Характеристики и типы мониторов для персональных компьютеров

Содержание:

Введение

Опыт развития вычислительной техники показывает, что основные функциональные и параметрические характеристики компьютеров определяются входящими в их состав внешними и внутренними периферийными устройствами, и интерфейсами (шинами) различных типов (системными, локальными, периферийными с параллельной и последовательной передачами данных).

Вместе с совершенствованием центрального процессора большое внимание уделяется развитию новой периферийной аппаратуры с использованием различных физических принципов (технологий), расширяющих их технические и эксплуатационные параметры. Причем наивысшие технологические достижения в разработке периферийных устройств меняются каждый год.^[1][1]

В данной курсовой работе я рассмотрю одно из таких периферийный устройств – монитор для персонального компьютера. Что же такое монитор?

Монитор – устройство, предназначенное для просмотра информации (текста, изображений, видео и т. д.) на компьютере.^[2][2]

Монитор – экран, отображающий работу компьютера, в том числе ввод и передачу данных.^[3][3]

Логично, что это устройство является главным из внешних периферийных в настольном персональном компьютере, совместно с мышью и клавиатурой. Если без колонок, динамиков, принтера, многофункционального устройства компьютер можно использовать для работы и развлечений, то без монитора, имея даже самую современную конфигурацию системного блока, эксплуатация компьютера не возможна. Так же важно выбрать подходящий к видеосистеме монитор, как по типу, так и по характеристикам.

Изучив множество литературы, можно разделить мониторы для персонального компьютера на два типа: ЭЛТ-монитор и жидкокристаллический монитор. К таким заключениям приходят и авторы книг, использованных для выполнения курсовой работы: «…имеются два принципиально разных типа мониторов – с электро­вакуумной (электроннолучевой) трубкой, как в обычном телевизоре, и пло­ские панели, в которых могут использоваться жидкокристаллические или плазменные технологии. Оба типа мониторов имеют свои плюсы и минусы, которые надо тщательно взвешивать …»^[4][1]; «… кратко перечислим основные типы мониторов, используемых совместно с PC. С точки зрения принципа действия все мониторы для PC можно разделить на две большие группы. Мониторы на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), называемой также кинескопом. Плоскопанельные мониторы, выполненные, как правило, на основе жидких кристаллов, т. е. иначе жидкокристаллические (ЖК) или иначе LCD-мониторы (Liquid Crystal Display).»^[5][2].

Задачей данной курсовой работы будет изучение типов и характеристик мониторов для персонального компьютера. В ходе работы я воспользуюсь разными источниками, рекомендованными как для обучения студентов ВУЗов, так и для разного уровня пользователей персональных компьютеров. Книга Авдеева В.А. «Периферийные устройства: интерфейсы, схемотехника, программирование» является рекомендованной УМО вузов для студентов высших учебных заведений, в ней Авдеев использует так же литературу, которой воспользуюсь и я, в том числе «Аппаратные средства PC» Колесниченко О.В. Кроме книг и учебных пособий, воспользуюсь интернет-ресурсами для более подробного изучения и описания характеристик, в основном – сайтами компаний ViewSonic, HP, Samsung и другие, занимающихся производством мониторов для персональных компьютеров, а так же известным сервисом Яндекс.Маркет.

Существует целый ряд функций и характеристик, по которым мониторы отличаются друг от друга. Некоторые из них могут вызывать замешательство, одни из них являются важнее других.^[6][1] В ходе курсовой работы я рассмотрю наиболее важные при выборе устройства характеристики и спецификации мониторов для персональных компьютеров.

Своё исследование я разобью на 3 главы. В первой уделю внимание ЭЛТ-мониторам, которые чуть более десятка лет назад были массово распространены, а им на смену пришли жидкокристаллические мониторы, которые я рассмотрю во второй главе. Но технологии не стоят на месте, поэтому в третьей главе я рассмотрю мониторы, появившиеся на рынке не давно и разрабатываемые для дальнейшего повсеместного внедрения. В заключение – проанализирую информацию, рассмотренную в основной части курсовой работы.

1. ЭЛТ-мониторы

Самый распространенный тип мониторов в XX веке – 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 «электроннолучевая 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, для осциллографа.^[7][1] Технологии создания отображающих устройств на основе ЭЛТ около 100 лет.^[8][2]

Основными элементами устройства ЭЛТ-монитора являются:

а) электронная пушка, которая формирует электронный луч;

б) экран, покрытый люминофором – это вещество светится при попадании на него потока электронов;

в) отклоняющая система, которая направляет электронный луч к экрану.^[9][3]

1.1. Как работает ЭЛТ-монитор

Нагреваясь, электронная пушка испускает поток электронов, которые с большой скоростью устремляются к экрану. Поток электронов (электронный луч) проходит через фокусирующую и отклоняющую катушки, которые направляют его в определенную точку покрытого люминофором экрана. Под воздействием ударов электронов люминофор излучает свет, который видит пользователь, сидящий перед экраном компьютера. В электроннолучевых мониторах используются три слоя люминофора: красный, зеленый и синий. Для выравнивания потоков электронов применяется так называемая теневая маска – металлическая пластина, имеющая щели или отверстия, которые разделяют красный, зеленый и синий люминофор на группы по три точки каждого цвета. Качество изображения определяется типом используемой теневой маски; на резкость изображения влияет расстояние между группами люминофора (шаг расположения точек).^[10][1]

На рисунке 1.1 изображён разрез типичного ЭЛТ-монитора.

Рисунок 1.1 Типичный электронно-лучевой монитор

1.2. Типы ЭЛТ-мониторов

В зависимости от расположения электронных пушек и конструкции маски различают ЭЛТ четырёх типов^[11][1]:

1) ЭЛТ с теневой маской (Shadow mask) и дельтообразным расположением пушек. Теневая маска представляет собой лист инвара (сплав железа и никеля) со множеством отверстий^[12][2] (рисунок 1.2, а);

2) ЭЛТ с улучшенной теневой маской (EDP – Enhanced Dot Pitch) и планарным расположением электронных пушек, обеспечивающих повышенное разрешение (рисунок 1.2, б);

3) ЭЛТ со щелевой маской (Shot mask). 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 slot pitch (щелевой шаг). Чем меньше значение slot pitch, тем выше качество изображения на мониторе.^[13][3] У различных моделей мониторов данный параметр имеет значение от 0,21 до 0,41 мм (у хороших мониторов — не более 0,28 мм)^[14][4] (рисунок 1.2, в);

4) ЭЛТ с апертурной решёткой (Aperture grill, AG) – 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^[15][1] (рисунок 1.2, г).

