elektronikos Įtaisai 2009 vgtu ef [email protected] 1 informacijos atvaizdavimo...

ELEKTRONIKOS ĮTAISAI 2009

VGTU EF ESK [email protected]

1

INFORMACIJOS ATVAIZDAVIMO ĮTAISAI

2 ELEKTRONIKOS ĮTAISAI 2009


Informacijos atvaizdavimo įtaisai

Šiuolaikinė informacijos atvaizdavimo įtaisų karta buvo sukurta pradėjus taikyti skaitmeninius informacijos apdorojimo metodus. Kuriant naujus informacijos atvaizdavimo įtaisus buvo pritaikyti įvairūs fizikiniai ir cheminiai reiškiniai – rekombinacinė liuminescencija, katodinė liuminescencija, elektroliuminescencija, optiniai reiškiniai skystuosiuose kristaluose ir pan.

1. Analog display devices (cathode-ray tubes)• Oscilloscope tubes• TV CRTs

2. Digital display devices• LED (including OLED) displays • VF (vacuum fluorescent ) displays• LCD (liquid crystal) displays• Nixie tube displays and PDPs (plasma display panels)• Electroluminescent displays (ELDs)

3. Others:• Electronic paper• Using principles of nanoelectronic (carbon nanotubes, nanocrystals) • Laser TV



3

Classification of electronic information technologies with high information content; highlighted technologies are treated in this article

w4.siemens.de/.../heft2_97/artikel08/index.html,


http://w4.siemens.de/FuI/en/archiv/zeitschrift/heft2_97/artikel08/index.html



4

Atsižvelgiant į šviesines savybes, elektroniniai informacijos atvaizdavimo įtaisai skirstomi į pasyviuosius ir aktyviuosius.

Aktyvieji informacijos atvaizdavimo įtaisai – puslaidininkiniai, vakuuminiai liuminescenciniai, dujinio išlydžio, elektroliuminescenciniai, vakuuminiai kaitinimo ir kiti – patys skleidžia šviesą.

Liuminescencija yra švytėjimas, kurį sukelia nešiluminis energijos šaltinis.

Fotoliuminescencija pasireiškia po fotonų absorbcijos.

Katodinę liuminescenciją sukelia bombarduojančių elektronų srautas.

Elektroliuminescencija pasireiškia veikiant elektriniam laukui.

Liuminescencija gaunama atsipalaiduojant energijai, kai sužadintieji elektronai grįžta iš aukštesnių energijos lygmenų į žemesnius. Trumpai trunkanti liuminescencija vadinama fluorescencija. Ilgos trukmės liuminescencija vadinama fosforescencija.

Pasyvieji įtaisai tik atspindi arba moduliuoja šviesą. Šių įtaisų grupei priklauso skystakristaliai, elektrolitiniai, elektroforeziniai indikatoriai. Pasyvieji informacijos atvaizdavimo įtaisai geri tuo, kad vartoja nedaug energijos.




5

Elektroniniai vamzdžiaiElektronų prožektoriusFokusavimo principaiElektronų pluošto kreipimasKatodinė liuminescencijaOscilografų elektroniniai vamzdžiaiKineskopai

Plokštieji indikatoriai ir displėjaiPuslaidininkiniaiVakuuminiai liuminescenciniaiDujinio išlydžioElektroliuminescenciniaiSkystakristaliaiElektrovakuuminiai šaltųjų katodų

Kiti indikatoriai ir displėjai

Tikslas: apžvelgti (išsiaiškinti) informacijos atvaizdavimo įtaisų sandarą, veikimą ir bendrąsias savybes.

Informacijos atvaizdavimo įtaisai: turinys ir tikslai



6

Karl Ferdinand Braun a German physicist, interested in the just discovered Cathode rays, … developed the first cold Cathode Ray tube with magnetically beam deflection … and a mica screen covered with phosphor to produce a visible spot. This tube, build for him by Franz Müller … was called after its inventor, the Braun tube. JJ.Thomson used a similar tube design in his experiments to show the existence of the electron almost at the same time. Braun used this tube as an indicator tube for studying the effects of Cathode rays and described this 1897, this was in fact the first oscilloscope. Harris J Ryan introduced this tube in 1903 in the USA as an alternating current wave indicator, known as the Braun-Ryan tube.

Elektroniniai vamzdžiai

The Braun tube, this early 1900 tube is in fact a cold Cathode Crookes tube with an internal mica screen covered with phosphorescent paint. The neck containsa glass diaphragm with a small 2 mm hole to let only a tiny electron beam go through(focus) which can be deflected by an (electro) magnet to produce a spot on the screen.

http://members.chello.nl/~h.dijkstra19/Annalen%20der%20Physik.html

http://www.ieee.org/web/aboutus/history_center/biography/ryan.html

http://members.chello.nl/h.dijkstra19/big/crt/screen-big.jpg

http://members.chello.nl/h.dijkstra19/big/crt/diaphragm1-big.jpg

http://members.chello.nl/h.dijkstra19/big/crt/diaphragm2-big.jpg

http://members.chello.nl/h.dijkstra19/big/crt/spot-big.jpg

http://members.chello.nl/h.dijkstra19/big/crookes/braun%20tubes-big.jpg



7

The cathode ray tube (CRT), invented by German physicist Karl Ferdinand Braun in 1897, is an evacuated glass envelope containing an electron gun (a source of electrons) and a fluorescent screen, usually with internal or external means to accelerate and deflect the electrons. When electrons strike the fluorescent screen, light is emitted.The electron beam is deflected and modulated in a way which causes it to display an image on the screen. The image may represent electrical waveforms (oscilloscope), pictures (television, computer monitor), echoes of aircraft detected by radar, etc.

