Файл: Дисплеи, их эволюция, направления развития.docx

Дисплеи, их эволюция, направления развития.

Оглавление

Введение

Монитор - это устройство вывода текстовой и графической информации в форме доступной пользователю.

Мониторы - компоненты необходимые в составе компьютерной системы. Они являются внешним каналом связи с прикладными программами, а так же стали важным элементом при определении качества и удобства эксплуатации всей компьютерной системы. В наше время развитие технологий в компьютерной сфере требует разработки новых возможностей для мониторов.

Создаваемые программы по работе с трехмерной графикой уже не способны качественно воспроизводиться на старых мониторах. Это же и привело разработчиков к усовершенствованию технологий в области воспроизведения информации.

С самого начала цифровой эры пользователям понадобилось устройство, которое бы позволяло просматривать результаты работы с электронно-вычислительными машинами. Так появились первые дисплеи. За последние 70 лет технологии из производства изменились до неузнаваемости. 

История возникновения

Как выглядели первые ЭВМ. Они были огромными машинами, поначалу занимавшими целые комнаты, а в центре всех этих мигающих лампочек, индикаторов и кнопок восседал человек. По сути, дисплеев еще не было. Заменяли их крошечные лампочки, которые загорались и гасли, когда компьютер обрабатывал определенные инструкции. (Рисунок 1 и Рисунок 2)

Рисунок 1

Рисунок 2

Среди самых первых ЭВМ существовали такие, которые работали с перфокартами (Рисунок 3). Чтобы написать программу, оператор кодировал информацию в виде перфораций (отверстий) на бумажной карточке. Эта карточка помещалась в машину, которая ее «прочитывала» и выполняла программу.

Рисунок 3

---

Альтернативой перфокартам в первых компьютерах служили бумажные ленты, на которые также с помощью дырочек наносились программы. Оператор пропускал ленту через машину, которая воспринимала закодированную в перфорации информацию как инструкции.

Интересно, что первые электронные лучевые трубки появились в компьютерах как форма памяти, а не дисплей. Вскоре разработчики поняли, что ЭЛТ можно использовать и по-другому. Первые дисплеи, отображавшие только элементарную графику, появились от «скрещивания» радара и осциллографа ЭЛТ. Естественно, о цвете или отображении текста пока речь не шла.

В XIX веке не начали ставить первые опыты с передачей изображений на расстоянии. В 1862 году итальянский изобретатель Джовани Казелли создал устройство, которое передавало изображение по проводам, – пантелеграф. Но такая технология требовала предварительной подготовки картинки, а именно – нанесение ее на токопроводящую медную пластинку. Ускорить передачу изображений получилось благодаря открытию фотопроводимости селена инженером-электриком Уиллоуби Смитом, а также внешнего фотоэффекта инженером Генрихом Герцем. И в начале XX века появились устройства, способные передавать неподвижные изображения на расстоянии. В октябре 1925 года в своей лаборатории Бэрд добился успеха в передаче черно-белого изображения куклы. Оно сканировалось в 30 вертикальных линиях и передавалось со скоростью пять изображений в секунду. После этого успеха Бэрд спустился на улицу и привел в лабораторию курьера, чтобы посмотреть, как будет выглядеть передаваемое в изображении человеческое лицо. Курьер Эдвард Тайтон стал известен как первый человек на телевидении. Думаю, телевизоры с кинескопом (p.s. как на картинке выше) вспомнят многие. А знали ли вы, что появились они благодаря немецкому ученому Карлу Фердинанду Брауну, который в конце XIX века разработал первую электронно-лучевую трубку (ЭЛТ). Изначально их использовали в качестве индикаторного прибора при исследовании электромагнитных колебаний. Но с 1902 года трубкой Брауна заинтересовался российский учёный Борис Львович Розинг. Он проводил опыты по воспроизведению изображений на ЭЛТ. Впоследствии Розинг стал основоположником принципов и устройства современного телевидения.

---

Первые серийные телевизоры с кинескопом выпущены компанией Telefunken в 1934 году. В СССР серийный выпуск телевизоров был запущен в 1940 году, но освоению массового производства помешала начавшаяся война. В то же время в США не переставала развиваться радиопромышленность, и уже в 1953 году началось полноценное цветное телевещание. Параллельно развитие получали телетайпы. Это электронные пишущие машинки, способные передавать между двумя абонентами текстовое послание по проводам. Позже инженеры научились подключать их напрямую к ЭВМ (электронно-вычислительной машине) и печатать сгенерированный ею текст. Однако из-за высокой стоимости телетайпов немногие могли их себе позволить. Поэтому начало 70-х годов прошлого столетия началось с поисков дешевых альтернатив. Дон Ланкастер, Ли Фезельзенштейн и Стив Возняк задались вопросом, почему бы не построить дешевые экранные видеотерминалы, используя телевизоры в качестве дисплея.

До изобретения компьютера люди использовали для общения телетайпы, которые были изобретены еще в 1902 году. Телетайп – это электрическая пишущая машинка, которая связывается с другими телетайпами по проводам (позже с помощью радио-сигнала), используя специальный код. (Рисунок 4)

Рисунок 4

К 1950 году инженеры научились подключать телетайпы напрямую к компьютерам, используя их в качестве устройств отображения. До середины 70-х гг. прошлого века такой союз телетайпа и компьютера оставался самым дешевым способом взаимодействия.

Вначале 1960-х компьютерные инженеры поняли, что можно использовать ЭЛТ как виртуальную бумагу в виртуальном телетайпе (отсюда и появился термин «стеклянный телетайп», первое название экранного терминала). К середине 70-х подобные устройства стали доминирующими, потому что такой способ оказался быстрее, чем использование бумаги. «Стеклянный телетайп» подключался к компьютеру через кабель, по которому передавался код только для текстовых символов, без графики. Уже к началу 80-х подобные устройства научились отображать несколько цветов.

