Мониторы

НАЦІОНАЛЬНИЙ  ТЕХНІЧНИЙ  УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

«КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ  ІНСТИТУТ»

ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАТИКИ ТА ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ

КАФЕДРА ТЕХНІЧНОЇ КІБЕРНЕТИКИ

 

 

 

 

 

Реферат на тему:

«Монітори»

 

 

Перевірив: доцент кафедри технічної кібернетики  Пасько В.П.

Виконали             студент групи ІК-11            Юшко Олег

 

Київ-2012

 

Моніто́р (monitor — слідкувати) або дисплей (display — відображувати) — електронний пристрій для відображення інформації. Терміни монітор та дисплей — дещо відмінні. Дисплей, як пристрій для відображення інформації, має ширше застосування, наприклад, дисплей мобільного телефону, а термін монітор пов'язується з комп'ютером або телеекраном дистанційного спостереження.

Без можливості бачити результати своєї роботи, персональний комп'ютер став би марним інструментом. Необхідно яким-небудь чином спостерігати за сигналами комп'ютерної системи, щоб знати, чим вона займається в цей час. Сьогодні реалізацією подібного роду функцій займається відео система. Стандартним пристроєм виводу інформації, якому вже десятки років, є монітор.

Наведемо основні характеристики моніторів:

• Розмір екрану — визначається довжиною діагоналі (традиційно вимірюється в дюймах)
• Співвідношення сторін екрану — стандартний (4:3) та широкоформатний (16:9, 16:10)
• Роздільна здатність дисплею — кількість пікселів по вертикалі та горизонталі
• Глибина кольору — кількість біт на кодування одного пікселя (від монохромного (1 біт) до 32-бітного)
• Розмір зерна (для CRT) чи пікселя (для LCD)
• Частота оновлення зображення (вимірюється в герцах, для LCD практично однакова)
• Швидкість відклику пікселів (не для всіх типів моніторів, у LCD, як правило, суттєво нижча ніж у CRT)
• Максимальний кут огляду — максимальний кут під яким не виникає суттєвого погіршення якості зображення (актуально для LCD)

 

Сучасні комп'ютерні монітори бувають кількох типів:

1. На основі електронно-променевої трубки (CRT)
2. На основі рідких кристалів (LCD)
3. PLASMA
4. LEP
5. TNF матриця (як підтип LCD)
6. IPS

Розглянемо всі монітори по черзі. Навівши їх основні технічні характеристики, принцип роботи, недолі та переваги технології яка в них використовується.

 

 

1.Монітор на основі  електронно-променевої трубки (ЕПТ  або CRT)

CRT (Cathode Ray Tube) монітори. Як видно з назви, в основі всіх подібних моніторів лежить катодно-променева трубка, але це дослівний переклад, технічно правильно говорити електронно-променева трубка (ЕПТ).

Розглянемо принципи роботи CRT моніторів. CRT або ЕПТ монітор має скляну трубку, усередині якої знаходиться вакуум, тобто все повітря вилучено. З фронтального боку внутрішня частина скла трубки вкрита люмінофором (Luminofor). Як люмінофори, для кольорових кінескопів використовуються досить складні склади на основі рідкоземельних металів ітрію, ербію тощо  
Люмінофор це речовина, що випромінює світло при бомбардуванні його зарядженими частинками. Для створення зображення в CRT моніторі використовується електронна гармата, яка випромінює потік електронів крізь металеву маску або решітку на внутрішню поверхню скляного екрана монітора,яка покрита різнокольоровими люмінофорними точками. Потік електронів на шляху до фронтальної частини трубки проходить через модулятор інтенсивності і котра прискорює систему, що працюють за принципом різниці потенціалів. У результаті електрони набувають велику енергію, частина з якої витрачається на світіння люмінофора. Електрони потрапляють на люмінофорних шарів, після чого енергія електронів перетворюється на світло, тобто потік електронів примушує точки люмінофора світитися. Ці крапки, що світяться люмінофора формують зображення, яке ви бачите на вашому моніторі. Як правило, у кольоровому CRT моніторі використовується три електронні гармати, на відміну від однієї гармати, що застосовується в монохромних моніторах, які зараз практично не виробляються і мало кому цікаві.  
Всі ми знаємо або чули про те, що наші очі реагують на основні кольори: червоний (Red), зелений (Green) і синій (Blue) і на їх комбінації,які створюють нескінченне число кольорів.  
люмінофорних шар, що покриває фронтальну частину електронно-променевої трубки, складається з дуже маленьких елементів (настільки маленьких, що людське око їх не завжди може розрізнити). Ці люмінофорних елементи відтворюють основні кольори, фактично є три типи різнокольорових частинок, чиї кольори відповідають основним кольорам RGB (звідси і назва групи з люмінофорних елементів - тріади).  
Люмінофор починає світитися, як було сказано вище, під впливом прискорених електронів, які створюються трьома електронними гарматами. Кожна з трьох гармат відповідає одному з основних кольорів і посилає пучок електронів на різні частинки люмінофор, чиє світіння основними кольорами зрізною інтенсивністю комбінується і в результаті формується зображення з необхідним кольором. Наприклад, якщо активувати червону,зелену і синю люмінофорних частинки, то їх комбінація сформує білий колір.  
Для керування електронно-променевою трубкою необхідна і керуюча електроніка, якість якої багато в чому визначає і якість монітора.  
Кінескопні можна розбити на два класи - трьохпроменева з дельта образним розташуванням електронних гармат і з планарним розташуванням електронних гармат. У цих трубках застосовуються щілинні і тіньові маски, хоча правильніше сказати, що вони всі тіньові. При цьому трубки з планарним розташуванням електронних гармат ще називають кінескопами з самосходження променів, тому що вплив магнітного поля Землі на три планарно розташованих променя практично однаково і при зміні положення трубки щодо поля  
Землі не потрібно проводити додаткові регулювання.  
Отже, найпоширеніші типи масок це тіньові, а вони бувають двох типів: "Shadow Mask" (тіньова маска) і "Slot Mask" (щільовая маска).

