Файл: Характеристики и типы мониторов для персональных компьютеров. ..pdf
Добавлен: 20.05.2023
Просмотров: 183
Скачиваний: 4
Введение
Монитор - это устройство вывода графической и текстовой информации в форме, доступной пользователю. Мониторы входят в состав любой компьютерной системы. Они являются визуальным каналом связи со всеми прикладными программами и стали жизненно важным компонентом при определении общего качества и удобства эксплуатации всей компьютерной системы. До пятидесятых годов компьютеры выводили информацию только на печатающие устройства. Интересно отметить, что достаточно часто компьютеры тех лет оснащались осциллографами, которые, использовались не для вывода информации, а всего лишь для проверки электронных цепей вычислительной машины. Впервые в 1950 году в Кембриджском университете (Англия) электронно-лучевая трубка (ЭЛТ, или CRT, Cathode Ray Tube) осциллографа была использована для вывода графической информации.
Примерно полтора года спустя английский ученый Кристофер Стретчи написал для компьютера «Марк 1» программу, игравшую в шашки и выводившую информацию на экран. Однако это были лишь отдельные примеры, не носившие серьезного системного характера.
Реальный прорыв в представлении графической информации на экране дисплея произошел в Америке в рамках военного проекта на базе компьютера «Вихрь». Данный компьютер использовался для фиксации информации о вторжении самолетов в воздушное пространство США.
Первые мониторы были векторными -- в мониторах этого типа электронный пучок создает линии на экране, перемещаясь непосредственно от одного набора координат к другому. Соответственно нет необходимости разбивать в подобных мониторах экран на пиксели. Позднее появились мониторы с растровым сканированием. В мониторах подобного типа электронный пучок сканирует экран слева направо и сверху вниз, пробегая каждый раз всю поверхность экрана.
Следующей ступенькой развития мониторов явилось цветное изображение, для получения которого требуется уже не один, а три пучка, каждый из которых высвечивает определенные точки на поверхности дисплея. Со временем появились и другие технологии, которые позволили создавать более компактные и легкие экранные панели.
Сегодня, несмотря на обилие новых технологий, CRT-мониторы все еще остаются самыми распространенными и вовсе не торопятся уходить с рынка, напротив -- они по-прежнему являются наиболее доступными по цене, размер их экранов постоянно растет, неуклонно совершенствуется качество изображения -- при уменьшении габаритов и веса. Реальную конкуренцию мониторам на базе электронно-лучевых трубок пока могут составить только LCD-дисплеи.
По прогнозам экспертов, в будущем будет происходить постепенное слияние мониторов и телевизоров, поэтому привычные экраны мониторов с соотношением величин сторон экрана 4:3, вероятно, будут приведены к стандарту телевидения высокой четкости (ТВЧ, с разрешением 1920 x 1080)
и DVD, с соотношением длин сторон изображения 16:9.
1.Виды мониторов
По физическим принципам формирования изображения мониторы можно подразделить на:
мониторы на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) или вакуумного кинескопа (LD, CRT (Cathode Ray Tube) – катодно-лучевая трубка);
жидкокристаллические экраны (LCD – Liquid Crystal Display).
Классификация видов дисплеев по принципу работы
Жидкокристаллические мониторы
Состоят из:
ЖК-панель
Источник света (флуоресцентные лампы: 1-4 шт или линейка светодиодов.)
Блок управляющей электроники
ЖК представляют собой органические вещества, находящиеся в промежуточном состоянии (мезофазе) между жидкой и твёрдой фазами. Связи между молекулами кристалла в этом состоянии достаточно слабы, и структура кристалла может быть легко изменена, например, под воздействием электрического поля.
Вместе со структурой кристалла изменяются и его оптические свойства, такие как коэффициент преломления и коэффициент поляризации, что позволяет получать с помощью жидких кристаллов как монохромное, так и цветное изображение.
