of 62/62
Cuprinsul cursului 1. Introducere 2. Metode pentru operații de I/E 3. Magistrale 4. Afișaje cu cristale lichide 5. Alte tipuri de afișaje 6. Adaptoare grafice 7. Discuri optice 11.11.2015 1 Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (04-1)

Cuprinsul cursului

  • View
    52

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Cuprinsul cursului. 1. Introducere 2. Metode pentru operaţii de I/E 3. Magistrale 4. Afişaje cu cristale lichide 5 . Alte tipuri de afişaje 6 . Adaptoare grafice 7 . Discuri optice. 4 . Afişaje cu cristale lichide. Cristale lichide Tehnologia TN Metode de adresare Lumina de fond - PowerPoint PPT Presentation

Text of Cuprinsul cursului

Cuprinsul cursului

Cuprinsul cursului1. Introducere2. Metode pentru operaii de I/E3. Magistrale4. Afiaje cu cristale lichide5. Alte tipuri de afiaje6. Adaptoare grafice7. Discuri optice11.11.20151Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)14. Afiaje cu cristale lichideCristale lichide Tehnologia TN Metode de adresare Lumina de fond Caracteristici Tehnologia VA Tehnologia IPS 11.11.20152Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)2Cristale lichide (1)Cristale lichide: descoperite n 1888Schimbarea strii substanei numit benzoat de colesteril din starea solid n cea lichidSubstane care prezint o anizotropie a proprietilor variabile n funcie de direcia de msurare Starea de echilibru mezomorfStare ntre cea solid cristalin i lichid 11.11.20153Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)3Cristale lichide (2)Lumina care trece prin cristalele lichide urmeaz alinierea moleculelor Aplicarea unui cmp electric sau magnetic modific alinierea moleculelor cristalelor lichide Trei tipuri de cristale lichide:Termotropice Liotropice Metalotropice 11.11.20154Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)4Cristale lichide (3)Cristale lichide termotropiceTranziteaz n diferite faze odat cu schimbarea temperaturii Cristale lichide liotropicePrezint tranziii de faz determinate de concentraia moleculelor ntr-un solvent Cristale lichide metalotropiceCompuse din molecule organice i anorganice Tranziiile de faz depind i de raportul de compoziie organic / anorganic 11.11.20155Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)5Cristale lichide (4)Fazele cristalelor lichide termotropice Temperatur nalt: faza lichid (izotrop)Temperatur sczut: faza solid (cristalin)Faza nematic Faza smectic Faza colesteric Tipuri de ordonare pentru faze:Ordine poziional a moleculelor Ordine de orientare a moleculelor 11.11.20156Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)6Cristale lichide (5)Faza nematic (N)Nema fir; nemato filiform (lb. greac) Molecule filiforme Fr ordine poziional Ordine de orientare aprox. paralel directorPot fi aliniate uor cu un cmp electric

11.11.20157Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)

7Cristale lichide (6)Faza smectic (Sm) Moleculele pstreaz ordinea de orientareSe aliniaz n straturi Ordine poziional dup o direcie SmA (stnga) SmC (dreapta) Exist i alte faze Sm11.11.20158Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)

8Cristale lichide (7)Faza colesteric (N*)Tipic pentru esteri ai colesterolului colesteric Structur similar cu o stiv de straturi nematice 2DDirectorul din fiecare strat este rsucit fa de straturile adiacente Twisted nematic (TN) 11.11.20159Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)

94. Afiaje cu cristale lichideCristale lichide Tehnologia TN Metode de adresare Lumina de fond Caracteristici Tehnologia VA Tehnologia IPS 11.11.201510Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)10Tehnologia TNTehnologia TN Principiul de funcionare Afiaje color Detalii constructiveTehnologia STN Tehnologia DSTNTehnologia FSTN 11.11.201511Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)11Principiul de funcionare (1)Afiajele cu cristale lichide sunt pasive Utilizeaz o surs de lumin (de fond) sau o oglind (reflect lumina ambiental) Funcionarea se bazeaz pe proprietile luminii polarizate Undele de lumin sunt orientate n paralel cu o anumit direcie specific Se poate obine cu un filtru polarizator 11.11.201512Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)12Principiul de funcionare (2)Lumina polarizat trece printr-un strat de cristale lichide TN Lumina urmeaz alinierea moleculelor Direcia de polarizare se modific n funcie de rotirea moleculelor 11.11.2015Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)13

13Principiul de funcionare (3)Un pixel: cristale lichide TN introduse ntre doi electrozi transpareni Electrozii sunt prevzui cu straturi de aliniere pentru a controla alinierea moleculelor caneluri Canelurile de pe cei doi electrozi sunt perpendiculare ntre ele Rezult o rsucire cu 90 a axelor longitudinale ale moleculelor de pe cei doi electrozi 11.11.201514Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)14Principiul de funcionare (4)

