El principio de funcionamiento básico de la pantalla CRT (Cathode Ray Tube, tubo de rayos catódicos) se ha utilizado durante décadas, y no ha cambiado mucho hasta hoy. La pantalla es un dispositivo complejo y su escalabilidad y confiabilidad también son sorprendentes. En este sentido, el control electrónico juega un papel importante. Cualquier máquina sufrirá desgaste. Sólo los componentes electrónicos pueden prolongar su vida útil e incluso adaptarse a los datos digitales. Miles de horas de trabajo. El cañón de electrones es el núcleo del tubo de imagen. El haz de electrones que emite incide sobre el material fotosensible (pantalla fluorescente) y estimula el fósforo para producir una imagen. De hecho, no hay diferencia entre un cañón de electrones y un diodo grande y potente, y el principio también se aplica a televisores y osciloscopios.
1. Generar imágenes
El CRT se divide en varias partes: Bobina de desviación (bobina de desviación) se utiliza para posicionar el transmisor del cañón de electrones. Puede generar un fuerte campo magnético cambiando el. intensidad. Cañón de electrones móvil. El ángulo de desviación de la bobina es limitado. Cuando el haz de electrones se propaga a una superficie plana, la energía se desplazará ligeramente del objetivo. Sólo una parte del fósforo se verá afectada y la imagen se curvará en los cuatro lados. Para resolver este problema, los fabricantes de pantallas hacen que el tubo de imagen tenga forma esférica para permitir que los fósforos reciban energía por completo. La desventaja es que la pantalla se curvará. El proceso de disparar un haz de electrones de izquierda a derecha y de arriba a abajo se llama actualización. La actualización repetida puede mantener la continuidad de la imagen.
2. Colores mezclados
El monitor antiguo solo tiene un cañón de electrones que solo puede producir colores blanco y negro, que es el legendario Monitor Monocromo. La pantalla de nueva generación tiene tres cañones de electrones. Cada cañón de electrones tiene una bobina de desviación independiente, que emite tres haces de luz RGB (rojo, azul, verde, rojo, azul, verde). La luz mixta puede producir 16 millones de colores, o verdaderos. colores. Algunas pantallas pueden utilizar un cañón de electrones para emitir tres haces de luz, que pueden mezclarse para producir otros colores. El cañón de electrones escanea la pantalla tres veces para generar una imagen en color, un proceso mucho más complicado que una imagen en blanco y negro.
3. Transformador Flyback
El transformador flyback es similar a la bobina de encendido de un motor. Envía una señal de baja energía a la bobina magnética flyback en un momento específico y genera un campo magnético. . Cuando se apaga la fuente de baja energía, la energía de la bobina magnética se transfiere a la salida de alta energía y, finalmente, al cañón de electrones para emitir un haz de electrones. La cantidad de energía generada varía según el tamaño del CRT, normalmente entre 10.000 voltios y 50.000 voltios. Cuando el cañón de electrones completa el escaneo de una línea, el transformador oscilante liberará energía, apagará el cañón de electrones y eliminará el campo magnético, lo que obligará a que el haz se envíe a otras posiciones de la pantalla, de modo que se pueda dibujar la siguiente línea. No toque el CRT directamente cuando el monitor esté encendido. Transporta decenas de miles de voltios y podría sufrir lesiones o incluso la muerte.
4. Sincronización vertical y horizontal
La vertical y la horizontal son las dos señales de sincronización básicas en CRT. La señal de sincronización horizontal determina el tiempo que tarda el CRT en dibujar una línea a través de la pantalla. Sincronización vertical La señal determina el tiempo que tarda el CRT en desplazarse desde la parte superior de la pantalla hasta la parte inferior y luego regresar a la posición original. La sincronización vertical también se puede denominar frecuencia de actualización. La tarjeta gráfica proporciona estos dos parámetros al monitor, y el monitor los usa para controlar el circuito oscilador interno para garantizar que el monitor tenga la misma configuración que la tarjeta gráfica actual. La señal de sincronización horizontal de un televisor estándar = 512 líneas × 30 cuadros/segundo = 15,75 kHz La señal de sincronización horizontal del monitor se puede ajustar arbitrariamente, con una amplitud entre 15,75 kHz y 95 Khz. Invertir la señal de sincronización horizontal puede dar tiempo para escanear una línea, que es 1/17,75 Khz = 63,5 microsegundos. Después de que el pulso de retroceso vertical apague el cañón de electrones, el cañón de electrones volverá a su posición original y el televisor regresará 525 veces para escanear un cuadro de imagen. Debido al frecuente cambio y escaneo de CRT, el número real de líneas que se muestran en la pantalla es inferior a 525, aproximadamente entre 428 y 399 líneas.
