Устройство вывода информации - монитор

Выбранная мной тема привлекла меня не случайно. В век компьютерных технологий очень большое место занимает компьютер. Компьютером пользуются наши родители на работе, мы в школе и даже дома. Именно с экраном монитора мы постоянно контактируем.

Эта тема очень актуальна, так как рынок сейчас наводнён мониторами разного типа, которые различаются по своим параметрам. От качества и безопасности монитора напрямую зависит наше здоровье, а именно нашего зрения во многом зависит от того с каким монитором мы работаем.

Поэтому я решил классифицировать и сравнить основные параметры мониторов, чтобы выяснить какой же тип мониторов является наиболее приемлемым для пользователя.

Монитор поддерживает приемлемую частоту регенерации или обновления экрана (refresh rate). При этом все три параметра размер (size), разрешение (resolution) и частота регенерации (refresh rate) должны всегда рассматриваться вместе, если вы хотите убедиться в качестве монитора, который решили приобрести, потому что все эти параметры жёстко связаны между собой и их значения должны соответствовать друг другу.

Знание основных характеристик и умение разбираться в основных параметрах всегда поможет в выборе наиболее безопасного монитора.

Монитор (дисплей) компьютера - это устройство, предназначенное дня вывода на экран текстовой и графической информации. Его можно смело назвать самой важной частью персонального компьютера. Строго говоря, хотя термины "монитор" и "дисплей" очень часто используются как синонимы, на самом деле они таковыми не являются, поскольку "монитор" это всё устройство (блок) отображения данных, а "дисплей" — только его часть, на которой данные собственно и отображаются. Тем не менее, мы приводим здесь эти термины и их производные в том виде, которые нашли широкое практическое применение.

С экраном монитора мы постоянно контактируем во время работы. Именно через монитор мы воспринимаем всю визуальную информацию от компьютера. Не важно, работаете ли вы с бухгалтерской программой, пишете письма, играете в игры, управляете сервером - вы всегда используете монитор. От размера и параметров монитора зависит, насколько будет комфортно нашим глазам. Прежде чем проводить исследование рынка мониторов, необходимо более широко изучить его характеристики. В этой работе я попыталась рассмотреть основные параметры, которые необходимо учитывать при отборе и покупке монитора. Сначала остановимся на основных понятиях, которые будут использоваться в реферате.

Основные понятия.

Пиксель - минимальный участок изображения, для которого независимым образом можно задать цвет, отдельные точки.

Растровое изображение - формируется из определенного количества строк, содержащих определенное количество точек.

Разрешающая способность - количество точек по горизонтали и вертикали на единицу длины изображения. Чем меньше размер точки, тем больше разрешающая способность (больше строк растра и точек в строке) и, соответственно, выше качество изображения. Величина разрешающий способности обычно выражается в dpi (dot per inch- точек на дюйм), т. е. в количестве точек в полоске изображения длиной один дюйм

( 1 дюйм = 2,54 см).

Частота вертикальной развертки - количество обновлений изображения на экране в секунду, этот параметр также называют частотой кадров, частотой обновления экрана и измеряется в герцах (Гц).

Величина зерна - расстояние между соседними точками одного цвета. Видеоадаптер - является составной частью системы управления монитором. Обеспечивает сопряжение монитора с ЭВМ и служит для отображения на экране цвета и графики. Физически может быть в виде платы расширения или элемента конструкции материнской платы.

Развитие видеоадаптеров.

В оригинальной модели IBM PC на экране монитора могла отображаться только алфавитно-цифровая информация. Первый видеоадаптер назывался Monochrome Display and Parallel Printer Adapter (MDPPA), или MDA. Разрешающая способность адаптера MDA позволяла отображать на мониторе 720 точек по ширине и 350 точек (пикселей) по высоте экрана. Графического режима в адаптере предусмотрено не было, а алфавитно-цифровая информация отображалась на экране в 25 строк по 80 символов в каждой.

Спустя всего несколько месяцев после выпуска первой модели PC с MDA фирма IBM разработала видеоадаптер, который поддерживал не только графическое изображение, но и цвета, что, кстати, особо подчеркивалось даже в его названии. Адаптер CGA (Color Graphics Adapter) обеспечивал отображение четырех цветов при разрешающей способности 320x200 пикселей.

Чуть позже стало понятно, что графика на CGA, даже цветная, не всегда удовлетворяет решаемым задачам, в частности, из-за низкой разрешающей способности. Первый видеоадаптер для IBM PC, в какой-то мере отвечавший этим нуждам, был создан на фирме Hercules в 1982 году. Этот адаптер HGC (Hercules Graphics Card) поддерживал на монохромном мониторе разрешение 720x350 точек.

Новой разработкой фирмы IBM стал улучшенный графический адаптер EGA (Enhanced Graphics Adapter), который появился на свет уже в 1984 году. Этот адаптер не только позволял полностью эмулировать все режимы работ предыдущих адаптеров (MDA, CGA), но и, разумеется, обладал другими дополнительными возможностями. Например, при разрешающей способности 640x350 пикселов он мог одновременно воспроизводить 16 Цветов из палитры в 64 цвета (именно для этого адаптера использовались сигналы RrGgBb).

