9.2. Мониторы и экранные фильтры

Монитор (дисплей) предназначен для вывода на экран текстовой и графической информации.

Мониторы могут быть сконструированы на основе электронно-лучевых трубок - ЭЛТ или на основе плоских панелей, изготовленных на основе жидких кристаллов, плазменных элементов и др. Конструкционные особенности мониторов совпадают с таковыми в телевизионных кинескопах (см. раздел 2).

К основным характеристикам мониторов относятся:

• размер экрана. Выпускают мониторы с экраном 14, 15, 17, 19, 21, 22 дюйма. Монитор не телевизор, и пользователю приходится сидеть сравнительно близко к экрану, поэтому экран в 17 дюймов считается оптимальным;

• тип теневой маски у цветных ЭЛТ. В зависимости от типа теневой маски и характера отверстий различают три основных вида ЭЛТ: точечная (дельтавидная), апертурная и щелевая. Считается, что щелевые маски являются оптимальными для всех групп пользователей.

• режимы работы (текстовый и графический). Текстовый режим работает быстро даже на самых медленных компьютерах. В графическом режиме на экран выводится изображение в виде прямоугольной сетки точек, цвет и оттенок каждой из которых задается компьютером отдельно. В графическом режиме на экран можно выводить тексты, графики, рисунки и т.д. Для работы в операционной среде Windows необходимы именно такие мониторы

• цветность (черно-белые и цветные). Различают ещё композитные монохромные мониторы с зеленым, янтарным и черно-белым изображением типа "paper white". Такие мониторы обеспечивают качественное воспроизведение как символьной, так и графической информации.

• глубина цвета или число цветов или количество полутонов в монохромном изображении (от 256 до 16,7 млн.);

• разрешающая способность мониторов измеряется количеством точек на экране монитора по горизонтали и вертикали. Современные мониторы могут поддерживать разрешения от 640х480 точек до 1600х1200 точек и более, причем режим разрешения можно менять с клавиатуры. Высокая разрешающая способность нужна прежде всего в графическом режиме и связана непосредственно с размером точек (пикселей). Чем меньше точка, тем выше разрешающая способность. В хорошем мониторе размеры пикселей составляют 0, 28 мм, но есть мониторы и с точкой диаметром 0,27 мм и 0,26 мм. Следует отметить, что разрешающая способность монитора не зависит от размеров экрана;

• частота смены кадров рекомендуется от 60 Гц до 100 Гц. Более высокая частота кадров приводит к снижению качества изображения. Частота 72 Гц и ниже сопровождается мерцанием экрана и приводит к преждевременному утомлению.

В качестве потребительских характеристик часто используется такое понятие как "low radiation" - низкий уровень излучения" или LR. Индекс LR говорит о том, что монитор может использоваться без защитного экрана.

Для снижения электрического потенциала поверхности экрана на него наносят специальные проводящие антистатические покрытия, которые в документации обозначают сокращенно AS – anti-static.

Другой вид покрытий позволяет устранить отражение окружающих предметов в стекле экрана, которые мешают при работе. Эти покрытия называются антиотражающие (AR, anti-reflection,). В последнее время для получения антиотражающих покрытий используют тонкий слой двуокиси кремния, на котором методом травления получают профилированные горизонтальные канавки, которые ослабляют отражение внешних предметов.

Мониторы характеризуются степенью плоскостности экрана. Чем экран более плоский, тем меньше искажаются на нем геометрические фигуры. Кроме уменьшения геометрических искажений более плоские экраны обладают лучшими антибликовыми свойствами в силу действия обычных законов отражения.

Различают два основных типа кинескопов: со сферической и цилиндрической кривизной. Поверхность экрана кинескопа в первом случае представляет собой сегмент, вырезанный из сферы, а во втором – из вертикального цилиндра. На 14-дюймовых мониторах применяются сферические экраны. Кинескопы со сферическими экранами минимальной степени кривизны называют трубками с плоским квадратным экраном или FST (Flat Square Tube). Происхождение названия связано с тем, что углы у этих кинескопов не закругленные, а прямые.

Трубки с апертурной решеткой имеют в обозначении корень "tron" (Trinitron, Diamondtron, Sonictron) имеют экран действительно плоский по вертикали. При этом радиус их кривизны по горизонтали примерно равен радиусу кривизны трубок FST. Идеально плоскими по всем направлениям являются ЭЛТ фирмы Panasonic, которые получили название PanaFlat.

В последнее время появились мониторы с укороченной трубкой, с плоским экраном, с переменным шагом апертурной решетки, с уменьшенным до 0,22 мм размером ячеек люминофора.

