степена за напајање. Степен за напајање Код једне је склоп АC/DC конвертора смештен у посебно кућиште. Такав склоп чини један прекидачки степен за напајање, које на свом излазу даје један једносмерни напон, обично од +12 до +18 V. Тај напон се онда преко конектора на кућишту 13 монитора доводи на склоп DC/DC конвертора, који је обично смештен на главној плочи монитора. DC/DC конвертор од једносмерног напона који долази из АC/DC конвертора, прави неколико мањих једносмерних напона. Вредности тих напона су обично +5, +3.3 и +2.5 V. Код друге концепције склопа за напајање, цео склоп напајања се налази унутар кућишта монитора. Тада се обично на посебној штампаној плочи налази склоп АC/DC конвертора који сада даје два напона (+12 до +18 V и +5 V). Наравно да се и овде користи прекидачки степен за напајање. Овим напонима се сада напајају остали склопови у монитору, и то већим напоном инвертор за позадинско осветљење, а напоном +5 V главна плоча монитора. На главној плочи се сада налазе елементи DC/DC конвертора који дају остале потребне напоне (+3.3 V, +2.5 V). Они су обично реализовани као линеарни стабилизатори напона. Слика 9.16 Блок шема TFT монитора 14 Функционално нема неких разлика између ове две концепције степена за напајање.

6 Код прве врсте изван монитора постоји исправљач (AC/DC конвертор). Зато кућиште монитора може да буде тање и лакше. Друга добра особина ове концепције је у томе да ако дође до квара у AC/DC конвертору, монитор се не мора отварати због поправке, већ се исправљач једноставно замени истим таквим, или чак и другим типом који даје исти напон. Зато је поправка бржа и јефтинија. Недостатак овог решења је још једно кућиште и један кабл више око рачунара, где и онако има већ довољно разних каблова. Код концепције код које је комплетан склоп напајања унутар кућишта монитора ситуација је обрнута. Дебљина и тежина кућишта су нешто веће, а у случају квара на AC/DC конвертору, монитор се мора отворити и поправити сам склоп (не може се заменити склопом са неког другог типа монитора). Код овога треба напоменути да се кварови у степену за напајање најчешће дешавају управо на AC/DC конвертору. Поправка је у овом случју дуготрајнија и скупља. Микроконтролер Укључење и искључење појединих напона напајања, односно редослед њиховог појављивања и нестајања, се контролише помоћу склопа микроконтролера. Ово је потребно зато што поједини склопови у монитору, а посебно сам ТFТ панел, захтевају тачан временски редослед појављивања напона за напајање и сигнала слике. Зато се напон за напајање TFT панела (Vp на слици 9.16) као и неки напони за напајање дела дигиталних склопова у монитору посебно укључују преко електронских прекидача чијим радом управља микроконтролер. Поред функције управљања степеном за напајање склоп микроконтролера има и друге важне улоге за фунционисање целокупног монитора. На њега је прикључен предњи панел на коме се налазе тастери којима корисник управља радом монитора и једaн или више LED индикатора који корисника обавештавају о режиму рада у коме се монитор налази. Микроконтролер прима команде корисника са притиснутих тастера, препознаје их, и на основу њих започиње одговарајућу операцију. Такође он даје напоне за побуђивање LED индикатора на предњем панелу. Микроконтролер такође управља радом инвертора за флуоресцентне лампе у ТFT панелу које дају позадинско осветљење. Инвертор Задатак инвертора је да, користећи напон Vi добијен из AC/DC конвертора у степену за напајање, произведе наизменични напон величине V, и учестаности реда khz, потребан за побуђивање и функционисање флуоресцентних цеви са хладном катодом (Cold Cathode Fluorescent Lamp CCFL). Микроконтролер управља радом овог инвертора обично помоћу два контролна сигнала. Сигналом BKLT_EN (Backlight Enable) се