Файл: Дисплеи, их эволюция, направления развития.docx

Помимо таких плюсов, как небольшая толщина дисплея, яркость и хороший уровень контрастности (по сравнению с плазменными дисплеями), у классических LCD-дисплеев со временем были выявлены и минусы. Производители начали искать пути борьбы с недостаточной насыщенностью цветов, которая стала следствием паразитной засветки светодиодов на стоящие рядом друг с другом пиксели. В этой борьбе производители пришли к технологиям OLED (organic light-emitting diodes) и QLED (quantum dots light-emitting diode). Сразу же стоит отметить, что QLED является модернизацией классической LCD-технологии, в то время как OLED – это принципиально новая разработка.

Итак, что же представляет из себя технология QLED? Между блоком подсветки из синих светодиодов и слоем с жидкими кристаллами добавляется прослойка с квантовыми точками, которые поглощают световой поток нижнего слоя светодиодной подсветки, – обычно этот поток синего цвета. Вследствие этого кристаллы возбуждаются и начинают излучать свет определенной длины волны. Это позволяет точнее передавать оттенки цветов и управлять их яркостью. А вот принципиально новая технология OLED работает абсолютно иначе. Органическая пленка на углеродной основе помещается между двумя проводниками, пропускающими электрический ток. Под таким воздействием эта пленка начинает излучать свет. По сути, каждый пиксель самостоятелен. Он излучает цвет, но при этом не мешает своим соседям светить другими цветами. Такая технология позволяет создавать более тонкие панели по сравнению с классическими LCD-дисплеями.

Интересный факт: с помощью OLED строятся полностью прозрачные мониторы.

Виды мониторов

Мониторы с электронно-лучевой трубкой

Самый первый тип мониторов - это CRT мониторы. В основе этих мониторов лежит ЭЛТ. Технология, используемая в этом типе мониторов, была создана много лет назад и создавалась первоначально в качестве специального инструмента, измеряющего переменный ток, проще говоря - осциллографа. Развитие этой технологии за последние годы привело к производству все больших по размеру экранов с высоким качеством и при низкой стоимости.

Рисунок 6

CRT монитор имеет стеклянную трубку, внутри которой находится вакуум. С фронтальной стороны внутренняя часть стекла трубки покрыта люминофором. Для создания изображения в CRT мониторе используется электронная пушка, которая испускает поток электронов сквозь металлическую маску (решетку) на внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора, покрытую разноцветными люминофорными точками. Поток электронов проходит через модулятор интенсивности, ускоряет систему, который работает по принципу разности потенциалов. В итоге электроны приобретают большую энергию, часть из которой расходуется на свечение люминофора. Эти светящиеся точки формируют изображение, которое мы видим на своём мониторе. В цветном CRT мониторе используются три электронных пушки. Люминофорный слой, покрывающий фронтальную часть электронно-лучевой трубки, состоит из маленьких элементов. Данные элементы воспроизводят основные цвета: красный, зеленый и синий. Каждая из трех пушек соответствует одному из этих цветов и посылает пучок электронов на различные частицы люминофора, их свечение комбинируется, в результате появляется изображение с требуемым цветом.

---

Жидкокристаллические мониторы

LCD мониторы сделаны из жидкого вещества, но при этом оно обладает некоторыми свойствами, которые присущи кристаллическим телам. Молекулы жидких кристаллов благодаря воздействию электричества могут изменять свойства светового луча, проходящего сквозь них. В результате дальнейших исследований, стало возможным обнаружить связь между повышением электрического напряжения и изменением ориентации молекул кристаллов для обеспечения создания изображения. Свое первое применение жидкие кристаллы нашли в кварцевых часах и в дисплеях для калькуляторов. Позже их стали использовать в мониторах для портативных компьютеров. В наши дни начинают получать все большее распространение LCD мониторы для настольных компьютеров. (Рисунок 7)

Рисунок 7

Экран LCD монитора состоит из маленьких сегментов (называемых пикселями). Технологические новшества в компьютерной сфере позволили уменьшить их размеры до величины маленькой точки. Чем больше число электродов на площади экрана, тем больше разрешение LCD монитора, что позволяет отображать даже сложные изображения в цвете. Для вывода цветного изображения необходима подсветка монитора сзади так, чтобы свет порождался в задней части LCD дисплея. Это необходимо для того, чтобы изображение было с хорошим качеством. Цвет получается в результате использования трех фильтров, которые выделяют из излучения источника белого света три основных цвета. Комбинируя их для каждого пикселя экрана, появляется возможность воспроизвести любой цвет.

