История создания ЭЛТ - мониторов

ЭЛТ-мониторы – это мониторы, формирующие изображение с помощью электронно-лучевой трубки, из которой под действием электростатического поля исходит поток электронов, бомбардирующий внутреннюю поверхность экрана монитора, покрытую люминофором. Люминофор под воздействием электронов начинает светиться, формируя изображение на экране монитора.

Началом истории создания ЭЛТ-мониторов можно считать 1855 году. В то время немецким стеклодувом Генрихом Гейслером было сделано, на первый взгляд, не относящееся к монитором изобретение. Он создал вакуумный стеклянный сосуд.

Через несколько лет после этого изобретения другой немецкий ученый, физик и математик, друг Генриха Гейслера, - Юлиус Плюккер впаял в вакуумный сосуд два электрода и подал на них напряжение. В результате возникшей разности потенциала, от одного электрода к другому пошел ток, стремящийся выровнять разность потенциалов. Под действием тока в вакуумной трубке возникло свечение, характер которого зависел от глубины вакуума.

Свечение вызывалось столкновением атомов, оставшихся в сосуде газов, с электронами, идущими от электрода с большим потенциалом к электрону с меньшим потенциалом. Так как электрон с большим потенциалом называется катодом, а с меньшим потенциалом – анодом, то поток электронов, излучаемый катодом получил название – катодные лучи.

Итак, в 1859 году Юлиусом Плюккером было совершено знаковое открытие, позволившее в дальнейшем создать ЭЛТ-мониторы.

Исследования Юлиуса Плюккера продолжил Уильям Крукс, открывший, что катодные лучи исходят перпендикулярно к катоду и распространяются прямолинейно, но могут отклоняться под действием магнитного поля. Для доказательства этого явления Уильям Крукс в 1879 году создал газоразрядную трубку, названную трубкой Крукса. Опыты с газоразрядными трубками также показали, что, попадая на некоторые вещества, катодные лучи вызывают их свечение. Впоследствии такие вещества были названы катодолюминофорами.

Первое изображение с помощью электронно-лучевой трубки было сделано только через 18 лет после многочисленных опытов и исследований катодных лучей. И это открытие принадлежит Карлу Фердинанду Брауну. Именно он разработал принцип формирования изображения с помощью электронно-лучевой трубки, впоследствии названной трубкой Брауна.

В первой модели трубки Брауну не удалось получить полный вакуум, и использовался холодной катод, требующий сильного внешнего электрического поля для испускания электронов. Все это приводило к необходимости использовать большого ускоряющего напряжения (100 киловольт). К тому же магнитное отклонение луча осуществлялось только по вертикали. Отклонение по горизонтали (изменение сигнала по времени) осуществлялось с помощью вращающегося зеркала.

Свое изобретение Браун использовал, как осциллограф, для изучения электрических колебаний. Снаружи, вокруг узкой части стеклянной трубки между диафрагмой и экраном, располагался электромагнит. Исследуемый ток подводили к катушке электромагнита, в результате возникало электромагнитное поле, отклоняющее катодный луч. Катодный луч высвечивал на флуоресцирующем экране линию, соответствующую изменению магнитного поля под действием тока. Высвеченная линия позволяла определить изменение тока, подводимого к электромагниту.

Светящаяся линия проектировалась на внешний экран с помощью зеркала. Поворачивая зеркало, можно было наблюдать изменение сигнала по времени – двумерную кривую линию, форма которой зависела от амплитуды изменения подводимого к электромагниту тока и скорости поворота зеркала.

Фердинанд Браун не патентовал свое изобретение и демонстрировал его на всевозможных выставках и семинарах. В результате работу оценило множество ученых и вложило свой вклад в развитие и совершенствование электронно-лучевых трубок.

Так уже в 1899 году И. Ценнек, ассистент Брауна, добавил второе магнитное поле, перпендикулярное первому, и получил возможность отклонения катодного луча по вертикали.

В 1903 году Артур Венельт поместил в трубку цилиндрический электрод с отрицательным, относительно катода, потенциалом. Изменение потенциала позволяло менять интенсивность катодных лучей и тем самым яркость свечения люминофора.

