Характеристики и типы мониторов для персональных компьютеров (Мониторы с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ-мониторы))

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

Монитор (дисплей, экран) является составной частью каждого компьютера и предназначен для обмена информацией между пользователем и компьютером. Монитор компьютера — это универсальное устройство, предназначенное для визуального отображения текстовой и графической информации.

Мониторы можно классифицировать различными способами: по виду выводимой информации (алфавитно-цифровые, графические и др.), по размерности отображения (2D, 3D), по типу видеоадаптера (VGA, SVGA и др.), по типу устройства использования (компьютерный монитор, рекламный монитор и др.) Но, пожалуй, наиболее употребимой классификацией является классификация по типу экрана.

Следуя этой классификации, на сегодня можно выделить три основных вида мониторов:

• Мониторы с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ-мониторы);
• Жидкокристаллические мониторы (ЖК);
• Плазменные панели.

Глава 1. Мониторы с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ-мониторы)

Наверное, каждый помнит первые цветные телевизоры, по принципу работы ЭЛТ-монитор тоже можно считать одним из таких телевизоров. Построение и отображение информации на мониторе происходит с помощью электронно-лучевой трубки. ЭЛТ-монитор (Рисунок 1Error: Reference source not found) представляет собой электронный вакуумный прибор в стеклянной колбе, на дне которого располагается экран (покрытый люминофором), а в горловине находится электронная пушка. При работе монитора электронная пушка нагревается, и испускает поток электронов, который проходит через фокусирующую и отклоняющую катушки. Катушки в свою очередь направляют поток электронов в определенную точку экрана, покрытого люминофором. Следовательно, энергия электронов заставляет светиться точки люминофора, благодаря чему из точек формируется изображение.

Рисунок 1. ЭЛТ-монитор

Типы ЭЛТ-мониторов

1. Электронно-лучевые мониторы с теневой маской - самый популярный тип среди производителей компьютерных мониторов. Отличается выпуклой формой монитора.
2. ЭЛТ с апертурной решеткой, состоящей из вертикальных линий.
3. Мониторы с щелевой маской.

Основные характеристики ЭЛТ-мониторов

• Диагональ экрана. Считается расстояние от противоположных верхнего и нижнего угла соответственно (проведите линию от правого нижнего угла к левому верхнему). Полученное значение в дюймах и будет означать диагональ монитора. Несколько лет назад, когда данный вид мониторов был наиболее распространен, самыми популярными считались диагонали 15 и 17 дюймов соответственно.
• Размер зерна экрана монитора. Отверстия, находящиеся в цветоделительной маске монитора, располагаются на определенном расстоянии. Чем оно меньше, тем выше качество изображения. Размер зерна экрана как раз показывает расстояние между ближайшими отверстиями. Соответственно, чем меньше эта характеристика, тем качественней монитор.
• Потребляемая мощность. Измеряется в Вт.
• Покрытие экрана.
• Защитный экран. Научным путем было доказано, что излучение, которое вырабатывают ЭЛТ-мониторы, вредно сказывается на здоровье человека. Поэтому их стали оснащать специальными защитными экранами, которые должны были снизить уровень излучения. Существуют три типа - стеклянные, сеточные и пленочные.

Преимущества ЭЛТ-мониторов

Несмотря на особенности и специфику ЭЛТ мониторов, сохраняется возможность для того, чтобы оценить по достоинству преимущества предлагаемой прежней продукции:

• ЭЛТ модели могут работать с коммутационными (затворными) стереоочками. Самое важное – это проверить, ориентируясь на паспортные данные выпущенной техники, ее характеристики: разрешение должно составлять 1024х768. Кадровая частота развертки – от 100 Гц. Если эти данные не соблюдены, появляется риск мерцания стереоизображения.
• ЭЛТ монитор при установке современной видеокарты может успешно отображать изображения различного разрешения, в том числе тонкие линии и наклонные буквы. Эта характеристика зависит от разрешающей способности люминофора.
• Высококачественные ЭЛТ мониторы могут порадовать динамическими (переходными) характеристиками, позволяющими наслаждаться наблюдением динамично меняющихся сюжетов в играх и фильмах. Предполагается возможность для успешного и легкого устранения нежелательного смазка у деталей изображения, которые меняются быстро. Это можно объяснить следующим нюансом: переходное время отклика у люминофора ЭЛТ не может превосходить 1 – 2 мс по критерию спада полной яркости до нескольких процентов. ЖК дисплеи обладают переходным откликом в 12 – 15 мс, причем 2, 6, 8 мс представляют собой чисто рекламный трюк, в результате чего в динамичных сюжетах может быть смазка быстроменяющихся деталей.
• ЭЛТ мониторы, отвечающие высоким критериям и правильно настроенные по цветам, могут гарантировать корректную цветовую передачу наблюдаемых сцен. Эту характеристику ценят художники и дизайнеры.