Растет, не смотря на высокие цены, популярность мониторов на основе плоских жидкокристаллических дисплеев (Liquid Crystal Display - LCD), что объясняется их компактностью, абсолютной безвредностью, плоским изображением и отсутствием геометрических искажений.

Жидкий кристалл представляет собой вещество, которое обладает свойствами как жидкости (текучестью), так и твердых кристаллов (например, анизотропией - различным светопропусканием через разные грани). Есть жидкие кристаллы, которые через отдельные грани свет практически не пропускают. Такие кристаллы называют нематическими. Они то и нашли применение в LCD.

ЖК-элемент помимо кристаллов включает в себя прозрачные электроды и поляризаторы. В отсутствие электрического поля молекулы жидких кристаллов беспрепятственно пропускают свет. Если же к прозрачным электродам приложено напряжение, молекулы в кристаллах разворачиваются таким образом, что кристалл становится непрозрачным.

В настоящее время существуют два основных способа активации ЖК-элементов: прямой (или пассивный) и косвенный (или активный).

В пассивной матрице ЖК-элементов выбранная точка изображения активируется подачей напряжения на соответствующие прозрачные адресные проводники-электроды строки и столбца. Такая конструкция не позволяет достичь высокого контраста изображения, так как электрическое поле возникает не только в точке пересечения адресных проводников, но и на всем пути распространения тока, вследствие чего образуется вуаль от слабой подсветки соседних элементов.

В активной матрице ЖК-элементов каждой точкой изображения управляет свой электронный переключатель на основе тонкопленочных полевых транзисторов (Thin Film Transistor, TFT), расположенных в точке пересечения адресных проводников. При этом вуаль полностью исчезает, а контраст достигает значения от 50:1 до 100:1.

Наряду с монохромными, в последнее время широко используются и цветные дисплеи. У цветных дисплеев каждый пиксель состоит из 3-4 отдельных подпикселей, покрытых тонкими светофильтрами разных цветов.

К существенным недостаткам LCD относится высокая цена, более низкая точность цветопередачи, ограниченный угол обзора и др. Следует отметить, что дисплеи на жидких кристаллах работают с цифровыми сигналами, а видеокарты имеют аналоговый выход, поэтому приходится осуществлять двойное преобразование цифра-аналог-цифра, что вносит дополнительные искажения.

Основными производителями мониторов, имеющих высокую конкурентоспособность, являются такие компании, как IBM Thinkpad, Toshiba, HP, Compag, Soni, Nokia, LG, Sumsung, Daewoo и т. д.

Работа лучевых мониторов сопровождается мягким ренгеновским и ультрафиолетовым излучениями, возникновением электромагнитных полей, которые отрицательно влияют на здоровье человека. Для защиты от излучений необходимы экранные фильтры.

Фильтры бывают сеточные, пленочные и стеклянные.

Сеточные фильтры практически не защищают от электромагнитного излучения, более того они снижают контрастность изображения, но они хорошо защищают от бликов внешнего освещения.

Пленочные фильтры не защищают от статического электричества, почти не защищают от бликов, но повышают контрастность изображения, почти полностью поглощают ультрафиолетовое излучение и снижают уровень рентгеновского излучения. Новые фильтры Polaroid защищают глаза также и от бликов.

Стеклянные фильтры бывают нескольких модификаций:

•стеклянные фильтры с заземлением снимают статический заряд, ослабляют электромагнитные поля, ультрафиолетовое излучение, повышают контрастность изображения: это наиболее популярные фильтры;

•стеклянные фильтры "полная защита" (типа Ergo Star) устраняют статические поля, ультрафиолетовое излучение и рентгеновское излучение, практически не дают бликов и повышают контрастность изображения, но они дорогие.

Монитор составляет половину всей стоимости компьютера, а некоторые модели мониторов могут и вообще в два – три раза превышать стоимость электронной начинки системного блока и всех периферийных устройств вместе взятых.

Наиболее широким ассортиментом представлены мониторы фирм Samsung и ViewSonic, Sony, LG, Daewoo.

Практически все мониторы соответствуют требованиям безопасности (ТСО-99).

Характеристика наиболее конкурентоспособных марок мониторов представлена в таблице 7. Здесь же показано, как влияет размер экрана на цену кинескопа.

Для контроля качества мониторов используется широко распространенная компьютерная программа Nokis Monitor Test. Эта программа последовательно выводит тестовые изображения. В случае появления изображения низкого качества недостаток должен устраняться стандартными средствами регулировки. Если это не удается, монитор бракуется.