Ostatnia lampa elektronowa

Ciągle powtarzana przepowiednia o wyparciu z rynku monitorów CRT przez wyświetlacze ciekłokrystaliczne LCD nie może się spełnić. Co więcej, tradycyjna technologia przeżywa swój ponowny rozkwit. Na pozór sposób wytwarzania monitorów nie zmienił się od 1897 roku, kiedy to po raz pierwszy zaprezentowano lampę obrazową typu CRT (Cathode Ray Tube), tzw. oscyloskop. Stosowany obecnie kineskop CRT […]

Ciągle powtarzana przepowiednia o wyparciu z rynku monitorów CRT przez wyświetlacze ciekłokrystaliczne LCD nie może się spełnić. Co więcej, tradycyjna technologia przeżywa swój ponowny rozkwit.

Na pozór sposób wytwarzania monitorów nie zmienił się od 1897 roku, kiedy to po raz pierwszy zaprezentowano lampę obrazową typu CRT (Cathode Ray Tube), tzw. oscyloskop. Stosowany obecnie kineskop CRT jest wciąż lampą elektronową pokrytą od wewnątrz warstwą luminoforu, na którym elektrony rysują obraz z częstotliwością minimum 60 razy na sekundę. Dla użytkowników największą zauważalną zmianą było zastąpienie na początku lat dziewięćdziesiątych monitorów monochromatycznych kolorowymi. Był to też duży skok technologiczny, polegający na dopracowaniu metod w miarę precyzyjnego ogniskowania trzech wiązek elektronowych zamiast jednej. Oczywiście telewizory kolorowe są dostępne w sprzedaży od ponad trzydziestu lat, ale nie wymaga się od nich tak precyzyjnego wyświetlania obrazu jak w przypadku komputerów.

Na łamach CHIP-a mieliśmy już kilkakrotnie okazję przedstawiać zasadę działania monitorów (CHIP 10/98, s. 80; CHIP 3/99, s. 68), jednak trwający nieustannie postęp technologiczny owocuje pojawianiem się na rynku wciąż nowych generacji tylko na pozór identycznych urządzeń. Warto zatem przyjrzeć się najnowszym tendencjom konstrukcyjnym, tak aby przy zakupie monitora mieć pełną świadomość, jakie ograniczenia i zalety niosą zastosowane w danym modelu rozwiązania.

Więcej miejsca do pracy

Porównując siedemnasto-, dziewiętnasto- lub dwudziestojednocalowy monitor kupiony na początku ubiegłego roku z aktualnie obecnymi na rynku modelami, zauważyć można, że są one przede wszystkim krótsze. Różnica w długości (głębokości) obudowy wynosi średnio od 50 do 70 mm. Może nie jest to zbyt dużo, ale wystarczy spostrzec, że nowe monitory 17” zajmują tyle samo miejsca co do niedawna 14”, a modele 19” są mniejsze (naturalnie poza szerokością i wysokością ekranu) od używanych uprzednio „piętnastek”. Korzyści ze stosowania tzw. krótkich kineskopów są oczywiste – więcej miejsca do pracy na biurku. Tendencja do redukowania rozmiarów monitorów jest na tyle silna, że np. firma Philips systematycznie wycofuje ze sprzedaży wszystkie obecnie dostępne na rynku modele, zastępując je wersjami short.

Wielkość plamki (dot pitch) jest odstępem pomiędzy dwoma sąsiednimi punktami obrazu. Jednak ze względu na różnice w konstrukcji masek wielkość ta liczona jest w różny sposób. Dla masek perforowanych każdy piksel składa się z trzech punktów luminoforu (tzw. triady) w kolorach podstawowych (czerwony, zielony, niebieski) ułożonych w kształt trójkąta. Prawidłowo podana wielkość plamki to odległość pomiędzy punktami luminoforu tego samego koloru, mierzona po skosie (tu 0,28 mm). Zdarza się, że część producentów podaje poziome odstępy pomiędzy pikselami, wprowadzając w błąd użytkowników. W przypadku masek szczelinowych i kratowych pomiar jest bezdyskusyjny – wielkość plamki to szerokość jednej triady luminoforu.

