| Скачать .docx |
Реферат: Дисплеи, их эволюция, направление развития
РЕФЕРАТ
Дисциплина: «Информатика»
Тема: Дисплеи, их эволюция, направление развития
Содержание
Введение……………………………………………………………………..3
1. Основные требования к мониторам…………………………………...4
2.Виды мониторов……………………………………………………...5
2.1. Мониторы с электронно-лучевой трубкой………………..5
2.2. Жидкокристаллические мониторы…………………….….9
2.3. Плазменные мониторы…………………………………….11
3. Характеристики мониторов……………………………………….11
3.1 Размер экрана………………………………………………11
3.2 Эффективное разрешение…………………………………13
3.3 Типы развертки……………………………………………14
3.4 Частота регенерации……………………………………...15
3.5 Полоса пропускания………………………………………16
3.6 Экранные покрытия……………………………………….16
3.7 Плоскость экрана………………………………………….17
4. Прочие характеристики монитора……………………………………18
5. Стандарты для мониторов…………………………………………….19
6. Тенденции и направления развития мониторов……………………..22
7. Заключение…………………………………………………………….23
8. Список использованных источников и литературы………………...24
ВВЕДЕНИЕ
Монитор - это устройство вывода графической и текстовой информации в форме, доступной пользователю. Мониторы входят в состав любой компьютерной системы. Они являются визуальным каналом связи со всеми прикладными программами и стали жизненно важным компонентом при определении общего качества и удобства эксплуатации всей компьютерной системы. В настоящее время развитие компьютерных технологий требует разработки новых мониторов большего размера и новых возможностей. Создаваемые новые программы по работе с трехмерной графикой уже не могут нормально воспроизводиться на старых мониторах. Все это привело компаний-разработчиков к усовершенствованию тех технологий в области воспроизведения информации, которые имеют место быть. Поэтому, эта проблема и стала одной из важных в компьютерной технике.
Монитор следует отнести к самой “долгоживущей” или “консервативной” компоненте в компьютерной системе (с точки зрения замены и модификации). Действительно, многие производят модернизацию материнской платы, винчестера, наращивают память, устанавливают дополнительные устройства, однако монитор меняется крайне редко. Дело в том, что цена составляет ощутимую долю от стоимости компьютера, вследствие чего его замена представляет серьезный финансовый шаг, на который не всегда просто решиться. Кроме того, при попытке продажи старого монитора его цена будет близка к нулевой из-за подержанности.
Цены на мониторы меняются значительно меньше, чем на все другие компоненты компьютера, поскольку в их производстве в значительной мере используется ручной труд, крупногабаритное оборудование и дорогостоящие материалы. Все это имеет вполне определенное денежное выражение, заложенное в стоимость аппарата. В отличие от мониторов, стоимость остальных комплектующих определяется современными автоматизированными и не очень металлоемкими техническими процессами, которые непрерывно совершенствуются.
Стремительный прогресс в области технологий, удешевляющий стоимость чипов, фантастически увеличивает и их возможности по производительности, объемам памяти и т.д. Поэтому так быстро “устаревают” процессоры, видеоадаптеры и прочие комплектующие. Что касается мониторов, то и в отношении технического совершенствования они столь же консервативны. Сейчас нормой считается цветной монитор с цифровым управлением (которое реализовано практически на всех современных 15-дюймовых и более дисплеях), сертифицированный по уровням электромагнитных излучений. Все такие аппараты имеют возможность автоматического выбора частот синхронизации и поддержания частоты обновления кадров не ниже 70 Гц для построчной развертки при высоком напряжении. Пожалуй, в этом и состоят сегодня главные достижения в области мониторостроения, которым соответствуют все популярные модели. По крайней мере, с тех пор, как устройства с указанными характеристиками появились на рынке, ничего радикального в плане улучшения параметров не произошло. Появление тех или иных органов управления, поддержка Plug–and-Play и режимов энергосбережения, оснащение средствами мультимедиа – все это скорее дань моде и способы рекламирования продукции, не сильно улучшающие основную потребительскую функцию монитора – качественное воспроизведение выводимого на него изображения.
Основные требования к мониторам
Можно выделить две основные области применения персональных компьютеров, различающиеся по требованиям к видеосистеме, основным компонентом которой является монитор.