Недостатки ЭЛТ-мониторов

• Крупные габариты.
• Высокий уровень энергопотребления.
• Наличие вредного электромагнитного излучения.

Вывод

Развитие ЭЛТ-мониторов остановилось из-за невозможности увеличения размера экрана и его разрешения. Создавать кинескопы высокой четкости оказалось экономически нецелесообразно. В настоящее время мониторы с электронно-лучевой трубкой перестали быть обычными и распространенными. Такую технику можно увидеть только у редких пользователей. ЭЛТ успешно заменили жидкокристаллические мониторы.

Глава 2. Плазменные панели

Газоразрядный экран для воспроизведения изображения, в быту называемый плазменной панелью (Рисунок 2). Они стали первой альтернативой телевизорам на лучевой трубке — большая диагональ экрана, высокое разрешение, сочные цвета, глубина изображения, невероятная яркость (свыше 1000 кд/м2), позволяющая смотреть фильм даже при солнечном свете, возможность повесить на стену как картину. Минимальный размер экрана у «плазмы» — 37 дюймов, и меньший размер производители выпускать не планировали.

Принцип действия плазменной панели основан на свечении специальных люминофоров при воздействии на них ультрафиолетового излучения. Это излучение возникает при электрическом разряде в среде сильно разреженного газа. В результате разряда между электродами образуется проводящий шнур, состоящий из ионизированных молекул газа (плазмы). Подавая сигналы на горизонтальные и вертикальные проводники, нанесенные на внутренние поверхности стекол панели, схема управления PDP осуществляет, соответственно, строчную и кадровую развертку. Следовательно, яркость каждого элемента изображения определяется временем свечения соответствующей ячейки плазменной панели: самые яркие горят постоянно, а в наиболее темных местах они не светятся вовсе. Светлые участки изображения на плазменной панели обладают ровным светом, поэтому изображение абсолютно не мерцает.

Рисунок 2. Плазменная панель

Основные характеристики плазменных панелей

• Размеры
• Разрешение экрана и время отклика
• Контрастность
• Яркость
• Интерфейсные разъёмы

Преимущества плазменных панелей

• Плоский и очень яркий экран с минимальной толщиной;
• Можно конструировать большие по размеру панели;
• Широкие углы обзора экрана;
• Изображение с суперконтрастностью;
• Длительный срок службы (от 10 лет);
• Дисплей не притягивает к себе пыль.

Недостатки плазменных панелей

• Более высокое энергопотребление в сравнении с ЖК-панелями;
• Крупногабаритные пиксели и, как следствие, только достаточно крупногабаритные плазменные панели обладают достаточным экранным разрешением;
• Выгорание экрана от неподвижного изображения (эффект памяти), например, от логотипа телеканала. Происходит из-за перегрева люминофора и последующего его испарения.

Вывод

В свое время плазменные панели были одними из самых дорогих бытовых электронных устройств — как с точки зрения технологии производства, так и с позиции высокого энергопотребления в процессе эксплуатации. Даже для воспроизведения абсолютно черного цвета «плазма» требует электроэнергии. Кроме того, высокие температуры, создаваемые внутри PDP-панели, сравнительно быстро приводят трубку в негодность — за счет выгорания пикселов (ячеек) и эффекта остаточного силуэта, который возникает, если надолго поставить изображение на паузу или просматривать статическую картинку как на компьютерном мониторе. И хотя спустя полтора-два часа остаточный «силуэт» с экрана пропадал, неприятный осадок в душе у владельцев оставался. Поэтому большинство производителей прекратили выпуск плазменных панелей. На сегодняшний день эта технология устарела и практически не представлена на рынке, к тому-же, плазменные панели реже используются для подключения к компьютеру: они стоят дороже и занимают много места, но качество изображения у них лучше. Доля их продаж сегодня не превышает 1%.

Глава 3. Жидкокристаллические мониторы (ЖК)

Появление на рынке LCD (liquid crystal display) — жидкокристаллического дисплея — ознаменовало третий этап в развитии технологий изготовления экранов. ЖК-дисплей (Рисунок 3), как следует из названия, состоит из жидкокристаллической решетки, а также цветных светофильтров, защитного покрытия и — самое важное — источника света, который пропускается через всю эту конструкцию.