Z konstrukcyjnego punktu widzenia skrócenie kineskopu tylko o kilkanaście milimetrów wiąże się z dużymi trudnościami technologicznymi (patrz rysunek: kąt odchylania wiązki). Ze względu na konieczność zachowania konwergencji i ostrości obrazu w każdym punkcie ekranu trzy wiązki elektronowe muszą być dokładnie ogniskowane. Jest to tym prostsze, im mniejszy jest kąt odchylania. Oczywiście dłuższa lampa oznacza mniejszy kąta odchylania, a co za tym idzie – łatwiejsze stworzenie idealnego obrazu. Zmniejszenie odległości od działa elektronowego do ekranu wymaga większych kątów odchylania i lepszego ogniskowania. W najlepszych na rynku monitorach z krótkim kineskopem (firm: Philips, Panasonic, Nec, Hitachi) kąt odchylania wiązki przekracza 50°, a głębokość 17” modelu to ok. 380 mm.

Skrócenie kineskopów nie byłoby możliwe, gdyby nie ulepszenie dział elektronowych. W ich konstrukcji uwzględnione są różnice w odległości pomiędzy działem elektronowym a środkiem ekranu oraz działem a krawędzią kineskopu. Wyrzutnia elektronowa w połączeniu z układem ogniskującym ma zapewnić stały kołowy przekrój plamki obrazu, niezależnie od miejsca padania wiązki elektronowej na luminofor. Gwarantuje to wszędzie jednakową ostrość obrazu. Dodatkowo nowe wysokonapięciowe katody (wyrzutnie elektronowe) charakteryzują się mniejszymi wymiarami i zmniejszonym poborem prądu.

Jednak udoskonalona konstrukcja samej wyrzutni elektronowej nie wystarczy do zapewnienia stałego przekroju kołowego plamki. Mechanizmy ogniskujące, używane obecnie przez producentów, w zasadzie nie różnią się od siebie. Wszystkie wykorzystują tzw. dynamiczny system korekcji eliptyczności wiązki, nazywany też dynamicznym ogniskowaniem. Ponieważ punkt obrazu nie zmienia swojej średnicy, zastosowano rozwiązanie „odwrotne”, polegające na zmianie szerokości wiązki elektronów w zależności od jej pozycji w stosunku do centrum ekranu. Im wiązka pada bliżej środka kineskopu, tym jej kształt jest bardziej okrągły, na brzegach zaś przeciwnie – bardziej eliptyczny. Efekt ten tylko pozornie powoduje pogorszenie ostrości obrazu. Gdyby wiązka elektronów miała idealnie kołowy przekrój poprzeczny, to uderzając pod dużym kątem w płaszczyznę ekranu, uległaby „rozmyciu”. Eliptyczny przekrój poprzeczny wiązki eliminuje zaś powyższy efekt, dając w rezultacie w każdym punkcie ekranu idealnie kołowe plamki.

Płasko, coraz „płaściej”

Nierównomierne odchylanie oraz ogniskowanie wiązki elektronowej to dwie najczęściej występujące przyczyny błędnego wyświetlania obrazu na ekranie. Obie też praktycznie zostały wyeliminowane w najlepszych monitorach dzięki zastosowaniu nowej generacji dział elektronowych i układów dynamicznego ogniskowania. Z drugiej strony właśnie dzięki tym nowoczesnym układom odchylającym można było pomyśleć o stworzeniu idealnie płaskiego ekranu. W większości tanich monitorów ekran jest wycinkiem powierzchni sferycznej. Taki kształt sprawia, że odległość, jaką mają do pokonania elektrony, jest w przybliżeniu jednakowa, a ogniskowanie wiązki staje się łatwiejsze. Jednak zbyt duża krzywizna powierzchni kineskopu wpływa na to, że linie proste i boki wielokątów nie są idealne, lecz lekko zakrzywione. Pierwszym rozwiązaniem eliminującym zniekształcenia spowodowane wypukłością lampy było zastosowanie kształtu walca w kineskopach Trinitron firmy Sony.