Работа с программами общего назначения, применяющимися в доме и офисе (текстовые процессоры типа Word, электронные таблицы, базы данных, работа с Web-приложениями в Internet, игровые программы и т.п.). Эти программы являются самыми “нетребовательными” к монитору, который может быть не самым дорогим из имеющихся в данном типоразмере. Если пользователь ограничивается этим классом программ, то при наличии средств основное внимание следует уделить вопросам низких уровней излучения и немерцающего изображения при максимально возможном разрешении.
Работа с профессиональными (а значит – дорогостоящими) графическими пакетами. К их числу следует отнести, например, системы автоматического проектирования (AutoCAD и подобные ему программные продукты), издательские системы и системы создания художественных образов (программы компьютерной графики, анимации, обработки видеоизображений в реальном времени и т.д.). Мониторы, предназначенные для этой категории пользователей, должны обеспечивать хорошее немерцающее изображение при разрешении (Resolution) не ниже 1280х1024 пикселов (pixel - picture element, минимальный элемент, из которого создается изображение), а для некоторых приложений - 1600х1200. Кроме того, эти мониторы должны иметь минимальные геометрические искажения по всему полю экрана и обеспечивать возможность их качественной коррекции. Для работы с цветными иллюстрациями очень важным требованием является возможность цветовой калибровки, и равномерность цветов по всему полю монитора. На некоторых 20- и 21-дюймовых дисплеях предусмотрена аппаратная цветокалибровка по пробному отпечатку при помощи дополнительного внешнего устройства. Это очень важно для цветной полиграфии, где важнейшая задача состоит в обеспечении максимального соответствия того, что видит художник на экране, и того, что затем получится на бумаге.
В соответствии с описанными применениями можно говорить о мониторах для домашних и офисных компьютеров, а также о мониторах для профессиональных систем.
Виды мониторов
Мониторы с электронно-лучевой трубкой
Самый первый тип мониторов - это CRT (Cathode ray tube) мониторы. В основе всех подобных мониторов лежит катодно-лучевая трубка, но технически правильно говорить электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). Используемая в этом типе мониторов технология была создана много лет назад и первоначально создавалась в качестве специального инструментария для измерения переменного тока, проще говоря - осциллографа. Развитие этой технологии применительно к созданию мониторов за последние годы привело к производству все больших по размеру экранов с высоким качеством и при низкой стоимости. Сегодня найти в магазине 14" монитор очень сложно, а ведь года три четыре назад это был стандарт. Сегодня наблюдается явная тенденция в сторону 17" экранов.
Рассмотрим принципы работы CRT мониторов. CRT монитор имеет стеклянную трубку, внутри которой находится вакуум. С фронтальной стороны внутренняя часть стекла трубки покрыта люминофором. Для создания изображения в CRT мониторе используется электронная пушка, которая испускает поток электронов сквозь металлическую маску или решетку на внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора, которая покрыта разноцветными люминофорными точками. Поток электронов на пути к фронтальной части трубки проходит через модулятор интенсивности и ускоряющую систему, работающие по принципу разности потенциалов. В результате электроны приобретают большую энергию, часть из которой расходуется на свечение люминофора. Эти светящиеся точки люминофора формируют изображение, которое вы видите на вашем мониторе. В цветном CRT мониторе используется три электронные пушки. Люминофорный слой, покрывающий фронтальную часть электронно-лучевой трубки, состоит из очень маленьких элементов. Эти люминофорные элементы воспроизводят основные цвета. Фактически имеются три типа разноцветных частиц, чьи цвета соответствуют основным цветам: красный, зеленый и синий. Каждая из трех пушек соответствует одному из основных цветов и посылает пучок электронов на различные частицы люминофора, их свечение основными цветами с различной интенсивностью комбинируется, и в результате формируется изображение с требуемым цветом. Например, если активировать красную, зеленую и синюю люминофорные частицы, то их комбинация сформирует белый цвет.
Для управления электронно-лучевой трубкой необходима и управляющая электроника, качество которой во многом определяет и качество монитора. Кстати, именно разница в качестве управляющей электроники, создаваемой разными производителями, является одним из критериев, определяющих разницу между мониторами с одинаковой электронно-лучевой трубкой.
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, обеспечивающая дискретность (растровость) изображения. ЭЛТ можно разбить на два класса: трехлучевые с дельтаобразным расположением электронных пушек и с планарным расположением электронных пушек. В этих трубках применяются щелевые (Slot mask) и теневые маски (Shadow mask).
