Guido Stolfi 1 / 80
Dispositivos de Visualização de Imagem para TV
Princípios de Televisão Digital
Mackenzie
Guido Stolfi 2008
Guido Stolfi 2 / 80
O Tubo de Raios Catódicos
Fósforo
Acelerador
Grades deControle
Catodo
Feixe deElétrons
Bobinas de Deflexão
Guido Stolfi 3 / 80
Velocidade do Elétron em um Campo Elétrico
ve
mE x
21
2
v V 593 105 12.
E
e = 1.6 10-19 C m = 9.1 10-28 g
Guido Stolfi 4 / 80
Movimento do Elétron em um Campo Magnético
RV
Bm
338 10 6 12.
Bm
R
Guido Stolfi 5 / 80
Lente Eletrostática
V1 V2
S1 S2
I1 I2
V I V I
mV
V
S
Smagnificação
1 1 2 2
1
2
2
1
12
sen sen
( )
Guido Stolfi 6 / 80
Tubo de raios Catódicos (C. J. Davisson,1937)
Guido Stolfi 7 / 80
Canhão Eletrônico Unipotencial
Va
Vg
Vf
Va
Anteparo
Catodo
Grade
Anodo
Grade de Foco
Tela
Filamento
Guido Stolfi 8 / 80
Canhão Eletrônico Tripotencial
+25 kV
+7 kV
+400 V
-100V
Guido Stolfi 9 / 80
Colimação do Feixe de Elétrons
Catodo (Vc=0)
Va
2ro
0-
0-
rr Ve
Vac
02
2
sen
ro = raio do feixe colimadorc = raio do catodoVa = tensão do anodoVe = tensão equivalente da velocidade de emissão = semi-ângulo de abertura do catodo
Guido Stolfi 10 / 80
Aberração de Esfericidade
Guido Stolfi 11 / 80
Astigmatismo
Guido Stolfi 12 / 80
Distorção de Coma
Guido Stolfi 13 / 80
Curvatura de Campo
Almofada Barrilete
Guido Stolfi 14 / 80
Deflexão Magnética
Bm
R
0- yd
l
bsen .
tan .
2 97 10
2 97 10
5
52
12
12
lB
V
y ll Bm
V
m
d
yb l B
V
k L
VI
bm
m
338 10
2
612
12
.
sen
L= Indutância do Yoke
I= Corrente no Yoke
km= Fator de Sensibilidade
Guido Stolfi 15 / 80
Distorção de Curvatura na Deflexão
Centro de Deflexão
Curvatura da Tela
RtRd
DtDi
Curvatura Ideal
D
D
R
R
D
D
k L
VI
t
i
a
a
t
i
m
tan
sen cos
1
14
2
Guido Stolfi 16 / 80
Corrente de Emissão do Catodo
I KV V V V
I KV V V V
V V V
k D C D C
k D C D C
grade C D
3 0 15
3 5 2
1
0 5
0 5
. .
.
)
( . )
( . )
(
onde Vc = Tensão de corte da grade 1
Vd = Tensão de Sinal na grade 1
K = Constante de Modulação
Guido Stolfi 17 / 80
Características de Bobinas Defletoras
Bobina Defletora para 110O, "in-line",Ø=36.5 mm
Horizontal Vertical
Indutância 1.5 mH 9.7 mH
Resistência Série 1.3 5.8
Fluxo Magnético 7.6 mWb
Corrente p/ Deflexão Plena
2.55 A 1.0 A
Guido Stolfi 18 / 80
Circuito de Deflexão Horizontal a Transistor
Vc
Vy
Iy
Id
Ic
Ib
Retraço
E in
L y
L p
T1D d C 1 C s >> C 1
I c , V c
I b
L y
V d C s
R y I y
L y
C s
R y I y
Vce satT1
L y // L p
C 1
E in
Retraço
Segunda Parte Da Varredura
Primeira Parte Da Varredura
Circuito de DeflexãoHorizontal
Guido Stolfi 19 / 80
Excitação do Transistor de Saída Horizontal
Guido Stolfi 20 / 80
Correção de Linearidade Horizontal
Vy
Iy
VLy
V esq E R I V
V dir E R I V
L in Y Yp D
L in Y Yp CEsat
Y
Y
( . )
( . )
Guido Stolfi 21 / 80
Circuito de Correção de Linearidade
Ein
Yoke
CtDd
Largura Linearidade
Cs
N S
Guido Stolfi 22 / 80
Correção “S”
Ly
C1 Cs
Dd
Ib
Ic,Vc
Ein
Tr
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Modulador a Diodo para Correção “S” e Controle de Largura
Lp
Ly
CsC1Dd
D'd
Ld
Cdt Cds
Vdc (largura)
Vparabola
Guido Stolfi 24 / 80
Cinescópios para TV a Cores
Guido Stolfi 25 / 80
Cinescópio a Cores com Máscara de Sombra
Máscara
Tela
Matriz Preta
Trio de Pontos
Canhões emDelta
Passo
Guido Stolfi 26 / 80
Canhão “Trinitron” (In-line)
23.1 kV24 kV
0~400V
250~500V
0~100 V
Guido Stolfi 27 / 80
Máscara “Trinitron”
Máscara
Tela
Canhões emLinha
Guido Stolfi 28 / 80
Convergência Estática
N
S
Anel de Pureza:
Plano deDeflexão
Guido Stolfi 29 / 80
Convergência Estática
N
N
Anel de 4 polos:
S S
N
N
6 polos:
S S
N
S
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Ajuste de Convergência Estática
6 polos
4 polos
Desajustado
Guido Stolfi 31 / 80
Cinescópio Indexado
R
G
B
ref.
