Мониторы и их характеристики

МОНИТОРЫ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ Содержание Ва

1.	Мониторы с электронно-лучевой трубкой (CRT)
1.1.	Как устроена электронно-лучевая трубка
1.2.	Теневая маска
1.3.	Отклоняющая система
1.4.	Экран монитора
1.5.	тАЬВеличина зернатАЭ
1.6.	Антибликовая панель (AR panel)
1.7.	Антибликовое покрытие
1.8.	Антистатическое покрытие
1.9.	Светопередача монитора
1.10.	Горизонтальная развертка монитора
1.11.	Вертикальная развертка, или частота кадров
1.12.	Разрешение
1.13.	Полоса пропускания
1.14.	Частота пикселов
1.15.	Яркость
1.16.	Контраст, равномерность
1.17.	Равномерность распределения яркости, белого
1.18.	Сведение: статическое, динамическое
1.19.	Динамическая фокусировка
1.20.	Чистота изображения
1.21.	Мерцание
1.22.	Муар
1.23.	Дрожание (Jitter)
1.24.	Классификация мониторов по типу маски
1.25.	CRT-мониторы с трехточечной теневой маской
1.26	CRT -мониторы с щелевой апертурной решеткой
1.27.	CRT - мониторы с гнездовой маской
2.	LCD-мониторы
3.	Плазменные панели PDP
3.1.	Технологические решения
4.	Список литературы

Мониторы с электронно-лучевой трубкой Как устроена электронно-лучевая трубка (CRT)

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ; Cathode Ray Tube, или CRT) тАФ это традиционная технология формирования изображения на тАЬднетАЭ герметично запечатанной стеклянной тАЬбутылкитАЭ. Мониторы получают сигнал от компьютера и преобразуют его в форму, воспринимаемую электронно-лучевой пушкой, расположенной в тАЬгорлышкетАЭ огромной колбы. Пушка тАЬстреляеттАЭ в нашу сторону, а широкое дно (куда мы, собственно, и смотрим) состоит из тАЬтеневой маскитАЭ и люминесцентного покрытия, на котором создается изображение. Электромагнитные поля управляют пучком электронов: отклоняющая система изменяет направление потока частиц таким образом, что они достигают нужного места на экране, проходя через теневую маску, падают на фосфоресцирующую поверхность и формируют изображение (активизированный электронным лучом участок экрана испускает свет, видимый глазом; рис.1). Такая технология называется тАЬэмиссионнойтАЭ

Рис.1

Экран монитора представляет собой матрицу, состоящую из гнезд-триад, определенной структуры и формы (зависящей от конкретной технологии изготовления тАФ см. далее). Каждое такое гнездо состоит из трех элементов (точек, полос или других структур), формирующих RGB-триаду, в которой основные цвета располагаются настолько близко друг к другу, что отдельные элементы неразличимы для глаза. Таким образом, электронно-лучевые трубки, используемые в современных мониторах, имеют следующие основные элементы:

электронные пушки (по одной на каждый цвет RGB-триады или одну, но испускающую три пучка);
отклоняющую систему, то есть набор электронных тАЬлинзтАЭ, формирующих пучок электронов;
теневую маску, обеспечивающую точное попадание электронов от пушки каждого цвета в тАЬсвоитАЭ точки экрана;
слой люминофора, формирующий изображение при попадании электронов в точку соответствующего цвета.