В 1906 году М. Дикман и Г. Глаге доработали трубку Брауна и ввели возможность управления током, подаваемым на электромагниты. В результате они смогли отображать на экране не просто изменение тока от времени, а конкретные фигуры. В том же году они получили патент на использование трубки Брауна для передачи изображений букв и штрихов.

Электронно-лучевые трубки оказались незаменимыми в различных приборах, таких как осциллографы, позволяющих исследовать быстропротекающие процессы. Но на этом область их применения не ограничивалась. Возможность формирования изображения с помощью электронно-лучевых трубок заинтересовала множество ученых во всем мире, и вскоре стали появляться все более и более совершенные устройства.

Так в 1907 году русский физик Борис Львович Розинг разработал прибор на основе трубки Брауна, способный воспроизводить движущееся изображение, и получил патент на свою разработку в 1908-1910 гг. в России, Англии и Германии. Он же 9 мая 1911 года, на заседании Русского технического общества, продемонстрировал передачу, прием и воспроизведение на экране электронно-лучевой трубки телевизионных изображений - простых геометрических фигур.

В дальнейшем подобные приборы стали называться кинескопами, от греч. kinesis - движение и skopeo - смотреть.

Первые кинескопы были векторные. В таких кинескопах использовался один пучок катодных лучей, перемещающийся от одной точки к другой, оставляя на экране светящиеся линии, которые постепенно затухали. Затухание происходило очень быстро и обычно не превышало 0,1 секунды.

Для того, чтобы изображение оставалось на экране, его приходилось с частотой несколько десятков герц перерисовывать. Все это приводило к жестким ограничениям по количеству отображаемой на экране информации. Если требовалось отображение сложного объекта, то изображение могло начинать мерцать. Происходило это из-за того, что к концу прорисовки сложного объекта та часть его, которая выводилась первой, уже начинала гаснуть.

Так как векторные кинескопы не могли отображать сложные графические объекты, им быстро нашлась замена в виде растровых кинескопов. Но до сих пор в различных областях науки и техники используются векторные мониторы, в основном в виде измерительных приборов, таких как осциллографы, так как позволяют получить высокое разрешение, частоту регенерации и значительно проще устроены, а, следовательно, и дешевле, чем матричные кинескопы. Также именно векторные кинескопы стали первыми использоваться в качестве мониторов для ЭВМ.

В растровых кинескопах траектория перемещения луча по экрану всегда постоянна и не зависит от выводимых изображений. Луч пробегает по строкам экрана сверху вниз и с помощью модуляции яркости луча формирует изображение. В этом случае время вывода изображения не зависит от его сложности, но возникают ограничения по разрешению изображения, а именно по количеству и длине строк, пробегающих лучом, а также времени изменения модуляции яркости луча, определяющего сколько различных точек может быть выведено за время прохождения лучом одной строки.

Но, несмотря на эти ограничения, первые электронные телевизоры использовали именно растровые кинескопы, а вот в ЭВМ растровые мониторы стали использоваться значительно позже векторных, так как требовали значительного объема памяти для регенерации изображения и обладали маленькой разрешающей способностью.

Развитие электронно-лучевых трубок шло семимильными шагами, сильно этому способствовало и развитие телевидения. Так в 1935 году в Германии началось первое регулярное телевещание для электронных телевизоров. Регулярное телевещание для телевизоров с оптико-механической разверткой началось гораздо раньше, с 1927 года в Великобритании. В 1936 году электронное телевещание стало регулярным и в Англии, Италии, Франции, а затем инициативу подхватили и другие страны.

В скором времени ЭЛТ-телевизоры стали выпускаться серийно. Так уже в 1939 году был представлен первый электронный телевизор для массового производства. Эта модель, RCS TT-5, была разработана в США в научно-исследовательской лаборатории RCA, возглавляемой Владимиром Зворыкиным, русским эмигрантом, и представляла собой большой деревянный ящик с экраном с диагональю 5 дюймов.