Рисунок 3. ЖК-монитор

Принцип работы ЖК-телевизоров основан на проведении электрических импульсов не через инертные газы, как в плазменных ТВ, а в жидкокристаллической среде, находящейся под давлением между двумя электронными платами. По своей структуре эта среда представляет собой мельчайшие скрученные кристаллы, называемые физиками твист-нематическими. Они способны предсказуемо реагировать на электрический ток и, в зависимости от уровня напряжения, раскручиваться под тем или иным углом, изменяя светопропускание. В результате ЖК-дисплеи могут переключаться между темным состоянием, когда кристаллы полностью раскручены, ярким (кристаллы полностью скручены) и средним — по всей шкале серого оттенка. При этом сами кристаллы не являются источником света или цвета. Именно поэтому кристаллическая жидкость обязательно должна быть просвечена для того, чтобы изображение стало видимым. К тому же свет, после прохождения через ЖК-слой, должен попасть на специальные цветные светофильтры.

Источником света в первых ЖК-телевизорах стала обычная флуоресцентная лампа с потоком белого света, имеющая англоязычную аббревиатуру CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp — лампа с холодным катодом), чуть позднее — холодно-плазменная лампа EEFL (External Electrode Fluorescent Lamp — люминесцентная лампа с внешними электродами). Поэтому такие телевизоры хотя и были плоскими, но недостаточно тонкими и легкими — именно из-за люминесцентных ламп. Кроме того, из-за CCFL или EEFL невозможно добиться локального затемнения одного участка экрана и усиления яркости другого. Даже если необходимо показать один-единственный белый пиксель (точку) на черном экране, подсветка все равно должна осуществляться полностью по всей площади экрана.

К счастью, на рубеже 20–21 веков началась эра светодиодов, заменивших «громоздкие» люминесцентные лампы в подсветке ЖК-матриц. В результате на смену «отжившим свое» жидкокристаллическим LCD/EEFL-экранам пришли тоже жидкокристаллические, но уже LCD/LED-дисплеи — со светодиодной подсветкой (Рисунок 4).

Аббревиатура LED расшифровывается как light-emitting diod, или светоизлучающий диод. В этой приставке и заключается основное отличие «классического» ЖК-телевизора от LED. Технология позволяет равномерно (точечно) менять яркость различных участков экрана, а в результате добиваться большей контрастности и цветопередачи. Еще одно преимущество LED-технологии в том, что светодиоды имеют несопоставимо меньший размер, вес и электропотребление, чем лампы CCFL (EEFL), что дает возможность делать телевизоры значительно более тонкими, легкими и энергоэффективными. Толщина большинства LED-телевизоров не превышает 2–3 см, а потребление ими электричества, в сравнении с LCD/EEFL, снижено.

Рисунок 4. LCD/EEFL и LCD/LED

Основные характеристики ЖК-дисплеев

Тип матрицы. В современных компьютерных мониторах используется активная жидкокристаллическая матрица, управляемая тонкопленочными транзисторами (TFT). В зависимости от технологии изготовления, различают несколько типов TFT-матриц. Каждый из них обладает характерными особенностями, которые во многом определяют параметры самого монитора. 
Среди широкого ассортимента ЖК-матриц можно выделить три больших семейства: TN, IPS и *VA. 

• TN. Одна из самых простых технологий матрицы. TN + film означает дополнительный слой, используемый для обеспечения обзора на 90-170 градусов по горизонтали и 65-160 – по вертикали. Слово film часто упускают в названии, называя просто – мониторы TN. Они наиболее бюджетные из всех описанных выше. Из-за того, что у таких экранов не идеальное изображение при просмотре под углом и цветопередача уступает мониторам на IPS или MVA, их не рекомендуют приобретать фоторедакторам или видеомонтажерам. TN матрицы обладают высокой скоростью отклика, что делает ее очень популярной среди геймеров. К тому же, мониторы TN экономичны в энергопотреблении и долговечны.
• IPS. Жидкокристаллическая матрица. Была создана для ликвидации недостатков TN матрицы. Технология увеличила обзор до 178° по вертикали и горизонтали, ее характеризует высокий уровень контрастности и хорошая передача оттенков. Такая матрица позволяет создать яркую и четкую картинку. Оптимально подходит для экранов, которые используются для работы в инете, просмотра кинолент, обработки фото.
• Технология *VA (vertical alignment, вертикальное выравнивание). Ее можно считать компромиссным решением между матрицами TN и IPS. Углы обзора этих матриц достигают 178 градусов, и по времени доступа они лишь незначительно отстают от TN. Матрицы *VA обеспечивают глубокий черный цвет и хорошую цветопередачу. По качеству передачи цветных деталей *VA уступают IPS, компенсируя это более привлекательной ценой. 
  Мониторы на базе *VA-матриц рекомендованы для игр, просмотра фильмов и фотографий. 