Dou filtre polarizatoareDou plci de sticlDoi electrozi transpareni Strat de cristale lichide TNLumina este polarizat de primul filtru Direcia de polarizare este rotit cu 90Lumina va trece i prin al doilea filtru11.11.201515Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)15Principiul de funcionare (5)

Dac se aplic o tensiune electric, moleculele se realiniaz Direcia axelor longitudinale tinde s se alinieze n paralel cu direcia cmpului Undele de lumin nu sunt rotite sunt blocate de al doilea filtru Prin controlul tensiunii, se pot obine diferite nivele de gri11.11.201516Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)16Principiul de funcionare (6)Afiaje la care lumina este blocat n zonele asupra crora nu se aplic o tensiune Direciile de polarizare sunt paralele Efectul optic este mai dependent de grosimea afiajului atunci cnd nu se aplic o tensiune Ochiul este mai sensibil la variaii ale luminozitii n starea ntunecat imagine ptat Aceast variant poate crete i puterea consumat 11.11.201517Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)17Principiul de funcionare (7)Rspunsul unei celule TN la o tensiune aplicat 11.11.2015Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)18

18Principiul de funcionare (8)Procentul de transmisie a luminii11.11.2015Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)19

19Tehnologia TNTehnologia TN Principiul de funcionare Afiaje color Detalii constructiveTehnologia STN Tehnologia DSTNTehnologia FSTN 11.11.201520Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)20Afiaje colorSunt necesare nivele intermediare de luminozitate Modificarea tensiunii aplicate celulelor Lumina de fond de culoare alb conine toate lungimile de undComponentele de culoare se obin prin filtrarea culorii albe Fiecare pixel este compus din trei subpixeli pentru culorile primare RGB 11.11.201521Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)21Tehnologia TNTehnologia TN Principiul de funcionare Afiaje color Detalii constructiveTehnologia STN Tehnologia DSTNTehnologia FSTN 11.11.201522Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)22Detalii constructive11.11.201523Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)

23Tehnologia TNTehnologia TN Principiul de funcionare Afiaje color Detalii constructiveTehnologia STN Tehnologia DSTNTehnologia FSTN11.11.201524Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)24Tehnologia STN (1)STN Super-Twisted NematicDiferena dintre tensiunile pentru care o celul este activ / inactiv trebuie s fie foarte redusTehnologia TN nu este practic pentru dimensiuni mari cu adresarea convenional Tehnologia STN: direcia luminii polarizate este rotit cu un unghi de 180 .. 270Diagrama indicnd transmisia luminii devine mai abrupt 11.11.201525Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)25Tehnologia STN (2)11.11.201526Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)

26Tehnologia STN (3)Avantaje ale tehnologiei STN comparativ cu tehnologia TN:Contrast mai ridicat Unghi de vizualizare mai mare Control mai simplu al procentului de transmisie a luminii prin celulele de cristale lichide 11.11.201527Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)27Tehnologia STN (4)Dezavantaje ale tehnologiei STN:Timp de rspuns mai mare comparativ cu tehnologia TN Nivel de strlucire mai redus Costuri de producie mai ridicate Primele afiaje STN prezentau o colorare nedorit spectru de transmisie deplasat n starea activ: culoare galbenn starea inactiv: culoare albstruie 11.11.201528Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)28Tehnologia TNTehnologia TN Principiul de funcionare Afiaje color Detalii constructiveTehnologia STN Tehnologia DSTNTehnologia FSTN11.11.201529Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)29Tehnologia DSTN (1)DSTN Double Super-Twisted NematicA rezolvat problema de colorare a tehnologiei STN prin adugarea unui nou strat STN Pentru al doilea strat, sensul de rotire a luminii polarizate este opus fa de cel al primului strat n starea inactiv, deplasarea fazei datorat primului strat este compensat de stratul al doilea pixel negru11.11.201530Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)30Tehnologia DSTN (2)Starea activ a pixelului nu este afectat de al doilea strat STN pixel albAmbele straturi constau din acelai tip de cristal lichid caracteristicile sunt constanteDezavantaje:Este necesar o lumin de fond mai puternic Costul mai ridicat Grosimea i greutatea mai mare 11.11.201531Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)31Tehnologia TNTehnologia TN Principiul de funcionare Afiaje color Detalii constructiveTehnologia STN Tehnologia DSTNTehnologia FSTN 11.11.201532Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)32Tehnologia FSTNFSTN Film Super-Twisted NematicCompensarea culorilor se obine cu un film subire de polimer n locul stratului de sticl Avantaje comparativ cu tehnologia DSTN:Costul mai redusGrosimea i greutatea mai mic Surs de lumin cu o putere mai redusDezavantaj:Reducerea contrastului11.11.201533Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)334. Afiaje cu cristale lichideCristale lichide Tehnologia TN Metode de adresare Lumina de fond Caracteristici Tehnologia VA Tehnologia IPS 11.11.201534Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)34Metode de adresareMetode de adresareAdresarea directAdresarea multiplexatAfiaje cu matrice pasivAfiaje cu matrice activ11.11.201535Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)35Adresarea directUtilizat pentru afiajele cu un numr redus de elemente Fiecare element (segment sau pixel) poate fi adresat sau comandat separat Trebuie s se aplice o tensiune asupra fiecrui element pentru a schimba orientarea cristalelor 11.11.201536Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)