Жидкие кристаллы названы так потому, что их молекулы имеют кристаллическую структуру, но образуют не твердое тело, а жидкость. Они обладают следующими свойствами:
при прохождении через слой жидких кристаллов электрического тока молекулы располагаются упорядоченно относительно положительного и отрицательного полюсов;
в отсутствие тока молекулы выстраиваются преимущественно параллельно друг другу, а на поверхности с неглубокими канавками молекулы прилегающего к поверхности слоя располагаются вдоль этих канавок;
слой кристаллов может преломлять световые волны, т.е. играет роль поляризатора (отфильтровывает все световые волны, за исключением ориентированных в определенном направлении); кроме того, если кристаллы в слое скручены, то световые волны будут повторять изгиб и покидать слой с иной ориентацией.
Молекулы жидких кристаллов под воздействием электричества могут изменять свою ориентацию и вследствие этого изменять свойства светового луча, проходящего сквозь них.
Жидкие кристаллы были открыты давно. В 1888 г. австрийский ботаник Фридрих Райницер при изучении роли холестерина в растениях случайно открыл новый материал. Один из экспериментов заключался в нагреве материала. Ученый обнаружил, что кристаллы становятся мутными и текут при t = 145,50, а далее кристаллы превращаются в жидкость при 178,50. Он поделился открытием с немецким физиком Отто Леманном, который обнаружил у жидкости свойства кристалла в отношении реакции на свет.
С тех пор появилось название «жидкие кристаллы». Первое свое применение они нашли в дисплеях для калькуляторов и в кварцевых часах. В 1973 г. японская компания Sharp Electronics выпустила первое изделие с ЖК-панелью – электронный калькулятор с цифровым дисплеем. Затем ЖК стали использоваться в мониторах для портативных компьютеров. В последнее время мониторы на жидких кристаллах получают все большее распространение в настольных компьютерах. Подобные (традиционные) LCD-мониторы также называют Nematic LCD. 
Рисунок 1.Мониторы на основе электронно-лучевой трубки
Состоят из:
ЭЛТ
Блока электроники. Блок электроники предназначен для управления электронно-лучевой трубкой. Качество управляющей электроники во многом определяет качество монитора
Изображение на экране ЭЛТ монитора создается пучком электронов, испускаемых электронной пушкой. Этот пучок электронов разгоняется высоким электрическим напряжением (десятки киловольт) и падает на внутреннюю поверхность экрана, покрытую люминофором (веществом, светящимся под воздействием пучка электронов).
Система управления пучком заставляет пробегать его построчно весь экран (создает растр), а также регулирует его интенсивность (соответственно яркость свечения точки люминофора). Пользователь видит изображение на экране монитора, так как люминофор излучает световые лучи в видимой части спектра.
Рассмотрим подробнее данный процесс.
Рисунок 2.Мониторы на основе электронно-лучевой трубки
На противоположной стороне трубки расположены три (по количеству основных цветов) электронныепушки. Все три пушки «нацелены» на один и тот же пиксел, но каждая из них излучает поток электронов в сторону «своей» точки люминофора.
Чтобы электроны беспрепятственно достигали экрана, из трубки откачивается воздух, а междупушками и экраном создаётся высокоеэлектрическое напряжение, ускоряющееэлектроны.
Перед экраном на пути электронов ставится маска— тонкая металлическая пластина с большим количеством отверстий, расположенных напротив точек люминофора. Маска обеспечивает попадание электронных лучей только в точки люминофора соответствующего цвета.
Люминофор наносится в виде наборов точек трёх основных цветов — красного, зелёного и синего. Эти цвета называют основными, потому что их сочетаниями (в различных пропорциях) можно представить любой цвет спектра.
Наборы точек люминофора располагаются по треугольным триадам. Триада образует пиксел — точку, из которых формируется изображение.
Величиной электронного тока пушек и, следовательно, яркостью свечения пикселов, управляет сигнал, поступающий с видеоадаптера.
На ту часть колбы, где расположены электронные пушки, надевается отклоняющаясистема монитора, которая заставляет электронный пучок пробегатьпоочерёдно все пикселы строчку за строчкой от верхней до нижней, затем возвращаться вначало верхней строки и т.д.