Теневая маска (Shadowmask) - это самый распространенный тип масок для CRT мониторов. Теневая маска состоит из металлической сетки перед частью стеклянной трубки с люминофорным слоем. Отверстия в металлической сетке работают как прицел, именно этим обеспечивается то, что электронный луч попадает только на требуемые люминофорные элементы и только в определенных областях. Теневая маска создает решетку с однородными точками, где каждая такая точка состоит из трех люминофрных элементов основных цветов - зеленного, красного и синего, которые светятся с различной интенсивностью под воздействием лучей из электронных пушек. Минимальное расстояние между люминофорными элементами одинакового цвета называется шаг точки (dotpitch) и является индексом качества изображения. Шаг точки обычно измеряется в миллиметрах. Чем меньше значение шага точки, тем выше качество воспроизводимого на мониторе изображения. Теневая маска применяется в большинстве современных мониторов.
Щелевая маска (Slotmask) - это технология широко применяется компанией NEC. 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 цветов. Минимальное расстояние между двумя ячейками называется щелевым шагом (slotpitch). Чем меньше значение щелевого шага, тем выше качество изображения на мониторе. Кроме мониторов NEC, щелевая маска также используется в мониторах Panasonic.
Есть и еще один вид трубок, в которых используется "Aperture Grill" (апертурная или теневая решетка). Эти трубки стали известны под названием Trinitron и впервые были представлены на рынке компанией Sony еще в 1982 году. В трубках с апертурной решеткой применяется оригинальная технология, где имеется три лучевые пушки, три катода и три модулятора, но при этом имеется одна общая фокусировка. 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.
Минимальное расстояние между полосами люминофора одинакового цвета называется шагом полосы (strippitch) и измеряется в миллиметрах. Чем меньше значение шага полосы, тем выше качество изображения на мониторе. Заметим, что нельзя напрямую сравнивать размер шага для трубок разных типов: шаг точек трубки с теневой маской измеряется по диагонали, в то время как шаг апертурной решетки, иначе называемый горизонтальным шагом точек, - по горизонтали. Поэтому при одинаковом шаге точек трубка с теневой маской имеет большую плотность точек, чем трубка с апертурной решеткой. А вот расстояние между отверстиями маски измеряется в миллиметрах. Чем меньше шаг точки, тем лучше монитор: изображения выглядят более четкими и резкими, контуры и линии получаются ровными и изящными. Стандартной для 14" монитора является величина равная 0,28 мм, встречаются также 0,26; 0,21; 0,31; 0,22 мм и др.
Жидкокристаллические мониторы
LCD (Liquid crystal display) мониторы сделаны из вещества, которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Фактически это жидкости, обладающие анизотропией свойств, связанных с упорядоченностью в ориентации молекул. Молекулы жидких кристаллов под воздействием электричества могут изменять свою ориентацию и вследствие этого изменять свойства светового луча проходящего сквозь них. 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 кварцевых часах, а затем их стали использовать в мониторах для портативных компьютеров. Сегодня, в результате прогресса в этой области, начинают получать все большее распространение LCD мониторы для настольных компьютеров.
Экран LCD монитора представляет собой массив маленьких сегментов (называемых пикселями), которые могут манипулироваться для отображения информации. 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 так, чтобы свет порождался в 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 цвета. Комбинируя три основные цвета для каждой точки или пикселя экрана, появляется возможность воспроизвести любой цвет.
Существует несколько разновидностей ЖК мониторов: монохромный с пассивной матрицей, цветной с пассивной матрицей, цветной аналоговый с активной матрицей и самый современный цветной, цифровой с активной матрицей.
Первые LCD дисплеи были очень маленькими, около 8 дюймов, в то время как сегодня они достигли 15" размеров для использования в ноутбуках, а для настольных компьютеров производятся 19" и более 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 (Super twisted nematic) технологии.. Технология STN позволяет увеличить угол кручения ориентации кристаллов внутри LCD дисплея с 90° до 270°, что обеспечивает лучшую контрастность изображения при увеличении размеров монитора.