С этими элементами и связана непрерывная борьба производителей за качество изображения. Электронная пушка состоит из подогревателя, катода, испускающего поток электронов, и модулятора, ускоряющего и фокусирующего электроны. В современных кинескопах применяются оксидные катоды, в которых электроны испускаются эмиссионным покрытием из редкоземельных элементов, нанесенным на никелевый колпачок с расположенной внутри него нитью накала. Подогреватель обеспечивает нагревание катода до температуры 850-880 В°C, при которой и происходит испускание (эмиссия) электронов с поверхности катода. Остальные электроды трубки используются для ускорения и формирования пучка электронов. Соответственно каждая из трех электронных пушек создает пучок электронов для формирования своего цвета. При этом различают ЭЛТ с дельтовидным и планарным расположением пушек. В случае дельтовидного расположения электронные пушки размещаются в вершинах равностороннего треугольника под углом 1В° к оси кинескопа. Ошибка в значении угла наклона не должна превышать 1тАЩ. Наклон пушек выбирается таким образом, чтобы электронные лучи пересекались в некоторой точке (точке схождения) и дальше, расходясь на определенный угол, образовывали на маске небольшой круг, в пределах которого одновременно может находиться только одно отверстие теневой маски и одна RGB-триада (три точки люминофора основных цветов). Соответственно точки люминофора при этом также располагают по вершинам равностороннего треугольника, образующего эту триаду. Центр каждого отверстия в теневой маске расположен напротив оси симметрии данной триады точек люминофора. Электронные лучи, расходясь после теневой маски, попадают на точки люминофора соответствующего цвета и заставляют их светиться

Теневая маска

Электронный луч достигает экрана, пройдя через теневую маску, которая может иметь различную (точечную или линейную) структуру. Теневая маска, выполненная из тонкого сплава, направляет электронный луч на флуоресцирующий материал определенного цвета

При этом маска задерживает 70-85% всех электронов, испускаемых катодами, в результате чего она нагревается до высокой температуры. Раньше маски изготавливали из сплавов на основе железа, и при сильном нагревании они деформировались, в результате чего отверстия смещались относительно триад люминофора. Для компенсации смещений маска крепилась к экрану при помощи системы тАЬзамковтАЭ из материала со специально подобранным коэффициентом температурного расширения; при нагревании эти тАЬзамкитАЭ перемещали маску вдоль оси ЭЛТ в сторону экрана. В современных моделях применяется теневая маска из инвара тАФ специального сплава с очень небольшим коэффициентом температурного расширения, поэтому смещение масок при нагреве остается минимальным. В кинескопах с планарным расположением пушек используются щелевые маски, а люминофор трех основных цветов наносится на экран в виде вертикальных чередующихся полосок таким образом, чтобы одному щелевидному отверстию соответствовала своя RGB-триада. В таких ЭЛТ все три электронные пушки соосны друг другу, расположены в одной вертикальной плоскости и наклонены под небольшим углом к горизонтальной плоскости. Такое расположение в значительной мере позволяет скомпенсировать воздействие на пучки электронов магнитного поля Земли и упростить сведение лучей. Расходясь после точки схождения, лучи образуют эллипс, охватывающий одновременно только одно отверстие щелевой маски и соответственно три находящиеся за ней полоски люминофора. Отверстие щелевой маски находится напротив средней (зеленой) полоски люминофора. Отношение площади отверстий к общей площади маски в электронно-лучевых трубках такого типа значительно выше, чем у теневой маски, поэтому та же яркость свечения может быть достигнута при значительно меньшей мощности электронных пучков и, следовательно, срок службы таких кинескопов существенно больше

Отклоняющая система

С тыльной стороны монитора устанавливаются катушки горизонтального и вертикального отклонения луча, придающие лучу, при протекании по ним тока, нужное направление (рис.2). Отклоняющие системы подразделяются на седловидно-тороидальные и седловидные. Последние предпочтительнее, поскольку создают пониженный уровень излучения

Рис.2 Экран монитора

По достижении поверхности экрана луч взаимодействует с ним, при этом энергия электронов преобразуется в световую. Экран представляет собой обладающую особыми оптическими свойствами стеклянную поверхность, на которой распылен специальный фосфоресцирующий материал. Высокое качество изображения достигается правильным выбором материалов и технологии. Фосфоресцирующий материал должен обеспечивать требуемую энергетическую эффективность, разрешающую способность, долговечность, точную цветопередачу и послесвечение

тАЬВеличина зернатАЭ

Маска электронно-лучевой трубки монитора имеет определенное число отверстий, через которые проходят электронные лучи RGB. Под величиной зерна понимается расстояние между соседними точками одного цвета. Распространенный показатель разрешающей способности монитора тАФ число точек на дюйм (dpi тАФ dots per inch) тАФ определяется отношением числа точек к размеру экрана в дюймах по горизонтали. Например, dpi 14-дюймового монитора в режиме VGA (640 точек по горизонтали) составляет 65

