Monitory.doc

Monitory CRT, LCD,

TFT…

MONITORY CRT

Podstawowym składnikiem każdego monitora CRT(Cathode Ray Tube) jest lampa kineskopowa, na jej przedniej części wyświetlany jest obraz. Kineskop, lampa katodowa, CRT to synonimy elektronowej lampy będącej najstarszym elektronicznym elementem służącym do wyświetlania obrazu, stosowanym do budowy odbiorników telewizyjnych od 1930 roku. Jej podstawowym składnikiem jest szklana, pozbawiona powietrza tuba, wypełniona obojętnym gazem pod niskim ciśnieniem. Umieszczona na końcu wąskiej szyjki katoda - ładowana ujemnie elektroda, zwana również działem elektronowym - wyrzuca wiązki elektronów w kierunku anody - drugiej, ładowanej dodatnio elektrody, jednak nigdy do niej nie docierają. Są bowiem kierowane siłą cewek odchylających w stronę ekranu ulokowanego naprzeciw działa. Dwa sygnały synchronizacji (poziomej i pionowej), dostarczane także przez kartę graficzną, sterują wzmacniaczami odchylania pionowego i poziomego. Elementy te kontrolują pracę cewek odchylających wiązkę elektronów w kineskopie. Dzięki nim strumień cząsteczek omiata ekran z lewa na prawo i z góry na dół. Omiatanie ekranu strumieniem jest na tyle szybkie i częste, że triady fosforyzujące nie zdążą jeszcze zgasnąć, kiedy są znów rozświetlane. Dzięki temu unika się migotania obrazu. Parametr decydujący o tym, ile razy obraz jest rysowany w ciągu sekundy, nazywa się odświeżaniem ekranu. Tak więc częstotliwość  75 Hz oznacza siedemdziesięciopięciokrotne odświeżanie obrazu w ciągu sekundy.

Pole elektromagnetyczne odchyla wiązkę elektronów w taki sposób, by przez specjalną maskę trafiły do odpowiedniego wiersza na ekranie. Poprzez jej otwory strumienie elektronów trafiają na niewielkie punkty podzielone na grupy po trzy: czerwony, zielony i niebieski, znajdujące się na fosforyzującej powierzchni ekranu. Elektrony, kończąc swój lot, uderzają w płaską powłokę luminoforu i przekazują nabytą podczas "strzału" energię kinetyczną atomom fosforu, które z kolei wypromieniowują ją w postaci fali elektromagnetycznej. Luminofor zbudowany jest z milionów barwnych punktów pogrupowanych w triady. Każdy punkt w obrębie jednej z nich świeci w jednym z trzech kolorów podstawowych-czerwonym, zielonym, albo niebieskim. Elementy jednej triady widoczne z daleka tworzą pojedynczy, barwny punkt nazywany plamką.

Bardzo ważnym modułem elektronicznym monitora jest wzmacniacz wideo, który ma za zadanie spotęgować sygnał o napięciu rzędu 1 wolta generowany przez kartę graficzną do wielkości rzędu kilku tysięcy woltów, wymaganej do wystrzelenia wiązki elektronów. Monitory monochromatyczne wyposażone są w pojedynczy wzmacniacz wideo, kolorowe - potrójny, wzmacniający jednocześnie trzy sygnały odpowiadające kolorom podstawowym--czerwonemu, niebieskiemu i zielonemu.

Obraz, który widzimy, zależy od tego, które (i jak intensywnie) punkty zostały pobudzone do świecenia. Na przykład całkowicie zielony ekran otrzymamy wówczas, gdy zostaną wyłączone działa generujące elektrony dla koloru czerwonego i niebieskiego. Jasność zależy od ilości energii przekazywanej przez wiązkę poszczególnym atomom fosforu. Złożone obiekty na ekranie są kompozycją zapalonych i wygaszonych punktów, które z daleka dają złudzenie pełnego obrazu. O ich istnieniu można się przekonać, spoglądając na ekran przez silne szkło powiększające. Wówczas dokładnie widać jaki rodzaj maski został użyty do budowy kineskopu.

Sprzężone z kineskopem układy elektroniczne odpowiedzialne są za interpretację i konwersję sygnałów generowanych z komputera oraz wysterowanie działa elektronowego i cewek odchylających, jak również za inne funkcje, na przykład generowane menu systemu  (OnScreen Display) i obsługę przycisków do regulacji obrazu.

MASKI

W większości produkowanych obecnie kineskopów wykorzystuje się maskę perforowaną, zwaną także inwarową lub typu delta. Pod względem konstrukcyjnym jest to cienki perforowany arkusz, zwykle wytworzony ze stopu metali zwanego Inwarem, umieszczony tuż przed luminoforem. Jak już wcześniej wspomniano, maska stoi na drodze strumienia albo strumieni elektronów pobudzających do świecenia atomy fosforu. Zapewnia ona dokładne pozycjonowanie wiązki, koryguje drobne rozbieżności, poprawia jej ogniskowanie. Dzięki wykonanym w masce otworom elektrony docierają tylko do tych miejsc, które mają być zapalone. Oznacza to, że na przykład punkt zielony nie będzie rozświetlony, gdy elektrony "były przewidziane" dla sąsiadującego z nim punktu czerwonego lub niebieskiego.

