În ce constă un monitor cu raze catodice? Monitor Crt (CT): design, principiu de funcționare, argumente pro și contra. Ceea ce determină forma unui pixel

Mulți dintre noi își amintesc încă de acele vremuri recente când monitoarele cu tub catodic (CRT) erau folosite pentru a prezenta vizual informațiile pe un computer, iar televizoarele CRT pot fi încă găsite în aproape fiecare casă. Cu toate acestea, era tuburilor de imagine a ajuns la sfârșit și au fost înlocuite cu ecrane cu cristale lichide și plasmă mai avansate. Dezavantajul acestui progres a fost un număr neobișnuit de mare de monitoare și televizoare CRT inutile. Potrivit unor estimări, de la câteva mii la un milion de monitoare și televizoare sunt aruncate în fiecare an în diferite țări, iar cantitatea totală de echipamente învechite care este încă depozitată în casele proprietarilor se poate ridica la milioane. Se preconizează că fluxul acestor „deșeuri electronice” se va usca abia în 2020-2025. Cu toate acestea, principala problemă este că tuburile de imagine necesită o eliminare specială.

Pentru a răspunde la această întrebare, să ne uităm la designul tehnologiei CRT și a kinescopului în sine, precum și la materialele care sunt folosite pentru a o face.
Componentele principale ale unui monitor de computer sau televizor sunt un tub de imagine, o carcasă din plastic, plăci de circuite imprimate, fire, un sistem de deviere și elemente de protecție. Kinescopul reprezintă aproximativ două treimi din fracția de masă a întregului monitor sau televizor, așa cum se poate vedea din graficul circular de mai jos.


Compoziția fracționată a unui monitor CRT sau TV

La rândul lor, principalele elemente structurale ale unui cinescop sunt un CRT, un con, un ecran și un ecran magnetic intern cu o mască.


Reprezentarea schematică simplificată a unui kinescop

Compoziția fracționată a kinescopului în procente de masă este următoarea:


Compoziția fracționată a kinescopului

Suprafața interioară a ecranului este acoperită cu patru straturi. Primul strat este un strat de carbon cu diverși aditivi de suprafață. Al doilea strat formează un strat de fosfor, pe care se aplică un strat asemănător cerii pentru a nivela și a proteja suprafața. Acoperirea din aluminiu formează un al patrulea strat, aplicat pentru a spori luminozitatea. În cazul unui con cinescop, partea interioară este acoperită cu un strat de oxid de fier, iar partea exterioară este acoperită cu grafit. Ecranul și conul kinescopului sunt conectate între ele folosind ciment de sticlă.

Este cunoscut faptul că cinescopul este realizat din sticlă, a cărei compoziție chimică variază în funcție de funcțiile îndeplinite de elementele kinescopului. Una dintre funcțiile principale ale sticlei este protecția împotriva razelor X. Pentru a face acest lucru, aproximativ 34% în greutate PbO este de obicei introdus în sticla pistolului cu electroni. O cantitate puțin mai mică de oxid de plumb conține conul kinescopului (22% în greutate PbO). În cazul unui ecran kinescopic, sticla acestuia este special făcută mai groasă pentru a absorbi razele X periculoase. În plus, această sticlă trebuie să aibă proprietăți optice bune, deci este fabricată din sticlă de bariu-stronțiu (absoarbe razele X de aproximativ o dată și jumătate mai rău decât sticla cu plumb). Rețineți că ecranele televizoarelor color produse înainte de 1995 foloseau sticlă care conținea până la 5% în greutate PbO. Cu toate acestea, datorită eforturilor Asociației Centrale Germane a Industrielor Electrice și Electronice (ZVEI) de a crește reciclarea tuburilor de imagine, majoritatea producătorilor au trecut complet la producerea de ecrane fără utilizarea oxidului de plumb din 1996. Acest exemplu nu a fost urmat de producătorii americani Corning și Corning Asahi Video (Thompson RCA a schimbat în 1998).

La televizoarele alb-negru, ecranul și conul tubului de imagine sunt realizate din același tip de sticlă, care, de regulă, conține până la 4% în greutate PbO. Această diferență în compoziția chimică a sticlei diferitelor tipuri de televizoare se datorează radiațiilor X mai puternice în televizoarele color, datorită creșterii tensiunii de accelerare la 20-30 kV față de 10-20 kV pentru un televizor alb-negru. Compoziția chimică medie a sticlei kinescopice este prezentată în tabelul de mai jos (în funcție de producător, compoziția sticlei poate varia ușor).

După cum probabil că cititorul a ghicit deja, principalul pericol pentru mediu este oxidul de plumb, care face parte din sticla cinescopului. Cantitatea de oxid de plumb dintr-un tub de imagine depinde de dimensiunea acestuia și poate varia de la 0,5 la 2,9 kg, măsurătorile crescând de la 13 la 32 de inci, respectiv.


Conținutul de oxid de plumb(II) în funcție de dimensiunea kinescopului

O caracteristică specială a acestor ochelari este că ionii de plumb sunt îndepărtați relativ ușor din sticlă și pătrund în mediul înconjurător. De exemplu, dacă un kinescop nu este eliminat în mod corespunzător, ionii de plumb pot fi levigați de acizii organici care se formează în depozitele de deșeuri menajere. Dintre toate componentele cinescopului care conțin plumb, cimentul de sticlă este cel mai ușor de levigat.
Plumbul, ca și compușii săi, este un toxic cu efect cumulativ pronunțat, provocând modificări ale sistemului nervos, sângelui și vaselor de sânge. Această împrejurare implică necesitatea eliminării adecvate a tuburilor de imagine prin îngroparea lor în gropi speciale de gunoi sau prin reciclare.

Să ne uităm la metodele existente pentru reciclarea tuburilor de imagine.
De obicei, procesul de reciclare începe cu demontarea manuală a televizoarelor sau a monitoarelor de computer. În timpul acestei operațiuni se demontează carcasa, plăcile cu circuite imprimate, difuzoarele, firele, carcasa metalică de protecție, sistemul de deviere și pistolul de electroni. De asemenea, din motive de siguranță, în timpul acestei operațiuni, vidul este eliberat din cinescop făcând o gaură la locul ieșirii de înaltă tensiune sau prin gâtul pistolului cu electroni. Clema de protecție de fier de peste conexiunea dintre conul cinescopului și ecran este, de asemenea, tăiată. Toate aceste componente sunt trimise pentru procesare ulterioară. Ca urmare, rămâne doar un cinescop, care trebuie împărțit într-un con și un ecran datorită compoziției lor chimice diferite, ceea ce este important pentru eliminarea ulterioară.

În practică, separarea conului și a ecranului se realizează cel mai adesea folosind un ferăstrău cu diamant, un fir de nicrom fierbinte sau un laser. După aceasta, ecranul magnetic intern cu o mască este îndepărtat din tubul de imagine tăiat, iar ecranul în sine este trimis într-o cameră în care fosforul este colectat folosind un aspirator (îngropat într-un depozit special). Astfel, producția este de două tipuri de sticlă - plumb și bariu-stronțiu.

Acest proces este prezentat în videoclipul de mai jos.

Există, de asemenea, o metodă ușor diferită pentru separarea paharelor cu plumb și bariu-stronțiu. Această metodă constă în următoarele operații tehnologice: zdrobirea tuburilor de imagine, separarea fracției magnetice, îndepărtarea mecanică a straturilor, spălarea sticlei cu apă, uscarea și, în final, separarea în plumb, bariu-stronțiu și sticlă mixtă cu ajutorul analizoarelor speciale (X- fluorescență cu raze sau ultraviolete) și pistoale cu aer . Rețineți că în această tehnologie, apa este folosită într-un ciclu închis, iar cantitatea de deșeuri este de 0,5% (praf de sticlă, fosfor, acoperiri). Această metodă de separare a sticlei este utilizată de Swissglas AG (Elveția), RTG GmbH (Germania), SIMS (Marea Britanie).

