История

Дисплеите са изминали дълъг път от времето на мигащите в зелено монитори в текст-базираните компютърни системи от 70-те години на ХХ век.

• През 1981 г. IBM представя Color Graphics Adapter(CGA), който е способен да възпроизведе четири цвята, и постига максимална резолюция от 320 пиксела хоризонтално по 200 пиксела вертикално(320х200).

• През 1984 г. IBM представят Enhance Graphics Adapter(EGA) дисплей. Тази технология позволява до 16 различни цветове и увеличава резолюцията на 640х350 пиксела, като подобрява външния вид на дисплея и прави четенето на текст по-лесно.

• През 1987 г. IBM представя Video Graphics Array(VGA) дисплей системата. Повечето компютри в днешно време поддържат този стандарт и много VGA монитори са все още в употреба.

• IBM представя Extended Graphics Array(XGA) дисплея през 1990 г., който предлага 800х600 резолюция при истински цветове(true color - 16,8 милиона цвята) и 1024х768 резолюция при 65 536 цвята.

Повечето дисплеи, продавани днес поддържат Ultra Extended Graphics Array(UXGA) стандарта. Цветовата гама на UXGA се състои от 16,8 милиона цвята и резолюции до 1600х1200 пиксела, в зависимост от видео паметта на видео картата на компютъра. Максималната резолюция по принцип зависи от броя на цветовете, които се показват. Дисплей, който работи в SuperVGA(SVGA) режим може да показва до 16 777 216 (число, често закръгляно до 16,8 милиона) цвята, защото може да осъществява само 24-бита дълго описание на пиксел. Броя на битовете използвани, за да се опише пиксел се нарича bit дълбочина(bit depth). При мониторите, базирани на CRT технологията, скоростта на “освежаване”(refresh rate) е броя на пътите, в които изображението на дисплея е възпроизведено всяка секунда. Ако CRT монитора, например, поддържа 72 Херца(72 Hertz – 72 Hz), тогава той преминава през всичките пиксели от горе до долу 72 пъти в секундата. Скоростта на “освежаване” е много важна, защото тя контролира “премигванията” и колкото по-висока е тя толкова по-добре. Малкото херци или преминавания в секунда могат да направят премигванията видими за човешкото око, а това води до главоболие и напрежение в очите.

Видове монитори

1.Електронно лъчева тръба(CRT)

В индустрия, в която развитието е толкова бързо, изглежда изненадващо, че технологията, по която се произвеждат телевизорите и мониторите е на 100 години. Произходът на електронно-лъчева тръба (или CRT Cathode-Ray Tube, катодно-лъчева тръба ) никога не е бил много ясен. По-голямата част от компютърното общество смята, че германският учен Карл Фердинанд Браун е създал първия контролируем модел на CRT през 1887 г. Към края на 30-те години на миналия век CRT започват да се използват в първите телевизионни приемници. Въпреки, че днешните CRT, които се използват при компютърните монитори са претърпели модификации с цел подобряване на качеството на картината те все още работят на същия основен принцип.

1,1.Устройство и начин на действие

Мониторите с електронно-лъчева тръба, или както е модерно да се наричат, CRT-мониторите, обикновено са обемисти и причината е в самите CRT. Тя има специфична форма, нещо като ваклумирана стъклена бутилка. CRT започва с тънка част и постепенно се разширява до голяма основа. Тази основа е компютърният екран и от вътрешната си страна е покрита с хиляди малки луминифорни точици.

Луминифорите са вещества, които излъчват светлина, когато се „активират” от поток от електрони. При този процес различните луминифори излъчват светлина с различен цвят. Всяка точка се състои от три частици оцветен луминифор – червена, зелена и синя. Тези групи, съставени от по три луминифорни частици образуват така наречения пиксел. В по-тънката част на CRT се намира електронната „пушка”, който е съставен от катод, топлинен източник и фокусиращи елементи. Цветните монитори имат три отделни електронни „пушки”, като всяка една отговаря за различните луминифорни цветове. Изображенията се съставят, когато електроните, изстреляни от електронните „пушки” се приближават, за да „уцелят” съответните луминифорни капки.

Електронната „пушка” излъчва електрони, когатo топлинния източник е достатъчно нагрят, че да освободи електрони (отрицателно заредени частици) от катода. За да достигнат до луминифора, електроните първо трябва да преминат през фокусиращите елементи на монитора. Електронният лъч е кръгов по средата на екрана, но има тенденцията да придобива елипсовидна форма към краищата, поради което изображението там се изкривява. Наименованието на този процес е „астигматизъм”. Фокусиращите елементи служат, за да събират електронния поток в много тънък лъч. Така електронният лъч осветява само по една луминифорна точка в даден момент, след което електронните се „оттичат“ през луминифорните точки в голям, положително зареден анод, разположен близо до самия екран.