Разрешение. Число пикселов (точек, из которых создается изображение) по горизонтали и вертикали на экране монитора.

Максимальное разрешение ЖК-монитора определяется разрешением его матрицы. Чем выше разрешение монитора, тем больше информации можно выводить на экран. Это позволяет открывать несколько документов одновременно, комфортно редактировать большие изображения и т. п.

У ЖК-мониторов разрешение обычно связано с диагональю экрана. Чем больше диагональ, тем выше разрешение.

Соотношение сторон. Формат монитора определяется соотношением сторон экрана (отношением ширины к высоте). Каждый монитор можно отнести к одному из двух основных типов: обычный (4:3, 5:4) или широкоэкранный (16:9, 16:10).

Мониторы с соотношением 4:3, 5:4 предназначены для работы с текстовым редакторами, издательскими системами, а также для просмотра интернет-страниц.

Мониторы формата 16:9, 16:10 идеально подходят для просмотра широкоэкранных фильмов, для компьютерных игр. Многие художники и дизайнеры отдают предпочтение широкоэкранным мониторам. Площадь экрана монитора с соотношением сторон 16:10 немного больше, чем площадь экрана 16:9 с такой же диагональю.

Максимальная частота обновления кадров. Максимальная частота кадров или частота вертикальной развертки, на которой способен работать монитор. 
Этот параметр показывает с какой максимальной частотой возможно обновление всего кадра. 

Время отклика. Время отклика пикселя у экрана монитора.

Этот параметр имеет значение для мониторов, созданных на основе ЖК-технологии. В связи с особенностями этой технологии при подаче управляющего сигнала пиксель не сразу начинает светиться (или темнеть), а только через некоторый, достаточно короткий промежуток времени. Из-за этого эффекта при просмотре видеофильма на ЖК-мониторе с большим временем отклика пикселя в динамичных сценах у движущихся объектов может появиться легкая тень. Чем меньше время отклика, тем качественнее монитор может воспроизвести динамичное изображение.

Яркость. Максимальная яркость свечения экрана монитора.

Яркость характеризует интенсивность свечения экрана, измеряется в канделах на квадратный метр (кд/м2) и является существенным параметром для ЖК-мониторов. Высокая яркость важна в условиях, когда монитор работает в помещении с сильным освещением. При низкой яркости изображения, оно может быть засвечено внешним источником света.

Большинство ЖК-мониторов имеют яркость экрана в 250-300 кд/м2. У ЭЛТ-мониторов максимальная яркость варьируется в пределах 80-100 кд/м2.

Наличие интерфейсов. HDMI, DVI.

Преимущества ЖК-мониторов

• Отсутствие мерцания, что благотворно сказывается на зрении.
• Высокая четкость.
• Отсутствие бликов.
• Компактность и вес.
• Низкое энергопотребление.
• Отсутствие электростатического излучения вблизи монитора.

Недостатки ЖК-мониторов

• Большое время отклика (для IPS матриц).
• Слабая цветопередача, малые углы обзора (для TN матриц).

Вывод

Жидкокристаллические мониторы на современном компьютерном рынке занимают лидирующее положение, оставляя далеко позади электроннолучевые мониторы. Их преимущества очевидны. Во-первых, ЖК-мониторы очень компактны, во-вторых, они не мерцают. К этому можно добавить хорошее качество (чёткость) изображения и отсутствие электромагнитного излучения.

Таким образом, ЖК-монитор можно удобно и компактно разместить на рабочем столе, получать удовольствие от работы и просмотра фильмов на экране, и что самое важное, беречь при этом свое драгоценное зрение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рассмотрев все виды мониторов, можно прийти к следующему выводу, что наиболее востребованными в настоящее время являются ЖК-мониторы. Благодаря своим неоспоримым преимуществам, они сумели полностью вытеснить с рынка ЭЛТ-мониторы. Плазменные конструкции для работы с компьютером применяются редко. Они чаще используются в качестве телевизоров и мониторов для больших аудиторий.

CПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Какой ЖК-телевизор купить: определяемся с набором характеристик [Электронный ресурс] // URL: https://www.kp.ru/guide/kakoi-zhk-televizor-kupit-i-chem-oni-otlichajutsja.html
2. Монитор (устройство) [Электронный ресурс] // URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Монитор_(устройство)
3. 8 видов мониторов [Электронный ресурс] // URL: https://vash.market/elektronika/periferijnye-ustrojstva/vidy-monitorov-dlya-kompyutera.html