омогућује почетак рада инвертора, пошто он мора бити у одређеном тренутку у односу на појаву осталих напона, док се сигналом BRIGHT мења величина излазног наименичног напона, а тиме и јачина позадинског осветљења, односно осветљај слике 15 на ТFT панелу. У склопу овог инвертора се обично налазе два идентична инвертора са заједничким управљачким колом. На излазима ових инвертора се налазе високонапонски трансформатори на чијим секундарима се добија наизменични напон учестаности 40 до 100 khz, са напоном који у тренутку укључења износи око 1200 V (овај напон је потребан да би флуоресцентне лампе са хладном катодом почеле да светле), а затим током нормалног рада вредност напона износи око 600 до 800 V. Поред наведених склопова, микроконтролер контролише рад и склопова у којима се обрађује видео сигнал, а то су као што је приказано на слици 9.16, А/D конвертор и скалер. У даљем тексту ће бити објашњена улога ових склопова. Повезивање монитора Повезивање монитора на персонали рачунар се може обавити на два начина. Први је помоћу стандардног VGA конектора за аналогне видео сигнале, какав се употребљава и код класичних монитора са катодном цеви. Други начин, који се појавио тек са појавом монитора са екраном од течних кристала, је повезивање помоћу такозваног DVI (Digital Visual Interface) конектора за дигиталне видео сигнале. Основна идеја за примену овог конектора се састоји у томе да пошто се у видео картици рачунара обрађује видео сигнал у дигиталном облику, а и пошто се скоро сва обрада видео сигнала у ТFT монитору такође обавља у дигиталном облику, могу се избећи две конверзије видео сигнала. Прва конверзија је дигитално/аналогна конверзија у видео картици, помоћу које се дигитални видео сигнал претвара у аналогни сигнал потребан за класичне мониторе са катодном цеви. Друга конверзија је аналогно/дигитална конверзија на улазу ТFT монитора, којом се доведени аналогни видео сигнали претварају у дигитални облик какав је потребан у ТFT мониторима. И поред данашње унапређене технологије D/А и А/D конверзије, њихово коришћење неминовно изазива изобличења и грешке у видео сигналу, а тиме и смањење квалитета приказане слике на екрану монитора. Зато је уведен нови конектор преко кога се дигитални сигнал из видео картице директно, без конверзија, доводи у ТFTмонитор, где се наставља његова обрада у дигиталном облику. На тај начин се, избегавајући две конверзије видео сигнала (из дигиталног у аналогни облик, па затим из аналогног поново у дигитални облик), може постићи

7 квалитетнија слика на ТFT монитору. Постоје две врсте DVI конектора. Прва је DVI-D конектор који преноси само дигиталне видео сигнале. Друга врста је DVI-I конектор преко кога се могу поред дигиталних пренети и аналогни видео сигнали. Данашње квалитетније видео картице имају на себи и стандардни VGA конектор за аналогне сигнале и најчешће DVI-I конектор за дигиталне и аналогне видео сигнале. На слици 9.17 је приказан изглед DVI-I конектора. Овај конектор је универзалан јер се на њега могу прикључити како ТFT монитори који имају дигитални улаз, а такође помоћу посебног адаптера и монитори са аналогним видео улазом (било са катодном цеви, било са панелом са течним кристалима. 16 Слика 9.17 DVI I конектор Због великог броја пиксела који формирају слику на екрану монитора, наравно да се помоћу DVI конектора не могу истовремено пренети дигитални подаци о свим пикселима. Зато се ови подаци преносе серијски (редно) користећи такозвани ТМDS поступак Transmission Minimiyed Differential Signaling (диференцијални пренос са минималним транзицијама). Код овог поступка се по осам битова сваке од три основне боје (црвене, зелене и плаве) заједно са по два контролна бита претварају у по десет битова који се преносе двожично, диференцијалним преносом преко