Теоретичні відомості
1.1. Принцип дії crt-монітору
Сьогодні найпоширеніший тип моніторів - це CRT (Cathode Ray Tube)-монітори. В основі всіх подібних моніторів лежить електронно-променева трубка (ЕПТ). Розглянемо принципи роботи CRT-моніторів. CRT- або ЕПТ монітор має скляну трубку, всередині якої вакуум. З фронтальної сторони внутрішня частина скла трубки покрита люмінофором (Luminofor). Як люмінофори для кольорових ЕПТ використовуються досить складні сполуки на основі рідкоземельних металів - ітрію, ербію і т.п. Люмінофор - це речовина, яка випромінює світло при бомбардуванні його зарядженими частинками. Для створення зображення в CRT-моніторі використовується електронна гармата, яка випускає потік електронів крізь металеву маску або гратки на внутрішню поверхню скляного екрану монітора, яка покрита різнокольоровими люмінофорними крапками. Потік електронів на шляху до фронтальної частини трубки проходить через модулятор інтенсивності і прискорюючу систему, які працюють за принципом різниці потенціалів. В результаті, електрони набувають великої енергії, частина з якої витрачається на свічення люмінофора.
Електрони попадають на люмінофорний шар, після чого енергія електронів перетвориться в світлову, тобто потік електронів примушує ділянки люмінофора світитися. Ці ділянки люмінофора, що світяться, формують зображення, яке видно на моніторі. Як правило, в кольоровому CRT-моніторі використовуються три електронні гармати. Люмінофорний шар, що покриває фронтальну частину електронно-променевої трубки, складається з елементів дуже малих розмірів. Ці люмінофорні елементи відтворюють основні кольори відповідно до моделі кольорів RGB.
Люмінофор починає світитися під впливом прискорених електронів, які створюються трьома електронними гарматами. Кожна з трьох гармат відповідає одному з основних кольорів і посилає пучок електронів на різні частинки люмінофору, при цьому випромінювання різних кольорів з різною інтенсивністю комбінується, і, в результаті, формується зображення з необхідним кольором. Наприклад, якщо активувати червону, зелену і синю люмінофорні частинки, то їх комбінація формує білий колір.
1.2. Маски та їх основні типи
Зрозуміло, що електронний промінь, призначений для червоних люмінофорних елементів, не повинен впливати на люмінофор зеленого або синього кольору. Щоб добитися такого результату використовується спеціальна маска, структура якої є різною для кінескопів від різних виробників. ЕПТ можна розбити на два класи - трьохпроменеві з дельта-подібним розташуванням електронних гармат і з планарним розташуванням електронних гармат. В цих трубках застосовуються щілинні і тіньові маски, хоча правильніше сказати, що вони всі тіньові. При цьому трубки з планарним розташуванням електронних гармат ще називають кінескопами з самозведенням проміння, оскільки дія магнітного поля Землі на три планарно розташованих променя практично однакова, і при зміні положення трубки щодо поля Землі не вимагається проводити додаткові регулювання.
Отже, найпоширеніші типи масок - це тіньові, які бувають двох типів: "Shadow Mask" і "Slot Mask" (тіньова маска, щілинна маска).
SHADOW MASK
Тіньова маска - це найпоширеніший тип масок для CRT-моніторів. Тіньова маска складається з металевої сітки перед люмінофорним шаром. Отвори в металевій сітці працюють як приціл (хоча й не точний), саме цим забезпечується те, що електронний промінь попадає тільки на потрібні елементи люмінофору і лише в певних областях.
Тіньова маска створює гратку з однорідними крапками (тріади), де кожна така крапка складається з трьох люмінофорних елементів основних кольорів - зеленого, червоного і синього - які світяться з різною інтенсивністю під впливом проміння з електронних гармат. Зміною струму кожного з трьох електронних променів можна добитися довільного кольору елементу зображення, утворюваного тріадою елементів.
Мінімальна відстань між люмінофорними елементами однакового кольору називається dot pitch (або крок крапки) і є показником якості зображення. Крок крапки зазвичай вимірюється в міліметрах (мм). Чим менше значення кроку крапки, тим вища якість відтворюваного на моніторі зображення.
Тіньова маска застосовується в більшості сучасних моніторів - Hitachi, Panasonic, Samsung, Daewoo, LG, Nokia, Viewsonic.
SLOT MASK
Щілинна маска - це технологія, широко вживана компанією NEC під ім'ям "CromaClear". В даному випадку люмінофорні елементи розташовані у вертикальних еліптичних осередках, а маска зроблена з вертикальних ліній. Фактично, вертикальні смуги розділені на еліптичні осередки, які утримують групи з трьох люмінофорних елементів трьох основних кольорів.
Мінімальна відстань між двома осередками називається slot pitch (щілинний крок). Чим менше значення slot pitch, тим вища якість зображення на моніторі.
Щілинна маска використовується, крім моніторів від NEC (де осередки еліптичні), в моніторах Panasonic з трубкою PureFlat (що раніше називалася PanaFlat). До речі, найпершим монітором з плоскою трубкою був саме Panasonic з трубкою PanaFlat.
LG використовує плоску щілинну трубку Flatron з кроком 0.24 в своїх моніторах. Помітимо, що в плоских трубках Infinite Flat Tube (серія DynaFlat) від Samsung використовується не щілинна маска, а звичайна тіньова.
APERTURE GRILLE
Апертурна гратка (aperture grill) - це тип маски, який використовується різними виробниками в своїх технологіях для виробництва кінескопів, що носять різні назви, що але мають однакову суть, наприклад, технологія Trinitron від Sony або Diamondtron від Mitsubishi. Це рішення не включає металеву гратку з отворами, як у випадку з тіньовою маскою, а має гратку з вертикальних ліній.
Замість крапок з люмінофорними елементами трьох основних кольорів апертурна гратка включає послідовність ліній, що складаються з люмінофорних елементів, збудованих у вигляді вертикальних смуг трьох основних кольорів. Така система дає високу контрастність зображення і добру насиченість кольорів, що разом забезпечує високу якість моніторів з трубками на основі цієї технології. Маска, вживана в трубках фірми Sony (Mitsubishi, ViewSonic), представляє собою тонку фольгу, на якій вирізані тонкі вертикальні лінії. Вона тримається на горизонтальному дроті, тінь від якого видно на екрані. Цей дрот застосовується для гасіння коливань і називається damper wire.
Мінімальна відстань між смугами люмінофора однакового кольору називається strip pitch (або кроком смуги) і вимірюється в міліметрах (мм). Чим менше значення strip pitch, тим вище якість зображення на моніторі.
Апертурна гратка використовується в моніторах від Viewsonic, Radius, Nokia, LG, CTX, Mitsubishi, у всіх моніторах від SONY.
Помітимо, що не можна напряму порівнювати розмір кроку для трубок різних типів: крок точок (або тріад) трубки з тіньовою маскою вимірюється по діагоналі, тоді як крок апертурної гратки, що називається горизонтальним кроком крапок, - по горизонталі. Тому при однаковому кроці крапок трубка з тіньовою маскою має більшу густину крапок, ніж трубка з апертурною граткою. Для прикладу: 0.25 мм strip pitch приблизно еквівалентно 0.27 мм dot pitch.