Антибликовая панель (AR panel)

Для минимизации отражающих свойств экрана используются специальные антибликовые панели. Не ухудшая изображения, они ослабляют блики, а также уменьшают электромагнитное излучение монитора. Однако, ввиду высокой стоимости таких панелей, они используются в дорогих мониторах с большим разрешением, например в 21-дюймовых. В последнее время вместо антибликовой панели на мониторах с диагональю 21 дюйм и меньше используют антибликовое покрытие. Такое покрытие, как и панели, ограничивает излучение в соответствии со стандартами ТСО. Новые технологии позволяют перейти к коммерческому использованию мониторов с антибликовым покрытием

Антибликовое покрытие

Используя тот же принцип и те же свойства, что и в антибликовых панелях, для придания монитору антибликовых свойств непосредственно на экран монитора наносят многослойное антибликовое покрытие, не ухудшающее фокусировку монитора

Антистатическое покрытие

Антистатическое покрытие экрана обеспечивается с помощью напыления специального химического состава для предотвращения накопления электростатического заряда. Оно требуется в соответствии с рядом стандартов по безопасности и эргономике, в том числе MPR II

Светопередача монитора

Отношение полезной световой энергии, прошедшей через переднее стекло монитора, к излученной внутренним фосфоресцирующим слоем называется коэффициентом светопередачи. Как правило, чем темнее выглядит экран при выключенном мониторе, тем ниже этот коэффициент. При высоком коэффициенте светопередачи для обеспечения требуемой яркости изображения требуется небольшой уровень видеосигнала и упрощаются схемотехнические решения. Однако при этом уменьшается перепад между излучающими участками и соседними, что влечет за собой ухудшение четкости и снижение контрастности изображения и, как следствие, тАФ ухудшение его общего качества. В свою очередь, при низком коэффициенте светопередачи улучшаются фокусировка изображения и качество цвета, однако для получения достаточной яркости требуется мощный видеосигнал и усложняется схема монитора. Обычно 17-дюймовые мониторы имеют коэффициент светопередачи 52-53%, а 15-дюймовые тАФ 56-58%, хотя в зависимости от конкретно выбранной модели эти значения могут варьироваться. Поэтому при необходимости определения точного значения коэффициента светопередачи следует обращаться к документации производителя

Горизонтальная развертка

Время горизонтального перемещения луча от левого до правого края экрана называется периодом горизонтальной развертки. Величина, обратно пропорциональная этому периоду, называется частотой горизонтальной развертки, или просто горизонтальной разверткой (иногда встречаются названия тАЬчастота строчной разверткитАЭ, или тАЬстрочная частотатАЭ), и измеряется в килогерцах (кГц). Например, для монитора с разрешением 1024 x 768 пикселов горизонтальная развертка обратно пропорциональна времени, за которое луч сканирует 1024 пиксела. При увеличении разрешающей способности за тот же период времени лучом должно быть отсканировано большее число пикселов. При увеличении частоты кадров частота горизонтальной развертки также должна быть увеличена

Вертикальная развертка, или частота кадров

Монитор с электронно-лучевой трубкой обновляет изображение на экране десятки раз в секунду. Это число называется частотой вертикальной развертки, или частотой обновления экрана, и измеряется в герцах (Гц). Монитор с вертикальной разверткой 60 Гц имеет такую частоту мерцания, как лампа дневного света в США (несколько выше, чем в Европе, где частота сети 50 Гц). Обычно при частотах выше 75 Гц мерцание незаметно для глаза (режим без мерцания). Стандарт VESA рекомендует работу на частоте 85 Гц, считая это важным потребительским показателем эргономичности монитора. Расчет частоты горизонтальной развертки исходя из частоты кадров: Горизонтальная развертка = (число строк) x (вертикальная развертка) x 1,05. Например, требуемая горизонтальная развертка при вертикальной частоте 85 Гц и разрешении 1024 x 768 составляет: 768 x 85 x 1,05 = 68 500 Гц = = 68,5 кГц