Существует несколько разновидностей ЖК мониторов: монохромный с пассивной матрицей, цветной с пассивной матрицей, цветной аналоговый с активной матрицей и самый современный цветной, цифровой с активной матрицей.

Первые LCD дисплеи были небольшими, около 8 дюймов, в то время как сегодня они достигли 15" размеров для использования в ноутбуках, а для настольных компьютеров производятся 19" и более LCD мониторы. После увеличения размеров следует увеличение разрешения, в результате чего появляются новые проблемы, которые были решены с помощью появившихся технологий. Одной из главных проблем была необходимость стандарта в определении качества отображения при высоких разрешениях. Первым шагом на пути к цели было увеличение угла поворота плоскости поляризации света в кристаллах с 90° до 270° с помощью STN технологии. Эта технология позволяет увеличить угол кручения ориентации кристаллов внутри LCD дисплея с 90° до 270°, что обеспечивает лучшую контрастность изображения при увеличении размеров монитора.

---

Плазменные мониторы

Работа плазменных мониторов схожа с работой неоновых ламп, сделанных в виде трубки, которая заполнена инертным газом низкого давления.

Плазменные экраны делают путем заполнения пространства между двумя стеклянными поверхностями инертным газом, например неоном или аргоном. На экране любой пиксель работает как обычная флуоресцентная лампа. Контрастность с отсутствием дрожания и высокая яркость являются существенными преимуществами данных мониторов. (Рисунок 8)

Рисунок 8

Также угол по отношению к нормали, под которым можно рассмотреть нормальное изображение на плазменных мониторах гораздо больше, чем 45° в LCD мониторах.

Основными недостатками такого типа мониторов - это низкая разрешающая способность, которая обусловлена большим размером элемента изображения, и высокая потребляемая мощность, возрастающая при увеличении диагонали монитора. Из-за таких ограничений эти мониторы используются пока только для презентаций, информационных щитов, конференций, т.е. там, где потребуются большие размеры экранов для отображения какой-либо информации.

Характеристики мониторов

Эффективное разрешение.

Делая выбор в пользу экрана с большой диагональю - это желание увидеть достаточное количество ячеек электронной таблицы, иметь возможность работать одновременно с несколькими окнами и т.д. Обычно в паспортных данных есть один параметр, как предельное или максимальное разрешение, которое для 17-дюймовых не превышает 1600х1200 пикселов, а 15-дюймовых мониторов - 1280х1024 пикселов. На предельном разрешении мониторы обеспечивают частоту смены кадров коло 60 Гц, что вовсе не является удовлетворительной величиной для естественной работы. Режим большего разрешения позволяет выводить страницу большей площади по сравнению с режимом меньшего, однако интерфейс (кнопки, пиктограммы, меню и т.д.) при этом также уменьшается, что отнюдь не всегда удобно для работы из-за размытости изображений, напряжения зрения и т.д. Поэтому немало важным параметром монитора является эффективное разрешение. Эффективное разрешение - это величина субъективная для любого пользователя и определяется возрастом, остротой его зрения и отношением к своему здоровью. Для 15-дюймовых устройств оно должно быть равно 1024х768 пикселов. Соответственно, для аппаратов 17-ти дюймов эффективное разрешение должно быть 1280х1024.

---

Эффективное разрешение можно отнести к разряду исключительно важных параметров.

Типы развертки

В режимах повышенного разрешения ведущим фактором является тип развертки: построчная и чересстрочная. При построчном способе формирования изображения все строки кадра выводятся в течение одного периода кадровой развертки (передача всех строк на экране монитора за один прием без чередования). Обладающие построчной разверткой мониторы позволяют скорее выводить изображение на экран, а так же меньше подвержены мерцанию. Все современные мониторы являются мониторами с построчной разверткой. При чересстрочном способе за один период кадровой развертки выводятся нечётные строки изображения, за второй - четные. Поэтому говорят, что один кадр делится на два поля. Стоит заметить, что в случае чересстрочной развертки частота кадров снижается ровно вдвое.