Поради това, че повърхността на CRT не е напълно сферична, лъчите които трябва да „пътуват” до центъра на екрана биват смалявани, докато тези, които „пътуват” до ъглите на монитора са сравнително по-дълги. Това означава, че периодът от време, в който лъчите са зависими от магнетично пречупване е различен, в зависимост от тяхната посока. За да компенсират, CRT притежават верига на пречупване, която динамично променя коефициента на пречупване в зависимост от позицията на електронните лъчи, които трябва да достигнат до повърхността на CRT. Преди електронният лъч да достигне луминифорните точки, той трябва да премине през надупчен лист, разположен точно срещу луминифора.

Когато лъчът се „удари” в екрана, енергетичните електрони се сблъскват с луминифорите, които отговарят на пикселите на изображението, което трябва да бъде изобразено на екрана. Когато това се случи всеки от тях трябва да бъде осветен в по-малка или по-голяма степен и светлината бива излъчена в цвета на отделните фосфорни капки. Това, че са разположени близко води до това, че човешкото око възприема техните комбинации, като единичен пиксел.

Най-важният аспект на един монитор е това дали може да възпроизведе стабилно изображение на избраната разделителна способност (резолюция) и цветова палитра. Монитор, който блещука или трепти, което обикновено се случва, когато по-голямата част от изображението е бяла (като в средата на Windows) може да причини болки и умора в очите, главоболие и мигрена. Също така е важно характеристиките на монитора да бъдат внимателно съпоставени с тези на графичната карта, която го управлява.

Разделителната способност е броя на пикселите, с които графичната способност описва работното поле. Този брой е представен като съотношение на хоризонталната и вертикалната стойност на пикселите. Стандартната VGA резолюция е 640x480 пиксела. Тази резолюция се оказа остаряла в началото на новото хилядолетие, когато средностатистическите разделителни способности на CRT монитори за SVGA и XGA съответно са 800x600 и 1024x768 пиксела.

1,2.Предимства и недостатъци

Намаляването на броя потребители, използващи CRT монитори е било предричано доста време, по следните причини: -те са тежки и заемат доста място -изразходват голямо количество електроенергия – за 17-инчов монитор са нужни 150 W - работят с високо напрежение поради което излъчват рентгенови лъчи -освен рентгенови лъчи, CRT излъчват високо и ниско честотните магнитни полета, които са доказано вредни за хората. -технологията на сканиране, която те използват прави трептенето на образа е неизбежно, което води до напрежение в очите и умора. -тяхната възприемчивост откъм електромагнитни полета ги прави уязвими във военни условия. -специфичната им форма води до не толкова правилното изобразяване на прави линии около краищата на монитора.

CRT мониторите доминираха на пазара в началото на новото хилядолетие поради следните причини: Луминифорите се използват от одавна и са достатъчно усъвършенствувани, те предлагат отлична цветова наситеност при много малкия размер на частиците, който се изисква при мониторите с висока разделителна способност (резолюция). Фактът, че луминифорите излъчват светлина във всички посоки означава, че екрана има видимоста от 180 градуса. CRT мониторите могат да постигнат стойности на осветеността до 1000 cd/m². Те използват проста и зряла технология и могат да бъдат произвеждани по-евтино. Все още цената им е по-ниска в сравнение с алтернативните технологии.

2.Течен кристален дисплей

Течинят кристален дисплей е добре познат под наименованието LCD, което идва от пълвите букви на английското liquid crystal display (тоест букв. на български "течен кристален дисплей") или това е монитор с течни кристали. Вид монитор, който се използва при дигиталните часовници и много портативни компютри.

LCD дисплеите използват два листа поляризиран материал с разтвор от течни кристали, намиращ се между тях. Електричните потоци, преминали през течността предизвикват подравняване на кристалите, такова че светлината да не може да премине през тях. Следователно всеки кристал представлява капак, който или позволява на светлината да премине през него или я блокира.

