Монитор. 
Информатика и информационные технологии

Монитор (дисплей) — устройство отображения компьютерной информации в виде текста, таблиц, рисунков, чертежей и видеоизображения на экране, являющемся неотъемлемой частью монитора.

По принципу действия мониторы можно разделить на две группы: мониторы на основе электронно-лучевой трубки и плоскопанельные мониторы.

Монитор с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ). Принцип действия таких устройств похож на принцип действия телевизора и заключается в том, что испускаемый электронной пушкой пучок электронов, попадая на экран, покрытый специальным веществом, вызывает его свечение. Текстовое или графическое изображение на экране монитора состоит из множества дискретных точек люминофора, представляющих собой минимальный элемент изображения и называемых пикселами.

Разрешающая способность монитора определяется количеством пикселей, которые он отображает по горизонтали и вертикали. Например, 640?480, 1024?768.

Мониторы подразделяются на монохромные и цветные. Монохромные мониторы бывают черно-белыми и черно-зелеными.

Персональные компьютеры комплектуются цветными аналоговыми мониторами, относящимися к типу RGB-мониторов. В основе формирования цветного изображения лежат свойства трехкомпонентности цветного восприятия и пространственное усреднение цвета, что позволяет за счет смешения трех цветов на поверхности люминофора получать цветное изображение. Качество изображения во многом определяется размером точек люминофора. Среднее расстояние между двумя соседними точками на экране монитора называется зерном. Мониторы высокого качества имеют размер зерна до 0,18 мм.

Основные параметры ЭЛТ-мониторов:

• • размер экрана по диагонали: 14″, 15″, 17″, 19″, 21″ и более;
• • разрешающая способность — количество пикселей по горизонтали и вертикали экрана, параметр может реализовываться программной настройкой монитора;
• • частота регенерации экрана — число обновлений кадров изображения в секунду на экране. Измеряется в герцах и составляет 50 Гц и выше. Мерцание на частоте не ниже 85 Гц почти не утомляет глаза. При обновлении считывается цифровое представление, хранимое видеопамятью, и электронный луч, пробегая по экрану, рисует горизонтальными линиями-строками кадр, потом следующий.

Плоскопанельные мониторы. Мониторы на основе ЭЛТ обладают рядом недостатков: значительные масса, габариты и энергопотребление; тепловыделение и излучение, вредное для здоровья человека. На смену ЭЛТ-мониторам пришли плоскопанельные мониторы: жидкокристаллические (ЖКмониторы), плазменные, электролюминесцентные, электростатической эмиссии, органические светодиодные.

ЖК-мониторы (Liquid Crystal Display, LCD) наиболее распространены. Первое применение жидкие кристаллы нашли в дисплеях для калькуляторов и в кварцевых часах, затем в мониторах для портативных компьютеров. Сегодня ЖКмониторы широко применяются для компьютеров.

Основной элемент ЖК-монитора — ЖК-экран, состоящий из двух панелей, между которыми размещен слой жидкокристаллического вещества, находящегося в жидком состоянии, но обладающего свойствами, присущими кристаллическим телам. Молекулы жидких кристаллов под воздействием электрического напряжения меняют ориентацию и вследствие этого меняют свойства светового луча, проходящего сквозь них.

Экран ЖК-монитора представляет собой совокупность отдельных ЖК-ячеек, каждая из которых дает 1 пиксел изображения. ЖК-ячейка сама не генерирует свет, а управляет интенсивностью проходимого света, поэтому ЖК-мониторы используют подсветку. ЖК-ячейка — электронно-управляемый светофильтр. В качестве подсветки ЖК-экранов используют электролюминесцентные лампы с холодным катодом, характеризующиеся низким энергопотреблением.

Элемент цветного монитора образован триадой ЖК-ячеек. Каждая ячейка триады снабжена светофильтром одного из трех цветов: красного, зеленого и синего. Изменяя уровень поданного на транзистор управляющего сигнала, можно регулировать яркость каждого цвета триады.

Основные характеристики ЖК-мониторов:

• • разрешение (горизонтальный и вертикальный размеры в пикселях: 1024?768, 1280?1024 и др.), у ЖК-монитора одно фиксированное разрешение, остальные достигаются интерполяцией;
• • расстояние между центрами соседних пикселей;
• • диагональ панели и отношение сторон (5:4, 4:3, 8:5, 16:10 и др.);
• • контрастность, яркость;
• • время отклика пикселя для изменения яркости;
• • угол обзора, при котором контрастность падает до заданной.

