Erinevus lehekülje "Vedelkristallkuvar" redaktsioonide vahel

P
pisitoimetamine
P (pisitoimetamine)
 
==Vedelkristallid <ref name="iBZpL" /> ==
Vedelkristallid on piklike molekulidega (pikkus 1–3 [[nanomeeter|nm]], läbimõõt 0,5–1,0 &nbsp;nm) orgaanilised ained, mis temperatuuri tõstmisel ei muutu tahkest olekust kohe vedelaks, vaid on laias temperatuurivahemikus (''ca'' −10 &nbsp;°C kuni +70 &nbsp;°C) vedelkristallilises olekus. Sel puhul on ainel samaaegselt vedeliku omadused, nagu voolavus, ja kristalli omadused: molekulide korrastatud paigutus ja anisotroopia (füüsikaliste omaduste, sh kristallikihi läbipaistvuse sõltuvus molekulide suunast).
 
{|class="wikitable" style="font-size:80%" style="float: right"
==Tööpõhimõte<ref name="LhqrZ" />==
 
LCD-seadises asub vedelkristalliline aine õhukese, umbes 10 [[mikromeeter|µm]] paksuse kihina kahe klaasplaadi vahel. Selleks et vedelkukihi läbipaistvust saaks elektriväljaga muuta, rakendatakse valguse [[polarisatsioon|polariseerimist]] ja polarisatsioonitasandi pööramist.
 
Valguse polariseerimiseks on kummagi klaasplaadi välisküljel fooliumist polarisaator, mis laseb talle langevast valgusest läbi ainult valguse seda osa, mis võngub polarisatsioonitasandis. Klaasplaatide sisepinnale on tekitatud ühesuunalise töötlemisega (söövitamisega, harjamisega) rööbitised vaod. Niisugune pind sunnib külgnevaid nemaatilisi kristalliosakesi asetuma ühes kindlas sihis piki pinda. Vastaspinna juures on vagude siht pööratud 90°. Seetõttu peab molekulide suund vedelikus kruvijooneliselt muutuma (väänduma). Seda vedelkristallides toimuvat nähtust tuntakse väändnemaatikana (lühend TN, ingl k sõnadest ''Twisted Nematic field effect'') ja sellel põhineb paljude LCD-kuvaseadiste talitlus.
 
[[Pilt:LCD-Layers.svg|pisi|250px| Peegeldava numbernäidiku kihid
<ol><li> Vertikaalpolarisaator (valgust püstsihis filtreeriv polarisaator)</li>
<li> numbrisegmentide kujulised elektroodid klaasil, mille teisel küljel on püstvaod </li>
Niisuguses seisundis on vedelkristallid pildielemendis neutraalolukorras, s.t kui neile ei mõju elektriväli.
 
Kui elektroodid pingestada, pöörduvad kristallimolekulid piki elektrivälja, nende polarisatsioonitasandit pöörav toime lakkab ja valgus neeldub – kujutiseelement muutub tumedaks.
 
Kirjeldatud üldpõhimõttel toimivad nii lihtsaimad LCD-näidikud (nt digitaalkellas, kus iga numbrikoht koosneb seitsmest segmendist, nagu kõrvaloleval joonisel) kui ka miljoneist pildielementidest koosnevad aktiivmaatriksid.
Et kuva oleks nähtav ka pimedas ja kontrast piisav, kasutatakse tagantvalgust, enamasti [[valgusdiood]]idega (LED).
 
Monokromaatilised (must-valged) LCD-näidikud on kasutusel nt kellades, taskukalkulaatorites jm patareitoitega seadmetes. Niisuguse tagantvalgustuseta näidiku energiatarve on sedavõrd väike, et toiteallikaks võib olla väike [[päikesepatarei|päikeseelement]].
 