три канала. По четвртом каналу се преноси такт сигнал који омогућава синхронизацију сигнала боја приликом стварања сигнала у видео картици и њиховог поновног претварања из ТМDS облика у почетне ТТL сигнале у ТМDS пријемнику у ТFТ монитору. Особина диференцијалног преноса је да је веома отпоран на спољашње сметње, а такође пошто се користе релативно ниски напони и захваљајући примењеном алгоритму кодовања са минималним бројем транзиција нивоа, утицај преношених сигнала на околину је знатно мањи него када би се користио паралелни пренос сигнала са ТТL нивоима. Стандардни DVI-I конектор има могућност прикључивања шест диференцијалних канала са подацима о слици и једног диференцијалног канала са сигналом такта. На тај начин се истовремено могу пренети подаци о два узастопна пиксела у слици (један је парни а други непарни пиксел). Ова два пиксела користе заједнички канал за сигнал такта и њиховим истовременим преносом се постиже двоструко већи пропусни опсег видео сигнала, односно за исти број пренетих података је потребна упола мања учестаност такта него кад би се користио пренос само по једног пиксела у једном тренутку. Међутим, већина данашњих монитора који имају и DVI улаз користи пренос само једног пиксела у једном тренутку, односно користи само три дифернцијална канала за пренос података о слици и један канал за пренос такт сигнала. Преостала три диференцијална канала за податке онда остају неискоришћена. Долазни сигнали Од ова два наведена улазна прикључка сви ТFТ монитори обавезно имају аналогни VGA приључак ради очувања компатибилности са огромним бројем видео картица у рачунарима које имају само аналогни (VGA) излаз. Јефтинији ТFТ монитори имају само овај аналогни (VGA) улазни прикључак, док монитори виших класа имају и DVI прикључак за дигиталне видео сигнале. Зато и ТFТ монитори обавезно имају блок аналогно/дигиталног конвертора. Функција овог склопа је да доведене аналогне видео 17 сигнале преведе у дигитални облик. Пошто се за приказ сваке од трију основних боја код данашњих монитора користи по осам бита, А/D конвертор на својим излазима даје укупно 24 бита, односно по осам битиова за сваку од три основне боје (магистрале података RА(0..7), GА(0..7) и BА(0..7) на слици 9.16). У сваком тренутку на излазима А/D конвертора се налази податак о једном пикселу. У следећем тренутку (такт интервалу), на излазима су подаци о следећем пикселу, и тако редом док се не добију подаци о свим пикселима који чине слику. Синхронизацију појаве података о пикселима обавља микроконтролер на основу хоризонталних и вертикалних синхро импулса који се са VGA конектора доводе на њега. Монитори који имају и VGA прикључак за дигиталне видео сигнале морају да имају и склоп ТМDS пријемника. Овај склоп преко DVI прикључка прима диференцијалне видео сигнале и сигнал такта из видео картице и декодује их у три групе осмобитних дигиталнх видео сигнала основних боја са ТТL нивоима (магистрале података RD(0..7), GD(0..7) и BD(0..7) на слици 9.16). Тако се на излазу ТМDS пријемника добијају осмобитни подаци о три основне боје које сачињавају сваки пиксел. Пошто се монитор са рачунаром повезује или преко аналогног VGA прикључка, или преко дигиталнoг DVI прикључка, микроконтролер препознаје који је од та два прикључка активан и према томе активира или А/D конвертор или TDMS пријемник. Скалер Излази А/D конвертора и ТМDS пријемника се воде на следећи склоп у ТFТ монитору, а то је скалер. Ово је функционалкно и хардверски најкомпликованији склоп у монитору. Његов задатак је да обавља разне обраде дигиталних видео сигнала, као што су подешавање контраста и осветљаја слике, подешавање засићења боја и слично. Ипак најважнији његов задатак је такозвано скалирање слике. Наиме, познато је ТFТ панел

