З чого складається монітор елт. Як улаштований елт-монітор. Основні принципи роботи РК монітора
Здрастуйте, читачі мого блогу, яких зацікавив ЕПТ монітор. Я постараюся, щоб ця стаття була цікава всім, і тим, хто вже не застав їх, і тим, у кого цей пристрій приємно асоціюється з першим досвідом освоєння персонального комп'ютера.
Сьогодні дисплеї ПК є плоскими і тонкими екранами. Але в деяких малобюджетних організаціях можна зустріти й потужні кінескопні монітори. З ними пов'язана ціла епоха у розвитку мультимедійних технологій.
Свою офіційну назву ЕПТ монітори отримали від російської абревіатури терміна "електронно-променева трубка". Англійським аналогом є фраза Cathode Ray Tube з відповідним скороченням CRT.
Перш ніж у будинках з'явилися ПК, цей електротехнічний прилад був представлений у нашому побуті кінескопними телевізорами. Вони навіть використовувалися як дисплеї (прикиньте). Але про це пізніше, а зараз давайте трохи розберемося в принципі дії ЕПТ, що дозволить нам говорити про такі монітори на більш серйозному рівні.
Прогрес кінескопних моніторів
Історія розвитку електронно-променевої трубки та її перетворення на ЕПТ монітори з гідним дозволом екрана насичена цікавими відкриттями та винаходами. Спочатку це були прилади на кшталт осцилограф, екрани радарів РЛС. Потім розвиток телебачення подарував нам зручніші для перегляду пристрої.
Якщо говорити конкретно про дисплеї персональних комп'ютерів, доступних широкому колу користувачів, то титул першого моніка напевно варто віддати векторної дисплейної станції IBM 2250. Створили його в 1964 для комерційного використання разом з ЕОМ серії System/360.
Компанії IBM належить багато розробок з оснащення ПК моніторами, у тому числі і проектування перших відеоадаптерів, що стали прообразом сучасних потужних і стандартів зображення, що передається на дисплей.
Так, у 1987 побачив світло адаптер VGA (Video Graphics Array), що працює з роздільною здатністю 640×480 і співвідношенням сторін 4:3. Ці параметри залишалися базовими для більшості моніторів і телевізорів, що випускаються, до появи широкоформатних стандартів. У процесі еволюції ЕПТ моніторів відбувалося безліч змін у технології їхнього виробництва. Але я хочу окремо зупинитись на таких моментах:
Що визначає форма пікселя?
Знаючи, як працює кінескоп, ми зможемо розібратися в особливостях ЕПТ моніторів. Промінь, що випускається електронною гарматою, відхиляється індукційним магнітом, щоб потрапити точно в спеціальні отвори масці, розташованої перед екраном.
Вони формують піксель, які форма визначає конфігурацію кольорових точок і якісні параметри одержуваної картинки:
- Класичні круглі отвори, центри яких розташовані на вершинах умовного рівностороннього трикутника утворюють тіньову маску. Матриця з рівномірно розподіленими пікселями забезпечує максимальну якість під час відтворення ліній. І ідеально підходить для офісних конструкторських програм.
- Компанія Sony використовувала апертурну маску для підвищення яскравості та контрастності екрану. Там замість крапок світилися розташовані поруч прямокутні блоки. Це дозволяло максимально використовувати площу екрану (монітори Sony Trinitron, Mitsubishi Diamondtron).
- Поєднати переваги цих двох технологій вдалося в щілинних гратах, де отвори мали вигляд округлених зверху і знизу витягнутих прямокутників. А блоки пікселів зміщувалися щодо один одного по вертикалі. Така маска застосовувалася на дисплеях NEC ChromaClear, LG Flatron, Panasonic PureFlat;
Але не тільки форма пікселя визначала переваги монітора. Згодом та її розмір став мати визначальне значення. Він змінювався в межах від 0,28 до 0,20 мм, і маска з меншими, більш щільними отворами дозволяла створювати зображення високої роздільної здатності.
Важливою і, на жаль, помітною для споживача характеристикою залишалася частота оновлення екрана, що виражалася мерехтіння зображення. Розробники намагалися щосили, і поступово замість чутливих 60 Гц динаміка зміни картинки, що виводиться, досягла 75, 85 і навіть 100 Гц. Останній показник вже дозволяв працювати з максимальним комфортом і очі майже не втомлювалися.
Працюючи над покращенням якості, тривала. Розробники не забували і про таке неприємне явище, як низькочастотне електромагнітне випромінювання. У таких екранах це випромінювання направлене електронною гарматою прямо на користувача. Для усунення цього недоліку використовувалися всілякі технології та застосовувалися різні захисні екрани та захисні покриття для екранів.
Поширювалися і вимоги до безпеки моніторів, які знайшли відображення в стандартах, що постійно оновлюються: MPR I, MPR II, TCO"92, TCO"95 і TCO"99.
Монітор, якому довіряють професіонали
Роботи над постійним удосконаленням мультимедійної відео техніки та технологій згодом призвели до появи цифрового відео високої чіткості. Трохи згодом з'явилися тонкі екрани з підсвічуванням від економних світлодіодних ламп. Ці дисплеї стали втіленням мрії, адже вони:
- легше та компактніше;
- відрізнялися низьким рівнем енергоспоживання;
- набагато безпечніше;
- не мали мерехтіння навіть на нижчих частотах (там мерехтіння іншого роду);
- мали кілька підтримуваних роз'ємів;
І не фахівцям було зрозуміло, що епоха моніторів CRT завершилася. І здавалося, що повернення до цих пристроїв не буде. Але деякі професіонали, які знають всі особливості нових і старих екранів, не поспішали позбавлятися високоякісних ЕПТ дисплеїв. Адже за деякими технічними характеристиками вони вигравали у своїх ЖК конкурентів:
- відмінний кут огляду, дозволяв читати інформацію, розташовуючись збоку від екрану;
- ЕПТ технологія дозволяла без спотворень відображати картинку з будь-якою роздільною здатністю, навіть при використанні масштабування;
- поняття непрацюючих пікселів тут відсутнє;
- час інерції залишкового зображення зневажливо мало:
- практично необмежений діапазон відтінків, що відображаються, і приголомшлива фотореалістичність кольору;
Саме останні дві якості залишили кінескопним дисплеям шанс ще раз виявити себе. І вони виявились досі затребуваними в ігроманів і, особливо, у фахівців, які працюють у сфері графічного дизайну та обробки фотографій.
Ось така довга та цікава історія у старого, доброго друга, званого ЕПТ монітор. І якщо у вас вдома чи на підприємстві ще залишився такий, ви можете знову випробувати його у справі та по-новому оцінити його якості.
На цьому я прощаюся з вами, мої любі читачі.
Монітори на електронно-променевих трубках (та й телевізори в тому числі)
– напевно, єдині пристрої в побуті, які містять радіолампу
(кінескоп якраз і є), і все сильніше витісняються
аналогічними пристроями із РК матрицею. Давайте розберемо і подивимося,
що ж міститься усередині монітора.
Перша проблема – як розібрати. Начебто всі шурупи
викрутив – а не відкривається. Виявилося це все злосчаста клямка в
кришці, на яку потрібно натиснути тонкою викруткою, причому достатньо
сильно, а я боячись її зламати тиснув легенько, тому й пошкрябав
поверхня:
Знявши верхню пластмасову кришку, ми можемо бачити
електромагнітний екран, виконаний у вигляді кожуха з дуже товстої
перфорованої алюмінієвої фольги. Його призначення - Не випускати
електромагнітне випромінювання створюване монітором у процесі роботи.
Кожух електрично з'єднаний із шасі, яка у свою чергу заземлена.
Знімемо екран і побачимо начинку. На кінескоп надіті зліва направо:
Провід підключення анода (червоний з гумкою у вигляді присоски),
Система, що відхиляє, магніти фокусування і плата контролера, одягнена
на торець кінескопа, що живить катод.
УВАГА! НЕ ВКЛЮЧАЙТЕ МОНІТОР ІЗ ЗНЯТОЮ ПОЧИНОЮ!!!На анод подається напруга, що прискорює +25000 вольт, дотик смертельно.