Первый электронный телевизор в России ТК-1 был выпущен в конце 1938 года Ленинградским заводом имени Козицкого по американской документации (в Америке подобные телевизоры выпускались с 1934 года). Производство телевизоров было крайне трудоемким и сложным процессом, множество радиодеталей поставлялось из заграницы, и всего было выпущено около 6000 телевизоров, большинство из которых использовались в качестве экспериментальных установок в научно-исследовательских лабораториях.

Первый Российский серийный электронный телевизор был создан на ленинградском заводе «Радист» в конце 1939 года и назывался ""17ТН-1"". Он представлял собой громоздкую напольную тумбу с небольшим круглым экраном 17 дюймов. Производство телевизоров было все еще дорогостоящим и сложным процессом, поэтому до начала войны было выпущено всего 2000 экземпляров.

Первый массово-серийный и доступный простым потребителям в России стал телевизор КВН-49-1, разработанный в 1947 году в Ленинградском НИИ телевидения. Серийный выпуск телевизоров этой марки начался в 1949 году. Кстати, название КВН произошло от первых букв разработчиков телевизора: Кенигсона В.К, Варшавского Н.М и Николаевского И.А, ну а 49, как вы догадались, от года начала серийного выпуска.

В 1950 году произошел очередной прорыв в технологии. В США был разработан масочный цветной кинескоп с тремя электронными пушками.

Экран кинескопа был покрыт тремя типами люминофора, светящегося под действием электронных лучей красным, зеленым и синим цветом. Каждая точка изображения формировалась тремя участками люминофора разного типа, в совокупности воспринимающаяся глазом, как единая цветная точка.

В основании кинескопа располагалось три электронно-лучевые пушки. Если смотреть сверху на них, то они представляли собой вершины равностороннего треугольника. Лучи, излучаемые этими пушками, синхронно пробегали все строки развертки, также как это делал единственный луч в одноцветных кинескопах. Но каждый луч попадал на свой тип люминофора, и, модулируя интенсивность лучей, на экране можно было отобразить цветные точки.

Для того чтобы лучи, излучаемые электронными пушками, попадали на свой участок из трех типов люминофора и не засвечивали соседние участки, использовалась теневая решетка, состоящая из множества отверстий, через которые проходили лучи. Благодаря теневой решетке, повышалась контрастность изображения, так как лучи, переходя от одного участка экрана к другому, не задевали люминофоры чужого типа. Но, в свою очередь, уменьшалось количество проходящих электронов, что уменьшало яркость картинки.

В первых кинескопах в качестве маски использовался тонкий стальной лист с круглыми отверстиями. Такая маска назвалась теневой, она позволяла максимально точно позиционировать электронный лучи, но круглые отверстия задерживали достаточно большую часть электронов. Впоследствии отверстия стали делать коническими, что позволило увеличить их пропускную способность. Теневая маска обеспечивала высокую точность изображения, но меньшую яркость (по сравнению с щелевой и аппретурной решеткой). Такие маски чаще всего применялись в мониторах.

Впоследствии в телевизионных кинескопах электронные пушки стали располагать планарно, параллельно земле, что упрощало настройки кинескопа и позиционирование лучей. Для таких кинескопов в маске делались овальные отверстия, и называлась она – щелевая решетка. Щелевая решетка обеспечивает более насыщенные цвета, по сравнению с теневой маской, но менее насыщенные, чем у апертурной решетки. Но в то же время получаемое изображение более четкое, чем у апетурной решетки. Однако щелевая решетка склона к муарам. В результате основная область применения таких кинескопов – телевидение.

Впоследствии такие производители, как Sony или Mitsubishi в качестве маски стали использовать апертурную решетку – множество вертикально натянутых тонких проволок. При этом электронные лучи не ограничивались, как в двух предыдущих типах масок, а фокусировались в нужных точках экрана, за счет чего прозрачность апертурной решетки была в разы выше и достигала 80%, а соответственно была выше яркость и насыщенность изображения.