Рисунок 1.2 Типы масок: а) теневая; б) улучшенная теневая; в) щелевая; г) апертурная решётка

Все типы ЭЛТ имеют свои преимущества и недостатки. ЭЛТ с теневой маской обладают более детализированным изображением, потому что электронный луч проходит через отверстия в маске с чёткими краями. Такие мониторы хорошо использовать при интенсивной и длительной работе с текстами и мелкими графическими элементами. ЭЛТ с апертурной решёткой имеют более тонкую маску, которая меньше заслоняет экран, в результате чего изображение становится более ярким и контрастным, а цвета более насыщенными. Мониторы с такими ЭЛТ хорошо подходят для работы с фото и видеофайлами, а также для компьютерных игр. ЭЛТ с щелевой маской сочетают преимущества теневой маски и апертурной решётки.

В связи с использованием различных конструкций масок, различной может быть и форма экрана: сферической, цилиндрической, псевдоплоской и плоской. Сферический экран имеет выпуклую форму, в виде части сферы. У такой ЭЛТ расстояния от центра отклонения лучей до центра и краёв экрана примерно одинаковы, поэтому для получения чёткого изображения по углам не требуется сложных дорогостоящих схем. Такие ЭЛТ имеют обычно теневую или реже щелевую маску и применяются в недорогих офисных моделях мониторов. Цилиндрический экран плоский по вертикали и выпуклый по горизонтали. Такой экран имеют ЭЛТ с апертурной решеткой без горизонтальных стабилизирующих нитей. Псевдоплоский экран – это экран, который с наружной стороны плоский, а с внутренней – сферический или цилиндрический. Плоские экраны имеют ЭЛТ с плоской и по вертикали, и по горизонтали щелевой маской или апертурной решёткой со стабилизирующими нитями.^[16][1]

1.3. Характеристики ЭЛТ-мониторов

Важнейшие характеристики ЭЛТ-мониторов напрямую зависят от устройства и типа электроннолучевой трубки, которые я рассмотрю в данном разделе.

Размер экрана (диагональ экрана) – называется расстояние между левым нижним и правым верхним углом экрана. Это расстояние измеряется в дюймах. Не стоит путать этот параметр с диагональю рабочей области экрана, доступной для отображения информации.^[17][1] Размеры экранов ЭЛТ-мониторов могут колебаться от 15 до 22 дюймов по диагонали.^[18][2] При сравнении, например, 17-ти дюймовых мониторов, изготовленных разными фирмами, необходимо измерить активные области их экранов. Размер видимой области представляет собой размер по диагонали той части экрана ЭЛТ, которая подсвечивается электронным лучом. Другими словами, при работе с Windows видимая область — это область, занимаемая главным окном (область рабочего стола). Эти размеры варьируются от модели к модели, так что 17-ти дюймовый монитор одного производителя может давать изображение размером 16 дюймов по диагонали, а монитор другого — 15,5 дюйма. Как правило, отличие размера экрана от его активной области составляет 1–1,5 дюйма (2,5–1,25 см). При выборе ЭЛТ-монитора настоятельно рекомендуется смотреть именно на размер видимой (активной) области экрана, а не на размер непосредственно электроннолучевой трубки.^[19][3]

Разрешающая способность (разрешение) экрана – число пикселей, отображаемых в горизонтальной строке, умноженное на количество этих строк.^[20][4] Разрешение монитора также зависит от видеосистемы персонального компьютера. В таблице 1.1 приведены стандартные разрешения ЭЛТ-мониторов.

Таблица 1.1

Стандартные разрешения ЭЛТ-мониторов

Стандарт	Пиксели (в строке × количество строк)	Общее количество пикселей	Форматное соотношение
VGA (Video Graphics Array)	640×480	307200	1,33
SVGA (Super VGA)	800×600	480000	1,33
XGA (eXtended Graphics Array)	1024×768	786432	1,33
SXGA (Super XGA)	1280×1024	1310720	1,25
UXGA (Ultra XGA)	1600×1200	1920000	1,33

Таблица составлена по данным издания Скотта Мюллера «Модернизация и ремонт ПК». Соотношение геометрических размеров: 1,25=5:4; 1,33=4:3.^[21][1]

Размер зерна экрана. В зависимости от типа электроннолучевых трубок, рассмотренных чуть ранее, размер зерна экрана (Dot Pitch, Slot Pitch, Strip Pitch – зависит от типа маски) может варьироваться от 0,21 до 0,41 мм. Напомню, чем этот параметр меньше, тем лучше качество ЭЛТ-монитора.^[22][2] Стоит отметить, что нельзя сравнивать размер зерна электроннолучевых трубок с разными типами масок. Для примера: 0,25 мм Strip Pitch приблизительно эквивалентно 0,27 мм Dot Pitch.^[23][1]

Тип подключения. Зависит от видеосистемы персонального компьютера. Разъём с 15 контактами, к которому подключаются ЭЛТ-мониторы во многих видеоадаптерах, называется VGA-разъёмом. Для подключения к другим разъёмам можно воспользоваться специальными переходниками.