Разрешение

Разрешающая способность характеризует качество воспроизведения изображения монитором. Для получения высокого разрешения в первую очередь высококачественным должен быть видеосигнал. Электронные цепи должны обработать его таким образом, чтобы обеспечить правильные уровни и сочетания фокусировки, цвета, яркости и контраста. Разрешающая способность характеризуется числом точек, или пикселов (dot) на число строк (line). Например, разрешение монитора 1024 x 768 означает возможность различить до 1024 точек по горизонтали при числе строк до 768

Полоса пропускания

Под частотой точек (dot rate) понимают максимальное число входящих точек в секунду, которое определяется разрешением по горизонтали и периодом сканирования по горизонтали источника сигнала. Полоса пропускания характеризует то, насколько полно исходный видеосигнал преобразуется в выходной. Частота точек = (разрешение по горизонтали)/(горизонтальная развертка) Полоса пропускания = 0,35 x 2/(время нарастания или спада сигнала)

Частота пикселов

Например, если горизонтальное разрешение 820 точек, а период отображения данных по горизонтали 10,85 нс = 10,85 x 10-6 с, то требуется частота пикселов (pixel rate) примерно 76 МГц. Монитор с высоким разрешением может выводить на экран в 24 раза больше информации, нежели телевизор

Яркость

Регулировкой яркости устанавливается ее уровень на экране в целом, включая зону растра. Управление контрастом позволяет устанавливать яркость зоны данных, изменяя коэффициент усиления входного видеосигнала и не влияя на яркость зоны растра (рис.3)

Ва

Рис.3

Контраст, равномерность

Контраст характеризует яркость экрана по сравнению с темной зоной в отсутствие видеосигнала. Контраст можно настроить регулировкой тАЬУсилениетАЭ, воздействуя на входной видеосигнал. Под равномерностью понимается постоянство уровня яркости по всей поверхности экрана монитора, которое обеспечивает пользователю комфортные условия для работы. Временная неравномерность цвета может быть устранена размагничиванием экрана. Принято различать тАЬравномерность распределения яркоститАЭ и тАЬравномерность белоготАЭ

Равномерность распределения яркости, белого

Большинство мониторов имеют различную яркость в разных участках экрана. Отношение яркости в наиболее светлой части к яркости в наиболее темной называется равномерностью распределения яркости. Равномерность белого (white uniformity) характеризует различие в яркости белого цвета на экране монитора по всей его поверхности (при выводе изображения белого цвета). Численно равномерность белого равна отношению максимальной и минимальной яркости

Сведение: статическое, динамическое

Для получения четкого изображения и чистых цветов на экране монитора красный, зеленый и синий лучи, исходящие из всех трех электронных пушек, должны попадать в точно заданное место на экране. Термин тАЬнесведение лучейтАЭ означает отклонение красного и синего от центрирующего зеленого. Под статическим несведением понимается несведение трех цветов (RGB), одинаковое на всей поверхности экрана, вызванное незначительной погрешностью при сборке электронной пушки. Изображение на экране может быть откорректировано регулировкой статического сведения. В то время как в центре экрана монитора изображение остается четким, на его краях может проявиться несведение. Оно вызывается ошибками в обмотках или при их установке и может быть устранено с помощью магнитных пластин

Динамическая фокусировка

Электронный луч, если не предприняты специальные меры, расфокусируется (увеличивается в диаметре) по мере удаления его от центра экрана. Для компенсации искажения формируется специальный компенсирующий сигнал. Величина компенсирующего сигнала зависит от свойств ЭЛТ и ее отклоняющей системы. Чтобы устранить смещение фокуса, вызванное различием в путях пробега луча (расстоянии) от электронно-лучевой пушки до центра и до краев экрана, требуется увеличивать напряжение с ростом отклонения луча от центра с помощью высоковольтного трансформатора, как показано на рис.4

Ва

Ва Ва Рис.4

Чистота изображения

Чистота и четкость изображения достигается, когда каждый из электронных лучей RGB падает на поверхность экрана в строго определенной точке. Отсюда следует, что требуется выверенная взаимосвязь между электронной пушкой, отверстиями теневой маски и точками фосфоресцирующей поверхности (люминофора) экрана. Нарушение чистоты и четкости изображения могут быть обусловлены следующими причинами:

наклоном электронной пушки или смещением луча;
смещением центра пушки вперед или назад;
отклонением луча, вызванным влиянием внешних магнитных полей, включая магнитное поле Земли.