Să trecem acum la cea mai importantă problemă - eliminarea sticlei de plumb și bariu-stronțiu. Până de curând, acești ochelari erau trimiși în principal fabricilor pentru fabricarea de noi tuburi de imagine. Cu toate acestea, odată cu apariția ecranelor cu cristale lichide și cu plasmă, producția de tuburi de imagine a încetat, ceea ce a făcut ca această metodă de procesare să fie practic irelevantă. Cu toate acestea, există trei întreprinderi în China (Shaanxi IRICO Electronic Glass, Henan AnCai Hi-Tech și Henan AnFei Electronic Glass) care pot folosi până la 100 de mii de tone de sticlă pe an, ceea ce reprezintă doar o mică parte din total (5,2 milioane de euro). tone conform unui raport de la Universitatea Qinghua).

Trebuie remarcat faptul că sticla de bariu-stronțiu și-a găsit aplicație în producția de materiale de construcție datorită capacității scăzute de filtrare a ionilor de bariu și stronțiu, a căror concentrație nu depășește standardele admise. Prin urmare, în continuare vom vorbi doar despre eliminarea sticlei cu plumb.

Astăzi, singura și cea mai răspândită metodă de prelucrare a sticlei cu plumb este utilizarea acesteia ca material reciclabil pentru a obține plumb. În acest scop se folosesc cuptoare metalurgice de topire a plumbului, în care fluxul este înlocuit parțial cu sticlă de plumb. Cu toate acestea, numărul de cuptoare care utilizează sticlă cu plumb în procesul lor tehnologic este destul de mic în întreaga lume. De exemplu, Doe Run (SUA), Xstrata și Teck Cominco (Canada), Boliden Rönnskär Smelter (Suedia), Metallo-Chimique (Belgia).

Datorită numărului mic de cuptoare și a costului ridicat al transportului materialelor reciclabile la acestea, acest lucru a însemnat că era mai ușor să trimiteți sticla cu plumb la o groapă de gunoi. Cu toate acestea, unele companii de reciclare a deșeurilor electronice au ales o cale diferită.
De exemplu, pentru a rezolva această problemă, SWEEEP Kuusakoski Ltd. (Marea Britanie), împreună cu Nulife Glass, Universitatea din Sheffield și Universitatea Aalto au dezvoltat și lansat un cuptor pentru producerea plumbului din sticlă pe 30 noiembrie 2012. Cuptorul este încălzit cu energie electrică, iar materia primă este sticlă de plumb pre-zdrobită (fărâmituri de până la 3 mm) amestecată cu un agent reducător. După procesul de reducere la 1200 o C, rezultă granule de plumb și sticlă. Acest cuptor poate procesa până la 10 tone de sticlă sau până la 2 mii de televizoare mari pe zi.

Raport de la ceremonia de deschidere

Au fost de asemenea propuse metode alternative pentru eliminarea sticlei cu plumb. În general, toate se rezumă la ideea de a folosi sticla pentru fabricarea materialelor de construcție (spumă de sticlă, de exemplu) sau ca aditiv la materiale de construcție precum cărămidă, beton, ciment, plăci decorative etc. Materiale de construcție cu un conținut ridicat de sticlă de plumb poate fi folosită pentru a proteja împotriva radiațiilor X. S-a propus, de asemenea, ca sticla cu plumb să fie folosită în industria ceramicii pentru a crea glazuri care sunt rezistente la levigare.

Principalul dezavantaj al materialelor de construcție cu aditivi pentru sticlă cu plumb este reducerea proprietăților lor mecanice. În plus, rezultatele testelor de filtrare au arătat că concentrația ionilor de plumb în majoritatea cazurilor depășește standardele admise (conform standardelor americane, concentrația ionilor de plumb nu trebuie să depășească 5 mg/l). De asemenea, menționăm că în multe țări utilizarea substanțelor toxice în materialele de construcție este interzisă prin lege.

Problema de mai sus poate fi rezolvată prin tratarea chimică specială a sticlei, a cărei esență este leșierea preliminară a plumbului. În această metodă, levigarea este de obicei efectuată folosind acid azotic timp de o oră, urmată de spălarea și uscarea sticlei zdrobite. În continuare, produsele de levigare sunt trimise la o fabrică chimică pentru prelucrare ulterioară, iar așchiile de sticlă rezultate pot fi folosite în materiale de construcție. Această metodă de reciclare a sticlei cu plumb este utilizată în Hong Kong.

În concluzie, trebuie spus că problema reciclării televizoarelor și monitoarelor CRT vechi va fi relevantă cel puțin pentru următorul deceniu. Situația cu rezolvarea acestei probleme poate diferi semnificativ în diferite țări ale lumii, ceea ce se datorează în primul rând lipsei sau prezenței tehnologiilor și întreprinderilor de procesare, sprijinului guvernamental și culturii de reciclare. În țările CSI, precum și în Ucraina, se poate spune că situația în acest sens este deprimantă. În doar câteva cazuri, tuburile de imagine ajung în gropile de gunoi speciale și nu se poate decât să viseze să le recicleze.

Producătorii de tuburi catodice nu și-au epuizat încă potențialul și par să-și încerce doar mâna, ținând în mână o componentă testată îndelung, dar încă scumpă, al cărei progres tehnologic este dureros de lent pe fundalul dezvoltării rapide de noi produse. . Monitoarele profesionale devin din ce în ce mai ieftine, iar acest fapt este, fără îndoială, foarte plăcut utilizatorilor care au nevoie de imagini de înaltă calitate pe ecran. Dacă anterior preferau doar monitoare de marcă (de la Sony sau ViewSonic) - bune, desigur, dar destul de scumpe, acum apar pe piață tot mai multe modele, uneori cu caracteristici și mai mari și, în plus, permițându-le să economisească un cantitate semnificativă.

Cum funcționează un tub catodic?

Un tub cu raze catodice (CRT; Tub cu raze catodice sau CRT) este o tehnologie tradițională pentru formarea unei imagini la „partea de jos” a „sticlei” de sticlă închisă ermetic. Monitoarele primesc un semnal de la un computer și îl transformă într-o formă care poate fi percepută de un tun cu fascicul de electroni situat în „gâtul” unui balon uriaș. Pistolul „trage” în direcția noastră, iar fundul larg (unde, de fapt, ne uităm) constă dintr-o „mască de umbră” și un strat luminiscent pe care este creată imaginea. Câmpurile electromagnetice controlează fasciculul de electroni: sistemul de deviere schimbă direcția fluxului de particule în așa fel încât acestea să ajungă la locul dorit de pe ecran, trecând printr-o mască de umbră, cad pe o suprafață fosforescentă și formează o imagine (secțiunea a ecranului activat de fasciculul de electroni emite lumină vizibilă pentru ochi; Fig. 1). Această tehnologie se numește „emisiv.” Ecranul monitorului este o matrice formată din prize triade, o anumită structură și formă (în funcție de tehnologia de fabricație specifică - vezi mai jos). Fiecare astfel de cuib este format din trei elemente (puncte, dungi sau alte structuri) care formează o triadă RGB în care culorile primare sunt situate atât de aproape una de cealaltă încât elementele individuale nu pot fi distinse cu ochiul.

Astfel, tuburile catodice utilizate în monitoarele moderne au următoarele elemente de bază:

  • tunuri de electroni (unul pentru fiecare culoare a triadei RGB sau unul, dar emitând trei fascicule);
  • sistem de deviere, adică un set de „lentile” de electroni care formează un fascicul de electroni;
  • o mască de umbră care asigură că electronii dintr-un pistol de fiecare culoare lovesc cu precizie punctele „lor” de pe ecran;
  • un strat de fosfor care formează o imagine atunci când electronii lovesc un punct de culoarea corespunzătoare.

Lupta continuă a producătorilor pentru calitatea imaginii este asociată cu aceste elemente.

Un tun cu electroni este format dintr-un încălzitor, un catod care emite un flux de electroni și un modulator care accelerează și concentrează electronii.