Elektroninį vamzdį sudaro keturios svarbiausios dalys:

• stiklinis arba metalinis-stiklinis balionas, iš kurio išsiurbtas oras,

• elektronų prožektorius ir

• fokusavimo bei

• kreipimo sistemos.

Baliono priekinė dalis iš vidaus padengiama švytalu ir atlieka vamzdžio ekrano funkciją.

Elektroniniai vamzdžiai

http://en.wikipedia.org/wiki/Germany

http://en.wikipedia.org/wiki/Physics

http://en.wikipedia.org/wiki/Karl_Ferdinand_Braun

http://en.wikipedia.org/wiki/Vacuum

http://en.wikipedia.org/wiki/Electron_gun

http://en.wikipedia.org/wiki/Fluorescent

http://en.wikipedia.org/wiki/Deflect

http://en.wikipedia.org/wiki/Modulate

http://en.wikipedia.org/wiki/Waveform

http://en.wikipedia.org/wiki/Oscilloscope

http://en.wikipedia.org/wiki/Television

http://en.wikipedia.org/wiki/Computer_monitor

http://en.wikipedia.org/wiki/Echo

http://en.wikipedia.org/wiki/Aircraft

http://en.wikipedia.org/wiki/Radar



8

Elektroniniai vamzdžiai. Elektronų prožektorius

Elektronų prožektorius formuoja siaurą didelio greičio elektronų pluoštą. Elektronai išlekia iš tiesioginio ar netiesioginio kaitinimo katodo. Dažniausiai naudojami netiesiogiai kaitinami katodai. Siekiant sumažinti elektronų išlaisvinimo darbą ir pagerinti termoelektroninės emisijos sąlygas, katodai dengiami specialiais oksidų sluoksniais. Netiesioginiam kaitinimui naudojamas kaitinamasis siūlas.

Katodą gaubia cilindrinio dangtelio formos valdymo elektrodas, arba moduliatorius. Elektronai į vamzdžio elektroninę optinę sistemą patenka pro moduliatoriaus centre padarytą skylutę. Moduliatoriaus įtampa valdo formuojamo elektronų pluošto intensyvumą ir srovę. Šios srovės priklausomybė nuo įtampos tarp moduliatoriaus ir katodo vadinama elektronų pluošto moduliavimo charakteristika.

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Cathode_ray_tube.svg

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Egun.jpg



9

Moduliavimo charakteristika

Fokusavimas:

elektrostatinis

electromagnetinis

Elektroniniai vamzdžiai. Elektronų prožektorius

Kreipimas:

elektrostatinis

electromagnetinis



10

Fokusavimo sistema iš taškinio katodo išlėkusius elektronus gali nukreipti į vieną tašką vamzdžio

ekrane.

Elektroniniai vamzdžiai. Elektrostatinis fokusavimas

Elektrostatiniam elektronų pluošto fokusavimui tarp moduliatoriaus ir anodo, taip pat tarp kitų elektronų prožektoriaus elektrodų sudaromi elektrostatiniai lęšiai.



11

Elektroniniai vamzdžiai. Elektrostatinis fokusavimas



12

Cathode ray tube employing electromagnetic focus and deflection

Elektroniniai vamzdžiai. Elektromagnetinis fokusavimas

Fokusavimui panaudojamas simetriškas elektroninei optinei ašiai nevienalytis magnetinis laukas.

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Cathode_ray_Tube.PNG



13

HS

U

UE

d

2

2

d

d

y qE

mt

21

2 1 2 20

( / 2)

2

tqE qE l L lH vt h t t

m m v

02

)2/(

dU

lLl

U

HS

Jautris

Elektroniniai vamzdžiai. Elektrostatinis kreipimas



14

0

)2/(

U

lLlk

NI

HS

NI – ampervijų skaičius

Elektroninio vamzdžio su magnetine kreipimo sistema jautris mažiau priklauso nuo elektronų greitinimo įtampos. Didelį vamzdžio jautrį ir didelį elektronų pluošto kreipimo kampą galima gauti net esant didelei elektronų greitinimo įtampai, užtikrinančiai didelį vamzdžio ekrano švytėjimo skaistį.

Magnetinės kreipimo sistemos vartoja gana daug energijos. Jų dažninės savybės daug prastesnės nei elektrostatinių kreipimo sistemų. Tai lemia rezonansiniai reiškiniai kreipimo sistemų ritėse, kurios esti gana didelio induktyvumo ir dar turi savąją parazitinę talpą.

Elektroniniai vamzdžiai. Elektromagnetinis kreipimas



15




16




17




18

Elektronų pluošto elektronai pasiekia vamzdžio ekraną ir bombarduoja švytalą, kuriuo padengtas ekrano vidinis paviršius.

Dalis (apie 10 %) elektronų nuo ekrano atsispindi. Likusieji elektronai skverbiasi į švytalą, jonizuodami jo atomus. Atsiradusių laisvųjų antrinių elektronų energijos taip pat gali būti pakankamai didelės ir jie gali dalyvauti jonizacijos procesuose.