Мерцание

Монитору свойственно мерцание. Оно связано с тем, что по истечении определенного времени происходит ослабление излучения света фосфором. Чтобы поддерживать свечение, экран должен быть подвержен периодическому воздействию луча от электронно-лучевой трубки. Мерцание становится заметным, если интервал времени между воздействиями слишком велик или недостаточно время послесвечения фосфоресцирующего вещества экрана. Эффект мерцания может также усугубляться ярким экраном и большим углом зрения к нему. Устранению мерцания как проблеме эргономики в последнее время уделяется все больше внимания тАФ мерцание экрана, таким образом, становится ключевым коммерческим показателем товара. Уменьшение мерцания достигается увеличением частоты регенерации (обновления) экрана на каждом уровне разрешения. Стандарт VESA рекомендует использовать частоту не менее 85 Гц

Муар

Под муаром понимаются искажения, воспринимаемые глазом как тАЬволокнистостьтАЭ и волнообразные разводы изображения, вызванные неправильным взаимодействием теневой маски и сканирующего луча. Фокус и муар являются взаимосвязанными показателями мониторов на базе ЭЛТ. Так, муар должен допускаться в некоторой мере для обеспечения хорошего фокуса

Дрожание (Jitter)

Дрожание изображения возникает вследствие высокочастотных вибраций отверстий маски монитора, вызванных как взаимовлиянием сети, сигналов видео, смещения, блока управления микропроцессорными цепями, так и неправильной организацией заземления. Термин тАЬдрожаниетАЭ относится к колебаниям с частотами выше 30 Гц. При частотах от 1 до 30 Гц чаще употребляют термин тАЬплаваниетАЭ, а ниже 1 Гц тАФ тАЬдрейфтАЭ. Дрожание в той или иной степени свойственно всем мониторам. Хотя незначительное дрожание может остаться для пользователя незаметным, оно все же вызывает утомление глаз и должно быть отрегулировано. В части 3 ISO 9241 (Предписания по эргономике) допускается диагональное отклонение точки не более 0,1 мм

Классификация мониторов по типу маски

Современные мониторы с любой маской имеют практически плоскую форму экрана, благодаря которой существенно снижаются искажения геометрии, особенно по углам. Поэтому тип маски по форме экрана определить не так просто

На сегодняшний день в CRT-дисплеях используются три основные технологии формирования матриц и масок для RGB-триад:

трехточечная теневая маска (DOT-TRIO SHADOW-MASK CRT);
щелевая апертурная решетка (APERTURE-GRILLE CRT);
гнездовая маска (SLOT-MASK CRT).

Тип маски можно определить, посмотрев на экран в 10-20-кратную лупу. Однако при создании мониторов помимо масок используются различные отклоняющие системы и другая электроника. Хотя сам экран и является наиболее важным фактором, определяющим эксплуатационные параметры дисплея, отклоняющая система и видеоусилитель также играют важную роль. Поэтому не следует думать, что при использовании одного и того же типа матрицы изготовители получают мониторы с одинаковыми параметрами

Изготовители различных моделей говорят о больших преимуществах именно своей технологии, но тот факт, что на рынке предлагается несколько моделей и, кроме того, многие производители мониторов выпускают модели с различными типами матриц, показывает, что однозначного выбора не бывает. Предпочтения определяются только вкусами пользователя и его задачами

CRT-мониторы с трехточечной теневой маской

Наиболее старая и широко используемая технология с так называемой теневой маской использует перфорированную металлическую пластину, помещаемую перед люминофором. Она маскирует три отдельных луча, каждый из которых управляется собственной электронной пушкой. Маскирование обеспечивает необходимую концентрацию каждого луча и обеспечивает его попадание только на нужный цветовой участок люминофора. Однако практика показывает, что ни один из мониторов не обеспечивает идеального выполнения этой задачи по всей поверхности экрана

