Основы работы ЭЛТ
ЭЛТ — это вакуумная стеклянная колба с установленной в ее горловине электронной пушкой и с покрытой флюоресцентным веществом поверхностью, расположенной напротив электронной пушки. Во время работы электронная пушка излучает поток электронов, которые ударяются о флюоресцентное покрытие внутри экрана, вызывая появление на нем светящихся точек.
Электронный луч начинает свое перемещение с верхнего левого угла экрана и перемещается к верхнему правому углу, оставляя на экране светящуюся линию. Эта линия называется линией растра. По достижении правого края экрана развертка гасится и электронный луч перемещается к левому краю экрана на одну линию ниже первого следа (горизонтальный обратный ход развертки).,С этого момента система горизонтальной развертки начинает формировать вторую линию изображения на экране. Сканирование продолжается до тех пор, пока линии горизонтальной развертки не достигнут нижнего края экрана. В этом месте электронный луч снова гасится и возвращается к верхнему левому углу экрана (вертикальный обратный ход развертки), завершая формирование одного кадра.
Когда луч перемещается по экрану, он оставляет за собой светящийся след, для затухания которого требуется некоторое время. Это время зависит от характеристик флюоресцентного покрытия и называется временем послесвечения. Видеоинформация вносится путем изменения напряжения, приложенного к электронной пушке во время сканирования экрана. Благодаря гашению луча во время обратного хода развертки и частоте, с которой происходит весь процесс, человеческий глаз воспринимает только «картинку».
Схема контроллера электроннолучевой трубки (КЭЛТ) вырабатывает видеосигналы и сигналы синхронизации по горизонтали и вертикали. Как правило, для развертки по горизонтали требуется около 63 мкс, в то время как для формирования всего кадра необходимо приблизительно 1/60 или 1/30 с. В соответствии со стандартом Национального комитета по телевизионным стандартам США (National Television Standards Committee, NTSC) телевизионная картинка состоит из двух полей по 262.5 строки каждое, образующих 525-строчный кадр. Два поля, одно из которых содержит нечетные строки, а другое — четные, чередуются, образуя ровные, лишенные мерцаний изображения.
Этот метод создания изображений дисплея называется чересстрочной разверткой, и в основном он используется в телевидении. В большинстве мониторов компьютеров используются методы нечересстрочной развертки.
В текстовом режиме большинство мониторов формируют 25 строк текста, по 80 символов в строке. Для этого требуется, чтобы во время первого горизонтального сканирования ЭЛТ верхняя строка, состоящая из блоков до 80 символов, объединялась в последовательности. Затем следующие 80 символьных блоков объединяются в серию для формирования второй горизонтальной строки. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будут формированы все горизонтальные строки. После того как строка или страница текста отобразилась на экране, она должна периодически переписываться, чтобы не исчезнуть. Чтобы перезапись выполнялась достаточно быстро для предотвращения мерцания, содержимое экрана сохраняется в специальной памяти, называемой экранной памятью. Как правило, эта память размещается на плате видеоадаптера. Однако, в некоторых новых системах для выполнения функций видео памяти используются разделы встроенной системной памяти. При формировании 25 строк текста, содержащих по 80 символов, память должна быть в состоянии хранить, по меньшей мере, 2000 байт видеоданных, которые формируют один экран.
Рассмотренный формат 80x25 предназначен для работы в алфавитно-цифровом текстовом режиме. Когда адаптер работает в текстовом режиме, для формирования каждого символа на экране требуется, по меньшей мере, 2 байта видеопамяти. Первый байт требуется для хранения ASCII-кода самого символа, а второй используется для указания экранных атрибутов символа и его ячейки. При таком сценарии видеопамять должна быть способна хранить не менее 4000 байт. Байт атрибута указывает способ отображения символа. Обычно используемыми атрибутами являются подчеркивание, мигание и цвет текстового символа для цветных дисплеев.