Kadangi elektronai juda susidurdami su atomais, jų energija mažėja, ir įsiskverbimo gylis yra nedidelis.

Sužadintiesiems elektronams grįžtant į normaliąsias būsenas, vyksta šviesos emisija. Jeigu elektronų greitinimo įtampa nedidelė, sužadinami tik švytalo paviršinio sluoksnio, kuriame didelis neliuminescencinių rekombinacijos centrų tankis, atomai. Didėjant greitinimo įtampai ir elektronų įsiskverbimo gyliui, katodinės liuminescencijos efektyvumas didėja.

Siekiant surinkti atsispindėjusius nuo ekrano ir išmuštus iš švytalo antrinius elektronus, vamzdžio baliono vidinis paviršius dengiamas laidžiu akvadago (grafito ir vandens suspensijos) sluoksniu, kuris sujungiamas su elektronų prožektoriaus anodu.

Dažnai elektroninių vamzdžių ekranų švytalo sluoksnis dar dengiamas plonu aliuminio sluoksniu, kuris sujungiamas su anodu. Šis sluoksnis neleidžia ant ekrano kauptis nepageidaujamiems krūviams. Nuo jo atsispindėjusi šviesa padidina ekrano švytėjimo skaistį.

Elektroniniai vamzdžiai. Katodinė liuminescencija



19

Oscilografų elektroniniai vamzdžiai

Elektrostatinis fokusavimas ir kreipimas



20

Tiriamųjų virpesių (a), skleidimo įtampos (b), atgalinės eigos temdymo impulsų (c) laikinės diagramos ir vaizdas ekrane (d)

Tobulinant oscilografų elektroninius vamzdžius, siekiama didinti jų jautrį, darbinę ekrano dalį, skiriamąją gebą, praleidžiamųjų dažnių juostą ir mažinti vamzdžių matmenis ir masę.

Norint gauti didelį oscilografų vamzdžių jautrį ir platesnę praleidžiamųjų dažnių juostą, naudojamos elektodinaminės, arba bėgančiosios bangos, kreipimo sistemos. Tokia sistema be papildomų laidų – aukštadažnėmis jungtimis – įjungiama į plačiajuostį signalinį traktą. Tiriamasis virpesys joje sukuria elektromagnetinę bangą, kuri sklinda išilgai elektrodinaminės sistemos greičiu, kuris lygus lekiančio sistema elektrono greičiui. Taip elektrono lėkio išvengiama, ir oscilografo vamzdžio praleidžiamųjų dažnių juosta yra plati.

Oscilografų elektroniniai vamzdžiai



21

Kineskopai

Dažniausiai kineskopuose taikomas elektrostatinis elektronų pluošto fokusavimas ir magnetinis kreipimas.

Kreipimo sistemos ritėmis tekant pjūklo formos srovėms, gaunamas elektronų pluošto horizontalusis kreipimas – eilučių skleistinė ir vertikalusis kreipimas – kadrų skleistinė. Kadangi grįžtant elektronų pluoštui elektronų prožektorius uždaromas temdymo impulsais, kineskopo ekrane gaunamas šviesių eilučių laukas – televizinis rastras.



22

Kineskopai

Vienas užbaigtas televizinio vaizdo atkūrimo ciklas vadinamas kadru.

Pagal Lietuvoje galiojantį standartą per sekundę atkuriami 25 kadrai.

Kadrą sudaro 625 eilutės.

Siekiant sumažinti atkuriamo vaizdo mirgėjimą, taikomas pakaitinis eilučių skleidimas. Pirmojo puskadrio metu elektronų pluoštas kineskopo ekrane brėžia nelygines eilutes, antrojo puskadrio metu – lygines eilutes, patenkančias į pirmojo puskadrio eilučių tarpus. Kiekviename kadre elektronų pluoštas du kartus grįžta iš ekrano apačios į viršų. Kiekvieną kartą grįžimas trunka 25 eilučių periodus. Todėl televizinį rastrą sudaro 575 eilutės.

Viena svarbiausių kineskopo charakteristikų yra moduliavimo charakteristika. Televizijos imtuvuose į moduliatoriaus elektrodą nukreipiamas televizinio vaizdo signalas. Jis valdo elektronų pluošto srovę, nuo kurios priklauso elektronų bombarduojamo kineskopo ekrano taško švytėjimo skaistis. Taigi vaizdas kineskopo ekrane susidaro iš skirtingu intensyvumu švytinčių televizinio rastro taškų.



23

Paprastoji ir pakaitinė skleistinės

Kineskopai



24

Spalvotieji kineskopai

Spalvotojo vaizdo kineskopų ekranams naudojami raudona, žalia ir mėlyna spalvomis švytintys švytalai. Reikiama ekrano elemento spalva gaunama atitinkamomis proporcijomis sumaišius trijų minėtų spalvų šviesą.

Electron beam

Mask

Screen

Spalvotajame kineskope naudojami trys elektronų prožektoriai, į kurių moduliatorius nukreipiami pagrindinių spalvų vaizdo signalai. Todėl kiekvieno prožektoriaus elektronų pluoštas moduliuojamas atitinkamos spalvos signalu.Prieš spalvotojo vaizdo kineskopo ekraną įtaisoma metalinė kaukė, kurioje padaryta daug (šimtai tūkstančių) skylučių. Kineskopo ekranas yra mozaikos, sudarytos iš raudona (R – red), žalia (G – green) ir mėlyna (B – blue) spalvomis švytinčių švytalo grūdelių, pavidalo. Prieš kiekvieną kaukės skylutę yra trimis spalvomis švytinčių grūdelių grupė – triada. Elektronų prožektoriai įtaisomi taip, kad jų elektronai bombarduotų atitinkamos spalvos švytalo grūdelius.