Як працює монітор? Коротко вийде таке. Катод
є щось на зразок спіральки електричної лампочки. Коли
на катод подають напругу, він розігрівається, і через явище
термоелектронної емісії з нього починають вилітати електрони. Бо в
кінескоп вакуум то нічого не заважає електронам рухатися в
просторі. Електрон, що вилетів, починає рівноприскорено рухатися в
напрямі екрана, оскільки він притягується позитивним зарядом
анода (нагадаю, у електрона заряд негативний) Пролітаючи фокусуючі
магніти потік електронів фокусується у тонкий промінь. Далі промінь потрапляє
в область дії системи, що відхиляє. Відхиляюча система магнітна та
є кілька котушок особливої форми. Подаючи на котушки
напругу можна формувати таке магнітне поле, яке відхиляє
електронний промінь у будь-яку точку екрана. Примушуючи змінюватись магнітне поле
ми змусимо промінь послідовно пробігати екран рядок за рядком, так
ми отримаємо зображення. Електрони, що потрапляють на екран, бомбардують
люмінофор, речовина, яка світиться при опроміненні електронами. За рахунок
інерційності зору ми бачимо сформовану на екрані картинку, хоча
вона є послідовно запалені точки. Це принцип
роботи коротко і спрощено. Більш детальні матеріали можна знайти у
Інтернет.
Тепер кілька питань, що часто ставляться.
Що при включенні монітора гуде і шарудить, і після вимкнення монітора теж шарудить?
Гуде при включенні петля розмагнічування. Справа в тому
безпосередньо за екраном є маска із заліза, яка дозволяє
будувати кольорові зображення. Якщо ця маска намагнітиться, то кольори на
монітори попливуть, тому її при кожному включенні розмагнічують
змінним магнітним полем. Для цього є петля розмагнічування –
чорний джгут на широкій частині кінескопа. На неї при включенні на
пару секунд подається змінний струм частотою 50 герц який і знімає
намагніченість маски. Тепер про шурхіт. Справа в тому, що в процесі
експлуатації всередині монітора накопичується пил. Коли пилу багато вона
покриває кінескоп. При включенні монітора на анод подається
позитивна напруга, яка формує на його поверхні
статичний заряд. Статичний заряд притягує порошинки, і коли вся
пил на кінескопі починає масово до нього притягуватись це і дає
таке шарудіння. Коли монітор вимикають – електроніка починає заряд з
кінескопа знімати, і порошинки відлипають від монітора під впливом сили
пружності, і знову-таки коли вони починають це робити масово – чутно
шарудіння.
Монітор випромінює багато шкідливих полів і довго сидітиме за ним шкідливо
Як ми могли переконатися розібравши монітор – він має
алюмінієвий екран, який не випускає електромагнітне випромінювання
назовні. Передня поверхня монітора теж покрита найтоншою плівкою з
металу (зверніть увагу, у телевізорів такого напилення немає, тому
на його поверхні накопичується статичний заряд, який тріщить якщо
провести рукою, монітори ж такого не мають). Електрони, що бомбардують
люмінофор випромінюють м'який рентген, але він повністю поглинається склом
екран. Якщо монітор заземлений то можна з упевненістю сказати, жодних
шкідливих полів у величезній кількості не випромінює. Що стосується
шкідливості для очей, то шкідливість полягає в:
1) Мерехтіння картинки. Комфортну картинку дає частота оновлення не
менше 85 Гц, але ОС найчастіше за умовчанням встановлює мінімум – 60 Гц,
так що перевірте та правильно налаштуйте свій монітор. В протилежному
У разі буде підвищена стомлюваність очей.
2) Постійне статичне навантаження на очі. Протягом годин очей
фокусований на відстані півметра, що знову веде до втоми.
Але конструкція монітора тут не до того ж, те саме навантаження і при
читання книги.
А правда що ЕПТ монітори шкідливіші за ЖК?
Ні, неправда. Правильно налаштований ЕПТ монітор за ступенем шкоди аналогічний РК монітору.
Я бачив/чув, що є спеціальні захисні екрани, які потрібно
розмістити перед екраном щоб захиститися від шкідливого впливу
монітора.
Так дійсно, такі екрани були, і являли собою шматок
скла, з напиленою прозорою металізацією, але вони потрібні були в 90х
роках, коли конструкція моніторів була недосконала. Як було сказано
вище на сучасних моніторах подібна металізація вже зроблена на
кінескопі, отже потреба у додатковому захисті відсутня.
А ще кажуть що кактуси поряд з монітором вбирають шкідливі випромінювання та захищають користувачаЦе
цілковита нісенітниця. Електромагнітне випромінювання не можна всмоктувати з
навколишнього простору, його можна поглинути, але поглинути можна
тільки те, що падає на тіло. Міф про кактуси – стійкий побутовий
міф, що регулярно спливає в статейках «на замітку» у бульварній
преса.
А ще продаються такі спеціальні наклейки від шкідливого випромінювання.
Подібного роду наклейки, у тому числі і для мобільних телефонів – звичайна афера.
З 1902 року з трубкою Брауна працює Борис Львович Розінг. 25 липня 1907 року він подав заявку на винахід "Спосіб електричної передачі зображень на відстані". Розгортка променя в трубці проводилася магнітними полями, а модуляція сигналу (зміна яскравості) за допомогою конденсатора, який міг відхиляти промінь по вертикалі, тим самим змінюючи число електронів, що проходять на екран через діафрагму. 9 травня 1911 року на засіданні Російського технічного товариства Розінг продемонстрував передачу телевізійних зображень простих геометричних фігур та прийом їх із відтворенням на екрані ЕПТ.
На початку та середині XX століття значну роль у розвитку ЕПТ відіграли Володимир Зворикін, Аллен Дюмонт та інші.
Пристрій та принцип роботи
Загальні принципи
Влаштування чорно-білого кінескопа
У балоні 9 створено глибокий вакуум - спочатку викачується повітря, потім усі металеві деталі кінескопа нагріваються індуктором для виділення поглинених газів, для поступового поглинання залишків повітря використовується геттер.
Для того, щоб створити електронний промінь 2 , застосовується пристрій, що називається електронною гарматою. Катод 8 , що нагрівається ниткою розжарення 5 випускає електрони. Щоб збільшити випромінювання електронів, катод покривають речовиною, що має малу роботу виходу (найбільші виробники ЕЛТ для цього застосовують власні запатентовані технології). Зміною напруги на керуючому електроді ( модульаторі) 12 можна змінювати інтенсивність електронного променя і, відповідно, яскравість зображення (також є моделі з керуванням по катоду). Крім керуючого електрода, гармата сучасних ЕПТ містить фокусуючий електрод (до 1961 року у вітчизняних кінескопах застосовувалося електромагнітне фокусування за допомогою котушки, що фокусує). 3 із сердечником 11 ), призначений для фокусування плями на екрані кінескопа в точку, що прискорює електрод додаткового розгону електронів в межах гармати і анод. Залишивши гармату, електрони прискорюються анодом. 14 , Що являє собою металізоване покриття внутрішньої поверхні конуса кінескопа, з'єднане з однойменним електродом гармати. У кольорових кінескопах із внутрішнім електростатичним екраном його з'єднують з анодом. У ряді кінескопів ранніх моделей, таких як 43ЛК3Б, конус був виконаний з металу і представляв анод сам собою. Напруга на аноді знаходиться в межах від 7 до 30 кіловольт. У ряді малогабаритних осцилографічних ЕПТ анод є лише одним з електродів електронної гармати і живиться напругою до декількох сотень вольт.
Далі промінь проходить через систему, що відхиляє 1 , яка може змінювати напрямок променя (на малюнку показана магнітна система, що відхиляє). У телевізійних ЕПТ застосовується магнітна система, що відхиляє як забезпечує великі кути відхилення. В осцилографічних ЕЛТ застосовується електростатична система, що відхиляє як забезпечує більшу швидкодію.
Електронний промінь потрапляє на екран 10 , покритий люмінофором 4 . Від бомбардування електронами люмінофор світиться і пляма змінної яскравості, що швидко переміщається, створює на екрані зображення.
Люмінофор від електронів набуває негативного заряду, і починається вторинна емісія - люмінофор сам починає випускати електрони. В результаті вся трубка набуває негативного заряду. Для того, щоб цього не було, по всій поверхні трубки знаходиться з'єднаний із загальним дротом шар аквадага - провідної суміші на основі графіту ( 6 ).
Кінескоп підключається через висновки 13 та високовольтне гніздо 7 .
У чорно-білих телевізорах склад люмінофора підбирають таким, щоб світився нейтрально-сірим кольором. У відеотерміналах, радарах і т. д. люмінофор часто роблять жовтим або зеленим для меншої втоми очей.
Кут відхилення променя
Кутом відхилення променя ЕПТ називається максимальний кут між двома можливими положеннями електронного променя всередині колби, при яких на екрані ще видно пляму, що світиться. Від величини кута залежить відношення діагоналі (діаметра) екрана до довжини ЕЛТ. У осцилографічних ЕЛТ становить як правило до 40 градусів, що пов'язано з необхідністю підвищити чутливість променя до дії пластин, що відхиляють. У перших радянських телевізійних кінескопів з круглим екраном кут відхилення становив 50 градусів, у чорно-білих кінескопів пізніших випусків дорівнював 70 градусів, починаючи з 60-х років збільшився до 110 градусів (один з перших подібних кінескопів-43). Вітчизняні кольорові кінескопи становлять 90 градусів.