5. Entrelazado y no entrelazado
El monitor muestra imágenes estáticas y utiliza imágenes continuas para formar animaciones. Dado que las imágenes de la computadora son aleatorias y no se pueden pregrabar, cuando se reproduce en 3D. Al jugar, sentirás una pausa en la transición de la pantalla. Para lograr la velocidad de visualización de imágenes, se deben utilizar dos métodos de escaneo diferentes.
El televisor utiliza escaneo entrelazado y la frecuencia de actualización de la máquina en sí es insuficiente. Cada cuadro debe actualizarse dos veces. Debido al principio de pausa visual del ojo humano, la imagen parecerá transmitirse continuamente. El ojo humano puede detectar dos. Dependiendo del tiempo de actualización, la pantalla puede parpadear y la visualización prolongada puede causar fatiga ocular. El entrelazado de monitores es similar, pero ligeramente diferente. Los televisores pueden funcionar de manera estable a 30 Hz, o 30 fotogramas por segundo, pero los primeros CRT no pueden mantener una frecuencia de actualización constante. Las bobinas de desviación magnética a menudo afectan la emisión de haces de electrones, lo que a veces debilita los haces de electrones y el tiempo de calentamiento de los fósforos es limitado, lo que provoca. la mitad superior de la pantalla sea más brillante que la mitad inferior, por lo que ya no podemos seguir usando la tecnología de televisión y debemos lograr un gran avance. Más tarde, la gente adoptó el método de actualización de línea dividida, escaneando líneas impares por primera vez y líneas pares por segunda vez. La desventaja era que cada tarea requería dos ciclos de actualización y la pantalla respondía lentamente. El parpadeo de la pantalla era inevitable. Sin embargo, esto también aumenta la frecuencia de actualización de la pantalla, lo que permite lograr imágenes de 60 fps a una frecuencia de 30 fps, evitando así que el tubo de imagen se queme debido a una sobrecarga. Afortunadamente, hoy en día, a medida que el tiempo de calentamiento y la estabilidad de los fósforos han aumentado y el cañón de electrones se ha mejorado significativamente, los problemas mencionados anteriormente que ocurrieron en las primeras aplicaciones CRT ya no reaparecen.
6. Tecnología de partición metálica
La máscara de sombra de puntos (máscaras de sombra) se refiere a una partición metálica colocada entre el cañón de electrones y la pantalla fluorescente, con muchos agujeros pequeños para permitir que los electrones para pasar. Su función es evitar que el calentamiento de un punto de fósforo se transmita a puntos cercanos y separe los colores de la pantalla. En términos de tecnología de máscara de sombra, hay dos puntos más importantes: uno es cómo usar un metal más delgado para hacer la partición y reducir la posición entre los puntos (Dot Pitch, dot pitch) para que sea consistente con los puntos en la pantalla. Uno es la correspondencia; el otro es cómo corregir el color del haz de electrones para hacerlo más acorde con los requisitos.
La principal desventaja de la máscara de sombra es que la placa de metal se doblará a medida que cambia la energía. Especialmente en condiciones de alto brillo, se necesita más energía para superar la impedancia de la máscara de sombra, y la curvatura será mayor. más serio. La deformación de la placa de metal hace que el haz de electrones se desvíe de su objetivo original y la imagen mostrada aparecerá borrosa. Por este motivo, hay que seguir buscando metales adecuados para fabricar máscaras de sombras. El mejor actualmente es el INVAR (cobre no expandible), que es una aleación de níquel/hierro con una tasa de expansión casi nula. La segunda desventaja de la máscara de sombra es que la pantalla curva producirá reflejos deslumbrantes. Este problema se puede solucionar con AGC (Recubrimientos antideslumbrantes).
El principio de las Aperture Grills (placas metálicas tipo rejilla) es similar al de una máscara de sombra, excepto que los agujeros redondos se sustituyen por rejillas verticales, lo que aumenta la velocidad de penetración del haz de electrones. Dado que las rejillas son verticales, se pueden utilizar tubos de imagen cilíndricos para conseguir una superficie completamente plana en dirección vertical. La desventaja es que el sobrecalentamiento de la placa de metal hará que el espacio de la rejilla se reduzca y la imagen de la pantalla se vea borrosa. Además, pequeñas vibraciones de la rejilla también pueden provocar que la pantalla se mueva. Trinitron de Sony utiliza dos líneas metálicas horizontales para fijar la posición de la rejilla. Aunque las líneas metálicas se pueden ver débilmente con un brillo alto, no afectan la integridad de la imagen.
