МОНИТОР, ДИСПЛЕЙ [monitor, display]

Монитор - это, Что такое монитор, Определение термина монитор, Дисплей, Зеленый монитор, LR-монитор, Мониторы на ЭЛТ, Жидкокристаллические мониторы, Электролюминесцентные мониторы, Гибкие дисплеи, Плазменные мониторы, Полипланарные оптические дисплеи, Вакуумные флюорисцирующие мониторы, Мониторы автоэлектронной эмиссии, Мониторы усиленной эмиссии, Гибридные мониторы автоэлектронной эмиссии

В вычислительной технике: устройство отображения данных, используемое для прямого их считывания, а также контроля и управления работой системы.
Примечание: Строго говоря, хотя термины "монитор" и "дисплей" очень часто используются как синонимы, на самом деле они таковыми не являются, поскольку "монитор" это все устройство (блок) отображения данных, а "дисплей" — только его часть, на которой данные собственно и отображаются. Тем не менее, мы приводим здесь эти термины и их производные в том виде, которые нашли широкое практическое применение.
Мониторы различаются по следующим характеристикам:
 - тип экрана (ЭЛТ, жидкокристаллические дисплеи (индикаторы, мониторы)—ЖКД, ЖШ [LCD, Liquid-Crystal Display] (активные и пассивные), плазменные, электролюминесцентные, органические светодиодные, вакуумные флюорисцирующие, полипланарные оптические, автоэлектронной эмиссии, гибридные и др.);
 - возможность цветопередачи (цветные и монохроматические);
 - тип используемого видеоадаптера и разрешающей способности;
 - размер экрана (измеряется по диагонали в дюймах);
 - разрешающая экрана способность и др.
Мониторы работают в режимах текстовом и графическом. В текстовом режиме работы экран монитора (дисплей) разбивается на отдельные участки (например, на 25 строк по 80 символов), в которые могут быть выведены изображения заранее заданных форматом системы символов (букв, цифр, знаков, псевдографических символов и т. п.) в допустимых для каждого конкретного типа монитора и его видеоадаптера способах их представления (цвет, яркость, размер).
В графическом режиме экран монитора разделяется на множество чернобелых или "цветных" точек—пикселов [pixel, picture element], управлением яркостью свечения которых могут выводиться графики, рисунки и символы в произвольной форме их представления. Разрешающая способность изображения на экране измеряется их числом в строке и по вертикали (например, 640 х 200).
Величина разрешающей способности каждого типа монитора, а также количество отображаемых им градаций цвета и яркости (уровней серого) определяются типом видеоадаптера и конструкцией его экрана.
Типы мониторов
 - Зеленый монитор [green monitor (display)] —монитор, конструкция которого соответствует требованиям Национальной программы США Energy Star и Агентства защиты окружающей среды [Environmental Protection Agency] по сокращению потребления энергии компьютерами (в режиме холостого хода не более 30 Вт), не использованию токсичных материалов и возможности полной утилизации по истечении срока службы.
 - LR-монитор [Low Radiation monitor, LR-monitor] — монитор с низким уровнем излучения, отвечающий требованиям спецификаций, выработанных в 1990 г. Шведским национальным советом по измерениям и тестированию [Swedish National Board of Measurement and Testing], в части магнитного и электрического излучений (получивших обозначения соответственно — MPR I и MPR II). С 1992 г. введен более жесткий стандарт на ограничение излучения мониторов, получивший наименование ТСО, который в настоящее время также широко используется не только в Европейских странах, но и в США. В России сертификационные испытания мониторов проводятся в соответствии с ГОСТ 27954-88 (по показателям качества изображения, ультрафиолетовым, рентгеновским излучениям и уровню шума), ГОСТ Р50377-92 (по параметрам электрической, механической и пожарной безопасности), ГОСТ 2718-88 (по санитарно-гигиеническим требованиям и уровню шума), ГОСТ 29216-91 (по уровню излучаемых радиопомех).