При збільшенні кута відхилення променя зменшуються габарити і маса кінескопа, однак збільшується потужність, споживана вузлами розгортки. В даний час у деяких областях відроджено застосування 70-градусних кінескопів: у кольорових VGA моніторах більшості діагоналей. Також кут 70 градусів продовжує застосовуватися в малогабаритних чорно-білих кінескопах (наприклад, 16ЛК1Б), де довжина не відіграє такої істотної ролі.
Іонна пастка
Так як усередині ЕЛТ неможливо створити ідеальний вакуум, всередині залишається частина молекул повітря. При зіткненні з електронами з них утворюються іони, які, маючи масу, що багато разів перевищує масу електронів, практично не відхиляються, поступово випалюючи люмінофор в центрі екрана і утворюючи так звану іонну пляму. Для боротьби з цим до середини 60-х років. застосовувалися іонна пастка, що має великий недолік: її правильна установка - досить копітка операція, а при неправильній установці зображення відсутнє. На початку 60-х років. був розроблений новий спосіб захисту люмінофора: алюміній екрану, крім того що дозволило вдвічі підвищити максимальну яскравість кінескопа, і необхідність в іонній пастці відпала.
Затримка подачі напруги на анод чи модулятор
У телевізорі, мала розгортка якого виконана на лампах, напруга на аноді кінескопа з'являється тільки після прогріву вихідної лампи малої розгортки і демпферного діода. Напруження кінескопа до цього моменту встигає розігрітися.
Впровадження у вузли малої розгортки повністю напівпровідникової схемотехніки породило проблему прискореного зносу катодів кінескопа через подачу напруги на анод кінескопа одночасно з включенням. Для боротьби з цим явищем розроблені аматорські вузли, що забезпечують затримку подачі напруги на анод чи модулятор кінескопа. Цікаво, що в деяких з них, незважаючи на те, що вони призначені для установки повністю напівпровідникові телевізори, як елемент затримки використана радіолампа. Пізніше почали випускатись телевізори промислового виробництва, в яких така затримка передбачена спочатку.
Розгортка
Щоб створити зображення на екрані, електронний промінь повинен постійно проходити по екрану з високою частотою - не менше 25 разів на секунду. Цей процес називається розгорткою. Є кілька способів розгортання зображення.
Растрова розгортка
Електронний промінь проходить весь екран рядками. Можливі два варіанти:
- 1-2-3-4-5-… (рядкова розгортка);
- 1-3-5-7-…, потім 2-4-6-8-… (черезрядкова розгортка).
Векторна розгортка
Електронний промінь проходить вздовж ліній зображення.
Кольорові кінескопи
Влаштування кольорового кінескопа. 1-Електронні гармати. 2 – Електронні промені. 3 - Фокусуюча котушка. 4 - Котушки, що відхиляють. 5 – Анод. 6 - Маска, завдяки якій червоний промінь потрапляє на червоний люмінофор, і т. д. 7 - Червоні, зелені та сині зерна люмінофора. 8 - Маска та зерна люмінофора (збільшено).
Кольоровий кінескоп відрізняється від чорно-білого тим, що в ньому три гармати – «червона», «зелена» та «синя» ( 1 ). Відповідно, на екран 7 нанесені в деякому порядку три види люмінофора - червоний, зелений та синій ( 8 ).
На червоний люмінофор потрапляє тільки промінь від червоної гармати, на зелений - тільки від зеленої, і т. д. Це досягається тим, що між гарматами та екраном встановлені металеві грати, що називаються маскою (6 ). У сучасних кінескопах маска виконана з інвару – сорти сталі з невеликим коефіцієнтом температурного розширення.
Типи масок
Існує два типи масок:
- власне тіньова маска, яка існує двох видів:
- Тіньова маска для кінескопів з дельтаподібним розташуванням електронних гармат. Часто, особливо в перекладній літературі, згадується як тіньові ґрати. В даний час застосовується у більшості моніторних кінескопів. Телевізійні кінескопи з маскою даного типу нині не виробляються, однак такі кінескопи можна зустріти в телевізорах минулих років (59ЛК3Ц, 61ЛК3Ц, 61ЛК4Ц);
- Тіньова маска для кінескопів із планарним розташуванням електронних гармат. Відома також, як щілинні грати. В даний час застосовується у переважній більшості телевізійних кінескопів (25ЛК2Ц, 32ЛК1Ц, 32ЛК2Ц, 51ЛК2Ц, 61ЛК5Ц, зарубіжні моделі). У моніторних кінескопах майже не зустрічається, крім моделей Flatron;
- апертурні грати (Mitsubishi Diamondtron). Ця маска, на відміну інших видів, складається з великої кількості дротів , натягнутих вертикально. Принципова відмінність маски такого типу полягає в тому, що вона не обмежує пучок електронів, а фокусує його. Прозорість апертурних грат становить приблизно 85% проти 20% у тіньової маски. Кінескопи з такою маскою застосовуються і в моніторах, і телевізорах. Робилися спроби створення таких кінескопів у 70-ті роки та СРСР (наприклад 47ЛК3Ц).
- особняком стоять кольорові кінескопи спеціального типу - однопроменеві хромоскопи, зокрема, 25ЛК1Ц. За влаштуванням і принципом дії вони разюче відрізняються від інших видів кольорових кінескопів. Незважаючи на явні переваги, включаючи знижену споживану потужність, порівнянну з аналогічним показником чорно-білого кінескопа з діагоналлю того ж розміру, широкого поширення такі кінескопи не набули.
Серед цих масок немає явного лідера: тіньова забезпечує високу якість ліній, апертурна дає більш насичені кольори та високий к.п.д. Щілинна поєднує переваги тіньової та апертурної, але схильна до муарів.
Типи ґрат, способи виміру кроку на них
Чим менші елементи люмінофора, тим більша якість зображення здатна дати трубка. Показником якості зображення є крок маски.
- Для тіньової решітки крок маски – відстань між двома найближчими отворами маски (відповідно, відстань між двома найближчими елементами люмінофора одного кольору).
- Для апертурних і щілинних грат крок маски визначається як відстань по горизонталі між щілинами маски (відповідно, горизонтальна відстань між вертикальними смугами люмінофора одного кольору).
У сучасних моніторних ЕПТ крок маски знаходиться на рівні 0,25 мм. Телевізійні кінескопи, перегляд зображення на яких здійснюється з більшої відстані, використовують кроки близько 0,8 мм.
Зведення променів
Так як радіус кривизни екрану набагато більше відстані від нього до електронно-оптичної системи аж до нескінченності в плоских кінескопах, а без застосування спеціальних заходів точка перетину променів кольорового кінескопа знаходиться на постійній відстані від електронних гармат, необхідно домогтися того, щоб ця точка знаходилася точно на поверхні тіньової маски, інакше утворюється розміщення трьох колірних складових зображення, що збільшується від центру екрана до країв. Щоб цього не відбувалося, необхідно належним чином змістити електронні промені. У кінескопах з дельтаподібним розташуванням гармат це робиться спеціальною електромагнітною системою, що керується окремо пристроєм, який у старих телевізорах був винесений в окремий блок - блок відомості - для періодичних регулювань. У кінескопах з планарним розташуванням гармат регулювання проводиться за допомогою спеціальних магнітів, що розташовані на горловині кінескопа. Згодом, особливо у кінескопів з дельтаподібним розташуванням електронних гармат, зведення порушується і потребує додаткового регулювання. Більшість компаній з ремонту комп'ютерів пропонують послугу повторного зведення променів монітора.
Розмагнічування
Необхідно в кольорових кінескопах для зняття залишкової або випадкової намагніченості тіньової маски та електростатичного екрану, що впливає на якість зображення. Розмагнічування відбувається завдяки виникненню в так званій петлі розмагнічування - кільцеподібної гнучкої котушки великого діаметра, розташованої на поверхні кінескопа - імпульсу швидкозмінного загасаючого магнітного поля. Для того, щоб цей струм після включення телевізора поступово зменшувався, використовуються терморезистори. Багато моніторів додатково до терморезистори містять реле , яке після закінчення процесу розмагнічування кінескопа відключає живлення цього ланцюга, щоб терморезистор охолонув. Після цього можна спеціальною клавішею, або, частіше, особливою командою в меню монітора, викликати спрацювання цього реле і провести повторне розмагнічування будь-якої миті, не вдаючись до відключення та вмикання живлення монітора.