La máscara de ranura es una nueva tecnología desarrollada por NEC y Panasonic que combina las ventajas de las máscaras de sombra tradicionales y las placas de rejilla metálica, sustituyendo los antiguos puntos por rejillas rectangulares rectas, aumentando la velocidad de penetración del haz de electrones. . Sin embargo, todavía no puede evitar la deformación de la placa de metal, por lo que sólo puede utilizar el tubo de imagen esférico original. Además, la forma de la ranura debe ser lo más parecida posible a la forma del haz de electrones para evitar que el fósforo quede expuesto a una energía excesiva.
Pantalla LCD
(1) Propiedades físicas del cristal líquido
Las propiedades físicas del cristal líquido son: cuando se enciende la electricidad, la disposición se vuelve ordenada , haciendo que la Luz pueda pasar fácilmente; cuando no está encendida, la disposición es caótica e impide el paso de la luz. Deje que el cristal líquido bloquee o permita que la luz penetre como una puerta. Técnicamente hablando de forma sencilla, el panel LCD contiene dos piezas de un material de vidrio sin sodio bastante delicado, llamados sustratos, con una capa de cristal líquido intercalada entre ellas. Cuando los rayos de luz pasan a través de esta capa de cristal líquido, los propios cristales líquidos se colocarán en filas o se retorcerán en formas irregulares, bloqueando o permitiendo así que los rayos de luz pasen suavemente. La mayoría de los cristales líquidos son compuestos orgánicos, compuestos de moléculas largas en forma de varilla. En su estado natural, los ejes largos de estas moléculas en forma de varillas son aproximadamente paralelos.
Vierta el cristal líquido en una superficie ranurada finamente mecanizada y las moléculas del cristal líquido se alinearán a lo largo de las ranuras, de modo que si esas ranuras son perfectamente paralelas, entonces las moléculas también lo serán perfectamente.
(2) Principio de la pantalla LCD monocromática
La tecnología LCD consiste en verter cristal líquido entre dos planos con finas ranuras. Las ranuras en estos dos planos son perpendiculares entre sí (se cruzan a 90 grados). En otras palabras, si las moléculas de un plano están alineadas de norte a sur, las moléculas del otro plano están alineadas de este a oeste y las moléculas entre los dos planos se ven obligadas a adoptar un estado de torsión de 90 grados. Dado que la luz viaja en la dirección de la disposición de las moléculas, la luz también se tuerce 90 grados al atravesar el cristal líquido. Pero cuando se aplica voltaje al cristal líquido, las moléculas se reorganizarán verticalmente, permitiendo que la luz brille directamente sin ninguna torsión.
El LCD se basa en filtros (piezas) de polarización y en la propia luz. La luz natural se difunde aleatoriamente en todas direcciones. Un filtro polarizador es en realidad una serie de líneas paralelas cada vez más delgadas. Estas líneas forman una red que bloquea todos los rayos de luz que no son paralelos a estas líneas. La línea del filtro polarizador es exactamente perpendicular a la primera, por lo que puede bloquear completamente la luz polarizada. Sólo las líneas de los dos filtros son perfectamente paralelas, o la propia luz ha sido torcida para que coincida con el segundo filtro polarizador, para que la luz pase.
La pantalla LCD está compuesta por dos filtros de polarización mutuamente perpendiculares, por lo que en circunstancias normales debería bloquear toda la luz que intente penetrar. Sin embargo, dado que el espacio entre los dos filtros está lleno de cristales líquidos retorcidos, después de que la luz pasa a través del primer filtro, las moléculas de cristal líquido la tuercen 90 grados y finalmente pasa a través del segundo filtro. Por otro lado, si se aplica un voltaje al cristal líquido, las moléculas se reorganizarán y se volverán completamente paralelas, de modo que la luz ya no se tuerce y queda bloqueada por el segundo filtro. En resumen, aplicar electricidad bloqueará la luz y no aplicar electricidad hará que la luz se emita.
Sin embargo, la disposición de los cristales líquidos en una pantalla LCD se puede cambiar para que la luz se emita cuando esté encendida y se bloquee cuando no esté encendida. Sin embargo, dado que la pantalla de la computadora casi siempre está encendida, sólo la solución de "encenderla para bloquear la luz" puede lograr el mayor ahorro de energía.