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, который у LCD монитора фиксирован. При этом есть возможность использовать и более низкое, чем native, разрешение. Для этого есть два способа. Первый называется центрирование. Суть метода в том, что для отображения изображения используется только то количество пикселей, которое необходимо для формирования изображения с более низким разрешением. В результате изображение получается не во весь экран, а только в середине. Все неиспользуемые пиксели остаются черными, т.е. вокруг изображения образуется широкая черная рамка. Второй метод называется растяжение. Суть его в том, что при воспроизведении изображения с более низким, чем native, разрешением, используются все пиксели, т.е. изображение занимает весь экран. Однако из-за того, что изображение растягивается на весь экран, возникают небольшие искажения, и ухудшается резкость. Поэтому при выборе LCD монитора важно четко знать, какое именно разрешение вам нужно. К преимуществам LCD мониторов можно отнести то, что они действительно плоски в буквальном смысле этого слова, а создаваемое на их экранах изображение отличается четкостью и насыщенностью цветов. Потребляемая и рассеивамая мощность у LCD мониторов существенно ниже, чем у CRT мониторов.
Плазменные мониторы
Эта технология носит название PDP (Plasmadisplaypanels) и FED (Fieldemissiondisplay). Работа плазменных мониторов очень похожа на работу неоновых ламп, которые сделаны в виде трубки, заполненной инертным газом низкого давления. Плазменные экраны создаются путем заполнения пространства между двумя стеклянными поверхностями инертным газом, например аргоном или неоном. Фактически, каждый пиксель на экране работает как обычная флуоресцентная лампа. Высокая яркость и контрастность наряду с отсутствие дрожания являются большими преимуществами таких мониторов. Кроме того, угол по отношению к нормали, под которым можно 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. 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.
Характеристики мониторов
Размер экрана
Один из основных параметров монитора – размер экрана по диагонали. Именно этот параметр в основном влияет на цену прибора. Выпускают мониторы с экраном 14, 15, 17, 19, 21 и 22 дюйма. Есть и большие экраны, но такие мониторы используют для презентаций, а не для работы.
Рассмотрим подробнее, что подразумевается под различными терминами, имеющими отношение к размеру диагонали кинескопа. Под термином “размер” (Size) монитора обычно производителями понимается внешний диагональный размер кинескопа. Именно этот размер и указывается, когда говорят о 14-,15-,17-,20- и 21-дюймовых мониторах. Реальный размер изображения несколько меньше и зависит от технологических особенностей изготовления. Более информативным параметром является полезная площадь экрана – Viewable Size, Nominal Display Size, Video Image Area, Full Screen, Viewable Image Size(VIS), или Maximum Display Area, которая определяет реальную площадь, покрытую люминофором и на которой в принципе может создаваться изображение.
Однако и это не является полной геометрической характеристикой монитора. Дело в том, что производители мониторов не всегда обеспечивают полное использование площади экрана, покрытой люминофором, что связано с обработкой сигналов синхронизации и формированием соответствующих напряжений, подаваемых на электроды кинескопа. Все современные дисплеи имеют органы управления, позволяющие растянуть изображение до экрана (точнее, до границ полезной площади), что указывается в спецификации на мониторы термином Overscan. Однако именно на краях экрана труднее всего обеспечивать необходимую фокусировку и сведение лучей, а также полностью компенсировать искажения геометрических размеров искажения геометрических размеров изображения, поэтому устраивающий пользователя четкий и “некривой” размер изображения обычно немного меньше размера полезной площади. Следует заметить, что в режиме предельного разрешения и частоты кадровой развертки размер изображения может быть меньше, чем в других режимах. В мониторах с цифровым управлением предусмотрены заводские установки (Preset Modes) размера изображения и компенсации геометрических изображений. Как правило, эти установки определяют размер изображения на 15-20 мм по горизонтали и на 10-15 мм по вертикали для 15-дюймовых мониторов (соответственно, для 17-дюймовых – 20-25 и 15-20 мм) меньше размера полезной площади. В большинстве описаний изготовители мониторов приводят размер изображения, называемый Active Display Size, Standard Display Area, Recommended Display Area и т.д.
Эффективное разрешение.