[[Pilt:Värviline LCD.png|pisi|250px|Värvilise LCD-paneeli piksel punase, rohelise ja sinise alampiksliga]]
 
[[Pilt:TFT Matrix.svg|pisi|250px|TFT-maatriks]]
 
===Värviline LCD-ekraan===
Värvilised vedelkristallekraanid töötavad samadel põhimõtetel, aga iga värviline piksel (pildielement) koosneb punasest, rohelisest ja sinisest alampikslist. Selleks on klaasplaatide vahele paigutatud värvifiltrid. Alampikslite erinevate heleduste kombineerimisel on võimalik saada miljoneid värvitoone.
 
== Passiiv- ja aktiivmaatrikskuvar ==
LCD-kuvari pikslid moodustavad maatriksi, s.o ridade ja veergude kaupa korrastatud kogumi. Varasema passiivmaatriksi asemel, mis tekitas võrdlemisi lahja ja inertse kujutise, kasutatakse värvikuvarites ja paneelides alates 1999. aastast aktiivmaatrikstehnikat. Siin tüüritakse iga pildielemendi heledust (tegelikult küll läbipaistvust) iga piksli pinnal asuva pisikese [[kiletransistor]]iga TFT (lühend ingl k sõnadest ''Thin-Film Transistor''); seetõttu nimetatakse aktiivmaatriksiga LCD-kuvareid sageli ka TFT-kuvareiks.
 
LCD-kuvari ekraani piksleid aktiveeritakse ristuvate rea- ja veeru- tüürelektroodide abil, millele antakse järgemööda tüürsignaalid. Seetõttu saab korraga juhtsignaali üksainus piksel, ülejäänud peavad meeles pidama eelmises kaadris saadud oleku. Seda ülesannet täidabki TFT-[[väljatransistor]], säilitades piksli heledusele vastava elektrilaengu kaadriperioodiks. Võrreldes passiivmaatrikskuvariga, kus transistorlüliti asemel oli ainult kondensaator, tagab TFT-struktuur palju suurema kontrastsuse ja toimekiiruse.
 
Lihtsates LCD-näidikutes pole tüürmaatriksit vaja, sest iga märk või märgielement (nt digitaalkella iga numbrisegment) saab tüürsignaali otse protsessorikiibist.
 
== Aktiivmaatrikstehnikad ==
TN- (''Twisted Nematic'') tehnika korral on vedelkristalli molekulide väändenurk 90°. Monokroomses (must-valges) maatriksis saadakse halltoonid sel teel, et muudetakse tüürpingega väändenurka vahemikus 0–90°. Värvimaatriksis muudetakse kolme alampiksli läbipaistvust.
 
TN-paneelidele on omane kiire reageerimine ja väike energiatarve, kuid piiratud vaatenurk (mitte üle 150°), väike kontrastsus ja värviedastuse sõltuvus vaatenurgast.
 
===IPS ja SFT ===
IPS- (''In Plane Switching'', ’tasapinnal tüüritav’) paneelis asetseva iga piksli mõlemad elektroodid kõrvuti ühes tasapinnas, mis on paralleelne ekraani pinnaga. Kui elektroodidele rakendada tüürpinge, pöörduvad vedelkristallid elektrivälja mõjul ekraani tasapinnas (mitte ei väändu kruvijooneliselt nagu TN-tehnikas). Erinevalt teistest aktiivmaatrikstehnikatest vajab siin iga piksel kaht transistori, mis suurendab mõnevõrra energiatarvet.
 
Hitachi loodud IPS-tehnika analoog on NEC-firmal SFT (''Super Fine TFT'').
 
Nendele tehnikatele on iseloomulik lai vaatenurk nii rõht-, püst- kui diagonaalsihis (160–178°) ja lühike reaktsiooniaeg (5 ms ringis).
 
{|class="wikitable" style="font-size:90%"
 
==Reaktsioonaeg ja vaatenurk==
Pildielementide sisse- ja väljalülitamiseks ja seega kaadri ülesehitamiseks kulub teatav aeg. LCD-telerite kaadrisagedusel 50 või 60 &nbsp;Hz on kaadri kestus vastavalt 1/50 või 1/60 sekundit, s.o 20 või 16,7 millisekundit.
 