Desde la perspectiva de la estructura de la pantalla LCD, ya sea una computadora portátil o un sistema de escritorio, la pantalla LCD utilizada es una estructura en capas compuesta de diferentes partes. La pantalla LCD consta de dos placas de vidrio, de aproximadamente 1 mm de espesor, separadas por un espacio uniforme de 5 μm que contiene material de cristal líquido (LC). Debido a que el material de cristal líquido en sí no emite luz, hay tubos de lámpara como fuentes de luz en ambos lados de la pantalla. Hay un panel de luz de fondo (o panel de luz uniforme) y una película reflectante en la parte posterior de la pantalla LCD. El panel está compuesto de sustancias fluorescentes. Puede emitir luz y su función principal es proporcionar una fuente de luz de fondo uniforme. La luz emitida por la luz de fondo pasa a través de la primera capa de filtro polarizador y entra en la capa de cristal líquido que contiene miles de gotas de cristal. Las gotitas de cristal de la capa de cristal líquido están contenidas en una pequeña estructura celular y una o más células constituyen un píxel en la pantalla. Entre la placa de vidrio y el material de cristal líquido hay un electrodo transparente. El electrodo se divide en filas y columnas, el estado óptico del cristal líquido cambia cambiando la función. El material de cristal líquido es similar al de las válvulas pequeñas. Alrededor del material de cristal líquido se encuentran la parte del circuito de control y la parte del circuito de accionamiento. Cuando los electrodos de la pantalla LCD generan un campo eléctrico, las moléculas de cristal líquido se tuercen, refractando regularmente la luz que las atraviesa y luego filtrándola a través de la segunda capa de filtro y mostrándola en la pantalla.
(3) Principio de funcionamiento de los monitores LCD en color
Para monitores en color más complejos que deben usarse en monitores LCD portátiles o de escritorio, también debe haber equipos diseñados específicamente para manejar el color. muestra la capa de filtro de color. Por lo general, en un panel LCD en color, cada píxel se compone de tres celdas de cristal líquido, cada una de las cuales tiene un filtro rojo, verde o azul delante. De esta forma, la luz que pasa a través de diferentes celdas puede mostrar diferentes colores en la pantalla.
La pantalla LCD supera las deficiencias de la CRT, como el volumen, el consumo de energía y el parpadeo, pero también trae problemas como el alto costo, un ángulo de visión deficiente y una visualización en color insatisfactoria. Las pantallas CRT pueden elegir entre una variedad de resoluciones y pueden ajustarse según los requisitos de la pantalla, pero las pantallas LCD solo contienen un número fijo de celdas de cristal líquido y solo pueden usar una pantalla de resolución (cada celda es un píxel) en la pantalla completa.
El CRT suele tener tres cañones de electrones y el flujo de electrones expulsado debe recogerse con precisión; de lo contrario, no se obtendrá una imagen clara.
Pero la pantalla LCD no tiene problemas de enfoque porque cada unidad de cristal líquido se enciende y apaga de forma independiente. Por eso la misma imagen se ve tan clara en la pantalla LCD. La pantalla LCD no tiene que preocuparse por la frecuencia de actualización ni el parpadeo. La unidad de cristal líquido está encendida o apagada, por lo que la imagen mostrada con una frecuencia de actualización baja de 40 a 60 Hz no parpadeará más que la imagen mostrada a 75 Hz. Sin embargo, la unidad de cristal líquido de la pantalla LCD es propensa a sufrir defectos. Para una pantalla de 1024×768, cada píxel se compone de tres unidades, que son responsables de la visualización de rojo, verde y azul, por lo que se necesitan un total de aproximadamente 2,4 millones de unidades (1024×768×3=2359296). Es difícil mantener todas estas unidades intactas. Lo más probable es que parte de él haya sufrido un cortocircuito (aparece un "punto brillante") o esté roto (aparece un "punto negro"). Por tanto, los productos de exposición que no sean tan caros no tendrán defectos.
Las pantallas LCD contienen algunos elementos que no se utilizan en la tecnología CRT. La iluminación de la pantalla la proporcionan unos tubos fluorescentes enrollados detrás de ella. A veces, encontrará líneas anormalmente brillantes que aparecen en una determinada parte de la pantalla. También pueden aparecer rayas antiestéticas cuando una imagen clara u oscura en particular afecta áreas de visualización adyacentes. Además, algunos patrones muy delicados (como imágenes difuminadas) pueden provocar ondulaciones antiestéticas o líneas de interferencia en la pantalla LCD.