Тринескоп
Тринескоп називається конструкція, що складається з трьох чорно-білих кінескопів, світлофільтрів і напівпрозорих дзеркал (або дихроічных дзеркал, що поєднують функції напівпрозорих дзеркал і фільтрів), яка використовується для отримання кольорового зображення.
Застосування
Кінескопи використовуються в системах растрового формування зображення: різноманітних телевізорах, моніторах, відеосистемах. Осцилографічні ЕПТ найбільш часто використовуються в системах відображення функціональних залежностей: осцилографах, вобулоскопах, також як пристрій відображення на станціях радіолокації, в пристроях спеціального призначення; в радянські роки використовувалися і як наочні посібники при вивченні пристрою електроннопроменевих приладів в цілому. Знакодрукуючі ЕЛТ використовуються в різній апаратурі спеціального призначення.
Позначення та маркування
Позначення вітчизняних ЕПТ складається з чотирьох елементів:
- Перший елемент: число, що вказує діагональ прямокутного чи діаметр круглого екрана сантиметрах;
- Другий елемент: призначення ЕПТ, зокрема, ЛК – кінескоп телевізійний, ЛМ – кінескоп моніторний, ЛВ – трубка осцилографічна;
- Третій елемент: число, яке вказує номер моделі даної трубки з даною діагоналлю;
- Четвертий елемент: буква, що вказує колір світіння екрану, зокрема, Ц - кольоровий, Б - білого світіння, І - зеленого свічення.
В особливих випадках до позначення може бути доданий п'ятий елемент, що несе додаткову інформацію.
Приклад: 50ЛК2Б – чорно-білий кінескоп з діагоналлю екрану 50 см, друга модель, 3ЛО1І – осцилографічна трубка з діаметром екрану зеленого світіння 3 см, перша модель.
Вплив на здоров'я
Електромагнітне випромінювання
Це випромінювання створюється не самим кінескопом, а системою, що відхиляє. Трубки з електростатичним відхиленням, зокрема осцилографічні, його не випромінюють.
У моніторних кінескопах для придушення цього випромінювання систему, що відхиляє, часто закривають феритовими чашками. Телевізійні кінескопи такого екранування не вимагають, оскільки глядач зазвичай сидить значно більшій відстані від телевізора, ніж від монітора.
Іонізуюче випромінювання
У кінескопах є іонізуюче випромінювання двох видів.
Перше - це сам електронний промінь, що є, по суті, потік бета-частинок низької енергії (25 кЕв). Зовні це випромінювання не виходить, і небезпеки для користувача не становить.
Друге - гальмівне рентгенівське випромінювання, що виникає під час бомбардування екрану електронами. Для ослаблення виходу цього випромінювання назовні до повністю безпечних величин скло легують свинцем (див. нижче). Однак, у випадку несправності телевізора або монітора, що призводить до значного підвищення анодної напруги, рівень цього випромінювання може збільшитись до помітних величин. Для запобігання таким ситуаціям блоки малої розгортки обладнають вузлами захисту.
У вітчизняних та зарубіжних телевізорах кольорового зображення, випущених до середини 1970-х років, можуть зустрічатися додаткові джерела рентгенівського випромінювання - стабілізуючі тріоди, що підключаються паралельно до кінескопу, і службовці для стабілізації анодної напруги, а значить, і розмірів зображення. У телевізорах «Райдуга-5» та «Рубін-401-1» використовуються тріоди 6С20С, у ранніх моделях УЛПЦТ – ГП-5. Оскільки скло балона такого тріода значно тонше, ніж у кінескопа, і не леговане свинцем, він є значно інтенсивнішим джерелом рентгенівського випромінювання, ніж сам кінескоп, тому його поміщають у спеціальний сталевий екран. У пізніших моделях телевізорів УЛПЦТ використовуються інші методи стабілізації високої напруги, і джерело рентгенівського випромінювання виключено.
Мерехтіння
Монітор Mitsubishi Diamond Pro 750SB (1024x768, 100 Гц) знятий з витримкою 1/1000 с. Яскравість штучно завищена; показана реальна яскравість зображення у різних точках екрана.
Промінь ЕПТ-монітора, формуючи зображення на екрані, змушує світитися частинки люмінофора. До моменту формування наступного кадру ці частинки встигають згаснути, тому можна спостерігати «миготіння екрану». Чим вище частота зміни кадрів, тим менш помітне мерехтіння. Низька частота веде до втоми очей та завдає шкоди здоров'ю.
У більшості телевізорів на базі електронно-променевої трубки щомиті змінюється 25 кадрів, що з урахуванням надрядкової розгортки становить 50 полів (півкадрів) на секунду (Гц). У сучасних моделях телевізорів ця частота штучно завищується до 100 герц. При роботі за екраном монітора мерехтіння відчувається сильніше, тому що при цьому відстань від очей до кінескопа набагато менша, ніж при перегляді телевізора. Мінімальною рекомендованою частотою оновлення монітора є частота 85 герц. Ранні моделі моніторів не дозволяють працювати з частотою розгортки понад 70-75 Гц. Мерехтіння ЕЛТ явно можна спостерігати бічним зором.
Нечітке зображення
Зображення на електронно-променевій трубці розмите в порівнянні з іншими видами екранів. Вважається, що розмите зображення – один із факторів, що сприяють втомі очей у користувача.
В даний час (2008 рік) в задачах, не вимогливих до передачі кольору, з точки зору ергономіки РК-монітори, підключені через цифровий роз'єм DVI, безумовно, краще.
Висока напруга
У роботі ЕЛТ застосовується висока напруга. Залишкова напруга в сотні вольт, якщо не вживати жодних заходів, може затримуватись на ЕПТ та схемах «обв'язування» тижнями. Тому в схеми додають резистори, що розряджають, які роблять телевізор цілком безпечним вже через кілька хвилин після вимкнення.
Всупереч поширеній думці, напругою анода ЕПТ не можна вбити людину через невелику потужність перетворювача напруги - буде лише відчутний удар. Однак і він може виявитися смертельним за наявності у людини пороків серця. Він може також призводити до травм, включаючи, летальні, опосередковано, коли, відсмикнувши руку, людина стосується інших ланцюгів телевізора і монітора, що містять надзвичайно небезпечні для життя напруги - а такі ланцюги присутні у всіх моделях телевізорів і моніторів, які використовують ЕПТ.
Отруйні речовини
Будь-яка електроніка (у тому числі ЕПТ) містить речовини, шкідливі для здоров'я та навколишнього середовища. Серед них: свинцеве скло, з'єднання барію в катодах, люмінофори.
Починаючи з другої половини 60-х років небезпечна частина кінескопа прикривається спеціальним металевим вибухозахисним бандажом, виконаним у вигляді суцільнометалевої штампованої конструкції або намотаної в кілька шарів стрічки. Такий бандаж унеможливлює мимовільний вибух. У деяких моделях кінескопів додатково використовувалася захисна плівка, що покривала екран.
Незважаючи на застосування захисних систем, не виключається ураження людей уламками при умисному розбиванні кінескопа. У зв'язку з цим при знищенні останнього для безпеки попередньо розбивають штенгель - технологічну скляну трубку в торці горловини під пластмасовим цоколем, через яку при виробництві здійснюється відкачування повітря.
Малогабаритні ЕПТ та кінескопи з діаметром або діагоналлю екрана до 15 см небезпеки не становлять і вибухозахисними пристроями не оснащуються.
3.5. ВІДЕОСИСТЕМА КОМП'ЮТЕРА
ЕЛТ-МОНІТОР
Монітори на основі ЕЛТ- Найбільш поширені та старі пристрої відображення графічної інформації. Використовувана в цьому типі моніторів технологія була розроблена багато років тому і спочатку створювалася як спеціальний інструментарій для вимірювання змінного струму, тобто. для осцилографа.
Конструкція ЕПТ-монітора
Більшість моніторів, що використовуються і випускаються нині, побудовані на електронно-променевих трубках (ЕЛТ). В англійській мові – Cathode Ray Tube (CRT), дослівно – катодно-променева трубка. Іноді CRT розшифровують як Cathode Ray Terminal, що відповідає вже не самій трубці, а пристрою, на ньому заснованому. Електронно-променева технологія була розроблена німецьким ученим Фердинандом Брауном в 1897 році і спочатку створювалася як спеціальний інструмент для вимірювання змінного струму, тобто для осцилографа.Е електронно-променеватрубка, або кінескоп, – найважливіший елемент монітора. Кінескоп складається з герметичної скляної колби, усередині якої знаходиться вакуум. Один із кінців колби вузький і довгий – це горловина. Інший – широкий та досить плоский – екран. Внутрішня скляна поверхня екрану вкрита люмінофором (luminophor). Як люмінофори для кольорових ЕПТ використовуються досить складні склади на основі рідкісноземельних металів - ітрію, ербію і т. п. Люмінофор - це речовина, яка при бомбардуванні зарядженими частинками випромінює світло. Зауважимо, що іноді люмінофор називають фосфором, але це не правильно, тому що люмінофор, що використовується в покритті ЕЛТ, не має нічого спільного з фосфором. Більше того, фосфор світиться тільки в результаті взаємодії з киснем повітря при окисненні до P 2 O 5 і світло триває дуже недовго (до речі, білий фосфор - сильна отрута).