Первый цветной телевизор с электронно-лучевой трубкой был выпущен в США в марте 1954 года компанией Westinghouse и назывался H840CK15, и стоил 1295 долларов. Спустя несколько недель, в США был выпущен еще один цветной телевизор, но уже компанией RCA - RCA CT-100. Он был снабжен 15-ти дюймовым цветным кинескопом и стоил около 1000 долларов. В то время, к примеру, новый, шикарный автомобиль стоил 2000 долларов, так что цветные телевизоры рассчитывались не на массовое потребление, а скорее как дорогая игрушка для ограниченного круга элиты. Вскоре цветное телевидение перешло в массы, и во всех странах появилось огромное количество различных моделей цветных телевизоров. На сайте www.earlytelevision.org можно посмотреть фотографии и описания большинства первых цветных и монохромных телевизоров и мониторов.

Технология отображения на ЭЛТ-телевизорах совершенствовалась год от года, и, когда настала эра ЭВМ, электронно-лучевые трубки стали использоваться для отображения результатов их работы. Конечно, произошло это не сразу. Первые ЭВМ в качестве устройств вывода использовали, в основном, различные печатающие устройства или записывали результат вычислений на магнитную ленту. Но уже тогда многие ЭВМ оснащались электронно-лучевыми трубками, но использовались они не как мониторы, а как осциллографы, контролирующие исправность электрических цепей вычислительных машин или даже, как запоминающие устройства .

Ярким примером служит ЭВМ SSEM (Manchester Small-Scale Experimental Machine) – манчестерская малая экспериментальная машина, заработавшая в июне 1948 года.

В ней использовалось целых три электронно-лучевые трубки. Однако только одна из них отображала информацию, две других представляли собой оперативную память, позволившую избавиться от громоздких, трудоемких и опасных ртутных линий задержки.

На прообраз монитора в SSEM выводилась информация, содержавшаяся в двух других электронно-лучевых трубках.

ЭЛТ-мониторы для вывода информации использовались и в ЭВМ CSIRAC (Council for Scientific and Industrial Research Automatic Computer) - Автоматическом Компьютере Совета по Научным и Промышленным Исследованиям. CSIRAC был разработан в Австралии и заработал в ноябре 1949 года.

В этой ЭВМ вывод результатов работы осуществлялся все еще на телетайп, но для контроля процесса работы использовался ЭЛТ-монитор, отображавший состояние регистров ЭВМ, используемых при вычислении.

Еще один случай использования электронно-лучевой трубки для вывода результатов работы ЭВМ зафиксирован в 1950 году. Произошло это в Англии в Кембриджском университете. И использовалась она в электронно-вычислительной машине EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Computer).

Естественно, мониторы, используемые в EDSAC, SSEM, CSIRAC и в других ЭВМ того времени, сильно отличались от современных ЭЛТ-мониторов и больше походили на осциллографы. Но все же это были первые попытки вывода информации не на принтер, а на электронный монитор, в конечном итоге приведшие к созданию современного ЭЛТ-монитора.

Начиная с 50-х годов, практически все ЭВМ в том или ином виде использовали ЭЛТ-трубки. Наиболее показательной в этом плане является ЭВМ Whirlwind (Вихрь), созданная в 1951 году в США. Использовалась она в станции американской ПВО «SAGE 1» и предназначалась для обработки в режиме реального времени непрерывно поступающего потока данных о состояния воздушной обстановки и фиксации информации о вторжении самолетов в воздушное пространство США.

Естественно, просто обработать данные было недостаточно. Было необходимо в режиме реального времени отображать полученные данные, а именно положение обнаруженных воздушных объектов. Сделать это с помощью распространенного в то время телетайпа было невозможно. Во-первых, потребовалось бы огромное количество бумаги, а, во-вторых, распечатанная таким образом информация была ненаглядной и требующей значительных усилий и времени для принятия решений, которого у военных, в случае вторжения вражеской авиации, не было.

Поэтому было принято решение, в качестве основного устройства отображения, использовать ЭЛТ-монитор, позволяющий наглядно, а главное в режиме реального времени, отображать всю информацию, требующуюся для работы системы ПВО.

Демонстрация работы системы ПВО SAGE состоялась 20 апреля 1951 года. Данные с радара, установленного в заливе Кейп-Код, передавались в командный центр, где обрабатывались в ЭВМ Whirlwind, а затем отображались на экранах ЭЛТ-мониторов в виде движущихся точек, соответствующих положению обнаруженных самолетов.