Ahora, casi todas las pantallas LCD utilizadas en sistemas portátiles o de escritorio utilizan transistores de película delgada (TFT) para activar las células en la capa de cristal líquido. La tecnología TFT LCD puede mostrar imágenes más claras y brillantes. Las primeras pantallas LCD eran dispositivos emisores de luz inactivos con baja velocidad, baja eficiencia y bajo contraste. Aunque podían mostrar texto claro, a menudo producían sombras al mostrar imágenes rápidamente, lo que afectaba el efecto de visualización de video. Por lo tanto, ahora solo se usan. Necesita una pantalla en blanco y negro en una computadora de mano, buscapersonas o teléfono móvil.
Con el rápido desarrollo de la tecnología, la tecnología LCD también se desarrolla y progresa constantemente. En la actualidad, los principales fabricantes de pantallas LCD han aumentado sus gastos de investigación y desarrollo de LCD, esforzándose por superar el cuello de botella técnico de las pantallas LCD, acelerar aún más el proceso de industrialización de las pantallas LCD, reducir los costos de producción y lograr un nivel de precios aceptable para los usuarios.
(4) Aplicación y nueva tecnología de pantalla LCD
(1) Uso de elemento activo tipo TFT para conducir
Para crear una mejor estructura de imagen , nueva tecnología Está impulsado por un elemento activo único de tipo TFT. Como todos sabemos, los componentes más importantes de una pantalla LCD extremadamente compleja, además del cristal líquido, son la pantalla retroiluminada que está directamente relacionada con el brillo de la pantalla LCD y el filtro de color responsable de producir color. Se instalan elementos activos en cada píxel de LCD para el control punto a punto, lo que hace que la pantalla de visualización sea muy diferente de toda la pantalla CRT. Este modo de control tendrá una mayor precisión de visualización que los métodos de control anteriores. Mucho mayor, por lo que la calidad de la imagen en el. La pantalla CRT es deficiente, con pérdida de color y mucha vibración. Sin embargo, cuando se ve en una pantalla LCD con nueva tecnología, la calidad de la imagen es bastante agradable a la vista.
(2) Utilice tecnología de fabricación de filtros de color para crear imágenes coloridas.
Antes de fabricar el cuerpo del filtro de color, primero se fabrican los componentes que componen su cuerpo principal y se tiñe el material. y luego laminado. Este proceso requiere estándares de fabricación muy altos. Pero en comparación con otras pantallas LCD comunes, las pantallas LCD fabricadas con este tipo de pantalla tienen un rendimiento excelente en términos de resolución, características de color y vida útil. Esto permite que la pantalla LCD cree imágenes coloridas en un entorno de alta resolución.
(3) Tecnología de pantalla de cristal líquido de baja reflexión
Como todos sabemos, la luz externa tiene una gran interferencia en la pantalla LCD de algunas pantallas LCD, cuando la luz externa es relativamente fuerte. , porque La placa de vidrio en su superficie produce reflejos, lo que interfiere con su visualización normal. Por lo tanto, su rendimiento y visibilidad se reducirán considerablemente cuando se utilice en algunos lugares públicos luminosos al aire libre. En la actualidad, aunque la resolución de muchas pantallas LCD es alta, su tecnología de reflexión no se ha procesado adecuadamente, lo que las hace poco prácticas para aplicaciones prácticas. Depender de algunos datos puros es en realidad una forma sesgada de guiar el comportamiento de los usuarios.
La tecnología de "pantalla LCD de baja reflexión" utilizada en el nuevo monitor LCD consiste en aplicar tecnología de revestimiento antirreflectante (capa AR) en la capa más externa de la pantalla LCD. Con esta capa de revestimiento, la luz emitida por la pantalla LCD. Se han mejorado cuatro aspectos del brillo, la transmitancia de la pantalla LCD en sí, la resolución de la pantalla LCD y la prevención del reflejo.
(4) Método avanzado de visualización de cristal líquido de "silicio cristalizado con límite de material continuo"
En algunos productos LCD, habrá un retraso en la imagen al mirar videos dinámicos. es causado por una velocidad de respuesta de píxeles insuficiente de toda la pantalla LCD. Para mejorar la velocidad de respuesta de los píxeles, la nueva tecnología LCD utiliza el método de pantalla de cristal líquido Si TFT más avanzado, que tiene una velocidad de respuesta de píxeles 600 veces más rápida que la antigua pantalla LCD. El efecto es realmente diferente. La avanzada tecnología de "silicio cristalizado con límite de material continuo" utiliza un método de fabricación especial para mover el electrodo de silicio transparente amorfo original a una velocidad de 600 veces la velocidad normal, acelerando así en gran medida la velocidad de respuesta de píxeles de la pantalla LCD y reduciendo el retraso. Fenómeno que aparece en la pantalla.