Цветные мониторы
Рассмотренный до сих пор монитор называется монохромным, поскольку он может отображать оттенки люминофора только одного цвета. И, напротив, в цветном мониторе используется комбинация трех люминофоров (красного, зеленого и синего), нанесенного в виде соседних троек точек или полос, называемых пикселями. Используя отдельную электронную пушку для каждого элемента тройки, можно заставить каждый элемент светится с различными уровнями яркости, чтобы создать практически любой требуемый цвет. Электронные пушки сканируют поверхность экрана синхронно, как это было описано для монохромной ЭЛТ. В цветной ЭЛТ перед люминесцентным покрытием помещена металлическая сетка, называемая теневой маской. Она обеспечивает то, что луч электронной пушки, предназначенной для одного цвета, не попадает на люминофор другого цвета.
Разрешение экрана
Качество создаваемого на экране изображения зависит от двух факторов: скорости повторного изображения на экране и количества пикселей на экране. Чем больше пикселей при заданном размере экрана, тем выше качество изображения. Эта величина называется разрешением, и она часто выражается в формате Х-на-У. При использовании этого формата качество изображения определяется также размерами отображаемой области. (т.е. разрешение 800x600 на 14-дюймовом мониторе дает значительно более высокое качество, чем это же количество пикселей, распределенное по экрану 27-дюймового монитора.)
Разрешение может выражаться близостью расположения пикселей на экране. Эта форма разрешения выражается в шагом расположения точек. В мониторе с шагом расположения точек, равным 0.28, пиксели располагаются на расстоянии 0.28 мм друг от друга. В монохромных мониторах шаг расположения точек измеряется между центрами пикселей. В цветных мониторах шаг измеряется между центрами троек точек.
Типы портативных дисплеев
В компьютерах типа ноутбук и лэптоп используются дисплеи без ЭЛТ, такие как ЖК-дисплеи и газоразрядные панели. Эти системы дисплеев хорошо удовлетворяют требованиям портативности, предъявляемым к портативным компьютерам. Они гораздо легче и компактнее мониторов на ЭЛТ и потребляют гораздо меньше электроэнергии. Оба эти типа дисплеев могут работать от батарей.
Популярность портативных компьютеров продолжает расти, поскольку пользователи могут брать их с собой в дорогу. Это стало возможным благодаря разработке различных технологий изготовления плоских дисплеев. В первых попытках создания портативных микрокомпьютеров использовались маленькие ЭЛТ, позволявшие минимизировать размеры устройства. Однако из-за своего значительного веса эти компьютеры быстро заслужили название дорожных (в отличие от портативных). Схемы высокого напряжения, необходимые для работы ЭЛТ принципиально являются громоздкими (и поэтому могли быть уменьшены лишь незначительно).
Жидкокристаллические дисплеи
ЖК-дисплей, сконструирован за счет помещения материала термочувствительного жидкого кристалла между листами стекла. К каждому стеклянному листу присоединен набор электродов. Горизонтальные (строчные) электроды присоединяются к одной стеклянной пластине. Вертикальные (образующие столбец) электроды присоединяются к другой пластине. Эти электроды прозрачны и пропускают свет. Элемент изображения, или пиксель, создается в материале жидкого кристалла в каждой точке пересечения электродов строк и столбцов. К наружной поверхности каждой стеклянной пластины прилегает специальная пластина, называемая поляризатором. Имеется по одному поляризатору впереди и позади дисплея.
Дисплей сконструирован так, что когда пиксель находится в выключенном состоянии, угол ориентации молекул жидкого кристалла изменяется от одного края материала к другому. Спиральный эффект, создаваемый этим изменением угла ориентации молекул, поляризует свет и не позволяет ему проходить сквозь экран дисплея. Когда между электродами строк и столбцов создается электрическое поле, молекулы движутся, выстраиваясь перпендикулярно поверхности дисплея. Это позволяет свету проходить сквозь дисплей, создавая отдельную точку изображения.