При выборе размера монитора главным аргументом в пользу покупки устройства с большой диагональю является желание видеть большой объем редактируемого в текстовом редакторе документа, большое количество ячеек электронной таблицы, иметь возможность работы одновременно с несколькими окнами (например, в Internet) и т.д. Поэтому важна “вместимость” экрана монитора, определяемая его разрешением, при котором с аппаратом можно долго работать без утомления и напряжения. Обычно в паспортных данных приводится такой параметр, как предельное или максимальное разрешение, которое для 15-дюймовых мониторов не превышает 1280х1024 пикселов, а для 17-дюймовых – 1600х1200 пикселов. На предельном разрешении мониторы обеспечивают частоту смены кадров коло 60 Гц, что не является удовлетворительной величиной для нормальной работы. При наличии хорошей видеокарты, соответствующих драйверов и минимальной сноровки пользователь может любой монитор “заставить” работать с предельным разрешением для данного типоразмера, даже если в паспорте указана меньшая величина. Однако вопрос “комфортности” работы с тем или иным разрешением остается за пределами паспортных характеристик. Режим большего разрешения позволяет выводить страницу большей площади, однако экранный интерфейс (кнопки, пиктограммы, меню и т.д.) при этом также уменьшается, что не всегда удобно для работы, вследствие размытости изображений, напряжения зрения и т.д. Поэтому монитор лучше характеризовать параметром, который следует назвать эффективное разрешение. Эта величина различна для разных моделей, но именно она является истинной характеристикой информационной емкости. Эффективное разрешение – величина достаточно субъективная для каждого пользователя и определяется остротой его зрения, возрастом и отношением к своему здоровью. Для 15-дюймовых устройств оно должно быть равно 1024х768 пикселов. Соответственно, для аппаратов 17 дюймов эффективное разрешение должно быть 1280х1024. Предлагаемые критерии рассчитаны на пользователей не преклонного возраста.
Эффективное разрешение следует отнести к разряду исключительно важных параметров.
Типы развертки
В режимах высокого разрешения немаловажным фактором является тип развертки: построчная (Non-Interlaced) или чересстрочная. При построчном способе формирования изображения все строки кадра выводятся в течение одного периода кадровой развертки, то есть передача всех строк на экране монитора за один прием без чередования. Обладающие построчной разверткой мониторы позволяют быстрее выводить изображение на экран, и менее подвержены мерцанию. Все современные мониторы являются мониторами с построчной разверткой. При чересстрочном способе за один период кадровой развертки выводятся нечетные строки изображения, за второй – нечетные. Поэтому говорят, что один кадр делится на два поля. Заметно, что в случае чересстрочной развертки частота кадров снижается вдвое. В чем же их различие? Мониторы с построчной разверткой обладают лучшими характеристиками, так как они воспроизводят изображение на экране быстрее и без мерцания. Они также имеют более резкие и четкие изображения. Все мониторы высокого качества отображают изображения во всех режимах разрешения с построчной разверткой. Мониторы, имеющие "штатные" режимы с чересстрочной разверткой ни одной из ведущих фирм, производящих мониторы, не выпускаются.
Частота регенерации
Это одна из важнейших характеристик монитора, определяющая скорость, с которой происходит воспроизведение кадра или полное восстановление (обновление) экрана в единицу времени. Частота регенерации измеряется в Hz (Герцах, Гц), где один Гц соответствует одному циклу в секунду. Частота регенерации дисплея и соответствующие характеристики графической платы, с которой работает монитор, предопределяют мерцание изображения для всех режимов работы монитора. Чем выше частота регенерации, тем меньше мерцание экрана и, как следствие, комфортнее условия работы в силу значительно меньшей утомляемости глаз пользователя. Стандарты VESA определяют сегодня частоту кадровой развертки в отсутствие мерцания изображения для любых режимов работы монитора не хуже 85 Гц. Частота строчной развертки, выражающаяся в килогерцах (кГц), равна количеству строк, которое луч может пробежать за одну секунду. Более высокая частота строчной развертки позволяет выводить на экран изображения с более высоким разрешением. Частота кадровой развертки или частота смены кадров, выраженная в герцах (Гц), соответствует частоте кадров: сколько раз луч формирует полное изображение - от самой верхней строки до самой нижней за одну секунду. Чем выше частота кадровой развертки, тем меньше уровень нежелательного мерцания изображения, на которое невольно реагируют глаза и, следовательно, меньше нагрузка на зрение. Заметим, что чем больше экран монитора, тем более заметно мерцание. Значение частоты регенерации зависит от используемого разрешения, от электрических параметров монитора и от возможностей видеоадаптера. Частоты строчной и кадровой разверток подбираются так, чтобы сформировать на экране изображение с высоким разрешением и отсутствием мерцания. Минимально допустимая частота кадровой развертки - 72 Hz. Но это минимум, при этом многие пользователи замечают мерцание экрана, особенно в помещении, освещенном люминисцентными лампами.
Полоса пропускания
Полоса пропускания - это диапазон в частот в МГц, в пределах которого гарантирована устойчивая работа монитора. Полоса пропускания также может быть представлена как быстродействие монитора, с которым он способен воспринять графическую информацию в условиях воспроизведения изображения с максимальным разрешением, и рассчитана по формуле: W = Hmax * Vmax * Fmax , где Hmax – максимальное разрешение по вертикали, Vmax – максимальное разрешение по горизонтали, Fmax – максимальная частота кадров.
