Лебедев Павел Вячеславович.

Тенденции развития компьютерных мониторов

Научный руководитель: к.т.н., доцент Казаковцев Л.А.

ФГОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет»

Введение.

Сегодня человек, который использует в повседневной своей жизнедеятельности современный компьютер, как правило, никогда не задумывается о том, насколько разительно он отличается от тех, что существовали на заре становления вычислительной техники [1,2]. Какой поразительный эволюционный путь он прошел, прежде чем превратиться в то, что мы наблюдем сегодня! Взять хотя бы привычный для нашего взгляда современный компьютерный монитор, он не всегда выглядел таким, каким мы видим его в наши дни.

Исторически первым устройством интерактивного человеко-машинного взаимодействия была когсоль [1] — печатная машинка, управляемая компьютером (совокупность печатающего устройства и клавиатуры). Поистине интерактивной работа стала только с появлением мониторов.

Мониторы с ЭЛТ

Мониторы с лучевой трубкой с самого начала были неотъемлемой частью любого персонального компьютера, но процесс эволюции не стоял на месте и, как у всего прочего, устаревающей технологии пришлось уступить свое место более совершенной. Самым важным элементом монитора является кинескоп, называемый также электронно-лучевой трубкой. Кинескоп состоит из герметичной стеклянной трубки, внутри которой находится вакуум, то есть весь воздух удален. Один из концов трубки узкий и длинный - это горловина, а другой - широкий и достаточно плоский - это экран. С фронтальной стороны внутренняя часть стекла трубки покрыта люминофором (luminophor).

В качестве люминофоров для цветных ЭЛТ используются довольно сложные составы на основе редкоземельных металлов - иттрия, эрбия и т.п. Люминофор - это вещество, которое испускает свет при бомбардировке его заряженными частицами. Заметим, что иногда люминофор называют фосфором, но это не верно, т.к. люминофор, используемый в покрытии ЭЛТ, ничего не имеет общего с фосфором. Более того, фосфор "светится" в результате взаимодействия с кислородом воздуха при окислении до P 2O 5и "свечение" происходит небольшое количество времени (кстати, белый фосфор - сильный яд).

Рис 1. ЭЛТ монитор и его устройство.

Для создания изображения в ЭЛТ-мониторе используется электронная пушка, откуда под действием сильного электростатического поля исходит поток электронов. Сквозь металлическую маску или решетку они попадают на внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора, которая покрыта разноцветными люминофорными точками. Поток электронов (луч) может отклоняться в вертикальной и горизонтальной плоскости, что обеспечивает последовательное попадание его на все поле экрана. Отклонение луча происходит посредством отклоняющей системы. Отклоняющие системы подразделяются на седловидно-тороидальные и седловидные. Последние предпочтительнее, поскольку создают пониженный уровень излучения.

ЖК-мониторы.

Впервые ЖК мониторы стали применяться в ноутбуках в связи с их компактными размерами. На ранних этапах конечные продукты стоили очень дорого, а качество их при этом было весьма невысоким (по нынешним меркам качества изображения). Однако около трех лет назад наконец-то появились первые LCD-мониторы, которые продавались отдельно от самого компьютера и стоили также довольно дорого, но качество их заметно повысилось.

И наконец-то сейчас рынок ЖК-мониторов начал бурно развиваться. Это связанно с тем, что технологии развиваются очень быстро и кроме того конкуренция среди производителей привела к заметному снижению цен на эту продукцию.

Изображение на LCD-экранах формируется с помощью матрицы пикселей, как и в обычных мониторах; отличие же состоит в материале пикселей и в способе генерации излучения [3]. Каждый элемент матрицы - так называемый жидкий кристалл, являющийся оптически активным материалом. Он способен в естественном состоянии поворачивать плоскость поляризации проходящего через него излучения.

Второе чрезвычайно важное его свойство - это способность изменять угол поворота плоскости поляризации в зависимости от приложенного внешнего электрического поля. Такие характеристики ЖК-ячейки позволяют манипулировать интенсивностью прошедшего света. На практике это делается следующим образом.

С обеих сторон от ЖК-ячейки на пути распространения излучения устанавливаются скрещенные поляризаторы. Первый из них выделяет определенную компоненту поляризации падающего излучения. Далее это излучение попадает на жидкий кристалл, который поворачивает плоскость поляризации на определенный угол. Второй поляризатор служит для управления интенсивностью излучения: если его выделенное направление совпадает с направлением плоскости поляризации излучения, то для света он окажется абсолютно прозрачным, а если между ними будет угол 90°, то свет поглотится. Таким образом можно изменять интенсивность излучения внешним электрическим полем. Однако, при помощи подобной схемы можно сконструировать лишь черно-белый монитор.

Для создания цветного дисплея необходимо наличие ячеек трех цветов - красного, синего и зеленого. На самом деле все ячейки одинаковые, а цвета генерируются за счет пропускания излучения сквозь светофильтры нужных цветов. Но проблема состоит в том, что отфильтрованное излучение очень сильно теряет в своей интенсивности, а это сказывается на общей яркости, уменьшает глубину контраста и, естественно, качество цветопередачи. В последнее время стал применяться альтернативный подход, основанный на интересном свойстве жидких кристаллов, а именно: для разных длин волн углы поворота плоскости поляризации излучения при одном и том же внешнем поле отличаются.

Реализация этого способа более технологична и сложна, но зато она позволяет достичь большей яркости, лучшей контрастности и в целом улучшить цветопередачу.

Принцип работы ЖК-мониторов в корне отличается [4], это новейшие технологии, в которых используется обычный свет, и соответственно ЖК монитор так же безвреден, как и лампа дневного света. Помимо облучения, мелькание картинки на обычном мониторе в значительной степени снижает остроту зрения.

Сегодня люди самых разных профессий вынуждены проводить большую часть своего рабочего времени сидя за монитором компьютера. Год работы за монитором уже дает свои отрицательные результаты: находясь в постоянном напряжении, глазные мышцы утрачивают свою эластичность, и зрение ухудшается. Это особенно относится к тем, у кого на столе мониторы с диагональю 15 дюймов и меньше: в этом случае приходится выбирать между вредным излучением (если монитор стоит близко к глазам) и напряжением глаз (если монитор находится на более или менее "безопасном" расстоянии). У жидкокристаллических мониторов мелькание изображения отсутствует, к тому же жк-монитор можно расположить на рабочем столе на любом расстоянии от глаз, не боясь вредного излучения. ЖК монитор абсолютно плоский и, следовательно, отсутствуют искажения, чего нельзя сказать даже о самых качественных электронно-лучевых мониторах.

Рис.2 ЖК-монитор. Принцип работы

Заключение

Прогресс не стоит на месте, и уже на замену ЖК – мониторам идут новые мониторы на основе органических светодиодов (OLED), которые, как предполагается, будут значительно дешевле и намного удобнее в использовании, чем ЖК - мониторы. Кроме этого ведутся разработки по созданию доступных 3D – мониторов. Развитие мониторов, как и жизнь, продолжается.

Список литературы:

1. В. Бройдо, О. Ильина. Архитектура ЭВМ и систем: Учебник для вузов. — СПб.: Питер, 2005. — 720 с.

2. История создания и развития компьютерных мониторов. http://comp.web-3.ru/accessories/monitors/?act=full&id_article=5849

3. Монитор — поколения ЭВМ. http://encicl.narod.ru/monitor.htm

4. ЖК-мониторы. http://www.divi.ru/text/a-lcd1.shtml

Дата добавления: 2015-10-13