Мониторы, структуры, принципы действия, сравнительная характеристика. Плазменные мониторы.
Монитор—средство отображения текста и графики. По физическим принципам работы формирователей изображения, используемых в мониторах, различают мониторы на основе ЭЛТ, мониторы на ЖК панелях, газоплазменные и электролюминисцентные мониторы.
По способу формирования цвета мониторы различаются на монохромные и цветные.
По типу входного интерфейса, связывающего монитор с видеоадаптером, мониторы бывают цифровыми и аналоговыми.
По способу синхронизации мониторы делятся на мониторы с фиксированной частотой, с несколькими фиксированными частотами и многочастотные или мультичастотные.
ЭЛТ
Принцип действия монитора на базе ЭЛТ заключается в том, что электронный луч, испускаемый электронной пушкой трубки, попадая на экран, покрытый люминофором, вызывает его свечение.
Люминофор, наносимый на внутреннюю поверхность экрана, представляет собой совокупность точек (Dot Pith), расстояние между которыми называется зерном. У разных мониторов этот параметр лежит в пределах от 0,25 до 0,41 мм. В результате любое текстовое или графическое изображение на экране монитора компьютера (как и телевизора) состоит из множества дискретных точек (пикселов - элементов изображения), общее число которых определяет разрешающую способность монитора по горизонтали и вертикали, например, 640х480 или 1024х768.
При поступлении на монитор от видеоадаптера строчных (Hsync - ССИ) и кадровых (Vsync - КСИ) сигналов синхронизации электроника монитора формирует напряжения строчной (горизонтальной) Uср и кадровой (вертикальной) Uкр разверток.
Напряжения разверток, поступая на отклоняющую систему трубки, заставляют электронный луч отклоняется соответственно по горизонтали и вертикали и, периодически сканируя весь экран, образовывать на нем растр близко расположенных строк.
По мере движения луча по строкам растра видеосигнал ВИДЕО, подаваемый на электрод-модулятор трубки, изменяет мощность луча и, как следствие, яркость сканируемых им точек люминофора на экране.
За счет послесвечения, которым обладает люминофор, высвеченные точки экрана с уходом с них электронного луча не гаснут, а продолжают светится, пока луч не просканирует весь экран и не вернется снова к данной точке для ее активизации но уже при прорисовке следующего кадра.
В результате на экране образуется некоторое видимое изображение.
Принцип формирования растра у цветного монитора такой же, как и у монохромного. В основу формирования цветного изображения в цветных телевизорах и мониторах положены два свойства цветового зрения: трехкомпонентность цветового восприятия и пространственное усреднение цвета.
Трехкомпонентность означает, что все цвета могут быть получены путем сложения (смешения) трех световых потоков (аддитивное смешение цветов), в качестве которых были выбраны красный, зеленый и синий. При их смешении в определенной пропорции получаются цвета, приведенные на рис. 6.3.
Цветовой оттенок результирующей смеси при этом можно изменять путем изменения интенсивности смешиваемых цветов.
ЖК
Жидкокристаллический монитор, (дисплей) — плоский монитор на основе жидких кристаллов.
Синонимы: ЖК-монитор, LCD (англ. liquid crystal display), плоский индикатор, плоский дисплей.
LCD TFT (англ. TFT - thin film transistor — тонкоплёночный транзистор) — одно из названий жидкокристаллического дисплея, в котором используется активная матрица, управляемая тонкоплёночными транзисторами. Усилитель TFT для каждого субпиксела применяется для повышения быстродействия, контрастности и чёткости изображения дисплея.
Каждый пиксел ЖК-дисплея состоит из слоя молекул между двумя прозрачными электродами, и двух поляризационных фильтров, плоскости поляризации которых (как правило) перпендикулярны. В отсутствие жидких кристаллов свет, пропускаемый первым фильтром, практически полностью блокируется вторым.
Поверхность электродов, контактирующая с жидкими кристаллами, специально обработана для изначальной ориентации молекул в одном направлении. В TN-матрице эти направления взаимно перпендикулярны, поэтому молекулы в отсутствие напряжения выстраиваются в винтовую структуру. Эта структура преломляет свет таким образом, что до второго фильтра плоскость его поляризации поворачивается, и через него свет проходит уже без потерь. Если не считать поглощения первым фильтром половины неполяризованного света — ячейку можно считать прозрачной. Если же к электродам приложено напряжение — молекулы стремятся выстроиться в направлении поля, что искажает винтовую структуру. При этом силы упругости противодействуют этому, и при отключении напряжения молекулы возвращаются в исходное положение. При достаточной величине поля практически все молекулы становятся параллельны, что приводит к непрозрачности структуры. Варьируя напряжение, можно управлять степенью прозрачности. Если постоянное напряжение приложено в течении долгого времени — жидкокристаллическая структура может деградировать из-за миграции ионов. Для решения этой проблемы применяется переменный ток, или изменение полярности поля при каждой адресации ячейки (непрозрачность структуры не зависит от полярности поля). Во всей матрице можно управлять каждой из ячеек индивидуально, но при увеличении их количества это становится трудновыполнимо, так как растёт число требуемых электродов. Поэтому практически везде применяется адресация по строкам и столбцам. Проходящий через ячейки свет может быть естественным — отражённым от подложки(в ЖК-дисплеях без подсветки). Но чаще применяют искусственный источник света, кроме независимости от внешнего освещения это также стабилизирует свойства полученного изображения. Таким образом полноценный ЖК-монитор состоит из электроники, обрабатывающей входной видеосигнал, ЖК-матрицы, модуля подсветки, блока питания и корпуса. Именно совокупность этих составляющих определяет свойства монитора в целом, хотя некоторые характеристики важнее других.
Газоплазменные дисплеи
Экран газоплазменного дисплея представляет собой газоплазменную панель, формирование элементов изображения которой основано на разряде в газе, сопровождающегося излучением света.
Принцип работы газоплазменной панели заключается в следующем. Точечный элемент изображения, как и в ЖК экранах, образуется на пересечении двух ортогональных электродов. Пространство точечного элемента заполнено инертным газом, светящимся при приложении к концам проводников переменного напряжения, превышающего некоторое пороговое значение.
Различают два способа управления плазменной панелью: точечная и строчная выборка. В первом способе выбирается горизонтальный и вертикальный проводники и подается на них импульс зажигания (гашения), который с учетом поддерживающего напряжения превышает пороговое значение. При выполнении второго способа, являющегося более быстродействующим, происходит доступ сразу ко всем элементам строки.
Для экрана с разрешающей способностью по вертикали в 1024 строки возможна работа с частотой 50 Гц и изменение яркости свечения точки (получение полутонов).