Плазменные мониторы (PDP – plasma display panel)
Плазменный эффект открыт в 1966 г. Неоновые вывески и лампы дневного света – некоторые виды применения этого явления – свечения газов под воздействием электрического тока. Производство плазменных мониторов для массового потребительского рынка начилось сравнительно недавно.
Плазменная панель является одной из перспективных технологий плоских дисплеев.
Сферы применения:
уличные рекламные щиты с видеоизображением (демонстрация рекламных роликов, передача общественной информации);
профессиональная сфера (видеоконференции, презентации);
бытовая (просмотр видео).
Отличительные особенности (достоинства):
Большая диагональ (40 – 60 дюймов).
Совершенно плоский экран.
Очень тонкие (толщина не превышает 10 см).
Очень легкие.
Высокое качество изображения (не имеет равных).
Повышенная четкость изображения.
Яркость (до 500 кд/м2).
Контрастность (до 400:1).
Угол обзора около 1600.
Безопасность (отсутствие электромагнитного излучения).
Отсутствие дрожания.
Стойкость к вибрации.
Стойкость к электромагнитным полям (позволяет использовать в промышленности).
Небольшое время регенерации (время между посылкой сигнала на изменение яркости пикселя и фактическим ее изменением).
Конструкция монитора позволяет размещать его в любом месте: устанавливать на полу, вешать на стены с разным уровнем наклона, подвешивать к потолку (с помощью кронштейнов для крепления).
Недостатки:
Высокая цена (цена среднего монитора $10000).
Высокая потребляемая мощность (возрастает при увеличении диагонали).
Низкая разрешающая способность (обусловлена большим размером элемента изображения).
Сравнительно небольшой срок службы: 5–10 лет или 10000 ч при интенсивной эксплуатации (связано с довольно быстрым выгоранием люминофорных элементов).
Минимальный размер 40² (производство дисплеев меньшего размера экономически нецелесообразно).
Интерференция – взаимодействие света разной длины волны, излучаемого из соседних элементов экрана. В результате этого явления в определенной мере ухудшается качество изображения, но для глаза это незаметно.
Устройство
Технология изготовления плазменных дисплеев несколько проще, чем ЖК. Плазменная технология используется при создании сверхтонких, плоских экранов.
Лицевая панель такого экрана состоит из двух плоских стеклянных пластин, расположенных на расстоянии около 100 мкм (микрометров) друг от друга. Между этими пластинами находится слой инертного газа (как правило, смесь ксенона и неона), на который воздействует сильное электрическое поле. На переднюю прозрачную пластину нанесены тончайшие прозрачные проводники – электроды, а на заднюю – ответные проводники. Задняя стенка имеет микроскопические ячейки, заполненные люминофорами трех основных цветов, по три ячейки на каждый пиксель. При помощи смешения в определенных пропорциях трех цветов получаются различные оттенки. Газ, который находится между двух пластин, переходит в плазменное состояние и излучает ультрафиолетовый свет.
Признанным лидером плазменной технологии является компания Fujitsu (серия Plasmavision).
NEC и Thomson – модель Thomson, обладающая высокой разрешающей способностью.
Лидерами по количеству и качеству предложенных моделей являются различные японские компании:Hitachi, Sharp, NEC, Toshiba, JVC, Fujitsu, Mitsubishi, Sony, Pioneer, Matsushita и др.
Pioneer предлагает предназначенные для профессионального применения плазменные панели с самым широким набором технологий улучшения изображения.
Корпорация Mitsubishi выпускает несколько линий плазменных панелей с диагональю 40²: серию телевизоров DiamondPanel и серию презентационных панелей Leonardo.
Philips – Philips Brilliance 420P.
Ряд ведущих разработчиков в области LCD и Plasma совместно разрабатывают технологию PALC (Plasma Addressed Liquid Crystal), которая должна соединить в себе преимущества двух видов.