Järvamaa
Kutsehariduskeskus
Arvutid ja võrgud
Referaat
LCD
JA CRTMärt
Virunurm
Juhendaja :
Egel Aasamets
Järvamaa
2013
Sisukord
LCD EHK
VEDELKRISTALL MONITOR 3
Ülevaade 3
Tööpõhimõtted 3
Värviline LCD 4
Materjalid 4
Näitajad 5
Kuidas töötab LCD monitor (pildil) 6
Elektronkiiretoru ehk crt 7
Tööpõhimõte 7
Koostisosad 7
Ekraanid 7
Värvilised kineskoobid 8
Kuvaritorud 10
Kasutatud kirjandus: 12
LCD EHK VEDELKRISTALL MONITOR
Ülevaade
Vedelkristallid
ise valgust otseselt ei kiirga. LCD’sid kasutatakse paljudes
erinevates seadmetes nagu arvuti
monitorid ,
televiisorid,
seadmete infotablood, lennuki kokpiti
displeid jne. Neid kasutatakse väga laialdaselt laiatarbeseadmetes
nagu näiteks elektroonilsed mängud, (käe)
kellad ,
kalkulaatorid
ja (
mobiil )telefonid. LCD’d on kompaktsemad, kergemad, mobiilsemad,
töökindlamad, odavamad ning kahjutumad silmadele kui CRT
monitorid. LCD’sid on saada suurem lahutusvõime ja
suurusevalikuga. Kuna LCD ei kasuta fosforeid,
ei teki LCD’del pildi sissepõlemist.
Tööpõhimõtted
Vedelkristallid,
mida LCD-ekraanides kasutatakse, muudavad polariseeritud
valguse võnkesuunda 90° võrra, kuna molekulid on vedelkristallis
teineteise suhtes väändunud. Kui vedelkristalli läbib
elektrivool ,
joonduvad selle molekulid ühises suunas ning ei polariseeri enam
valgust. Neid omadusi kasutatakse vedelkristallekraanides ära
järgnevalt (vt ka kõrvalasuv skeem):
Tavaline (juhuslike polarisatsioonidega) valgus siseneb ekraani.
Vertikaalne polarisaator muudab valguse vertikaalselt polariseerituks.
Vedelkristalli läbimine muudab polarisatsioonisuunda (kui pikslit ei läbi vool) 90° võrra (horisontaalseks).
Valgus läbib horisontaalpolarisaatori, peegeldub peegelkihilt ja läbib taas horisontaalpolarisaatori.
Vedelkristalli läbimine muudab polarisatsioonisuunda (kui pikslit ei läbi vool) 90° võrra (vertikaalseks).
Valgus läbib vertikaalpolarisaatori ja väljub ekraanist, muutes vastava ekraaniosa heledaks.
Kui
pikslit
läbib vool, on selles asuvad vedelkristalli molekulid ühes suunas
joondunud ja valgus läbi seda polarisatsioonisuunda muutmata.
Sellisel juhul jõuab vertikaalselt polariseeritud valgus
horisontaalse polarisaatorini ning ei saa seda läbida ja pikselt
paistab tume. Taustvalgustusega süsteem toimib samal põhimõttel;
valguse teekond saab lihtsalt alguse ekraani tagumisest osast, kus
horisontaalne polarisaator ta polariseerib. Enamus tänapäeval
kasutatavaid ekraane on taustvalgustusega, ilma taustvalgustuseta on
näiteks käekellade ja kalkulaatorite ekraanid.
Värviline LCD
Värvilised
vedelkristallekraanid töötavad samadel põhimõtetel, aga iga
värviline piksel koosneb punasest , rohelisest ja sinisest
alapikslist, mille kombineerimisel erinevatel tugevustel on võimalik
näidata erinevaid värve. Valgele taustvalgustusele lisavad värvi
värvifiltrid.
