Современные мониторы. 2

  Содержание:

1. Введение………………………………………………………………………………………...3
2. Основная часть………………………………………………………………………………….4

        2.1. Электронно-лучевые мониторы………………………………………………..................4

        2.2. Жидкокристаллические мониторы…………………………………….............................6

        2.3. Технология OLED………………………………………………………………………….8

        2.4. LEP-технология…………………………………………………………………………….9

        2.5. Газоразрядные или плазменные панели…………………………………………………10

        2.6. Сенсорные технологии……………………………………………………………………11

  3. Заключение………………………………………………………………………………………13

  4. Список использованной литературы…………………………………………………………..14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Введение

  Монитор (дисплей) компьютера - это устройство, предназначенное для вывода на экран  текстовой и графической информации. Его можно смело назвать самой  важной частью персонального компьютера. С экраном монитора мы постоянно  контактируем во время работы. От его  размера и качества зависит, насколько  будет комфортно нашим глазам. Монитор должен быть максимально  безопасным для здоровья по уровню всевозможных излучений. Также он должен обеспечивать возможность комфортной работы, предоставляя в распоряжение пользователя качественное изображение. До пятидесятых годов компьютеры выводили информацию только на печатающие устройства. В то время компьютеры часто оснащали осциллографами, которые, однако, использовались не для вывода информации, а 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 EDASC (Electronic Delay Storage Automatic Computer). Через полтора года английский ученый Кристофер Стретчи написал для компьютера «Марк 1» программу, игравшую в шашки и выводившую информацию на экран. Реальный прорыв в представлении графической информации на экране монитора 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» прошла 20 апреля 1951 года - радиолокатор посылал информацию о положении самолета компьютеру, и тот передавал на экран положение самолета-цели, которая изображалась в виде точки и буквы T (target). Это был первый крупный проект, в котором электронно-лучевая трубка использовалась для отображения графической информации.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  2. Основная часть

  2.1. Электронно-лучевые мониторы

  Существующие  сегодня мониторы отличаются устройством, размером диагонали экрана, частотой обновления картинки, стандартами защиты и многим другим. Первые электронно-лучевые  мониторы были векторными. В мониторах  этого типа электронный пучок  создает линии на экране, перемещаясь  непосредственно от одного набора координат  к другому. Из-за этого нет необходимости  разбивать экран на пиксели. Позднее  появились мониторы с растровым  сканированием. В них электронный  пучок сканирует экран слева  направо и сверху вниз, пробегая каждый раз всю поверхность экрана. Следующим шагом в развитии электронно-лучевых  мониторов стало цветное изображение, для получения которого необходимо было использовать не один, а три  электронных пучка. Каждый из них  высвечивал определенные точки на поверхности  дисплея.

  Именно  эти мониторы получили наибольшее распространение.

  Для электронно-лучевых (CRT) мониторов существуют свои характеристики, которые либо улучшают работу с компьютером, либо ухудшают ее. Одной из основных характеристик  такого монитора является частота обновления экрана. Для электронно-лучевых мониторов  достаточной частотой обновления экрана считается 85Гц. Эта величина показывает сколько раз в секунду будет  обновляться картинка на экране. Если эта скорость маленькая, то глаза  начинают улавливать мерцание экрана и из-за этого быстро устают. Самой  лучшей частотой обновления экрана считается 100 Гц, если она больше, то человеческий глаз уже не воспринимает разницы между 100 Гц и 200 Гц. Еще для работы с компьютером очень важно разрешение экрана. Ведь если разрешение слишком мало, то значки на экране очень большие и не умещаются на дисплее, а если слишком большое разрешение, то иконки и знаки слишком маленькие. Из-за этого глаза быстро устают. Ниже приводится таблица рекомендуемых и максимальных разрешений. (Разрешение показывает, сколько точек располагается по вертикали и сколько по горизонтали.)

