Файл: Характеристики и типы мониторов для персональных компьютеров (ЭЛТ Мониторы).pdf

Апертурная решетка (aperture grill) — это тип маски, используемый разными производителями в своих технологиях для производства кинескопов, носящих разные названия, но имеющих одинаковую суть, например, технология Trinitron от Sony или Diamondtron от Mitsubishi. Это решение не включает в себя металлическую решетку с отверстиями, как в случае с теневой маской, а имеет решетку из вертикальных линий. Вместо точек с люминофорными элементами трех основных цветов апертурная решетка содержит серию нитей, состоящих из люминофорных элементов, выстроенных в виде вертикальных полос трех основных цветов. Такая система обеспечивает высокую контрастность изображения и хорошую насыщенность цветов, что вместе обеспечивает высокое качество мониторов с трубками на основе этой технологии. Маска, применяемая в трубках фирмы Sony (Mitsubishi, ViewSonic), представляет собой тонкую фольгу, на которой процарапаны тонкие вертикальные линии. Она держится на горизонтальной(ых) (одной в 15", двух в 17", трех и более в 21") проволочке, тень от которой Вы и видите на экране. Эта проволочка применяется для гашения колебаний и называется damper wire. Ее хорошо видно, особенно при светлом фоне изображения на мониторе. Некоторым пользователям эти линии принципиально не нравятся, другие же, наоборот, довольны и используют их в качестве горизонтальной линейки.

Минимальное расстояние между полосами люминофора одинакового цвета называется strip pitch (или шагом полосы) и измеряется в миллиметрах (мм). Чем меньше значение strip pitch, тем выше качество изображения на мониторе. Апертурная решётка используется в мониторах от Viewsonic, Radius, Nokia, LG, CTX, Mitsubishi, во всех мониторах от SONY.

Заметим, что нельзя напрямую сравнивать размер шага для трубок разных типов: шаг точек (или триад) трубки с теневой маской измеряется по диагонали, в то время как шаг апертурной решетки, иначе называемый горизонтальным шагом точек, - по горизонтали. Поэтому при одинаковом шаге точек трубка с теневой маской имеет большую плотность точек, чем трубка с апертурной решеткой. Для примера: 0.25 мм strip pitch приблизительно эквивалентно 0.27 мм dot pitch.

Оба типа трубок имеют свои преимущества и своих сторонников. Трубки с теневой маской дают более точное и детализированное изображение, поскольку свет проходит через отверстия в маске с четкими краями. Поэтому мониторы с такими CRT хорошо использовать при интенсивной и длительной работе с текстами и мелкими элементами графики, например в CAD/CAM-приложениях. Трубки с апертурной решеткой имеют более ажурную маску, она меньше заслоняет экран, и позволяет получить более яркое, контрастное изображение в насыщенных цветах. Мониторы с такими трубками хорошо подходят для настольных издательских систем и других приложений, ориентированных на работу с цветными изображениями. В CAD-системах мониторы с трубкой, в которой используется апертурная решетка, недолюбливают не потому, что они хуже воспроизводят мелкие детали, чем трубки с теневой маской, а потому что экран монитора типа Trinitron - плоский по вертикали и выпуклый по горизонтали, т.е. имеет выделенное направление.

Как уже упоминалось, кроме электронно-лучевой трубки внутри монитора есть еще и управляющая электроника, которая обрабатывает сигнал, поступающий напрямую от видеокарты вашего PC. Эта электроника должна оптимизировать усиление сигнала и управлять работой электронных пушек, которые инициируют свечение люминофора, создающего изображение на экране. Выводимое на экране монитора изображение выглядит стабильным, хотя, на самом деле, таковым не является. Изображение на экране воспроизводится в результате процесса, в ходе которого свечение люминофорных элементов инициируется электронным лучом, проходящим последовательно по строкам в следующем порядке: слева направо и сверху вниз на экране монитора. Этот процесс происходит очень быстро, поэтому нам кажется, что экран светится постоянно. В сетчатке наших глаз изображение хранится около 1/20 секунды. Это означает, что, если электронный луч будет двигаться по экрану медленно, мы можем видеть это движение как отдельную движущуюся яркую точку, но, когда луч начинает двигаться, быстро прочерчивая на экране строку хотя бы 20 раз в секунду, наши глаза не увидят движущейся точки, а увидят лишь равномерную линию на экране. Если теперь заставить луч последовательно пробегать по многим горизонтальным линиям сверху вниз за время меньшее 1/25 секунды, мы увидим равномерно освещенный экран с небольшим мерцанием. Движение самого луча будет происходить настолько быстро, что наш глаз не будет в состоянии его заметить. Чем быстрее электронный луч проходит по всему экрану, тем меньше будет заметно и мерцание картинки. Считается, что такое мерцание становится практически незаметным при частоте повторения кадров (проходов луча по всем элемента изображения) примерно 75 в секунду. Однако, эта величина в некоторой степени зависит от размера монитора. Дело в том, что периферийные области сетчатки глаза содержат светочувствительные элементы с меньшей инерционностью. Поэтому мерцание мониторов с большими углами обзора становится заметным при больших частотах кадров. Способность управляющей электроники формировать на экране мелкие элементы изображения зависит от ширины полосы пропускания (bandwidth). Ширина полосы пропускания монитора пропорциональна числу пикселей, из которых формирует изображение видеокарта вашего компьютера.