Видеоадаптер VGA (Video Graphics Array) был объявлен фирмой IBM еще в 1987 году. При создании этого устройства была использована его полная совместимость с адаптером EGA, что обеспечило преемственность существующего программного обеспечения. Немудрено поэтому, что вскоре VGA стал фактическим стандартом, включающим в себя все режимы предыдущих адаптеров и расширяющим их возможности по разрешающей способности и количеству воспроизводимых цветов. Так, при использовании адаптера VGA обеспечивается разрешение 640x480 пикселов и на экране монитора может воспроизводиться 16 цветов. При разрешении 320x200 видеоадаптер VGA воспроизводил 256 цветов — популярнейший режим игровых программ.

Все режимы VGA, исключая графические с разрешением 640 на 480 пикселей, используют вертикальную развертку с частотой 70 Гц, что существенно снижает ощущаемое пользователем мерцание экрана. Частота развертки для режима 640x480 точек составляет только 60 Гц. Основными узлами VGA-адаптера являются собственно видеоконтроллер (как правило, заказная БИС-ASIC), видео-BIOS, видеопамять, специальный цифре аналоговый преобразователь с небольшой собственной памятью (RAMDAC, Random Access Memory Digital to Analog Converter) кварцевый осциллятор (один или несколько) и микросхемы интерфейса с системной шиной.

После того, как стало ясно, что стандарт VGA практически полностью себя исчерпал, большинство независимых разработчиков начали его улучшать как за счет увеличения разрешающей способности и количества воспроизводимых цветов, так и введения новых дополнительных возможностей. Хотя все производители обеспечивали совместимость своих изделий с VGA, дополнительные видеорежимы и возможности адаптеров зачастую не совпадали, поскольку каждый считал нужным делать это по-своему.

Немудрено, что уже само понятие SVGA, не связанное жёстко с конкретными режимами работы адаптера, вносило серьёзную неразбериху.

Ассоциация VESA предложила свой стандарт на новые видеоадаптеры, который в настоящее время начинает поддерживать большинство фирм-производителей. Сначала VESA рекомендовала использовать режим с разрешением 800 на 600 точек и поддержкой 16 цветов как стандартный. Затем последовали 256-цветные режимы с разрешением 640x480, 800x600 и 1024x768 точек, а также 16-цветный режим с разрешением 1024x768 пикселей и так далее.

Современные видеоадаптеры позволяют использовать режим 1024x768 и выше используя при этом 24 и 32-битный цвет (TrueColor). Для этого они обладают большим объемом видеопамяти от 4-16 Мбайт, а также поддерживают спецификацию 3Dfx, что позволяет быстрее воспроизводить цветовые спецэффекты.

А теперь давайте рассмотрим историю развития мониторов.

История развития мониторов.

До пятидесятых годов компьютеры выводили информацию только на печатающие устройства. Интересно отметить, что достаточно часто компьютеры тех лет оснащались осциллографами, которые, однако, 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 осциллографа была использована для вывода графической информации на компьютере EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Computer).

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.

Первая демонстрация "Вихря" состоялась 20 апреля 1951 года - радиолокатор посылал информацию о положении самолета компьютеру, и тот передавал на экран положение самолета-цели, которая отображалась в виде движущейся точки и буквы Т (Target). Это был первый крупный проект, в котором электронно-лучевая трубка использовалась для отображения графической информации.

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.

Время шло, и большие машины уже стали слишком большими для быстрой работы. Уже в начале 70-х сначала, как эксперимент, потом массово начали появляться первые персональные компьютеры. Персональные компьютеры предназначались для массового потребления, а поэтому графический вывод играл уже большое значение. Использовать векторные мониторы стало нерационально, к тому же в первых персоналках не было понятия видеоплаты в том виде, как оно известно сейчас. Потому, дабы не придумывать велосипед, фирмы производители персоналок решили использовать в качестве монитора телевизионные экраны. Телевизоры к тому времени уже развивались с хорошими темпами, а компьютерам наоборот предстояло еще завоевать рынок, поэтому изобретать монитор, еще не взойдя на вершину рынка, было неосмотрительно. Появились 13-дюймовые черно-белые мониторы, которые также хорошо шли на телевизорные блоки. Надо так же отметить, что было 2 вида подключения ЭВМ. Первый - это непосредственно блок ЭВМ подключался телевизионным кабелем напрямую к телевизору в качестве приставки, второй - ЭВМ подключался коаксиальным кабелем к непосредственно экрану телевизора, который был отдельно от телевизорного блока. Такое обустройство многих устраивало. В данном случае не было необходимости покупать монитор, как таковой, достаточно было иметь дома телевизор.

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. Подробнее об этом типе мониторов мы поговорим при рассмотрении принципа работы современных цветных CRT-мониторов. Со временем помимо CRT-мониторов появились и другие технологии, которые позволили создавать более компактные и легкие экранные панели.

Мониторы с электронно-лучевой трубкой

Сегодня, несмотря на обилие новых технологий, СКТ(ЭЛТ)-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. Поэтому обзор мониторов следует начать именно с CRT-дисплеев. Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ; Cathode Ray Tube или CRT) — это традиционная технология формирования изображения на "дне" герметично запечатанной стеклянной "бутылки".