Materjalid
Klaas
on põhiline tugimaterjal ekraani erinevate komponentide jaoks, kuid
on ka funktsionaalmaterjal näiteks värvifiltrites. Polarisaatorina
on kasutusel PVA
(polüvinüülalkohol), mille molekulid on üheteljelise venitamise
tõttu samasuunalise paiknemisega. Stabiliseeriva ja toetava
materjalina ümbritseb PVA-d TAC-i
(triatsetüül tselluloosi) kiht, mille peal võib olla ka
peegeldusvastane kiht. Vedelkristallidena kasutatakse erinevaid
pikaahelalisi orgaanilisi aineid, mis sarnanevad omaduste poolest
paljusti vedelikega,
ent omavad siiski tahketele ainetele omast ühtlast
struktuuri. Kuna erinevate vedelkristallide omadused, millest kõige
olulisemad on töötemperatuur ja nominaalvool, on erinevad sõltub
materjalivalik ekraani iseloomust. Väga olulised ekraanide osad on
läbipaistvad voolu juhtivad materjalid. Neist esimesena võeti
LCD-ekraanides kasutusele ITO
( indium -tinaoksiid), mis on aga indiumi harulduse ja ITO tootmiseks
vajaliku vaakumtehnnoloogia tõttu kallis. ITO alternatiividena
uuritakse nii polümeere kui süsiniknanotorusid. Alternatiivina on
kasutuses ka AZO
( alumiinium -tsinkoksiid), ent selle optilised ja elektrilised omadused jäävad ITO-le alla. Praegusel ajal kasutatakse kujutise
tekitamiseks sageli kiletransistoreid,
millest on moodustatud pikselitest
koosnev maatriks (LCD
TFT), milles transistorid on
väiksemad kui tavalised ränipõhised transistorid. TFT eelisteks on
väiksem elektrikulu ja kõrgem kiirus ning väiksem interferents ,
mis tuleneb transistorite paiknemisest vastavate pikslite juures.
Näitajad
LCD-ekraanide
kirjeldustes on antud mitmeid näitajaid, mida on omavahel erinevate
mõõtühikute
ja mõõtmismeetodite tõttu raske võrrelda. Mõned tüüpilisemad
näitajad:
- Mõõtmed või diagonaal: Tavaliselt on antud ekraani diagonaali pikkus tollides.
- Lahutusvõime ekslikult toortõleg inglise keelest resolutsioon : Näitab, mitu pikslit on ekraanil . Tavaliselt antud horisontaalse ja vertikaalse piksliarvu korrutisena. See tähendab, et 2560x1600 lahutusega kuvaril on horisontaalselt reas 2560 pikslit ja vertikaalselt 1600 pikslit. HD või Real HD võivad tähendada väga erinevaid asju, kuid tavaliselt mõeldakse selle all horisontaalset kuvari lahutusvõimet 1080 pikslit ja ekraani kuvasuhet 16:9.
- Piksli suurus või pikslivahe: Atnud on kas individuaalsete pikslite suurus või kaugus ühe piksli keskpunktist teise. Erinevus suurustes tuleb tühjast alast kahe piksli vahel.
- Pikslitihedus: Pikslitihedus näitab, kui tihedalt pikslid asetsevad. Kuigi seda on kuvarite tutvustuses harva välja toodud, on see üks parimaid pilditeravuse näitajaid. Tavaline mõõtühik on DPI (pikslit tolli kohta).
- Kaadrisagedus: Näitab, kui tihti ekraan oma andmeid uuendab, Pilt ekraanil aga ei muutu sama tihedalt, kuna andmetöötlus ja piksli oleku muutmine nõuavad lisaaega. Mõõtühik herts (Hz, võnget/korda sekundis).
- Reageerimisaeg : Aeg, mis kulub pikslil ühest värvist teise muutumiseks. Mõõdetakse nii gtg ( hallist -hallini) kui btb ( mustast -mustani) aega, mistõttu tulemused pole alati võrreldavad. Mõõtühik millisekund (ms).
- Vaatenurk: Minimaalne ja maksimaalne kaldenurk , kus 180° on paralleelne vaatajaga.
Kuidas töötab LCD monitor (pildil)
Elektronkiiretoru
ehk crt
Tööpõhimõte
Optiline
kujutis
saadakse peene elektronkiire põrkumisel vastu ekraani, mille luminofooriga
kaetud kiht jätab elektronkiire liikumise teest nähtava jälje.
Elektronikahuris moodustunud peen suunatud elektronkiir liigub
ekraanil vastavalt hälvitussüsteemi toimele.
Koostisosad
Elektronkiiretoru
koosneb elektronikahurist,
hälvitussüsteemist,
ekraanist
ja kestast (kolvist).
Elektronikahur
koosneb katoodist, tüürelektroodist, mille pingega reguleeritakse
elektronkiire voolu, ja teravustus- ehk fokuseerimissüsteemist,
mille toimel elektronid koondatakse kiireks .
Hälvitussüsteem,
mis paneb elektronkiirele ekraanil liikuma, koosneb horisontaal- ja
vertikaalhälvitussüsteemist, millede abil on võimalik kiirt juhtida igasse ekraani punkti.