Экранные покрытия
Во время работы монитора поверхность его экрана подвергается интенсивной электронной бомбардировке, в результате чего может накапливаться заряд статического электричества. Это приводит к тому, что поверхность экрана “притягивает” большое количество пыли, а кроме того, при прикосновении рукой к заряженному экрану пользователя может неприятно “щелкнуть” слабый электрический разряд. Для уменьшения потенциала поверхности экрана на него наносят специальные проводящие антистатические покрытия, которые в документации обозначают сокращением AS – anti-static.
Следующая цель нанесения покрытий – устранение отражений окружающих предметов в стекле экрана, которые мешают при работе. Это так называемые антиотражающие покрытия (anti-reflection, AR). Для уменьшения эффекта отражения поверхность экрана должна быть матовой. Один из способов получения такой поверхности – травление стекла для получения не зеркального, а диффузного отражения. В последнее время для получения антиотражающих покрытий используют тонкий слой двуокиси кремния (Silica – кварц), на котором травятся профилированные горизонтальные канавки, препятствующие попаданию отражения внешних предметов в поле зрения пользователя (при нормальном положении его около монитора).
Еще один неблагоприятный фактор, с которым борются путем обработки экрана - блики от внешних источников света. Для уменьшения этих эффектов на поверхность монитора наносится слой диэлектрика с малым показателем преломления, имеющим низкий коэффициент отражения. Такие покрытия называются антибликовыми или антиореольными (anti-glare, AG).Обычно применяют комбинированные многослойные покрытия, сочетающие защиту от нескольких мешающих факторов. Фирмой Panasonic разработано покрытие, в котором применены все описанные виды покрытий, и оно имеет название AGRAS (anti-glare, anti-reflection, anti-static). Для увеличения интенсивности проходящего полезного света между экранным стеклом и слоем с низким коэффициентом отражения наносится переходной слой, имеющий коэффициент преломления, средний между стеклом и внешним слоем (эффект просветления), обладающий еще и проводящими свойствами для снятия статического заряда.
Иногда используются другие комбинации покрытий – ARAG(anti-reflection, anti-glare) или ARAS (anti-reflection, anti-static). В любом случае покрытия несколько снижают яркость и контрастность изображения и влияют на цветопередачу, однако удобство работы с монитором, получаемое от применения покрытий, окупает эти недостатки. Проверить наличие антибликового покрытия можно визуально, рассматривая отражение от внешнего источника света при выключенном мониторе и сравнивая его с отражением от обычного стекла.
Наличие антибликовых и антистатических покрытий стало нормой для современных мониторов, а некоторые различия в качестве покрытий, определяющие их эффективность и степень искажения изображения, связанные с технологическими особенностями, практически не влияют на выбор модели.
Плоскостность экрана
Экраны мониторов могут быть двух типов: выпуклые и плоские. Экран типичного дисплея выпуклый. Такая конструкция характерна для большинства ЭЛТ. Обычно экран искривлен как по вертикали, так и по горизонтали. В некоторых моделях используется конструкция Trinitron в которой поверхность экрана имеет небольшую кривизну только в горизонтальном сечении. В таком экране возникает гораздо меньше бликов и улучшается качество изображения.
Чем “площе” экран, тем меньше искажаются на нем геометрические фигуры. На 14-дюймовых мониторах применяются сферические экраны, которые имеют довольно большую кривизну (R – 0,5 м) по обоим направлениям. Затем появились сферические кинескопы с меньшей кривизной (для 15 дюймов – R=1 м), которые по сравнению с их предшественниками выглядели почти идеально плоскими. И, наконец, появились совершенно плоские кинескопы (по всем направлениям) – PanaFlat компании Panasonic.
Кроме уменьшения геометрических искажений более плоские экраны обладают лучшими антибликовыми свойствами в силу действия обычных законов отражения.
