Электронды сәулелі түтікшесі бар мониторлар (CRT-CathodeRaytTube түрі)

Электронды сәулелі түтікшесі бар мониторлар

               (CRT-CathodeRaytTube түрі)

Бүгінгі күні ең кең тараған мониторлар – ол CRT (CathodeRaytTube) мониторлары.CRT мониторларының жұмыс принциптерін қарастырайық. CRT немесе ЭСТ-мониторында, сирек кездесетін – иттрий, эрбит сияқты металдар негізіндегі күрделі құрамалар қолданылады.

Люминофор – зарядталған бөлшектермен бомбаланған кезінде жарық шығаратын зат. CRT мониторында бейне туғызу үшін электронды зеңбірек қолданылады. Ол метал маскасы немесе торы арасынан әр түрлі люминофорлық нүктелері бар монитор экранның ішкі бетіне, электрондар ағымын жібереді. Электрон ағымы түтікшенің фронталды бөлігі жолында, потенциалдар айырмасы принципі бойынша жұмыс істейтін, модулятормен тездеткіш арқылы жүреді. Нәтижесінде электрондардың бір бөлігі  люминофорды жарқыратуға жұмсалатын үлкен энергияға ие болады. Электрондар люминофор қабатына тап болады, содан кейін электрондар энергиясы жарыққа айналады, яғни электрондар ағымы люминофор нүктелерін жандырады. Бұл жанған люминофордың нүктелері мониторда көретін бейнелерді тудырады. Түрлі-түсті CRT мониторда, қазіргі кезде шығарылмайтын монохромалық мониторға қолданатын бір зеңбіректің орнына үш электронды зеңбірек қолданылады.

            Адамның көру қабілетінің екі  қасиетінің  арқасында электрондық сәуле түтікшелері бар мониторларда бейнелерді қалыптастыру әдістері мүмкін болды:

1. Жарықтық тітіркенуді қабылдаудағы инерттілік, яғни көз торламасында фотохимиялық реакциялардың пайда болуымен тоқтауы, импульс әсерінің басталуымен аяқталуынан кейін бірден пайда болмай, тек сол инерцияны сипаттайтын кідірістен кейін орындалады. Кәдімгідей кездесетін бақылау жағдайында көру сезімінің көбею уақыты 0,1 секунд құрайды. Жарық тітіркенуінің аяқталуынан кейін жарықтың қозудың сақталу уақыты 0,4-1,0 с. құрайды. Көру қабілетінің осындай қабілетінің арқасында, бейненің жолақтан-жолаққа элементтерін бөлшектеп ашып көрсету және бір жартылай кадрден басқаны өндіру мүмкіндіктеріне жеттік (бейненің жолақаралық әдістемесі арқылы пайда болған кезінде), яғни бейне бірін-бірі тез алмастырып отыратын жолақша және кадр түрінде көрінеді.

  Орын ауыстырудың шектелген рұқсаттық қабілеттігі. Бір қасиетті экран  мониторында қозғалыстағы заттарды көрсеткенде есептелінеді. Қозғалыс бірқалыпты болып көрінуі үшін, әр заттың орнының өзгеруі кішігірім «бөліктермен» берілуі тиіс, яғни суреттердегі айырмашылықтар  жеткілікті  кішкене болу керек (мультипликациядағыдай). Қозғалыс, жеке айырмашылығы аз қозғалыс фазаларын кадрлы көрсету арқылы беріледі.

Түрлі-түсті бейненің CRT мониторларында пайда болуы

Люминофор ретінде, түрлі-түсті ЭСТ-да, сирек кездесетін – иттрий, эрбит сияқты металдар негізіндегі күрделі құрамалар қолданылады. Люминофор-зарядталған бөлшектермен бомбалаған кезінде жарық шығаратын зат. CRT мониторында бейне тұрғызу үшін электронды зеңбірек қолданылады. Ол метал маскасы немесе торы арасынан әр-түрлі люминофорлық нүктелері бар монитор экранның ішкі бетіне, электрондар ағымын жібереді. Электронды ағым түтікшенің фронталды бөлігі жолында, потенциялдар айырмасы принципі бойынша жұмыс істейтін модулятормен тездеткіш жүйе арқылы жүреді. Нәтижесінде электрондардың бір бөлігі люминофорды жарқыратуға жұмсалатын үлкен энергияға ие болады.