8 има тачно одређену природну резолуцију (број пиксела). Ако је резолуција видео сигнала који долази из графичке картице на рачунару једнака природној резолуцији ТFТ панела, онда није потребна промена величине пиксела (скалирање). Међутим ако се из видео картице доведе видео сигнал у резолуцији која је нижа о природне резолуције ТFТ панела, тада би слика на панелу имала мање димензије, односно било би осветљено само онолико пиксела колика је и резолуција долазећег видео сигнала. Да би се то избегло, врши се скалирање (повећање величине пиксела). На жалост, односи броја пиксела при разним резолуцијама слике (и по хоризонталама и по вертикалама) нису цели бројеви, па се величина оригиналног пиксела не може множити целим бројем. Зато се морају користити алгоритми скалирања са множењем величине пиксела децималним бројевима, после чега се израчуната величина заокружује на најближи цео број. Квалитетнији скалери омогућавају кориснику да ако доведе из рачунара сигнал више резолуције од природне резолуције ТFТ панела, а која се у принципу не може приказати на на панелу, ипак добије слику која се сада скалира на нижу (природну) 18 резолуцију. Тако добијена слика и ако је лошег квалитета, омогућава кориснику да подеси радни режим (резолуцију) видео картице на рачунару да одговара природној резолуцији ТFТпанела. У склопу скалера се обично налази и коло које генерише корисничке меније на екрану, преко којих корисник обавља жељена подешавања слике. Тај део скалера се назива ОSD (On Screen Display) генератор. На излазу из скалера се добијају обрађени дигитални видео сигнали. Данашњи скалери обично на свом излазу дају податке за два узастопна пиксела, један непарни и следећи парни. Сваки од та два пиксела је представљен са три осмобитне вредности које одговарају сигналима три основне боје. На слици 9.16 то су сигнали RO(0..7), GO(0..7) и BО(0..7) за непарни (odd) пиксел и RE(0..7), GЕ(0..7) и BЕ(0..7) за парни (even) пиксел. Поред ових сигнала за парни и непарни пиксел, на излзу скалера се појављују и контролни сигнали за ТFТ панел: P_ЕN (Panel Enable омугућавање панела), PHS (Panel Horizontal Synchro хоризонтални синхро импулси панела), PVS (Panel Vertical Synchro вертикални синхро импулси панела) и PCLK (Panel Clock такт панела). Сви ови сигнали (сигнали непарних и парних пиксела и контролни сигнали) су ТТL напонским нивоима. Ови сигнали се могу у овом облику директно водити на ТFТ панел. Тако је и рађено код старијих ТFТмонитора. Добра страна оваквог начина побуђивања ТFТ панела је јеноставност (нису потребна додатна интегрисана кола), а лоша страна је велики број потребних паралелних линија за повезивање скалера и ТFТ панела. Ако се истовремено преноси и непарни и парни пиксел, онда је потребно 2x (3x 8) = 48 линија за податке о слици, затим 4 линије за контролне сигнале и известан број линија за довод напона напајања и масе (обично по 3 до 4), тако да је укупно потребно око 60 паралелних линија. Пошто се овим линијама преносе дигитални сигнали са ТТL нивоима, између њих је тешко спречити међусобна преслушавања, која могу утицати на појаву изобличења и сметњи у приказаној слици. Друга мана оваквог решења је у томе што због високих учестаности сигнала који се преносе овим паралелним линијама долази до појаве електричног поља (зрачења) око монитора. То поље може изазвати сметње у раду других околних уређаја и склопова. Зато се мора водити рачуна о одговарајућем оклапању кабла за везу између скалера и ТFТ панела. Код новијих монитора примењује се други начин повезивања скалера и ТFТпанела. Користи се такозвани LVDS поступак преноса (Low Voltage Differential Signaling диференцијални пренос са ниским напоном). Код овог начина повезивања 24 бита података о слици заједно са 4 контролна сигнала се воде на једно интегрисано коло које игра