Tuburile de imagine moderne folosesc catozi de oxid, în care electronii sunt emiși printr-un strat emisiv de elemente de pământ rare aplicat pe un capac de nichel cu un filament situat în interiorul acestuia. Încălzitorul asigură încălzirea catodului la o temperatură de 850-880 °C, la care are loc emisia de electroni de pe suprafața catodului. Electrozii rămași ai tubului sunt utilizați pentru a accelera și a forma un fascicul de electroni.

În consecință, fiecare dintre cele trei tunuri de electroni creează un fascicul de electroni pentru a-și forma propria culoare. În acest caz, se face o distincție între CRT-urile cu aranjament deltoid și plan al pistoalelor.

În cazul unui aranjament deltoid, tunurile de electroni sunt plasate la vârfurile unui triunghi echilateral la un unghi de 1° față de axa cinescopului.

Eroarea în unghiul de înclinare nu trebuie să depășească 1’. Înclinarea pistoalelor este selectată în așa fel încât fasciculele de electroni să se intersecteze într-un anumit punct (punct de convergență) și apoi, divergând la un anumit unghi, să formeze un mic cerc pe mască, în interiorul căruia doar o gaură în masca de umbră și o triadă RGB (trei puncte) poate fi localizată odată fosfor de culori primare). În consecință, punctele de fosfor sunt de asemenea situate la vârfurile triunghiului echilateral care formează această triadă. Centrul fiecărei găuri din masca de umbră este situat vizavi de axa de simetrie a unei triade date de puncte de fosfor.

Razele de electroni, divergente după masca de umbră, lovesc punctele de fosfor de culoarea corespunzătoare și le fac să strălucească.

Mască de umbră

Fasciculul de electroni ajunge pe ecran după ce trece printr-o mască de umbră, care poate avea o structură diferită (punctivă sau liniară). Masca de umbră, realizată dintr-un aliaj subțire, direcționează un fascicul de electroni către un material fluorescent de o anumită culoare.

În acest caz, masca reține 70-85% din toți electronii emiși de catozi, drept urmare se încălzește până la o temperatură ridicată.

Anterior, măștile erau fabricate din aliaje pe bază de fier și, atunci când erau expuse la căldură mare, se deformau, făcând găurile să se miște în raport cu triadele de fosfor. Pentru a compensa deplasările, masca a fost atașată pe ecran folosind un sistem de „încuietori” realizat dintr-un material cu un coeficient de dilatare termică special selectat; atunci când sunt încălzite, aceste „încuietori” au mutat masca de-a lungul axei CRT către ecran.

Modelele moderne folosesc o mască de umbră din invar, un aliaj special cu un coeficient de dilatare termică foarte mic, astfel încât deplasarea măștilor la încălzire rămâne minimă.

În tuburile de imagine cu un aranjament plan al pistoalelor, sunt utilizate măști de fante și un fosfor de trei culori primare este aplicat pe ecran sub formă de dungi verticale alternative, astfel încât o gaură în formă de fantă să aibă propria sa triada RGB. În astfel de CRT, toate cele trei tunuri de electroni sunt coaxiale între ele, situate în același plan vertical și înclinate la un unghi ușor față de planul orizontal. Acest aranjament face posibilă în mare măsură compensarea efectului câmpului magnetic al Pământului asupra fasciculelor de electroni și simplificarea convergenței fasciculelor.

Divergând după punctul de convergență, razele formează o elipsă care acoperă simultan doar o gaură în masca cu fantă și, în consecință, trei benzi de fosfor situate în spatele acesteia. Orificiul măștii cu fantă este opus benzii de fosfor din mijloc (verde).

Raportul dintre suprafața găurilor și suprafața totală a măștii din tuburile catodice de acest tip este mult mai mare decât cea a unei măști de umbră, prin urmare, aceeași luminozitate poate fi obținută cu o putere semnificativ mai mică a electronului. grinzile și, prin urmare, durata de viață a unor astfel de tuburi de imagine este semnificativ mai lungă.

Ecranul monitorului

La atingerea suprafeței ecranului, fasciculul interacționează cu acesta, iar energia electronilor este transformată în lumină. Ecranul este o suprafață de sticlă cu proprietăți optice speciale, pe care este pulverizat un material fosforescent special. Calitatea ridicată a imaginii este obținută prin alegerea corectă a materialelor și tehnologiei. Materialul fosforescent trebuie să ofere eficiența energetică necesară, rezoluția, durabilitatea, redarea exactă a culorilor și strălucirea.

Panou anti-orbire (panou AR)

Pentru a minimiza proprietățile reflectorizante ale ecranului, sunt utilizate panouri speciale anti-orbire. Fără a degrada imaginea, ele reduc strălucirea și, de asemenea, reduc radiațiile electromagnetice de la monitor. Cu toate acestea, din cauza costului ridicat al unor astfel de panouri, acestea sunt folosite în monitoare scumpe de înaltă rezoluție, cum ar fi cele de 21 de inci. Recent, în loc de un panou anti-orbire, monitoarele cu o diagonală de 21 de inci și mai mică folosesc un strat anti-orbire. Această acoperire, ca și panourile, limitează radiația în conformitate cu standardele TCO. Noile tehnologii fac posibilă trecerea la utilizarea comercială a monitoarelor cu acoperire anti-orbire.

Acoperire antistatică

Acoperirea antistatică a ecranului este asigurată prin pulverizarea unei compoziții chimice speciale pentru a preveni acumularea de încărcare electrostatică. Este cerut de o serie de standarde de siguranță și ergonomie, inclusiv MPR II.

Monitorizați transmisia luminii

Raportul dintre energia luminoasă utilă transmisă prin sticla frontală a monitorului și cea emisă de stratul fosforescent intern se numește coeficient de transmisie luminoasă. De obicei, cu cât ecranul este mai întunecat când monitorul este oprit, cu atât este mai mic acest raport. Cu un coeficient ridicat de transmisie a luminii, pentru a asigura luminozitatea necesară a imaginii, este necesar un nivel mic de semnal video și soluțiile de circuit sunt simplificate. Totuși, aceasta reduce diferența dintre zonele emițătoare și cele învecinate, ceea ce presupune o deteriorare a clarității și o scădere a contrastului imaginii și, în consecință, o deteriorare a calității generale a acesteia. La rândul său, cu un coeficient scăzut de transmisie a luminii, focalizarea imaginii și calitatea culorii sunt îmbunătățite, dar pentru a obține o luminozitate suficientă, este necesar un semnal video puternic, iar circuitul monitorului devine mai complex. De obicei, monitoarele de 17 inchi au un coeficient de transmisie a luminii de 52-53%, iar monitoarele de 15 inchi - 56-58%, deși aceste valori pot varia în funcție de modelul specific ales. Prin urmare, dacă trebuie să determinați valoarea exactă a coeficientului de transmisie a luminii, ar trebui să vă referiți la documentația producătorului.

Scanare orizontală

Timpul în care fasciculul se mișcă orizontal de la marginea stângă la marginea dreaptă a ecranului se numește perioadă de scanare orizontală. Valoarea invers proporțională cu această perioadă se numește frecvența de scanare orizontală sau pur și simplu scanare orizontală (numită uneori „frecvență orizontală” sau „frecvență orizontală”) și este măsurată în kiloherți (kHz). De exemplu, pentru un monitor cu o rezoluție de 1024 x 768 pixeli, scanarea orizontală este invers proporțională cu timpul necesar fasciculului pentru a scana 1024 pixeli. Pe măsură ce rezoluția crește, mai mulți pixeli trebuie scanați de fascicul în aceeași perioadă de timp. Pe măsură ce rata cadrelor crește, trebuie crescută și rata de scanare orizontală.

Scanare verticală sau rata de cadre

Un monitor cu tub catodic actualizează imaginea de pe ecran de zeci de ori pe secundă. Acest număr se numește rata de scanare verticală sau rata de reîmprospătare a ecranului și se măsoară în Herți (Hz).

Un monitor cu scanare verticală de 60 Hz are aceeași frecvență de pâlpâire ca și o lampă fluorescentă în Statele Unite (puțin mai mare decât în ​​Europa, unde frecvența rețelei este de 50 Hz). De obicei, la frecvențe de peste 75 Hz, pâlpâirea este invizibilă pentru ochi (mod fără pâlpâire). Standardul VESA recomandă operarea la o frecvență de 85 Hz, considerând că acesta este un indicator important al ergonomiei monitorului pentru consumatori.