Электрондар люминофор қабатына тап болады, содан кейін электрондар энергиясы жарыққа айналады, яғни, электрондар ағымы люминофор нүктелерін жандырады. Бұл жанған люминофордың нүктелері мониторда көретін бейнелерді тудырады. Түрлі-түсті CRT мониторда, қазіргі кезде шығарылмайтын монохромалық мониторға қолданатын бір зеңбіректің орнына үш электронды зеңбірек қолданылады.

Адамның көздері неше түрлі түстерді тудыратын негізгі түстерден және олардың комбинацияларынан әсер алады: қызыл (Red), жасыл (Green), көк (Blue). Электронды сәулелер түтікшесінің фронталды бөлігін жабатын люминофор қабаты, өте кіші элементтерден тұрады (адам көзі көрмей қалатындай кішкенелік). Бұл люминофорлық элементтер негізгі түстерді қайта көрсетеді, түстері  RGB негізгі түстеріне сәйкес келетін әр түрлі  түсті бөлшектердің іс жүзінде үш түрі бар (осыдан люминофорлық элементтер тобынан – триада деген аты шыққан). Люминофор жоғарыда айтылғандай үш электрондық зеңбірек шығаратын жылдамдатылған электрондардың әсерінен жарық бере бастайды. Үш зеңбіректің әрқайсысы  негізгі түстің біріне сәйкес келеді және электрондар будасын люминофордың әртүрлі бөлшектеріне жібереді. Оның түрліше қанықтылықтағы негізгі түстер жарығын беруі қиыстырылады, соның нәтижесінде қажетті түстегі бейне қалыптасады.  Мысалы, егер қызыл, жасыл және көк люминофорлық бөлшектерді белсендірсе, онда олардың қиылысуы ақ түсті қалыптастырады.  Электронды сәулелік түтікшені басқару үшін басқарушы электроника қажет, оның сапасы көбінесе монитордың да сапасына әсер етеді. Айта кету керек, әр түрлі өңдірушілер жасайтын басқарушы электроника сапасының айырмашылығы, ұқсас электронды-сәулелік түтікшелі мониторлардың арасындағы айырмашылықты білдіретін белгілердің бірі болып табылады.

Түрлі-түсті көріністерді қалыптастыру тәсілінің негізінде түсті көрудің ең маңызды мынадай қасиеттері жатыр:

1) Түстің көрінуінің үш құрамдастығы. Бұл барлық түстердің үш жарық ағымдарының, мысалы, қызыл, көк және жасыл қосылуы (араласуы) жолымен алынуы мүмкіндігін білдіреді, ол түрлі-түсті теледидарлар мен мониторларда түрлерді аддитивті араластыру әдісін пайдалануға мүмкіндік береді.

2)  Түстің кеңістіктегі орташасын  шығару. Егер түрлі-түсті бейнелеуде  жақын орналасқан түрлі-түсті  бөлшектер болса, онда біз жекелеген  бөлшектердің түсін алыстан айыра  алмаймыз. Түстердің араласу заңдарына  сәйкес бүкіл топ бір түске  боялады.

Мұндай көру қасиеті монитордың электронды-сәулелік түтікшесінде қатар жатқан люминофорлық  түтікшелердің үш түсінен бір көрінетін элемент түсін қалыптастыруға мүмкіндік жасайды.