Bardziej zaawansowaną konstrukcję stosuje w telewizorach od 1968 roku firma Sony. Chroniona patentami technologia o nazwie Trinitron polega na zastąpieniu otworów maski inwarowej szczelinami. W rzeczywistości jest to rodzaj sita utworzonego z cienkich, naprężonych, gęsto rozmieszczonych drutów rozciągniętych od górnej do dolnej krawędzi ekranu. Pozwala to większej ilości elektronów na dotarcie do materiału fosforyzującego, a więc daje większą jaskrawość, gwarantując przy tym odpowiednie trafianie strumieniem w kolorowe plamki. O takiej budowie można się naocznie przekonać, pukając lekko w szybę kineskopu - zaobserwujemy wówczas szybko zanikającą falę rozbłysków przemieszczających się wzdłuż ekranu, spowodowaną wibracjami drutowej maski. W celu stabilizacji obrazu i polepszenia zbieżności stosowane są często dwa poziome druty rozmieszczone na jednej trzeciej i dwóch trzecich wysokości  ekranu.

Maska wykonana w technologii Trinitron zapewnia lepsze, w porównaniu z przesłoną perforowaną, nasycenie kolorów i kontrast. Kineskopy tego typu są mniej odblaskowe i bardziej płaskie, ponieważ powierzchnia szklanej bańki jest najczęściej wycinkiem cylindra, a nie kuli. Oprócz wymienionych zalet lampy z maską szczelinową mają też wady: pojawiają się nieprawidłowości podczas wyświetlania dużych jednokolorowych powierzchni, a ze względu na brak maskowania w poziomie (drut ciągną się tylko z góry na dół) do dobrego zsynchronizowania wiązki konieczne są precyzyjne, czyli drogie układy elektroniczne. Inna ujemna strona tego rozwiązania to wrażliwość na pola elektromagnetyczne. Jeśli w pobliżu ekranu położy się głośniki, obraz zacznie się deformować.

W roku 1993 Mitsubishi wyprodukował kineskop z maską szczelinową o nazwie Diamondtron. Różnica w stosunku do technologii stosowanej przez Sony tkwi w konstrukcji katody - Sony wykorzystywał jedno działo elektronowe dla wszystkich trzech kolorów, Mitsubishi - trzy, po jednym dla każdego koloru podstawowego.

Maska kratowa to kolejny krok naprzód. Wprowadzona przez firmę Nec pod nazwą CromaClear jest efektem połączenia opisanych wyżej dwóch technologii. W przesłonie kratowej również istnieją szczeliny. Są jednak o wiele krótsze niż w przypadku maski szczelinowej, pogrupowane w triady i przesunięte względem siebie. W dużym powiększeniu przypominają dziurkowane sito maski perforowanej, z tym że zamiast okrągłych mają prostokątne otwory. Dzięki takiej konstrukcji maska kratowa zachowuje zalety swoich poprzedniczek, przy jednoczesnej redukcji ich wad. Kolory są tu żywsze, obraz bardziej kontrastowy i jednocześnie stabilny. Jednakże monitory wyposażone w kineskop z tego rodzaju przesłoną nie należą do najtańszych.

GŁĘBIA BARW

Duża liczba barw przedstawianych na ekranie powstaje poprzez odpowiednie nasycenie każdego z trzech kolorów podstawowych. Tradycyjnie w komputerze dostępne są różne głębie barw (różna liczba kolorów):

·         256 kolorów (kolory 8–bitowe)

·         65 536 kolorów (kolory 16–bitowe, zwane również kolorami 65K lub HiColor)

·         16 milionów kolorów (kolory 24–bitowe, zwane również TrueColor)

·         4 miliardy kolorów (kolory 32–bitowe, zwane również TrueColor).

Dla zwykłych użytkowników kolory 16–bitowe wystarczą, by przedstawić fotografie wysokiej jakości. Kolory 24– i 32–bitowe przeznaczone są do prac profesjonalnych i korzystają z nich graficy i fotograficy. Wymagają sporej ilości pamięci na karcie graficznej.

ROZDZIELCZOŚĆ

Żeby ekran monitora mógł wyświetlić obraz dobrej jakości, musi pracować przy dużej rozdzielczości obrazu, zapewniać wysoką częstotliwość odświeżania, posiadać duży zapas regulacji jasności i kontrastu.

          Tabela rozdzielczości i odpowiednich do nich wielkości ekranu.

CZĘSTOTLIWOŚĆ ODŚWIEŻANIA

Pionowa częstotliwość

Wyświetlając obraz o niskiej rozdzielczości, monitory są zawsze w stanie zapewnić pracę z najwyższą częstotliwością odświeżania. Inaczej wygląda sytuacja z obrazami o dużej rozdzielczości.

Pozioma częstotliwość

Aby wyświetlić niektóre rozdzielczość przy określonej częstotliwości odświeżania, także częstotliwość pozioma ( liniowa) musi być odpowiednio wysoka np.: w przypadku monitora 17” 1024x768 / 85 Hz minimalna częstotliwość pozioma powinna wynosić 69 kHz. Ponadto monitor powinien mieć jeszcze pewien zapas częstotliwości, aby nie pracował cały czas na maksymalnych ustawieniach
Ogólnie do określenia częstotliwości linowej można stosować następujący wzór:

Częstotliwość pozioma = częstotliwość odświeżania obrazu * ( rozdzielczość pionowa + 10%)