25

Color picture tubes

Šiuolaikiniuose spalvotojo vaizdo kineskopuose elektronų prožektoriai esti vienoje plokštumoje Tokių kineskopų kaukių skylės gali būti pailgų plyšių pavidalo. Tada kaukės praleidžia daugiau elektronų.

Kai prožektoriai vienoje plokštumoje, supaprastėja elektronų pluoštų suvestis.

Kineskopų šešėlinių kaukių skylučių bendras plotas sudaro tik keliolika procentų kaukės paviršiaus ploto. Todėl daug elektronų sulaiko kaukė, ir jie nepasiekia švytalo.

Elektronų prožektorius



26



27



28

http://en.wikipedia.org/wiki/Flat_panel_display

Plokštieji indikatoriai ir displėjai

Elektroniniai vamzdžiai užima didelį tūrį. Jų stikliniai balionai lengvai pažeidžiami. Vamzdžiams maitinti reikia aukštųjų įtampų. Jie netinka nešiojamiesiems aparatams. Todėl buvo ieškoma įvairių būdų, kaip sukurti plokščius, ekonomiškus skaitmeninius-raidinius indikatorius ir displėjus, kurie galėtų pakeisti turinčius nemažai trūkumų, bet pasižyminčius didelėmis informacijos atvaizdavimo galimybėmis vamzdžius.

Taikant skaitmeninius-raidinius informacijos atvaizdavimo įtaisus, raidžių ir skaitmenų simboliai sudaromi iš segmentų arba taškų. Dar yra skalių pavidalo ir kitokių specialių simbolių indikatorių. Didžiausias informacijos atvaizdavimo galimybes, žinoma, teikia displėjai (vaizduokliai), kurių ekranai yra sudarytos iš didelio taškų skaičiaus matricos. Taškai yra vaizdo elementai (angl. picture element, pixel, pel). Taigi vienas svarbiausių grafinio displėjaus kokybės rodiklių yra vaizdo taškų skaičius x ir y ašių kryptimis.



29

Puslaidininkiniai indikatoriai

Puslaidininkiniuose indikatoriuose naudojami šviesos diodai.

Puslaidininkinių indikatorių skleidžiamos šviesos spalva priklauso nuo pn sandūrai panaudoto puslaidininkio draudžiamosios juostos pločio.

Puslaidininkiniams indikatoriams būdingos nedidelės darbinės įtampos. Jų valdymui tinka nesudėtingos grandinės. Jie pasižymi didele veikimo sparta. Šiuos indikatorius galima naudoti esant plačiam temperatūrų diapazonui. Jų švytėjimo skaistis gali būti gana didelis. Todėl šie indikatoriai, panašiai kaip kaitinamieji siūliniai indikatoriai, tinka informacijai atvaizduoti įvairaus apšviestumo sąlygomis.

Pastaraisiais metais, sukūrus naujų puslaidininkinių medžiagų technologijas, taikant optinius lęšius ir kitas priemones, pavyko padidinti šviesos diodų naudingumo koeficientą. Todėl jie pradėti taikyti net didelių matmenų indikatoriuose ir displėjuose.



30

The amazing new VAIO TX3 is the smallest and lightest fully featured notebook around. Developed for ultimate mobility using advanced carbon-fibre materials, TX3 includes a range of brilliant design innovations including a super-thin LED display panel and postcard-sized motherboard.




31

High LED Technology Displays & Giant ScreensHigh LED Technologyfor the Visual Communication in the XXI Century

http://www.eurodisplay.com/giantscreens.asp?ref=adwords

Select Your Giant Screen andAsk Now For an Online Quotation.It Takes 30 Seconds!

280,000,000,000 Colours 3 LEDs: Red+Green+Blue Colour White: Yes Indoor-Outdoor (IP65) Plug&Play Technology High Brightness



32


The World Largest 3D LED Display

http://ledlightray.com/archives/the-world-largest-3d-led-display.html



33




34

Vakuuminiai liuminescenciniai indikatoriai

Vakuuminiai liuminescenciniai indikatoriai primena vakuuminius triodus.

Katodas – plona (5-60 m storio) volframo vielelė – atlieka elektronų šaltinio vaidmenį. Siekiant sumažinti katodo temperatūrą ir padidinti termoelektroninę emisiją, katodo paviršius dengiamas žemės šarminių metalų (bario, kalcio, stroncio) oksidų sluoksniu.

Kai anodo potencialas teigiamas katodo atžvilgiu, elektronai bombarduoja anodą dengiantį švytalą, sužadina jo paviršinio sluoksnio atomus ir sukelia katodinę liuminescenciją. Anodą pasiekiančių elektronų skaičius priklauso ir nuo tinklelio potencialo. Veikiant neigiamai įtampai, tinklelis elektronų nepraleidžia, ir jie anodų nepasiekia.

Taigi vakuuminį liuminescencinį indikatorių galima valdyti signalais, nukreipiamais į tinklelį ir anodus.