Түрлі-түсті бейнелеуді қалыптастыру технологиясы

Түрлі-түсті бейнелеу технологияларын толығырақ қарайық. Қызыл люминофорлық элементтерге арналған электрондық сәуле жасыл немесе көк түсті люминофорға әсер етпеуі тиіс. Оған қол жеткізу үшін арнайы перде пайдаланылады, оның дискреттік (кеңумен) бейнелеуді қамтамасыз ететін құрылымы әр түрлі өңдірушілердің кинескоп үлгісіне байланысты. ЭСТ екі класқа бөлуге болады – үш сәулелі электрондық зеңбіректер сүйірленіп орналасқан  және электрондық зеңбіректер жайылып орналасқан. Бұл түтікшелерде саңылаулық және көлеңкелік перделер қолданылады, дегенмен дұрысын айтсақ, олардың бәрі көлеңкелік. Мұндайда электрондық зеңбіректер жайылып орналасқан түтікшелерді  сәулелер өздігінен жинақталатын кинескоптар деп те атайды, өйткені жойылып орналасқан үш сәулеге Жердің магнит өрісінің әсері іс жүзінде бірдей болады, сондықтан түтікшенің Жер өрісіне қатысты орналасуы өзгергенде қосымша реттеулер қажет емес. Сонымен, ең көп тараған перде үлгілері көлеңкелік, ал олардың екі үлгісі “Shadow Mask”(көлеңке пердесі)  және “Slot Mask” (саңылау пердесі) бар.

 Көлеңке пердесі (Shadow Mask) бұл CRT мониторлар үшін ең көп тараған перде үлгісі. Көлеңке пердесі люминофорлы қабаты бар шыны түтікшенің алдыңғы бөлігіндегі метал тордан құралады. Әдетте, қазіргі заманғы көлеңкелік перделердің көпшілігін инвардан (invar, темір мен никелдің қоспасы) жасайды. Метал тордың тесіктері көздеуіш (онша дәл болмаса да) сияқты қызмет атқарады, онымен электрондық сәуленің тек белгіленген аймақтағы ғана және тек қажетті люминофорлық элементтерге ғана тиюі қамтамасыз етіледі. Көлеңке пердесі біртектес нүктелері бар тор (триада деп те аталады) құрады, оның әрбір нүктесі негізгі - жасыл, қызыл және көк үш люминофорлық элементтен тұрады. Олар электрондық зеңбіректердің сәулелері әсерінен әртүрлі қарқынмен жарық береді. Үш электрондық сәуленің әрқайсысының ағынын өзгертумен нүктелер триадасы тудыратын бейне элементінің кез келкен түсін жасауға болады.

        Бір түсті  люминофорлық элементтер арасындағы  ең қысқа қашықтық  dot pitch (немесе  нүкте адымы) деп аталады және  бейнелеу сапасының индексі болып  табылады. Нүкте адымы әдетте милиметрмен (мм) өлшенеді. Нүкте адымы неғұрлым қысқа болса, мониторда көрсетілетін бейненің сапасы соғұрлым саңылау пердесі (Slot Mask) ол люминофорлық элементтер тік тұрған сопақ ұяларда орналасу технологиясы, ал перде тік сызықтар болып жасалады.

       Нақты айтқанда, тік жолақтар сопақ ұяларға  бөлінеді, олар үш негізгі түстің  үш люминофорлық элементтерінің  топтарынан тұрады. Екі ұяның  арасындағы ең қысқа қашықтық slot pitch (саңылау адымы) деп аталады. Slot pitch мәні неғұрлым аз болса, мониторда көрсетілетін бейненің сапасы соғұрлым жоғарылайды.

   Сұйық кристалды мониторлар (LiquidCristalDisplay-LCD)

LCD(Linquid Crystal Display,сұйық кристалды  мониторлар) сұйық күйдегі, бірақ  соның өзінде кристал денелерге  тән кейбір қасиеттері болатын заттардан жасалады. Іс жүзінде ол молекулалар тәртіптеліп бағытталуымен байланысқан қасиеттердің анизотропиясы (атап айтқанда оптикалық) болатын сұйықтар. Сұйық кристалдардың молекулалары электр қуатының әсерінен өздерінің бағытын өзгерте алады және соның нәтижесінде өздерінен өтетін жарық сәулелерінің қасиеттерін өзгертеді. Осы жаңалық негізінде және одан әрі зерттеулер нәтижесінде бейне жасауды қамтамасыз ету үшін электр кернеуінің артуы мен кристалдар молекулалары бағытталуының арасындағы байланысты табу мүмкін болды. Сұйық кисталдар бірінші рет калькулятордың диплейлерінде және кварцты сағаттарда, содан соң ықшам компьютерлердің мониторларында пайдаланыла бастады. Бүгінгі күні, осы саладағы үдеріс нәтижесінде LCD мониторлары үлкен компьютерлерде кеңінен таралып келеді. LCD монитордың экраны аппаратты көрсету үшін әрекетке түсетін кішкентай бөліктер сілемі (пиксель деп аталады) болып табылады.