Ekraan
moodustatakse kesta sisekülje katmisega fluoerestseeriva
ainega.
Ekraanid
Ekraani
tähtsaimaks osaks on fluorestseeriva aine kiht. Selleks kasutatakse
mitmesuguseid metalliühendeid: tsinksulfiidi, tsinksilikaati
(villemiiti), kaltsiumvolframaati jne. Sealjuures lisatakse
põhimaterjalile aktivaatoritena 0,001...1% mitmesuguseid metalle (vaske, hõbedat, vismutit jne). Kasutatavad ekraanimaterjalid
erinevad teineteisest põhiliselt kolme parameetri poolest. Nendeks
on valgusandlikkus, järelhelenduse kestus ja helenduse värvus.
Valgusandlikkus
on ekraani valgustugevus kiire võimsusel 1 W. See parameeter ei ole konstantne , vaid sõltub elektronide kiirusest (anoodpingest) ja
kiire voolutugevusest. Kasutatavate materjalide valgusandlikkus on
0,17... 17 cd/W.
Järelhelenduse
kestus on ajavahemik , mille vältel ekraani heledus pärast
elektronkiire kustumist langeb 1%-ni esialgsest. Kasutusotstarbest
sõltuvalt võib järelhelenduse kestus olla mõnest mikrosekundist
kümnete sekunditeni.
Helenduse
värvus sõltub otseselt fluorestseerivast ainest ja tema
kiirgusspekter on üsna kitsas . Seepärast kasutatakse sageli sobiva
helendusega värvuse saamiseks mitmete ainete segusid. Nii näiteks
annavad tsinksulfiid ja villemiit rohelise helenduse, kuid esimesel
on järelhelendus pikk, teisel aga lühike. Valge helenduse saamiseks
kasutatakse tsinksulfiidi ja tsinkkaaliumi segu, mis on aktiveeritud
kaadmiumi ja hõbedaga. Arusaadavalt on kasutatavad
luminofoorimaterjalid sageli firmasaladusteks.
Kuna ekraanile langeb töötades pidevalt elektrone, siis peaks ekraan
laaduma negatiivselt. Tegelikult aga esineb sekundaaremissioon ja
selle tulemusena laadub ekraan hoopis positiivselt. Ekraanilt
sekundaaremiteerunud elektronid liiguvad positiivselt pingestatud
anoodile. Sekundaaremiteerunud elektronide kiirus on aga ekraani
läheduses väike ja tekib ruumilaeng, mis hajutab elektronkiirt.
Ruumilaengu kõrvaldamiseks kaetakse toru sisekülg voolujuhtiva
grafiitemulsiooni kihiga (akvadaagiga), mis ühendatakse teise
anoodiga. Kasutatakse ka alumineeritud ekraani. Alumineeritud ekraani
puhul kaetakse ekraani sisekülg õhukese, elektronidele
"läbipaistva" alumiiniumi kihiga. Et elektronid suudaksid
alumiiniumikihti edukalt läbida, kasutatakse kõrgemat anoodpinget.
Ekraanile
langevate elektronide energiast muutub valguseks 2...3%, ülejäänu
aga kuumutab ekraani. Kuumenemise tulemusena luminofoor vananeb ja
ekraan tuhmub. Samuti võib tugeva vooluga paigalseisev kiir ekraani
langemispunktis "läbi põletada". Seepärast on ekraani
säilitamise eesmärgil soovitav kasutada võimalikult väikest heledust .
Värvilised kineskoobid
Värvikineskoobi
ekraanil moodustub värviline kujutis kolme põhivärvi
kooskiirgusest: punane (tähis R - "red"), roheline (tähis
G - " green ") ja sinine (tähis B - " blue "). Igale
värvusele on oma elektronkiir ja luminofoorielemendid. Eri kahurite
katoodide kütteniidid on ühendatud paralleelselt, kuid iga värvi katood on eraldi välja toodud, ühine on heleduse modulaator ning
ühised on ka fokuseerimiselektroodid.
On
olemas kaks põhitüüpi värvikineskoope: aukmaskiga ja pilumaskiga.
Aukmaskiga kineskoobis paiknevad eri värvi kiirte elektronikahurid
võrdkülgse kolmnurga tippudes. Ekraanil on eri värvi luminofooride
mosaiik ja selle ees aukmask, mis tagab, et õiget värvi kiir satuks
õiget värvi mosaiiktäpile. Mosaiiktäppide arv võrdub aukude
arvuga ja mida suurem on see arv, seda teravam on tekkiv kujutis.