36Metode de adresareMetode de adresareAdresarea directAdresarea multiplexatAfiaje cu matrice pasivAfiaje cu matrice activ11.11.201537Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)37Adresarea multiplexat (1)Utilizat pentru afiajele cu un numr mare de pixeli Fiecare pixel se afl la intersecia unui electrod de linie i a unui electrod de coloan11.11.201538Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)

38Adresarea multiplexat (2)Avantaj: Reducerea complexitii circuitelorPentru o matrice de 100x100 pixeli sunt necesare 200 drivere (fa de 10.000 la adresarea direct)Dezavantaj: Reducerea contrastului afiajele TN au fost mbuntite prin diferite metode 11.11.201539Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)39Metode de adresareMetode de adresareAdresarea directAdresarea multiplexatAfiaje cu matrice pasivAfiaje cu matrice activ11.11.201540Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)40Afiaje cu matrice pasiv (1)Utilizeaz un set de electrozi transpareni multiplexaiStratul de cristale lichide se afl ntre electrozi Electrozii sunt realizai din oxid de staniu-indiu 11.11.201541Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)

41Afiaje cu matrice pasiv (2)Un pixel adresat atunci cnd i se aplic o tensiunePixelul devine opac atunci cnd este adresatLa eliminarea tensiunii, pixelul se dezactiveaz lent11.11.201542Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)

42Afiaje cu matrice pasiv (3)Controlerul afiajului baleiaz matricea de pixelintrziere de la aplicarea tensiunii asupra unui pixel pn cnd acesta este activat timpul de rspunsInerie a pixelilor dup eliminarea tensiunii Timpul de baleiere al ntregii matrici trebuie s fie mai redus dect timpul necesar pentru dezactivarea pixelilor 11.11.201543Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)43Afiaje cu matrice pasiv (4)Dezavantaje:Interferena ntre pixeli (crosstalk) apariia unor umbre ale obiectelor luminoase Unghiul de vizualizare este limitat Timpul de rspuns este relativ ridicat imaginea curent este meninut pe ecran i dup afiarea unei noi imagini 11.11.201544Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)44Metode de adresareMetode de adresareAdresarea directAdresarea multiplexatAfiaje cu matrice pasivAfiaje cu matrice activ11.11.201545Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)45Afiaje cu matrice activ (1)Placa de sticl din faa afiajului este acoperit cu un electrod continuuPlaca de sticl din spate este acoperit cu un electrod divizat n pixeliFiecare pixel este conectat n serie cu un tranzistor cu film subire TFT (Thin Film Transistor) 11.11.201546Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)

46Afiaje cu matrice activ (2)Un pixel al afiajului cu matrice activElemente active: tranzistoare cu efect de cmp FET (Field Effect Transistor)Pe baz de siliciu amorf (a-Si) Pe baz de polisiliciu (p-Si)11.11.201547Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)

47Afiaje cu matrice activ (3)11.11.201548Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)

48Afiaje cu matrice activ (4)O imagine este creat prin baleierea matricei:Se selecteaz o linie de pixeli prin aplicarea tensiunii pe electrodul de linie conectat la porile tranzistoarelor din acea linieSe aplic tensiunile corespunztoare imaginii pe electrozii de coloan conectai la sursele tranzistoarelor Operaiile se repet pentru fiecare linie Frecvena de remprosptare: 50 sau 60 Hz

