1. Монитор

Монитор (дисплей) предназначен для вывода на эк­ран текстовой и графической информации. Монитор работает под управлением специального аппаратного устройства — видеоадаптера, который предусматривает два возможных режима — текстовый и графический.

Монитор с электронно-лучевой трубкой

И зображение на экране монитора с электронно-лу­чевой трубкой создается пучком электронов, испускае­мых электронной пушкой. Этот луч (пучок электронов) разгоняется высоким электрическим напряжением (де­сятки киловольт) и падает на внутреннюю поверхность экрана, покрытую люминофором (веществом, светящимся под воздействием пучка электронов). Система управления пучком заставляет пробегать его построчно весь экран (создает растр), а также регулирует его ин­тенсивность (соответственно яркость свечения точки люминофора). Человек видит Изображение на экране монитора, так как люминофор излучает световые лучи в видимой части спектра.

Однако такой монитор является также источником высокого статического электрического потенциала электромагнитного излучения и радиации, которые ока­зывают неблагоприятное воздействие на здоровье челове­ка. Необходимой характеристикой мониторов является их соответствие санитарно-гигиеническим требованиям, которые зафиксированы отечественным (ТСО '99) и международным стандартам безопасности (MPR II).

• Текстовый режим работы монитора

В текстовом режиме экран монитора условно разбивается на отдельные участки - знакоместа, чаще всего на 25 строк по 80 знакомест в строке. В каждое знакоместо может быть введен один из 256 символов. В число этих символов входят большие и малые латинские буквы, цифры, псевдографические символы, используемые для вывода на экран таблиц и диаграмм, построения рамок вокруг участков экрана при работе в ДОС, а также сим­волы - ! @ # $ % ^А & * () _ - = + \ {} [ ]:;« < " >,.? / и т.д. На цветных мониторах каждому знакоместу может соответствовать свой цвет символа и свой цвет фона, что позволяет выводить красивые цветные надписи на эк­ран. На монохромных мониторах для выделения отдель­ных частей текста и участков экрана используются повышенная яркость символов, подчеркивание и инвер­сное изображение (темные символы на светлом фоне).

• Графический режим работы монитора

В графическом режиме изображение формируется так же, как и на экране телевизора, — мозаикой, совокуп­ностью точек, каждая из которых окрашена в тот или иной цвет. Такая мозаика создает один кадр. Чтобы человек не замечал смены кадров, они должны сменяться не менее 24 раз в секунду.

В настоящее время наиболее распространены цвет­ные мониторы с видеоадаптерами EGA (Enhanced Graphic Adapter— улучшенный графический адаптер), VGA (Video Graphic Array — видеографическая матрица) и SVGA (SuperVGA). Адаптер EGA сохранился на ста­рых компьютерах, но в современных компьютерах уже не используется. В текстовом режиме каждой позиции на экране этих мониторов соответствует один из 16 цве­тов фона и один из 16 цветов символа, выведенного в данную позицию.

Основные характеристики изображения в графичес­ком режиме —разрешающая способность видеоадаптера, т. е. количество точек, выводимых по горизонтали и вер­тикали, и число возможных цветов каждой точки. Раз­решающая способность конкретного адаптера зависит от режима его работы. В типичных случаях EGA выво­дит на экран 640 точек по горизонтали и 350 строк, VGA - 640 точек и 480 строк, SVGA - 640x480, 800x600, 1024x768. Число возможных цветов каждой точки («па­литра») зависит и от типа адаптера, и от его разрешения, и от объема видеопамяти, отводимой компьютером адаптеру.

Минимальный элемент изображения на экране (точ­ка) называется пикселем. От английского «picture element». Адаптер EGA формирует прямоугольные пик­сели, a VGA и SVGA — квадратные. Необходимо подчер­кнуть, что изображение символов в текстовом режиме формируется теми же пикселями, которые образуют и графическую картинку. Разница в том, что в текстовом режиме программно-аппаратными средствами для каж­дого символа создается «матрица» из пикселей, и эта матрица как целое «печатается» на экране. Поэтому скорость вывода изображения в текстовом режиме гораздо выше, чем в графическом. Например, адаптер BGA для изображения каждого символа использует матрицу то­чек размером 8x14 (8 столбцов и 14 строк).

С параметрами видеоадаптера не следует путать фи­зические характеристики монитора — размер зерна (ве­личина точки зерна) люминофора (например, 0,39 мм, 0,31 мм, 0,28 мм) и размер экрана по диагонали (напри­мер, 14, 15, 17, 20 дюймов, 1 дюйм = 2,54 см). К 1994 г. стандартом для удовлетворительного монитора стала величина точки 0,28 мм (в американском варианте dp (dot pitch).28 mm). Сейчас хорошим монитором счита­ется тот, у которого величина точки зерна менее 0,26 мм.