Покрытие экрана. Качество люминофорного покрытия экрана определяется свойствами химических элементов, из которых его получают. В дешевых химических соединениях используются частицы, которые хотя и высвечиваются при попадании на них электронного пучка, но имеют короткий период послесвечения, минимальное время послесвечения должно быть не меньше периода смены кадров изображения – 20 мс. При невыполнении этого требования появляется мерцание изображения. При использовании высококачественных и дорогих материалов такой эффект не наблюдается.^[24][2]

Частота регенерации изображения – частота (сколько раз в секунду), с которой повторяется содержимое экрана.^[25][3] Чем эта частота выше, тем лучше. Свободная от мерцания частота регенерации определяет уровень, при котором пользователь не видит мерцания экрана. Этот уровень зависит от конкретного разрешения монитора (чем больше разрешение, тем больше должна быть частота), его модели и типа используемого видеоадаптера. Поскольку слишком высокая частота развертки может негативно сказаться на скорости вывода изображения на экран монитора, лучше использовать минимально возможное значение, при котором не видно мерцания. Например, при разрешение монитора 1024×768 пикселей, таким минимальным значением частоты является 72 Гц.

Энергопотребление. Правильно выбранный монитор может быть экономичным в смысле потребления электроэнергии. Многие производители стремятся к тому, чтобы их продукция соответствовала требованиям стандарта Energy Star, предложенного агентством по охране окружающей среды EPA (Environmental Protection Agency). Любые компьютер и монитор, потребляющие при совместной работе во время простоя менее 60 Вт (по 30 Вт каждый), получают право на маркировку знаком Energy Star. Самым известным стандартом является DPMS (Display Power Management Signaling – сигналы управления питанием монитора) ассоциации VESA, который определяет состав сигналов, передаваемых компьютером в монитор, когда компьютер простаивает и находится в режиме пониженного потребления энергии. В Windows 9x/Me/2000/XP эту функцию необходимо включить вручную, поскольку она отключена по умолчанию. ^[26][1]

Зная характеристики и типы ЭЛТ-мониторов можно выбрать для себя важнейшие из них. Стоит отметить, что опираясь на одну характеристику подобрать оптимальное решение не удастся, так как множество из них тесно взаимосвязаны друг с другом. Например, желая рассмотреть для использования ЭЛТ-монитор с плоской электроннолучевой трубкой, нужно обязательно обратить внимание на тип маски, если же трубка оборудована апертурной решёткой стоит учесть, что с таким монитором будет не очень комфортно работать с текстовыми и графическим файлами, ввиду её строения, зато можно будет в полной мере насладиться любимым видеофильмом или альбомом фотографий, в отличии. На мониторах, в электроннолучевых трубках которых применяются теневые маски, насладиться насыщенностью цветов не получиться, к тому же такой ЭЛТ-монитор не может быть плоским, зато этот вариант удобен для работы в текстовых и графических редакторах за счёт строения электроннолучевой трубки и теневых масок, в частности.

Конечно стоит отметить тот факт, что спрос на ЭЛТ-монитор в последние несколько лет сильно упал, и выбор таких устройств на рынке сильно ограничен. Это связано с тем, что появилось новое поколение мониторов – жидкокристаллические. Они имеют свои преимущества и недостатки над ЭЛТ-мониторами. Рассмотрим подробнее этот тип мониторов в следующей главе.

2. Жидкокристаллические мониторы (ЖК-мониторы)

Основным элементом ЖК-монитора или иначе LCD-монитора (Liquid Crystal Display) является ЖК-экран, состоящий из двух панелей, выполненных из стекла, между которыми размещен слой жидкокристаллического вещества. Эти стеклянные панели обычно 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 зерна люминофора ЭЛТ, ЖК-ячейка сама не генерирует свет, а лишь управляет интенсивностью проходящего света, поэтому ЖК-мониторы всегда используют подсветку.^[27][1]

2.1. Как работает ЖК-монитор

Принцип действия ЖК-мониторов основан на таких физических явлениях, как поляризация света и вращение плоскополяризованного света жидкокристаллическим веществом. Поляризация света происходит при его прохождении через специальное вещество – оптический поляризатор. Пропускаются только те электромагнитные волны, плоскость поляризации которых близка или совпадает с плоскостью поляризации поляризатора. Управляют яркостью ячеек жидкие кристаллы, помещённые между двумя поляризаторами с перпендикулярно ориентированными плоскостями поляризации (горизонтальный и вертикальный фильтры на рисунке 2.1). Прилагая электрическое поле к жидкокристаллическому веществу (на рисунке 2.1 – ЖК-молекула), оно «поворачивает» плоскость поляризации света, и ячейка становится светлой. Матрица ЖК-монитора представляет собой множество пикселей, каждый из которых состоит из трёх одинаковых субпикселей, отличающихся только цветом выходного светофильтра (красный, зелёный, синий). Большинство ЖК-матриц работает на просвет.^[28][1] Принципиально ЖК-матрица изображена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 Строение ЖК-матрицы

2.2. Типы ЖК-матриц

Технологий получения изображения очень много, количество только самых ходовых из реально применяемых приближается к десятку. Но практически все выпускаемые сегодня ЖК-мониторы основаны на наиболее хорошо проработанной жидкокристаллической технологии.

Для мониторов куда большее значение имеет цветопередача, зависящая от технологии самой ЖК-матрицы. Основных таких технологий три: TN (или TN+film), PVA (и ее менее популярная разновидность под названием MVA) и IPS – есть также несколько модификаций каждой из них. Чтобы не путаться в терминах, стоит заметить, что сокращение TFT (Thin-Film Transistor, тонкопленочный транзистор) ничего не говорит о качестве матрицы.^[29][2] Отличительной особенностью любой активной матрицы является наличие активных элементов – тонкопленочных транзисторов (TFT – Thin Film Transistor), которые управляют яркостью пикселей. Транзисторы сформированы на прозрачной пленке и выполнены либо из аморфного кремния (a-Si), либо из поликристаллического (p-Si). Поликристаллический кремний используется в матрицах с более высоким разрешением.^[30][1]

Технология Twisted Nematic (TN)

В ЖК-мониторах чаще всего используются ЖК-ячейки с "твистированной" (закрученной на 90°) ориентацией молекул. Для создания такой ячейки применяются подложки, у которых ориентирующие канавки также развернуты друг относительно друга на угол 90°. Такая ячейка называется твистированной нематической (Twisted Nematic). Проходя через эту ячейку, плоскость поляризации световой волны также поворачивается на 90°. Помимо ориентирующего действия, подложки ЖК-ячейки играют роль поляризационных фильтров, поскольку пропускают световую волну только с линейной поляризацией. Векторы поляризации подложек так же, как и векторы их ориентирующего действия, развернуты на 90° друг относительно друга.^[31][2] На рисунке 2.2 изображена ячейка TN-матрицы.