1.2 Жидкокристаллические мониторы

ЖК-экраны представляют собой массив небольших сегментов, называемых пикселями, которыми можно манипулировать для отображения информации. Такие дисплеи имеют несколько слоев, в которых решающую роль играют две панели, изготовленные из стекла, не содержащего натрия и называемые подложкой. Подложка содержит тонкий слой жидких кристаллов между ними. Панели имеют канавки, которые направляют кристаллы, придавая им особую ориентацию. Канавки параллельны на каждой панели, но перпендикулярны между ними. Продольные канавки получаются в результате размещения на поверхности стекла тонких пленок из прозрачного пластика, которые затем обрабатываются особым образом. При соприкосновении с флейтами молекулы ориентированы одинаково во всех клетках. Жидкокристаллическая панель освещается источником света, в зависимости от того, где она находится, так как ЖК-панели работают на отражение или пропускание света. Плоскость поляризации светового луча поворачивается на 90 ° при прохождении одной панели. Когда появляется электрическое поле, молекулы частично выравниваются вдоль него, и угол поворота плоскости поляризации света становится отличным от 90°. Производя экраны с использованием, Технология ЖК-монитора, подсветка монитора используется для вывода цветного изображения, чтобы свет генерировался на задней панели ЖК-мониторов. Необходимо иметь возможность получать изображение хорошего качества, даже если оно темное. Цвет получается с использованием трех фильтров, которые отличают три основных компонента от излучения источника белого света. Комбинируя три основных цвета для каждого пикселя экрана, вы можете воспроизвести любой цвет.

Давайте рассмотрим работу монитора более детально, что же происходит внутри монитора

 Посмотрим на луч света, проходящем через различные компоненты ЖК-экрана (рисунок №2):

1. Когда экран включен, светодиод подсветки излучает белый свет.
2. Свет поступает в световодную пластину (LGP), отражается внутри и равномерно распределяется по верхней поверхности панели.
3. Лист рассеивателя дополнительно рассеивает свет, поэтому за пределами LGP горячих точек не наблюдается.
4. DBEF перерабатывает рассеянный свет, а призматический лист гарантирует, что свет сфокусирован и направлен на зрителя.
5. Нижний поляризатор пропускает свет с вертикальной длиной волны, блокируя другие ориентации.
6. Вертикально поляризованный свет затем проходит через жидкокристаллический слой.
7. Затем жидкими кристаллами манипулируют путем подачи соответствующего напряжения через TFT и общий электрод. Жидкие кристаллы могут блокировать белый свет в различной степени. Фильтр перед каждым подпикселем пропускает только диапазон длин волн, соответствующий его цвету. Чтобы управлять яркостью каждого субпикселя, на жидкокристаллическую ячейку подается напряжение или обесточивается, чтобы блокировать или передавать свет.
8. Свет проходит через жидкие кристаллы и цветные фильтры, создавая основной красный, зеленый и синий цвета.  
9. Затем поляризованный свет фильтруется верхним поляризатором - пропускается только горизонтально поляризованный свет.
10. Наконец, зритель может наслаждаться ярким цветом, высокой контрастностью и четкостью изображения на цифровом дисплее.

Рисунок 2

Проходящий луч света

ЖК-дисплеи в разборе (рисунок №3):

Рисунок 3

Жк-дисплей в разборе

Нижнее шасси: нижнее шасси защищает компоненты ЖК-дисплея и служит основой для соединения компонентов.

Подсветка: жидкие кристаллы не генерируют собственный свет, поэтому для просмотра на экране требуется другое средство освещения. Источником света может быть либо окружающий свет, либо источник искусственного света, расположенный сзади или сбоку экрана. ЖК-дисплей является пропускающим дисплеем, поэтому ему необходим внешний источник света.