Монохромните LCD изображения често се появяват, като сини или тъмно сиви изображения върху сиво-бял фон. Цветните LCD дисплеи използват две основни техники за представяне на цвят: Пасивната матрица е по-евтината от тези две технологии. Другата технология, наречена Thin Film Transistor(TFT) или active-matrix(активна матрица) произвежда цветни изображения, които са толкова детайлни, колкото и тези на стандартните CRT дисплеи, но технологията е скъпа. Съкратено от Thin Film Transistor или тънък пластов транзистор. Това е вид LCD плосък монитор, при който всеки пиксел се контролира от един до четири транзистора. TFT технологията осигурява най-добрата резолюция при плоските монитори, но е и най-скъпа. TFT мониторите понякога биват наричани LCD с активна матрица. Дисплеите с пасивна матрица, появили се на пазара наскоро и които използват CSTN и DSTN технологиите демонстрират ясни цветове, като по този начин конкуренцията между тях и дисплеите с активна матрица става все по-жестока.

Повечето LCD монитори, използвани при преносимите компютри са “предавателни”, което прави текста, който се изобразява на тях по-лесен за четене.

Начинът, по който LCD контролира преминаването на светлината обхваща поляризирането на светлината. След като веднъж светлината бива поляризирана в определен ъгъл на поляризация с филтър нейната сила може да бъде контролирана чрез настройване на ъгъла на поляризиране чрез друг филтър.

Типове

• TN TFT или ТН+Film TFT

Най-разпространеният тип цифров панел е базиран на технологията, наречена TN TFT или ТН+Film TFT (Twisted Nematic + Film). Терминът „пласт” (Film) означава допълнителен външен слой, който позволява да бъде увеличен обичайният ъгъл на гледане от 90 (45 от всяка от двете страни) до 140 градуса.

• Super-TFT или IPS

Следващият основен тип LCD технология е IPS (In-Plane Switching), който е замислен, така че да подобри някой от недостатъците на TN TFT технологията. Тази технология също така бива наричана Super-TFT и бива развивана от фирмата Hitachi. IPS позволява увеличаване на ъгъла на видимост до почти 170 градуса, използвайки по-прецизен метод за контрол на наредбата на течните кристали, който е основният принос на тази технология. Въпреки това, контрастните съотношения остават на същото ниво, на което са тези при TN TFT технологията, а времето за реакция дори е нарастнало.

• MVA

Третата технология бива развивана от фирмата Fujitsu и е обещаваща от гледна точка на преодоляването(нещата изглеждат така поне от теоритична гледна точка) на основните недостатъци на LCD панелите. Тази технология се нарича MVA (Multi-Domain Vertical Alignment или Многоадресово Вертикално Разположение) и е наследника на предишните VA технологии. В общи линии нейните предимства се съсредоточават в това че тя е способна да подобри ъгъла на видимост и представянето на цветовете. Тя осъществява тези си предимства, поради факта, че притежава всички цветови елементи върху панела, като те са разделени на клетки и зони. Те се формират по надигнатите части на вътрешната структура на филтрите. Целта на този дизайн е да може течните кристали да се движат в посока, противоположна на съседните си течни кристали. Това също така позволява на наблюдателя да вижда същата степен на засенченост и качество на цвета, независимо от ъгъла на гледане.

Плазмени монитори

Едно от основните предимства на плазмените дисплеи в сравнение с LCD и CRT е възможността за изобразяване на по-широк цветен спектър. Друго качество на плазмите е големият им ъгъл на видимост, особено в сравнение с LCD технологията. Контрастът при плазмените екрани е на нивото на най-добрите CRT телевизори, защото при първите може да се постигне наситено черно - черните пиксели изобщо не излъчват светлина за разлика от аналогичния случай при LCD пикселите. Високата яркост също е една от силните страни на плазмите. Не на последно място, тези дисплеи могат да бъдат с много голям диагонал при запазване на малка дебелина.

Сред недостатъците на плазмените дисплеи са големите по размери пиксели - на практика е проблем да бъде постигнат размер, по-малък от 0,5-0.6 мм. Минималният размер на един такъв екран е 32" или 82 см и единственият начин за увеличаване на резолюцията е чрез увеличаване на диагонала. Освен това гледането на плазмен екран от сравнително близко разстояние не е препоръчително заради наличието на трептене, породено от начина на функциониране на самия дисплей. При определени обстоятелства плазмите могат да "прогарят" подобно на CRT мониторите, на които дълго време е било показвано едно и също изображение. Казано с други думи, тези дисплеи стареят с времето и имат относително малко (за момента) време на живот на пикселите - между 5 и 10 години при няколко часа на ден употреба и постепенно губят качествата си. Оптичните свойства на пикселите след този период се влошават и изображението става бледо и неконтрастно. Освен това поради използването на високо напрежение консумацията им е доста висока - от порядъка на 250W за 42-инчов модел.