1.1. SHADOW MASK

 
Тіньова маска (shadow mask) це найпоширеніший тип масок для CRT моніторів. Тіньова маска складається з металевої сітки перед частиною скляної трубки з люмінофорним шаром. Як правило, більшість сучасних тіньових масок виготовляють з інвару (invar - сплав заліза інікелю). Отвори в металевій сітці працюють як приціл (хоча й неточний), саме цим забезпечується те, що електронний промінь потрапляє тільки на необхідні люмінофорних елементи і тільки в певних областях.  
Тіньова маска створює грати з однорідними точками (ще званими тріади), де кожна така точка складається з трьох елементів люмінофорних основних кольорів - зеленого, червоного та синього - які світяться зрізною інтенсивністю під впливом променів з електронних гармат.  
Зміною струму кожного з трьох електронних променів можна домогтися довільного кольору елемента зображення, що утворюється тріадою точок.

Мінімальна відстань між  люмінофорними елементами однакового кольору називається dot pitch (або крок точки) і є індексом якості зображення. Крок точки зазвичай вимірюється в міліметрах (мм). Чим менше значення кроку точки, тим вище якість відтвореного на моніторі зображення.

Одним зі «слабких» місць моніторів  з тіньовою маскою є її термічна деформація. Частина променів від  електронно-променевої гармати потрапляє  на тіньову маску, внаслідок чого відбувається нагрівання й подальша деформація тіньової маски. Зсув отворів  тіньової маски призводить до виникнення ефекту строкатості екрана (зсуву  кольорів RGB). Істотно впливає на якість монітора матеріал тіньової маски.

Недоліки тіньової маски добре  відомі: по-перше, це мале співвідношення пропускаємих та затримуваних маскою електронів (лише близько 20–30% проходить через маску), що вимагає застосування люмінофорів з великою світловіддачею, а це в свою чергу погіршує монохромність світіння, зменшуючи діапазон передачі кольору, а по-друге, забезпечити точний збіг трьох променів, що лежать в одній площині, при відхиленні їх на більші кути досить важко.

Тіньова маска застосовується в  більшості сучасних моніторів –  Hitachi, Panasonic, Samsung, Daewoo, LG, Nokia, View Sonic.

1.2. SLOT MASK

 
Щілинна маска (slot mask) це технологія широко застосовується компанією NEC під ім'ям "CromaClear". Це рішення на практиці являє собою комбінацію двох технологій описаних вище. У даному випадку люмінофорних елементи розташовані у вертикальних еліптичних осередках, а маска зроблена з вертикальних ліній. Фактично вертикальні смуги розділені на еліптичні комірки, які містять групи з трьох люмінофорних елементів трьох основних кольорів. Мінімальна відстань між двома осередками називається slot pitch (щелевой крок). Чим менше значення slot pitch, тимвища якість зображення на моніторі.

1.3. APERTURE GRILLE

 
Апертурная решітка (aperture grill) це тип маски, що використовується різними виробниками у своїх технологіях для виробництва кінескопів, що носять різні назви, але з однаковим суть, наприклад технологія Trinitron від Sony або Diamondtron від Mitsubishi. Це рішення не включає в себе металеву решітку з отворами, як у випадку з тіньовою маскою, а має решітку з вертикальних ліній. Замість крапок з люмінофорними елементами трьохосновних кольорів, апертурная решітка містить серію ниток, що складаються з люмінофорних елементів збудованих у вигляді вертикальних смуг трьох основних кольорів. Така система забезпечує високу контрастність зображення і гарну насиченість кольорів, що разом забезпечує високу якість моніторів з трубками на основі цієї технології. Маска, що застосовується в трубках фірми Sony, Mitsubishi, ViewSonic, являє собою тонку фольгу, на якій подряпано тонкі вертикальні лінії. Вона тримається на горизонтальній (их) (однієї в 15 ", двох у 17", трьох і більше в 21 ")зволіканні, тінь від якої Ви і бачите на екрані. Ця зволікання застосовується для гасіння коливань і називається damper wire. Її добре видно, особливо при світлому тлі зображення на моніторі. Деяким користувачам ці лінії принципово не подобаються, інші ж навпаки задоволені і використовують їх як горизонтальної лінійки.  
Мінімальна відстань між смугами люмінофора однакового кольору називається strip pitch (або кроком смуги) і вимірюється в міліметрах (мм).  
Чим менше значення strip pitch, тим вища якість зображення на моніторі.