Ранние CRT-дисплеи с теневой маской имели выраженную криволинейную (сферическую) поверхность. Это позволяло добиваться лучшей фокусировки и уменьшало нежелательные эффекты и отклонения, вызываемые нагревом. В настоящее время большинство профессиональных и специализированных мониторов имеет практически плоский прямоугольный экран (типа FST)

Мониторы с теневой маской имеют свои преимущества:

текст выглядит лучше (особенно при малом размере точек);
цвета тАЬнатуральнеетАЭ и точнее (что особенно важно для компьютерной графики и в полиграфии);
отлаженная технология обеспечивает лучшее соотношение стоимости и эксплуатационных качеств.

Из недостатков можно отметить меньшую яркость таких мониторов, недостаточную контрастность изображения и более короткий срок службы, по сравнению с другими типами дисплеев

CRT-мониторы с щелевой апертурной решеткой

Новую технологию изготовления CRT-дисплеев тАФ с апертурной решеткой вместо традиционной точечной маски тАФ впервые предложила фирма Sony, выпустив мониторы с трубкой Trinitron. В электронных пушках этих трубок используются динамические квадрупольные магнитные линзы, позволяющие формировать очень тонкий и точно направленный пучок электронов. Благодаря такому решению значительно снижается астигматизм тАФ рассеивание электронного пучка, приводящее к недостаточной резкости и контрастности изображения (особенно по горизонтали). Но главное отличие от технологии с теневой маской здесь состоит в том, что вместо металлической пластины с круглыми отверстиями, выполняющей функции маски, здесь используется вертикальная проволочная сетка (апертурная решетка) и люминофор наносится не в виде точек, а в виде вертикальных полос

Мониторы с апертурной решеткой имеют следующие преимущества:

в тонкой сетке меньше металла, что позволяет использовать больше энергии электронов на реакцию с люминофором, а значит, меньше рассеивается на решетке и уходит в тепло;
увеличенная площадь покрытия люминофором позволяет повысить яркость излучения при той же интенсивности пучка электронов;
в связи со значительным общим повышением яркости можно использовать более темное стекло и получать на экране более контрастное изображение;
экран монитора с апертурной решеткой более плоский, чем у дисплеев с теневой маской, а в последних моделях даже не цилиндрический, как раньше, а почти абсолютно ровный, что гораздо удобнее в работе и уменьшает количество бликов и отражений.

Из недостатков можно отметить только тАЬнеприятныетАЭ горизонтальные нити тАФ ограничители, используемые в таких мониторах для придания проволочной сетке дополнительной жесткости. Хотя проволочки в апертурной решетке туго натянуты, в процессе работы они могут вибрировать под воздействием пучков электронов. Демпферная нить (а в экранах больших размеров тАФ две нити) служит для ослабления колебаний и гашения вибрации. По этим нитям мониторы с трубкой Trinitron можно отличить от других моделей. Кроме того, если в процессе работы такого монитора его слегка качнуть, колебания изображения будут видны даже невооруженным глазом. Именно поэтому мониторы с этими трубками не рекомендуется ставить на системные блоки типа desktop

Остается добавить, что в электронно-лучевых трубках Sony Trinitron используется система трех пучков электронов, излучаемых одной пушкой, а в трубках с подобной апертурной решеткой компании Mitsubishi тАФ Diamondtron тАФ система из трех лучей с тремя пушками

CRT-мониторы с гнездовой маской

И, наконец, последний, комбинированный тип электронно-лучевой трубки, так называемый CromaСlear/OptiClear (впервые предложенный фирмой NEC) тАФ это вариант теневой маски, в которой используются не круглые отверстия, а щели, как в апертурной решетке, только короткие тАФ тАЬпунктиромтАЭ, и люминофор наносится в виде таких же эллиптических полосок, а полученные таким образом гнезда для большей равномерности расположены в тАЬшахматномтАЭ порядке

Такая гибридная технология позволяет сочетать все преимущества вышеописанных типов при отсутствии их недостатков. Четкий и ясный текст, натуральные, но достаточно яркие цвета и высокая контрастность изображения неизменно привлекают к этим мониторам все группы пользователей

