Монитор
Важнейшим устройством отображения информации является монитор. Существует большое количество типов мониторов и видеостандартов.
Прежде чем мы перейдем к обсуждению принципов работы монитора, мы хотели бы договориться сразу, что мониторы будем подразделять на:
1. Мониторы на основе электоронно-лучевой троубки (ЭЛТ);
2.Мониторы на основе жидких кристаллов (жидкокристаллические мониторы).
Мониторы на основе ЭЛТ.
Принцип работы таких мониторов мало отличается отпринципов работы обычного телевизора и заключается в том, что испускаемый электронной пушкой пучок электроннов, попадая на экран, покрытый люминофором. вызывает его свечение.
Заметим что, любое текстовое или графическое изображение на экране монитора состоит из множества точек, представляющих собой минимальный элемент изображения (растр), называемай пикселом.
Разрешающая способность монитора определяется количеством пикселов, которое он может отображать по горизонтали и по вертикали.
Принцип работы мониторов.
Формирование растра.
Для формирования растра в мониторе используются специальные сигналы. В ходе сканирования луч движется по зигзагообразной траектории от левого верхнего угла до правого нижнего. Прямой ход луча по горизонтали осуществляется сигналом строчной (горизонтальной - H.sync) развертки, а по вертикали - кадровой (вертикальной - V.sync) развертки.
Таким образом, наиболее важными для монитора является следующие параметры: частота вертикальной и горизонтальной развертки.
Формирование цветного изображения.
В соответствии с особенностями человеческого зрения, в ЭЛТ цветного монитора имеются три электронные пушки с отдельными схемами управления, а на внутренную поверхность экрана нанесен люминофор трех основных цветов: красный, зеленый, синий (red, green, blue - RGB). И каждая электронная пушка стреляет толькопо всоему цвету, это делается с помощью цветоделительной маски.
В зависимости от расположения электронных пушек и конструкции цветоделительной маски различают ЭЛТ четырех типов, используемых в современных мониторах:
1. ЭЛТ с теневой маской (Shadow mask);
2. ЭЛТ с улучшенной теневой маской (EDP - Enchanced Dot Pitch);
3. ЭЛТ со щелевой маской (Slot mask);
4. ЭЛТ с аппертурной решеткой (Aperture grill, AG).
Теневая маска представляет собой металлическую пластину из специального материала - инвара с системой отверстий, соответсвующих точкам люминофора, нанесеным на внутреннюю поверхность кинескопа. Очень низкий коэффициент линейного расширения инвара обеспечивает стабильность формы теневой маски при ее разогреве за счет электронной бомбардировки.
Апертурная решетка образована системой щелей, выполняющих ту же функцию, что и отверстия в теневой маске.
Характеристики мониторов.
Диагональ экрана монитора
Диагональю экрана монитора называется расстояние между левым нижним и правым верхним углом экрана.
Это расстояние измеряется в дюймах. Главной особенностью здесь является то, что производители при вычислении диагонали учитывают еще и черныю рамку вокруг рабочей области экрана, поэтому диагональ экрана отличается от размера рабочей области.
Размер зерна экрана (Dot pitch)
Качество изображения в значительной степени зависит от типа используемой цветоделительной маски. Важнейшей характеристикой маси является расстояние между ближайшими отверстиями, предназначенными для луча одного цвета. Это расстояние измеряетсяв милиметрах. Очевидно, что чем меньше расстояние между отверстиями и чем больше этих отверстий, тем выше качество изображения.
Все мониторы с зерном более 0,28 мм относятся к категории дешевых. Лучшие мониторы имеют зерно 0,26 мм. Но в принципе чем меньше размер зерна, тем лучше качество монитора.
Спецификации MPR II, TCO 92, TCO 95, TCO 99.
В настоящее время практически все выпускаемые мониторы имеют низкий уровень излучения - так называемые LR-мониторы (Low radiation). Они отвечают одной стандарта MPR, выработанных Шведским национальным советом по измерениям и тестированию (Swedish National Board of Measurement and Testing) или ТСО 92, разработанный шведской конфедерацией профессиональных служащих (The Swedish Confederation of Professional Employees).
Спецификация MPR II, утвержденная в декабре 1990 г, устанавливает нормы для магнитных полей, определяет уровень излучения в полосе частот от 5 Гц до 400 кГц, а также на электрические поля.
Появившийся в 1992 г. стандарт ТСО 92 налагает более жесткие требования к мониторам. Это выражается, во-первых, в более низких значениях предельных уровней излучения, и,во-вторых, в меньшей дистанции напротив экрана при проведении измерений (50 см MPR II против 30 см в TCO 92).