11.11.201549Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)49Afiaje cu matrice activ (5)Avantaje (fa de afiajele cu matrice pasiv):Timpul de rspuns mai redus Contrastul mai ridicat Nivelul de strlucire mai ridicat Unghiul de vizualizare mai mare Dezavantaje:Necesit o lumin de fond mai puternicCostul mai ridicat 11.11.201550Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)50Afiaje cu matrice activ (6)Pixeli defeci Pentru rezoluii nalte, este necesar un numr mare de tranzistoare Pentru o rezoluie SXGA: 1280x1024x3 3,93 milioane de tranzistoare Tranzistoare defecte datorit impuritilor Pixel luminos (aprins n permanen)Pixel ntunecat (stins n permanen)Productorii stabilesc limite pentru un numr acceptabil de pixeli defeci 11.11.201551Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)514. Afiaje cu cristale lichideCristale lichide Tehnologia TN Metode de adresare Lumina de fond Caracteristici Tehnologia VA Tehnologia IPS 11.11.201552Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)52Lumina de fond (1)Poate fi generat prin diferite metode Cu lmpi fluorescente CCFL Cold Cathode Fluorescent Lamp Amplasate la marginile afiajului Pentru distribuia uniform a luminii: un panou difuzor i polarizatoare Pentru echipamente portabile, este necesar conversia tensiunii la o valoare mai ridicat Nu se pot realiza afiaje cu grosimi foarte reduse 11.11.201553Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)53Lumina de fond (2)Cu iruri de diode LED albe EL-WLED Edge-Lit White LED Sunt amplasate la marginile afiajului Panou difuzor i polarizatoare Aparatele TV cu acest tip de lumin de fond (LED TV) utilizeaz o tehnologie LCD cu matrice activ Se pot realiza afiaje cu grosime redus (< 1 cm)Fa de iluminarea CCFL: consum de energie mai redus (30..40 %); durata de via mai lung 11.11.201554Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)

54Lumina de fond (3)Se poate obine un contrast i o luminozitate mai ridicat Costurile iniiale ridicate ale afiajelor au fost reduse Gama de culori este puin mai redus fa de cea a afiajelor cu iluminare CCFL Este mai dificil s se menin uniformitatea luminozitii pe termen lung zone mai luminoase sau mai ntunecate 11.11.201555Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)55Lumina de fond (4)Cu matrice de diode LED albe Matrice de diode LED albe distribuite uniform n spatele afiajului Se utilizeaz pentru aparate TV Este posibil setarea intensitii luminii de fond n mod diferit n diferite zone (local dimming) Se poate obine un contrast dinamic mai ridicat Modificarea intensitii luminii de fond se poate obine prin modulaia n lime de impulsurilor (PWM) de curent 11.11.201556Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)56Lumina de fond (5)Cu matrice de diode LED RGB Triade de diode LED: R, G i B Se poate obine o gam extins de culori Culori pure i saturate Cost ridicat Metod utilizat la afiajele profesioniste pentru editare grafic 11.11.201557Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)57Rezumat (1)Cristalele lichide au proprieti ale materiei lichide i ale materiei solide cristalineTipuri de cristale lichide: termotropice, liotropice, metalotropiceCristalele lichide termotropice prezint mai multe faze n funcie de temperaturTN a fost prima tehnologie utilizat pentru afiajele cu cristale lichideSe bazeaz pe proprietile luminii polarizate, care urmeaz alinierea moleculelor11.11.201558Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)58Rezumat (2)mbuntiri ale tehnologiei TN: STN, DSTN, FSTNExist dou metode de adresare a elementelor de afiare: adresare direct i multiplexatAfiajele cu adresare multiplexat pot fi cu matrice pasiv sau cu matrice activAfiajele cu matrice activ au avantaje importante fa de cele cu matrice pasivGenerarea luminii de fond cu o matrice de diode LED RGB este cea mai avantajoas11.11.201559Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)59Noiuni, cunotine (1)Tipuri de cristale lichideFazele cristalelor lichide termotropiceFaza nematicFaza smecticFaza colestericPrincipiul de funcionare al afiajelor cu cristale lichide TNTehnologia STNTehnologia DSTN11.11.201560Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)60Noiuni, cunotine (2)Tehnologia FSTNAdresarea multiplexatPrincipiul afiajelor cu matrice pasivPrincipiul afiajelor cu matrice activMetode pentru generarea luminii de fondLumina de fond: lmpi fluorescenteLumina de fond: iruri de diode LED albeLumina de fond: matrice de diode LED albeLumina de fond: matrice de diode LED RGB11.11.201561Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)61ntrebriCare sunt principalele faze ale cristalelor lichide termotropice? Cum trece lumina polarizat printr-un strat de cristale lichide TN? Care este deosebirea dintre tehnologiile TN i STN? Care sunt dezavantajele afiajelor cu matrice pasiv? Care sunt avantajele generrii luminii de fond cu diode LED?11.11.201562Sisteme de intrare/ieire i echipamente periferice (04-1)62