  Так же существует еще один параметр монитора - это «шаг маски» или «зерно». Дело в том, что в цветных мониторах  и телевизорах экран изнутри  покрыт мельчайшими частицами люминофора трех цветов - красного, зеленого и синего свечения. Три расположенных рядом  частицы образуют триаду. Если рассмотреть  в лупу экран, светящийся белым светом, мы увидим, что на самом деле светятся частицы трех цветов, которые сливаются  в белый. Все остальные цвета  получаются за счет триады и интенсивности  их свечения, например если светится только красный и зеленый элемент  триады, то мы видим желтый цвет. Для  управления свечением отдельных  элементов триады используются три  электронных луча, обегающие все  триады с частотой развертки. Что  бы каждый луч попадал точно на свой элемент триады, над люминофорным покрытием экрана помещается специальная сетка, попадая на которую луч отклоняется точно на свой элемент триады.

  В результате мы видим, что экран цветного монитора, в отличие от монохромного, где покрытие люминофором сплошное и однородное, имеет зернистую  структуру. Размер этих «зерен» отвечает за то, насколько четким будет изображение - чем меньше «зерно», тем изображение  четче и наоборот. Первые цветные  мониторы имели размер «зерна» - 0, 42 мм. С появлением графических режимов высокого разрешения использовать такие мониторы стало невозможно: мелкие детали, например, тонкие вертикальные полосы, стали рябить и переливаться всеми цветами радуги. Позже появились трубки с «зерном» 0,31 мм, а затем и 0,28 мм. Сегодня самое распространенное значение - 0,27 мм, но в более дорогих моделях применяют трубки с еще меньшей зернистостью - 0,2-0,24 мм.

  Очень важным параметром монитора является безопасность. Если бы не применялись  специальные меры безопасности, то монитор награждал бы нас различными вредными для здоровья излучениями. Электронно-лучевая трубка монитора создает, например, рентгеновское излучение. Но в современных мониторах оно  незначительно, так как надежно  экранируется. А ведь совсем недавно  в продаже было очень много  защитных экранов, что для старых мониторов вовсе не роскошь, а  средство защиты. Как и любой электроприбор, монитор создает также электромагнитное излучение. Кроме того, он создает  также электростатическое поле, которое  способствует оседанию пыли на лице, шее, руках. Это может вызывать у человека аллергические реакции. К счастью, сейчас защита от этих вредных воздействий  стала более совершенной, так  как был принят ряд стандартов. Если на мониторе есть надпись или  наклейка ТСО 95 , ТСО 99, ТСО 03, то с ним  можно работать, не опасаясь за своё здоровье (в разумных пределах). На сегодняшний  день стандарты 1995-99 годов уже устарели, и наиболее безопасным является стандарт ТСО 03 (2003год).

  Впервые уровень электромагнитного излучения  был ограничен пределами, безопасными  для человека, в стандарте MPR II. В  следующих стандартах они были ужесточены. Начиная со стандарта ТСО 95, к монитору предъявляются экологические и эргономические требования. Начиная со стандарта ТСО 99, также накладываются жесткие требования к качеству изображения по параметрам яркости, контрастности, мерцанию и свойствам антибликового покрытия экрана. Монитор должен иметь возможность регулировки параметров изображения. Кроме того, монитор также обязан соответствовать европейским стандартам пожарной и электрической безопасности. Еще одна характеристика ЭЛТ-мониторов - это несведение лучей. Этот термин означает отклонение электронных лучей красного и синего цвета от центрирующего зеленого. Такое отклонение препятствует получению чистых цветов и четкого изображения. Различают статическое и динамическое несведение. Статическое несведение это несведение трех цветов по всей поверхности экрана, которое обычно возникает из-за ошибки при сборке электронно-лучевой трубки. Динамическое несведение это несведение трех цветов по краям и четком изображении в центре. Так же в мониторе важно экранное покрытие и форма экрана (сферическая или плоская, которая меньше искажает изображение). Экраны электронно-лучевых мониторов могут иметь различные покрытия, улучшающие качество изображения и потребительские свойства монитора. Электронно-лучевые мониторы сегодня - довольно совершенные и недорогие устройства. У них отличная яркость и контрастность изображения, низкая цена, а, следовательно, и доступность. Но есть у них и минусы. Это довольно большие вес и габариты, значительное энергопотребление и вредное излучение.  