В конечном итоге, в США была создана целая сеть из 23-х командных пунктов ПВО SAGE, обеспечивающих защиту воздушных границ США долгие годы.

В шестидесятых годах мониторами оснащались уже практически все ЭВМ, и их стали производить серийно. Для разгрузки центрального процессора ЭЛТ-мониторы оснащали своими вычислительными ресурсами, и они стали называться дисплейными станциями.

Первой такой дисплейной станцией была оснащена ЭВМ «DEC PDP-1». Дисплейная станция была монохромной, имела ЭЛТ-дисплей, диаметром 16 дюймов с разрешением 1024 х 1024 точки. Под разрешением в векторных мониторах понимается количество точек, которые могут быть заданы, в качестве граничных координат отображаемых отрезков.

Вскоре появился и первая коммерческая дисплейная станция IBM 2250. IBM 2250 была разработана в 1964 году и использовалась в ЭВМ серии System/360.

IBM 2250 имела дисплей размером 12х12 дюймов с разрешением 1024х1024 точки и поддерживала частоту обновления экрана в 40 Гц. Отображаемые символы, цифры и буквы состояли из отдельных отрезков и были максимально упрощены для увеличения производительности.

В памяти дисплейной станции были заложены специальные подпрограммы, отвечающие за форматирование символов на экране. Таким образом, центральному процессору ЭВМ требовалось только указать, какой символ и где вывести на экране. Расчет отображаемого символа и управление катодным лучом производилось уже в самой дисплейной станции, что сильно разгружало ЭВМ.

Описанные выше дисплейные станции, как и их прототипы, были векторными. Между тем популярность ЭВМ набирала рост. Многие предприятия использовали ЭВМ. Но в шестидесятых годах ЭВМ представляли собой дорогостоящие устройства, и обеспечить всех специалистов своей ЭВМ было невозможно. В результате, начали развиваться терминальные системы, в которых ЭВМ отдавалась в распоряжение сразу нескольким пользователям. Доступ к вычислительным ресурсам осуществлялись через специальные терминалы, оборудованные монитором, устройством ввода-вывода, и подключенные к удаленной ЭВМ.

Одной из первых терминальных систем, оборудованных терминалами с ЭЛТ-мониторами, была система IBM 2848. Разработана эта система была в 1964 году и состояла из одного устройства контроля IBM 2848, представляющего собой прообраз современных видеоадаптеров, к которому могло подключаться до 8 терминалов IBM 2260.

Терминалы системы были оснащены ЭЛТ-мониторами, способными отображать только текст с разрешением 12 строк по 80 символов в каждой строке. Всего отображалось 64 различных знака (26 букв, 10 цифр, 25 специальных символов и 3 контрольных символа). Причем текст отображался не на всей области ЭЛТ, а только на небольшом участке, размером 4 на 9 дюймов.

В основном эта терминальная система использовалась для работы с ЭВМ серии IBM system/360. Одна из таких систем функционировала с 1969 по 1972 года в компьютерном центре в Колумбии.

В 1972 был создан один из первых цветных терминалов - IBM 3279. Первоначально терминал IBM 3279 поддерживал 4 цвета: красный, зеленый, голубой и белый, и работал только в текстовом режиме. Причем при стандартных настройках вводимые символы окрашивались в зеленый или красный цвет, а выводимые - белым или голубым.

Позже были выпущены модификации, способные работать и в графическом режиме с поддержкой уже семи цветов. Примером такого терминала может служить IBM 3279G.

Но настоящий бум развития ЭЛТ- мониторов начался с появления персональных компьютеров. Например, ЭВМ IBM 5100, разработанная в 1975 году, имела встроенный пятидюймовый ЭЛТ- монитор, способный отображать 16 строк по 64 символа в каждой. Видеоадаптера, как такового, в ЭВМ не было, а изображение выводилось с помощью контроллера дисплея, имеющего прямой доступ к оперативной памяти по адресам 0x0200..0x05ff, где содержался текст для отображения.