Мониторы получают сигнал от компьютера и преобразуют его в форму, воспринимаемую электронно-лучевой пушкой, расположенной в "горлышке" огромной колбы. Пушка "стреляет" в нашу сторону, а широкое дно (куда мы, собственно, и смотрим) состоит из "теневой маски" и люминесцентного покрытия, на котором создается изображение. Электромагнитные поля управляют пучком электронов: отклоняющая система изменяет направление потока частиц таким образом, что они достигают нужного места на экране, проходя через теневую маску, падают на фосфоресцирующую поверхность и формируют изображение: активизированный электронным лучом участок экрана испускает свет, видимый глазом. Такая технология называется "эмиссионной".

Экран монитора представляет собой матрицу, состоящую из гнезд-триад, определенной структуры и формы (зависящей от конкретной технологии изготовления).

Каждое такое гнездо состоит из трех элементов (точек, полос или других структур), формирующих RGB-триаду, в которой основные цвета располагаются настолько близко друг к другу, что отдельные элементы неразличимы для глаза.

Таким образом, электронно-лучевые трубки, используемые в современных мониторах, имеют следующие основные элементы:

•электронные пушки (по одной на каждый цвет RGB-триады или одну, но испускающую три пучка);

•отклоняющую систему, то есть набор электронных "линз", формирующих пучок электронов;

•теневую маску, обеспечивающую точное попадание электронов от пушки каждого цвета в "свои" точки экрана;

•слой люминофора, формирующий изображение при попадании электронов в точку соответствующего цвета.

С этими элементами и связана непрерывная борьба производителей за качество изображения.

LCD - мониторы

Первый рабочий жидкокристаллический дисплей был создан Фергесоном (Fergason) в 1970 году. До этого жидкокристаллические устройства потребляли слишком много энергии, срок их службы был ограничен, а контраст изображения был удручающим. На суд общественности новый ЖК-дисплей был представлен в 1971 году и тогда он получил горячее одобрение. Жидкие кристаллы (Liquid Crystal) - это органические вещества, способные под напряжением изменять величину пропускаемого света.

Жидкокристаллический монитор представляет собой две стеклянных или пластиковых пластины, между которыми находится суспензия. Кристаллы в этой суспензии расположены параллельно по отношению друг к другу, тем самым они позволяют свету проникать через панель. При подаче электрического тока расположение кристаллов изменяется, и они начинают препятствовать прохождению света. ЖК технология получила широкое распространение в компьютерах и в проекционном оборудовании.

Отметим, что первые жидкие кристаллы отличались своей нестабильностью и были мало пригодными к массовому производству. Реальное развитие ЖК технологии началось с изобретением английскими учеными стабильного жидкого кристалла -бифенила (Biphenyl). Жидкокристаллические дисплеи первого поколения можно наблюдать в калькуляторах, электронных играх и в часах.

Современные ЖК мониторы также называют плоскими панелями, активными матрицами двойного сканирования, тонкопленочными транзисторами. Идея ЖК мониторов витала в воздухе более 30 лет, но проводившиеся исследования не приводили к приемлемому результату, поэтому ЖК мониторы не завоевали репутации устройств, обеспечивающих хорошее качество изображения. Сейчас они становятся популярными - всем нравится их изящный вид, тонкий стан, компактность, экономичность (15-30 ватт), кроме того, считается, что только обеспеченные и серьезные люди могут позволить себе такую роскошь.

Принцип работы.

Экран LCD-монитора представляет собой массив маленьких сегментов (пикселей), которые могут манипулироваться для отображения информации. LCD-монитор имеет несколько слоев, где ключевую роль играют две панели, сделанные из свободного от натрия и очень чистого стеклянного материала, называемого субстрат или подложка, которые собственно и содержат тонкий слой жидких кристаллов между собой. На панелях имеются бороздки, которые направляют кристаллы, сообщая им специальную ориентацию. Бороздки расположены таким образом, что они параллельны на каждой панели, но перпендикулярны между двумя панелями. Продольные бороздки получаются в результате размещения на стеклянной поверхности тонких пленок из прозрачного пластика, который затем специальным образом обрабатывается. Соприкасаясь с бороздками, молекулы в жидких кристаллах ориентируются одинаково во всех ячейках. Молекулы одной из разновидностей жидких кристаллов (нематиков) в отсутствии напряжения поворачивают вектор электрического (и магнитного) поля в такой световой волне на некоторый угол в плоскости, перпендикулярной оси распространения пучка. Нанесение бороздок на поверхность стекла позволяет обеспечить одинаковые повороты плоскости поляризации для всех ячеек. Две панели расположены очень близко друг к другу. Жидкокристаллическая панель освещается источником света (в зависимости от того, где он расположен, жидкокристаллические панели работают на отражение или на прохождение света).