Для створення зображення на ЕПТ-моніторі використовується електронна гармата, звідки під дією сильного електростатичного поля виходить потік електронів. Крізь металеву маску або решітку вони потрапляють на внутрішню поверхню скляного екрана монітора, яка вкрита кольоровими люмінофорними точками. Потік електронів (промінь) може відхилятися у вертикальній та горизонтальній площині, що забезпечує послідовне влучення його на все поле екрану. Відхилення променя відбувається за допомогою системи, що відхиляє. Відхиляючі системи поділяються на сідлоподібно-тороїдальніі сідлоподібні. Останні краще, оскільки мають знижений рівень випромінювання.
Система, що відхиляє, складається з декількох котушок індуктивності, розміщених у горловини кінескопа. За допомогою змінного магнітного поля дві котушки створюють відхилення пучка електронів у горизонтальній площині, а дві інші – у вертикальній. Зміна магнітного поля виникає під дією змінного струму, що протікає через котушки і змінюється за певним законом (це, як правило, пилкоподібна зміна напруги в часі), при цьому котушки надають променю потрібний напрямок. Суцільні лінії – це активний хід променя, пунктир – зворотний.
Частота переходу на нову лінію називається частотою малої (або горизонтальної) розгортки. Частота переходу з правого нижнього кута в лівий верхній називається частотою вертикальної (або кадрової) розгортки. Амплітуда імпульсів перенапруги на котушках малої розгортки зростає з частотою рядків, тому цей вузол виявляється одним з найнапруженіших місць конструкції та одним з головних джерел перешкод у широкому діапазоні частот. Потужність, що споживається вузлами малої розгортки, також одна із серйозних чинників, врахованих під час проектування моніторів. Після системи, що відхиляє, потік електронів на шляху до фронтальної частини трубки проходить через модулятор інтенсивності і прискорюючу систему, що працюють за принципом різниці потенціалів. В результаті електрони набувають великої енергії (E=mV 2 /2, де E-енергія, m-маса, v-швидкість), частина з якої витрачається на світіння люмінофора.
Електрони потрапляють на люмінофорний шар, після чого енергія електронів перетворюється на світло, тобто потік електронів змушує точки люмінофора світитися. Ці точки люмінофора, що світяться, формують зображення, яке ви бачите на вашому моніторі. Як правило, у кольоровому CRT моніторі використовується три електронні гармати, На відміну від однієї гармати, що використовується в монохромних моніторах, які зараз практично не виробляються.
Відомо, що очі людини реагують на основні кольори: червоний (Red), зелений (Green) та синій (Blue) та на їх комбінації, які створюють нескінченну кількість кольорів. Люмінофорний шар, що покриває фронтальну частину електронно-променевої трубки, складається з дуже маленьких елементів (настільки маленьких, що людське око не завжди може їх розрізнити). Ці люмінофорні елементи відтворюють основні кольори, фактично є три типи різнокольорових частинок, кольори яких відповідають основним кольорам RGB (звідси і назва групи з люмінофорних елементів - тріади).
Люмінофор починає світитися, як було сказано вище, під впливом прискорених електронів, що створюються трьома електронними гарматами. Кожна з трьох гармат відповідає одному з основних кольорів і посилає пучок електронів на різні люмінофорні частинки, свічення яких основними кольорами з різною інтенсивністю комбінується і в результаті формується зображення з необхідним кольором. Наприклад, якщо активувати червону, зелену та синю люмінофорні частинки, їх комбінація сформує білий колір.
Для управління електронно-променевою трубкою необхідна і електроніка, що управляє, якість якої багато в чому визначає і якість монітора. До речі, саме відмінність в якості електроніки, що управляє, створюваної різними виробниками, є одним з критеріїв визначальних різницю між моніторами з однаковою електронно-променевою трубкою.
Отже, кожна гармата випромінює електронний промінь (чи потік, чи пучок), який впливає люмінофорні елементи різного кольору (зеленого, червоного чи синього). Зрозуміло, що електронний промінь, призначений для червоних люмінофорних елементів, не повинен впливати на люмінофор зеленого чи синього кольору. Щоб досягти такої дії використовується спеціальна маска, чия структура залежить від типу кінескопів від різних виробників, що забезпечує дискретність зображення. ЕПТ можна розбити на два класи - трипроменеві з дельтаподібним розташуванням електронних гармат та з планарним розташуванням електронних гармат. У цих трубках застосовуються щілинні та тіньові маски, хоча правильніше сказати, що вони всі тіньові. При цьому трубки з планарним розташуванням електронних гармат ще називають кінескопами з самозведенням променів, так як вплив магнітного поля Землі на три планарно-розташовані промені практично однаково і при зміні положення трубки щодо поля Землі не потрібно проводити додаткові регулювання.
Типи ЕЛТ
Залежно від розташування електронних гармат і конструкції маски кольору розрізняють ЕПТ чотирьох типів, що використовуються в сучасних моніторах:
ЕПТ з тіньовою маскою (Shadow Mask)
ЕПТ з тіньовою маскою найбільш поширені в більшості моніторів, вироблених LG, Samsung, Viewsonic, Hitachi, Belinea, Panasonic, Daewoo, Nokia. Тіньова маска (shadow mask) - найпоширеніший тип масок. Вона застосовується від часу винаходу перших кольорових кінескопів. Поверхня у кінескопів з тіньовою маскою зазвичай сферичної форми (опукла). Це зроблено для того, щоб електронний промінь у центрі екрана та по краях мав однакову товщину.
Тіньова маска складається із металевої пластини з круглими отворами, які займають приблизно 25% площі. Знаходиться маска перед скляною трубкою із люмінофорним шаром. Як правило, більшість сучасних тіньових масок виготовляють із інвару. Інвар (InVar) - магнітний сплав заліза (64%) з нікелем (36%). Цей матеріал має гранично низький коефіцієнт теплового розширення, тому, незважаючи на те, що електронні промені нагрівають маску, вона не негативно впливає на чистоту кольору зображення. Отвори в металевій сітці працюють як приціл (хоч і не точний), саме цим забезпечується те, що електронний промінь потрапляє лише на необхідні люмінофорні елементи і лише у певних областях. Тіньова маска створює грати з однорідними точками (ще званими тріади), де кожна така точка складається з трьох люмінофорних елементів основних кольорів – зеленого, червоного та синього, які світяться з різною інтенсивністю під впливом променів з електронних гармат. Зміною струму кожного з трьох електронних променів можна досягти довільного кольору елемента зображення, утвореного тріадою точок.
Одним із слабких місць моніторів із тіньовою маскою є її термічна деформація. На малюнку нижче, як частина променів від електронно-променевої гармати потрапляє на тіньову маску, внаслідок чого відбувається нагрівання та подальша деформація тіньової маски. Зміщення отворів тіньової маски, що відбувається, призводить до виникнення ефекту строкатості екрану (зміщення кольорів RGB). Істотний вплив на якість монітора має матеріал тіньової маски. Кращим матеріалом маски є інвар.
Недоліки тіньової маски добре відомі: по-перше, це мале співвідношення електронів (тільки близько 20-30% проходить через маску), що пропускаються і затримуються, що вимагає застосування люмінофорів з великою світловіддачею, а це в свою чергу погіршує монохромність свічення, зменшуючи діапазон кольору. , а по-друге, забезпечити точне збіг трьох променів, що не лежать в одній площині при відхиленні їх на великі кути досить важко.Тіньова маска застосовується в більшості сучасних моніторів - Hitachi, Panasonic, Samsung, Daewoo, LG, Nokia, ViewSonic.
Мінімальна відстань між люмінофорними елементами однакового кольору в сусідніх рядках називається кроком точок (dot pitch) і є індексом якості зображення. Крок точок зазвичай вимірюється в міліметрах (мм). Чим менше значення кроку точок, тим вище якість зображення, що відтворюється на моніторі. Відстань між двома сусідніми точками по горизонталі дорівнює кроку точок, помноженому на 0,866.
ЕПТ з апертурними гратами з вертикальних ліній (Aperture Grill)
Є ще один вид трубок, в яких використовуються апертурні грати. Ці трубки стали відомі під ім'ям Trinitron і вперше були представлені на ринку компанією Sony у 1982 році. У трубках з апертурними гратами застосовується оригінальна технологія, де є три променеві гармати, три катода і три модулятори, але при цьому є одне загальне фокусування.
