ЭЛТ-мониторы бывают разные. Они могут отличаться цветом корпуса, его размером и дизайном. Могут иметь разную диагональ. У них может быть плоский или выпуклый экран. Однако всех их объединяет одно — их толщина, громоздкость, которую не в силах скрыть даже самая изысканная конструкция.
Монитор, несомненно, является неотъемлемым атрибутом ПК, однако никто не станет отрицать, что до недавнего времени этот девайс был едва ли не самым габаритным элементом персоналки.
И вот недавно (вернее, сравнительно недавно) образ дисплея радикально изменился. Причем настолько сильно, что новинка сразу привлекла к себе внимание. И не только своим стройным, не отнимающим много рабочего пространства дизайном, но и новыми характеристиками качества изображения. Я говорю о LCD или, по-нашему, о ЖКД, то есть жидкокристаллическом дисплее.
ЖКД ведет свою историю аж с 1888 года. Ведь именно тогда было сделано описание веществ, именуемых жидкими кристаллами (ЖК). Но в то время уровень развития науки и техники не достиг должного уровня, поэтому потенциал этого замечательного вещества использовался очень плохо.
Лишь в 1930 году дальновидная британская компания Marconi получила патент на промышленное применение ЖК, однако так и не смогла далеко продвинуться на этом поприще из-за слабой на то время технологической базы. Затем отличились Фергесон и Вильямс из компании RCA. Именно эта фирма в 1966 году продемонстрировала прототип современного LCD в цифровых часах. Но еще ранее, а именно в 1964 году, хорошо нам известная Sharp выпустила калькулятор CS10A, где применялся ЖК-дисплей. Эта же компания в 1976 г. произвела черно-белый телевизор, выполненный на базе ЖК-матрицы.
Не буду утомлять вас длинным списком фактов из истории создания LCD-мониторов, а обращу ваше внимание на то, какие преимущества и недостатки таят в себе новомодные технологии ЖК-устройств.
К достоинствам ЖК-дисплеев можно отнести нижеследующее.
1. Это «здоровый» монитор (речь идет не о размере, а о вашем здоровье :-)), т. е. данное устройство не создает пресловутых сильных электромагнитных полей и не имеет радиационного излучения.
2. Очевидным, но не главным преимуществом ЖК-мониторов является их размер и масса — они компактные и легкие.
3. Субъективно размер экрана ЖК-монитора кажется большим, нежели на самом деле. Ибо у этих устройств нет «пустой» области по краям экрана, которая фактически уменьшает место для изображения.
4. Отсутствие у LCD мерцания и бликов.
5. Солнечный свет не будет помехой изображению.
6. Оптимальная частота вертикальной развертки 60 Гц при полном отсутствии мерцания (тогда как в ЭЛТ-мониторах оптимальная частота свыше 75 Гц). Обусловлено это тем, что для пикселей ЖК-матрицы время перехода в выключенное состояние больше, нежели рефреш-время люминофора ЭЛТ, соответственно, свечение ЖК-экрана более устойчивое, нежели у электронно-лучевой трубки.
Тут вообще интересная вещь получается: на старых дисплеях, с инерционным люминофором (большое время до обновления), на частоте 60 Гц мерцания картинки практически не заметно. А на современных девайсах, с малоинерционным покрытием экрана (которое способствует отличному воспроизведению динамических быстро меняющихся сцен без инерционных явлений остаточного свечения люминофора), низкая частота кадровой развертки столь бросается в глаза, что работать при частотах порядка 60 Гц практически невозможно.
9 МИФОВ о мониторах 144-240 Гц на примере LG 27GK750F — обзор от Олега
Человеческое зрение успевает улавливать перепады яркости малоинерционных точек люминофора, вспыхивающих от воздействия электронного луча и непрерывно гаснущих до следующего его подхода. Вот почему чем выше частота кадровой развертки у современных ЭЛТ-дисплеев, тем лучше — малоинерционное покрытие экрана не успевает сильно потускнеть, если эл. луч вернется к нему достаточно быстро, и человеческий глаз уже не зафиксирует перепадов яркости экрана. Что же касается ЖК-дисплеев, то даже в новых моделях не стоит гнаться за высокой частотой развертки кадров (60 Гц вполне достаточно). Ибо, в случае LCD, чем выше частота смены кадров, тем сильнее могут визуально проявляться эффекты инерционности пикселей ЖК-матрицы.
7. Выигрывает ЖК-монитор и по яркости изображения — обычно от 170 до 250 кд/м2 (в ЭЛТ от 80 до 120 кд/м2).