  2.2. Жидко-кристалические мониторы

  Еще один тип мониторов - жидко-кристалические (LCD). Первые жидкокристаллические материалы  были открыты более 100 лет назад  австрийским ученым Ф. Ренитцером. Со временем было обнаружено большое число  материалов, которые можно использовать в качестве жидкокристаллических модуляторов, однако практическое использование  технологии началось сравнительно недавно.

  Технология LCD-дисплеев основана на уникальных свойствах  жидких кристаллов, которые одновременно обладают определенными свойствами как жидкости (например, текучестью), так и твердых кристаллов (в  частности анизотропией (от греч. anisos - неравный и tropos - направление - зависимость  свойств среды от направления. Анизотропия характерна, например, для механических, оптических, магнитных, электрических и других свойств кристаллов.).

    Современные мониторы строятся на базе матриц 3 типов:

       TN-матрицы (Twisted Nematic) - недорогая матрица  с минимальным временем отклика,  скромными углами обзора по  вертикали, обладает средним уровнем  цветопередачи. Мониторы, построенные  на базе TN матриц, идеально подходят  для игр и работы с офисными  приложениями. Большинство бытовых  LCD мониторов изготовлено с применением  TN матриц;

       матрицы стандарта VA (Vertical Alignment) - отличаются очень хорошими углами обзора и цветопередачей, а также достаточно высокой контрастностью и ценой. Отлично подходят для просмотра фильмов и работы, связанной с необходимостью точной цветопередачи, однако малопригодны для игр из-за большого времени отклика;

       IPS-матрицы (In-Plane Switching) - обладают  наилучшими параметрами цветопередачи,  отличными углами обзора и  временем отклика почти как  у TN матриц. Из недостатков можно  выделить посредственную контрастность  и весьма высокую цену. Мониторы  на базе этих матриц являются  идеальным выбором для профессиональной  работы с графикой.

  Диагональ монитора

       Бывает от 15 до 46 дюймов. Для домашнего  использования идеально подходят 19-25 дюймовые мониторы с соотношением  сторон (горизонталь к вертикали) 4:3, 5:4 или 16:10. Широкие экраны (Wide), имеющие соотношение сторон 16:9 или  16:10 по большей части предназначены  для любителей игр, видео, а  также профессиональных дизайнеров  и фотографов.

  Разрешение  монитора

       Полное количество мельчайших  точек (пикселей), из которых состоит  изображение. Чем выше данный  показатель, тем более детализированное  изображение вы увидите на  экране. Однако с увеличением  разрешения уменьшаются стандартные  элементы на экране, например, названия  папок и файлов (при желании  их можно увеличить через настройки  операционной системы).

  Яркость и контрастность 

       Очень важные параметры, яркость  определяет максимальную силу  свечения экрана, контрастность  - соотношение между самой темной  и яркой точкой экрана. Высокие  показатели по яркости и контрастности  обеспечивают живое и яркое  изображение на экране, правильное  отображение очень светлых и  темных оттенков. Яркость мониторов  обычно составляет 300 кд/м2, хорошие  модели обладают яркостью 350 кд/м2, а очень хорошие 400-450кд/м2. Контрастность  колеблется в пределах от 700:1 до 3000:1.

  Время отклика определяет, насколько быстро пиксели меняют цвет с одного максимально  контрастного на другой, например, с  белого на черный и наоборот. Низкое время отклика позволяет смотреть динамичные изображения, игры и фильмы без шлейфа. Большинство LCD-мониторов  имеют хорошее время отклика - 2-8 ms. Большее время отклика критично лишь для любителей игр и видео, а также для профессионалов, занимающихся обработкой динамичных изображений. Стоит  отметить, что времени отклика  меньше 8 мс можно добиться лишь при подключении монитора к видеокарте компьютера посредством DVI кабеля, который не всегда прилагается к LCD монитору (на более доступных по цене моделях нет разъема DVI).

    Углы обзора

       LCD-монитор построен таким образом,  что сбоку или сверху изображение  смотрится несколько более тусклым,  блеклым. Если вы работаете  за компьютером один, углы обзора  имеют мало значения. Если периодически  перед экраном монитора собирается  большая группа людей, которые  просматривают видео или слушают  лекции, необходимо выбирать монитор  с максимальными углами обзора. Бюджетные модели имеют данный  показатель на уровне 160 градусов  по горизонтали и около 130 градусов  по вертикали, хорошие - свыше  174 градусов.