Рисунок 2.2 Ячейка TN-матрицы

При работе с такой ЖК-ячейкой используется просветная система подсветки. При использовании отражательной системы ЖК-ячейка дополнительно снабжается специальным зеркалом, расположенным за выходным поляризатором и отражающим прошедший через него свет. Если напряжение между подложками отсутствует, то поворот плоскости поляризации света происходит дважды: при распространении света в прямом и обратном направлениях. При обратном распространении входной поляризатор выполняет функцию выходного и пропускает отраженный от зеркала свет. Если к подложкам приложить напряжение, падающий свет поглотится выходным поляризатором и не дойдет до зеркала. Ячейка оказывается темной. Изображение на экране ЖК-мониторов с такими ячейками хорошо видно только при достаточном внешнем освещении. В комбинированной, отражательно-просветной системе подсветки используется полупрозрачное зеркало, за которым размещается лампа подсветки. В результате ЖК-ячейка может работать как на просвет, так и на отражение. Комбинированная система подсветки является наиболее эффективной, поскольку позволяет работать при любом освещении. В настоящее время именно она получила наиболее широкое распространение. В зависимости от места расположения подсветки экраны бывают с подсветкой сзади (backlight, или backlit) и с подсветкой по бокам (sidelight, или sidelit). В качестве ламп подсветки ЖК-экранов используют специальные электролюминесцентные лампы с холодным катодом, характеризующиеся низким энергопотреблением. ^[32][1]

TN-мониторы часто пытаются улучшить нанесением глянца на поверхность экрана (у разных производителей эта технология носит разные названия: BriteView, CrystalBrite, OptiClear, X-brite, X-Black, Crystal View и т. п.).^[33][2] Так же применяются улучшения данной технологии матрицы: STN (Super-Twisted Nematic), где с целью улучшения контрастности изображения угол закручивания молекул ЖК-вещества был увеличен сначала до 120°, а затем — до 270°; DSTN (Dual Super-Twisted Nematic) с использованием двух ячеек одновременно, последовательно поворачивающих плоскость поляризации в противоположных направлениях. ^[34][1]

Технология Multi-domain Vertical Alignment (MVA)

Эта технология разработана компанией Fujitsu как компромисс между TN и IPS технологиями. Горизонтальные и вертикальные углы обзора матриц MVA составляют 160° (на современных моделях ЖК-мониторов 176-178°), при этом они не сильно отстают от TN-матриц по времени отклика, но значительно превышают характеристики последних по глубине цветов и точности их воспроизведения. MVA стала наследницей технологии VA, представленной в 1996 году. Жидкие кристаллы матрицы VA при выключенном напряжения выровнены перпендикулярно по отношению к выходному фильтру, то есть не пропускают свет. При приложении напряжения кристаллы поворачиваются на 90°, и на экране появляется светлая точка. Аналогом MVA технологии является PVA (Patterned Vertical Alignment) от компании Samsung.^[35][2]

Технология VA продемонстрирована на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 Ячейка VA, слева – напряжение отключено (ячейка закрыта), справа – включено (ячейка открыта)

Технология in-plane switching (IPS)

С момента создания первого монитора на жидких кристаллах прошло уже довольно много времени, когда мир понял, что так дальше продолжаться не может, – выдаваемого TN-технологией качества явно стало не хватать. Те нововведения, что были призваны исправить недостатки TN-матриц, спасли ситуацию лишь частично. И в 1996 году японцы под эгидой Hitachi явили миру свою собственную разработку – технологию IPS-матрицы. От стандартной TN-матрицы она отличалась тем, что, во-первых, кристаллы в матрице были не скручены. А во-вторых, оба контакта (электрода) для подачи напряжения располагались на одной стороне ячейки.^[36][1]

В IPS-матрице ЖК-молекулы не скручены в спираль, а расположены парал­лельно друг другу, и под действием электрического поля двух электродов они так же параллельно поворачиваются на 90° и пропускают свет через верхнюю пластину (оси поляризации молекул и верхней пластины совпадают). При от­сутствии электрического поля ЖК-молекулы расположены перпендикулярно оси поляризации верхней пластины и не пропускают свет (ячейка имеет чер­ный цвет).^[37][1] На рисунке 2.4 представлена структура IPS-ячейки.

Рисунок 2.4 Структура IPS-ячейки, слева – напряжение отключено (ячейка закрыта), справа – включено (ячейка открыта)

Качественные показатели IPS-матрицы: хороший угол обзора (175°), отлич­ный цвет, но имеет более высокую стоимость, чем TN-матрица, и поэтому ис­пользуется в мониторах с большой диагональю.

На основе IPS-матриц также было создано несколько разновидностей: SIPS (Super IPS), SFT (Super Fine TFT), ASFT (Advanced SFT), SASFT (Super ASFT), DDIPS (Dual Domain IPS). Используя основные принципы, по которым работают существующие типы матриц, создаются новые устройства.^[38][2]

2.3. Характеристики ЖК-мониторов

Размер экрана (диагональ). У ЖК-мониторов этот параметр не имеет разницы с видимой областью экрана, в отличии от ЭЛТ-мониторов у ЖК отсутствуют геометрические отклонения.^[39][1] Размер диагонали больше, чем у ЭЛТ-мониторов – от 18 до 29 дюймов для плоских ЖК-мониторов.^[40][2]

Разрешающая способность (разрешение) экрана. Логично, что при большей диагонали и разрешение ЖК-мониторов становиться выше. В таблице 2.1 приведены популярные разрешения по данным с интернет-сайтов производителей мониторов HP и ViewSonic.