Стандарт ТСО 95 отличается от ТСО 92 тем, что он накладывает ограничения не только на монитор, но и на весь ПК в целом и ограничевает использование вредних веществ при производстве.
Жидкокристаллические мониторы.
Несмотря на широкое распространение, мониторы на основе ЭЛТ имеют ряд существенных недостатков, ограничивающих использование мониторов. Такими недостатками являются:
• Большие масса и габариты;
• Значительное энергопотребление, наличие тепловыделения;
• Излучения вредные для здоровья человека;
• Значительная нелинейность растра, сложность его коррекции.
Для устранения этих недостатков были созданы мониторы на основе жидких кристаллов, которые будем называть ЖК-мониторами
Основным элементом ЖК-монитора является ЖК-экран, состоящий из двух панелей, выполненых из стекла, между которыми размещен слой жидкокристаллического вещества. Эти стеклянные панели называют подложками. Как и в обычном мониторе, экран ЖК-монитора представляет собой совокупность отдельных элементов -- ЖК-ячеек, каждая из которых генерирует 1 пиксел изображения. Однако, в отличие от зерен люминофора ЭЛТ, ЖК-ячейка сама не генерирует свет, а лишь управляет интенсивностью проходящего света, поэтому ЖК-мониторы всегда используют подсветку.
Принцип действия ЖК-мониторов.
По сути ЖК-ячейка представляет собой электронно-управляемый светофильтр. Жидкокристаллическое вещество, размещенное между подложками, имеет молекулы вытянутой формы, называемые нематическими. Благодаря этому молекулы ЖК-вещества имеют упорядоченную ориентацию, что приводит к появлению оптической анизотропии, при которой показатель преломления ЖК-вещества зависит от направления распространения световой волны. Если нанести на подложки мелкие бороздки, то молекулы ЖК-вещества будут ориентированы вдоль этих бороздок. Другим важным свойством ЖК-вещества является зависимость ориентации молекул от направления внешнего электрического поля. Используя два этих свойства, можно создать электронно-управляемый светофильтр.
Подсветка ЖК-экрана.
В качестве ламп подсветки ЖК-экранов используют специальные электролюмисцентные лампы с холодным катодом, характеризующиеся низким энергопотреблением. Это позволяет снизить энергопотребление таких мониторов. В зависимости от места расположения подсветки экраны бывают с подсветкой сзади или с подсветкой сбоку.
Если пиксел изображения образован единственой ЖК-ячейкой, изображение будет монохромным, для получения цветного изображения ЖК-ячейки объединяют в триады, снабжая каждую светофильтром, пропускающим один из трех основных цветов.
Характеристики ЖК-мониторов.
Размер и ориентация экрана.
В отличие от ЭЛТ мониторов, размер ЖК-монитора и рабочей области совпадают (практически). Это обусловлено отсутствием искажений у ЖК-мониторов.
Другим приятным отличием ЖК-мониторов является то, что ЖК-монитор можно поворачивать вокруг своей оси, так называемая портретная и ладшафтная ориентация.
Поле обзора.
Небольшое поле обзора и блики были всегда слабыми местами ЖК-мониторов. Поле обзора обычно характеризуется углами обзора, отсчитываемыми от перпендикуляра к плоскости экрана по горизонтвали и вертикали. На данный момент поле обзора составляет 160° градусов по вертикали и горизонтали; если смотреть под большим углом, то нельзе ничего увидеть на экране монитора.
Разрешение.
Важной особенностью плоскопанельных мониторов является то, что они предназнчены для работы с каким-либо одним разрешением, оптимальным с точки зрения качества изображения.
И при изменении этого разрешения на другое появляются "шероховатости". Это связано с тем, что в ЖК-мониторах понятие пиксел и зерно означают одно и тоже.
Яркость.
Важнейшим параметром, на который следует обратить внимание при выборе ЖК-монитора, является яркость. Чем выше яркость, тем лучше: изображение будет более красочным, блики станут менее заметным,углы обзора увеличатся. Яркость всегда можно уменьшить с помощью регуляторов. а вот недостаток пополнить нельзя!
Контрастность.
Чем выше контрастность, те более четкое изображение можно получить, обозначается обычно n:1, чем n больше тем лучше. Высококачественная цветопередача требует контрастности 300:1 и более.
Инерционность.
Инерционность ЖК-экрана характеризуется минимальным временем, необходимым для активизации ячейки. Инерционность современных мониторов составляет 30-70 мкс, т.е.соответсвует значениям аналогичных параметров обычных мониторов.