8. Нет ошибок в совмещении цветов (тогда как в ЭЛТ возможно их несведение от 0.2 до 0.3 мм, а то и более).
9. Отсутствуют геометрические, линейные искажения. А значит, изображение имеет высокую четкость (если не используется один из режимов «растяжки» картинки с низким разрешением во весь экран).
10. Входной сигнал может быть как аналоговым, так и цифровым (у ЭЛТ-мониторов для ПК — исключительно аналоговый).
11. Экономичность. Уровень потребляемой энергии где-то на 65-70 % ниже, чем у ЭЛТ-мониторов, обычно от 25 до 60 Вт.
Но имеются и некоторые недостатки и у ЖК-мониторов.
1. ЭЛТ-монитор дает фору ЖК по величине угла обзора. Угол обзора у первых свыше 120 градусов (а по-моему, и недалек от 180-ти — прим. ред.), тогда как у ЖКД он составляет от 50 до 125 градусов. Современные модели — до 160°, следует учитывать и то, что по вертикали и горизонтали эти углы разные.
2. У LCD могут быть неработающие пиксели (касается только новомодных TFT-матриц, так как «выпадение» пикселя означает, что перегорел его тонкопленочный транзистор), тогда как у ЭЛТ таких просто нет.
3. Особо надо отметить разрешение. У ЖК — один оптимальный видеорежим с определенным количеством точек. Можно использовать более высокое и более низкое разрешение, в зависимости от поддерживаемых дисплеем функций расширения и сглаживания. Но они не оптимальны для работы с устройством.
Однако многие современные ЖК-дисплеи весьма успешно опровергают сложившееся мнение о плохой поддержке «неродных» разрешений. А ЭЛТ же мониторы прекрасно работают в различных видеорежимах.
Оптимальное разрешение у ЖКД называется native. Есть два способа сделать видеорежим отличным от «родного». Первый заключается в том, что матрицей используется столько точек, сколько необходимо для формирования картинки с более низким разрешением. Изображение располагается только в центре (либо углу) экрана, а все не задействованные пиксели образуют черную рамку вокруг него. Второй метод, в отличие от первого, использует все пиксели для формирования изображения, однако вследствие растяжения во весь экран картинка может существенно искажаться, особенно на старых моделях LCD-мониторов.
4. Палитра цветов лучше поддерживается ЭЛТ-экранами (кроме того, есть много устройств, допускающих калибровку цвета). У ЖКД в этом отношении нет преимущества, хотя они в большинстве своем и допускают регулировку цветности и даже имеют режимы разной цветовой температуры. Лучшие из имеющихся сейчас ЖК-матриц способны воспроизводить 16 млн. оттенков (24-битный цвет), в то время как у ЭЛТ-устройств цветовой диапазон практически не ограничен.
5. Самым большим преимуществом ЭЛТ-мониторов является их цена. ЖКД с аналогичным размером экрана стоят значительно дороже.
Само название LCD — Liquid Crystal Display — подразумевает наличие оных в этом самом типе дисплея. Вещество, именуемое жидким кристаллом, обладает двумя свойствами: текучестью, подобно жидкости, и упорядоченным расположением молекул, как кристалл. ЖК-вещества можно разделить на лио- и термотропные. Первые проявляют жидкокристаллические свойства в растворах, вторые — в определенном диапазоне температур.
По различиям в молекулярной структуре жидкие кристаллы подразделяются на 3 вида: нематическое расположение молекул ЖК, смектическое и холестерическое. В нематической структуре все молекулы вытянуты вдоль одной оси и распределение центров масс молекул произвольно. В смектической — все молекулы также вытянуты вдоль одной оси, но центры масс частиц принадлежат определенным плоскостям, причем расположены в этих плоскостях произвольно. В холестерической структуре все еще круче — молекулы находятся в параллельных плоскостях так, что в каждой плоскости все они вытянуты вдоль одной оси, а оси повернуты на одинаковый угол от плоскости к плоскости. Размер этих самых молекул 1.3–1.4 нм.
Жидкие кристаллы имеют свои особенности, первая из которых — анизотропия (различные свойства в разных направлениях) оптических, магнитных, электрических свойств, обусловленная упорядоченностью структуры. А вторая — это способность легко изменять структуру при внешних воздействиях. Так вот, именно благодаря этим замечательным особенностям можно менять физические свойства ЖК низким электрическим напряжением при малом расходе энергии, что делает возможным их использование в оптических преобразователях.