Прочие характеристики мониторов
Полезным новшеством в некоторых моделях трубок является использование системы динамической фокусировки, которую также называют двойной фокусировкой, так как в ней используются две системы отклоняющихся линз (Double Focus, Dynamic Focus, Dynamic Astigmatism Control). Электронный луч, имеющий круглое сечение на выходе из отклоняющей системы, во всех частях экрана, кроме центра, попадает на поверхность кинескопа под некоторым углом, вследствие чего образуемое им пятно имеет форму эллипса, ориентация, которого зависит от точки падения на экран. Это явление называется астигматизмом. Кроме того, различаются расстояния от электронной пушки до разных точек экрана, поэтому фокусное расстояние электрической линзы должно меняться в зависимости от того, в какую часть экрана направлен электронный пучок. Для уменьшения астигматизма в отклоняющей системе применяются специальные квадроугольные линзы, которые могут изменять фокусное расстояние по горизонтали и вертикали и делать их независимыми друг от друга, в результате чего пучок на выходе из отклоняющей системы имеет эллиптическое сечение, а на экране образуется круглое пятно. Применение двух систем фокусирующих линз позволяет подстраивать суммарное фокусное расстояние и получать одинаково хорошую фокусировку во всех частях экрана, за счет чего обеспечивается более четкое изображение на краях экрана. Применение двойной фокусировки действительно улучшает возможности монитора. Следует отметить, что двойной фокус применяется на очень небольшом количестве 15-дюймовых аппаратов (Sony и NEC); чаще он применяется на мониторах с размером экрана не менее 17 дюймов, на которых эффект астигматизма и отличие длины пучка от положения точки выражены сильнее.
Еще одним параметром монитора является материал люминофора. Обычно это фосфор Р22 со средне-короткой длительностью послесвечения. Часто упоминается максимальный угол отклонения луча (Deflection), который составляет 90 градусов и определяет отношение ширины кинескопа к его глубине. Практически все мониторы имеют темный экран (Darkface), повышающий контрастность изображения и улучшающий качество цветопередачи. Для этой цели при изготовлении кинескопа применяют стекло с низким коэффициентом пропускания (Transmission Rate, TM), что делает изображение отдельных точек люминофора, видимое через экран, более отчетливым и препятствует нежелательному смещению цветов при прохождении лучей через экранное стекло. Правда, при этом понижается яркость изображения, поэтому выбирают некоторый компромиссный коэффициент прозрачности, который находится в пределах 40-50%.
Стандарты для мониторов
В настоящее время в данной области отсутствует единая международная система стандартов, поэтому существует множество национальных стандартов, ряд из них стали общепризнанными.
Большинство стандартов являются общими для всех узлов компьютера, однако есть и специфические, например ТСО’91, которые относятся только к мониторам.
Разработкой единых стандартов занимается Международная организация по стандартизации (International Standards Organization, ISO). Одним из них является стандарт ISO 9001, который пришел на смену применяемому ранее стандарту BS 5750.Этот стандарт относится только к качеству и уровню производства аппаратуры, но не к самой аппаратуре, поэтому ссылка на него не может служить гарантией качества монитора.
Стандарты безопасности
IEC 950 –стандарт Международной электротехнической комиссии (International Electrotechnical Commission), определяющий нормы электробезопасности на электротехническое оборудование. Целью стандарта является предотвращение повреждений и ущерба, которые могут возникнуть в результате поражения электрическим током, загорания, короткого замыкания, механических поломок и т.п.
Еще одним стандартом можно назвать часть комплексного норматива СЕ mark, или просто СЕ. Это общий стандарт для стран ЕС, тем не менее некоторые страны имеют свои национальные стандарты безопасности, поэтому в документации часто указывается на соответствие аппаратуры нормативам DEMKO (Датского электротехнического комитета сертификации и контроля качества), NEMCO (Электротехнического института управления качеством Норвегии), SEMCO (Института сертификации и контроля качества Швеции) и финскому стандарту FIMKO.
В комплексном стандарте TŰV/Rhienald также содержится раздел GS, посвященный безопасности.
К стандартам электробезопасности можно отнести и документы, определяющие виды сетевых соединителей (вилок). К ним относятся нормативы UL и CSA.
Эргономические стандарты
Эта группа стандартов включает требования и рекомендации по охране здоровья и условий труда. Они касаются освещения, конструкции аппаратуры, удобства расположения органов управления и экрана монитора относительно уровня глаз, возможностей поворота дисплея для обеспечения его удобного положения и т.п. К числу эргономических стандартов относятся международный стандарт BS 7179 и пришедший ему на смену ISO 9241-3. Эргономические нормы включены в комплексный стандарт TŰV/Rheinald (подраздел TŰV/Rheinal Ergnomie), а также в новый комплексный стандарт ТСО`99.
