Глава 16. Устройства отображения информации - дисплеи

Уровень интеллектуальности определяется набором системных функций, которые реализуются в самом дисплее. В простом дисплее аппаратно реализуется ограниченный набор функций по отображению, хранению, редактированию и вводу-выводу данных. Такие дисплеи выполняются в качестве специализированных УВВ различного применения.

Микропрограммируемый дисплей позволяет изменять и расширять набор функций а также производить предварительную несложную обработку данных. Интеллектуальный дисплей, как правило, содержит процессор, ОЗУ, ПЗУ, ВЗУ, устройства ввода-вывода и позволяет реализовать широкий набор функций по обработке и отображению данных. Примером таких дисплеев служат современные графические дисплеи.

16.2. Способы формирования изображения на экране телевизионного дисплея

Основой телевизионного дисплея является приемная ЭЛТкинескоп. Первый кинескоп был изобретен в 1907 году русским ученым Борисом Розингом и в 20-е годы усовершенствован другим нашим соотечественником Владимиром Зворыкиным. Он же сформулировал принципы цветного кинескопа. Устройство кинескопа в части создания электронного пучка (луча) и обеспечения его сканирования по экрану весьма схоже с устройством передающей ЭЛТ. На рис. 16.3 показано устройство кинескопа. Электронная пушка, называемая также электронным прожектором, состоит из электрода накала (подогревателя), катода, испускающего электроны при его нагреве до температуры порядка 1100° К, и фокусирующей системы. В состав электронной пушки входит еще и управляющий электрод (модулятор) в виде сетки, расположенной перпендикулярно к продольной оси кинескопа.

Катод Анод

Люминофор

Накал

Управляющая сетка Фокусирующая система

Отклоняющая система

Рис. 16.3. Устройство монохромного кинескопа

Под действием электростатического ускоряющего поля, создаваемого положительным напряжением между катодом и анодом, электроны разгоняются и устремляются в сторону анода, образуя электронный луч, достигающий экрана.

Экран изнутри покрыт люминофором - химическим соединением, испускающим полезное излучение под воздействием электрических полей или лучистой энергии. Наиболее важной для индикации является фосфоресценция, то есть испускание света после возбуждения. Механизм генерирования свечения заключается в передаче энергии от быстрых падающих электронов электронам, связанным с кристаллом люминофора. В результате этого последние переходят в возбужденное состояние. При их возвращении в нормальное состояние избыточная энергия выделяется в виде лучистой энергии.

Люминофор в точке бомбардировки его электронным лучом начинает светиться. Минимальный размер пятна на экране составляет 0,25 - 0,4 мм и определяет разрешающую способность ЭЛТ. Другая важная характеристика люминофора - послесвечение. Яркость пятна быстро падает после прекращения бомбардировки люминофора потоком электронов, так, через 0,2 c после выключения электронного луча яркость уменьшается более чем наполовину. Для получения устойчивого немерцающего изображения необходимо многократно, с частотой 30 - 60 раз в секунду повторять изображение, то есть восстанавливать электронным лучом видимые точки. Процесс восстановления изображения называется регенерацией.

На расположенную на пути электронного луча сетку подается положительное управляющее напряжение, от величины которого зависит, какая часть электронов луча сможет пройти через нее и достичь люминофора. От этого будет зависеть интенсивность свечения пятна луча в точке экрана - яркость. Управляя величиной подаваемого на модулятор напряжения яркости, осуществляют модуляцию луча и, таким образом, управляют яркостью светящегося пятна луча на экране.

В случае монохромной ЭЛТ люминофор нанесен равномерно на внутреннюю часть экрана. В случае цветной ЭЛТ изнутри на экран нанесены три типа люминофора, способные под воздействием электронной бомбардировки светиться каждый своим цветом: окись иттрия, активированная европием, - красным; смесь сернистых цинка и кадмия, активированная серебром, синим; сернистый цинк, активированный серебром, зеленым. Именно эти три спектральных составляющих видимого света выбраны в качестве основных потому, что смешением указанных цветов могут быть получены почти все встречающиеся в природе цветовые тона и большое число градаций их насыщенности. Такой способ образования цветов и их оттенков, используемый в телевидении, называется слагательным или аддитивным, в отличие от вычитательного или субтрактивного способа смешения, применяемого в полиграфии, живописи и цветном кино, при котором в качестве основных цветов используют голубой, желтый и пурпурный.

Люминофоры трех цветов нанесены на экран в виде сотен тысяч (до полутора миллионов в зависимости от размера экрана) размещенных в строго определенном порядке мельчайших точек, объединенных в триады. Внутри цветной ЭЛТ находятся три электронных пушки, по одной на каждую составляющую цвета, причем модуляция каждого из трех электронных лучей производится раздельно. Созданные одновременно три изображения - зеленое, синее и красное смешиваются и преобразуются в зрительном аппарате наблюдателя в многоцветное изображение.

Само изображение создается путем сканирования электронного луча по экрану, достигаемого с помощью отклоняющей системы, подобной отклоняющей системе передающей ЭЛТ. В зависимости от формы напряжений или токов, подаваемых в горизонтальную и вертикальную отклоняющие системы с генераторов развертки, луч ЭЛТ сканирует либо по строкам, образуя растр, подобный телевизионному, либо непрерывно движется по экрану, вычерчивая линии изображения.

В первом случае, при растровой развертке, изображение формируется путем управления интенсивностью свечения точек строк. Изображение, как мозаика, складывается из точек, разноцветных в случае цветной ЭЛТ. Такой способ создания изображения называется растровым. Перемещение луча по экрану не зависит от изображаемых знаков и осуществляется всегда по одной и той же невидимой сетке, образованной строками (линиями).

Знак изображается в пределах предусмотренного знакоместа. На изображение строки текста затрачивается, например, 16 телевизионных линий, из них 7 линий отводятся для собственно знаков (рис. 16.4), а следующие 9 - для промежутка между строками текста. Луч движется слева направо по всей рабочей части экрана сначала по линии Л0, затем по линии Л1 и т.д. Схема синхронизации устройства управления дисплеем вырабатывает сигналы линий Л0, Л1,. . . , Л6, запускающие генератор строчной развертки, а также сигналы Т0, Т1,

. . . , Т7 тактов формирования элементов знаков.