Телетайпы в 1974 году стоили целое состояние. Дон Ланкастер, Ли Фельзенштейн и Стив Возняк придумали использовать экраны телевизоров в качестве дисплеев. Так, в 1976 году появились первые видеотерминалы для компьютеров с композитным видеовыходом, это позволило наладить заводское производство компьютеров.

---

Компьютерная революция была в самом разгаре к концу 80-х годов. Производители ПК – компании Apple, Commodore, Radio Shack, TI – начали выпускать мониторы, и даже трудились над их дизайном. Можно было купить не только монохромные, а так же цветные устройства. Это считалось особым шиком.

С изобретением видеовыхода появилась возможность использовать обычные телевизоры в качестве дисплея для ПК. Однако пропускная способность подобного выхода была ограничена, а потому «серьезные» компьютерщики приобретали только специальные мониторы.

В 1960-х гг. появилась технология, конкурирующая с электронно-лучевой – плазменная. Ученые выяснили, что используя заряженный газ между двумя стеклянными пластинками, можно получить светящиеся картинки. Первая плазменная панель была разработана в Университете Иллинойса доктором Дональдом Битцером, Джином Слоттоу и Робертом Уиллсоном. Одним из первых компьютерных устройств, в котором была применена разработанная технология, стал дисплей PLATO IV terminal. Чуть позже такие компании как IBM и GRiD начали экспериментировать с относительно тонкими и легкими дисплеями для портативных компьютеров.

Существует еще один вариант технологии для создания дисплея – жидкокристаллическая. Она появилась также в 60-е гг. прошлого столетия, дебютировав в карманных калькуляторах и наручных часах. В первых портативных моделях компьютеров 80-х использовались именно ЖК-мониторы, отличавшиеся чрезвычайно низким энергопотреблением, легкостью и тонкостью. Однако, они были монохромными, с низкой контрастностью, требовали отдельной подсветки или прямого освещения со стороны пользователя. В противном случае на них ничего нельзя было прочесть.

Первые цветные дисплеи

В 1981 году компания IBM начала поставлять монохромные дисплеи с видеоадаптером (MDA). В 1984 году компания представила новый стандарт мониторов и адаптеров EGA. Он принес более высокое разрешение, большее количество цветов и новое качество видения. Долгое время у IBM не было достойных конкурентов.

Первый монитор Macintosh (1984 год) представлял собой 9-дюймовый монохромный монитор, который мог воспроизводить растровую графику в черных и белых цветах (без серого) с разрешением 512 на 342 пикселя. Через три года это уже были отличные мониторы, известные своей точной цветопередачей и высокой резкостью изображений.

---

RGB - аддитивная цветовая модель, позволяющая синтезировать миллионы цветов, вот что принесло дисплеям Macintosh и IBM настоящую популярность. RGB была введена в 1980-е годы в сериях Atari ST и Commodore Amiga.

Изначально, для каждого вида адаптера – будь то MDA, CGA или EGA пользователям нужен был свой монитор. Что бы решить эту проблему, компанией NEC был изобретен монитор MultiSync. Он динамически поддерживал ряд резолюций, сканируя частоты обновления в одной коробке. Эта возможность вскоре стала одним из стандартов индустрии. В 1987 году IBM представила стандарт видео VGA и первый VGA монитор для компьютеров PS/2 Model 50. Практически каждый аналоговый стандарт видео с тех пор имел встроенный разъем VGA.

В середине 1990-х годов практически все мониторы были бежевыми – и для ПК, и для Маков. То была эпоха недорогих дисплеев VGA, которые могли обрабатывать огромный спектр разрешений. В этот момент производители начали экспериментировать с размерами мониторов, выпуская широчайший ассортимент. Так, диагональ могла быть от от 14 до 21 дюймов и выше, да и соотношение сторон могло быть весьма различным. Выпускались не только горизонтально, но и вертикально ориентированные модели.

Первые настольные ЖК-дисплеи появились еще в далеких 80-х, но в незначительном количестве. Все изменилось примерно в 1997 году, когда сразу несколько компаний вышли на рынок с усовершенствованными моделями ЖК-дисплеев. ViewSonic (слева), IBM (в центре) и Apple (справа) представили цветные ЖК-мониторы, которые по качеству и цене, наконец, смогли конкурировать с ЭЛТ-моделями.

Кстати, если сейчас посмотреть на ЖК-дисплей в разобранном виде, то он будет похож на многослойный пирог. Сначала идёт ЖК-матрица, которая в первоначальном варианте исполнения представляла собой плоский пакет стеклянных пластин с жидкими кристаллами посередине. Немного позже стали использовать гибкие материалы на основе полимеров – такая технология используется до сих пор. За ней идёт подсветка матрицы. В основном используется искусственный источник света – светодиоды, далее коммутационный жгут проводов и корпус. (Рисунок 5)

Рисунок 5

Сегодня широкоформатный ЖК-монитор – стандарт для индустрии ПК. С тех пор, как продажи ЖК-дисплеев впервые превзошли реализацию ЭЛТ в 2007 году, их доля на рынке продолжает расти. В последнее время ЖК-мониторы стали настолько недорогими, что многие (особенно геймеры) начинают экспериментировать, устанавливая сразу несколько дисплеев. Последние рыночные тенденции диктуют производителям работу с 3D-технологией. Вскоре, мы смогли насладиться трехмерной картинкой, используя специальные очки.

---