Всем известно явление поляризации света. После изучения жидких веществ, молекулы которых чувствительны к электромагнитному и электростатическому полю, появилась возможность с их помощью управлять поляризацией света. Работа ЖКД основана именно на явлении поляризации светового потока.
Под воздействием электричества молекулы ЖК могут изменять свою ориентацию (не половую, речь идет о положении в пространстве :-)), результатом чего является трансформация светового луча, проходящего сквозь них. После долгих, изнурительных, но успешных исследований ученые обнаружили взаимосвязь между повышением электрического напряжения и изменением ориентации молекул жидких кристаллов, что подвело их к идее применения последних для создания изображения.
Подобное открытие было прорывом в развитии техники. Поначалу столь замечательное открытие нашло применение в маленьких вещицах, я имею в виду дисплеи часов и калькуляторов. Однако немного позже и мониторы портативных компьютеров стали делать по этой технологии. Ну и венцом творения стали дисплеи для настольных ПК.
Теперь слегка углублюсь в вопрос о принципе работы этого самого «венца творения». Экран ЖКД можно представить в виде массива пикселей, которыми манипулируют для отображения информации. Такой дисплей в своей структуре имеет несколько слоев.
Базовой составляющей является субстрат (попросту — подложка) — это две панели из очень чистого стеклянного материала, свободного от натрия. Данные панели расположены очень близко друг от друга, собственно между ними и находится тонкий-тонкий слой жидких кристаллов. На панелях есть бороздки, которые ориентируют кристаллы определенным образом.
Эти бороздки являются результатом размещения на стеклянной поверхности тончайших пленок из прозрачного полимера, обработанного специальным образом. Кроме того, именно они обеспечивают одинаковый угол поворота плоскости поляризации для всех ячеек ЖК-матрицы. Соприкасаясь с бороздками, ЖК-молекулы ориентируются однообразно во всех ячейках. Бороздки же, в свою очередь, параллельны на каждой панели, но перпендикулярны на одной и другой стеклянной подложке.
Но это еще далеко не все о структуре LCD-матрицы. ЖК-панель освещается источником света. И в зависимости от того, где он расположен, панели работают на отражение или прохождение света. При нормальном прохождении матрицы плоскость поляризации светового луча поворачивается на 90° (. Однако как только жидкие кристаллы будут подвергнуты воздействию электрического поля, молекулы ЖК частично выстроятся вертикально вдоль этого поля, в зависимости от его напряженности (в общем, строит электрическое поле молекулы по полной программе), и угол поворота светового луча становится отличным от 90°. В результате чего прохождение света через ЖК-матрицу изменяется, и взору пользователя может уже предстать некая иная картинка.
Помимо стеклянных панелей, в ЖКД есть еще два слоя. Они являются поляризационными фильтрами. Фильтры пропускают исключительно ту составляющую светового пучка, ось поляризации которой соответствует заданному направлению, и отсекают остальную часть.
Поэтому пучок света, проходящий через поляризаторы, будет ослаблен тем сильнее, чем более он отклоняется от направления поляризации, заданного фильтрами и ориентацией ЖК-молекул. Если, например, напряжения на ЖК-ячейке нет — она прозрачна (повернутый на 90° поляризованный свет беспрепятственно проходит матрицу — рис. 3). Если же при наличии электрического поля поворот вектора поляризации луча происходит на меньший угол, то второй поляризатор становится только частично прозрачным для исходящего излучения. Световой луч может быть и полностью поглощен вторым поляризатором в том случае, если разность потенциалов окажется такой, что плоскость поляризации света в ЖК не повернется совсем.
Теперь о возможности получения картинки на экране. Эта возможность появляется при правильном управлении потенциалами электродов, расположенных в отдельных ячейках ЖК-матрицы и формирующих разные электрические поля.
Их размеры очень малы, поэтому на площади экрана размещается ну уж очень много электродов, благодаря чему увеличивается разрешение ЖК-дисплея, обеспечивается возможность отображения сложных и многоцветных изображений. Но с цветом не все так просто. Чтобы вывести красочную картинку, обязательна подсветка матрицы сзади. Характерный атрибут цветных дисплеев — лампа задней подсветки, которая расположена сбоку, а напротив нее находится зеркало. В более продвинутых моделях могут быть и две противоположно расположеные лампы.
На сегодня существует два механизма получения цвета. Первый базируется на использовании свойств ЖК-ячейки. При изменении напряженности электрического поля угол поворота плоскости поляризации излучения трансформируется по-разному для компонент света с различной длиной волны. И второй механизм — на пути светового пучка располагается несколько цветовых фильтров.