Апертурні грати - це тип маски, що використовується різними виробниками у своїх технологіях для виробництва кінескопів, що носять різні назви, але однакові по суті, наприклад, технологія Trinitron від Sony, DiamondTron від Mitsubishi та SonicTron від ViewSonic. Це рішення не включає металеву решітку з отворами, як у випадку з тіньовою маскою, а має решітку з вертикальних ліній. Замість точок з люмінофорними елементами трьох основних кольорів, апертурні грати містять серію ниток, що складаються з люмінофорних елементів, збудованих у вигляді вертикальних смуг трьох основних кольорів. Така система забезпечує високу контрастність зображення та хорошу насиченість кольорів, що разом забезпечує високу якість моніторів із трубками на основі цієї технології. Маска, що застосовується в трубках фірми Sony (Mitsubishi, ViewSonic), є тонкою фольгою, на якій подряпані тонкі вертикальні лінії. Вона тримається на горизонтальній (одній в 15", двох в 17", трьох і більше в 21") дроті, тінь від якої видно на екрані. Ця тяганина застосовується для гасіння коливань і називається damper wire. Її добре видно, особливо при світлому тлі зображення на моніторі Деяким користувачам ці лінії принципово не подобаються, інші ж навпаки задоволені і використовують їх як горизонтальну лінійку.
Мінімальна відстань між смугами люмінофора однакового кольору називається кроком смуг (strip pitch) та вимірюється в міліметрах (див. рис. 10). Чим менше значення кроку смуг, тим більша якість зображення на моніторі. При апертурних гратах має сенс лише горизонтальний розмір точки. Так як вертикальний визначається фокусуванням електронного променя і системою, що відхиляє.
ЕПТ зі щілинною маскою (Slot Mask)
Щілинна маска (slot mask) широко застосовується компанією NEC під ім'ям «CromaClear». Це рішення на практиці є комбінацією тіньової маски та апертурної решітки. У цьому випадку люмінофорні елементи розташовані у вертикальних еліптичних осередках, а маска зроблена з вертикальних ліній. Фактично вертикальні смуги розділені на еліптичні комірки, які містять групи трьох люмінофорних елементів трьох основних кольорів.
Щілинна маска використовується, окрім моніторів від NEC (де осередки еліптичні), в моніторах Panasonic з трубкою PureFlat (раніше називалася PanaFlat). Зауважимо, що не можна безпосередньо порівнювати розмір кроку для трубок різних типів: крок точок (або тріад) трубки з тіньовою маскою вимірюється по діагоналі, у той час як крок апертурних ґрат, інакше званий горизонтальним кроком точок, - по горизонталі. Тому при однаковому кроці точок трубка з тіньовою маскою має більшу щільність точок, ніж трубка з апертурними гратами. Наприклад, крок смуг 0.25 мм приблизно еквівалентний кроку точок, що дорівнює 0.27 мм. Також у 1997 році компанією Hitachi – найбільшим проектувальником та виробником ЕПТ – була розроблена EDP – новітня технологія тіньової маски. У типовій тіньовій масці тріади розміщені більш менш рівносторонньо, створюючи трикутні групи, які розподілені рівномірно поперек внутрішньої поверхні трубки. Компанія Hitachi зменшила відстань між елементами тріади по горизонталі, тим самим створивши тріади, ближчі за формою до рівнобедреного трикутника. Для уникнення проміжків між тріадами самі крапки були подовжені, і є скоріше овали, ніж коло.
Обидва типи масок - тіньова маска та апертурні грати - мають свої переваги і своїх прихильників. Для офісних програм, текстових редакторів та електронних таблиць більше підходять кінескопи з тіньовою маскою, що забезпечують дуже високу чіткість та достатній контраст зображення. Для роботи з пакетами растрової та векторної графіки традиційно рекомендуються трубки з апертурними гратами, яким властиві чудова яскравість та контрастність зображення. Крім того, робоча поверхня цих кінескопів є сегментом циліндра з великим радіусом кривизни по горизонталі (на відміну від ЕПТ з тіньовою маскою, що мають сферичну поверхню екрана), що істотно (до 50%) знижує інтенсивність відблисків на екрані.
Основні характеристики ЕПТ-моніторів
Діагональ екрану монітора– відстань між лівим нижнім та правим верхнім кутом екрана, що вимірюється в дюймах. Розмір видимої користувачеві області екрану зазвичай трохи менше, в середньому на 1", ніж розмір трубки. Виробники можуть вказувати в документації, що супроводжує, два розміри діагоналі, при цьому видимий розмір зазвичай позначається в дужках або з позначкою «Viewable size », але іноді вказується тільки один розмір - розмір діагоналі трубки. Як стандарт для ПК виділилися монітори з діагоналлю 15", що приблизно відповідає 36-39 см діагоналі видимої області. Для роботи в Windows бажано мати монітор розміром принаймні 17". Для професійної роботи з настільними видавничими системами (НІС) та системами автоматизованого проектування (САПР) краще використовувати монітор розміром 20" або 21".
Розмір зерна екранувизначає відстань між найближчими отворами в кольороділильній масці типу, що використовується. Відстань між отворами маски вимірюється у міліметрах. Чим менша відстань між отворами в тіньовій масці і чим більше цих отворів, тим більша якість зображення. Усі монітори із зерном понад 0,28 мм відносяться до категорії грубих та коштують дешевше. Найкращі монітори мають зерно 0,24 мм, досягаючи 0,2 мм у найдорожчих моделей.
Роздільна здатність моніторавизначається кількістю елементів зображення, які він здатний відтворювати по горизонталі та вертикалі. Монітори з діагоналлю екрану 19" підтримують роздільну здатність до 1920*14400 і вище.
Потужність монітора
Покриття екрану
Покриття екрану необхідні для надання йому антивідблиску та антистатичних властивостей. Антивідблиск покриття дозволяє спостерігати на екрані монітора тільки зображення, що формується комп'ютером, і не втомлювати очі спостереженням відображених об'єктів. Існує кілька способів отримання антивідблиску (не відбиває) поверхні. Найдешевший з них – протруювання. Воно надає поверхні шорсткості. Однак графіка на такому екрані виглядає нерізко, якість зображення низька. Найбільш популярний спосіб нанесення кварцового покриття, що розсіює падаюче світло; цей спосіб реалізований фірмами Hitachi та Samsung. Антистатичне покриття необхідне для запобігання прилипанню до екрану пилу внаслідок накопичення статичної електрики.
Захисний екран (фільтр)
Захисний екран (фільтр) повинен бути неодмінним атрибутом ЕПТ-монітора, оскільки медичні дослідження показали, що випромінювання, що містить промені в широкому діапазоні (рентгенівське, інфрачервоне та радіовипромінювання), а також електростатичні поля, що супроводжують роботу монітора, можуть негативно позначатися на здоров'ї людини .
За технологією виготовлення захисні фільтри бувають: сіткові, плівкові та скляні. Фільтри можуть кріпитися до передньої стінки монітора, навішуватися на верхній край, вставлятися в спеціальний жолобок навколо екрана або надягати монітор.
Фільтри сіткипрактично не захищають від електромагнітного випромінювання та статичної електрики та дещо погіршують контрастність зображення. Однак ці фільтри непогано послаблюють відблиски від зовнішнього освітлення, що важливо при тривалій роботі з комп'ютером.
Плівкові фільтритакож не захищають від статичної електрики, але значно підвищують контрастність зображення, практично повністю поглинають ультрафіолетове випромінювання та знижують рівень рентгенівського випромінювання. Поляризаційні плівкові фільтри, наприклад фірми Polaroid, здатні повертати площину поляризації відбитого світла та пригнічувати виникнення відблисків.
Скляні фільтривиробляються у кількох модифікаціях. Прості скляні фільтри знімають статичний заряд, послаблюють низькочастотні електромагнітні поля, знижують інтенсивність ультрафіолетового випромінювання та підвищують контрастність зображення. Скляні фільтри категорії «повний захист» мають найбільшу сукупність захисних властивостей: практично не дають відблисків, підвищують контрастність зображення в півтора-два рази, усувають електростатичне поле та ультрафіолетове випромінювання, значно знижують низькочастотне магнітне (менше 1000 Гц) та рентгенів. Ці фільтри виготовляються із спеціального скла.