При появлении электрического поля молекулы жидких кристаллов частично выстраиваются вдоль поля, и угол поворота плоскости поляризации света становится отличным от 90 градусов. Поворот плоскости поляризации светового луча незаметен для глаза, поэтому возникла необходимость добавить к стеклянным панелям еще два других слоя, представляющих собой поляризационные фильтры. Эти фильтры пропускают только ту компоненту светового пучка, у которой ось поляризации соответствует заданному. Поэтому при прохождении поляризатора пучок света будет ослаблен в зависимости от угла между его плоскостью поляризации и осью поляризатора. При отсутствии напряжения ячейка прозрачна по следующей причине: первый поляризатор пропускает только свет с соответствующим вектором поляризации. Благодаря жидким кристаллам вектор поляризации света поворачивается, и к моменту прохождения пучка ко второму поляризатору он уже повернут так, что проходит через второй поляризатор без проблем. В присутствии электрического поля поворота вектора поляризации происходит на меньший угол, тем самым второй поляризатор становится только частично прозрачным для излучения. Если разность потенциалов будет такой, что поворота плоскости поляризации в жидких кристаллах не произойдет совсем, то световой луч будет полностью поглощен вторым поляризатором, и экран при освещении сзади будет спереди казаться черным (лучи подсветки поглощаются в экране полностью). Если расположить большое число электродов, которые создают разные электрические поля в отдельных местах экрана (ячейки), то появится возможность, при правильном управлении потенциалами этих электродов, отображать на экране, элементы изображения. Электроды помещаются в прозрачный пластик и могут иметь любую форму. Технологические новшества позволили ограничить их размеры величиной маленькой точки, соответственно, на одной и той же площади экрана можно расположить большее число электродов, что увеличивает разрешение LCD-монитора и 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 можно было наблюдать изображение хорошего качества, даже если окружающая среда не является светлой. Цвет получается в результате использования трех фильтров, которые выделяют из излучения источника белого света три основные компоненты. Комбинация трех основных цветов для каждой точки или пикселя экрана дает возможность воспроизвести любой цвет (здесь принцип такой же, как и в обычных CRT-мониторах).

В случае с цветом есть несколько возможностей: можно сделать несколько фильтров друг за другом (что приводит к малой доле проходящего излучения), можно воспользоваться свойством жидкокристаллической ячейки - при изменении напряженности электрического поля угол поворота плоскости поляризации излучения изменяется по-разному для компонент света с разной длиной волны. Эту особенность можно использовать для того, чтобы отражать (или поглощать) излучение заданной длины волны (проблема состоит в необходимости точно и быстро изменять напряжение). Какой именно механизм используется, зависит от конкретного производителя. Первый метод проще, второй эффективнее.

Первые LCD-дисплеи были очень маленькими, около 8 дюймов, в то время как сегодня они достигли 15" в ноутбуках, а для настольных компьютеров производятся 19" и более крупные LCD-мониторы. Вслед за увеличением размеров следует увеличение разрешения, следствием чего является появление новых проблем, которые были решены с помощью появившихся специальных технологий. Одной из первых 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. STN означает Super Twisted Nematic. Технология STN позволяет увеличить торсионный угол (угол кручения) ориентации кристаллов внутри LCD дисплея с 90° до 270°, что обеспечивает лучшую контрастность изображения при увеличении размеров монитора. Часто STN-ячейки используются в паре. Это называется DSTN (Double Super Twisted Nematic), и этот метод очень популярен среди мониторов для портативных компьютеров, использующих дисплеи с пассивной матрицей (дальше, где DSTN обеспечивает улучшение контрастности отображении изображений в цвете. Две STN-ячейки располагаются вместе так, чтобы при вращении они двигались в разных направлениях. Также STN-ячейки используются в режиме TSTN(Triple Super Twisted Nematic), когда два тонких слоя пластиковой пленки добавляются для улучшения цветопередачи цветных дисплеев или для обеспечения хорошего качества монохромных мониторов.

Термин "пассивная матрица" (passive matrix) появился в результате разделения монитора на точки, каждая из которых, благодаря электродам, может задавать ориентацию плоскости поляризации луча независимо от остальных, так что в результате каждый такой элемент может быть подсвечен индивидуально для создания изображения. Матрица называется пассивной, потому что технология создания LCD-дисплеев, которую мы только что описали, не может обеспечить быструю смену информации на экране. Изображение формируется строка за строкой путем последовательного подвода управляющего напряжения на отдельные ячейки, делающего их прозрачными. Из-за довольно большой электрической емкости ячеек напряжение на них не может изменяться достаточно быстро, поэтому обновление картинки происходит медленно. Изображение не отображается плавно и дрожит на экране. Маленькая скорость изменения прозрачности кристаллов не позволяет правильно отображать движущиеся изображения (например, курсор мыши при быстрых перемещениях на таком экране начинает пропадать, так как ячейки не успевают среагировать). Мы также должны принимать во внимание тот факт, что между соседними электродами возникает некоторое взаимное влияние, которое может проявляться в виде колец на экране.