LCD мониторында бірнеше қабат  болады, олар өздерінің аралығында  сұйық кристал қабаты тұратын, өте таза, натрий жоқ шыны материалдан жасалған екі субстрат немесе қосымша деп аталатындар шешуші роль атқарады. Жолақшалар әр панельге қатарлас, бірақ екі панельдің арасында перпендикуляр тұратындай болып орналасады.Ұзына бойлық жолақшалар шынының бетіне мөлдір. Бірақ кейін арнайы өңделетін пластик таспа салу арқылы жасалады. Сұйық кристалдардағы молекулалар жолақшалармен жанасқанда барлық ұяларда бірдей бағдарланады. Сұйық кристалдар түрлері бірінің (нематиктердің) молекулалары кернеу болмаса, осындай жарық толқынында электр (және магнит) өрісінің векторын буданың таралу белдігіне перпендикуляр жазыққа әлдебір бұрыш жасайтын етіп бұрады. 

Шынының бетіне жолақшалар салу әр ұя үшін полярлану жазығының бірдей бұрылуын қамтамасыз етуге мүмкіндік жасайды. Екі панель бір-біріне өте жақын орналасады. Сұйық-кристалды панель жарық көзімен сәулеленеді (сұйық-кристалды панельдер орналасқан орнына қарай жарықты шағылумен бұру немесе өткізіп жіберу қызметін атқарады). Бір панельден өткенде жарық сәулесінің полярлану жазығы 90˚ бұрылады.

Электр өрісі пайда болған кезде, сұйық кристалдың молекулаларының бір бөлігі өрістің бойымен орналасады және сәуле поляризация кеңістігінің бұрылыс бұрышы 90 градустан ерекше болады.

Сұйық кристалды мониторлар ықшамдылығымен, энергияны аз тұтынуымен және басқа да артықшылықтарымен ерекшеленеді. Сондықтан да басқару және ақпаратты өңдеудің компьютерлік жүйелерінде кеңінен таралған.

LCD және CRT мониторларының  негізгі салыстырмалы сипаттамалары

Монитордың негізгі параметрлеріне келесілер жатады: көлем, кадрдың жаңару деңгейі мен рұқсат етілген деңгейі.

Монитордың рұқсат етілген көрсету деңгейі көрсетілген көріністің көлеміне байланысты  және ол терезе бетіндегі көлденеңнен (горизонталь), тігінен (вертикаль) орналасқан нүктелер арқылы көрсетіледі. Мысалы, егер монитордың рұқсат етілген көрсету деңгейі 640х480 болса, оның мағынасы келесідей: экран тікбұрышында 640х480=307200 нүкте арқылы көрініс көрсетіледі, оның бір жағы көлденеңнен 640 нүкте болса, екінші жағы тігінен 480 нүкте болады. Бұл жағдай неге көрсетудің рұқсат ету деңгейі жоғары болған сайын көріністің мазмұндылығы (әрбір бөлшегі) арта түсетіндігін түсіндіреді. Монитордың нақты рұқсат етілген көрсету деңгейін пайдалану әртүрлі факторларға байланысты, олардың ішінде монитордың өзінің мүмкіндіктері, бейне картаның мүмкіндіктері мен көріністің түстерін шектейтін мүмкін болатын бейне жадының көлемі болуы мүмкін.

LCD және CRT мониторлардың негізгі  салыстырмалы сипаттамалары       1 – кестеде  берілген.