Подобная технология отображения замедляла работу ЭВМ, так как для формирования изображения использовался центральный процессор. Также негативно сказывалось на быстродействие частое обращение к ОЗУ для считывания области, содержащей информацию для отображения.

Поэтому вскоре для отображения данных на мониторе были разработаны специальные видеоадаптеры, значительно разгружающие центральный процессор и ОЗУ, так как видеоадаптеры оснащались встроенным ОЗУ и не требовали постоянного обращения к основному ОЗУ для регенерации изображения.

Первый такой видеоадаптер был разработан в 1981 году, назывался он Monochrome Display Adapter (MDA) и использовался в IBM PC.

Как следует из названия, адаптер был монохромный, работал только в текстовом режиме с разрешением 80х25 символов (720х350 точек).

Стандартный видеоадаптер MDA основывался на чипе Motorola 6845 и содержал 4 КБ видеопамяти. Частота развёртки составляла 50 Гц.

Цвет выводимого текста определялся типом люминофора, используемого в кинескопе монитора. Обычно использовался люминофор P1 – зеленый цвет, люминофор P3 – светло-коричневый, или люминофор P4 – белый. В первых мониторах, выпускаемых для адаптера MDA, использовался зеленый люминофор, примером таких мониторы может быть IBM 5151.

Практически одновременно, в 1981 году, был выпущен цветной видеоадаптер CGA - Color Graphics Adapter. Видеоадаптер поддерживал максимальное разрешение 640х200 и палитру, состоящую из 16 цветов. Работал видеоадаптер в двух режимах – текстовом и графическом. В текстовом режиме можно было использовать все 16 цветов и разрешение, либо 40 на 25 символов, либо 80 на 25 символов.

В графическом режиме при разрешении 320 на 200 пикселей можно было использовать 4 цвета из стандартных политр: пурпурный, сине-зелёный, белый и черный или красный, зелёный, коричневый/жёлтый и черный. При разрешении 640х200 отображение было монохромным (черно-белым).

Дополнительные настройки позволяли формировать свои палитры из доступных 16 цветов и, например, делать отображение при разрешении 640х200 не черно-белым, а черно-зеленым и так далее.

В момент выпуска видеоадаптера не было мониторов, способных использовать все его возможности. Имеющиеся монохромные мониторы или NTSC-совместимый телевизор могли подключаться к видеоадаптеру только через композитный разъем. Но при этом качество отображения было ужасным, особенно при высоком разрешении (640х200).

Монитор, полностью поддерживающий все функции видеоадаптера, был выпущен компанией IBM только в 1983 году – это был 12-дюймовый монитор IBM 5153. Позже различными производителями было выпущено множество аналогов этого монитора.

В 1984 году компанией Hercules Computer Technology был выпущен еще один видеоадаптер - Hercules Graphics Card (Hercules) - графический адаптер Геркулес. Он поддерживал не только текстовый режим, как MDA, с разрешением 80х25 символов, но и графический, с разрешением 720х348. Hercules все еще оставался монохромным, но поддержка более высокого, чем CGA разрешения, совместимость с широко распространенными мониторами стандарта MDA, такими как IBM 5151, сделали его популярной альтернативой видеоадаптера CGA.

Однако не видеоадаптеры CGA, не видеоадаптеры Hercules не удовлетворяли растущим потребностям пользователей ЭВМ. Поэтому в том же 1984 году появился видеоадаптер Enhanced Graphics Adapter (EGA), что в переводе означает - усовершенствованный графический адаптер.

Видеоадаптер EGA значительно превосходил по техническим возможностям своих предшественников. Он мог формировать графическое изображение, используя 16 цветов из 64 цветной палитры при разрешении 640х350 точек.

Но для полноценного использования нового видеоадаптера потребовались мониторы нового стандарта, позволяющие работать с цветным изображением высокого разрешения (естественно высокого для того времени).