В зависимости от ориентации поляризаторов, активизированные пиксели могут выглядеть темными пятнами на светлом экране или светлыми точками на темном экране. В большинстве ноутбуков дисплей освещается сзади. Это называется задним освещением. Некоторые дисплеи сконструированы так, что дисплей может сниматься с корпуса компьютера и использоваться совместно с проектором, чтобы выводить компьютерное изображение на стену или большой экран.
Поскольку для свечения пикселей никакой ток не должен проходить через дисплей, ЖК-дисплеи потребляют очень мало электроэнергии. Развертка экрана выполняется мультиплексорами на ИС и драйверами, которые активизируют электроды строк и столбцов панели. Схема развертки последовательно адресует каждую строку, столбец за столбцом. Хотя электрод столбца активизируется на короткий промежуток времени каждого сканирования по горизонтали, пиксели кажутся светящимися непрерывно, поскольку частота сканирования высока. Электроды могут управляться (включаться и отключаться) стандартными уровнями напряжения транзисторно-транзисторных логических схем (ТТЛ). Это позволяет использовать менее громоздкие схемы управления. ЖК-дисплеи, использующие такую конструкцию, называют дисплеями двойного сканирования или пассивно-матричными дисплеями. Более совершенные пассивно-матричные дисплеи называют дисплеями цветной сверхизогнутой нематики (color super-twist nematic CSTN) и двухслойной сверхизогнутой нематики (double-layer super-twist nematic DSTN).
Усовершенствованная конструкция ЖК-дисплеев аналогична пассивно-матричным конструкциям за исключением того, что в ней к каждому пересечению строк и столбцов матрицы добавлен транзистор с целью уменьшения времени переключения. Эта технология создает тип ЖК-дисплея, называемый активно-матричным дисплеем. В этих дисплеях по рядам пересечений строк и столбцов в транзистор передается небольшой ток. Активизированный транзистор проводит больший ток, который, в свою очередь, используется для активирования пикселя, видимого на экране. Активная матрица изготавливается с использованием матриц тонкопленочных транзисторов (ТПТ), образующих от одного до четырех транзисторов для каждого пикселя на гибкой прозрачной пленке. Как правило, дисплеи на ТПТ создают более яркое и четкое изображение, чем дисплеи двойного сканирования. Однако, как правило, они потребляют больше электроэнергии и стоят дороже.
Цветные ЖК-дисплеи создаются за счет добавления трехцветного фильтра. Каждый пиксель дисплея соответствует красной, синей или зеленой точке на фильтре. Активирование пикселя, расположенного позади синей точки фильтра создает синюю точку изображения. Подобно цветным дисплеям на ЭЛТ, цвет точки экранного изображения получается путем управления сравнительной интенсивностью трехточечного (RGB) кластера пикселей.
Конструкция ЖК-дисплеев не позволяет использовать несколько режимов разрешения, как это имеет место в случае дисплеев на ЭЛТ. Разрешение ЖК-дисплея диктуется конструкцией панели ЖК-дисплея.
Срок службы панели портативного ЖК-дисплея может быть увеличен надлежащим уходом и обслуживанием. Экран должен периодически протираться средствами для чистки стекол и мягкой, не оставляющей ворса материей. Нанесите чистящее средство на материю, а затем протрите экран. Никогда не наносите средство непосредственно на экран. Предохраняйте экран от царапин. Передний поляризатор экрана сравнительно легко повредить. Позаботьтесь, чтобы убрать с экрана любые капли жидкости, поскольку они могут привести к появлению постоянных пятен. После чистки дайте экрану полностью просохнуть в течение 30 минут.
Экран должен предохраняться от попадания прямых солнечных лучей и от воздействия источников тепла. Перемещение компьютера из более холодного помещения в теплое может привести к образованию конденсата внутри корпуса (в том числе и на дисплее), что может вызвать повреждения. Дисплей следует предохранять также от источников ультрафиолетового излучения и от воздействия очень низких температур. При очень низкой температуре жидкие кристаллы могут замерзнуть. Цикл замерзание/таяние может повредить дисплей и сделать его непригодным для использования.