Частота регенерации

Это одна из важных характеристик монитора, определяющая скорость, с которой кадр воспроизводится или происходит полное восстановление, то есть, обновление экрана в единицу времени. Измеряется частота регенерации в Герцах (Гц), где один Гц соответствует одному циклу в секунду. Частота регенерации дисплея и характеристики графической платы, с которой работает монитор, предопределяют мерцание изображения для всех режимов работы монитора. Чем меньше мерцание экрана и комфортнее условия работы в силу меньшей утомляемости глаз пользователя, тем выше частота регенерации. Стандарты VESA определяют сегодня частоту кадровой развертки в отсутствие мерцания изображения для любых режимов работы монитора не хуже 85 Гц. Частота строчной развертки, выражающаяся в килогерцах (кГц), равна количеству строк, которое луч может пробежать за одну секунду. Повышенная частота строчной развертки помогает выводить на экран изображения с более высоким разрешением. Частота кадровой развертки или частота смены кадров, выраженная в герцах (Гц), соответствует частоте кадров: сколько раз луч формирует полное изображение - от самой верхней строки до самой нижней за одну секунду. Чем меньше уровень нежелательного мерцания изображения, на которое невольно реагируют глаза и, следовательно, меньше нагрузка на зрение, тем выше частота кадровой развертки. Стоит заметить, что чем больше экран монитора, тем более заметно мерцание. Значение частоты регенерации зависит от используемого разрешения, от возможностей видеоадаптера и от электрических параметров монитора. Частоты кадровой и строчной разверток подбираются так, чтобы сформировать на экране изображение с высочайшим разрешением и отсутствием мерцания. Минимально допустимая частота кадровой развертки - 72 Hz. Это минимум, при этом многие пользователи смогут заметить мерцание экрана.

---

Полоса пропускания

Полоса пропускания - это диапазон частот, в пределах которого гарантирована устойчивая работа монитора. Полоса пропускания также может быть представлена как быстродействие монитора, с которым он способен воспринять графическую информацию в условиях воспроизведения изображения с максимальным разрешением, и рассчитана по формуле: W = Hmax * Vmax * Fmax, где Hmax - максимальное разрешение по вертикали, Vmax - максимальное разрешение по горизонтали, Fmax - максимальная частота кадров.

Стандарты для мониторов

Единая международная система стандартов в настоящем времени не существует, поэтому есть множество стандартов. Некоторые из них стали общепризнанными.

Большинство стандартов являются общими для всех узлов компьютера, однако есть и специальные стандарты, относящиеся только к мониторам.

Разработкой единых стандартов занимается Международная организация по стандартизации (International Standards Organization, ISO). Одним из них является стандарт ISO 9001, который пришел на смену применяемому ранее стандарту BS 5750.Этот стандарт относится только к качеству и уровню производства аппаратуры, но не к самой аппаратуре, поэтому ссылка на него не может служить гарантией качества монитора.

Разберём несколько конкретных примеров:

• 
  Стандарты безопасности
  

IEC 950 -стандарт Международной электротехнической комиссии (International Electrotechnical Commission), определяющий нормы электробезопасности на электротехническом оборудовании. Целью стандарта является предотвращение повреждений и ущерба, которые могут возникнуть в результате поражения электрическим током, загорания, короткого замыкания, меанических поломок и т.п.

Еще одним стандартом можно назвать часть комплексного норматива СЕ mark, или просто СЕ. Это общий стандарт для стран ЕС, тем не менее, некоторые страны имеют свои национальные стандарты безопасности, поэтому в документации часто указывается на соответствие аппаратуры нормативам DEMKO (Датского электротехнического комитета сертификации и контроля качества), NEMCO (Электротехнического института управления качеством Норвегии), SEMCO (Института сертификации и контроля качества Швеции) и финскому стандарту FIMKO.

В комплексном стандарте также содержится раздел GS, посвященный безопасности.

К стандартам электробезопасности можно отнести и документы, определяющие виды сетевых соединителей (вилок). К ним относятся нормативы UL и CSA.

• 
  Эргономические стандарты
  

---