35

Filament consists of tungsten coated with the oxidized Ba, Sr and Ca. Powered filament generates heat and emits thermal electrons which are dispersed and selected by the grid electrode and reach the anode electrode. On the anode electrode, display pattern is formed with phosphor which emit light.

Vakuuminių liuminescencinių indikatorių švytėjimo skaistis gana didelis, todėl informacija neblogai matoma net šviesoje. Jiems reikia nedidelių (10-20 V) darbinių įtampų, todėl valdymui tinka integriniai grandynai. Jie vartoja nedaug energijos, nors ir yra aktyvieji įtaisai.Dėl minėtų privalumų vakuuminiai liuminescenciniai informacijos atvaizdavimo įtaisai taikomi įvairios paskirties elektroninėje aparatūroje. Naudojami skalių pavidalo, vienaskilčiai ir daugiaskilčiai segmentiniai, mnemonikos bei matriciniai įvairių spalvų vienspalviai ir daugiaspalviai vakuuminiai liuminescenciniai indikatoriai ir displėjai.




36

Some displays can show only digits or alphanumeric characters. They are called segment displays, because they are composed of several segments that switch on and off. There are several types:Seven segment display (most common, digits only) Fourteen segment display Sixteen segment display


http://en.wikipedia.org/wiki/Numerical_digit

http://en.wikipedia.org/wiki/Alphanumeric

http://en.wikipedia.org/wiki/Seven_segment_display

http://en.wikipedia.org/wiki/Fourteen_segment_display

http://en.wikipedia.org/wiki/Sixteen_segment_display

http://images.google.lt/imgres?imgurl=http://www.avagotech.com/pc/images/product/Product%2520Image/90081.gif&imgrefurl=http://www.avagotech.com/productDetail%3FnavId%3DH0,C1,C5231,C4941,C4963,C5037,C5173,P90081&h=200&w=175&sz=12&hl=lt&start=5&tbnid=AaCSW5bwN3cxfM:&tbnh=104&tbnw=91&prev=/images%3Fq%3DSeven%2Bsegment%2Bdisplay%26svnum%3D10%26hl%3Dlt%26sa%3DG

http://images.google.lt/imgres?imgurl=http://www.futurlec.com/Pictures/14-Segment_Display_150.jpg&imgrefurl=http://www.futurlec.com/LEDDisp.shtml&h=209&w=150&sz=33&hl=lt&start=15&tbnid=flMD_eFpBkaZgM:&tbnh=106&tbnw=76&prev=/images%3Fq%3DFourteen%2Bsegment%2Bdisplay%26svnum%3D10%26hl%3Dlt%26sa%3DG



37

Dujinio išlydžio indikatoriai ir displėjaiDujinio išlydžio informacijos atvaizdavimo įtaisai priklauso joninių įtaisų grupei. Paprasčiausias joninis įtaisas sudarytas iš šaltojo katodo ir anodo, esančių balione, pripildytame nedidelio slėgio (1–104 Pa) inertinių dujų.

Vykstant rusenančiajam išlydžiui, prie anodo susidaro dujų plazmos stulpas, sudarytas iš neutraliųjų atomų ir daug įvairiaženklio krūvio elektringųjų dalelių. Dėl didelio teigiamųjų jonų ir elektronų tankio šio stulpo varža esti maža, ir jame krinta nedidelė tarp anodo ir katodo veikiančios įtampos dalis. Beveik visa įtampa krinta sluoksnyje prie katodo. Čia stiprus elektrinis laukas greitina bombarduojančius katodą teigiamuosius jonus ir šių jonų išmuštus iš katodo elektronus, kurie sužadina inertinių dujų atomus arba juos jonizuoja.

Grįždami į normaliąją būseną, sužadintieji dujų atomai spinduliuoja šviesą. Be to, šviesa spinduliuojama dėl teigiamųjų jonų ir elektronų rekombinacijos. Šis katodinis dujų švytėjimas ir taikomas dujinio išlydžio, arba plazminiuose, informacijos atvaizdavimo įtaisuose.

… the nixie tube was a numerical display technology used in scientific instruments and calculators in the 1960s and 70s, before seven segment LED displays were invented.

A nixie tube is an electronic device for displaying numerals or other information, in the form of a glass tube containing multiple cathodes and a wire mesh anode, filled with neon and often a little mercury and/or argon … at a small fraction of atmospheric pressure. It is a cold-cathode tube (a form of gas filled tube), or a variant of neon lamp.

http://en.wikipedia.org/wiki/Electronics

http://en.wikipedia.org/wiki/Display_device

http://en.wikipedia.org/wiki/Glass

http://en.wikipedia.org/wiki/Cathode

http://en.wikipedia.org/wiki/Anode

http://en.wikipedia.org/wiki/Neon

http://en.wikipedia.org/wiki/Mercury_%28element%29

http://en.wikipedia.org/wiki/Argon

http://en.wikipedia.org/wiki/Cold_cathode

http://en.wikipedia.org/wiki/Gas_filled_tube

http://en.wikipedia.org/wiki/Neon_lamp



38

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/3/39/Nixie.gif

Indikatorinių lempų pavidalo dujinio išlydžio indikatoriai buvo vieni iš pirmųjų elektroninės aparatūros skaitmeninių indikatorių. Skaitmeniui atvaizduoti skirtą lempą sudaro dešimt vienas už kito išdėstytų arabiškų skaitmenų formos katodų ir tinklelio pavidalo anodas, įtaisyti stikliniame balione, pripildytame neono dujų. Prijungus tarp kurio nors katodo ir anodo įtampą, prasideda rusenantysis išlydis. Dujos aplink katodą pradeda švytėti, ir stebėtojas pro tinklelio pavidalo anodą mato atitinkamą skaitmenį.