 - Мониторы на ЭЛТ [Cathod Ray Tube, CRT] —традиционная и пока наиболее распространенная технология построения мониторов, основанная на использовании достаточно крупного электровакуумного прибора —электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) с широким основанием, служащим в качестве "экрана", с нанесенным на него слоем флюорисцирующего покрытия. Формирование изображения производится на этом слое потоком электронов, активизирующим его свечение (в том числе цветовое). Источником потока электронов служит расположенная напротив экрана так называемая электронная пушка. В различных конструкциях ЭЛТ могут использоваться от одной до трех электронных пушек—по одной на каждый воспроизводимый цвет изображения. Управление шириной пучка электронов, его движением по поверхности экрана и интенсивностью производится электромагнитными полями. Для обеспечения передачи цветного изображения используется люминофор с матричной структурой и установленная перед люминофором специальная маска. Последняя сужает пучок электронов и направляет его на один из трех участков элемента матрицы, воспроизводящих определенный цвет. Используются различные технологии, формирования "матриц" и 11масок7’ в ЭЛТ, включая так называемую трехточечную теневую маску [Dot-Trio Shadow-Mask], щелевую апертурную решетку [Aperture-Grille CRT] и гнездовую маску [Slot-Hask CRT]. Наиболее эффективными считаются две последние технологии.
Достоинства мониторов на ЭЛТ: высокая разрешающая способность, независимость от угла наблюдения экрана, хорошая цветопередача и относительно невысокая стоимость.
Основные недостатки: значительные габариты, энергопотребление и уровень вредных электромагнитных излучений. О выборе 17-дюймовых мониторов с плоским экраном.
 - Жидкокристаллические мониторы, ЖК-мониторы, ЖК-дисплеи, ЖКД [Liquid Cristal Display, LCD] — технология, основанная на особых свойствах группы прозрачных химических соединений со "скрученными молекулами", называемых жидкими кристаллами. Последние способны изменять под действием электрического поля свою структуру и положение плоскости поляризации света, а следовательно и управлять количеством проходящего через них светового излучения. Свет генерируется источником подсветки и проходит через поляризационные фильтры, расположенные перед и после слоя жидких кристаллов. В зависимости от приложенного к прозрачным электродам напряжения в соответствующей области экрана образуется светлый, серый, черный или цветовой фрагмент. Существуют различные способы построения ЖК-дисплеев. Один из них основан на использовании так называемых светоклапанных модуляторов, представляющих собой решетку полосковых электродов, нанесенных на прозрачные поляризационные пластины. Пластины разделяются зазором, который заполняется жидким кристаллом. Между точками пересечения полосковых электродов на обеих пластинах образуются конденсаторы, собственно и представляющие собой модуляторы. Для создания цветного изображения панель дополняется матрицей RGB-фильтров.
С учетом особенностей конструкции различают LCD с пассивной матрицей (пассивные ЖК-дисплеи) и LCD с активной матрицей (активные ЖК-дисплеи).
В LCD с активной матрицей для управления каждым элементом изображения (пикселом) используются электронные переключатели, сохраняющие состояние электрического поля в каждой точке экрана на некоторое время после его активизации. Это позволяет использовать менее инерционные ("быстрые") жидкие кристаллы и таким образом исключить эффект "смазываний изображения, характерный для LCD с пассивной матрицей. Кроме того, переключатель, в качестве которого используется тонкопленочный транзистор (TFT), Thin-Film Transistor Display, предохраняет пиксел от воздействия соседних ячеек и устраняет перекрестные помехи, что делает изображение более четким. Очевидно, что LCD с активной матрицей являются более сложными и дорогими устройствами.
В 2004 г. фирма Sharp эффектно продемонстрировала работу 15-дюймового ЖК-монитора (LL-151-3D), формирующего объемное изображение, которое можно видеть без специальных очков. Высокое качество объемного изображения достигается за счет работы так называемого паралаксного барьера. Формируемая им вертикальная сетка, распределяет распространение света от изображения так, что каждый из глаз (левый и правый) воспринимают только одну из предназначенных им групп пикселов экрана.
Основные достоинства ЖК-мониторов: весьма малая толщина и масса, а также небольшое энергопотребление, что сделало их предпочтительными при использовании в компактных устройствах (ноутбуки, электронные секретари, циферблаты часов и т.д.). Кроме того, вредное для здоровья человека излучение практически отсутствует.