PLL
Guido Stolfi 32 / 80
Excitação do Cinescópio Indexado
R
G
B
uv
R
G
B
uv
RG B
UV
RG B
UV
CORRENTE DO FEIXE
SINAL DO DETETOR
Guido Stolfi 33 / 80
Monitor de Retroprojeção
Retroprojetor comespelhos
Guido Stolfi 34 / 80
Tela de Retroprojeção de Alto Contraste
Lentes CilíndricasMáscara de Contraste
Luz Incidente
Lente de Fresnel
Luz
Projetada
(Vista Superior)
Guido Stolfi 35 / 80
Visor de Plasma
Guido Stolfi 36 / 80
Visor de Plasma
Guido Stolfi 37 / 80
Visor de Plasma
• Universidade de Illinois, ~1964
• Emissão UV: Xe-Ne ou Xe-Ne-He• Contraste: 3000:1 (no escuro); 120:1 (ambiente)• Rendimento Luminoso: ~1 a 2 lumens/W• Luminância máxima: 500 ~700 nits• Meia vida: ~30.000 horas (-10% em 5000 horas)• Controle de intensidade pela duração da descarga (PWM)• Visor com excitação AC: maior vida útil
Guido Stolfi 38 / 80
Visor de Plasma (AC Coplanar – 3 Eletrodos)
Guido Stolfi 39 / 80
Estrutura das Células de Descarga
Guido Stolfi 40 / 80
Visor de Plasma ACC
• Camada de MgO : proteção do dielétrico e emissão secundária de elétrons
• Espessura da camada MgO: ~0.5 m• Espessura das camadas dielétricas: ~20 m• Espessura da célula: ~0,1 mm• Largura dos eletrodos transparentes: ~0,2 a 0,3 mm
• ITO (Óxidos de Estanho e Índio)
• Pressão do gás: ~500 Torr• Freqüência de excitação: até ~100 kHz
Guido Stolfi 41 / 80
Célula ACC
C1 C2
X Y
A
C6
G1 G2
G3
C3 C4
C5
Guido Stolfi 42 / 80
Curva Característica da Descarga em Gás
Vsm
VfTensão
Corrente
ONOFF
Vs
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Formas de Onda para Visor de Plasma ACC
Guido Stolfi 44 / 80
Corrente em uma Célula de Plasma ACC
Guido Stolfi 45 / 80
Corrente em uma Célula de Plasma ACC
Guido Stolfi 46 / 80
Descarga Gasosa
• Xenônio– Concentração: 3 a 10%– Função: Emissão de fótons UV (~150 nm)
• Neônio– Função: Reduzir a tensão de ionização do gás– Alto coeficiente de emissão secundária na camada de MgO– Inconveniente: emissão de luz visível (alaranjada)
Guido Stolfi 47 / 80
Margens ON / OFF x Relação Xe / Ne
Guido Stolfi 48 / 80
“Fósforos” para Visor de Plasma
• Requisitos:– Alta eficiência quântica (80% a 95%)– Alta refletância para luz visível– Baixa refletância para UV
• Azul: Ba Mg Al10 O17 : Eu2+
• Verde: Zn2 Si O4 : Mn2+
• Vermelho: (Y, Gd) B O3 : Eu3+ e Y2 O3 : Eu3+
Guido Stolfi 49 / 80
Controle de Intensidade
L = 255
L = 77
L = 160
L = 1
Guido Stolfi 50 / 80
Visor de Cristal Líquido (LCD)
Guido Stolfi 51 / 80
Visor de Cristal Líquido
Guido Stolfi 52 / 80
Visor de Cristal Líquido (LCD)
• Visor LCD: RCA, 1968
• Cristal Líquido: F. Reinitzer, 1888
• Moléculas orgânicas com propriedade de auto-alinhamento
• Intensidade do Campo Elétrico controla a transmitância da célula
• Excitação AC para evitar degradação do material• Inconvenientes: tempo de resposta, ângulo de
visualização
Guido Stolfi 53 / 80
Matriz Passiva e Ativa
Guido Stolfi 54 / 80
Célula de Matriz Ativa
Guido Stolfi 55 / 80
Célula de Matriz Ativa
Guido Stolfi 56 / 80
Endereçamento das Células
Guido Stolfi 57 / 80
Circuito de Acionamento do Visor LCD
Guido Stolfi 58 / 80
Filtros para Visor a Cores
Guido Stolfi 59 / 80
Amplificador Óptico (LCLV – Liquid Crystal Light Valve)
Painel de Fibra Óptica
EletrodoTransparente
FotocondutorVidro
AC
Polarização
Cristal Líquido
Ranhuras de Alinhamento
Luz deProjeção
EspelhoBarreira Opaca
Imagem deEntrada
Guido Stolfi 60 / 80
Sistema de Projeção com Amplificador Óptico
Cinescópio
LCLV
Tela
Óptica deProjeção
Prisma Polarizador
Lâmpada
Guido Stolfi 61 / 80
Outros Sistemas
Guido Stolfi 62 / 80
Visor de Micro-Espelhos (DMD)
0 1 0 1 0 1 1 0
“Digital Micro-mirror Device”
Guido Stolfi 63 / 80
Estrutura do Micro-Espelho
Guido Stolfi 64 / 80
Projetor Seqüencial com Micro-Espelhos
D.M.D.