улогу LVDS предајника. Оно од добијених 28 паралелних улазних сигнала, прави пет диференцијалних канла по којима се подаци преносе серијски. По четири канала (LVDS0, LVDS1, LVDS2 и LVDS3) се преносе подаци о слици, а по петом (LVDSCK) контролни подаци. Као што се види са слике 9.16, постојие посебни LVDS предајници за непарне и за парне пикселе, који користе заједничке контролне сигнале. На тај начин је 19 број потребних линија за везу са ТFТ панелом смањен на 2x(5x2) = 20 за сигнале, плус 6 до 8 линија за довод напајања и масе, што укупно чини максимално мање од 30 линија. Пошто се по тим линијама преносе подаци у диференцијалном режиму, због велике отпорности диференцијалног преноса на преслушавања и спољашње сметње, практично нема штетних утицаја између појединих канала, а тиме нема ни изобличења у слици. Такође, због малих напонских нивоа који се користе при дифернцијалном преносу (око 0.3 V) практично нема опасности од утицаја на околне уређаје и склопове, па се о оклапању не мора водити онолико рачуна као код паралелног преноса сигналима ТТL нивоа. Недостатак оваквог начина повезивања скалера и ТFТ панела је у потреби за још 2 интегрисана кола за LVDS предајнике и 2 интегрисана кола за LVDS пријемнике у ТFТ панелу. Међутим, при данашњем степену развоја технологије производње интегрисаних кола и при великим серијама тих кола која се данас

9 производе, цена и компликованија конструкција су знатно мањи недостаци од позитивних особина овог решења (смањен број линија за повезивање и много мања електрична поља око линија). Реализација Што се тиче технолошког извођења склопова са слике 9.16 у општем случају сваки од приказаних склопова садржи своје посебно интегрисано коло, или и више њих. Склопови су обично расподељени на три штампане плоче. На основној (главној) штампаној плочи се налазе А/D конвертор, ТМDS пријемник, скалер, RАМ меморија, микроконтролер, LVDS предајници и DC/DC конвертор. На другој штампаној плочи се налази командни панел са тастерима и LED диодама. Садржај треће штампане плоче зависи од начина реализације склопа АC/DC конвертора. Ако је овај конвертор унутар кућишта монитора, онда се на трећој штампаној плочи налазе АC/DC конвертор и инвертор за неонске (флуоресцентне) лампе. Ако је АC/DC конвертор изведен као посебни склоп који се налази изван кућишта монитора, онда се на трећој штампаној плочи налази само инвертор за неонске лампе. Наравно ово није апсолутно правило, пошто су код неких модела могућа су и друга решења. Најкомплексније интегрисано коло је свакако оно које врши функције скалера. Зависно од типа оно може имати од 100 па до преко 300 пинова. У циљу минијатуризације и смањења цене основне (главне) штампане плоче, у оквиру интегрисаног кола скалера се често налазе и један или више осталих склопова као што су: А/D конвертор, ТМDS пријемник, микроконтолер па чак и LVDS предајник. Ово интегрисано коло, а и такође и остала интегрисана кола, као и већина осталих пасивних елемената су израђени у технологији за SMD монтажу. Ова чињеница, као и сама комплексност интегрисаних кола, чине евентуалне поправке неисправних ТFТ монитора на нивоу компоненти веома тешким, поготову што нека од тих интегрисаних кола нису ни доступна на слободном тржишту. 20 У нашим условима је могуће поправљати степене за напајање (АC/DC и DC/DC конверторе) јер они обично користе стандардна интегрисана кола која нису превише комлпексна и могу се наћи на тржiшту. По правилу су АC/DCконвертори изведени као прекидачки степени, док код DC/DC конвертора срећемо и прекидачке и линеарне степене. За остале склопове поправка на нивоу елемената је врло тешка, али ту се, ако то могућности дозвољавају, може пробати са замeнама читавих штампаних плоча, тако да се методом елиминације дође до неисправног склопа.