LCD-мониторы

Первые жидкокристаллические материалы были открыты более 100 лет назад австрийским ученым Ф. Ренитцером. Со временем было обнаружено большое число материалов, которые можно использовать в качестве жидкокристаллических модуляторов, однако практическое использование технологии началось сравнительно недавно

Технология LCD-дисплеев основана на уникальных свойствах жидких кристаллов, которые одновременно обладают определенными свойствами как жидкости (например, текучестью), так и твердых кристаллов (в частности, анизотропией). В LCD-панелях используют так называемые нематические кристаллы, молекулы которых имеют форму продолговатых пластин, объединенных в скрученные спирали. LCD-элемент, помимо кристалла, включает в себя прозрачные электроды и поляризаторы. При приложении напряжения к электродам спирали распрямляются. Используя на входе и выходе поляризаторы, можно использовать такой эффект раскручивания спирали, как электрически управляемый вентиль, который то пропускает, то не пропускает свет (рис.5)

Рис.5. На левой схеме показано состояние, при котором LCD-элемент пропускает свет, а на правой тАУ когда свет не проходит

Экран LCD-дисплея состоит из матрицы LCD-элементов. Для того, чтобы получить изображение, нужно адресовать отдельные LCD-элементы. Различают два основных метода адресации и соответственно два вида матриц: пассивную и активную. В пассивной матрице точка изображения активируется подачей напряжения на проводники-электроды строки и столбца. При этом электрическое поле возникает не только в точке пересечения адресных проводников, но и на всем пути распространения тока, что препятствует достижению высокого контраста. В активной матрице каждой точкой изображения управляет свой электронный переключатель, что обеспечивает высокий уровень контрастности. Обычно активные матрицы реализованы на основе тонкопленочных полевых транзисторов (Thin Film Transistor, TFT). TFT-экраны, иначе называемые экранами с активной матрицей, обладают самым высоким среди плоскопанельных устройств разрешением, широко используются в ноутбуках, автомобильных навигационных устройствах и разнообразных цифровых приставках. Структура монитора TFT LCD показана на рис.6

Рис.6. Структура TFT LCD-монитора. 1) поляризационный фильтр, регулирующий свет;

2) стеклянная прослойка с электродами; 3) прозрачные электроды; 4) выравнивающий слой, который регулирует требуемое расположение жидкого кристалла; 5) жидкий кристалл; 6) распорка, которая поддерживает постоянный промежуток между стеклянными пластинами; 7) цветовой фильтр, который формирует все цвета на базе RGB-фильтров; 8) внутреннее освещение

В активной матрице LCD-дисплея переключающий тонкопленочный транзистор и диод обеспечивают включение и отключение связанного с ними элемента цвета. Электроды X и Y связаны с той же панелью, на которой расположены транзисторы TFT. Электрод X обеспечивает сигнал включения, а Y - сигнал цвета

LCD-дисплей не излучает, а работает как оптический затвор. Поэтому для воспроизведения изображения ему требуется источник света, который располагается позади LCD-панели. Время жизни внутреннего источника света TFT LCD-монитора зависит от его типа. Как правило, источники света для 15-дюймовых мониторов теряют около 50% первоначальной яркости за 20 000 часов

Плазменные панели PDP

Разработка плазменных панелей активно ведется примерно с конца семидесятых. Массовый выпуск цветных плазменных дисплеев был начат в конце восьмидесятых, в конце девяностых появились плазменные панели с диагональю 42 дюйма

Как и в электронно-лучевой трубке, изображение в PDP формируется посредством света, излучаемого специальным веществом тАУ люминофором, только в отличие от CRT в плазменной панели на люминофор воздействует не поток электронов, а ультрафиолетовое излучение, инициируемое электрическим разрядом (пространство внутри плазменной панели заполнено инертным газом, обычно гелием или ксеноном). Наименьшим структурным элементом PDP является светоизлучающая ячейка. Три ячейки (синяя, зеленая, красная) в совокупности образуют один пиксел экрана. Для включения ячеек может использоваться переменный или постоянный электрический ток. Большинство выпускаемых в настоящее время цветных PDP работают от переменного тока и построены по трехэлектродной схеме поверхностного разряда (рис.7). Электрический разряд, возникающий между управляющими электродами, вызывает ионизацию содержащегося в ячейке газа (так называемое состояние холодной плазмы), в результате чего возникает ультрафиолетовое излучение, воздействующее на люминофор, который, в свою очередь, излучает свет видимого диапазона