Наиболее важные эргономические требования к мониторам, связанные с частотой кадровой развертки не ниже 75 Гц, заключены в стандарте ErgoVga ассоциации VESA, но этот стандарт почему-то почти не используется.
Отдельно следует упомянуть стандарты по электромагнитным излучениям, которые также можно было бы отнести к эргономическим.
Стандарты уровней излучений
Наиболее известным в данной группе является шведский стандарт MPR II (Swedish National Board of Measurements and Testing), принятый в конце 1990 г. Он определяет уровень электромагнитного излучения в двух диапазонах – очень низких частот (2-400 кГц) и сверхнизких частот (5 Гц – 2 кГц), а также величину статического заряда на мониторе и величину рентгеновского излучения. Затем появился более жесткий стандарт ТСО’91, который в 1992 г. был дополнен требованиями по энергосбережению, и весь документ стал называться стандартом ТСО’92.
Самый последний стандарт ТСО’95 содержит требования по электромагнитным излучениям, идентичные стандарту ТСО’91, плюс экологические нормы (Environmental requirements). В частности, в соответствии с этим стандартом в конструкциях мониторов не применяются галогеносодержащие пластмассы, а их упаковка не должна содержать хлоридов и бромидов и подлежит вторичной переработке. Требования вышеперечисленных стандартов приведены в табл. 5.
Чтобы монитор соответствовал требованиям ТСО`91 по уровням излучения, на него устанавливают для уменьшения электромагнитного излучения специальные элементы (компенсирующие катушки или экранирующие кольца из специального сплава с высокой магнитной проницаемостью), которые располагают вокруг отклоняющей системы или в области цепей и элементов строчной развертки.
Тенденции и направления развития мониторов
Очевидная и самая главная тенденция – это увеличение доли жидкокристаллических мониторов. Другая тенденция – тенденция на рынке кинескопных мониторов. Она заключается в том, что мониторы, у которых поверхность экрана не плоская, уступили место плоским мониторам. Доля 15-ти, 17-ти дюймовых мониторов останется в ближайшие нескольких лет приблизительно на одном уровне.
Если говорить о LCD мониторах, то очевидная тенденция – увеличение доли 17-ти дюймовых мониторов по сравнению с 15-дюймовыми.
Что касается работы над улучшением качества изображения, здесь существует несколько направлений: во-первых, производители стараются расширить вертикальный и горизонтальный углы обзора мониторов, и можно сказать, что в этом преуспевают довольно сильно, например, у лучших моделей LG угол обзора и по горизонтали и по вертикали достигает 176 градусов. Во-вторых – это увеличение яркости. Яркость с 250 кандел, которая сейчас является стандартом, увеличивается до 300 и даже до 350. Следующая тенденция – время отклика. Еще не так давно у большинства производителей оно составляло 50-40 миллисекунд, сейчас у большинства самых распространенных моделей - 15 и 17 дюймов - время отклика максимум 16. Если говорить о кинескопных мониторах - здесь основное стремление производителя – это увеличение яркости, использование различного рода программ, функций, которые позволяют достигать более высокую яркость по всему экрану, либо в отдельной его части. Последняя тенденция – это стремление некоторых производителей уменьшить размер кинескопного монитора в глубину.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Развитие технологий в видеосистемах идет полным ходом. И какие изобретения или открытия будут сделаны в будущем, предсказать невозможно. В настоящее время мониторы – это одно из главных устройств компьютера, поэтому сейчас можно сказать, что появление новых разработок в среде мониторов необходимо, так как развитие компьютерных технологий (таких как 3D-моделирование, компьютерная анимация и др.) неизбежно приводит к актуальности развития мониторов.
Список использованных источников и литературы
Гончаров А. Компьютер для менеджера. Самоучитель – СПб: Издательство «Питер», 2000. – 464 с.: ил.
Журнал "Мир ПК". №3 март 1999.
Журнал "Мир ПК". №5 май 1999.
Могилев А. В. и др. Информатика: Учеб. пособие для студ. пед. вузов / А. В. Могилев, Н. И. Пак, Е. К. Хеннер; под редакцией Е. К. Хеннера. – 2-е изд., стер. – М.: Изд. центр «Академия», 2001. – 816 с.
Сапоков В.В.
Информационные технологии и компьютеризация делопроизводства: Учеб. пособие для нач. проф. образования/В.В. Сапоков. – М. Издательский центр «Академия», 2006. – 288 с.