Оба метода пользуются популярностью у производителей. Первый, конечно, эффективнее, зато второй проще. При его использовании цвет на экране — это результат прохождения поляризованного света через 3 типа светофильтров (красный, зеленый, синий, RGB), выделяющих из источника белого цвета (лампы задней подсветки) три компоненты. Комбинируя эти три цвета для каждой точки экрана, можно воспроизводить любой цвет. Сейчас в основном производят дисплеи, в которых на каждый пиксель приходится 3 ЖК-ячейки с тремя оптическими фильтрами для трех основных RGB-цветов.
Теперь поговорим о разных типах ЖК-матриц. На сегодняшний день их классифицируют на «пассивные» и «активные».
Итак, обычная «пассивная» матрица управляет единственной системой обработки изображения для всего экрана. Данная система подразумевает разделение монитора на точки, каждая из которых может ориентировать плоскость поляризации луча независимо от остальных. В результате для создания изображения любой такой элемент подсвечивается индивидуально.
Формирование изображения тут построчное. Реализуется путем последовательного подвода управляющего напряжения на отдельные ячейки. А так как электрическая емкость ячеек довольно-таки большая, то напряжение на электродах не может изменяться достаточно быстро. И картинка, в свою очередь, обновляется медленно (пример тому — невидимость курсора во время его движения на «пассивной» матрице).
В отличие от «пассивной», в «активной» матрице для каждой точки экрана предусмотрены отдельные управляющие элементы (транзисторы, сохраняющие информацию об изображении, которое воспроизводится, пока не поступит новый сигнал). Преимуществом «активных» матриц является более значительный угол их обзора, недостижимый в «пассивных». Кроме того, дисплеи с «активной» матрицей лучше справляются с динамическими изображениями, тогда как пассивноматричные хороши по большей части для демонстрации статических картинок.
STN, DSTN, TSTN, DSS — это технологии ЖК-дисплеев на основе «пассивной» матрицы, а вот TFT и STFT — на основании «активной».
Если помните, выше упоминалось, что первые ЖК-дисплеи были очень малы по размеру. Когда же габариты начали увеличиваться, стало расти и разрешение. Однако с увеличением размеров ЖК-матриц при использовании старых технологий сильно страдало качество получаемого на них изображения. Проблему качества картинки при высоких разрешениях решили изобретением Super Twisted Nematic (STN)-технологии.
Она заключается в увеличении торсионного угла (twist с английского «кручение») ориентации кристаллов с 90° до 270° внутри дисплея. В дальнейшем STN-технология была усовершенствована, в результате чего появились DSTN- и TSTN-технологии. Double Super Twisted Nematic — это конструкция из двух STN-ячеек, молекулы которых при работе поворачиваются в противоположные стороны.
Кроме DSTN, существуют еще и TSTN-технология (Triple Super Twisted Nematic). Последнюю отличает наличие двух тонких слоев полимерных пленок, интегрированных в матрицу с целью улучшения цветопередачи дисплея. Перечисленные технологии разработаны на основе так называемой «пассивной» матрицы.
Кроме того, на сегодняшний день существует так называемая «пассивная» матрица двойного сканирования Dual Scan Screens (DSS). Фактически это даже не новая версия старой технологии, а просто ее модификация: вместо одной применяются две формирующие изображение системы, которым отводится по половине экрана. В результате такого подхода конечное изображение на дисплее создается вдвое быстрее, а значит, ему присуща большая плавность при динамическом изменении картинки.
Пожалуй, единственным реальным преимуществом мониторов с «пассивной» матрицей является их цена, которая значительно ниже стоимости «активных» дисплеев.
Как уже говорилось, в «пассивных» матрицах проблемы формирования изображения решаются за счет большого количества жидкокристаллических слоев. Однако при использовании «активной» матрицы появилась возможность сократить их количество. Тут в качестве управляющих формированием цвета пикселя транзисторов применяются тонкие токопроводящие пленки, называемые TFT (Thin Film Transistor). Они прозрачны и расположены на тыльной части дисплея, на панели, содержащей ЖК.
TFT-мониторы — самые популярные из ЖКД. Название «TFT» происходит от тех самых тонкопленочных транзисторов, которые являются составной частью дисплея. Толщина транзисторных пленок 0.1–0.01 мкм. Появились эти дисплеи в 1972 году. В первых из них применялся селенид кадмия, характеризующийся высокой подвижностью электронов и поддерживающий высокую плотность тока.
Однако впоследствии начали использовать аморфный кремний (a-Si) и поликристаллический кремний (p-Si).