Таблица 2.1

Стандартные разрешения ЖК-мониторов

Стандарт	Пиксели (в строке × количество строк)	Общее количество мегапикселей	Форматное соотношение сторон
SXGA	1280×1024	1,31	5:4
WXGA (HD Ready)	1366×768	1,05	16:9
UXGA	1600×900	1,92	4:3
WSXGA+	1680×1050	1,76	16:10
HDTV	1920×1080	2,07	16:9
WUXGA	1920×1200	2,30	16:10
WQHD	2560×1440	3,69	16:9
QuadHD/UHD (4K)	3840×2160	8,29	16:9
EWUHD (5K)	5120×2880	14,75	16:9

Также в таблице 2.1 можно увидеть зависимость соотношение сторон монитора от его разрешения.

Угол обзора – размер поля зрения в градусах относительно линии, перпенди­кулярной к центру панели, при наблюдении под которым контрастность изоб­ражения в центре снижается до 10:1 от оригинального значения и происходит искажение цветовой палитры. Большинство производителей LCD-мониторов определяют угол обзора не менее 160° (80° + 80°).^[41][1] В настоящее время уже не редко встречаются модели с углом обзора 178°, например, ViewSonic VX2263mhl^[42][2].

Время отклика – время, необходимое для переключения пиксела с чёрного на белый цвет. Измеряется в миллисекундах. Нормальное время отклика – 2-10 мс.

Яркость. Характеристика, определяющая, насколько удобно работать за данным монитором в освещенном помещении. Измеряется в канделах на квадратный метр (кд/м²). Обычно достаточно яркости 220 кд/м². ^[43][3]

Контрастность. Параметр, показывающий, насколько хорошо дисплей передаёт тона и полутона. Мониторы с высокой контрастностью лучше воспроизводят затемненное изображение. Контрастность 1000:1 считается вполне достаточной и на данный момент массово распространена.

Частота кадровой развёртки – частота регенерации изображения на экране ЖК-дисплея. В связи с тем, что ячейки ЖК обладают относительно большой инерционностью, то частота кадровой развертки обычно составляет 60 … 70 Гц. Под инерционностью понимается время возврата к исходному состоянию (экви­валентно длительности подсвечивания люминофора у ЭЛТ-мониторов).^[44][1]

Тип разъёма подключения. Характеристика, напрямую влияющая при выборе монитора, поскольку он, как и другие устройства, подключается к системному блоку или портативному ПК через разъем. Современные разъемы для вывода изображения – DVI, HDMI, VGA.^[45][2] Но также можно воспользоваться переходниками.

Изучив типы и характеристики ЖК-мониторов можем подвести итоги. Данный тип мониторов имеют различные типы матриц – TN, MVA (PVA) и IPS. На их основе ведутся современные доработки в сторону улучшения характеристик. Если на первых этапах появления ЖК-мониторы с TN-матрицами уступали ЭЛТ-мониторам в диагонали экрана, углах обзора, насыщенности красок, имея при этом меньшие габариты и вес, то в настоящее время на рынке огромные выбор таких мониторов с IPS и MVA-матрицами, которые могут удовлетворить практически любые потребности потребителя. В тоже время, благодаря технологиям с жидкими кристаллами, появилось множество ЖК-телевизоров, которые также можно использовать в качестве монитора для персонального компьютера.

3. Другие типы мониторов

Конечно же существует несколько больше типов мониторов, кроме ЭЛТ и ЖК. В предыдущих главах были подробно рассмотрены эти типы по причине своей массовости применения как при использовании дома, так и в офисах. В этой главе я рассмотрю другие типы мониторов, которые тоже используются в настоящее время и возможно займут свою нишу в будущем.

3.1. Плазменные дисплеи

В конце 1980-х годов IBM разработала монохромный плазменный экран, способный отображать оранжевый текст или графику на черном фоне. В отличие от первых разработок IBM, современные плазменные дисплеи – это устройства RGB, поддерживающие глубину цвета 24 или 32 бита, а также телевизионные сигналы. При формировании изображения на экране плазменных дисплеев используется электрически заряженный газ (плазма) для освещения триад, состоящих из красных, зеленых и синих частиц люминофора.^[46][1]

Как и в обычном ЭЛТ-мониторе, в плазменном присутствует люминофор, который светится не под воздействием потока электронов (как в ЭЛТ), а под воздействием плазменного разряда. Каждая ячейка плазменного дисплея представляет собой флуоресцентную мини-лампу, которая способна излучать только один цвет из схемы RGB. К подложкам каждого пикселя плазменного дисплея, между которыми находится инертный газ (ксенон или неон), прикладывается высокое напряжение, которое вызывает плазменный разряд распад инертного газа на положительные и отрицательные ионы, которые под воздействием электрического поля начинают движение соответственно к аноду и катоду. Вследствие такого движения происходит столкновение элементарных частиц с атомами, наблюдается физико-химическое взаимодействие, в результате чего испускается поток ультрафиолета, невидимого человеческим глазом. И поток фотонов, бомбардируя подложку пикселя, покрытую люминофором, вызывает свечение. 97 % ультрафиолетовой составляющей излучения, вредного для глаз, поглощается наружным стеклом. Заметим, что для постоянного движения заряженных частиц (соответственно и свечения) необходимо периодически менять полярность прикладываемого напряжения. А величиной подходящего управляющего напряжения будет регулироваться яркость свечения пикселя, чем можно получить необходимые оттенки.^[47][1] На рисунке 3.1 изображено устройство ячейки плазменной панели.

Рисунок 3.1 Устройство ячейки плазменной панели

Плазменные дисплеи выпускаются размером от 42 до 50 дюймов и даже больше. Поэтому их используют в качестве дисплеев для просмотра телевидения и для демонстраций видео в общественных местах.^[48][2] Как монитор для персонального компьютера она не очень рентабельна, ввиду размера, который, кстати, образует высокую стоимость.