Плазменные дисплеи (Plasma Display Panel, PDP) создаются путем заполнения пространства между двумя стеклянными поверхностями инертным газом, например аргоном или неоном. На стеклянную поверхность наносят миниатюрные прозрачные электроды, на которые подастся высокочастотное напряжение. Под действием этого напряжения в прилегающей к электроду газовой области возникает электрический разряд. Плазма газового разряда излучает свет в ультрафиолетовом диапазоне и вызывает свечение частиц люминофора в диапазоне, видимом человеком. Фактически каждый пиксел на экране работает как обычная лампа дневного света. Высокая яркость и контрастность наряду с отсутствием дрожания являются преимуществами таких мониторов. Кроме того, угол, под которым можно увидеть изображение на плазменных мониторах, существенно больше, чем у ЖК-мониторов.

Плазменные панели применяются в высококачественных видеосистемах большого формата. По мере того как с развитием технологии ЖК-панелей их диагональ увеличивается, они вытесняют плазменные панели, поскольку производить ЖК-панели проще и дешевле.

Плазменные панели сохраняют специфическое использование, когда требуется выводить очень большую картинку с компьютера для коллективного просмотра с большого расстояния DVD и телевидения высокого разрешения.

Электролюминесцентные мониторы (Electric Luminescent Displays, ELD) по конструкции аналогичны ЖК-мониторам. Принцип действия основан на явлении испускания света при возникновении туннельного эффекта в полупроводниковом р-п переходе. Мониторы имеют высокие частоты развертки и яркость свечения, надежны в работе. Вместе с тем уступают ЖК-мониторам по энергопотреблению, поскольку на ячейки подается относительно высокое напряжение — около 100 В. При ярком освещении цвета электролюминесцентных мониторов тускнеют.

Мониторы электростатической эмиссии (Field Emission Displays, FED) сочетают традиционную технологию, основанную на использовании ЭЛТ, и жидкокристаллическую технологию. Мониторы FED основаны на процессе, похожем на тот, что применяется в ЭЛТ-мониторах, в обоих применяется люминофор, светящийся под воздействием электронного луча. В качестве пикселей применяются зерна люминофора, как и в ЭЛТ-мониторе, что позволяет получить чистые и сочные цвета, свойственные обычным мониторам. Однако активизация этих зерен производится не электронным лучом, а электронными ключами, подобными тем, что используются в ЖК-мониторах, построенных по ТFТ-технологии.

Видеоадаптеры. Видеосистема персонального компьютера включает монитор и видеоадаптер — устройство, непосредственно управляющее монитором и выводом информации на экран. Видеоадаптер представляет собой плату, вставляемую в разъем системной платы компьютера (рис. 3.18). Он определяет следующие характеристики видеосистемы:

• • максимальное разрешение и частоты разверток (совместно с монитором);
• • максимальное количество отображаемых цветовых оттенков (глубина цвета);
• • скорость обработки и передачи видеоинформации.

С момента появления персонального компьютера сменилось несколько типов видеосистем: от монохромного текстового адаптера до современного улучшенного видеографического адаптера SVGA (Super Video Graphics Adapter).

Современные видеоадаптеры содержат мощный графический процессор, в состав которого входят ускорители двухмерной и трехмерной графики.

Важнейшая характеристика видеосистемы ПК — разрешение экрана. Для каждого размера монитора существует.

Рис. 3.18. Видеоадаптер, вставленный в разъем системной платы.

определенное оптимальное разрешение экрана, которое должен обеспечивать видеоадаптер. Так, для монитора 15 дюймов оптимальным разрешением является 640?480, 17 дюймов — 1024?768, 19 дюймов — 1280?1024.

Цветовое разрешение (глубина цвета), которое определяет количество различных оттенков, передаваемых отдельной точкой экрана видеосистемы, зависит от разрешения экрана, объема видеопамяти видеоадаптера и может составлять 256,65 тыс. и 16,7 млн цветов.

Видеоускорение видеосистемы ПК обеспечивается установкой специальных графических процессоров на самой плате видеоадаптера либо установкой специальных дополнительных плат на материнской плате ПК. Различают ускорители плоской графики (2D) для работы с прикладными программами офисного применения и ускорители объемной графики (3D) для профессиональных программ обработки трехмерной графики и компьютерных игр (обеспечивают построение изображений не путем вычислений, а аппаратно путем преобразования данных в микросхемах).