Почему же TFT-мониторы столь дороги? Просто технология их изготовления достаточно сложна. Представьте, дисплей с разрешением 800х600 с тремя цветами имеет 1 440 000 отдельных транзисторов (по транзистору на ЖК-ячейку, по три ячейки (три базовых цвета) на одну точку разрешения). Естественно, среди них некоторые транзисторы могут оказаться нерабочими. И каждый из производителей определяет норму количества нефункционирующих транзисторов (обычно от 6 до 8) в своей матрице.
Однако TFT — не последнее слово техники. Уже разработана новая технология многослойных LC-панелей, так называемая STFT (Super Thin Film Transistor). В этих супер-ЖК-панелях на нижней стеклянной пластине установлены металлические электроды, которые заставляют молекулы вращаться. И если собственно TFT-дисплеи более зависимы от угла зрения, то в мониторах STFT (кстати, разработанных компанией Hitachi) изображение остается четким и ярким даже при больших углах обзора.
Напоследок возьму на себя смелость дать несколько рекомендаций тем, у кого хватило средств и отваги купить такую стильную вещицу, как ЖК-дисплей. Все мы не раз слышали, внешность обманчива. В общем, то же можно сказать и о ЖКД. Ведь, выбирая этот девайс, мы, прежде всего, очарованы его дизайном. Однако при покупке ЖК-монитора необходимо учитывать следующие моменты.
1. Наличие «битых» или попросту нерабочих пикселей матрицы. Они не подлежат восстановлению, так как возникают в процессе производства и эксплуатации . Их легко увидеть, особенно на темном фоне, — они горят яркими звездами или как черные точки на белом фоне, что встречается значительно реже.
2. Коэффициент контрастности, то есть насколько пиксели могут отличаться по уровню яркости. У ЖК нормой считается 400:1. Хотя уже встречаются модели с соотношением 500-600:1. Но в целом здесь не определено каких-либо четких стандартов. Поэтому основным определяющим фактором при выборе являются ваши глаза.
Можете также почерпнуть интересующие сведения из технической документации к устройству.
3. Угол обзора. У ЖК-дисплеев критичны оба — по вертикали и горизонтали, которые, между прочим, очень разнятся (по вертикали углы обзора, как правило, значительно меньше, нежели по горизонтали). Вообще же, этот параметр является камнем преткновения. Одни специалисты сошлись на том, что достаточен угол обзора в 120°, другие же настаивают на 140°.
4. Яркость. Учитывая, что яркость ЖКД обычно не превышает 250 кандел на квадратный метр, то яркость монитора в 200 кд/м2 — норма (но не ниже).
5. Обязательно посмотрите на изображение при разрешении, с которым вы будете работать. Ведь изменение данного параметра ЖК-монитора приведет к изменению визуальных характеристик картинки.
6. Изучите изображение на абсолютно белом, а затем на черном экране — для обнаружения нерабочих пикселей.
7. Обратите внимание на равномерность яркости по всей плоскости экрана.
В последнее время ЖК-мониторы сильно подешевели и в настоящее время являются наиболее оптимальным приобретением.
Источник: computermaster.ru
Устройства вывода информации. Жидкокристаллические мониторы. Плазменные мониторы. Мониторы с электронное лучевой трубкой.
На этой страничке мы поговорим на такие темы, как: Устройства вывода информации, Жидкокристаллические мониторы, Плазменные мониторы, Мониторы с электронно лучевой трубкой.
Монитор (дисплей) устройство визуального отображения информации, предназначен для вывода на экран текстовой и графической информации.
Характеризуется монитор размером по диагонали, разрешающей способности, величиной зерна, максимальной частотой обновления кадров, по типу подключения.
Типы мониторов:
- Цветные и монохромные.
- Различного размера (от 14 дюймов).
- С различным зерном.
- Жидкокристаллические и с электронно-лучевой трубкой.
Монитор работает под управлением специального аппаратного устройства – видеоадаптера (видеоконтроллера, видеокарты), который предусматривает два возможных режима – текстовый и графический.
В текстовом режиме экран разбивается (чаще всего) на 25 строк по 80 позиций в каждой строке (всего 2000 позиций). В каждую позицию (знакоместо) может быть выведен любой из символов кодовой таблицы – прописная или строчная буква латинского или русского алфавита, служебный знак («+», «-», «.» и др.), символ псевдографики, а также графический образ почти каждого управляющего символа. Для каждого знакоместа на экране работающая с экраном программа сообщает видеоконтроллеру всего два байта – байт с кодом символа и байт с кодом цвета символа и цвета фона. А видеоконтроллер формирует изображение на экране.
