lection 12 (Презентации лекций), страница 2

Связь ЭВМ с внешней средойЭлектронно-лучевая трубкаЭЛТ (CRT) - электровакуумный прибор, дляпреобразования информации, представленной вформе электрического сигнала, в оптическийсигнал. В ЭЛТ используются сфокусированныепотоки электронов, управляемые по интенсивностии положению в пространствеЮлиус Плюккер1859 1879 1895 1903 1906 -Ю. Плюккер, открытие катодных лучейУ.

Крукс, отклонение магнитным полем,люминесценцияК.Ф. Браун, трубка БраунаА. Венельт, электрод (модулятор) дляуправления яркостью свеченияМ. Дикман и Г. Глаге, патент на трубкуБрауна для передачи изображенийБраун Карл ФердинандФизические основы современных ЭВМ.

ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12. Связь ЭВМ с внешней средойЭлектронно-лучевая трубкаВнутри ЭЛТ - глубокий вакуум. Пучок электроновформирует электронная пушка. Катод, нагретыйнитью накала, испускает электроны. Плотностьюпотока частиц управляют, меняя напряжение намодуляторе. Далее этот пучок фокусируют, а егочастицы ускоряют до энергий ~20 кэВ.

Системаотклонения задает точку на экране, в которую онпопадет. В телевизионных ЭЛТ для отклоненияиспользуют магнитное поле (требуются большиеуглы). В ЭЛТ осциллографов – электростатика(более высокое быстродействие). Далее пучокпопадает на экран, покрытый люминофором.

Засчет такой бомбардировки частицы люминофорасветятся. Причем чем больше плотность потокаэлектронов, тем ярче светится экран.Частоты вертикальной (кадровой) развертки ~25Гц и горизонтальной (строчной) ~16 кГц выбранытак, что слишком быстро двигающееся для глазапятно переменной яркости формирует на экранестатическое изображениеФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12. Связь ЭВМ с внешней средойЭлектронно-лучевая трубкаРабота отклоняющей системы в ЭЛТФизические основы современных ЭВМ.

ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12. Связь ЭВМ с внешней средойФормирование цветного изображенияЦветное изображение на экране монитора всоответствии с теорией цвета формируется за счетсмешивания (глазом) трех базовых цветов:красного, зеленого и синего. Такая цветовая модельназывается RGB-моделью по первым букваманглийских названий смешиваемых цветов (Red,Green, Blue)В мониторах может использоваться и болеесложная система смешивания цветов,соответствующая, например, массиву цветныхфильтров шаблона БайераФильтр БайерФизические основы современных ЭВМ. ВМиК.

http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12. Связь ЭВМ с внешней средойЦветные ЭЛТПучки электронов (2), испускаемые тремя электронными пушками(1), проходят через устройства фокусировки - сведения (3). Полекатушек (4) отклоняет пучки по вертикали и горизонтали. На анод(5) подают напряжение ~ 25 кВ. Ускоренные электроны проходятчерез теневую маску (6).

За счет этой маски пучок каждой пушкипопадает на частички люминофора (7) только своего цвета. Поддействием бомбардировки люминофор светится. Справа внизупоказан увеличенный фрагмент теневой маски и люминофора (8)Теневая маска, апертурнаярешетка и щелевая маскаЦветной кинескоп с Dразмещением электронных пушекФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12. Связь ЭВМ с внешней средойFED и SEDFED (Field Emission Display) - дисплей савтоэлектронной эмиссией, которая позволяетзадействовать не три, а много миниатюрныхэлектронных пушекДостоинства: низкое энергопотребление,широкий угол обзора, безынерционность.При выходе из строя ~20% катодов на экранене появляются «мѐртвые» пикселиСтруктура элемента FED2008 - Sony демонстрирует FED-панель с эмиттерами изнанотрубок:диагональяркостьобновлениеКатод из нанотрубок19,2”400 кд/м²240 Гцразрешениеконтрастпотребление1280 x 96020000 : 1до 15 ВтТехнология SED является аналогом FED, в котором накаждый элемент приходится один катодФизические основы современных ЭВМ.

ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12. Связь ЭВМ с внешней средойПлазменная панельПлазменная панель (PDP) – газоразрядныймонитор, работа которого основана на свечениилюминофора под действием ультрафиолетовогоизлучения, возникающего при электрическомразряде в ионизированном газе (плазме)Представляет собой матрицу ячеек,расположенных между двумя стекляннымипластинами и заполненных Xe или Ne. Шинысканирования, подсветки и адресацииобразуют сетку электродов. Разряд протекаетмежду электродами на лицевой сторонеэкрана и на его задней сторонеФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12.

Связь ЭВМ с внешней средойПлазменная панельПри подаче высокочастотного напряжения наэлектроды происходит ионизация инертного газа.Высокочастотный разряд заставляет плазмусветиться в УФ диапазоне. Поглощая УФ кванты,люминофор высвечивает их в видимой частиспектра: красной, зеленое и синей. Эти кванты ирегистрируют глаза пользователяЛюминесцентная лампаДостоинства:цвета, углы обзора, контраст (все от ЭЛТ)Пиксель - три люминесцентных лампыНедостатки:размер пикселей, сложность управленияяркостью (импульсно-кодовая модуляция),мерцание и утомление глаз, выгораниелюминофора, высокое энергопотреблениеФизические основы современных ЭВМ.

ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12. Связь ЭВМ с внешней средойЖидкие кристаллыЖидкий кристалл (ЖК, liquid crystal) – вид жидкогосостояния вещества, которое характеризуетсяопределенным позиционным и/или ориентационнымупорядочением молекул.В этом состоянии присущая жидкости текучестьсочетается с анизотропией некоторых свойств,характерной для кристалловФридрих Рейнитцер1888 1904 1963 1968 -Ф. Рейнитцер, открытие ЖКОтто Леманн, книга «Жидкие кристаллы»Дж. Фергюсон, патент на ЖК термометрСША, ЖК индикаторы для отображенияинформацииОтто ЛеманнФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12.

Связь ЭВМ с внешней средойЖидкие кристаллыЖидкий кристалл (ЖК, liquid crystal) – виджидкого состояния вещества, котороехарактеризуется определеннымпозиционным и/или ориентационнымупорядочением молекул. В этомсостоянии присущая жидкости текучестьсочетается с анизотропией ряда свойств,характерной для кристалловСтруктура ЖКВ зависимости от расположения молекул, согласноклассификации Фриделя (Франция), различают триосновных типа ЖК:Джордж Фридельсмектические, нематические и холестерическиеФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12. Связь ЭВМ с внешней средойЖидкие кристаллыНематики содержат нитевидные частицы,оптически анизотропны и подмикроскопом дают «муаровую» текстуру счередующимися светлыми и темнымиполосами.

Частицы нематических ЖКреагируют на электрическое и магнитноеполя, располагаясь упорядоченнымобразом вдоль силовых линийШлирен-текстура нематикаВ холестерических ЖК плоские и длинныемолекулы собраны в слои, размещениечастиц внутри которых подобно нематикам.Соседние слои слегка повернуты друготносительно друга, поэтому стопка слоевописывает в пространстве спиральСтруктура холестерикаФизические основы современных ЭВМ. ВМиК.

http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12. Связь ЭВМ с внешней средойПервые «пассивные» ЖК индикаторы123456-поляризатор входного излученияподложка (стекло) с системой прозрачных(ITO) сегментных электродовзакрученный нематик (twisted nematic, TN)стеклянная подложка с общим прозрачнымэлектродоманализатор излучения, блокирующий илипропускающий светотражающая поверхностьОтражательный «пассивный»TN ЖК дисплейВ TN ЖК дисплеях с задней подсветкойотражающая поверхность просто заменяетсяна источник диффузно рассеянного светаЧасы с ЖК дисплеемФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12.

