Bildskärmar, tjocka, platta

Bildskärmar, tjocka, platta
CRT-skärmar
Under senare delen av 1800-talet experimenterade man med olika varianter för att i första hand skapa en ljuskälla. Man använde då batterier för att få ström. Av någon anledning började man att testa med glasrör mellan anoden (plussidan) och katoden (minussidan), men fick inget bra resultat. Man provade då med att försöka få bort luften i glaset och upptäckte att ju mer framgångsrik man var med det, desto mer ljus fick man. Man insåg att vad det nu var som skedde, så kom det något från katoden och det kallades därför katodstrålar. På den här tiden trodde man att atomen var odelbar och man kunde alltså inte förstå vad det var som skedde mellan anoden och katoden. Det var först 1911 när Ernest Rutherford insåg i ett experiment med riktade katodstrålar mot ett tunt lager guld att vissa katodstrålar studsade tillbaka från guldet att den enda anledningen till det måste vara att atomen har en liten kärna och att det finns mest tomrum omkring den. Därefter kunde man med hjälp av Marie Curies studier om radioaktivitet sluta sig till att det måste finnas något som vi idag kallar elektroner.
Utvecklingen av bildskärmar började egentligen först 1897 då tysken Ferdinand Braun skapade en möjlighet att skicka strålar genom vacuum mot en skärm som de kallades CRT, som står för katodstrålerör. Alltså den teknik som finns i det som vi i dag kallar tjock-TV eller CRT-skärmar. Vitsen med en CRT var att man i bakändan kunde skicka in negativt laddade elektroner som sedan kunde styras till en skärm på framsidan genom att använda magneter och där träffa ett fosforskikt som lystes upp. Varje punkt på skärmen som träffades kallades pixel. Detta betydde inte att det fanns en fungerade bildskärm, men det fanns nu förutsättningar för att göra en sådan.
Det som drev på utvecklingen var den elektroniska TV:n. Philo Farnsworth i USA som anses stå bakom den moderna TV:n använde sig av en CRT-skärm enligt Brauns koncept, men fick inte de negativa elektronerna att fastna på skärmen. Han testade olika beläggningar för att åstadkomma en positiv laddning och fann att cesium hade rätt egenskaper. Cesium upptäcktes förövrigt av svensken Jacob Berzelius under tidigt 1800-tal.
Farnsworth lyckades med detta 1928 och hans investerarna ville genast sälja, men han ville inte bli rik med en gång, han ville först bli berömd och sedan ännu rikare. Han ansökte därför genast om ett patent. RCA ägde de flesta patenten, om inte alla, för radiotillverkning och deras VD David Sarnoff lär ha blivit förskräckt och genast bestämt att RCA också måste lämna in en patentansökan, men problemet var att de inte visste hur man skulle tillverka en fungerande TV. Lösningen blev att 1929 anställa ryssen Vladimir Zworykin som ansågs vara den mest kunnige på CRT-tekniken och som hade erfarenhet från Marconis företag i Ryssland och från andra ryska forskare. Intressant nog så arbetade han ett tag på L M Ericsson i Sverige innan han flyttade till USA i början av 1920-talet och började på Westinghouse. Man kan ju fundera på vad som hade hänt om han hade stannat kvar i Sverige.
Farnsworth vann patentstriden bland annat för att han kunde visa upp en skiss han hade gett sin lärare i tonåren och fick 1930 ett 17-årigt patent som tycktes täcka in alla varianter av TV-apparater och skärmar.
Det såg nu ut som om tillverkningen skulle kunna börja och det fanns till och med kontrakt på tillverkning, men RCA valde två olika vägar för att stoppa Farnsworth, dels genom att stämma honom och hävda att RCA genom Zworykin redan hade patent, dels och framförallt genom att meddela alla som ville tillverka de nya TV-apparaterna att de då inte skulle få använda RCA:s patent för radioapparater. Ingen vågade ta risken med att enbart tillverka TV-apparater eftersom de alla redan tjänade stora pengar på att tillverka och sälja radioapparater.