Calculați rata de scanare orizontală pe baza ratei de cadre: Scanare orizontală = (număr de linii) x (scanare verticală) x 1,05. De exemplu, scanarea orizontală necesară la o frecvență verticală de 85 Hz și o rezoluție de 1024 x 768 este: 768 x 85 x 1,05 = 68.500 Hz = 68,5 kHz.

Permisiune

Rezoluția caracterizează calitatea reproducerii imaginii de către un monitor. Pentru a obține o rezoluție înaltă, semnalul video trebuie mai întâi să fie de înaltă calitate. Circuitele electronice trebuie să-l proceseze în așa fel încât să ofere nivelurile și combinațiile corecte de focalizare, culoare, luminozitate și contrast. Rezoluția este caracterizată de numărul de puncte sau pixeli (punct) pe număr de linii (linie). De exemplu, o rezoluție a monitorului de 1024 x 768 înseamnă capacitatea de a distinge până la 1024 de puncte orizontale cu până la 768 de linii.

Frecvența pixelilor

De exemplu, dacă rezoluția orizontală este de 820 pixeli și perioada de afișare orizontală este de 10,85 ns = 10,85 x 10-6 s, atunci este necesară o rată a pixelilor de aproximativ 76 MHz. Un monitor de înaltă rezoluție poate afișa de 24 de ori mai multe informații pe ecran decât un televizor.

Contrastul, uniformitatea

Contrastul descrie luminozitatea ecranului în comparație cu o zonă întunecată în absența unui semnal video. Contrastul poate fi ajustat prin reglarea controlului Gain prin afectarea semnalului video de intrare.

Uniformitatea se referă la constanța nivelului de luminozitate pe întreaga suprafață a ecranului monitorului, care oferă utilizatorului condiții confortabile de lucru. Neuniformitatea temporară a culorii poate fi eliminată prin demagnetizarea ecranului. Se obișnuiește să se facă distincția între „uniformitatea distribuției luminozității” și „uniformitatea albului”.

Amestecare: static, dinamic

Pentru a produce imagini clare și culori clare pe ecranul monitorului, razele roșii, verzi și albastre care emană de la toate cele trei tunuri de electroni trebuie să atingă locația exactă de pe ecran. Termenul „non-convergență” se referă la abaterea de roșu și albastru de la verdele de centrare.

Neconvergența statică se referă la neconvergența a trei culori (RGB), identică pe întreaga suprafață a ecranului, cauzată de o ușoară eroare în asamblarea tunului cu electroni. Imaginea ecranului poate fi corectată prin ajustarea convergenței statice.

În timp ce imaginea rămâne clară în centrul ecranului monitorului, poate apărea neclaritate la marginile ecranului monitorului. Este cauzata de erori la infasurari sau la instalarea acestora si poate fi eliminata folosind placi magnetice.

Focalizare dinamică

Fasciculul de electroni, cu excepția cazului în care se iau măsuri speciale, va deveni defocalizat (creștere în diametru) pe măsură ce se îndepărtează de centrul ecranului. Pentru a compensa distorsiunea, este generat un semnal special de compensare. Mărimea semnalului de compensare depinde de proprietățile CRT și de sistemul său de deviere. Pentru a elimina deplasarea focalizării cauzată de diferența în calea fasciculului (distanța) de la tunul fasciculului de electroni la centru și la marginile ecranului, este necesar să creșteți tensiunea cu creșterea abaterii fasciculului de la centru folosind o tensiune înaltă. transformator, așa cum se arată în fig. 4.

Claritatea imaginii

Puritatea și claritatea imaginii sunt obținute atunci când fiecare dintre fasciculele de electroni RGB cade pe suprafața ecranului într-un punct strict definit. Rezultă că este necesară o relație verificată între tunul de electroni, găurile măștii de umbră și punctele suprafeței fosforescente (fosfor) a ecranului. Încălcarea purității și clarității imaginii se poate datora următoarelor motive:

  • înclinarea pistolului cu electroni sau deplasarea fasciculului;
  • deplasarea centrului pistolului înainte sau înapoi;
  • deviația fasciculului cauzată de influența câmpurilor magnetice externe, inclusiv a câmpului magnetic al Pământului.

Pâlpâi

Monitorul tinde să pâlpâie. Se datorează faptului că, după un anumit timp, emisia de lumină de către fosfor slăbește. Pentru a menține strălucirea, ecranul trebuie expus periodic la un fascicul de la un tub catodic. Pâlpâirea devine vizibilă dacă intervalul de timp dintre expuneri este prea lung sau timpul de strălucire ulterioară a substanței fosforescente a ecranului este insuficient.

Efectul de pâlpâire poate fi, de asemenea, agravat de un ecran luminos și de un unghi larg de vizualizare față de acesta. Eliminarea pâlpâirii ca problemă ergonomică a primit recent o atenție din ce în ce mai mare - pâlpâirea ecranului devine astfel un indicator comercial cheie al unui produs. Reducerea pâlpâirii se realizează prin creșterea ratei de reîmprospătare a ecranului la fiecare nivel de rezoluție. Standardul VESA recomandă utilizarea unei frecvențe de cel puțin 85 Hz.

Jitter

Jitter-ul imaginii apare din cauza vibrațiilor de înaltă frecvență ale orificiilor din masca monitorului, cauzate atât de influența reciprocă a rețelei, a semnalelor video, a offset-ului, a unității de control a circuitului microprocesorului, cât și de împământarea necorespunzătoare. Termenul jitter se referă la vibrații cu frecvențe peste 30 Hz. La frecvențe de la 1 la 30 Hz termenul „înot” este folosit mai des, iar sub 1 Hz se folosește termenul „deriva”. Jitter-ul într-un grad sau altul este comun tuturor monitoarelor. Deși tremurul minor poate să nu fie observat de utilizator, provoacă totuși oboseala ochilor și ar trebui ajustat. Partea 3 a ISO 9241 (Reglementări de ergonomie) permite o abatere a punctului diagonal de cel mult 0,1 mm.

Clasificarea monitoarelor după tipul de mască

Monitoarele moderne cu orice mască au o formă de ecran aproape plată, ceea ce reduce semnificativ distorsiunea geometrică, mai ales în colțuri. Prin urmare, nu este atât de ușor să determinați tipul de mască în funcție de forma ecranului.

Astăzi, afișajele CRT folosesc trei tehnologii principale pentru formarea matricelor și măștilor pentru triadele RGB:

  • masca de umbra in trei puncte (DOT-TRIO SHADOW-MASK CRT);
  • grila cu deschidere fante (APERTURE-GRILLE CRT);
  • mască de cuib (SLOT-MASK CRT).
Tipul de mască poate fi determinat privind ecranul cu o lupă de 10-20x. Cu toate acestea, la crearea monitoarelor, pe lângă măști, sunt folosite diverse sisteme de deviere și alte electronice. În timp ce ecranul în sine este cel mai important factor în determinarea performanței afișajului, sistemul de deviere și amplificatorul video joacă, de asemenea, un rol important. Prin urmare, nu trebuie să ne gândim că atunci când folosesc același tip de matrice, producătorii primesc monitoare cu aceiași parametri.

Producătorii diverselor modele vorbesc despre marile avantaje ale tehnologiei lor, dar faptul că pe piață sunt oferite mai multe modele și, în plus, mulți producători de monitoare produc modele cu diferite tipuri de matrice, arată că nu există o alegere clară. Preferințele sunt determinate doar de gusturile și sarcinile utilizatorului.

Monitoare CRT cu masca de umbra in trei puncte

Cea mai veche și folosită tehnologie, așa-numita mască de umbră, folosește o placă metalică perforată așezată în fața fosforului. Ea maschează trei fascicule separate, fiecare controlată de propriul său tun de electroni. Mascarea asigură concentrația necesară a fiecărui fascicul și asigură că atinge doar zona de culoare dorită a fosforului. Cu toate acestea, practica arată că niciunul dintre monitoare nu oferă o performanță ideală a acestei sarcini pe întreaga suprafață a ecranului.

