Vedelkristallkuvar

Allikas: Vikipeedia

Vedelkristallkuvar ehk LCD (Liquid Crystal Display) on kuvari tüüp, mis kasutab vedelkristalltehnoloogiat.

Ülevaade[muuda | redigeeri lähteteksti]

Vedelkristallid ise valgust otseselt ei kiirga. LCD’sid kasutatakse paljudes erinevates seadmetes nagu arvuti kuvarid, 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. [1]

Tööpõhimõtted[2][muuda | redigeeri lähteteksti]

Vedelkristallekraani kihid
  1. Vertikaalpolarisaator.
  2. Klaaskiht ITO elektroodidega. Elektroodide kuju määrab ära kuvatava (tumeda) kujutise.
  3. Teineteise suhtes väändunud molekulidega vedelkristall.
  4. Klaaskiht ITO-st kattekihiga
  5. Horisontaalpolarisaator
  6. Peegelkiht. (Taustvalgustusega süsteemides on selle asemel valgusti.)

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):

  1. Tavaline (juhuslike polarisatsioonidega) valgus siseneb ekraani.
  2. Vertikaalne polarisaator muudab valguse vertikaalselt polariseerituks.
  3. Vedelkristalli läbimine muudab polarisatsioonisuunda (kui pikslit ei läbi vool) 90° võrra (horisontaalseks).
  4. Valgus läbib horisontaalpolarisaatori, peegeldub peegelkihilt ja läbib taas horisontaalpolarisaatori.
  5. Vedelkristalli läbimine muudab polarisatsioonisuunda (kui pikslit ei läbi vool) 90° võrra (vertikaalseks).
  6. 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[muuda | redigeeri lähteteksti]

Värvilise LCD-ekraani piksel, punase, rohelise ja sinise alapiksliga

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[muuda | redigeeri lähteteksti]

Klaas on põhiline tugimaterjal ekraani erinevate komponentide jaoks, kuid on ka funktsionaalmaterjal näiteks värvifiltrites. Polarisaatorina on kasutusel polüvinüülalkohol (PVA), 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.[3] 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.[4] 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[muuda | redigeeri lähteteksti]

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 toortõlge 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.

Vaata ka[muuda | redigeeri lähteteksti]

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

  1. "S-Video – Wikipedia, the free encyclopedia". Vaadatud 2. jaanuar, 2011.
  2. D. Macaulay, "The New Way Things Work"
  3. http://www.liquidcrystaltechnologies.com/LCDMaterials.htm
  4. http://www.liquidcrystaltechnologies.com/LCDMaterials.htm