ArvutiriistvaraI loeng11.pdf

1Toomas Plank, 2005

FKEF.02.128

6. mai 2005

Arvutiriistvara IComputer Hardware Principles

lektor Toomas Plank

Toomas Plank, 2005

FKEF.02.128

6. mai 2005

Arvutimonitorid

Arvutiriistvara I FKEF.02.128

Sissejuhatus Kineskoopkuvarid Vedelkristallkuvarid (LCD) Plasmakuvarid Tulevikutehnoloogiad


Kineskoopkuvari tphimte

Phikomponendiks on elektronkiiretoru (CRT ingl Cathode Ray Tube) See on hust thjaks pumbatud klaastoru. Elektronkiiretoru hes

otsas asub kiirete elektronide allikas elektronkahur, mis saadab vlja elektronkiire (vrvilisel monitoril kolm elektronkiirt)

Elektronkiiretoru teises otsas on luminofoorigakaetud ekraan


Kineskoopkuvari tphimte

Elektronkiire suunamiseks kasutatakse magnetvlja ostsillograafides elektrivlja

Sobiva tugevuse ja suunaga magnetvli tekitatakse mhiste (ja magnetite) abil

See ekraani punkt, millele parajasti langeb elektronkiir, hakkab elektronide energia arvel kiirgama valgust.


Elektronkahur Elektronkahuri tphimte

Traadist voolu lbilaskmisel see soojeneb ja kuumutab katoodi

Soojuse toimel emiteeritakse katoodist elektronide pilv

Kiirendusanoodi ja katoodi vaheline elektrivli paneb elektronid ekraani suunas liikuma

Fokusseerimisanoodmuudab elektronide kiirte joa peeneks elektronkiireks

2Arvutiriistvara I FKEF.02.128

Kallutusmhised (ostsil-lograafis kallutusplaadid)

Kallutusmhiste tphimte Pingestamata kallutusmhiste

korral tabab elektronkiir ekraani keskkohta

Mhistele rakendatud pinge tekitab magnetvlja, mis sunnib elektronkiirt tsentrist krvale kalduma

Sobivalt valitud pingega saavutame kiire sihtkohaks soovitava pikseli


Shadow mask

Shadow Mask on aukudega metallplaat, mille lesandeks on lasta punase kiire kahurist tulevatel elektronidel juda

ainult punase luminofooriga kaetud pinnaosadeni, rohelise kiire kahurist tulevatel elektronidel juda

ainult rohelise luminofooriga kaetud pinnaosadeni,

sinise kiire kahurist tulevatel elektronidel juda ainult sinise luminofooriga kaetud pinnaosadeni.

Shadow Mask asub kineskoobis vahetult luminofooriga kaetud ekraani ees.


Shadow Mask Punktide kineskoobi ekraanil vahelist kaugust

nimetatakse punkti sammuks (dot pitch). 17-tollise monitori Shadow Mask koosneb umbes 1,3

miljonist ringikujulisest avast (circular). Piklike aukudega maski nimetatakse Slot Mask


Apertuurvretphimte

Tavalises CRT monitoris tidab sama lesannet Shadow Mask

Apertuurvre on Trinitron monitoris vertikaalsetesttraatidest koosnev vre.

Elektronkahurist tulev kiir maskitakse enneluminofoorideni judmist.


Punane, roheline, sinine Kasutades punast, rohelist ja sinist vrvi on

vimalik saada kik teised inimsilmale tajutavad vrvitoonid


Vaatame nidet:


Luminofoorid

Luminofoorid on ained, mis sobiva energiaga elektronidega ergastamisel kiirgavad valgust

Kuvarites valitakse luminofoorid, mis kiirgavad punast, rohelist vi sinist valgust

Mida suurem hulk elektrone luminofooritabas, seda intensiivsemalt luminofoorhelendab

Neid kolme vrvi kombineerides on vimalik saada kik inimsilmale tajutavad vrvitoonid


Olulised parameetrid Displei tehnoloogia Hetkel on valida CRT, LCD ja

PDP tehnoloogiate vahel Kaabli tehnoloogia

VGA ja DVI on hetkel enimkasutatavateks tehnoloogiateks Nhtav ala (iseloomustav parameeter on diagonaali

suurus) Aspect ratio ja orientatsioon

landscape vi portree Eraldusvime Rastritihedus (punkti tolli kohta) Vrskendussagedus Vrvikvaliteet Vimsustarve


Rastritihedus Rastritihedus

Mdetakse hikutes punkti tolli kohta

Punktisamm Mdetakse tollides

vi millimeetrites Rhtsamm Pstsamm


Vrskendussagedus (Vertical Refresh rate)

Vrskendussagedus nitab, mitu korda sekundis hte punktirida le kirjutatakse

Tpilised vrskendussagedused jvad vahemikku 50Hz160Hz.

Horisontaalne vrskendus-sagedus (Horizontal refreshrate) nitab, kui kiiresti liigutakse reas pikslilt pikslile

Tpilised vrskendussagedused jvad vahemikku 24 kHz 115 kHz.