ЖК-дисплей со светодиодной подсветкой является плоским дисплеем, который использует светодиодную подсветку. Использование светодиодной подсветки обеспечивает более тонкую панель, более низкое энергопотребление, лучшее рассеивание тепла, более яркий дисплей и лучший уровень контрастности. Светодиоды (LED) обеспечивают свет для дисплея. В настоящее время наиболее распространенным вариантом подсветки является Edge LED (более тонкий профиль) или Direct LED (для дисплеев с высокой яркостью или для видеостен с узкой рамкой). Дизайн подсветки важен для обеспечения хорошей цветопередачи и широкой цветовой гаммы. Тот факт, что подсветка выглядит белым, не означает, что она имеет широкий и равномерный спектр - у нее может быть очень нерегулярный «пиковый» спектр (как обычно у ламп CCFL).

Отражатель: Отражатель обеспечивает переработку подсветки ЖК-дисплея. Его часто называют DBEF (пленка с двойной яркостью). DBEF увеличивает осевую яркость и, таким образом, больше света доступно для передачи через ЖК-дисплей. Как правило, один BEF может увеличить яркость на 40% -60%. В некоторых приложениях два BEF используются для повышения пропускной способности яркости.

Световодная пластина (LGP): LGP — это акриловая панель, обычно изготовленная из чистой полиметилметакрилатной смолы PMMA. ПММА чрезвычайно прозрачен и устойчив к погодным условиям. Пластина представляет собой лист пластика, выгравированный с узором неровностей, который отражает свет в определенном направлении. LGP преобразует источник света в форме линии в единый источник света в форме плоскости. Матрица линий выгравирована на нижней части панели LPG, чтобы направить свет наружу, что называется V-вырезанием. Свет, попадающий в светодиодный слой с боков, будет выходить через фронт.

Лист рассеивателя: Лист рассеивателя предназначен для равномерного распределения и распределения света для обеспечения мягкого света. Лист рассеивателя равномерно распределяет свет по размерам экрана, образуя сплошной, равномерно освещенный квадрат и уменьшает горячие точки на светодиодах.

Призматический лист: Призменный лист предусмотрен на верхней поверхности световодной пластины жидкокристаллического дисплея. Призматический лист имеет небольшие угловые выступы на своей лицевой поверхности, которые перерабатывают внеосевой свет, пока он не испускается при оптимальном угле обзора. Световые волны либо выходят под самым ярким углом к зрителю, либо они снова пропускаются через слои заднего освещения, пока они не выйдут правильно.

Нижний поляризатор. Поляризатор изготавливается путем растягивания материала, подобного пластику, для удлинения его волокон, затем погружения материала в йод для дальнейшего удлинения и организации волокон материала в сетку затемненных параллельных линий, которые невидимы для человеческого глаза. Это похоже на фильтр, который пропускает световые волны только в вертикальной ориентации, а остальные световые волны блокируются.

Подложка нижнего стекла (объединительная панель): Специальное стекло, используемое в качестве исходной подложки для процесса изготовления тонкопленочных транзисторов (TFT). Жидкий кристалл обычно «зажат» между двумя поляризационными фильтрами под углом 90 градусов друг к другу. Поляризованный свет проникает в заднюю часть жидкого кристалла от светодиода с задней подсветкой. Когда нематический кристалл не находится под напряжением, он «поворачивает» поляризованный свет на 90 градусов, чтобы он прошел через второй поляризационный фильтр. Когда электрическое поле прикладывается к жидкому кристаллу, свет не искажается, поэтому блокируется вторым поляризационным фильтром.

Тонкопленочный транзистор: транзистор, чей активный токонесущий слой представляет собой тонкую пленку (обычно пленку кремния-Si), в отличие от полевых МОП-транзисторов, которые сделаны на кремниевых пластинах и используют объемный кремний в качестве активного слоя. В плоском дисплее свет должен проходить через материал подложки, чтобы достичь зрителя. Непрозрачные кремниевые пластины явно не подойдут для этих пропускающих дисплеев. Стекло является наиболее часто используемой исходной подложкой, поскольку оно очень прозрачное и совместимо с обычными этапами обработки полупроводников. Поскольку стекло не является полупроводником, подобным кремнию, тонкая пленка кремния осаждается сверху, и транзисторы изготавливаются с использованием этого тонкого слоя. TFT помогает манипулировать напряжением в каждом субпикселе для управления отображением изображения.