В графическом режиме изображение формируется так же, как и на экране телевизора, – мозаикой, совокупностью точек, каждая из которых окрашена в тот или иной цвет. На экран в графическом режиме можно выводить тексты, графики, рисунки и т.д. А при выводе тестов можно использовать различные шрифты, любые размеры, шрифты, любые размеры, цвета, расположение букв. В графическом режиме экран монитора представляет собой, по существу растр, состоящий из пикселей.
Примечание
Минимальный элемент изображения на экране (точка) называется пикселем – от английского «picture element»…
Количество точек по горизонтали и вертикали, которые монитор способен воспроизвести четко и раздельно, называется разрежающей способностью монитора. Выражение «разрежающая способность монитора 1024×768» означает, что монитор может выводить 1024 горизонтальных строк по 768 точек в каждой строке.
Существуют два основных типа монитора: жидкокристаллические и с электронно-лучевой трубкой. Менее распространенными являются плазменные мониторы и мониторы с сенсорными экранами.
Мониторы с электронно лучевой трубкой.
Изображение на экране монитора с электронно-лучевой трубкойсоздается пучком электронов, испускаемых электронной пушкой и принцип их работы аналогичен принципу работы телевизора. Этот луч (пучок электронов) разгоняется высоким электрическим напряжением и падает на внутреннюю поверхность экрана, покрытую составом люминофора, светящимся под его взаимодействием.
Люминофор наносится в виде наборов точек трёх основных цветов – красного (Red), зелёного (Green) и синего (Blue). Эти цвета называют основными, потому что их сочетаниями (в различных пропорциях) можно представить любой цвет спектра. Цветовая модель, в которой строится изображение на экране монитора называется RGB. Наборы точек люминофора располагаются по треугольным триадам. Триада образует пиксел – точку, из которых формируется изображение.
Расстояние между центрами пикселов называется точечным шагом монитора. Это расстояние существенно влияет на чёткость изображения. Чем меньше шаг, тем выше чёткость. Обычно в цветных мониторах шаг (по диагонали) составляет 0,27-0,28 мм. При таком шаге глаз человека воспринимает точки триады как одну точку «сложного» цвета.
На противоположной стороне трубки расположены три (по количеству основных цветов) электронные пушки. 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 между пушками и экраном создаётся высокое электрическое напряжение, ускоряющее электроны.
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. Величиной электронного тока пушек и, следовательно, яркостью свечения пикселов, управляет сигнал, поступающий с видеоадаптера.
На ту часть колбы, где расположены электронные пушки, надевается отклоняющая система монитора, которая заставляет электронный пучок пробегать поочерёдно все пикселы строчку за строчкой от верхней до нижней, затем возвращаться в начало верхней строки и т.д. Количество отображённых строк в секунду называется строчной частотой развертки. А частота, с которой меняются кадры изображения, называется кадровой частотой развёртки.
Примечание
Последняя не должна быть ниже 60 Гц, иначе изображение будет мерцать…
Жидкокристаллические мониторы.
Жидкокристаллические мониторы (ЖК) имеют меньший вес, геометрический объем, потребляют на два порядка меньше энергии, не излучают электромагнитных волн, воздействующих на здоровье людей, но дороже мониторов с электронно-лучевой трубкой.
Жидкие кристаллы – это особое состояние некоторых органических веществ, в котором они обладают текучестью и свойством образовывать пространственные структуры, подобные кристаллическим.
Жидкие кристаллы могут изменять свою структуру и светооптические свойства под действием электрического напряжения. Меняя с помощью электрического поля ориентацию групп кристаллов и используя введённые в жидкокристаллический раствор вещества, способные излучать свет под воздействием электрического поля, можно создать высококачественные изображения, передающие более 15 миллионов цветовых оттенков.
Большинство ЖК-мониторов использует тонкую плёнку из жидких кристаллов, помещённую между двумя стеклянными пластинами. Заряды передаются через так называемую пассивную матрицу – сетку невидимых нитей, горизонтальных и вертикальных, создавая в месте пересечения нитей точку изображения (несколько размытого из-за того, что заряды проникают в соседние области жидкости).
Плазменные мониторы.
Работа плазменных мониторов очень похожа на работы 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 подаются высокочастотные напряжения. 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.
Высокая яркость, контрастность и отсутствия дрожания являются большими преимуществами таких мониторов. Кроме того, угол по отношению к тому, под которым можно увидеть нормальное изображение на плазменных мониторах – 160° по сравнению с 145°, как в случае с ЖК мониторами. Большим достоинством плазменных мониторов является их срок службы.