РК-монітори з'явилися практично в кожному комп'ютерному магазині, причому за прийнятною ціною. Ціни зменшилися приблизно вдвічі в порівнянні з тим, що було рік тому. І вони продовжують своє стрімке падіння. Наприкінці 2000 року ціна за РК монітор становила приблизно $1100, зараз середньонький дисплей можна купити за $550. Моделі початкового рівня продаються навіть дешевшими, іноді менше $300. Деякі моделі вже подолали нижню планку $250, хоча їх доведеться пошукати. Зменшення ціни - це чудово, але що ще більше тішить, РК дисплеї за останній рік сильно просунулися в технологічному плані. І хоча за якістю картинки ЖК монітори досі не можуть наздогнати ЕПТ побратимів, цей розрив постійно скорочується.
Перше, і найголовніше покращення – у РК моніторах збільшився кут огляду. Саме кут огляду був найслабшим місцем РК моніторів. У найкращих моделях вертикальний кут огляду досяг значення від 90 до 160 градусів. Але тут існує досить багато підводного каміння, так що різні моделі сильно відрізняються по кутку огляду. Що ще важливіше, покращала кількість квітів. У 2000 році ви могли знайти моделі, які були здатні відображати лише 16-бітовий колір. Зараз практично будь-який ЖК монітор підтримує 24-бітовий колір. Хоча з практичної точки зору, цього 24-бітного кольору ще дуже далеко до ЕПТ моніторів.
Серед покращень не зайвим буде відзначити і час реакції транзисторів, що сильно виріс за рік. Як оголосили деякі виробники, час реакції нових моніторів у два рази швидше за попереднє покоління. В результаті ще один величезний недолік ЖК-моніторів, післясвічення, практично зійшов нанівець. Тож зараз на РК моніторі можна цілком комфортно працювати з графічними програмами і навіть грати. До речі, ми мало не забули згадати про яскравість та контрастність – вони також постійно покращуються та наближаються до результатів ЕПТ моніторів.
Незважаючи на приблизно рівні ціни та бездоганну технологію, РК монітор має свої мінуси в порівнянні з ЕПТ. Деякі користувачі взагалі ніколи не куплять собі РК-монітор з багатьох причин. Спробуємо виділити плюси та мінуси ЖК та ЕПТ моніторів.
Рідкі кристали чи електронно-променева трубка?
Перша перевага РК монітора – ви забуваєте про проблеми з геометрією. У цих моніторах немає спотворень, трапецеїдальних дефектів та проблем з яскравістю. Картинка геометрично бездоганна. Дизайнери, фанати точної графіки, без розуму від таких моніторів. На жаль, РК монітор має дуже серйозні недоліки, які змусять будь-якого художника дотримуватись старого доброго кінескопа.
Недолік 1
Контрастність найкращих ЕПТ-моніторів становить 700:1. Найкращі ж РК монітори можуть похвалитися лише 450:1. До того ж нерідкі моделі з контрастністю 250:1 або навіть 200:1. Низький рівень контрастності призводить до відображення темних відтінків як повністю чорних. При цьому легко втрачаються градації кольору картинки.
Недолік 2
Практично всі виробники повідомляють про підтримку 16 млн. кольорів. Однак матриця в більшості з них здатна відображати 260 000 кольорів, причому в цьому досяг успіху Neovo F-15. Виходить 16-бітний кольоровий дисплей, хоча монітор оголошений як 24 біта, що підтримує. Втім, слід віддати належне - РК-дисплеї значно розвинулися за останні роки, хоча вони й досі не підійшли до колірного спектру ЕПТ. Замість відображення всіх кольорів, що плавно переходять один в інший, зображення має зернисту, строкату текстуру. Ви отримаєте той самий ефект, якщо зменшите кількість кольорів у Windows.
Недолік 3
Якщо ви купите новий ЕПТ дисплей, ви навіть не намагатиметеся використовувати частоту оновлення нижче 85 Гц. Але якщо для ЕПТ дисплея частота оновлення є хорошим критерієм якості, те саме не можна перенести безпосередньо на РК-дисплей. У електронно-променевій трубці електронний промінь сканує зображення на екрані. Чим швидше відбувається сканування, тим краще дисплей, і тим, відповідно, вища частота оновлення. В ідеальному випадку ваш ЕЛТ дисплей повинен працювати на частоті від 85 до 100 Гц. У РК-дисплеї зображення створюється не електронним променем, а пікселями, що складаються з червоного, зеленого та синього підпікселів (тріада). Якість зображення залежить від того, наскільки швидко пікселі вмикаються та вимикаються. Швидкість вимкнення пікселів часто називають часом реакції. Для протестованих моніторів воно варіювалося від 25 до 50 мс. Іншими словами, максимальна кількість зображень, що показуються за одну секунду, знаходиться в діапазоні від 20 до 40, залежно від моделі.
РК проти ЕЛТ: коротке порівняння
Ми спробували звести в таблицю основні відмінності між РК та ЕПТ моніторами. | ЖК (TFT) | ЕЛТ (CRT) | |
| Яскравість | (+) від 170 до 300 кд/м2 | (~) від 80 до 120 кд/м 2 |
| Контрастність | (-) від 150:1 до 450:1 | (+) від 350:1 до 700:1 |
| Кут огляду | (~) від 90° до 170° | (+) більше 150 ° |
| Дефекти відомості | (+) ні | (~) від 0.0079 до 0.0118" (від 0.20 до 0.30 мм) |
| Фокусування | (+) дуже хороша | (~) від прийнятної до дуже гарної |
| Геометрія | (+) бездоганна | (~) можливі помилки |
| "Мертві" пікселі | (-) до 8 | (+) ні |
| Вхідний сигнал | (+) аналоговий або цифровий | (~) тільки аналоговий |
| Можливі дозволи | (-) жорстко фіксований дозвіл або інтерполяція | (+) безліч |
| Гама (подання квітів для людського ока) | (~) задовільно | (+) фотографічна якість |
| Одноманітність | (~) часто світліше по краях | (~) часто світліше в центрі |
| Чистота кольору, якість кольору | (-) від поганого до середнього | (+) дуже хороша |
| Мерехтіння | (+) ні | (~) непомітно при частоті оновлення більше 85 Гц |
| Схильність до впливу магнітних полів | (+) не схильний | (-) залежить від екранування, може бути сильно схильний |
| Час реакції пікселів | (-) від 20 до 50 мс | (+) не помітно |
| Енергоспоживання | (+) від 25 до 40 Вт | (-) від 60 до 160 Вт |
| Габарити/вага | (+) мінімальні | (-) великі габарити, велика вага |
(+) – перевага, (~) – середньо, (–) – недолік
Основні принципи роботи РК монітора
У РК моніторах реалізовано три різні технології використання рідких кристалів - TN+film, IPS та MVA. Але незалежно від технології, всі ЖК монітори спираються на однакові фундаментальні принципи роботи.
Одна або більше неонових ламп створюють підсвічування для освітлення дисплея. Число ламп мало в дешевих моделях, а в дорогих використовується до чотирьох. Насправді використання двох (або більше) неонових ламп не покращує якість зображення. Просто друга лампа служить для забезпечення стійкості до відмови монітора при поломці першої. Таким чином, продовжується життя монітора, оскільки неонова лампа може працювати лише 50 000 годин, тоді як електроніка здатна витримати від 100 000 до 150 000 годин.
Для забезпечення одноманітності світіння монітора світло проходить через систему відбивачів перед попаданням на панель. РК панель, насправді - дуже складно пристрій, хоча це і не помітно з першого погляду. Панель – це складний пристрій із багатьма шарами. Зазначимо два шари поляризаторів, електроди, кристали, колірні фільтри, плівкові транзистори тощо. У 15"" моніторі існує 1024 x 768 x 3 = 2359296 субпікселя. Кожна субпіксель управляється транзистором, що видає свою власну напругу. Ця напруга може сильно змінюватись, вона змушує рідкі кристали в кожному субпікселі повертатися на певний кут. Кут повороту визначає кількість світла, що проходить через субпіксель. У свою чергу минуле світло формує зображення на панелі. Кристал фактично повертає вісь поляризації світлової хвилі, оскільки перед попаданням на екран хвиля проходить через поляризатор. Якщо вісь поляризації хвилі та вісь поляризатора збігаються, світло проходить через поляризатор. Якщо вони перпендикулярні, світло не минає. Більш детальну інформацію про сутність ефекту поляризації можна отримати з підручника фізики для 11-го класу.
Рідкі кристали – середній стан
Рідкі кристали – це речовина, яка має властивості як рідини, так і твердого тіла. Одна з найважливіших властивостей рідких кристалів (саме воно використовується в РК дисплеях) - можливість змінювати свою орієнтацію в просторі в залежності від напруги, що прикладається.
