Тема 3.2. Типы масок в crt-мониторах

Чтобы электронный луч каждой пушки попадал на люминофор только одного какого-либо цвета и не "засвечивал" другие точки, доступ к ним преграждается специальной маской, которая устанавливается перед экраном.

Структура маски зависит от типа ЭЛТ и ее производителя, от самой маски зависит также дискретность (растр) изображения. Рассмотрим существующие виды масок.

Теневая маска (shadow mask) – самый распространенный тип масок. Она применяется со времени появления первых цветных ЭЛТ. Поверхность у экрана монитора с теневой маской обычно сферической формы (выпуклая). Это сделано для того, чтобы электронный луч в центре экрана и по краям имел одинаковую толщину. Сама теневая маска представляет собой тонкий лист с отверстиями (рис. 1а), которые занимают примерно 25% площади. В качестве материала для теневых масок используют инвар (инвар (InVar) – магнитный сплав железа (64%) с никелем (36%)). Этот материал имеет предельно низкий коэффициент теплового расширения, поэтому, несмотря на то, что электронные лучи нагревают маску, она не оказывает отрицательного влияния на чистоту цвета изображения. Маска размещается перед стеклянной трубкой с люминофорным слоем. Отверстия в металлической сетке работают как прицел (хотя и не точный), именно они обеспечивают то, что электронный луч попадает только на требуемые люминофорные элементы и только в определенных областях. Теневая маска создает решетку с однородными точками (еще называемыми триады), где каждая такая точка состоит из трех люминофорных элементов основных цветов.

Одним из слабых мест мониторов с теневой маской является ее термическая деформация, возникающая под действием лучей от электронно-лучевой пушки, последствием которой является смещение отверстий теневой маски, приводящее к возникновению эффекта пестроты экрана (смещения цветов RGB).

Минимальное расстояние между люминофорными элементами одинакового цвета в соседних строках называется шагом точек (dot pitch) и является индексом качества изображения (рис. 3.2.1, а). Шаг точек обычно измеряется в миллиметрах (мм). Чем меньше значение шага точек, тем выше качество воспроизводимого на мониторе изображения. Расстояние между двумя соседними точками по горизонтали равно шагу точек, умноженному на 0.866.

Апертурная решетка (aperture grille) – еще один вид масок, используемых в ЭЛТ, известных под торговой маркой Trinitron, которые впервые были представлены на рынке компанией Sony в 1982 году. В трубках с апертурной решеткой применяется оригинальная технология формирования изображения, отличающаяся тем, что три электронные пушки, три катода и три модулятора используют общую систему фокусировки (см. рис. 3.2.1, б).

Как видно из рис. 3.2.1, б, апертурная решетка не включает в себя металлическую решетку с отверстиями, как в случае с теневой маской, а состоит из решетки вертикальных линий. Вместо точек с люминофорными элементами трех основных цветов, апертурная решетка содержит серию нитей, состоящих из люминофорных элементов, выстроенных в виде вертикальных полос трех основных цветов. Сама маска представляет собой тонкую фольгу, на которой выведены тонкие вертикальные линии. Маска держится на горизонтальных (одной в 15", двух в 17", трех и более в 21") нитях, тень от которой при внимательном рассмотрении видна на экране. Горизонтальная нить помимо крепления маски компенсирует колебания маски, возникающие при воздействии электронных лучей, поэтому ее обозначают как damper wire.

Минимальное расстояние между полосами люминофора одинакового цвета называется шагом полос (strip pitch) и измеряется в миллиметрах (рис. 3.2.1, б). Чем меньше значение шага полос, тем выше качество изображения на мониторе. При апертурной решетке имеет смысл только горизонтальный размер точки, так как шаг по вертикали определяется фокусировкой электронного луча и отклоняющей системой.

Щелевая маска (slot mask) – технология, последняя по времени разработки, поэтому включает достоинства предыдущих технологий. Маска представляет собой перфорированную пластину, но не круглыми отверстиями, а вертикальными щелями (slots), наподобие пунктирной линии (рис. 3.2.1, в). Люминофорные элементы расположены в вертикальных эллиптических ячейках. Каждая ячейка включает группу из трех люминофорных элементов трех основных цветов.

Рисунок 3.2.1.

Таблица 3.2.1. Сравнительная характеристика масок ЭЛТ

Вид маски	Достоинства	Недостатки	Производитель и технология ЭЛТ и сфера применения
Теневая маска	лучше отображается текст; более натурально осуществляется передача цветов.	меньшая яркость и контрастность по сравнению с другими технологиями; термическая деформация маски.	Samsung – DynaFlat; Hitachi – FlatFace; Daewoo и LG. Офисные приложения (текстовые редакторы и электронные таблицы)
Апертурная решетка	меньше энергии рассеивается на решетке и уходит в тепло; увеличенная площадь покрытия люминофором позволяет повысить яркость излучения при той же интенсивности пучка электронов; возможность использования более темного стекла для получения более контрастного изображения; более плоский экран.	тени от стабилизаторов; качание изображения при вибрации монитора или всего рабочего места.	Sony – Trinitron; Mitsubishi – DiamondTron; ViewSonic – SonicTron. Пакеты растровой и векторной графики.
Щелевая маска	технология сочетает в себе все преимущества теневой маски и апертурной решетки.		NEC – CromaClear; Panasonic – PureFlat; LG – Flatron.

При сравнении ЭЛТ с различными масками необходимо учитывать, что нельзя напрямую сравнивать размер шага для ЭЛТ разных типов, поскольку шаг точек (или триад) трубки с теневой маской измеряется по диагонали, в то время как шаг апертурной решетки, иначе называемый горизонтальным шагом точек, – по горизонтали. Поэтому при одинаковом шаге точек трубка с теневой маской имеет большую плотность точек, чем трубка с апертурной решеткой. Например, шаг полос 0.25 мм приблизительно эквивалентен шагу точек, равному 0.27 мм.

Для управления электронно-лучевой трубкой необходима и управляющая электроника, качество которой во многом определяет и качество монитора. Различие в качестве управляющей электроники, создаваемой разными производителями, является одним из критериев определяющих разницу между мониторами с одинаковой электронно-лучевой трубкой. Так, например, ограничения на частоту кадров связаны с параметрами блока развертки монитора.