В активной матрице используются отдельные усилительные элементы для каждой ячейки экрана, компенсирующие влияние емкости ячеек и позволяющие значительно уменьшить время изменения их прозрачности. Активная матрица (active matrix) имеет массу преимуществ по сравнению с пассивной. Например, лучшая яркость и возможность смотреть на экран даже с отклонением до 45° и более (то есть при угле обзора 120°-140°)без ущерба качеству изображения, что невозможно в случае с пассивной матрицей, которая позволяет видеть качественное изображение только с фронтальной позиции по отношению к экрану. Заметим, что дорогие модели LCD-мониторов с активной матрицей обеспечивают угол обзора в 160°, и есть все основания предполагать, что технология будет и дальше совершенствоваться. В случае с активной матрицей вы можете отображать движущиеся изображения без видимого дрожания, так как время реакции дисплея с активной матрицей около 50 ms против 300 ms для пассивной матрицы, да и контрастность лучше, чем мониторов на основе пассивной матрицы. Следует отметить, что яркость отдельного элемента экрана остается неизменной на всем интервале времени между обновлениями картинки, а не представляет собой короткий импульс света, как у CRT-монитора. Именно поэтому для LCD-мониторов достаточной является частота регенерации 60 Hz (вообще-то это даже много, но в связи с тем, что LCD-мониторы должны быть совместимы с видеокартами, меньшая частота практически не используется). Это позволяет создавать компактные мониторы, менее опасные для нашего зрения. Хотя, надо отметить, хорошие CRT-дисплеи тоже не имеют заметного мерцания.

Правда, мерцание отсутствует только у мониторов с активной матрицей. В случае с пассивной матрицей разные электроды получают электрический заряд циклическим методом при построчной регенерации дисплея, а в результате разряда емкостей элементов изображение исчезает, так как кристаллы возвращаются к своей изначальной конфигурации. В случае с активной матрицей к каждому электроду добавлен запоминающий транзистор, который может хранить цифровую информацию (двоичные значения 0 или 1), в результате изображение сохраняется до тех пор, пока не поступит другой сигнал. Частично проблема отсрочки затухания изображения в пассивных матрицах решается за счет использования большего числа жидкокристаллических слоев для увеличения пассивности и уменьшения перемещений, теперь же, при использовании активных матриц, появилась возможность сократить число жидкокристаллических слоев и, следовательно, удешевить конструкцию (хотя дисплеи с активной матрицей все равно дороже). Запоминающие транзисторы должны производиться из прозрачных материалов, чтобы позволить световому лучу проходить сквозь них, а значит, транзисторы можно располагать на тыльной части дисплея, на стеклянной панели, которая содержит жидкие кристаллы. Для этих целей используются пластиковые пленки, называемые TFT (Thin Film Transistor).

Thin Film Transistor действительно очень тонкий, его толщина - от 1/10 до 1/100 микрона. Технология создания TFT очень сложна, при этом имеются трудности с достижением приемлемого процента годных изделий из-за того, что число используемых транзисторов очень велико. Например, монитор, который может отображать изображение с разрешением 800x600 пикселей и только с тремя цветами, имеет 1440000 отдельных транзисторов. Производители устанавливают нормы на предельное количество транзисторов, которые могут быть нерабочими в LCD-дисплее. Правда, у каждого производителя свое мнение о том, какое количество транзисторов может не работать.

Немного о разрешении LCD-мониторов. Это разрешение одно, и его еще называют native, оно соответствует максимальному физическому разрешению CRT-мониторов. Именно в native-разрешении LCD-монитор воспроизводит изображение лучше всего. Это разрешение определяется размером пикселей. Например, если LCD-монитор имеет native-разрешение 1024x768, то это значит, что на каждой из 768 линий расположено по 1024 электродов. Естественно, есть возможность использовать и более низкое, чем native , разрешение. Для этого есть два способа. Первый называется Centering (центрирование); суть метода в том, что для отображения изображения используется только, то количество пикселей, которое необходимо для формирования изображения данного размере. В результате изображение получается не во весь экран, а только в середине. Все неиспользуемые пиксели остаются черными, то есть вокруг изображения образуется широкая черная рамка. Второй метод называется Expansion (растяжение). Его суть в том, что при воспроизведении изображения с более низким разрешением используются все пиксели, но из-за того, что изображение растягивается на весь экран, возникают небольшие искажения и ухудшается резкость. Поэтому при выборе LCD-монитора важно четко определить, какое именно разрешение вам больше всего нужно. Хотя, по-моему, практически во всех случаях чем оно больше, тем лучше, так что эта проблема не так актуальна, а ввиду того, что мерцания у мониторов с TFT-дисплеями (а это все современные LCD-мониторы) нет и вопрос о соответствии частоты обновления и величины разрешения не стоит.

Превосходства мониторов LCD над CRT

LCD-дисплеи занимают на столе примерно в 3 раза меньше места и весят на 3/4 меньше, чем CRT-модели. Экономия веса и пространства критична для целого ряда приложений.

В отличие от CRT-мониторов LCD-дисплеи абсолютно не генерируют магнитные поля.

LCD -дисплеи не подвержены влиянию магнитных полей и, следовательно, могут использоваться на объектах, где такие поля генерируются. Это делает их использование предпочтительным на ряде объектов (например, на подводных лодках).

LCD-мониторы обладают меньшей хрупкостью и соответственно лучше подходят для работы в полевых условиях.