Средний срок службы без изменения качества изображения является 30 000 часов. Это в три раза больше чем обычная электронно-лучевая трубка. Единственное, что ограничивает их широкое распространение – это стоимость.
Разновидность монитора – с сенсорным экраном. Здесь общение с компьютером осуществляется путём прикосновения пальцем к определённому месту чувствительного экрана. Этим выбирается необходимый режим из меню, показанного на экране монитора.
Источник: more-it.ru
Обобщенная структура и особенности функционирования мониторов
Сегодня самый распространенный тип мониторов — это CRT (Cathode Ray Tube) мониторы. Как видно из названия, в основе всех подобных мониторов лежит катодно-лучевая трубка, но это дословный перевод, технически правильно говорить электронно-лучевая трубка. Используемая в этом типе мониторов технология была разработана немецким ученым Фердинандом Брауном в 1897 г. и первоначально создавалась в качестве специального инструмента для измерения переменного тока, то есть для осциллографа.
Самым важным элементом монитора является кинескоп, называемый также электронно-лучевой трубкой. Кинескоп состоит из герметичной стеклянной трубки, внутри которой находится вакуум, то есть весь воздух удален. Один из концов трубки узкий и длинный — это горловина, а другой — широкий и достаточно плоский — это экран.
С фронтальной стороны внутренняя часть стекла трубки покрыта люминофором (luminophor). В качестве люминофоров для цветных ЭЛТ используются довольно сложные составы на основе редкоземельных металлов — иттрия, эрбия и т.п. Люминофор — это вещество, которое испускает свет при бомбардировке его заряженными частицами. Заметим, что иногда люминофор называют фосфором, но это не верно, т.к. люминофор, используемый в покрытии ЭЛТ, ничего не имеет общего с фосфором. Более того, фосфор «светится» в результате взаимодействия с кислородом воздуха при окислении до P2O5 и «свечение» происходит небольшое количество времени.
Для создания изображения в ЭЛТ-мониторе используется электронная пушка, откуда под действием сильного электростатического поля исходит поток электронов. Сквозь металлическую маску или решетку они попадают на внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора, которая покрыта разноцветными люминофорными точками.
Поток электронов (луч) может отклоняться в вертикальной и горизонтальной плоскости, что обеспечивает последовательное попадание его на все поле экрана. Отклонение луча происходит посредством отклоняющей системы.
Отклоняющая система состоит из нескольких катушек индуктивности, размещенных у горловины кинескопа. С помощью переменного магнитного поля две катушки создают отклонение пучка электронов в горизонтальной плоскости, а другие две — в вертикальной.
Электроны попадают на люминофорный слой, после чего энергия электронов преобразуется в свет, т.е. поток электронов заставляет точки люминофора светиться. Эти светящиеся точки люминофора формируют изображение, которое вы видите на вашем мониторе. Как правило, в цветном CRT мониторе используется три электронные пушки, в отличие от одной пушки, применяемой в монохромных мониторах, которые сейчас практически не производятся.
Известно, что глаза человека реагируют на основные цвета: красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue) и на их комбинации, которые создают бесконечное число цветов. Люминофорный слой, покрывающий фронтальную часть электронно-лучевой трубки, состоит из очень маленьких элементов : настолько маленьких, что человеческий глаз не всегда может различить их. Эти люминофорные элементы воспроизводят основные цвета, фактически имеются три типа разноцветных частиц, чьи цвета соответствуют основным цветам RGB: отсюда и название группы из люминофорных элементов — триады.
Люминофор начинает светиться, как было сказано выше, под воздействием ускоренных электронов, которые создаются тремя электронными пушками. Каждая из трех пушек соответствует одному из основных цветов и посылает пучок электронов на различные люминофорные частицы, чье свечение основными цветами с различной интенсивностью комбинируется и в результате формируется изображение с требуемым цветом.
Для управления электронно-лучевой трубкой необходима и управляющая электроника, качество которой во многом определяет и качество монитора. Кстати, именно различие в качестве управляющей электроники, создаваемой разными производителями, является одним из критериев определяющих разницу между мониторами с одинаковой электронно-лучевой трубкой.
Итак, каждая пушка излучает электронный луч или поток, или пучок, который влияет на люминофорные элементы разного цвета: зеленого, красного или синего. Понятно, что электронный луч, предназначенный для красных люминофорных элементов, не должен влиять на люминофор зеленого или синего цвета.