  LCD-дисплей  не излучает, а работает как  оптический затвор. Поэтому для  воспроизведения изображения ему  требуется источник света, который  располагается позади LCD-панели. Время  жизни внутреннего источника света TFT LCD-монитора зависит от его типа. Как правило, источники света для 15-дюймовых мониторов теряют около 50% первоначальной яркости за 20 000 часов. 

  2.3. Технология OLED

  OLED-светодиоды - это светодиоды, отличающиеся от  стандартных тем, что излучающий  материал у них является органическим. Такая незначительная, на первый  взгляд, модификация значительно  изменяет всю технологию, а, следовательно,  и сферу применения светодиодов.  К перспективным областям здесь  следует отнести применение OLED-светодиодов  в качестве источников освещения  (которые заменят традиционные  лампы накаливания) и в различного  рода дисплеях. В отличие от  обычных светодиодов, OLED-светодиоды  имеют тонкий слой органического  материала, излучающего свет при  приложении напряжения. Также они  являются источниками света с  большой поверхностью (а потому - с низкой яркостью), генерирующими  рассеянный свет любого цвета.  Поэтому возможно создание структур, излучающих различные палитры  или же однородный белый цвет.

  Пока OLED применяется только для маленьких  дисплеев - в мобильных телефонах, mp3-плеерах или PDA. Однако как только появятся эффективные органические светодиоды по разумной цене, они могут  стать заменой ламп накаливания  во множестве приложений.

  Возможно, OLED-дисплеи (OLED - органические светоизлучающие  диоды), в том числе телевизоры с большими диагоналями, со временем вытеснят и плазменные панели, и  ЖК-телевизоры, и даже ЖК-мониторы у  компьютеров. Сегодня OLED по большей  части встречается в потребительской  электронике - от электробритв до MP3-плееров, а также в сотовых телефонах. В недалеком будущем такая  ситуация должна измениться. Так, в  прошлом году компания LG.Philips представила 21-дюймовый OLED-монитор с разрешением 2048x1536, а ещё ранее Samsung анонсировала 17-дюймовую панель с разрешением 1600x1200. Однако нельзя сказать, что эти дисплеи  стали массовыми. OLED предстоит ещё  несколько лет развития, прежде чем  потребители получат готовые  продукты с большой диагональю и  с доступной ценой.

  В отличие от ЖК-панелей, работающих «на  просвет», дисплеи OLED не требуют ламп подсветки. Каждый элемент OLED-матрицы  светится самостоятельно. Поэтому, по сравнению с ЖК-экранами дисплеи OLED экономичнее с точки зрения потребления энергии, и, кроме того, потенциально обеспечивают более контрастное  и яркое изображение.

  Благодаря особому светящемуся составу, новые  диоды значительно экономнее, и  это очень важно как раз  при создании дисплеев с высоким  разрешением и большим количеством  элементов, то есть - больших экранов.

  Преимущества  в сравнении c LCD-дисплеями

  * меньшие габариты и вес;

  * отсутствие необходимости в подсветке;

  * отсутствие такого параметра  как угол обзора -- изображение  видно без потери качества  с любого угла;

  * мгновенный отклик матрицы (время  отклика в тысячи раз меньше) -- изображение не «смазывается»  и не имеет артефактов разгона  матрицы;

  * более качественная цветопередача  (высокий контраст);

  * более низкое энергопотребление  при той же яркости;

  * возможность создания гибких  экранов.

  Яркость. Максимальная яркость OLED - 100 000 кд/кв. м. (У ЖК-панелей максимум составляет 500 кд/кв. м, причем такая яркость  в ЖК достигается только при определенных условиях). При освещении LCD-дисплея  ярким лучом света появляются блики, а картинка на OLED-экране останется  яркой и насыщенной при любом  уровне освещенности (даже при прямом попадании солнечных лучей на дисплей).

  Контрастность. Здесь OLED также лидер. Устройства, снабженные OLED-дисплеями, обладают контрастностью 1000000:1[1] (Контрастность LCD 1300:1, CRT 2000:1).