3.2. OLED-мониторы

В настоящий момент на мировом рынке светотехники и средств отображения информации активно развивается направление твердотельных источников света (Solid State Light, SSL). К SSL-устройствам относятся два вида светоизлучающих диодов: неорганические (Light Emitting Diodes, LED) и органические (Organic Light Emitting Diodes, OLED), соответственно. Промышленный выпуск первых коммерческих неорганических светодиодов был освоен в 1960-х годах, и в настоящее время эта технология имеет существенные преимущества на рынке благодаря многолетнему развитию.^[49][1]

Органический электролюминесцентный дисплей OLED представляет собой монолитный тонкоплёночный полупроводниковый прибор, который излучает свет, когда к нему приложено напряжение. OLED состоит из ряда тонких органических плёнок, которые заключены между двумя тонкоплёночными проводниками (рисунок 3.2). Световые лучи, проходя сквозь красный, зелёный и голубой слои, образуют на экране цветовые точки. Рабочее напряжение OLED – всего 2-10 В. Таким образом, OLED – это тонкоплёночное устройство со светоизлучающей поверхностью, образованной множеством одновременно излучающих свет ячеек на одной подложке. Цвет, эффективность и интенсивность излучения зависят от использования органических материалов – это микромолекулы и полимеры. Разница между ними – в способе нанесения на подложку светоизлучающих частиц.^[50][2]

Рисунок 3.2 Вариант структуры OLED

Но всё же стоит заметить, что LED и OLED-мониторы, это те же, уже рассмотренные ранее ЖК-мониторы, использующие IPS-матрицу и современный тип светодиодной подсветки, ввиду которой они получили названия LED и OLED-мониторов.

Так же в недавнем времени появились изогнутые мониторы, достоверную информацию про которые затруднительно найти в свободном доступе, можно апеллировать лишь данными характеристик с сайтов производителей таких панелей. Взяв модель LG 34UC97^[51][1] и Samsung S34E790C^[52][2], и ознакомившись с характеристиками, можно понять, что панели выполнены на основе жидких кристаллов, в первом случае с использованием IPS-матрицы, во втором VA с LED подсветкой. Мониторы такого типа имеют большую диагональ в отличии от привычных плоских ЖК-мониторов.

Рассмотрев два типа современных мониторов (дисплеев) можно сделать вывод, что разработаны они на уже давно известных всему миру ЭЛТ и ЖК-мониторах. В плазменных дисплеях применяется люминофор, до настоящего времени, применявшийся в электроннолучевых трубках, а в OLED-дисплеях применяется такие же матрицы, как и у жидкокристаллических.

Заключение

В современном мире монитор для персонального компьютера является его неотъемлемой частью, а если более точно – внешним периферийным устройством. Каждый год появляются новые центральные процессоры, видеоадаптеры и другие составляющие системного блока персонального компьютера, а также множество программного обеспечения для работоспособности системы. Новинки мониторов появляются значительно реже, потому разбираться в их типах и характеристиках очень важно, так как выбор монитора, с которым придётся работать долгое время, напрямую может влиять на качество и удобство работы.

В ходе курсовой работы я рассмотрел основные типы мониторов – ЭЛТ и ЖК. На основе последних, сегодня ведутся разработки новых типов и моделей дисплеев для персональных компьютеров. Стоит обратить внимание и на плазменные панели, которые основаны, как и ЭЛТ-мониторы на применении люминофора, что может их сроднить. Также и современные OLED-дисплеи, и изогнутые мониторы разработаны на основе матриц для жидкокристаллических панелей.

Появление ЖК-мониторов и их развитие, также привело к появлению новых устройств, которые постепенно вытесняют персональные компьютеры – ноутбуки и планшетные компьютеры. В основном по производительности ноутбуки уступают настольным ПК. Кроме того, это совсем недешевые устройства. Еще один недостаток – дорогостоящий и сложный ремонт. Но есть и существенные для многих плюсы ­– в корпус ноутбука встроены монитор, клавиатура и тачпад – устройство, заменяющее мышь^[53][1], а благодаря встроенному аккумулятору и не большому весу его всегда можно взять с собой. Планшетный компьютер – ещё одно устройство с ЖК-дисплеем, имеющее ещё меньшие габариты и вес, чем ноутбук, но также уступающий в производительности персонального компьютера.

Проведя работу, можно подвести итог, что существуют два типа мониторов, в зависимости от применяемой технологии – с электроннолучевой трубкой и жидкокристаллические. В свою очередь ЭЛТ и ЖК-мониторы можно разделить на свои типы. ЭЛТ-мониторы имеют электроннолучевые трубки с теневой маской, улучшенной теневой маской, щелевой маской и апертурной решёткой. ЖК-мониторы имеют различные матрицы – TN (Twisted Nematic), VA (Vertical Alignment) и IPS (In-Plane Switching). Эти типы устройства мониторов непосредственно влияют на качество характеристик как ЭЛТ, так и ЖК-мониторов.

Характеристики мониторов обоих типов схожи – диагональ, разрешение, угол обзора, частота обновления изображения, яркость и контрастность, тип разъёма подключения и энергопотребление. Это только те характеристики, которые обязательно должны быть учтены рядовыми пользователями персональных компьютеров при выборе монитора.

В заключении хочу отметить, что медленными темпами появление современных технологических устройств, вытесняет настольные персональные компьютеры. Но всё же современные гаджеты оборудованы по сути такими же мониторами, которые именуются дисплеями, а это означает, что разработки на протяжении более ста лет никуда не уходят, а просто модернизируются для более удобной и качественной эксплуатации.

Список используемых источников

1. Авдеев В.А. Периферийные устройства: интерфейсы, схемотехника, программирование. – М.: ДМК Пресс, 2009. – 848 с.

2. Азбука Интернета. Учебное пособие для пользователей старшего поколения: работа на компьютере и в сети Интернет. – М.: 2014. – С.116.

3. Д. Бриллиантов, Ф. Игнатов, В. Водычко. Однолучевой цветовой кинескоп – хромоскоп. // Радио №9, 1976. – С.32.

4. Дмитриев Владимир. OLED-дисплеи – будущее уже начинается. // Компоненты и технологии №6, 2003. – С62-63.

5. Колесников Сергей. Жидкокристаллические и плазменные мониторы: технологии и принципы. // Компьютер-информ, 2003. URL: http://old.ci.ru/inform08_05/p_10.htm (дата обращения 02.03.2016)

6. Колесниченко О. В. Аппаратные средства PC. / О. В. Колесниченко, И.В. Шишигин, В. Г. Соломенчук – 6-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ – Петербург, 2010. – 800 с.