LCD-paneelide inertsust iseloomustavad tootjad üldiselt reaktsiooniajaga, mis kulub üleminekuks mustalt valgele või üleminekuks ühelt hallväärtuselt teisele (GTG, ''grey-to-grey''). Reaalse värvikujutise korral kestavad üleminekud siiski märksa kauem – IPS-paneelidel kuni kaks korda, MVA-paneelidel veelgi veidi rohkem. Sellest lähtudes võib rahuldavaks lugeda paneeli reaktsiooniaega 6–8 ms.
 
LCD-kuvarite puuduseks oligi esialgu pikslite pikk reaktsiooniaeg (16 ms või rohkem) ja sellest tulenevad moonutused, seda eriti kiire liikumise edasiandmisel. Täiustatud paneelitehnoloogiaga on see näitaja viidud väärtuseni 4–6 ms; veelgi suurem reageerimiskiirus (1–2 ms) saavutatakse enamasti mõne muu parameetri, nt vaatenurga arvel.
 
LCD-kuvarite sagedasema puudusena tuuakse esile ka kitsast vaatenurka, milles värviedastus on püsiv ja musta tase hea. Mitmete tehniliste täiustustega on praegusaegsete kuvarite vaatenurk viidud tootjaandmete kohaselt kuni 178 kraadini. MVA-paneelidel on siiski märgata teatavat värvitooni ja kontrastsuse muutust juba palju väiksema nurga all.
LCD-pildielemendid ise valgust ei kiirga (erinevalt nt [[plasmateler|plasmapaneeli]] pikslitest). LCD-elemendid (nende värvifiltritega alampikslid) muutuvad nähtavaks ainult neid läbiva valguse arvel. Läbiv valgus absorbeerub vähemal või suuremal määral vedelkristallides, millest jääb mulje, nagu helendaksid pildielemendid ise. LCD-paneelides annavad valgust LCD-maatriksi taga asetsevad valgusallikad.
 
Valgus peab jagunema üle kogu ekraani pinna võimalikult ühtlaselt. Seda saavutatakse lampide suure arvuga ja nende valguse hajutamise teel difuusorpinna abil. Värvipikslite valgustus peab sisaldama kõiki põhivärvusi.
 
Valgusallikateks olid LCD-kuvarites pikka aega[[luminofoorlamp| luminofoorlambid]], alates 2010. aastast on neid aga kuvari- ja teleripaneelides hakanud asendama [[leedlamp|leedlambid]]. LED-tagantvalgustusega paneeli nimetatakse vahel ka LED-ekraaniks; see aga on eksitav, sest tegelikus [[LED-ekraan]]is loovad [[valgusdiood]]idvalgusdioodid pildielementidena ise kujutise (niisuguseid LED-paneele kasutatakse peamiselt suurte reklaam- ja infotabloodena; teleriekraanidena on välja töötatud ja edasiarendamisel [[OLED]]-paneelid).
 
=== CCFL-tagantvalgustus ===
Luminofoorlampidest kasutatakse tagantvalgustuseks külmkatoodiga ehk huumlahenduskatoodiga luminofoortorusid (lühend CCFL, ''Cold Cathode Fluorescent Lamp''). Niisugune toru erineb tavalisest luminofoortorust selle poolest, et elektroodidel puudub hõõgniit. Külmkatoodtorus kutsub huumlahenduse esile elektroodide (katoodi ja anoodi) vahele rakendatav kõrge pinge; seda tekitab [[inverter|vaheldi]] ja ferriittrafoga [[elektroonikalülitus]] või [[piesoelekter|piesoelektriline]] kõrgepingetrafo (sülearvutites). Elektronide emissiooni külmkatoodilt kutsub esile järsk pingelang katoodi vahetus läheduses. Kütteniitide ja starteri puudumine suurendab oluliselt töökindlust ja kiirendab süttimist. Võimsustarve on siiski võrdlemisi suur. Valguse ühtlaseks jaotamiseks peavad torud paiknema LCD-maatriksist teatud kaugusel ning arvestades ka torude endi läbimõõtu, ei saa paneeli paksust vähendada alla 35 &nbsp;mm.
 
=== LED-tagantvalgustus ===
75 760

muudatust