  Углы  обзора. Технология OLED позволяет смотреть на дисплей с любой стороны  и под любым углом, причем без  потери качества изображения.

  Энергопотребление. Достаточно низкое энергопотребление - около 25Вт (у LCD - 25-40Вт). Потребность  в преимуществах, демонстрируемых  органическими дисплеями, с каждым годом растёт. Этот факт позволяет  заключить, что в скором времени  человечество увидит расцвет данной технологии.

  Существует  три основных достоинства OLED, о которых  не забывает упомянуть ни одна из компаний, занимающихся продвижением этой технологии в массовое производство. Это быстрый  отклик матрицы (около 10 мс), довольно широкий  угол обзора и большой диапазон рабочих  температур. Последний параметр оказывает  заметное влияние на сферу возможного применения OLED-дисплеев, теоретически их можно устанавливать в неотапливаемых помещениях. Устройства, выполненные  на основе OLED, хорошо справляются со своими функциями при температурах от -40 до +70°C. 

  2.4. LEP-технология

  Иная  альтернатива развития мониторов, не связанная  с существующими наработками, - технология изготовления и использования дисплеев на основе так называемых светоизлучающих  пластиков.

  В принципе, LEP-дисплей представляет собой  многослойный набор тончайших полимерных пленок. Даже по сравнению с экранами на жидких кристаллах пластиковые мониторы кажутся совсем тонкими - всего пары миллиметров вполне достаточно для  воспроизводства на них качественного  изображения. По многим же параметрам светоизлучающие пластики превосходят  всех своих конкурентов. Они не подвержены инверсионным эффектам, что позволяет  менять картинку на таком дисплее  с очень высокой частотой. Для  работы LEP расходуют электрический  ток слабого напряжения, да и вообще отличаются низкой электроемкостью. Кроме  того, то, что пластик сам излучает, а не использует отраженный или прямой поток от другого источника, позволяет  забыть о тех проблемах, с которыми сталкиваются производители мониторов  на жидких кристаллах, в частности - ограниченного угла обзора.

  Главными  преимуществами являются простота и  дешевизна производства, а также  возможность синтеза новых материалов с заданными свойствами. Главными недостатками - непродолжительный срок службы и низкая мобильность зарядов  вследствие аморфной структуры пластика. Однако, в последнее время недостатки постепенно удается преодолеть, в  частности, за счет применения многослойных материалов. 

  2.5. Газоразрядные или плазменные панели (PDP)

  Принцип действия плазменной панели основан  на свечении специальных люминофоров (фосфоресцирующие вещества) при воздействии  на них ультрафиолетового излучения. В свою очередь это излучение  возникает при электрическом  разряде в среде сильно разреженного газа. При таком разряде между  электродами с управляющим напряжением  образуется проводящий «шнур», состоящий  из ионизированных молекул газа (плазмы) (аналогичный принцип работы реализован в лампах дневного света - газ в колбе (стеклянной трубе) начинает светиться при пропускании напряжения через него) . Поэтому-то газоразрядные панели, работающие на этом принципе, и получили название «газоразрядных» или «плазменных» панелей. Подавая управляющие сигналы на вертикальные и горизонтальные проводники, нанесенные на внутренние поверхности стекол панели, схема управления панели осуществляет соответственно «строчную» и «кадровую» развертку растра телевизионного изображения. При этом яркость каждого элемента изображения определяется временем свечения соответствующей «ячейки» плазменной панели: самые яркие элементы «горят» постоянно, а в наиболее темных местах они вовсе не «поджигаются». Светлые участки изображения на PDP (Plasma Display Panel) светятся ровным светом, и поэтому изображение абсолютно не мерцает, чем выгодно отличается от «картинки» на экране традиционных кинескопов.

  Плазменная  технология имеет отдельные преимущества над ЖК. Во-первых, люминофоры для  плазменного телевизора обеспечивают более сочные цвета в более  широком диапазоне. Цветовой диапазон плазменных экранов намного шире, чем у ЖК-телевизоров. Если сравнивать с ЭЛТ-мониторами, то цветовой диапазон "плазмы" в ряде случаев бывает хуже, поскольку у ЭЛТ условия  для возбуждения люминофора гораздо  лучше: энергия электронов выше, чем  у УФ-излучения.