7. Леонов Василий. Большая книга Компьютера / Василий Леонов. – Москва: Эксмо, 2015. – 400 с.

8. И.А. Мухин. Как выбрать ЖК-монитор? // Компьютер-бизнес-маркет, №1 (292), 2005. – С.285-289.

9. И.А. Мухин. Как выбрать ЭЛТ-монитор? // Компьютер-бизнес-маркет, №49 (286), 2004. – С.366-370.

10. И.А. Мухин. Современные плоскопанельные отображающие устройства. // Broadcasting Телевидение и радиовещание, №2 (46), 2005. – С.55.

11. И.А. Мухин. Современные плоскопанельные отображающие устройства. // Broadcasting Телевидение и радиовещание, №4 (48), 2005. – С.73.

12. Мюллер Скотт. Модернизация и ремонт ПК, 17-е изд.: пер. с англ. – М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2007. – 1360 с. (+147 с. на CD).

13. Мюллер Скотт. Модернизация и ремонт ПК, 19-е изд.: пер. с англ. – М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2011. – 1072 c.

14. Несват Александр. Основы монитороведения. Типы матриц: IPS. // Поиск-подбор, 2011. URL: http://podberi-monitor.ru/article/articles/osnovy-monitorovedeniya-tipy-matric-ips/19.html (дата обращения 01.03.2016)

15. Официальный сайт LG Россия. URL: http://www.lg.com/ru/monitors/lg-34UC97-ultrawide-monitors (дата обращения 03.03.2016)

16. Официальный сайт Samsung Россия. URL: http://www.samsung.com/ru/consumer/it/monitor/curved-monitor/LS34E790CN/CI (дата обращения 03.03.2016)

17. Продукты ViewSonic. URL: http://www.viewsoniceurope.com/ru/products/lcd/VX2263Smhl.php#pSpecs (дата обращения 01.03.2016)

18. Ю.В. Ревич. 1001 совет по обустройству компьютера. – СПб.: БХВ – Петербург, 2012. – 353 с.

19. Сервис Яндекс.Маркет. URL: https://market.yandex.ru (даты обращения 29.02.2016 и 01.03.2016)

20. П. Соколов. Мониторы // iXBT, 1999. URL: http://www.ixbt.com/monitor/monitor_guide.html (дата обращения 29.02.2016)

21. Соломенчук В. Г. Железо ПК 2010 / В. Г. Соломенчук, П. В. Соломенчук. — СГ16.: БХВ – Петербург, 2010. – 448 с.

22. Стахарный, С.А. Перспективы органических светодиодов в системах освещения // Современная светотехника №3, 2010. – С.23.

1. [1] Авдеев В.А. Периферийные устройства: интерфейсы, схемотехника, программирование. – М.: ДМК Пресс, 2009. – С.10. ↑

2. [2] Леонов Василий. Большая книга Компьютера / Василий Леонов. – Москва: Эксмо, 2015. – С.17. ↑

3. [3] Азбука Интернета. Учебное пособие для пользователей старшего поколения: работа на компьютере и в сети Интернет. – М.: 2014. – С.116. ↑

4. [1] Соломенчук В. Г. Железо ПК 2010 / В. Г. Соломенчук, П. В. Соломенчук. – СГ16.: БХВ – Петербург, 2010. – С.16. ↑

5. [2] Колесниченко О. В. Аппаратные средства PC. / О. В. Колесниченко, И.В. Шишигин, В. Г. Соломенчук – 6-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ – Петербург, 2010. – С.347. ↑

6. [1] Мюллер Скотт. Модернизация и ремонт ПК, 19-е изд.: пер. с англ. – М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2011. – С.694. ↑

7. [1] П.Соколов. Мониторы // iXBT, 1999. URL: http://www.ixbt.com/monitor/monitor_guide.html (дата обращения 29.02.2016) ↑

8. [2] И.А. Мухин. Как выбрать ЭЛТ-монитор? // Компьютер-бизнес-маркет, №49 (286), 2004. – С.366. ↑

9. [3] Д. Бриллиантов, Ф. Игнатов, В. Водычко. Однолучевой цветовой кинескоп – хромоскоп. // Радио №9, 1976. – С.32. ↑

10. [1] Мюллер Скотт. Модернизация и ремонт ПК, 19-е изд.: пер. с англ. – М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2011. – С.706-707. ↑

11. [1] Колесниченко О. В. Аппаратные средства PC. / О. В. Колесниченко, И.В. Шишигин, В. Г. Соломенчук – 6-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ – Петербург, 2010. – С.356. ↑

12. [2] И.А. Мухин. Как выбрать ЭЛТ-монитор? // Компьютер-бизнес-маркет, №49 (286), 2004. – С.369. ↑

13. [3] П.Соколов. Мониторы // iXBT, 1999. URL: http://www.ixbt.com/monitor/monitor_guide.html (дата обращения 29.02.2016) ↑

14. [4] Колесниченко О. В. Аппаратные средства PC. / О. В. Колесниченко, И.В. Шишигин, В. Г. Соломенчук – 6-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ – Петербург, 2010. – С.358. ↑

15. [1] П.Соколов. Мониторы // iXBT, 1999. URL: http://www.ixbt.com/monitor/monitor_guide.html (дата обращения 29.02.2016) ↑

16. [1] И.А. Мухин. Как выбрать ЭЛТ-монитор? // Компьютер-бизнес-маркет, №49 (286), 2004. – С.369-370. ↑

17. [1] Колесниченко О. В. Аппаратные средства PC. / О. В. Колесниченко, И.В. Шишигин, В. Г. Соломенчук – 6-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ – Петербург, 2010. – С.359. ↑

18. [2] По данным сервиса Яндекс.Маркет. URL: https://market.yandex.ru/search.xml?was_redir=1&hid=91052&nid=54539&text=элт-монитор (дата обращения 29.02.2016) ↑

19. [3] Мюллер Скотт. Модернизация и ремонт ПК, 17-е изд.: пер. с англ. – М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2007. – С.905-906. ↑