Чтобы не оказаться в невыгодной позиции на рынке, разработчики нового видеоадаптера предусмотрели возможность поддержки различных цветовых режимов и разрешений, повторяющих возможности предыдущих стандартов и возможность вывода изображения на мониторы предыдущих стандартов. Естественно, при этом страдало качество изображения, либо уменьшалась разрешающая способность, либо количество цветов, но при этом открывались дополнительные возможности для пользователей, которые могли модернизировать свои системы постепенно, не затрачивая сразу большие суммы.

Перед подключением монитора на плате необходимо было настроить конфигурацию видеоадаптера для работы с выбранным стандартом монитора и режима формирования изображения (графическое, тестовое, разрешение картинки и т.д.). Для этого предназначались шесть переключателей, обычно, располагающихся на задней стороне видеоадаптера. В частности, поддерживались следующие стандарты мониторов:

• монохромные мониторы стандарта MDA, такие как IBM 5151;
• цветные мониторы стандарта CGA, такие как IBM 5153;
• цветные мониторы стандарта EGA, такие как IBM 5154.

Стоит отметить, что большинство видеоадаптеров EGA выпускались всего лишь с 64 кб памяти, что было недостаточно для отображения 16-цветного изображения с разрешением 640x350 точек, а позволяло использовать только 4 цвета или 16 цветов, но при разрешении 640x200.

Естественно, были видеоадаптеры с 128 кб памяти и даже с 256 кб, но стоили они значительно дороже, и далеко не все могли их себе позволить, впрочем, как и новые EGA-мониторы. Так что на практике в большинстве случаев возможности нового видеоадаптера использовались не полностью, но, несмотря на это, он пользовался большой популярностью, и замена ему вышла только спустя три года. Это был новый стандарт видеоадаптеров MCGA.

MultiColor Graphics Adapter (MCGA) ? многоцветный графический адаптер, выпущенный в 1987 году. Он значительно превосходил все существующие на тот момент видеоадаптеры по количеству цветов в палитре, составляющим 262144.

Но объем видеопамяти был маленький, всего 64 Кб, что сильно снижало его возможности, но это положительно сказалась на его цене.

Единовременно адаптер мог отображать 256 цветов, выбранных из палитры, но из-за ограниченной видеопамяти разрешение экрана при этом составляло всего 320х200. При монохромном отображении или в текстовом режиме разрешение было несколько выше.

Основные характеристики графического адаптера следующие:

Объем памяти: 64 Кб;

Тестовое разрешение: 640x400 (80х50 символов при размере символа 8х8 или 80х25 символов при размере символа 8х16);

Количество цветов: 256, выбираемых из палитры 262144 цветов;

Разрешение экрана при отображении 256 цветов: 320x200;

Разрешение экрана в монохромном режиме: 640?480;

Частота строчной развертки: 31,5 KГц.

Впервые этот адаптер использовался в ЭВМ IBM PS/2 Model 30, представленной второго апреля 1987 года. Причем он представлял собой не отдельную плату, а встраивался в материнскую плату ЭВМ. Позже MCGA использовался в IBM PS/2 Model 25 тоже в виде интегрированной в материнскую плату системы.

Адаптер не успел завоевать широкую популярность, так как очень быстро был вытеснен сильно превосходящим его графическим адаптером VGA. И после снятия с производства ЭВМ IBM PS/2 25 и 30 перестал выпускаться и адаптер MCGA.

Графический адаптер VGA (Video Graphics Array) был разработан компанией IBM в 1987 и впервые был использован в ЭВМ IBM PS/2 Model 50. Вскоре VGA стал общепризнанным стандартом мониторов и видеоадаптеров.

Основное разрешение, поддерживаемое адаптером VGA, было 640х480 пикселей, при этом одновременно отображалось 16 цветов, выбираемых из палитры 262144 оттенка. Новое разрешение позволяло более качественно отображать картинку и имело отношение сторон 4:3, которое надолго стало стандартом, и только в последние годы было вытеснено широкоформатным отображением, как в мониторах, так и в телевизорах, которые в принципе с каждым днем все меньше и меньше отличаются от мониторов.

