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. В данном реферате описаны уже  существующие типы мониторов, как они  появились и вследствие чего, принцип  работы некоторых мониторов. Также  описаны появление новых технологий, которые приведут нас в мир  будущего.  
 

1. ВИДЫ  МОНИТОРОВ

    1.1. Мониторы с электронно-лучевой  трубкой

          Сегодня самый распространенный 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, чьё 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.

    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 (Shadow mask) - 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.                              

    Щелевая маска (Slot mask) - 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. Кроме мониторов NEC, щелевая маска также используется в мониторах Panasonic. 

    1.2. 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.

    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.

    В табл. 1 приведены сравнения LCD мониторов  и CRT мониторов.  

Сравнение LCD  и CRT мониторов 

     1.3. Плазменные мониторы

 Эта технология носит название PDP (Plasma display panels) и FED (Field emission display). 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.

    1.4. Пластиковые мониторы

    Есть  и еще одна новая технология, это  LEP (Light emission plastics) или светящий пластик. На сегодняшний день компания может представить монохромные (желтого свечения) LEP-дисплеи, приближающиеся по эффективности к жидкокристаллическим дисплеям LCD, уступающие им по сроку службы, но имеющие ряд существенных преимуществ:

• Поскольку многие стадии процесса производства LEP-дисплеев совпадают с аналогичными стадиями производства LCD, производство легко переоборудовать. Кроме того, технология LEP позволяет наносить пластик на гибкую подложку большой площади, что невозможно для неорганического светодиода (там приходится использовать матрицу диодов);
• Пластик сам излучает свет и ему не нужна подсветка и прочие хитрости, необходимые для получения цветного изображения на LCD-мониторе. Больше того, LEP-монитор обеспечивает 180-градусный угол обзора;
• Устройство дисплея предельно просто: вертикальные электроды с одной стороны пластика, горизонтальные - с другой. Изменением числа электродов на единицу протяженности по горизонтали или вертикали можно добиваться любого необходимого разрешения, а также, при необходимости, различной формы пиксела;
• Поскольку LEP-дисплей работает при низком напряжении питания (менее 3 V) и имеет малый вес, его можно использовать в портативных устройствах, питающихся от батарей;
• LEP-дисплей обладает крайне малым временем переключения (менее 1 микросекунды), поэтому его можно использовать для воспроизведения видеоинформации;

    Эти преимущества плюс дешевизна привели  к возникновению у LEP-технологии достаточно радужных перспектив.

Мультимедиа мониторы

  Сейчас, когда большинство компьютеров  имеют дисководы CD-ROM, появились мониторы со встроенными динамиками, расположенными по бокам или внизу передней панели. Теоретически они представляют собой изящное и дешевое решение для пользователей, которые хотят иметь простую звуковую систему и в то же время слушать нечто большее, чем жалобный сигнал обычного динамика. У некоторых из таких мониторов также имеются встроенные микрофоны, позволяющие записывать голосовые команды. Эта особенность может оказаться полезной, если вы пользуетесь голосовой почтой или управляете своим компьютером с помощью голоса.

  Однако  столь простая идея – создать  мониторы, снабженные средствами мультимедиа, связана с некоторыми проблемами. Во-первых, встроенные микрофон и динамики расположены на фиксированном, слишком  близком расстоянии друг от друга; и  если микрофон достаточно чувствителен для того, чтобы “поймать” ваш  голос с некоторого расстояния, то весьма вероятно, что шум из динамиков  также будет записываться и усиливаться. В результате будет слышен постоянный шум в качестве фона записи.

  Во-вторых, поскольку размеры встроенных громкоговорителей  ограничены, вряд ли можно получить качественный звук. Мощность даже средних  по размеру шестидюймовых динамиков  достигает 4 Вт (RMS) , что превосходит мощность звука любого из встроенных в монитор динамиков, выпущенных на данный момент.

  Кроме того, в некоторых мультимедийных мониторах при максимальной мощности громкоговорителей изображение  начинает “дрожать”. 
 

2. Стандарты безопастности

    На  всех современных мониторах можно  встретить наклейки с аббревиатурами TCO или MPR II. Правда еще встречаются надписи Low Radiation, но на самом деле это не свидетельствует о какой-либо защите, просто так делали производители Юго-Восточной Азии для привлечения внимания к своей продукции. С целью снижения риска для здоровья, различными организациями были разработаны рекомендации по параметрам мониторов, следуя которым производители мониторов делают их более безопасными. Все стандарты безопасности для мониторов регламентируют максимально допустимые значения электрических и магнитных полей, создаваемых монитором при работе. Практически в каждой развитой стране есть собственные стандарты, но особую популярность во всем мире завоевали стандарты, разработанные в Швеции и известные под именами TCO и MPRII.