3. Монитор (дисплей)

Монитор – устройство визуального представления данных. Это не единственно возможное, но главное устройство вывода. Существует три типа мониторов: электронно-лучевые (CRT – Cathode Ray Tube, еще распространенные в настоящее время для ПК), жидкокристаллические (LCD – Liquid Crystal Display либо TFT – Thin Film Transistor, используются главным образом сейчас) и плазменные (PDP – Plasma Display Panel, используются в демонстрационных целях).

Для мониторов на электронно-лучевых трубках основными потребительскими параметрами являются: размер монитора, шаг маски экрана, максимальная частота регенерации изображения и класс защиты.

Размер монитора измеряется между противоположными углами трубки кинескопа по диагонали. Единица измерения – дюймы. Стандартные размеры: 14”; 15”; 17”; 19”; 20”; 21”. Для операций с графикой желательны мониторы размером 19-21 дюйм. Необходимо отметить, что для мониторов одного размера величина видимой области может быть различна и определяться конструктивными особенностями. При прочих равных условиях следует отдавать предпочтение мониторам с максимальной областью просмотра.

Изображение на экране монитора получается в результате облучения люминофорного покрытия остронаправленным пучком электронов, разогнанных в вакуумной колбе. Для получения цветного изображения люминофорное покрытие имеет точки, или полоски трех типов, светящиеся красным, зеленым и синим цветом. Чтобы на экране все три луча сходились строго в одну точку, и изображение было четким, перед люминофором ставят маску – панель с регулярно расположенными отверстиями или щелями. Чем меньше шаг между отверстиями или щелями (шаг маски), тем четче и точнее полученное изображение. Шаг маски измеряют в долях миллиметра. В настоящее время наиболее распространены мониторы с шагом маски 0,25-0,27 мм. Устаревшие мониторы могут иметь шаг до 0,43 мм, что негативно сказывается на органах зрения при работе с компьютером. Модели повышенной стоимости могут иметь значение менее 0,25 мм.

Луч электронов из электронной пушки пробегает слева направо по горизонтальным линиям экрана (строкам развертки). Чтобы глаз не замечал смены кадров, пробег луча по всему экрану происходит с частотой, большей, чем 25 Гц.

Луч начинает пробегать по экрану с верхнего левого угла до правого верхнего угла. Когда луч доходит до правой стороны, он гасится и перемещается на следующую горизонтальную линию, находящуюся под предыдущей линией. После того как луч пробежит по всему экрану, он гасится и перемещается в верхний левый угол. Затем процесс повторяется снова. След от луча на экране образует растр (рис. 1).

Рисунок 1. Экран электронно-лучевой трубки

Изменяя силу тока в луче электронов при формировании им растра, можно менять интенсивность свечения отдельных элементов экрана – пикселов. Данные в видеопамяти как раз и определяют, как модулируется луч электронов во время сканирования экрана.

Частота регенерации (обновления) изображения показывает, сколько раз в течение секунды монитор может полностью сменить изображение (поэтому ее также называют частотой кадров). Этот параметр зависит не только от монитора, но и от свойств и настроек видеоадаптера, хотя предельные возможности определяет все-таки монитор.

Частоту регенерации изображения измеряют в герцах (Гц). Чем она выше, тем четче и устойчивее изображение, тем меньше утомление глаз, тем больше времени можно работать с компьютером непрерывно. При частоте регенерации порядка 60 Гц мелкое мерцание изображения заметно невооруженным глазом. Сегодня такое значение считается недопустимым. Минимальным считают значение 75 Гц, нормативным – 85 Гц и комфортным – 100 Гц и более.

Класс защиты монитора определяется стандартом, которому соответствует монитор с точки зрения требований техники безопасности. В настоящее время общепризнанными считаются следующие международные стандарты: MPR-II, ТСО-92, ТСО-95, ТСО-99 (приведены в хронологическом порядке). Стандарты ограничивают уровни электромагнитного излучения пределами, безопасными для человека, а также устанавливают самые жесткие нормы по параметрам, определяющим качество изображения (яркость, контрастность, мерцание, антибликовые свойства покрытия и т.д.).

Жидкокристаллические мониторы в настоящее время являются бурно развивающимся направлением в технологии мониторов. Как это ни странно, но жидкие кристаллы старше электровакуумных приборов, из которых вышли ЭЛТ, почти на десять лет, т.к.первое описание этих веществ было сделано еще в 1888 г

Экраны LCD-мониторов сделаны из вещества (цианофенил), которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Фактически это жидкости, обладающие анизотропией свойств (т.е. зависимостью свойств среды, в частности оптических, от направления), связанных с упорядоченностью в ориентации молекул. Работа жидкокристаллических дисплеев (ЖКД) основана на явлении поляризации светового потока. Известно, что так называемые кристаллы - поляроиды способны пропускать только ту составляющую света, вектор электромагнитной индукции которой лежит в плоскости, параллельной оптической плоскости поляроида. Для оставшейся части светового потока поляроид будет непрозрачным. Данный эффект называется поляризацией света. Когда были изучены жидкие вещества, длинные молекулы которых чувствительны к электростатическому и электромагнитному полю и способны поляризовать свет, появилась возможность управлять поляризацией. Эти аморфные вещества за их схожесть с кристаллическими веществами по электрооптическим свойствам, а также за способность принимать форму сосуда, назвали жидкими кристаллами.

Среди преимуществ LCD и TFT- мониторов можно отметить отличную фокусировку, отсутствие геометрических искажений, помех от магнитных полей и ошибок совмещения цветов. Кроме того, у них никогда не мерцает экран. Ответ прост - в этих дисплеях не используется электронный луч, рисующий слева направо каждую строку на экране. Когда в ЭЛТ этот луч переводится из правого нижнего в левый верхний угол, изображение на мгновение гаснет (обратный ход луча). Напротив, пиксели дисплеев LCD и TFT никогда не гаснут, они просто непрерывно меняют интенсивность своего свечения. Энергопотребление ЖК-мониторов в 2 – 4 раза меньше, чем у дисплеев с ЭЛТ.

С другой стороны, ЖК-мониторы имеют и некоторые недостатки, часто принципиального характера, например:

• в отличие от ЭЛТ, могут отображать чёткое изображение лишь в одном («штатном») разрешении;

• цветовой охват и точность цветопередачи ниже, чем у ЭЛТ соответственно. На многих мониторах есть неустранимая неравномерность передачи яркости (полосы в градиентах);

• вопреки расхожему мнению пиксели ЖК-мониторов деградируют, хотя скорость деградации наименьшая из всех технологий отображения;

• и т.д.

Перспективной технологией, которая может заменить ЖК-мониторы, часто считают OLED -дисплеи (матрица с органическими светодиодами).