Связь ЭВМ с внешней средойПассивные ЖК мониторыК пассивным ЖК мониторам относятсяTN (Twisted Nematic), STN (Super TN) иDSTN (Double STN) дисплеиTN -торсионный угол (угол, на которыйменяется при закрутке ориентациямолекул ЖК) равен 90°.STN -торсионный угол увеличен до 270°,что улучшает быстродействие иповышает контрастDSTN - каждая ячейка состоит из 2-х STNячеек, установленных одна наддругой так, что молекулы ЖК в нихзакручены в разные стороны. Этоподнимает контраст и расширяетдинамический диапазонПросветный «пассивный»TN ЖК дисплейФизические основы современных ЭВМ.

ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12. Связь ЭВМ с внешней средойПассивные и активные ЖК матрицыПассивные матрицы не обеспечивают быструюсмену информации на экране. Изображениеформируется в телевизионном стандарте засчет подвода управляющего напряжения наячейки. Из-за больших емкостей напряжениена ячейках не может меняться быстро, иобновление кадра происходит медленноПассивная матрицаАктивная матрицаВ активных матрицах (active matrix)используются отдельные усилительныеэлементы тонкопленочные транзисторы(TFT) для каждой ячейки экрана,снижающие влияние емкости ячеек ипозволяющие значительно уменьшитьвремя изменения их прозрачностиФизические основы современных ЭВМ.

ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12. Связь ЭВМ с внешней средойTFT и Super-TFT (IPS) матрицыВ первых TFT-дисплеях (1972) использовалсяCdSe (высокая подвижность электронов иплотность тока). Со временем произошелпереход сначала на аморфный кремний (aSi), а затем и поликристаллический кремний(p-Si)Несколько типов TFTЦветная ЖК матрица, которая способнаотображать изображение с разрешениемFull HD (1920х1080 пикселей) содержит6.220.800 отдельных TFT транзисторовTFT и Super-TFT матрицы1996 – Hitachi, Super-TFT или IPS (In-PlaneSwitching) технологиюФизические основы современных ЭВМ.

ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12. Связь ЭВМ с внешней средойLTPSРешетка монокристалла Si, a-Si и p-SiLTPS (Low-Temperature PolycrystallineSilicon) технология позволяетизготавливать TFT изполикристаллического кремния p-Si настеклянных подложках. Для этогоиспользуется лазерный отжиг, которыйобеспечивает возможностькристаллизации пленки Si притемпературах менее 400° CLTPS TFT имеют в 100 раз большуюнадежность и существенно более высокоебыстродействие, чем транзисторы,изготовленные по a-Si технологии.

LTPSпозволяет в едином цикле изготавливать натой же подложке и КМОП ИСФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12. Связь ЭВМ с внешней средойIPS и MVA технологииТехнология IPS (In-Plane Switching, SuperTFT) разработана фирмами Hitachi и NEC(поэтому и 2 разных названия).Обеспечивает максимальный угол обзорадо 1780 и лучшую цветопередачуIPS (Super TFT) технологияТехнология MVA (Multi-Domain VerticalAlignment) разработана фирмой Fujitsu каккомпромисс между TN и IPS технологиями.Основное достоинство - глубокий чѐрныйцвет, а главный недостаток - зависимостьцветового баланса от угла зренияMVA технологияФизические основы современных ЭВМ. ВМиК.

http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12. Связь ЭВМ с внешней средойLEP мониторLEP, выпускаемый CDTТехнология «светоизлучающего пластика»(LEP) разработана компаниейCambridge Display Technology (CDT) иоснована на явленииэлектролюминесценции. За счет этогоявления полупроводящий пластик припропускании электрического токаиспускает фотоны (светится)Крайне низкая (~0.01%) квантовая эффективность h этогопроцесса (отношение числа испущенных фотонов кчислу пропущенных через пластик зарядов) делалаприменение этого эффекта практически невозможным.CDT довела h до 5% (желтый свет).