Чтобы добиться такого действия используется специальная маска, чья структура зависит от типа кинескопов от разных производителей, обеспечивающая дискретность изображения. ЭЛТ можно разбить на два класса — трехлучевые с дельтаобразным расположением электронных пушек и с планарным расположением электронных пушек. В этих трубках применяются щелевые и теневые маски, хотя правильнее сказать, что они все теневые. При этом трубки с планарным расположением электронных пушек еще называют кинескопами с самосведением лучей, так как воздействие магнитного поля Земли на три планарно расположенных луча практически одинаково и при изменении положения трубки относительно поля Земли не требуется производить дополнительные регулировки.
Виды масок ЭЛТ-мониторов.
Теневая маска (shadow mask) — это самый распространенный тип масок, она применяется со времени изобретения первых цветных кинескопов. Поверхность у кинескопов с теневой маской обычно сферической формы выпуклая. То сделано для того, чтобы электронный луч в центре экрана и по краям имел одинаковую толщину.
Теневая маска состоит из металлической пластины с круглыми отверстиями, которые занимают примерно 25% площади. Находится маска перед стеклянной трубкой с люминофорным слоем. Теневая маска создает решетку с однородными точками: еще называемыми триады, где каждая такая точка состоит из трех люминофорных элементов основных цветов — зеленного, красного и синего — которые светятся с различной интенсивностью под воздействием лучей из электронных пушек. Изменением тока каждого из трех электронных лучей можно добиться произвольного цвета элемента изображения, образуемого триадой точек.
Есть еще один вид трубок, в которых используется «Aperture Grille» апертурная решетка. Эти трубки стали известны под именем Trinitron и впервые были представлены на рынке компанией Sony в 1982 году.
Это решение не включает в себя металлическую решетку с отверстиями, как в случае с теневой маской, а имеет решетку из вертикальных линий. Вместо точек с люминофорными элементами трех основных цветов, апертурная решетка содержит серию нитей, состоящих из люминофорных элементов выстроенных в виде вертикальных полос трех основных цветов. Такая система обеспечивает высокую контрастность изображения и хорошую насыщенность цветов, что вместе обеспечивает высокое качество мониторов с трубками на основе этой технологии.
Щелевая маска (slot mask) — это технология широко применяется компанией NEC под именем «CromaClear». Это решение на практике представляет собой комбинацию теневой маски и апертурной решетки. В данном случае люминофорные элементы расположены в вертикальных эллиптических ячейках, а маска сделана из вертикальных линий. Фактически вертикальные полосы разделены на эллиптические ячейки, которые содержат группы из трех люминофорных элементов трех основных цвето
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 в частности оптических, связанных с упорядоченностью в ориентации молекул.
Как ни странно, но жидкие кристаллы старше ЭЛТ почти на десять лет, первое описание этих веществ было сделано еще в 1888 г. Однако долгое время никто не знал, как их применить на практике. И вот в конце 1966 г. корпорация RCA продемонстрировала прототип LCD-монитора — цифровые часы.
Работа 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.
Таким образом поляроид как бы «просеивает» свет, 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.
Основываясь на этом открытии и в результате дальнейших исследований, стало возможным обнаружить связь между повышением электрического напряжения и изменением ориентации молекул кристаллов для обеспечения создания изображения. Первое свое применение жидкие кристаллы нашли в дисплеях для калькуляторов и в электронных часах, а затем их стали использовать в мониторах для портативных компьютеров. Сегодня, в результате прогресса в этой области, начинают получать все большее распространение LCD-дисплеи для настольных компьютеров.
Экран LCD монитора представляет собой массив маленьких сегментов называемых пикселями, которыми можно манипулировать 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.
При появлении электрического поля, молекулы жидких кристаллов частично выстраиваются вертикально вдоль поля, угол поворота плоскости поляризации света становится отличным от 90 градусов и свет беспрепятственно проходит через жидкие кристаллы.
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, так как первый поляризатор пропускает только свет с соответствующим вектором поляризации.
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 нам отображать даже сложные изображения в цвете. Для вывода цветного изображения необходима подсветка монитора сзади, таким образом, чтобы свет исходил из задней части LCD дисплея. Это необходимо для того, чтобы можно было наблюдать изображение с хорошим качеством, даже если окружающая среда не является светлой. Цвет получается в результате использования трех фильтров, которые выделяют из излучения источника белого света три основные компоненты. Комбинируя три основные цвета для каждой точки или пикселя экрана, появляется возможность воспроизвести любой цвет.
Источник: vuzlit.com