Для достижения конкурентоспособного качества изображения, позволившего PDP успешно соперничать с CRT- и LCD-мониторами, разработчикам пришлось решить ряд серьезных проблем

Во-первых, необходимо было сохранить высокую четкость изображения, избежав при этом потери яркости. Дело в том, что при увеличении количества пикселов на экране площадь каждого из них уменьшается, что влечет за собой снижение яркости

Во-вторых, для качественного воспроизведения темных участков изображения и расширения динамического диапазона требовалось достичь высокой контрастности. Проблема здесь заключается в том, что для нормальной работы цветных PDP необходим предварительный разряд, создающий условия для возникновения основного разряда и излучения видимого света. Под действием предварительного разряда возникает тусклое свечение, создающее на экране фоновую засветку, заметную даже при выводе абсолютно черного изображения

Ва Ва Ва Ва Ва Ва Ва Ва Ва Ва Ва Ва Ва Ва Ва Ва Ва Ва Рис.7

В-третьих, определенная сложность состояла в обеспечении точности цветопередачи. Дело в том, что газ, которым заполнено внутреннее пространство PDP, имеет примесь неона, под воздействием электрического разряда светящегося оранжевым цветом. Примешиваясь к свету люминофора, это излучение снижает контрастность и искажает цветопередачу

Ва

Ва Технологические решения

В выпускаемых в настоящий момент изделиях используются такие технологические решения, направленные на устранение описанных выше проблем

Повышение яркости.

Поскольку в PDP интенсивность свечения ячейки определяется числом инициирующих импульсов за единицу времени, для повышения яркости белого цвета необходимо увеличить количество таких импульсов, что, в свою очередь, требует повышения скорости работы системы управления. Однако в силу ограничений, связанных с конечной скоростью возникновения разряда и ресурсом защитной пленки на электродах, возможности увеличения частоты зажигания небезграничны. Для повышения яркости и расширения динамического диапазона была разработана система обработки сигнала Adaptable brightness Intensification system (адаптивное повышение яркости). Автоматическая коррекция соотношения между самой яркой и самой темной точкой производится с учетом подаваемого на вход видеосигнала

Повышение контрастности.

Двукратное увеличение значения контрастности (от 300:1 до 600:1) удалось обеспечить путем снижения яркости свечения предварительного разряда относительно общего светового потока за счет ослабления пилотной подсветки: вместо одного сильного разряда было использовано несколько более слабых

Улучшение цветопередачи.

Одним из способов борьбы с искажениями цветопередачи, вызванными оранжевым свечением неона, является применение специального цветного фильтра. Он выполнен в виде полосок, расположенных поверх светоизлучающих ячеек каждого из трех базовых цветов. Этот фильтр подавляет паразитное излучение неона, содержащегося в газовой смеси, тем самым повышая точность цветопередачи, а в сочетании с высококонтрастной системой управления он дает возможность расширить диапазон воспроизводимых оттенков в 1,6 раза. Кроме того, фильтр позволяет подавлять блики от внешних источников света

Ва Ва Ва Ва Ва Ва Ва Ва Ва Ва Ва Ва Ва Ва Ва Ва Ва Ва Ва Ва Ва

Список литературы

Ва

Татарников О. Мониторы с электронно-лучевой трубкой. Компьютер пресс. 5,2000.
Прохоров А. Мониторы тАУ путь от трубки до пластины. Компьютер пресс. 4,2000.
Асмаков С. Плазменные панели. Компьютер пресс. 10, 2001.

Ва

Вместе с этим смотрят:

МП 80386
Мультимедиа
Мультимедиа технологии
Мультимедиа технологии - описание и основные возможности