Давайте трохи заглибимося в історію рідких кристалів, оскільки вона дуже цікава. Як і відбувається в науці, рідкі кристали були відкриті випадково. У 1888 Фрідріх Рейнзер (Friedrich Reinitzer), австрійський ботанік, вивчав роль холестерину в рослинах. Один із експериментів полягав у нагріванні матеріалу. Вчений виявив, що кристали стають каламутними і течуть за 145,5°, а далі кристали перетворюються на рідину при 178,5°. Фрідріх поділився відкриттям з Отто Леманном (Otto Lehmann), німецьким фізиком, який виявив рідини властивості кристала щодо реакції на світло. З того часу і пішла назва "рідкі кристали".
На ілюстрації показана молекула, що має властивості кристала – метоксибензидин бутиланалін (methoxybenzilidene butylanaline).
Збільшене зображення рідкого кристала
TN+Film (скручений кристал + плівка)
Ілюстрація 1: у панелях TN+film рідкі кристали вибудовуються перпендикулярно до підкладки. Слово «плівка» у назві походить від додаткового шару, що служить для збільшення кута огляду.
TN+film – найпростіша технологія, оскільки вона заснована на тих же скручених кристалах. Скрученим кристалам налічуються роки - вони використовуються в більшості TFT панелей, проданих за кілька років. Для поліпшення зручності читання зображення був доданий плівковий шар, що збільшує кут огляду від 90° до 150°. На жаль, плівка не впливає на рівень контрастності або час реакції, які залишаються поганими.
Отже, принаймні теоретично, дисплеї TN+film є найдешевшими, бюджетними рішеннями. Процес виробництва мало чим відрізняється від виготовлення попередніх панелей на скручених кристалах. Сьогодні немає більш дешевих рішень, ніж TN+film.
Коротко зупинимося на принципі роботи: якщо транзистор прикладає нульову напругу до субпікселів, рідкі кристали (а, відповідно, і вісь поляризованого світла, що проходить крізь них) повертаються на 90° (від задньої стінки до передньої). Оскільки вісь фільтра-поляризатора на другій панелі відрізняється від першого на 90 °, світло через нього проходитиме. Якщо повністю задіяти червоний, зелений і синій підпікселі, вони створять білу точку на екрані.
Якщо ж застосувати напругу, у нашому випадку поле між двома електродами, воно знищить спіралеподібну структуру кристала. Молекули вишикуються у напрямку електричного поля. У нашому прикладі вони стануть перпендикулярними до підкладки. У цьому положенні світло не може пройти через субпікселі. Біла точка перетворюється на чорну.
У дисплея на скручених кристалах існує низка недоліків.
По-перше, інженери вже дуже довгий час борються за те, щоб змусити рідкі кристали шикуватися строго перпендикулярно до підкладки при включенні напруги. Саме тому старі РК дисплеї не могли відображати чіткий чорний колір.
По-друге, якщо транзистор перегорає, він більше не може прикладати напруги до своїх трьох субпікселів. Це важливо, оскільки нульова напруга означає яскраву точку на екрані. З цієї причини «мертві» ЖК пікселі дуже яскраві та помітні.
Що стосується 15" моніторів, то для них розроблена тільки одна технологія на зміну TN + film - MVA (про неї трохи пізніше). Ця технологія дорожча за TN+film, зате вона перевершує TN+film майже по всіх позиціях. Однак ми згадуємо "майже", оскільки у ряді випадків TN+film працює краще за MVA.
IPS (In-Pane Switching або Super-TFT)
Ілюстрація 2: якщо прикладена напруга, молекули вишиковуються паралельно підкладці.
Технологія IPS була розроблена Hitachi та NEC. Вона стала однією з перших РК технологій, покликаних згладити недоліки TN+film. Але, незважаючи на розширення кута огляду до 170 °, інші функції не зрушили з місця. Час реакції цих дисплеїв змінюється від 50 до 60 мс, а відображення кольорів – посереднє.
Якщо IPS не прикладається напруга, то рідкі кристали не повертаються. Вісь поляризації другого фільтра завжди перпендикулярна до осі першого, так що світло в такій ситуації не проходить. Екран демонструє практично бездоганний чорний колір. Так що в цій області IPS має явну перевагу перед TN+film дисплеями – якщо згоряє транзистор, то мертвий піксель буде не яскравим, а чорним. Коли на субпікселі подається напруга, два електроди створюють електричне поле і змушують кристали повертатися перпендикулярно до їхньої попередньої позиції. Після цього світло може проходити.
Найгірше, що створення електричного поля в системі з подібним розташуванням електродів споживає велику кількість енергії, але ще гірше, для вибудовування кристалів потрібен деякий час. Тому IPS монітори часто, якщо не завжди, мають більший час реакції в порівнянні з TN+film побратимами.
З іншого боку, точне вибудовування кристалів покращує кут огляду.
MVA (Multi-Domain Vertical Alignment)
Деякі виробники вважають за краще використовувати MVA, технологію, розроблену Fujitsu. Як вони вважають, MVA забезпечує найкращий компроміс практично у всьому. І вертикальний, і горизонтальний кут огляду становлять 160 °; час реакції вдвічі менше, ніж у IPS та TN+film – 25 мс; кольори відображаються набагато точніше. Але чому ж якщо MVA має стільки переваг, вона не використовується повсюдно? Справа в тому, що теорія не така хороша на практиці.
Сама технологія MVA розвинулася з VA, представленої Fujitsu у 1996 році. У такій системі кристали без подачі напруги побудовані вертикально по відношенню до другого фільтра. Таким чином, світло не може проходити через них. Як тільки до них буде додана напруга, кристали повертаються на 90 °, пропускаючи світло і створюючи на екрані яскраву пляму.
Перевагами такої системи є швидкість та відсутність як спіралеподібної структури, так і подвійного магнітного поля. Завдяки цьому час реакції зменшився до 25 мс. Тут також можна виділити перевагу, яку ми вже згадували в IPS – дуже гарний чорний колір. Головне ж проблемою системи VA стало спотворення відтінків під час перегляду екрана під кутом. Якщо вивести на екран піксель будь-якого відтінку, наприклад, світло-червоний, то до транзистора буде додана половинна напруга. При цьому кристали повернуться лише наполовину. Попереду екрана ви побачите світло-червоний колір. Однак якщо ви подивіться на екран збоку, то в одному випадку ви будете дивитися вздовж напрямку кристалів, а в іншому – впоперек. Тобто, з одного боку, ви побачите чистий червоний колір, а з іншого – чистий чорний колір.
Так що компанія прийшла до необхідності вирішення проблеми спотворення відтінків і через рік з'явилася технологія MVA.
На цей раз кожен субпіксель був поділений на кілька зон. Фільтри-поляризатори також придбали складнішу структуру, з бугоркоподібними електродами. Кристали кожної зони вишиковуються у своєму напрямку, перпендикулярно електродам. Завданням такої технології було створення необхідної кількості зон, щоб користувач завжди бачив лише одну зону, неважливо, з якої точки екрану він дивиться.
Перед покупкою монітора
Під час придбання вам слід врахувати кілька факторів.
Максимальний кут огляду має бути максимально великим, в ідеальному випадку більш або дорівнює 120 ° по вертикалі (горизонтальний кут не такий важливий).
Хоча час реакції часто не вказується, чим він менший – тим краще. Час реакції найкращих сучасних РК моніторів становить 25 мс. Але будьте уважні, оскільки тут виробники часто хитрують. Деякі вказують час увімкнення та час вимкнення пікселя. Якщо час включення 15 мс, а вимикання – 25 мс, час реакції – 40 мс.
Контрастність і яскравість мають бути максимально високими – принаймні вище ніж 300:1 та 200 кд/м 2 .
Ще однією суттєвою проблемою РК дисплеїв є "мертві" пікселі. Причому виправити ці світлі (TN+film) чи темні "мертві" пікселі неможливо. Розташувавшись у невдалих місцях, "мертві" пікселі можуть серйозно діяти на нерви. Так що перед покупкою РК монітора переконайтеся у відсутності "мертвих пікселів. Тим більше, що кілька "мертвих" пікселів аж ніяк не вважаються шлюбом.
Нехай вас не зачаровує можливість вертикального повороту дисплея. Так, дійсно, ви можете повернути дисплей на 90 °, але для 15 "" моніторі така функція сумнівна, якщо не сказати марна. Ви можете використовувати поворот у таких ситуаціях:
- створення офісних документів Справді, функція повороту тут може суттєво допомогти;
- редагування зображень, розмір яких за висотою більший, ніж за шириною. Однак для редагування зображень набагато краще підходять ЕПТ монітори, оскільки вони відображають правдиві кольори з найкращим рівнем контрастності;
- перегляд веб-сторінок. Повернутий 15" монітор має горизонтальну роздільну здатність 768 пікселя. Однак більшість веб-сторінок розраховується під роздільну здатність принаймні 800 пікселів по горизонталі.