Vrvikvaliteet (Color Depth)

Vrvikvaliteet nitab, mitut bitti kasutatakse he piksli kuvamisel ehk mitut erinevat tooni on vimalik ekraanil tekitada

Erinevate monitoride puhul on saadud toone erineval hulgal:

232 = 4 294 967 29632

224 =16 777 21624

216 = 65 5361628 = 256824 = 164Erinevate vrvitoonide arvVrvikvaliteet bittides


Kumer vs tasane monitor Kallim Odavam

Parem kvaliteet Vhem moonutusi


Kaabli tehnoloogia: VGA

1: Punane vlja 2: Roheline vlja 3: Sinine vlja 4: Kasutamata 5: Maandus 6: Punane tagasi (maandus) 7: Roheline tagasi (maandus) 8: Sinine tagasi (maandus) 9: 10: Snkro tagasi (maandus) 11: Monitori ID 0 sisse 12: Monitori ID 1 sisse vi andmed displeilt 13: Horisontaalne snkro vlja 14: Vertikaalne snkro 15: Monitori ID 3 sisse vi andmete takt

1 2 3 4 5

6 7 8 9 10

11 12 13 14 15


Kaabli tehnoloogia: DVI

DVI Digital Video Interface

Parem pildi kvaliteet

Parem signaali vastuvtt

Tpne automaatne seadistus


Monitoride eraldusvimete de-facto standardid

levaade video-monitoride eraldusvimetest ja eraldusvimete de-facto standarditest:

VGA 640 x 480 (4:3) SVGA 800 x 600 (4:3) XGA 1024 x 768 (4:3) WXGA 1280 x 768 (15:9) SXGA 1280 x 1024 (5:4) SXGA+ 1400 x 1050 (4:3) WSXGA 1680 x 1050 (16:10) UXGA 1600 x 1200 (4:3) UXGAW 1900 x 1200 (1.58:1) QXGA 2048 x 1536 (4:3) QVGA 320 x 240 (4:3)(quarter VGA)


CRT seaded


LCD monitor


LCD monitor LCD fsikalised alused

Valgust saab polariseerida Vedelkristallid juhivad valgust ja

suudavad valguse polarisatsioonitasandit muuta

Elektrilisel teel saab vedelkristalli struktuuri muuta

On olemas materjale, mis on hteaegu lbipaistvad ja juhivad elektrit

Vedelkristallid nemaatilisesfaasis


LCD ise ei kiirga valgust

Kasutatakse fluorestseeruvaid torusid LCD kohal, krval vi taga

Valge difusioonipaneel LCD taga suunab valguse ringi ja hajutab htlaselt laiali

Liikudes edasi lbi filtrite ja vedelkristalli lheb le poole valgusest kaduma.


Passiivmaatriks Passiivmaatriksis kasutatakse lihtsat vret

pingestamaks konkreetset ekraanipikselit. Klaasplaatidele kantakse lbipaistavast

juhtivast materjalist triibud. Vedelkristall paigutatakse klaasplaatide

vahele, plaatide vlisklgedele kantakse polariseeriv kile.

Konkreetse pikseli sissellitamiseks rakendatakse pinge he vre tulba ja teise vre rea vahele.


Aktiivmaatriks

Aktiivmaatriks LCD ehitatakse tavaliselt hukeste kilede transistore (Thin Film Transistor) kasutades.

Konkreetse pikseli poole prdumisel llitatakse sisse sobiv rida ja siis saadetakse laeng vajalikule tulbale.

Kuna kik teised tulbad on vlja llitatud, siis juab laeng ainult ige pikselini.

Kui soovime vrvilist pilti, siis kasutatakse punast, rohelist ja sinist filtrit alampikselitevrvimiseks.


Ka LCD monitori puhul saadakse vrviline pilt kolme phivrvi -- punase, rohelise ja sinise -- kombineerimise teel


LCD tehnoloogial on mitmeid variatsioone

Super twisted nematics (STN), Dual scan twisted nematics (DSTN), Ferroelectric liquid crystal (FLC) Surface stabilized ferroelectric liquid crystal

(SSFLC).


LCD-monitori seaded


LCD-monitori seaded


LCD ja CRT vrdlus

1600x12001920x1440

20''21''1600x120020.1''

1920x14401280x102419''

1600x120018''19''1280x102418.1''

1280x102417''

1024x7681280x10241600x1200

16''17''1024x76815''

Kineskoopmonitorilahutus

Kineskoopmonitorinhtav ala

Kineskoopmonitoridiagonaal

LCD lahutus

LCD diagonaal


Dataprojektor Algselt kasutati data-projektoreid

loenguruumides. Tnasel peval on kaasaskantavad

projektorid arvestatavaks alternatiiviks laiekraantelerite ja plasmaekraanide krval kodukinolahenduste loomisel.