LCD-мониторы потребляют примерно на 60% меньше электроэнергии по сравнению с CRT-мониторами и выделяют соответственно меньше теплоты.

Высокая четкость изображения позволяет работать с более высоким разрешением, чем при использовании сравнимых по диагонали CRT-моделей.

LCD-дисплеи имеют меньшую склонность к такому дефекту изображения, как появление муара.

Минусы мониторов LCD

LCD-дисплеи оптимизированы для работы только с одним разрешением. Например, для 15-дюймового монитора оптимальное разрешение - 1024 х 768 точек. Если в вашей работе требуется перенастройка монитора на различные разрешения, что актуально в CAD-приложениях, то такой дисплей не может считаться оптимальным решением.

LCD-дисплеи плохо переносят экстремальные температуры. При температуре ниже -32° они кристаллизуются и разрушаются, а при высоких температурах изображение расплывается.

3)ЕСО-панели имеют ограниченный угол обзора.

4) LCD-мониторы менее пригодны для передачи непрерывного видеоизображения.

5) LCD-мониторы пока имеют более высокие цены. Для примера - сегодня средняя розничная цена 15-дюймового LCD-монитора составляет порядка 400 долл. , в то время как 17-дюймовый CRT-монитор (диагональ видимой части которого примерно такая же, как у 15-дюймового LCD-монитора) стоит примерно вдвое дешевле. Это существенный момент, особенно для российских покупателей.

6) LCD-мониторы имеют большую склонность к дрожанию, чем CRT-дисплеи.

7) Изготовление LCD-мониторов с диагональю более 21 дюйма экономически невыгодно; их будут производить по другим технологиям.

Хотя CRT-мониторы не могут конкурировать по размерам с LCD-мониторами, они не собираются уходить со сцены. В перспективе они будут занимать все меньше места на рабочем месте за счет укорачивания электронных пушек и увеличения угла отклонения лучей.

Плазменные мониторы.

Такие крупнейшие производители, как Fujitsu, Matsushita, Mitsubishi, NEC, Pioneer и другие уже начали производство плазменных мониторов с диагональю 40" и более, причем некоторые модели уже готовы для массового производства. Работа плазменных мониторов очень похожа на работу неоновых ламп, которые сделаны в виде трубки, заполненной инертным газом низкого давления. Внутрь трубки помещена пара электродов, между которыми зажигается электрический разряд и возникает свечение.

Плазменные экраны создаются путем заполнения пространства между двумя стеклянными поверхностями инертным газом, например аргоном или неоном. Затем на стеклянную поверхность помещают маленькие прозрачные электроды, на которые подается высокочастотное напряжение. Под действием этого напряжения в прилегающей к электроду газовой области возникает электрический разряд. Плазма газового разряда излучает свет в ультрафиолетовом диапазоне, который вызывает свечение частиц люминофора, в диапазоне видимом человеком. Фактически, каждый пиксель на экране работает как обычная флуоресцентная лампа (иначе говоря, лампа дневного света). Высокая яркость и контрастность наряду с отсутствие дрожания являются большими преимуществами таких мониторов. Кроме того, угол по отношению к нормали, под которым увидеть нормальное изображение на плазменных мониторах существенно больше, чем 45° в случае с LCD мониторами. Главными недостатками такого типа мониторов является довольно высокая потребляемая мощность, возрастающая при увеличении диагонали монитора и низкая разрешающая способность, обусловленная большим размером элемента изображения. Кроме этого, свойства люминофорных элементов быстро ухудшаются, и экран становится менее ярким, поэтому срок службы плазменных мониторов ограничен 10000 часами (это около 5 лет при офисном использовании). Из-за этих ограничений, такие мониторы используются пока только для конференций, презентаций, информационных щитов, т. е. там, где требуются большие размеры экранов для отображения информации.

Однако есть все основания предполагать, что в скором времени существующие технологические ограничения будут преодолены, а при снижении стоимости, такой тип устройств может с успехом применяться в качестве телевизионных экранов или мониторов для компьютеров. Подобные телевизоры уже есть, они имеют большую диагональ, очень тонкие (по сравнению со стандартными телевизорами) и стоят бешеных денег: $10000 и выше.

Ряд ведущих разработчиков в области LCD и Plasma экранов совместно разрабатывают технологию PALC (Plasma Addressed Liquid Crystal), которая должна соединить в себе преимущества плазменных и LCD экранов с активной матрицей.

FED мониторы

Технологии, которые применяются при создании мониторов, могут быть разделены на две группы:

1)мониторы, основанные на излучении света, например традиционные CRT мониторы и плазменные, т. е. это устройства, элементы экрана которых излучают свет во внешний мир;

2)мониторы трансляционного типа, такие как LCD мониторы.