Основные недостатки: высокая стоимость (в 2-3 раза выше CRT), которая существенно зависит от размеров экрана, что до сих пор несколько ограничивает их применение в настольных ПК (офисные ЖК-мониторы), хотя в последние годы цены на ЖК-мониторы заметно снизились; зависимость качества изображения от угла визирования экрана и повышенная (по отношению к ЭЛТ) инерционность. Последнее обстоятельство до недавнего времени ограничивало использование ЖК-мониторов для приема телевизионных изображений. Однако к 2002 г. рядом фирм выпущены плоские ЖК-панели, пригодные для высококачественной демонстрации ТВ программ.
 - Электролюминесцентные мониторы, ЭЛ-мониторы, ЭЛ-дисплеи [Electroluminescent Displays] — похожи на ЖК-мониторы, однако используют переключатели высокого напряжения (> 80 Вт) и специальные доработки, обеспечивающие светоизлучение при туннельных переходах. ЭЛ-мониторы имеют высокие частоты развертки, хорошую надежность и яркость. Работают в широком спектре температур (от -40 до +85°С), однако цвета у них не такие чистые, как у ЖК-мониторов, и при ярком внешнем освещении их изображение тускнеет. Среднее время наработки на отказ (MBTF) —100 000 ч. Время отклика — менее 1 мс. Угол обзора —более 160°.
 - Органические светодиодные мониторы [Organic Light Emitting Diodes, Organic LED, OLED] — светодиоды, создаваемые на основе тонкопленочных полимерных и молекулярных органических материалов. OLED, построенные по TFT-технологии, в отличие от ЖК сами являются источниками светового излучения и поэтому не требуют дополнительной подсветки. Это обеспечивает более высокий диапазон яркости и меньшее энергопотребление мониторов. OLED-экраны тоньше ЖК-экранов и могут быть выполнены на различных тонких основах, например на пластике. Недостатком данной технологии являются определенные проблемы с точностью цветопередачи, а также необходимость использования для контроля каждой точки изображения нескольких транзисторов, что может заметно снизить их преимущества по энергопотреблению и стоимости. Кроме того, максимальное время работы экранов на органических полупроводниках составляет 10 тыс. час., что для настольных систем и телевизоров явно недостаточно (разработчики планируют в ближайшее время увеличить этот показатель до 15 тыс. час.). Тем не менее, мониторам на базе данной технологии предвещается весьма перспективное будущее. Ожидается, в частности, что OLED-дисплеи в ближайшие годы станут широко использоваться в сотовых телефонах и карманных ПК (персональных цифровых секретарях), а через 5-10 лет — в настольных ПК.
 - Гибкие дисплеи [Flexible Display] — дисплеи, созданные путем нанесения управляемых источников излучения, способных формировать изображение, на гибкую подложку. Понятие "гибкий дисплей" четкого определения не получило. К этой категории относят как дисплеи, способные скручиваться в компактные рулоны, так и дисплеи, которые изначально имеют только изогнутую форму и деформации не подлежат. В основе создания гибких дисплеев лежит использование различных технологий и их модификаций: ЖК, OLED, TFT, электронных чернил и др. Ожидалось, что мировой объем продаж гибких дисплеев составит в 2005 г. ~ $300 тыс., а к 2010 г. вырастет до $18 млн. Их основными потребителями станут производители портативных ПК, а также бытовой и автомобильной электротехники.
 - Плазменные мониторы, плазменные экраны, плазменные дисплеи [plasma display, plasma display panel, POP] —тип "плоского" монитора, в котором используется эффект ионизации газа между двумя панелями с токопроводящими решетками. Каждый пиксел устроен подобно миниатюрной люминисцент-ной лампы, которая излучает красный, зеленый или синий цвет. Плазменные мониторы имеют по сравнению с жидкокристаллическими меньшую разрешающую способность (размер точки порядка 1 мм), однако обеспечивают существенно более высокую яркость изображения и позволяют создавать экраны значительных размеров (метр и более). Как и в CRT-мониторах, в PDP свет генерируется люминофором, поэтому они могут обеспечить широкий угол зрения и высокое качество представления цвета и движущихся изображений. Стоимость производства экранов этих мониторов сравнительно невысока, однако они требуют использования весьма сложной и дорогой электронной системы управления. До недавнего времени интерес к плазменным мониторам на мировом рынке был невысок, однако в 1995 г. в связи с усовершенствованием технологии их производства наблюдался заметный подъем объемов их изготовления и продаж. Некоторые производители, например фирма Fujitsu, предполагают довести свои плазменные модели до 21-25" плоскоэкранного настольного варианта с разрешением 1280 х 1024 пикселов, но пока успешно реализованы лишь экраны больших размеров (40-50").