Dujinio išlydžio indikatoriai ir displėjai

Vėliau buvo sukurti paprastos konstrukcijos plokštieji daugiaskilčiai segmentinio tipo dujinio išlydžio skaitmeniniai indikatoriai, tačiau jų darbinė įtampa gana aukšta (170–200 V).



39

Dabar informacijos atvaizdavimo įtaisų konkurencinėje kovoje dalyvauja matriciniai dujinio išlydžio, arba plazminiai, displėjai.

Tarp tam tikrų vertikaliųjų ir horizontaliųjų šynų veikiant maitinimo ir uždegimo įtampoms, šių šynų susikirtimo vietose pro mozaikinės plokštelės skylutes prasideda išlydis. Stebėtojas mato švytinčius taškus, iš kurių sudaromas reikalingas vaizdas. Taško švytėjimo skaistis beveik tiesiogiai proporcingas dujinio išlydžio srovei.




40

Nuolatinės įtampos dujinio išlydžio įtaisuose nuosekliai valdymo šynoms reikia įjungti srovę ribojančius rezistorius. Be to, vykstant dujiniam išlydžiui, jonai bombarduoja katodą ir jį ardo. Todėl perspektyvesni yra kintamosios įtampos plazminiai informacijos atvaizdavimo įtaisai.

Indikatoriaus šynos padengtos dielektriniu sluoksniu, kuris jas apsaugo nuo erozijos. Be to, dėl dielektrinių sluoksnių ląstelėje susidaro du nuosekliai sujungti kondensatoriai, ribojantys per ląstelę tekančios kintamosios aukštadažnės srovės stiprį.

Kintamosios įtampos plazminio informacijos atvaizdavimo įtaiso ląstelė


Spalvotasis vaizdas gaunamas naudojant dujinio išlydžio ląstelių triadas su raudonos, žalios ir mėlynos spalvos švytalais. Vykstant dujiniam išlydžiui, dujų spinduliuojami ultravioletiniai spinduliai žadina ląstelės švytalą. Maišant raudoną, žalią ir mėlyną spalvas, kaip ir spalvotuosiuose kineskopuose, pavyksta gauti tūkstančius atspalvių. Kadangi sunku padaryti labai mažas dujinio išlydžio ląsteles, vaizdo elementai esti kelių dešimtųjų milimetro dalių eilės. Todėl plazminiai ekranai tinka dideliems demonstraciniams displėjams. Jų darbinė įtampa gana aukšta (100–200 V), tačiau daug mažesnė nei kineskopų.



41




42




43




44

Two HDTV-capable plasma panel designs

http://www.plasmadepot.com/plasmatv/howplasmaworks.html




45

Panasonic has completely redesigned all major components of this ninth generation plasma panel. The phosphors and other panel materials have been upgraded to improve light output efficiency; the ribs and electrodes have been reconfigured with new shapes; and the gas mixture has been altered. The result is a dramatic improvement in picture performance, even when viewed in a bright living room.

High Performance – 9th Generation Panel




46

Elektroliuminescenciniai indikatoriai ir displėjai

http://www.indiana.edu/~hightech/fpd/papers/ELDs.html

Elektroliuminescencinio informacijos atvaizdavimo įtaiso sandara panaši į plazminio, tik vietoje dujų sluoksnio tarp elektrodų yra elektroliuminescencinės medžiagos (pavyzdžiui, legiruoto cinko sulfido) sluoksnis. Kai tarp elektrodų sudaroma pakankamai didelė įtampa (dažniausiai – 150–200 V), elektroliuminescencinė medžiaga pradeda skleisti šviesą.

EL was first observed in 1907 by Captain Henry Joseph Round in silicon carbide (SiC), although ELD thechnology was not made commercially available until the 1980s.

http://en.wikipedia.org/wiki/Silicon_carbide



47

Elektroliuminescenciniai informacijos atvaizdavimo įtaisai yra mažos masės, ploni, gali veikti esant plačiam temperatūrų diapazonui, vartoja santykinai nedaug energijos, pasižymi didele veikimo sparta, dideliu švytėjimo skaisčiu, leidžia gauti didelio kontrastingumo vaizdą, todėl gali būti taikomi, kai informacija turi būti matoma tiek tamsoje, tiek gana didelio apšviestumo sąlygomis.

Veikiant elektriniam laukui, švytalo medžiagos energijos lygmenys išlinksta ir, kai elektrinio lauko stipris pasiekia 105–106 V/cm, prasideda priemaišų elektrostatinė jonizacija, kuri gali sukelti ir smūginę jonizaciją. Padidėjus krūvininkų tankiams, tampa intensyvesnė jų rekombinacija. Grįžtant elektronams į žemesnius lygmenis, išsilaisvina energija. Dalis šios energijos įgyja šviesos kvantų pavidalą. Spinduliuojamos šviesos spalvą lemia elektroliuminoforo medžiaga ir priemaišos.




48

ELDs are particularly useful in applications where full color is not required but where ruggedness, speed, brightness, high contrast, and a wide angle of vision is needed.