Ecranele CRT cu masca de umbră timpurie aveau o suprafață curbă (sferică) pronunțată. Acest lucru a permis o focalizare mai bună și a redus efectele nedorite și abaterile cauzate de încălzire. În prezent, majoritatea monitoarelor profesionale și specializate au un ecran dreptunghiular aproape plat (tip FST).

Monitoarele cu mască de umbră au avantajele lor:

  • textul arată mai bine (mai ales cu dimensiuni mici ale punctelor);
  • culorile sunt „mai naturale” și mai precise (ceea ce este deosebit de important pentru grafica pe computer și imprimare);
  • Tehnologia bine stabilită oferă cel mai bun raport dintre cost și performanță.

Dezavantajele includ luminozitatea mai scăzută a unor astfel de monitoare, contrastul insuficient al imaginii și durata de viață mai scurtă în comparație cu alte tipuri de afișaje.

Monitoare CRT cu grilă cu deschidere de fante

O nouă tehnologie pentru fabricarea ecranelor CRT - cu o grilă de deschidere în loc de o mască tradițională cu puncte - a fost propusă pentru prima dată de Sony odată cu lansarea monitoarelor cu tub Trinitron. Tunurile de electroni ale acestor tuburi folosesc lentile magnetice cu patru poli dinamice pentru a produce un fascicul de electroni foarte subțire și țintit cu precizie.

Datorită acestei soluții, astigmatismul este redus semnificativ - împrăștierea fasciculului de electroni, ceea ce duce la o claritate și contrast insuficiente a imaginii (în special pe orizontală). Dar principala diferență față de tehnologia cu o mască de umbră este că, în loc de o placă metalică cu găuri rotunde, care îndeplinește funcțiile unei măști, aici se folosește o plasă de sârmă verticală (grilă de deschidere), iar fosforul este aplicat nu sub formă de puncte, dar sub formă de dungi verticale.

Monitoarele cu grilă de deschidere au următoarele avantaje:

  • există mai puțin metal într-o rețea subțire, ceea ce vă permite să utilizați mai multă energie electronică pentru reacția cu fosforul, ceea ce înseamnă că mai puțin este disipat pe rețea și intră în căldură;
  • aria de acoperire crescută a fosforului face posibilă creșterea luminozității radiației la aceeași intensitate a fasciculului de electroni;
  • datorită unei creșteri generale semnificative a luminozității, puteți utiliza sticlă mai închisă și puteți obține o imagine mai contrastantă pe ecran;
  • Ecranul monitorului cu o grilă de deschidere este mai plat decât cel al afișajelor cu mască de umbră, iar la ultimele modele nu este nici măcar cilindric, ca înainte, ci aproape absolut plat, ceea ce este mult mai convenabil de utilizat și reduce cantitatea de strălucire. si reflexii.

Singurele dezavantaje care pot fi remarcate sunt firele orizontale „neplăcute” - limitatoare utilizate în astfel de monitoare pentru a conferi plasei de sârmă o rigiditate suplimentară. Deși firele din matricea de deschidere sunt întinse strâns, ele pot vibra în timpul funcționării sub influența fasciculelor de electroni. Filetul amortizorului (și în ecranele mari - două fire) servește la slăbirea vibrațiilor și la atenuarea vibrațiilor. Prin aceste fire, monitoarele cu tub Trinitron pot fi distinse de alte modele. În plus, dacă îl scuturați ușor în timpul funcționării unui astfel de monitor, fluctuațiile de imagine vor fi vizibile chiar și cu ochiul liber. De aceea, nu este recomandat să instalați monitoare cu aceste tuburi pe unitățile de sistem desktop.

Rămâne de adăugat că tuburile cu raze catodice Sony Trinitron utilizează un sistem de trei fascicule de electroni emise de un pistol, iar tuburile cu o matrice de deschidere similară Mitsubishi Diamondtron utilizează un sistem de trei fascicule cu trei tunuri.

Monitoare CRT cu masca jack

Și, în sfârșit, ultimul tip combinat de tub catodic, așa-numitul CromaClear/OptiClear (primul propus de NEC) este o versiune a măștii de umbră, care folosește nu găuri rotunde, ci fante, ca într-o grilă cu deschidere, doar scurte - „linie punctată” ”, iar fosforul se aplică sub formă de aceleași benzi eliptice, iar cuiburile astfel obținute sunt aranjate într-un model de „tablă de șah” pentru o mai mare uniformitate.

Această tehnologie hibridă vă permite să combinați toate avantajele tipurilor de mai sus fără dezavantajele acestora. Textul clar și clar, culorile naturale, dar destul de luminoase și contrastul ridicat de imagine atrag invariabil toate grupurile de utilizatori către aceste monitoare.

Articolul folosește unele materiale de pe site-ul Web în limba rusă al Samsung Electronics (http://www.samsung.ru).

ComputerPress 5"2000

Majoritatea monitoarelor utilizate și produse astăzi sunt construite pe tuburi catodice (CRT). În engleză - Tub cu raze catodice (CRT), literalmente - tub cu raze catodice. Uneori, CRT este descifrat ca terminal cu raze catodice, care nu mai corespunde tubului în sine, ci dispozitivului bazat pe acesta. Tehnologia cu raze catodice a fost dezvoltată de omul de știință german Ferdinand Braun în 1897 și a fost creată inițial ca un instrument special pentru măsurarea curentului alternativ, adică un osciloscop.

Tubul cu raze catodice, sau kinescopul, este cel mai important element al monitorului. Kinescopul constă dintr-un bec de sticlă sigilat, în interiorul căruia există un vid (principalele componente structurale ale kinescopului sunt prezentate în Fig. 1). Unul dintre capetele balonului este îngust și lung - acesta este gâtul. Celălalt este un ecran larg și destul de plat. Suprafața interioară de sticlă a ecranului este acoperită cu fosfor. Compozițiile destul de complexe pe bază de metale pământuri rare - ytriu, erbiu etc. sunt folosite ca fosfori pentru CRT-urile colorate.Un fosfor este o substanță care emite lumină atunci când este bombardată cu particule încărcate. Rețineți că uneori fosforul se numește fosfor, dar acest lucru nu este corect, deoarece fosforul utilizat în acoperirea CRT-urilor nu are nimic în comun cu fosforul. Mai mult, fosforul strălucește doar ca urmare a interacțiunii cu oxigenul atmosferic în timpul oxidării la P 2 O 5, iar strălucirea nu durează mult (apropo, fosforul alb este o otravă puternică).

Design CRT

Figura 1. Proiectarea tubului catodic.

Pentru a crea o imagine, un monitor CRT folosește un pistol de electroni, din care este emis un flux de electroni sub influența unui câmp electrostatic puternic. Printr-o mască sau un grilaj metalic, acestea cad pe suprafața interioară a ecranului monitorului din sticlă, care este acoperită cu puncte de fosfor multicolore.
Fluxul de electroni (fascicul) poate fi deviat în planurile vertical și orizontal, ceea ce asigură că acesta ajunge constant în întregul câmp al ecranului. Fasciculul este deviat cu ajutorul unui sistem de deviere (vezi Fig. 2). Sistemele de deviere sunt împărțite în șa-toroidal și în formă de șa. Acestea din urmă sunt de preferat deoarece au un nivel redus de radiație.

Proiectarea sistemului de deviere

Figura 2. Proiectarea sistemului de deviere CRT.

Sistemul de deviere este format din mai multe bobine de inductanță situate la gâtul kinescopului. Folosind un câmp magnetic alternativ, două bobine deviază fasciculul de electroni în plan orizontal, iar celelalte două în plan vertical.
O modificare a câmpului magnetic are loc sub influența unui curent alternativ care curge prin bobine și se modifică conform unei anumite legi (aceasta este, de regulă, o modificare a tensiunii în dinte de ferăstrău în timp), în timp ce bobinele conferă fasciculului fasciculul dorit. direcţie. Calea fasciculului de electroni pe ecran este prezentată schematic în Fig. 3. Liniile continue sunt calea fasciculului activ, linia punctată este cea inversă.