Filtro Tricolor Lâmpada
Lente
Tela de ProjeçãoR
G
B
Guido Stolfi 65 / 80
Visor de Micro-Espelhos (DMD)
• Texas Instruments, 1995
• Para uso em projetores• Alta luminosidade possível (Fluxo luminoso)• Baixo contraste em ambientes iluminados• Consumo elevado• Vida útil da lâmpada : ~1000 horas
Guido Stolfi 66 / 80
Sistema de Projeção a Laser
Laser de Argônio
Laser de Criptônio
B
G
R
Moduladores Ópticos
PrismaDivisor
Motor EspelhoPoligonal
EspelhoOscilante
Tela
Sinc. Horizontal
Sinc. Vertical
EspelhosDicróicos
Guido Stolfi 67 / 80
LED Orgânico (OLED)
• Eastman Kodak, 1987• Display emissivo de baixa tensão
• Junção entre camadas de compostos orgânicos ou polímeros:– Camada condutora– Camada emissora
• Materiais: PPV (Poli p-Fenileno Vinileno) e Poli Fluoreno• Matriz passiva (PMOLED) ou ativa (AMOLED)
Guido Stolfi 68 / 80
LED Orgânico (OLED)
Guido Stolfi 69 / 80
Características do OLED
• Baixo peso, custo e consumo• Pode ser fabricado com técnicas de impressão (ink-jet)• Ângulo de visualização excelente• Boa colorimetria• Displays flexíveis e transparentes são possíveis
• Baixa durabilidade (~ 5000 horas p/ OLED azul)
• Sensível a H2O e O2
Guido Stolfi 70 / 80
SED (Surface-conduction Electron-emitter Display)
Va ~ 4 kVVf ~ 10 V
Guido Stolfi 71 / 80
SED (Surface-conduction Electron-emitter Display)
• Canon, Toshiba - 2004
• Protótipos p/ HDTV demonstrados em 2006
• Colorimetria, Ângulo de Visualização e tempo de resposta excelentes
• Baixo consumo, proporcional ao brilho da imagem
• Processo construtivo similar ao TRC
Guido Stolfi 72 / 80
Protótipo SED 55” (2006)
Luminância: 450 nits; Tempo de resposta: 1 msContraste: 50.000:1
Guido Stolfi 73 / 80
Detalhes Construtivos do SED
Guido Stolfi 74 / 80
Considerações Comparativas
Guido Stolfi 75 / 80
Aspectos a Serem Considerados Para as Tecnologias Competitivas em Relação ao TRC
• Persistência / Tempo de Resposta• Contraste, Nível de Iluminação Ambiente• Brilho Máximo (Luminância)• Ângulo de Visualização• Resolução Espacial • Homogeneidade de Cor (Local e Global)• Fidelidade de Reprodução de Cores• Durabilidade• Consumo• Custo de Fabricação e Índice de
Aproveitamento
Guido Stolfi 76 / 80
Persistência da Imagem em um TRC
Trajetória do Objeto
Trajetória Média
Movimento Aparente na TV Movimento Original
Imagem com Persistência Baixa
Tempo
Guido Stolfi 77 / 80
Persistência Exponencial da Imagem
Trajetória do Objeto
Trajetória Média
Movimento Aparente na TV Movimento Original
Imagem com Persistência Alta
Tempo
Guido Stolfi 78 / 80
Efeito Visual da Persistência
Movimento Aparente na TV Movimento Original
Guido Stolfi 79 / 80
Persistência no Visor de Plasma
Trajetória do Objeto
Trajetória Média
Movimento Aparente na TV Movimento Original
Imagem com Sub-Frames
Tempo
Guido Stolfi 80 / 80
Persistência no Visor LCD
Trajetória do Objeto
Trajetória Média
Movimento Aparente na TV Movimento Original
Imagem com Persistência
Tempo
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