49

Skystakristaliai indikatoriai ir displėjai

Skystakristalių informacijos atvaizdavimo įtaisų veikimas pagrįstas skystųjų kristalų savybėmis ir optiniais reiškiniais tuose kristaluose.

Smektinių skystųjų kristalų molekulių ilgosios ašys išsidėsto lygiagrečiai, o molekulių masės centrai yra beveik vienoje plokštumoje. Nematinių skystųjų kristalų (gr. nēma – siūlas) molekulės išsidėsto lygiagrečiai, tačiau molekulių masės centrai – netvarkingai. Atskirą nematikų grupę sudaro cholesteriniai skystieji kristalai. Šių kristalų pailgos molekulės sudaro sluoksnius ir yra šiek tiek išlinkę. Kiekviename gretimame sluoksnyje molekulės yra nedideliu kampu pasisukusios. Dėl šios priežasties, kai sluoksnių daug, molekulės išsidėsto spirale.

Skystieji kristalai skirstomi į smektinius ir nematinius.



50

Kai skystojo kristalo sluoksnis plonas, apdorojus plokštelių, tarp kurių yra skystasis kristalas, paviršių (padarius jame nedidelius griovelius), neveikiant elektriniam laukui, molekulės orientuojasi griovelių kryptimi.

Sudarius statmena kryptimi elektrinį lauką, molekulės pasisuka lauko linijų kryptimi.


Šiuolaikiniuose skystakristaliuose indikatoriuose panaudojamas šviesos poliarizacijos plokštumos sukimo cholesteriniuose skystuosiuose kristaluose reiškinys.



51


Šiuolaikiniuose skystakristaliuose indikatoriuose panaudojamas šviesos poliarizacijos plokštumos sukimo cholesteriniuose skystuosiuose kristaluose reiškinys.

Jeigu sudaromas statmenas sluoksniui elektrinis laukas, skystojo kristalo molekulės orientuojasi lauko kryptimi ir nebegali keisti šviesos poliarizacijos.



52

Indikatorinė ląstelė sudaryta iš poliarizatoriaus, stiklo plokštelių su elektrodais, tarp kurių yra cholesterinio skystojo kristalo sluoksnis, analizatoriaus ir reflektoriaus. Poliarizatorius poliarizuoja šviesą. Skystasis kristalas poliarizacijos plokštumą pasuka statmena kryptimi. Taip poliarizuotą šviesą analizatoriaus plokštelė praleidžia. Ji atsispindi nuo reflektoriaus ir grįžta.Jei tarp elektrodų prijungiama pakankama įtampa, skystasis kristalas poliarizacijos plokštumos nebesuka, analizatoriaus plokštelė šviesą sugeria ir indikatorinė ląstelė patamsėja. Taigi skystakristaliuose indikatoriuose indikatorinė ląstelė atlieka šviesos ventilio funkcijas.




53

Skystakristaliuose displėjuose (angl. LCD – Liquid Crystal Display) vietoje reflektoriaus įtaisomas šviesos šaltinis. Tada indikatorinė skystojo kristalo ląstelė valdo per ją pereinančios šviesos srautą. Valdymas pagrįstas tuo, kad šviesos poliarizacijos plokštumos pasukimo kampas, taigi ir praleidžiamas šviesos srautas priklauso nuo elektrinio lauko stiprio ir veikiančios tarp elektrodų įtampos.

Spalvotojo displėjaus ekrane vieną vaizdo tašką kuria trys ląstelės su raudonos, žalios ir mėlynos spalvų filtrais.

Dėl didelių potencialių informacijos atvaizdavimo galimybių, plokščios konstrukcijos, mažų maitinimo ir valdymo įtampų, mažos naudojamosios galios, ilgaamžiškumo ir kitų gerų savybių skystakristaliai indikatoriai ir displėjai konkurencinėje informacijos atvaizdavimo įtaisų kovoje laimi vis naujas pozicijas. Kita vertus, nevalia nepastebėti svarbių jų trūkumų: jiems būdinga nedidelė veikimo sparta, mažas apžvalgos kampas, siauresnis nei kitų įtaisų darbinių temperatūrų diapazonas.




54




55

The left column electrode is at the same potential level as the row electrode. To the right column electrode (red), a different voltage is applied. In this way, an electric field is generated in the right pixel oriented perpendicular to the glass surfaces. On the picture one can see that the rubbing direction of the alignment layers (green) on top and bottom substrate are chosen perpendicular to each other. Due to this choice, the director in the left pixel makes a homogeneous turn of 90° from bottom to top. Therefore, this type of LCD is called a 'Twisted Nematic LCD' (TN-LCD). If a voltage is applied to the electrode, the director reorients to become perpendicular to the surfaces (right pixel).

http://www.elis.ugent.be/ELISgroups/lcd/lc/lc3.php




56




57

The very first types of LCDs were called DSM (dynamic scattering mode), but TN (twisted nematic) has become the standard today. Almost all active matrix drive displays use TN type LCDs, and numerous types of active elements are being developed. The use of TN type LCDs in simple matrix drive displays causes the contrast to drop as the number of scan lines of the image displayed is increased. To compensate for this, new types of LCDs are being researched and developed. Advances in LCD R&D have already led to the development of STN (super twisted nematic) type LCDs, which offer high contrast, even on large screens; and TSTN (triple STN) and FSTN (film STN) LCDs, which feature a lightweight and thin body design that are optimal for large black-and-white LCDs and precise color imaging when equipped with a color filter.

http://sharp-world.com/sc/library/lcd_e/s2_4_4e.htm

From TN to STN, TSTN, and FSTN




58

Normal Liquid Crystal Displays like those found in calculators have direct driven image elements – a voltage can be applied across one segment without interfering with other segments of the display. This is impractical for a large display with a large number of picture elements (pixels), since it would require millions of connections - top and bottom connections for each one of the three colors (red, green and blue) of every pixel.