 

Зображення на екрані відтворюється  в результаті процесу, під час якого світіння люмінофорних елементів ініціюється електронним променем,проходить послідовно по рядках в наступному порядку: зліва направо із верху вниз на екрані монітора. Цей процес відбувається дуже швидко,тому нам здається, що екран світиться постійно. У сітківці наших очей зображення зберігається близько 1/20 секунди. Це означає, що якщо електронний промінь буде рухатися по екрану повільно, ми можемо бачити цей рух як окрему рухому яскраву крапку, але коли промінь починає рухатися, швидко прокреслюючи на екрані рядок хоча б 20 разів на секунду, наші очі не побачать рухомої точки, а побачать лише рівномірну лінію на екрані. Якщо тепер змусити промінь послідовно пробігати з багатьох горизонтальних лініях зверху вниз за час менше 1/25 секунди, ми побачимо рівномірно освітле нийекран з невеликим мерехтінням. Рух самого променя буде відбуватися настільки швидко, що наше око не буде в змозі його помітити. Чим швидше електронний промінь проходить по всьому екрану, тим менше буде помітно і мерехтіння картинки. Вважається, що таке мерехтіння стає практично непомітним при частоті повторення кадрів (проходів променя по всіх елементах зображення) приблизно 75 на секунду. Однак ця величина в деякій мірі залежить від розміру монітора. Справа в тому, що периферійні області сітківки ока містять світлочутливі елементи з меншою інерційністю.  
Тому мерехтіння моніторів з великими кутами огляду стає помітним при великих частотах кадрів. Здатність керуючої електроніки формувати на екрані дрібні елементи зображення залежить від ширини смуги пропускання  (bandwidth). Ширина смуги пропускання монітора пропорційна числу пікселів, з яких формує зображення відеокарта вашого комп'ютера.

Підведемо підсумок для цього типу монітору. Його перевагами є більш  чітке відображення динамічної картині  порівняно з LCD, кращі кути огляду, кращий контраст картини, більша частота оновлення картинки. А недоліки, це великий розмір, економічність споживання електроенергії , характерне мерехтіння.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. LCD Монітори

LCD (Liquid Crystal Display, рідкокристалічні монітори) зроблені з речовини, яка знаходиться в рідкому стані, але при цьому володіє деякими властивостями, властивими кристалічним тілам. Рідкі кристали були відкриті давним-давно, але спочатку вони використовувалися для інших цілей. Молекули рідких кристалів під впливом електрики можуть змінювати свою орієнтацію і внаслідок цього змінювати властивості світлового променя того, що проходить крізь них. Ґрунтуючись на цьому відкритті і в результаті подальших досліджень, стало можливим виявити зв'язок між підвищенням електричної напруги і зміною орієнтації молекул кристалів для забезпечення створення зображення. Перше своє застосування рідкі кристали знайшли в дисплеях для калькуляторів і в кварцовому годиннику, а потім їх сталі використовувати в моніторах для портативних комп'ютерів. Сьогодні, в результаті прогресу в цій області, починають набувати все більшого поширення LCD монітори для настільних комп'ютерів. Далі мова піде тільки про традиційні LCD монітори, так звані Nematic LCD.

Екран LCD монітора є масивом  маленьких сегментів (званих пікселями), які можуть маніпулюватися для відображення інформації. LCD монітор має декілька шарів, де ключову роль грають дві панелі зроблені з вільного від натрію і дуже чистого скляного матеріалу, званого субстрат або підкладка, які власне і містять тонкий шар рідких кристалів між собою. На панелях є борозенки, які направляють кристали, повідомляючи їм спеціальну орієнтацію. Борозенки розташовані таким чином, що вони паралельні на кожній панелі, але перпендикулярні між двома панелями. Подовжні борозенки виходять в результаті розміщення на скляній поверхні тонких плівок з прозорого пластика, який потім спеціальним чином обробляється. Стикаючись з борозенками, молекули в рідких кристалах орієнтуються однаково у всіх осередках. Молекули одному з різновидів рідких кристалів у відсутності напруги повертають вектор електричного (і магнітного) поля в такій світловій хвилі на деякий кут в площині, перпендикулярній осі розповсюдження пучка. Дві панелі розташовані дуже близько одна до одної. Рідкокристалічна панель освітлюється джерелом світла (залежно від того, де він розташований, рідкокристалічні панелі працюють на віддзеркалення або на проходження світла). Площина поляризації світлового променя повертається на 90° при проходженні однієї панелі.