Calea fasciculului de electroni

Figura 3. Diagrama de baleiaj a fasciculului de electroni.

Frecvența de tranziție către o nouă linie se numește frecvența de scanare orizontală (sau orizontală). Frecvența de tranziție din colțul din dreapta jos în stânga sus se numește frecvență verticală (sau verticală). Amplitudinea impulsurilor de supratensiune pe bobinele de scanare orizontale crește odată cu frecvența liniilor, astfel încât acest nod se dovedește a fi una dintre cele mai solicitate părți ale structurii și una dintre principalele surse de interferență într-o gamă largă de frecvențe. Puterea consumată de unitățile de scanare orizontală este, de asemenea, unul dintre factorii serioși luați în considerare la proiectarea monitoarelor.
După sistemul de deviere, fluxul de electroni pe drumul către partea din față a tubului trece printr-un modulator de intensitate și un sistem de accelerare, funcționând pe principiul diferenței de potențial. Ca rezultat, electronii dobândesc o energie mai mare (E = mV 2 /2, unde E este energie, m este masa, v este viteza), din care o parte este cheltuită pe strălucirea fosforului.

Electronii lovesc stratul de fosfor, după care energia electronilor este convertită în lumină, adică fluxul de electroni face ca punctele de fosfor să strălucească. Aceste puncte strălucitoare de fosfor formează imaginea pe care o vedeți pe monitor. În mod obișnuit, un monitor CRT color utilizează trei tunuri de electroni, spre deosebire de un singur pistol folosit în monitoarele monocrome, care sunt rareori produse astăzi.

Se știe că ochii omului reacționează la culorile primare: roșu (roșu), verde (verde) și albastru (albastru) și la combinațiile lor care creează un număr infinit de culori. Stratul de fosfor care acoperă partea din față a tubului catodic este format din elemente foarte mici (atât de mici încât ochiul uman nu le poate distinge întotdeauna). Aceste elemente de fosfor reproduc culorile primare; de ​​fapt, există trei tipuri de particule multicolore, ale căror culori corespund culorilor RGB primare (de unde și numele grupului de elemente fosforice - triade).

Combinații de culori

Fosforul începe să strălucească, așa cum am menționat mai sus, sub influența electronilor accelerați, care sunt creați de trei tunuri de electroni. Fiecare dintre cele trei tunuri corespunde uneia dintre culorile primare și trimite un fascicul de electroni către diferite particule de fosfor, a căror strălucire de culori primare cu intensități diferite este combinată pentru a forma o imagine cu culoarea dorită. De exemplu, dacă activați particule de fosfor roșii, verzi și albastre, combinația lor va forma alb.

Pentru a controla un tub catodic, sunt necesare și electronice de control, a cărei calitate determină în mare măsură calitatea monitorului. Apropo, diferența de calitate a electronicii de control create de diferiți producători este unul dintre criteriile care determină diferența dintre monitoare cu același tub catodic.

Deci, fiecare tun emite un fascicul de electroni (sau flux, sau fascicul) care afectează elementele fosfor de diferite culori (verde, roșu sau albastru). Este clar că fasciculul de electroni destinat elementelor de fosfor roșu nu ar trebui să afecteze fosforul verde sau albastru. Pentru a realiza această acțiune, se folosește o mască specială, a cărei structură depinde de tipul de tuburi de imagine de la diferiți producători, asigurând discretitatea (rasterizarea) imaginii. CRT-urile pot fi împărțite în două clase - cu trei fascicule cu un aranjament în formă de deltă de tunuri de electroni și cu un aranjament plan de tunuri cu electroni. Aceste tuburi folosesc măști de fantă și umbră, deși ar fi mai corect să spunem că toate sunt măști de umbră. În acest caz, tuburile cu un aranjament plan de tunuri de electroni sunt numite și tuburi de imagine cu fascicule auto-convergente, deoarece efectul câmpului magnetic al Pământului asupra a trei fascicule situate plan este aproape identic și când poziția tubului în raport cu cea a Pământului. modificări de câmp, nu sunt necesare ajustări suplimentare.

Mască de umbră

Masca de umbră este cel mai comun tip de mască. A fost folosit încă de la inventarea primelor tuburi de imagine color. Suprafața tuburilor de imagine cu o mască de umbră este de obicei sferică (convexă). Acest lucru se face astfel încât fasciculul de electroni din centrul ecranului și de la margini să aibă aceeași grosime.

Design de mască de umbră

Figura 5. Designul măștii de umbră (mărit).

Masca de umbră constă dintr-o placă metalică cu găuri rotunde, care ocupă aproximativ 25% din suprafață (vezi Fig. 5, 6). Masca este plasată în fața unui tub de sticlă cu un strat de fosfor. De regulă, majoritatea măștilor moderne de umbră sunt realizate din invar. Invar (InVar) este un aliaj magnetic de fier (64%) cu nichel (36%). Acest material are un coeficient de dilatare termică extrem de scăzut, așa că, deși fasciculele de electroni încălzesc masca, nu afectează negativ puritatea culorii imaginii. Găurile din plasa metalică acționează ca o vedere (deși nu una precisă), ceea ce asigură că fasciculul de electroni lovește doar elementele fosforice necesare și numai în anumite zone. Masca de umbră creează o rețea cu puncte uniforme (numite și triade), unde fiecare astfel de punct constă din trei elemente fosforice ale culorilor primare - verde, roșu și albastru, care strălucesc cu intensități diferite sub influența fasciculelor de la tunurile de electroni. Schimbând curentul fiecăruia dintre cele trei fascicule de electroni, puteți obține o culoare arbitrară a elementului imagine format dintr-o triadă de puncte.

Designul măștii de umbră 2

Figura 6. Proiectarea unei măști de umbră (vedere generală).

Unul dintre punctele slabe ale monitoarelor cu mască de umbră este deformarea termică a acestuia. În fig. Figura 7 arată cum unele dintre razele de la tunul cu fascicul de electroni lovesc masca de umbră, ducând la încălzirea și deformarea ulterioară a măștii de umbră. Deplasarea rezultată a găurilor măștii de umbră duce la efectul de variație a ecranului (schimbarea culorii RGB). Materialul măștii de umbră are un impact semnificativ asupra calității monitorului. Materialul de mască preferat este Invar.

Proiectarea sistemului de deviere 2

Figura 7. Proiectarea sistemului de deviere.

Dezavantajele unei măști de umbră sunt binecunoscute: în primul rând, este un raport mic de electroni transmisi și reținuți de mască (doar aproximativ 20-30% trec prin mască), ceea ce necesită utilizarea de fosfor cu eficiență luminoasă ridicată și aceasta, la rândul său, înrăutățește monocromul strălucirii, reducând gama de redare a culorii și, în al doilea rând, este destul de dificil să se asigure o coincidență exactă a trei raze care nu se află în același plan atunci când sunt deviate la unghiuri mari. Masca de umbră este folosită în majoritatea monitoarelor moderne - Hitachi, Panasonic, Samsung, Daewoo, LG, Nokia, ViewSonic.

Shadow Mask Step

Figura 8. Etapa masca umbra.

Distanța minimă dintre elementele de fosfor de aceeași culoare din rândurile adiacente se numește dot pitch și este un indice al calității imaginii (vezi Fig. 8). Pasul punctului este de obicei măsurat în milimetri (mm). Cu cât valoarea pasului punctului este mai mică, cu atât calitatea imaginii reproduse pe monitor este mai mare. Distanța orizontală dintre două puncte adiacente este egală cu pasul punctului înmulțit cu 0,866.

Grila de deschidere

Există un alt tip de tub care utilizează o grilă de deschidere. Aceste tuburi au devenit cunoscute sub numele de Trinitron și au fost introduse pentru prima dată pe piață de Sony în 1982. Tuburile cu matrice de deschidere folosesc o tehnologie originală în care există trei pistoale cu fascicul, trei catozi și trei modulatori, dar există o singură focalizare generală (vezi Fig. 9).