To avoid this issue, the pixels are addressed in rows and columns which reduce the connection count from millions to thousands.

TFT-LCD (Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display) is a variant of Liquid Crystal Display (LCD) which uses Thin-Film Transistor (TFT) technology to improve image quality. TFT LCD is one type of active matrix LCD, though it is usually synonymous with LCD. It is used in both flat panel displays and projectors.


Aktyviosios matricos skystakristaliuose displėjuose (angl. Active Matrix LCD arba TFT LCD – Thin Film Transistor LCD), kiekvieną ląstelę valdo atskiras plonasluoksnis tranzistorius. Šie displėjai mažiau inertiški, pasižymi didesniu

kontrastingumu.

http://en.wikipedia.org/wiki/Voltage

http://en.wikipedia.org/wiki/Display

http://en.wikipedia.org/wiki/Pixel

http://en.wikipedia.org/wiki/Red

http://en.wikipedia.org/wiki/Green

http://en.wikipedia.org/wiki/Blue

http://en.wikipedia.org/wiki/Liquid_Crystal_Display

http://en.wikipedia.org/wiki/Thin-Film_Transistor

http://en.wikipedia.org/wiki/Active-matrix_liquid_crystal_display

http://en.wikipedia.org/wiki/Flat_panel_display

http://en.wikipedia.org/wiki/Projector



59

...The solution to the problem is to supply each pixel with its own transistor switch which allows each pixel to be individually controlled.


http://en.wikipedia.org/wiki/Transistor

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:TFT_Matrix.svg



60

The TFT-array and color-filter substrates are made into an LCD panel by assembling them with a sealant (hermetikas).

http://www.plasma.com/classroom/fabricating_tft_lcd.htm




61

http://www.plasma.com/classroom/fabricating_tft_lcd.htm




62

Elektrovakuuminiai šaltųjų katodų displėjai

Elektrovakuuminis šaltųjų katodų displėjus (angl. FED – Field Emission Display) sudarytas iš dviejų stiklinių plokštelių, tarp kurių yra sudarytas vakuumas. Indikatorinę ląstelę sudaro daug miniatiūrinių šaltųjų katodų, tinklelis ir anodas, ant kurio sudarytas raudonos, žalios arba mėlynos spalvos švytalo sluoksnis.Miniatiūriniai katodai (maždaug 200 nm kiekvienas) yra kūgių pavidalo. Veikiant anodo įtampai, prie smailų kūgių viršūnių susikuria stiprus elektrinis laukas ir prasideda šaltoji elektronų emisija. Pagreitinti anodo įtampos elektronai bombarduoja švytalą ir sukelia jo švytėjimą. Elektronų srautą ir švytalo švytėjimo intensyvumą valdo įtampa tarp tinklelio ir katodo. Švytalo švytėjimo intensyvumą dar galima valdyti keičiant jo žadinimo trukmę.



63

The application of a small voltage to a metal or semiconductor surface containing nanometer scale protrusions produces a large electric field which causes electrons to be emitted. Using an extractor grid, less than 80 volts is sufficient to produce up to 5m A of emission current from a single tip.

A single tip in girded configuration. An array of such a unit cell forms a pixel in a display application




64

Works like a CRT with multiple electron guns at each pixel.




65

http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_nanotube

Anglies nanovamzdelių displėjai

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/53/Types_of_Carbon_Nanotubes.png



66

CNT can be metallic or semiconducting and offers amazing possibilities to create future nanoelectronics devices, circuits, and computers.




67

November 28, 2003

Carbon Nanotube DisplaySource: Samsung Display Technology, courtesy of Choi et. al.

www.nanopicoftheday.org

http://www.europhysicsnews.com/full/09/article3/article3.html



http://www.aip.org/physnews/graphics/html/nanodisp.html



68

The promise of Motorola's new Nano Emissive Display (NED) technology is sweet for anyone that covets a flat screen HDTV, but doesn't want to pony up big bucks.

Imagine a 40 inch HDTV panel less than an inch thick.

Now imagine it costing less than $400.

Motorola Labs unveiled a prototype of NED technology in the form of a

functioning 5-inch color segment of a 1280 x 720, 16:9, 42-inch HDTV.

A prototype model was demonstrated by Motorola in May 2005. Nano-emissive display (NED) is Motorola's term for their Carbon Nanotubes (CNTs)-based display technology.




69

Laser TV



70

Laser TV



71

Elektroninis popierius

Electronic paper, also sometimes called e-paper or electronic ink, is a display technology designed to mimic the appearance of regular ink on paper. Unlike a conventional flat panel display, which uses a backlight to illuminate its pixels, electronic paper reflects light like ordinary paper and is capable of holding text and images indefinitely without drawing electricity, while allowing the image to be changed later.



72

Elektroninis popierius



73

PABAIGA



74

elektronikos Įtaisai 2009 vgtu ef [email protected] 1 informacijos atvaizdavimo...

Documents