20. [4] Авдеев В.А. Периферийные устройства: интерфейсы, схемотехника, программирование. – М.: ДМК Пресс, 2009. – С.451. ↑

21. [1] Мюллер Скотт. Модернизация и ремонт ПК, 17-е изд.: пер. с англ. – М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2007. – С.907. ↑

22. [2] Колесниченко О. В. Аппаратные средства PC. / О. В. Колесниченко, И.В. Шишигин, В. Г. Соломенчук – 6-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ – Петербург, 2010. – С.358-360. ↑

23. [1] П.Соколов. Мониторы // iXBT, 1999. URL: http://www.ixbt.com/monitor/monitor_guide.html (дата обращения 29.02.2016) ↑

24. [2] Колесниченко О. В. Аппаратные средства PC. / О. В. Колесниченко, И.В. Шишигин, В. Г. Соломенчук – 6-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ – Петербург, 2010. – С.358-359. ↑

25. [3] Авдеев В.А. Периферийные устройства: интерфейсы, схемотехника, программирование. – М.: ДМК Пресс, 2009. – С.451. ↑

26. [1] Мюллер Скотт. Модернизация и ремонт ПК, 17-е изд.: пер. с англ. – М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2007. – С.914-915. ↑

27. [1] Колесниченко О. В. Аппаратные средства PC. / О. В. Колесниченко, И.В. Шишигин, В. Г. Соломенчук – 6-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ – Петербург, 2010. – С.362-363. ↑

28. [1] И.А. Мухин. Современные плоскопанельные отображающие устройства. // Broadcasting Телевидение и радиовещание, №2 (46), 2005. – С.55. ↑

29. [2] Ю.В. Ревич. 1001 совет по обустройству компьютера. – СПб.: БХВ – Петербург, 2012. – С.39-40. ↑

30. [1] И.А. Мухин. Как выбрать ЖК-монитор? // Компьютер-бизнес-маркет, №1 (292), 2005. – С.285. ↑

31. [2] Колесниченко О. В. Аппаратные средства PC. / О. В. Колесниченко, И.В. Шишигин, В. Г. Соломенчук – 6-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ – Петербург, 2010. – С.364. ↑

32. [1] Колесниченко О. В. Аппаратные средства PC. / О. В. Колесниченко, И.В. Шишигин, В. Г. Соломенчук – 6-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ – Петербург, 2010. – С.365. ↑

33. [2] Ю.В. Ревич. 1001 совет по обустройству компьютера. – СПб.: БХВ – Петербург, 2012. – С.40. ↑

34. [1] Колесниченко О. В. Аппаратные средства PC. / О. В. Колесниченко, И.В. Шишигин, В. Г. Соломенчук – 6-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ – Петербург, 2010. – С.367. ↑

35. [2] И.А. Мухин. Как выбрать ЖК-монитор? // Компьютер-бизнес-маркет, №1 (292), 2005. – С.288-289. ↑

36. [1] Несват Александр. Основы монитороведения. Типы матриц: IPS. // Поиск-подбор, 2011. URL: http://podberi-monitor.ru/article/articles/osnovy-monitorovedeniya-tipy-matric-ips/19.html (дата обращения 01.03.2016) ↑

37. [1] Авдеев В.А. Периферийные устройства: интерфейсы, схемотехника, программирование. – М.: ДМК Пресс, 2009. – С.476. ↑

38. [2] И.А. Мухин. Современные плоскопанельные отображающие устройства. // Broadcasting Телевидение и радиовещание, №4 (48), 2005. – С.73. ↑

39. [1] Авдеев В.А. Периферийные устройства: интерфейсы, схемотехника, программирование. – М.: ДМК Пресс, 2009. – С.480-481. ↑

40. [2] По данным сервиса Яндекс.Маркет. URL: https://market.yandex.ru/search.xml?was_redir=1&hid=91052&nid=54539&text=жк-мониторы (дата обращения 01.03.2016) ↑

41. [1] Авдеев В.А. Периферийные устройства: интерфейсы, схемотехника, программирование. – М.: ДМК Пресс, 2009. – С.480. ↑

42. [2] Продукты ViewSonic. URL: http://www.viewsoniceurope.com/ru/products/lcd/VX2263Smhl.php#pSpecs (дата обращения 01.03.2016) ↑

43. [3] Леонов Василий. Большая книга Компьютера / Василий Леонов. – Москва: Эксмо, 2015. – С.18. ↑

44. [1] Авдеев В.А. Периферийные устройства: интерфейсы, схемотехника, программирование. – М.: ДМК Пресс, 2009. – С.477. ↑

45. [2] Леонов Василий. Большая книга Компьютера / Василий Леонов. – Москва: Эксмо, 2015. – С.18. ↑

46. [1] Мюллер Скотт. Модернизация и ремонт ПК, 19-е изд.: пер. с англ. – М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2011. – С.709. ↑

47. [1] Колесников Сергей. Жидкокристаллические и плазменные мониторы: технологии и принципы. // Компьютер-информ, 2003. URL: http://old.ci.ru/inform08_05/p_10.htm (дата обращения 02.03.2016) ↑

48. [2] Мюллер Скотт. Модернизация и ремонт ПК, 19-е изд.: пер. с англ. – М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2011. – С.709. ↑

49. [1] Стахарный, С.А. Перспективы органических светодиодов в системах освещения // Современная светотехника №3, 2010. – С.23. ↑

50. [2] Дмитриев Владимир. OLED-дисплеи – будущее уже начинается. // Компоненты и технологии №6, 2003. – С62-63. ↑

51. [1] Официальный сайт LG Россия. URL: http://www.lg.com/ru/monitors/lg-34UC97-ultrawide-monitors (дата обращения 03.03.2016) ↑

52. [2] Официальный сайт Samsung Россия. URL: http://www.samsung.com/ru/consumer/it/monitor/curved-monitor/LS34E790CN/CI (дата обращения 03.03.2016) ↑

53. [1] Леонов Василий. Большая книга Компьютера / Василий Леонов. – Москва: Эксмо, 2015. – С.8. ↑