Design grila cu deschidere

Figura 9. Designul grilajului de deschidere.

O grilă cu deschidere este un tip de mască folosit de diferiți producători în tehnologiile lor pentru a produce tuburi de imagine care poartă nume diferite, dar sunt în esență aceleași, cum ar fi tehnologia Trinitron de la Sony, DiamondTron de la Mitsubishi și SonicTron de la ViewSonic. Această soluție nu include o rețea metalică cu găuri, așa cum este cazul măștii de umbră, ci are o rețea de linii verticale (vezi Fig. 10). În loc de puncte cu elemente de fosfor de trei culori primare, grila de deschidere conține o serie de fire formate din elemente de fosfor dispuse în dungi verticale de trei culori primare. Acest sistem oferă un contrast ridicat al imaginii și o saturație bună a culorilor, care împreună asigură monitoare cu tuburi de înaltă calitate bazate pe această tehnologie. Masca folosită la telefoanele Sony (Mitsubishi, ViewSonic) este o folie subțire pe care sunt zgâriate linii subțiri verticale. Se ține pe un fir orizontal (unul în 15", doi în 17", trei sau mai multe în 21"), a cărui umbră este vizibilă pe ecran. Acest fir este folosit pentru a amortiza vibrațiile și se numește fir amortizor. Este clar vizibil, mai ales cu imaginile de fundal ușoare pe monitor. Unii utilizatori în mod fundamental nu le plac aceste linii, în timp ce alții, dimpotrivă, sunt fericiți și le folosesc ca o riglă orizontală.

Pasul grilei de deschidere

Bună ziua, cititorii blogului meu care sunt interesați de un monitor CRT. Voi încerca să fac acest articol interesant pentru toată lumea, atât pentru cei cărora le-au lipsit, cât și pentru cei care asociază în mod plăcut acest dispozitiv cu prima lor experiență de stăpânire a unui computer personal.

Astăzi, ecranele PC-urilor sunt ecrane plate și subțiri. Dar în unele organizații cu buget redus puteți găsi și monitoare CRT masive. Le este asociată o întreagă eră în dezvoltarea tehnologiilor multimedia.

Monitoarele CRT și-au primit numele oficial de la abrevierea rusă a termenului „tub catodic”. Echivalentul în engleză este expresia Cathode Ray Tube cu abrevierea corespunzătoare CRT.

Înainte ca computerele să apară în case, acest dispozitiv electric era reprezentat în viața noastră de zi cu zi de televizoarele CRT. La un moment dat, au fost chiar folosite ca afișaje (go figure). Dar mai multe despre asta mai târziu, dar acum să înțelegem puțin despre principiul funcționării CRT, care ne va permite să vorbim despre astfel de monitoare la un nivel mai serios.

Progresul monitoarelor CRT

Istoria dezvoltării tubului catodic și a transformării acestuia în monitoare CRT cu rezoluție decentă a ecranului este plină de descoperiri și invenții interesante. La început acestea erau dispozitive precum osciloscoapele și ecranele radar radar. Apoi, dezvoltarea televiziunii ne-a oferit dispozitive care erau mai convenabile pentru vizionare.

Dacă vorbim în mod specific despre afișajele computerelor personale disponibile pentru o gamă largă de utilizatori, atunci titlul primei Monica ar trebui probabil acordat stației de afișare vectorială IBM 2250. A fost creată în 1964 pentru uz comercial împreună cu o serie System/360. calculator.

IBM a dezvoltat multe dezvoltări pentru echiparea PC-urilor cu monitoare, inclusiv proiectarea primelor adaptoare video, care au devenit prototipul standardelor moderne și puternice pentru imaginile transmise pe afișaj.

Așadar, în 1987, a fost lansat un adaptor VGA (Video Graphics Array), care funcționează cu o rezoluție de 640x480 și un raport de aspect de 4:3. Acești parametri au rămas de bază pentru majoritatea monitoarelor și televizoarelor fabricate până la apariția standardelor cu ecran lat. În timpul evoluției monitoarelor CRT, au avut loc multe schimbări în tehnologia lor de producție. Dar vreau să subliniez aceste puncte separat:

Ce determină forma unui pixel?

Știind cum funcționează un kinescop, putem înțelege caracteristicile monitoarelor CRT. Fasciculul emis de tunul de electroni este deviat de un magnet de inducție pentru a lovi cu precizie găurile speciale din masca situată în fața ecranului.

Ele formează un pixel, iar forma lor determină configurația punctelor colorate și parametrii de calitate ai imaginii rezultate:

  • Găurile rotunde clasice, ale căror centre sunt situate la vârfurile unui triunghi echilateral convențional, formează o mască de umbră. O matrice cu pixeli distribuiți uniform asigură o calitate maximă la reproducerea liniilor. Și ideal pentru aplicații de design de birou.
  • Pentru a crește luminozitatea și contrastul ecranului, Sony a folosit o mască de deschidere. Acolo, în loc de puncte, străluceau blocuri dreptunghiulare din apropiere. Acest lucru a făcut posibilă utilizarea maximă a zonei ecranului (monitoarele Sony Trinitron, Mitsubishi Diamondtron).
  • A fost posibilă combinarea avantajelor acestor două tehnologii într-o grilă cu fante, unde deschiderile arătau ca dreptunghiuri alungite rotunjite în partea de sus și de jos. Și blocurile de pixeli s-au deplasat unul față de celălalt pe verticală. Această mască a fost folosită în afișajele NEC ChromaClear, LG Flatron, Panasonic PureFlat;

Dar nu numai forma pixelului a determinat meritele monitorului. De-a lungul timpului, dimensiunea sa a început să joace un rol decisiv. A variat de la 0,28 la 0,20 mm, iar o mască cu găuri mai mici și mai dense a permis imagini de înaltă rezoluție.

O caracteristică importantă și, din păcate, notabilă pentru consumator a rămas rata de reîmprospătare a ecranului, exprimată prin pâlpâirea imaginii. Dezvoltatorii au făcut tot posibilul și treptat, în locul sensibilului 60 Hz, dinamica modificării imaginii afișate a ajuns la 75, 85 și chiar 100 Hz. Acest din urmă indicator mi-a permis deja să lucrez cu confort maxim și ochii aproape că mi-au obosit.

Lucrările pentru îmbunătățirea calității au continuat. Dezvoltatorii nu au uitat de un fenomen atât de neplăcut precum radiația electromagnetică de joasă frecvență. În astfel de ecrane, această radiație este direcționată de un tun cu electroni direct către utilizator. Pentru a depăși acest neajuns, s-au folosit tot felul de tehnologii și s-au folosit diverse ecrane de protecție și acoperiri de protecție pentru ecrane.

Cerințele de siguranță pentru monitoare au devenit și mai stricte, ceea ce se reflectă în standardele actualizate constant: MPR I, MPR II, TCO"92, TCO"95 și TCO"99.

Profesioniștii monitorului au încredere

Lucrările privind îmbunătățirea constantă a echipamentelor și tehnologiilor video multimedia de-a lungul timpului au dus la apariția video-ului digital de înaltă definiție. Puțin mai târziu, au apărut ecrane subțiri cu iluminare din spate de la lămpi LED cu economie de energie. Aceste afișaje sunt un vis devenit realitate, deoarece:

  • mai ușor și mai compact;
  • caracterizat prin consum redus de energie;
  • mult mai sigur;
  • nu a avut pâlpâire nici măcar la frecvențe mai joase (există un alt fel de pâlpâire);
  • avea mai mulți conectori suportați;

Și pentru nespecialiști le era clar că era monitoarelor CRT s-a terminat. Și părea că nu va exista nicio întoarcere la aceste dispozitive. Dar unii profesioniști, care cunosc toate caracteristicile ecranelor noi și vechi, nu s-au grăbit să scape de afișajele CRT de înaltă calitate. Într-adevăr, conform unor caracteristici tehnice, ei și-au depășit în mod clar concurenții LCD:

  • unghi de vizualizare excelent, permițându-vă să citiți informații din partea laterală a ecranului;
  • Tehnologia CRT a făcut posibilă afișarea imaginilor la orice rezoluție fără distorsiuni, chiar și atunci când se folosește scalarea;
  • nu există un concept de pixeli morți aici;
  • Timpul de inerție al imaginii ulterioare este neglijabil:
  • o gamă aproape nelimitată de nuanțe afișate și o redare uimitoare a culorilor fotorealiste;

Ultimele două calități au oferit afișajelor CRT șansa de a se dovedi încă o dată. Și sunt încă la căutare în rândul gamerilor și, mai ales, în rândul specialiștilor care lucrează în domeniul designului grafic și al prelucrării fotografiilor.