Четкость изображения на экране определяется и физическими данными монитора, и разрешающей спо­собностью видеоадаптера, и просто качеством исполне­ния аппаратурных элементов видеосистемы (например, качеством люминофора). Не следует смешивать понятия «зерно» и «пиксель». Размер зерна изменить нельзя, а размер пикселя зависит от режима видеоадаптера.

В общем случае принято считать, что в текстовом ре­жиме мониторы не очень отличаются друг от друга по четкости картинки, однако в графическом режиме с ростом разрешения растет и качество изображения.

Жидкокристаллические мониторы

Экраны LCD-мониторов (Liquid Crystal Display, жидкокристаллические мониторы (ЖК-мониторы) сделаны из вещества (цианофенил), которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Фактически это жидкости, обладающих анизотропией свойств (в частности оптических), связанных с упорядоченностью в ориентации молекул

Как ни странно, но жидкие кристаллы старше ЭЛТ почти на десять лет, первое описание этих веществ] было сделано еще в 1888 г. Однако долгое время никто не знал, как их применить на практике: есть таки< вещества и все, и никому, кроме физиков и химиков, они не были интересны. Итак, жидкокристаллические; материалы были открыты еще в 1888 году австрийским ученым Ф. Ренитцером, но только в 1930-iv исследователи из британской корпорации Marconi получили патент на их промышленное применение Впрочем, дальше этого дело не пошло, поскольку технологическая база в то время была еще слишком слаба. Первый настоящий прорыв совершили ученые Фергесон (Fergason) и Вильяме (Williams) и: корпорации RCA (Radio Corporation of America). Один из них создал на базе жидких кристаллов термодатчик, используя их избирательный отражательный эффект, другой изучал воздействия электрического поля на нематические кристаллы. И вот в конце 1966 г. корпорация RC/ продемонстрировала прототип LCD-монитора - цифровые часы.

Значительную роль в развитии LCD-технологии сыграла корпорация Sharp. Она и до сих пор находится в числе технологических лидеров. Первый в мире калькулятор CS10A был произведен в 1964 г. имени этой корпорацией. В октябре 1975 г. уже по технологии TN LCD были изготовлены первые компактные цифровые часы. Во второй половине 70-х начался переход от восьмисегментных жидкокристаллических индикаторов к производству матриц с адресацией каждой точки. Так, в 1976 г. Sharp выпустила черно белый телевизор с диагональю экрана 5,5 дюйма, выполненного на базе LCD-матрицы разрешение 160x120 пикселей.

Принцип работы

Работа ЖК-мониторов основана на явлении поляризации светового потока. Известно, что так называемые кристаллы поляроиды способны пропускать только ту составляющую света, вектор электромагнитной индукции которой лежит в плоскости, параллельной оптической плоскости поляроида. Для оставшейся части светового потока поляроид будет непрозрачным. Таким образом поляроид как бы "просеивает" свет, данный эффект называется поляризацией света. Когда были изучены жидкие вещества, длинные молекулы которых чувствительны к электростатическому и электромагнитному полю и способны поляризовать свет, появилась возможность управлять поляризацией. Эти аморфные вещества за их схожесть с кристаллическими веществами по электрооптическим свойствам, а также за способность принимать форму сосуда, назвали жидкими кристаллами.

Основываясь на этом открытии и в результате дальнейших исследований, стало возможные обнаружить связь между повышением электрического напряжения и изменением ориентации молекулу кристаллов для обеспечения создания изображения. Первое свое применение жидкие кристаллы нашли дисплеях для калькуляторов и в электронных часах, а затем их стали использовать в мониторах дои портативных компьютеров. Сегодня, в результате прогресса в этой области, начинают получать всё большее распространение LCD-дисплеи для настольных компьютеров.

Э кран LCD монитора представляет собой массив маленьких сегментов (называемых пикселями) которыми можно манипулировать для отображения информации. LCD монитор имеет несколько слоев, где ( ключевую роль играют две панели, сделанные из свободного от натрия и очень чистого стеклянной материала, называемого субстрат или подложка, которые собственно и содержат тонкий слой жидки) кристаллов между собой, рис. 1.1. На панелях имеются бороздки, которые направляют кристаллы, сообщав им специальную ориентацию. Бороздки расположены таким образом, что они параллельны на каждой панели, но перпендикулярны между двумя панелями. Продольные бороздки получаются в результат* размещения на стеклянной поверхности тонких пленок из прозрачного пластика, который затек специальным образом обрабатывается. Соприкасаясь с бороздками, молекулы в жидких кристалла} ориентируются одинаково во всех ячейках.