Det här kriget pågick fram till 1939, men RCA försökte också att tillverka en TV som inte behövde Farnsworths patent och lyckades med det och presenterade den lösningen på världsutställningen i New York samma år. RCA insåg dock att den inte var lika bra som Farnsworths och till slut gav de upp och erbjöd sig att köpa patentet. Dessvärre bröt andra världskriget ut och det fick i sin tur RCA att ta tillbaka sitt erbjudande eftersom man helt riktigt bedömde möjligheterna att sälja TV-apparater under krigstid som mycket små. Följden blev att inget hände förrän efter kriget och då skulle Farnsworths patent gå ut 1946. RCA:s bidrag till TV-utvecklingen var alltså att stoppa den i 17 år. NBC var förresten det företag som började TV-sändningarna först och det var ägt av RCA.
Genom att ändra på sammansättningen av fosforn kunde man få pixlar i rött, blått och grönt, vilket är den teknik som används för alla bildskärmar fortfarande. En av de första färgskärmarna som användes till datorer var när Apple släppte sin Apple II 1977. För TV-apparater gäller att de redan 1940 fanns färgvarianter, både av inspelningen, TV:n och skärmarna.
TFT-skärmar
Tekniken bakom dagens platta bildskärmar kommer från en upptäckt 1888 då man insåg att ett material kunde ha två skilda smältpunkter. Vid den lägre övergick materialet till en opak vätska och vid den högre till en klar vätska. De kom fram till att den måste röra sig om en kristallin fas av ämnet vid den lägre smältpunkten och de insåg också att ljus kunde polariseras, vilket enkelt uttryckt betyder att alla ljuspartiklar var orienterade i samma plan.
Sedan dröjde det faktiskt till 1965 då man vid en internationell konferens bestämde sig för att försöka komma på ett användningsområde för flytande kristaller och ganska snart förstod man att de skulle kunna använda flytande kristaller för att göra en plattare bildskärm än CRT:n som användes till TV-apparater. Ljuset från en polariserad ljuskälla riktades mot och igenom de flytande kristallerna kunde antingen släppas igenom eller stoppas genom att man tillförde elektricitet som medförde att kristallerna ordnade sig i ett plan, de blev alltså polariserade eller inte polariserade. Detta ljus träffade sedan en glasplatta med pixlar, definierade små områden som tillsammans skapade en bild. Alltså samma teknik
Detta fenomen kan man lätt studera genom att ta ett par polariserade solglasögon och vrida dem vinkelrätt mot ett annat par. Resultatet blir att båda glasen blir helt svarta.
LCD blev den förkortning som man kom att använda och den första tillämpningen kom 1972 då Texas Instruments släppte en miniräknare med en enfärgad färgskärm. 1977 hade de lyckats göra den tillräckligt liten för att passa i en klocka.
Philips satsade mycket på den nya tekniken och kunde 1986 släppa sina första LCD-skärmar med bra kvalitet, men det var först när TFT-tekniken kom som det blev riktigt bra och det hände 1992 då IBM släppte sina nya bärbara datorer som hette IBM ThinkPads. TFT står för tunn films transistor och medförde betydligt bättre skärpa. I Sverige komma alla platta skärmar att kallas för TFT-skärmar tills de kom till TV-apparater då namnet istället blev LCD, vilket ju var en aning förvånande eftersom alla ju visste att LCD var namnet på den äldre och sämre varianten av platta skärmar.
Det dröjde till 1997 innan de första platta separata (stand alone) bildskärmarna dök upp i Sverige. De kallades alltså för TFT-skärmar, eftersom tekniken var en utvecklad variant av LCD med TunnFilmsTransistor. Den hade pixlar i rött, blått och grönt som en vanlig CRT-bildskärm, men de tändes eller släcktes med hjälp av polaroidfilter. Ljuset kom från små ljusrör placerade på sidorna av skärmen. Den första på marknaden var en Samsung 14” som såldes på SIBA för 35 000 kronor i dagens penningvärde. Redan året därpå var de betydligt billigare och efterfrågan var stor, men det skulle dröja många år innan CRT-skärmen försvann. 2003 blev så antalet sålda TFT-skärmar större än CRT-skärmarna för första gången, men de var fortfarande i det gamla CRT-formatet 4:3. 2007 var det så dags för bildskärmarna och bärbara datorer att byta format från 4:3 till 16:9 eller16:10 och därmed blev de också lämpliga för att titta på DVD-filmer.
Publicerat med tillåtelse av Anders Angervall, http://andersangervall.se
|