Iată o poveste lungă și interesantă despre un vechi prieten bun numit monitor CRT. Și dacă mai aveți unul dintre acestea acasă sau la afacerea dvs., îl puteți încerca din nou și îi reevaluați calitățile.

Cu aceasta îmi iau rămas bun de la voi, dragii mei cititori.

Monitoarele care există astăzi diferă în ceea ce privește designul, dimensiunea diagonalei ecranului, rata de reîmprospătare a imaginii, standardele de protecție și multe altele. Primele monitoare cu raze catodice au fost vector. În acest tip de monitor, un fascicul de electroni creează linii pe ecran deplasându-se direct de la un set de coordonate la altul. Din acest motiv, nu este nevoie să împărțiți ecranul în pixeli. Mai târziu, au apărut monitoare cu scanare raster. În ele, un fascicul de electroni scanează ecranul de la stânga la dreapta și de sus în jos, acoperind de fiecare dată întreaga suprafață a ecranului. Următorul pas în dezvoltarea monitoarelor cu fascicul de electroni a fost o imagine color, pentru a obține căreia a fost necesar să se folosească nu unul, ci trei fascicule de electroni. Fiecare dintre ele a evidențiat anumite puncte de pe suprafața afișajului.

Aceste monitoare sunt cele mai utilizate pe scară largă.

Monitoarele CRT au propriile lor caracteristici care fie îmbunătățesc, fie degradează experiența cu computerul. Una dintre principalele caracteristici ale unui astfel de monitor este rata de reîmprospătare a ecranului. Pentru monitoarele cu raze catodice, o rată de reîmprospătare a ecranului de 85 Hz este considerată suficientă. Această valoare arată de câte ori pe secundă va fi actualizată imaginea de pe ecran. Dacă această viteză este mică, atunci ochii încep să surprindă pâlpâirea ecranului și din această cauză obosesc rapid. Cea mai bună rată de reîmprospătare a ecranului este considerată a fi 100Hz; dacă este mai mare, atunci ochiul uman nu mai percepe diferența dintre 100Hz și 200Hz. Rezoluția ecranului este, de asemenea, foarte importantă pentru lucrul cu un computer. La urma urmei, dacă rezoluția este prea mică, atunci pictogramele de pe ecran sunt foarte mari și nu se potrivesc pe afișaj, iar dacă rezoluția este prea mare, atunci pictogramele și semnele sunt prea mici. Din această cauză, ochii obosesc repede. Mai jos este un tabel cu rezoluțiile recomandate și maxime.

*Rezoluția arată câte puncte sunt situate pe verticală și câte pe orizontală. Există 800 de puncte pe orizontală și 600 pe verticală.

Există, de asemenea, încă un parametru de monitor - acesta este „pasul de mască” sau „granul”. Faptul este că la monitoare și televizoare color, interiorul ecranului este acoperit cu particule minuscule de fosfor de trei culori - roșu, verde și albastru. Trei particule adiacente formează o triadă. Dacă ne uităm la un ecran care strălucește cu lumină albă printr-o lupă, vom vedea că particulele de trei culori sunt de fapt strălucitoare, fuzionând în alb. Toate celelalte culori sunt obținute datorită triadei și intensității strălucirii lor, de exemplu, dacă doar elementele roșii și verzi ale triadei strălucesc, atunci vedem galben. Pentru a controla strălucirea elementelor individuale ale triadei, sunt utilizate trei fascicule de electroni, care circulă în jurul tuturor triadelor la o frecvență de baleiaj. Pentru ca fiecare rază să-și lovească exact elementul triad, deasupra stratului de fosfor al ecranului este plasată o grilă specială, pe care raza este deviată exact către elementul său triad.

Ca urmare, vedem că ecranul unui monitor color, spre deosebire de unul monocrom, unde stratul de fosfor este continuu și uniform, are o structură granulată. Dimensiunea acestor „granule” determină cât de clară va fi imaginea - cu cât „granulele” sunt mai mici, cu atât imaginea este mai clară și invers. Primele monitoare color au avut granulație de 0,42 mm. Odată cu apariția modurilor grafice de înaltă rezoluție, a devenit imposibilă utilizarea unor astfel de monitoare: detaliile mici, de exemplu, dungi verticale subțiri, au început să se ondulați și să strălucească cu toate culorile curcubeului. Mai târziu, au apărut tuburi cu un „granul” de 0,31 mm și apoi 0,28 mm. Astăzi, cea mai obișnuită valoare este 0,27 mm, dar modelele mai scumpe folosesc tuburi cu granulație și mai fină - 0,2-0,24 mm.

Un parametru foarte important al monitorului este siguranța. Dacă nu s-ar aplica măsuri speciale de siguranță, monitorul ne-ar răsplăti cu diverse radiații dăunătoare sănătății. Tubul catodic al monitorului produce, de exemplu, raze X. Dar la monitoarele moderne este nesemnificativ, deoarece este ecranat în mod fiabil. Dar destul de recent au fost la vânzare o mulțime de ecrane de protecție, ceea ce pentru monitoarele vechi nu este deloc un lux, ci un mijloc de protecție. Ca orice dispozitiv electric, monitorul creează și radiații electromagnetice. În plus, creează și un câmp electrostatic, care ajută la depunerea prafului pe față, gât și mâini. Acest lucru poate provoca reacții alergice la oameni. Din fericire, protecția împotriva acestor efecte nocive a devenit acum mai avansată, deoarece au fost adoptate o serie de standarde. Dacă monitorul are o inscripție sau un autocolant TSO 95, TSO 99, TSO 03, atunci poți lucra cu el fără teamă pentru sănătatea ta (în limite rezonabile). Astăzi, standardele din 1995-99 sunt deja depășite, iar cel mai sigur este standardul TSO 03 (2003).

Pentru prima dată, nivelul de radiație electromagnetică a fost limitat la limite care sunt sigure pentru oameni în standardul MPR II. În următoarele standarde au fost strânse. Pornind de la standardul TCO 95, monitorului se impun cerințe de mediu și ergonomie. Începând cu standardul TCO 99, se impun cerințe stricte și asupra calității imaginii în ceea ce privește luminozitatea, contrastul, pâlpâirea și proprietățile stratului antireflex al ecranului. Monitorul trebuie să poată regla parametrii imaginii. În plus, monitorul trebuie să respecte standardele europene de siguranță la incendiu și electricitate. O altă caracteristică a monitoarelor CRT este non-convergența. Acest termen se referă la devierea fasciculelor de electroni roșii și albaștri față de verdele de centrare. Această abatere previne culorile pure și imaginile clare. Există ignoranță statică și dinamică. Neconvergența statică este o nepotrivire a trei culori pe întreaga suprafață a ecranului, care apare de obicei din cauza unei erori în asamblarea tubului catodic. Non-convergența dinamică este neconvergența a trei culori la margini și a unei imagini clare în centru. De asemenea, importantă într-un monitor este acoperirea ecranului și forma ecranului (sferică sau plată, care distorsionează mai puțin imaginea). Ecranele monitoarelor cu raze catodice pot avea diferite acoperiri care îmbunătățesc calitatea imaginii și proprietățile de consum ale monitorului. Monitoarele cu raze catodice de astăzi sunt dispozitive destul de avansate și ieftine. Au luminozitate și contrast excelente ale imaginii, preț scăzut și, prin urmare, disponibilitate. Dar au și dezavantaje. Acestea sunt greutăți și dimensiuni destul de mari, consum semnificativ de energie și radiații nocive.