 - Полипланарные оптические дисплеи [Polyplanar Optics Display, POD] — принцип работы PQD основан на использовании оптиковолоконной технологии: пучок множества оптических волокон, в сечении образующий прямоугольник, в котором торец каждого оптического волокна (диаметр ~ 25 мкм) составляет точку экрана, передает изображение, формируемое с использованием лазерного или другого источника излучения. Разработчиками этого типа устройства являются Брукхейвенская национальная лаборатория, США (Brookhaven National Laboratory) при участии Бэтеллевского мемориального института и университета штата Нью-Йорк. При лицензировании этого продукта (1998 г.) была продемонстрирована разрешающая способность 640 х 480 точек (VGA). Изображение имеет высокую контрастность за счет использования специальных покрытий оптических волокон. Предполагается, что скоро будут созданы устройства с разрешением 1280 х 1060 точек. Утверждается, что данная технология допускает изготовление экранов с диагональю в 1,5 м, а также, что стоимость изделий этого вида будет невысокой из-за несложной технологии их изготовления и низкой отбраковки продукции в процессе ее производства.
 - Вакуумные флюорисцирующие мониторы [Vacuum Fluorescent Displays, VFD] —основаны на использовании высокоэффективного фосфорного покрытия, нанесенного в виде матрицы на экран. При этом каждый элемент матрицы служит анодом. Мониторы этого типа обеспечивают высокую яркость изображения, позволяющую хорошо его видеть при ярком свете. Однако разрешающая способность их невелика, поскольку ограничивается размерами нанесенных на экран точек фосфорного покрытия. Используются преимущественно в больших информационных панелях.
 - Мониторы (дисплеи) автоэлектронной эмиссии [Field Emission Display, FED] —новая и быстро развивающаяся технология, отличающаяся тем, что в отличие от ЭЛТ, в которых имеется от одной до трех электронных пушек, используется электроразрядная матрица. При этом каждый элемент изображения содержит свой микроэлектронный источник излучения, который излучает электроны на свой "экран" размером в один пиксел. Излучатели включаются и выключаются сигналами от формирователей строк и столбцов, которые определяют их координаты. По сравнению с ЭЛТ эти мониторы имеют существенно более высокую контрастность, а по сравнению с ЖК —более богатую цветовую гамму, малую инерционность (5 мкс против 25-50 мкс у LCD) и независимость от угла наблюдения экрана. Недостатками этой технологии являются высокое напряжение экрана (~ 5000 В) и трудности, связанные с устранением последствий газовыделения люминофора, снижающего сроки службы аппаратуры.
 - Мониторы (дисплеи) усиленной эмиссии [High Dain Emission Display, HGED] — являются развитием FED-технологии. Сообщается, что производственные издержки этой технологии должны сократиться до одной десятой себестоимости LCD и FED-экранов, поскольку для HGED-экранов не нужны полупроводники. Уже существуют модели с размером экрана 40", огромным разрешением и полной палитрой цветов. Преимуществом данной технологии является очень высокая контрастность изображения, превышающая соответствующий показатель для FED-дисплеев в десятки, a LCD —в сотни раз, а также низкое требуемое напряжение источника питания (80 В). Однако значительное энергопотребление пока не позволяет использовать HGED в портативных устройствах.
 - Гибридные мониторы (дисплеи) автоэлектронной эмиссии [Hybrid Field Emission Display, HyFED] — технология, разрабатываемая фирмами SI Diamond Technology и Micron (обе США), усовершенствует мониторы автоэлектронной эмиссии путем использования в матричном покрытии экрана триодной структуры полупроводникового субстрата вместо диодной, как в FED. Достигается это включением в материал покрытия алмазного порошка. Достоинства технологии: очень тонкий слой покрытия экрана (менее 8 мм), большой угол обзора изображения, большая яркость и меньшее энергопотребление, нежели даже у LCD, а также очень низкая стоимость. Последние качества делают данную технологию конкурентоспособной по отношению к ЖК при ее использовании в мониторах портативных ПК. Недостатки технологии: сравнительно большой размер пикселов на экране и ограниченный срок эксплуатации. Тем не менее, ввиду быстрого совершенствования данной технологии ее перспективы оцениваются достаточно высоко.