Одним из лучших технологических направлений в области создания мониторов, которая совмещает в себе особенности обоих технологий, описанных нами выше, является технология FED (Field Emission Display). Мониторы FED основаны на процессе, который немного похож на тот, что применяется в CRT мониторах, так как в обоих методах применяется люминофор, светящийся под воздействием электронного луча. Главное отличие между CRT и FED мониторами состоит в том, что CRT мониторы имеют три пушки, которые испускают три электронных луча, последовательно сканирующих панель, покрытую люминофорным слоем, а в FED мониторе используются множество маленьких источников электронов, расположенных за каждым элементом экрана и все они размещаются в пространстве по глубине меньшем, чем требуется для CRT. Каждый источник электронов управляется отдельным электронным элементом, так же как это происходит в LCD мониторах и каждый пиксель затем излучает свет, благодаря воздействию электронов на люминофорные элементы, как и в традиционных CRT мониторах. При этом FED мониторы очень тонкие.

Есть и еще одна новая и, на наш взгляд перспективная технология, это LEP (Light Emission Plastics) или светящий пластик.

LEP мониторы.

Честно говоря, известие о том, что какая-то английская фирма изобрела какую-то новую технологию производства дисплеев, мы восприняли довольно скептически. Пересмотреть отношение к технологии "светоизлучающего пластика" (Light Emission Plastics или LEP), разработанной компанией Cambridge Display Technology(CDT), общество пользователей заставило заявление компании Seiko-Epson о начале совместной программы разработки LEP-дисплеев.

В течении последних 30 лет внимание многих ученых было приковано к полимерным материалам (проще говоря - пластикам), обладающим свойствами проводимости и полупроводимости.

Наиболее интересным применением пластиковых полупроводников на данный момент является создание разного рода устройств отображения информации на их базе. О том, что полупроводящий пластик под действием электрического тока может испускать фотоны (то есть светиться), знали давно. Но крайне низкая (0,01%) квантовая эффективность этого процесса (отношение числа испущенных фотонов к числу пропущенных через пластик зарядов) делала практическое применение этого эффекта невозможным. За последние 5 лет компания CDT совершила прорыв в этом направлении, доведя квантовую эффективность двуслойного пластика до 5% при излучении желтого света, что сравнимо с эффективностью современных неорганических светодиодов (LED). Помимо повышения эффективности, удалось расширить и спектр излучения. Теперь пластик может испускать свет в диапазоне от синего до ближнего инфракрасного с эффективностью порядка 1%.

О том, что промышленный мир серьезно относится к LEP-технологии, свидетельствует покупка компанией Philips Components B. V. лицензии на использование этой технологии, и инвестиции Intel в компанию CDT. Итак, что же есть у компании на сегодняшний день.

На сегодняшний день компания может представить монохромные (желтого свечения) LEP-дисплеи, приближающиеся по эффективности к жидкокристаллическим дисплеям LCD (Liquid Crystal Display), уступающие им по сроку службы, но имеющие ряд существенных преимуществ. Поскольку многие стадии процесса производства LEP- дисплеев совпадают с аналогичными стадиями производства LCD, производство легко переоборудовать. Кроме того, технология LEP позволяет наносить пластик на гибкую подложку большой площади, что невозможно для неорганического светодиода (там приходится использовать матрицу диодов).

Поскольку пластик сам излучает свет, не нужна подсветка и прочие хитрости, необходимые для получения цветного изображения на LCD-мониторе. Больше того, LEP-монитор обеспечивает 180-градусный угол обзора.

Поскольку устройство дисплея предельно просто: вертикальные электроды с одной стороны пластика, горизонтальные - с другой, изменением числа электродов на единицу протяженности по горизонтали или вертикали можно добиваться любого необходимого разрешения, а также, при необходимости, различной формы пиксела.

Поскольку LEP-дисплей работает при низком напряжении питания (менее 3 V) и имеет малый вес, его можно использовать в портативных устройствах, питающихся от батарей.

3. Поскольку LEP-дисплей обладает крайне малым временем переключения (менее 1 микросекунды), его можно использовать для воспроизведения видеоинформации.

4. Поскольку слой пластика очень тонок, можно использовать специальные поляризующие покрытия для достижения высокой контрастности изображения даже при сильной внешней засветке.

Эти преимущества плюс дешевизна привели к возникновению у LEP-технологии достаточно радужных перспектив.

День 16 февраля 1998 года стал историческим для LEP-технологии: компании CDT и Seiko-Epson продемонстрировали первый в мире пластиковый телевизионный экран.

Правда, он пока черно-белый (точнее - черно-желтый) и размером всего 50 мм , но толщина в 2 мм впечатляет. Уже сейчас такие дисплеи могут найти применение в видеокамерах и цифровых фотоаппаратах, а к концу года компании планируют представить полноразмерный цветной дисплей (не уточняя, правда, что такое "полный размер").

Причины, по которым Seiko-Epson приняла участие в этом проекте, по словам Еенерального менеджера по базовым исследованиям (General Manager of basic research) компании доктора Шимоды (Dr. Shimoda) заключаются в том, что сочетание LEP-технологии с многослойной TFT (Thin Film Transistor) технологией и технологией струйной печати, в которых Seiko-Epson является мировым лидером, а также возможность использования для производства LEP-дисплеев большей части уже имеющегося оборудования позволит достичь быстрого прогресса в данной программе. "LEP-дисплей, - считает доктор Шимода, - станут конкурентоспособными не только по сравнению с LCD, но и по сравнению с обычными дисплеями на базе CRT (Catod Ray Tube или электронно-лучевая трубка) как по качеству, так и по цене.