  В настоящее время для создания плоских дисплеев (Flat Panel Display, FPD) используются различные технологии и решения, хотя на рынке до сих пор доминируют жидкокристаллические экраны.

  Плазменная  технология нового поколения идеально подходит для создания больших экранов. Она позволяет выпускать плоские  и легкие мониторы глубиной всего 9 сантиметров. Поэтому, несмотря на большой  экран, они могут быть установлены в любом месте - на стене, под потолком, на столе.

  Благодаря широкому углу обзора изображение видно  с любой точки. И что самое  главное, плазменные мониторы способны передать цвет и резкость, которые  раньше были недостижимы при таком  размере экрана. 

  2.6. Сенсорные технологии

  Благодаря широкому распространению мобильных  устройств, а также различной  потребительской электроники, в  частности карманных персональных компьютеров, переносных навигаторов  и игровых приставок, сенсорные  дисплеи все более уверенно занимают собственную нишу во многих сторонах нашей жизни.

  Еще несколько лет назад сенсорные  технологии были слабо распространены, сейчас можно сказать, что их развитие практически в любой сфере  деятельности раскрывает новые возможности, ускоряет процессы обслуживания, упрощает взаимодействие человека с компьютером.

  Применение  сенсорных систем основано на принципе прикосновения человека к заинтересовавшему  его объекту. Простота в обращении  позволяет использовать сенсорные  технологии большому кругу пользователей. Антивандальное исполнение экранов, защитные от царапин технологии уменьшают  процент возможности механического  повреждения.

  Сенсорные мониторы - это один из типичных примеров применения сенсорных технологий. Мониторы бывают как настольного исполнения, так и промышленного - встраиваемые мониторы. 
 

3. Заключение

  Итак, технологии, которые применяются при создании современных дисплеев, условно могут быть разделены на две группы. К первой относятся устройства, основанные на излучении света, например традиционные, выполненные на базе электронно-лучевых трубок (ЭЛТ), и плазменные дисплеи PDP (Plasma Display Panel). Во вторую группу входят устройства трансляционного типа, в том числе и ЖК-мониторы. Устройства обеих групп имеют вполне определенные достоинства и недостатки. Если же говорить о будущем, то перспективные решения в области создания современных дисплеев действительно часто совмещают в себе особенности обеих технологий.

  Процесс развития ЭЛТ - мониторов на данный момент практически остановился. Конечно, иногда еще появляются новые модели, например, с укороченной трубкой  или новым антибликовым покрытием, но, несмотря на это, вырождение технологии становится очевидным. К тому же у  фирм-производителей нет стимула  для дальнейшего совершенствования  этих устройств, уже давно объем  продаж ЭЛТ - мониторов - строго убывающая  величина.

  Коммерческий  цикл любого изобретения не вечен, и  производители, запустившие массовое производство LCD-мониторов, готовят  следующее поколение технологий отображения информации. Устройства, которые придут на смену жидкокристаллическим, находятся на разных стадиях развития. Некоторые, такие, как LEP (Light Emitting Polymer -- светоизлучающие полимеры), только выходят из научных лабораторий, а другие, например на основе плазменной технологии, уже представляют собой  законченные коммерческие продукты. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  4. Список использованной литературы:

  1. Глушаков С. В., Сурядный Ф.С.  Персональный компьютер. - М.; Издательство  АСТ; Харьков: Фолио, 2002.

  2. Леонтьев В.П. Компьютер просто  и наглядно. - М.; Олма-Пресс, 2005.

  3. Сеннов А.С. Курс практической  работы на ПК. - СПБ.; БХВ - Петербург, 2003.

  4. Симонович С.В., Евсеев Т.А., Мураховский  В.И. Вы купили компьютер. - М.; АСТпресс, 2001

  5. Новейшая энциклопедия персонального  компьютера 2003. - М.; Олма - пресс, 2003.

  6. IBM PC: устройство, ремонт, модернизация. - М.; Компьютер-прес, 1995.