Dataprojektorid kasutavad kahte peamist tehnoloogiat: Vedelkristalldisplei (LCD) Valguse digitaalne ttlemine (DLP digital light

processing)


LCD-dataprojektorid Alampikselite triaadide kasutamise asemel,

nagu seda tehakse LCD paneelis, lahutab LCD projektor valge valguse punaseks, siniseks ja roheliseks valguseks ja suunab iga lainepikkuse vastavale LCD paneelile.

Iga LCD paneeli pikselid avatakse/suletakse vastavalt sisendsignaalile ja nende kombineerimisel moodustatakse ekraanile RGB kujutis.

Enne ladustamist vajavad jahutamisaega. LCD projektorite hinnad on juba sna madalad

(mned 800*600 SVGA projektorid saab Eestis ktte ca 15 000 EEK eest .


DLP-dataprojektor Teiseks peamiseks tehnoloogiaks on

Texas Instrumentsi poolt loodud valguse digitaalse ttlemise tehnoloogia (DLP).


Suure diagonaaliga ekraanid

Vajadus suurte ekraanide jrele Kineskoopmonitor ei ole sobiv lahendus, kuna

diagonaali suurenemisega kaasneb ka monitori sgavuse suurenemine. Ehk teisisnu suure ekraaniga monitorid kaaluksid mitu tonni.

Alternatiiviks on plasmaekraan, mille paksus oleks ainult mned tollid (ca 15cm)

Sony plasmaekraan


Plasmaekraanid (PDP)

1980ndate lpus arendas IBM vlja plasmaekraani, mis suutis nidata orani teksti ja graafikat mustal taustal.

Toshiba kasutas seda tehnoloogiat oma T3100 ja T3200 seeria slearvutites

Tnapevased plasmaekraanid suudavad kuvada 24-bit ja 32-bit vrvidega TV vi DVD pilte.


PDP ja Tartu likool

Plasmamonitoride arendamises osalevad ka Tartu teadlased

Samsungi ja Tartu likooli vahel on koostleping

Fsika Instituudis uuritakse luminofooride, mida saaks kasutada PDPdes

FO gaaslahenduselaboris testitakse materjalide elektronide emissioonikoefitsiendi suurendamise vimalusi


Surface-conductionElectron-emitter Display

CANON arendab SED tehnoloogiat suurte ekraanide loomiseks, mille pildi kvaliteet ei jks alla CTR monitori pildi kvaliteedile

SED koosneb he klaasplaadi klge kinnitatud elektronide

emitterid emitterite arv vrdub pikselite arvuga teise klaasplaadi peale on kantud luminofoorid plaatide vahel on vaakum plaatide vahekaugus on mne nanomeetri

suurusjrgus


Surface-conductionElectron-emitter Display

Emitteritele rakendatakse pinge 16-18 V Vljunud elektrone kiirendatakse

klaasplaatide vahele rakendatud 10kV pingega

Prkudes luminofooriga, ergastatakse see ja luminofoor kiirgab valgust

Omadused pilt on terav LCD ja PDPga vrreldes on reaktsiooniaeg

kiirem CRTga vrreldes pole vaja elektronkiirt kallutada Vimsustarve on madal (PDPga vrreldes 33%)

Valguse emiteerimise efektiivsus 5 lm/W


Painduv displei

Paberisarnane displei (Paper-like display) Kasutab nii monitori

infot saab muuta vastavalt vajadusele AGA voolu vljallitamisel kaob ka pilt

... kui ka paberi positiivseid omadusi usaldusvrsed, mugavad, kaasaskantavad,

lihtsad kasutada AGA peale trkkimist kahjuks ei saa sisu muuta

CANON kasutab elektrophoreetilise ekraani tehnoloogiat (EPD)


Elektrophoreetilineekraan (EPD)

Mustad toonerilaadsed osakesed paigutatakse hajutatult lbipaistvasse vedelikku

nimetet vedelik paigutatakse kahe painduva plastmasskile vahele

mustade osa-keste asukohta saab muuta elektrivlja abil

PLD on huke, painutatav nagu paber, piisava lahutusvimega


3D displeid

1. plvkond -- CRT monitorid 2. plvkond -- tasased monitorid (LCD, PDP) 3. plvkond -- painduvast materjalist

monitorid 4. plvkond -- 3D-monitorid


Loe lisaks:

Laas Toom (2001) Referaat Monitoride ajaloost, tnapevast ja ehitusest. Monitorid.pdf

Valguse digitaalse ttlemise tehnoloogia DLP veebileht http://www.dlp.com/


Kasutatud kirjandus

http://computer.howstuffworks.com http://www.epanorama.net/counter.php?url=h

ttp://members.iweb.net.au/~pstorr/pcbook/book3/videomon.htm Phil Storrs PC Hardwarebook: PC Video monitors

http://www.devhardware.com/c/a/Video-Cards/Video-Hardware-Part-1/

http://www.meko.co.uk/shadowmask.shtml Canon Technology Highlights

http://www.canon.com/technology/pdf/tech2004e.pdf

Documents

ArvutiriistvaraI loeng11.pdf