Pilumaskkineskoobis
paiknevad kolm eri värvi elektronikahurit ühes horisontaalreas, nii
et ka nendest väljuvad elektronkiired on ühes tasapinnas. Ekraan
koosneb eri värvi luminofooritriipudest. Need on paigutatud nii, et
moodustavad kolmest triibust koosnevad triaadid RGB. Kiirte
langemiseks täpselt triaadile ja selliselt , et iga kiir tabaks õiget
luminofoori, on ekraani sisepinnast umbes 1-5 mm kaugusel pilumask.
See on metall -leht, milles iga triaadi kohal on pilu . Pilud ja neile
vastavad triaadid paiknevad astmeliselt. Luminofoor võib ekraanil
paikneda ka ribadena. Normaalsel vaatamiskaugusel triaadide värvused
liituvad ja silm tajub neid sõltuvalt eri värvi triipude heleduse
vahekorrast mingi kindla värvusena.
Hälvitusmähised
paigaldatakse ja reguleeritakse kineskoopide valmistaja poolt ja
ainult korrigeerimismagnetid kineskoobi kaelal reguleeritakse
televiisori valmistaja poolt.
Kuvaritorud
Kuvaritorud
(Display Tube ) on kineskoopide eriliigiks, mille eripära tuleneb
nende kasutamise iseärasustest. Põhiline erinevus on selles, et
arvuti kasutaja vaatab kuvari ekraani palju ligemalt kui televaataja.
Sellest tulenevad kiirguse ja ka kujutise teravuse erinõuded. Ka on
kuvaritorud reeglina väiksema ekraanidiagonaaliga, kusjuures kasutatakse nii aukmaski kui ka ribamaskiga torusid.
Kujutise
teravuse ehk lahutusvõime määrab ekraanile kantud pildipunktide
ehk pikslite üldarv. Selleks on reas olevate pildipunktide arv
korrutatud ridade arvuga. Iga pildipunkt moodustub kolmest ekraani sisepinnal olevast erivärvilisest luminofooritäpist või kolmest
kõrvutisest luminofooririba lõigust. Lahutusvõime ja kujutise
teravus on seda suurem, mida väiksemad on pildipunktid. Nende suurus
on tavaliselt 0,25...0,41 mm. Pikslite koguarv sõltub sellest, mis
otstarbeks on antud kuvar tehtud.
Kuvari
tähtsaks parameetriks on ka vertikaalhälvitus ehk kaadrisagedus.
See näitab, mitu korda sekundis joonistab elektronkiir ekraanile
kujutise. Kaadrisagedus on tavaliselt 60 Hz või rohkem. Mida suurem
on sagedus, seda vähem väreleb kujutis. Ekraanilt valguse
peegeldumise vähendamiseks on kallimate kuvaritorude pind kaetud
spetsiaalse helkimisvastase aine kihiga.
Kuvari
ekraan kiirgab infrapunast, raadio- ja röntgenkiirgust ja tekitab ka
elektrostaatilist välja. Kiirgustasemed on kuvaritel normeeritud ja
kiirguse vähendamiseks kasutatakse ekraanifiltreid, mis võivad olla
ka kuvarisse sisse ehitatud. Uuemad nn. LR- kuvarid (Low Radiation ) ei
vaja täiendavaid filtreid.
Elektronkiiretoru
ehitus:
1.
Elektronrelvad
2. Elektronkiir
3. Fokuseerimisvärten
4.
Hälvevärten
5. Anood
6. Värvieraldusfilter
7.
Luminofoorivad
8. Värvide filter suures plaanis
Kasutatud kirjandus:
http://benchmarkreviews.com/index.php?option=com_content&task=view&id=169&Itemid=38&limit=1&limitstart=2
http://et.wikipedia.org/wiki/Elektronkiiretoru
http://et.wikipedia.org/wiki/Vedelkristallkuvar
http://en.wikipedia.org/wiki/Liquid_crystal_display -S-Video
- Wikipedia, the free encyclopedia
http://www.liquidcrystaltechnologies.com/LCDMaterials.ht m
0
50 punkti
Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 50 punkti.
~ 12 lehte
Lehekülgede arv dokumendis
2013-02-28
Kuupäev, millal dokument üles laeti
22 laadimist
Kokku alla laetud
0 arvamust
Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid
m2rduuu
Õppematerjali autor
annaabi.ee 
Kõik kommentaarid