Основные параметры, которые необходимо учитывать при покупке монитора.

Теперь логично перейти к размерам, разрешениям и частоте обновления.

Разрешение монитора (или разрешающая способность) связана с размером отображаемого изображения и выражается в количестве точек по ширине (по горизонтали) и высоте (по вертикали) отображаемого изображения. Например, если говорят, что монитор имеет разрешение 640x480, это означает, что изображение состоит из 640x480=307200 точек в прямоугольнике, чьи стороны соответствуют 640 точкам по ширине и 480 точкам по высоте. Это объясняет, почему более высокое разрешение соответствует отображению более содержательного (детального) изображения на экране. Возможность использования конкретного разрешения зависит от различных факторов, среди которых возможности самого монитора, возможности видео карты и объем доступной видеопамяти, которая ограничивает число отображаемых цветов.

На рынке традиционных CRT мониторов под размером обычно понимают размер диагонали монитора, при этом размер видимой пользователем области экрана обычно несколько меньше, в среднем на 1", чем размер трубки. Производители могут указывать в сопровождающей документации два размера диагонали, при этом видимый размер обычно обозначается в скобках или с пометкой "Viewable size", но иногда указывается только один размер, размер диагонали трубки.

На величину максимально поддерживаемого монитором разрешения напрямую влияет частота горизонтальной развертки электронного луча, измеряемая в kHz (Килогерцах, кГц). Значение горизонтальной развертки монитора показывает, какое предельное число горизонтальных строк на экране монитора может прочертить электронный луч за одну секунду. Соответственно, чем выше это значение (а именно оно, как правило, указывается на коробке для монитора) тем выше разрешение может поддерживать монитор при приемлемой частоте кадров. Предельная частота строк является критичным параметром при разработке CRT монитора. В таких мониторах используются магнитные системы отклонения электронного луча, представляющие собой обмотки с довольно большой индуктивностью. Амплитуда импульсов перенапряжения на катушках строчной развертки возрастает с частотой строк, поэтому этот узел оказывается одним из самых напряженных мест конструкции и одним из главных источников помех в широком диапазоне частот. Мощность, потребляемая узлами строчной развертки, также является одним из серьезных факторов учитываемых при проектировании мониторов.

Частота регенерации или обновления (кадровой развертки для CRT мониторов) экрана это параметр, определяющий, как часто изображение на экране заново перерисовывается. Частота регенерации измеряется в Hz (Герцах, Гц), где один Гц соответствует одному циклу в секунду. Например, частота регенерации монитора в 100 Hz означает, что изображение обновляется 100 раз в секунду. Мерцание изображения (flicker) приводит к утомлению глаз, головным болям и даже к ухудшению зрения. Заметим, что чем больше экран монитора, тем более заметно мерцание, особенно периферийным (боковым) зрением, так как угол обзора изображения увеличивается. Значение частоты регенерации зависит от используемого разрешения, от электрических параметров монитора и от возможностей видеоадаптера. Минимально безопасной частотой кадров считается 75 Hz, при этом существуют стандарты, определяющие значение минимально допустимой частоты регенерации. Считается, что чем выше значение частоты регенерации, тем лучше, однако исследования показали, что при частоте вертикальной развертки выше ПО Hz глаз человека уже не может заметить никакого мерцания. Ниже мы приводим таблицу с минимально допустимыми частотами регенерации мониторов по новому стандарту ТСО'99 для разных разрешений:

Диагональ монитора Частота регенерации Разрешение

14"-15" >= 85 Hz >= 800x600

17" >= 85 Hz >= 1024x768

19"-21" >= 85 Hz >= 1280x1024

>21" >= 85 Hz >= 1280x1024

Если вместо размера CRT используется видимый размер экрана, то данные в таблице выше также применимы. Заметим, что приведены минимально допустимые параметры, а рекомендованная частота регенерации >= 100 Hz.

Чтобы узнать настройки своего монитора, необходимо открыть Панель управления - Экран, где представлено несколько вкладок.

Заключение.

Итак, при выборе монитора необходимо учитывать, для каких целей используется компьютер. В случае с мониторами, размер один из ключевых параметров. Выбор размера монитора жестко связан с тем, как вы используете свой компьютер, выбор зависит от того, какие приложения вы обычно используете, например, играете, используете текстовый процессор, занимаетесь анимацией, используете CAD и т. д. , понятно, что в зависимости от того, какое приложение вы используете вам требуется отображение с большей или меньшей детализацией. Монитор требует пространства для своей установки, а пользователь хочет комфортно работать с требуемым разрешением. Кроме этого, необходимо, чтобы монитор поддерживал приемлемую частоту регенерации или обновления экрана (refresh rate). При этом все три параметра размер (size), разрешение (resolution) и частота регенерации (refresh rate) должны всегда рассматриваться вместе, если вы хотите убедиться в качестве монитора, который решили купить, потому что все эти параметры жестко связаны между собой и их значения должны соответствовать друг другу.