Zastosowanie krótszej lampy kineskopowej wiąże się ze zwiększeniem kąta odchylania. Oczywiście im dłuższa lampa, tym mniejszy kąt odchylania wiązki, a co za tym idzie – łatwiejsze ogniskowanie. W dostępnych w sprzedaży monitorach z krótkimi kineskopami kąt odchylania zwiększono do ok. 50°. Aby wyświetlany obraz był dobrej jakości, należy zastosować zaawansowaną elektronikę sterującą i najwyższej jakości działa elektronowe.

Od pewnego czasu dostępne są „idealnie płaskie” monitory typu real flat. Pierwszymi seryjnie produkowanymi kineskopami tego typu były Sony FD Trinitron, Panasonic PanaFlat oraz NEC Natural Flat. Niestety, nie wszyscy producenci uczciwie podchodzą do zagadnienia płaskiego ekranu. Często stosowanym wybiegiem jest dodanie na krawędziach kineskopu szkła, tak aby z zewnątrz ekran był idealnie płaski. Wewnętrzna powierzchnia pozostaje natomiast nadal zakrzywiona. Bardzo dobry efekt (minimalne zniekształcenia u góry i u dołu wyświetlanego obrazu) uzyskuje się jedynie wówczas, gdy ekran jest wycinkiem powierzchni sferycznej.

W najnowszych modelach Philipsa z serii Professional, wykonanych w technologii ICE (Image Clear Enhancement – patrz rysunek: Jak powstaje idealnie płaski obraz?), oraz w kineskopach Neca z serii PF (Perfectly Flat) zmodyfikowano wewnętrzną krzywiznę ekranu. Pomysł uzyskania idealnie płaskiego obrazu polega na zniwelowaniu przez szkło lampy deformacji wprowadzanych przez wewnętrzną powierzchnię kineskopu. Innymi słowy, jest to jak gdyby celowe odwrócenie zniekształceń obserwowanych w tanich, „płaskich” monitorach.

Ciekawą konstrukcją jest też dobrze znany na polskim rynku LG Flatron. Model ten ma obie powierzchnie kineskopu (wewnętrzną i zewnętrzną) idealnie płaskie. Dobrą jakość generowanego obrazu uzyskano, stosując usprawnioną wyrzutnię elektronów, podwójne dynamiczne ogniskowanie wiązki, precyzyjną maskę szczelinową oraz specjalną polimerową ramkę, zapobiegającą zniekształceniom wiązki elektronowej.

Z reguły monitory typu real flat mają bardzo dobre parametry techniczne, tzn. wysokie częstotliwości odświeżania, powłoki antyrefleksyjne, luminofor o wysokim kontraście, termiczną korekcję zniekształceń maski, autokalibrację kolorów, automatyczne systemy poprawiania konwergencji czy też duże możliwości regulacji geometrii obrazu przez użytkownika. Wszystko to sprawia, że cena płaskich monitorów jest dość wysoka. Ponadto powyższe udogodnienia stosuje się w modelach minimum siedemnastocalowych. Niemniej część producentów zapowiada tańsze wersje monitorów real flat o nieco gorszych parametrach technicznych.

Info
Grupy dyskusyjne
Pytania, uwagi i komentarze do artykułu: #
Pytania techniczne: #
Internet:
Producenci monitorów:
http://www.adi.com.tw
http://www.hitachi.com
http://www.lg.co.kr
http://www.nec.pl
http://www.philips.com
http://www.sony.com
0
Zamknij

Choć staramy się je ograniczać, wykorzystujemy mechanizmy takie jak ciasteczka, które pozwalają naszym partnerom na śledzenie Twojego zachowania w sieci. Dowiedz się więcej.