Видеоадаптер VGA поддерживал и другие расширения:

• 320x200 пикселей, 4 цвета;
• 320x200 пикселей, 16 цветов;
• 320x200 пикселей, 256 цветов;
• 640x200 пикселей, 2 цвета;
• 640x200 пикселей, 16 цветов;
• 640x350 пикселей, монохромный;
• 640x350 пикселей, 16 цветов;
• 640x480 пикселей, 2 цвета;
• 640x480 пикселей, 16 цветов,

и это не считая текстового режима отображения.

В отличие от предыдущих графических адаптеров, в VGA использовался аналоговый сигнал для передачи отображаемой информации монитору. Использование аналогового сигнала позволяло уменьшить количество проводов в кабеле, так как передавать требовалось только сигналы трех основных цветов и сигналы синхронизации, и отдельный канал выделялся для передачи служебной информации. Также новый аналоговый интерфейс связи между графическим адаптером и монитором позволял в дальнейшем увеличивать количество единовременно отображаемых цветов без изменения интерфейса связи с монитором и собственно без изменения самого монитора.

Но для работы с графическими адаптерами VGA были нужны новые многочастотные аналоговые мониторы. Эти мониторы могли работать с различной частотой кадров, что позволяло им поддерживать режимы с различной разрешающей способностью и практически неограниченное число цветов, и полностью обеспечивать весь потенциал графических адаптеров VGA.

Со временем графические интерфейсы операционных систем прочно вошли в нашу жизнь, появлялось огромное число видеоигр и различных приложений, требующих высокого разрешения и способности отображение более чем 256 цветов. Видеоадаптер VGA не был в состоянии удовлетворить возросшие потребности пользователей, в результате многие фирмы стали выпускать собственные расширенные версии видеоадаптера VGA, впоследствии получивших общее название Super VGA или SVGA. Со временем возможности видеоадаптеров SVGA росли. Стали поддерживаться режимы: High Color и True Color, в которых одновременно отображалось 32768 и более чем 16,7 миллионов различных цветов. Поддерживались разрешения: 800х600, 1024х760, 1280х1024, 1600х1200 и т.д.

Параллельно, с развитием видеоадаптеров SVGA, совершенствовались и мониторы. Увеличивалась частота развертки, поддерживаемые разрешения, качество цветопередачи и т.д.

Казалось, что ЭЛТ-мониторы прочно и надолго вошли в нашу жизнь, но буквально за несколько лет про них практически забыли, и сейчас мало у кого можно их встретить. Всему виной стали ЖК-мониторы, незаметно, в тени славы ЭЛТ-мониторов, достигнувшие вершин качества отображения, сравнимых с качеством отображения и цветопередачи ЭЛТ-мониторов. Но при этом ЖК-мониторы были более компактные и эргономичные. Естественно у них были свои недостатки, но они все менее и менее сказываются на их качестве. Но более подробно об истории ЖК-мониторов и их устройствах поговорим в одной из следующих статей.

Внимательно прочтите первый подзаголовок. Прочитали? А сделали вы это благодаря магии компьютерного дисплея, будь то ЖК (LCD), старенький электронно-лучевой (CRT) или светодиодный (LED). С самого начала цифровой эры пользователям понадобилось устройство, которое бы позволяло просматривать результаты работы с электронно-вычислительными машинами. Так появились первые дисплеи. За последние 70 лет технологии из производства изменились до неузнаваемости. Давайте совершим небольшой экскурс в историю и вспомним, как это было.

Мы с вами, люди, живущие в начале 21 века, не помним, как выглядели первые ЭВМ. А были они огромными машинами, поначалу занимавшими целые комнаты, и в центре всех этих мигающих лампочек, индикаторов и кнопок восседал человек. Дисплеев по сути еще не было. Заменяли их крошечные лампочки, которые загорались и гасли, когда компьютер обрабатывал определенные инструкции.

Среди самых первых ЭВМ существовали и такие, которые работали с перфокартами. Чтобы написать программу, оператор кодировал информацию в виде перфораций (отверстий) на бумажной карточке. Затем эта каточка помещалась в машину, которая ее «прочитывала» и выполняла программу.

Расшифровка бумажной ленты

В качестве альтернативы перфокартам многие в первых компьютерах использовались бумажные ленты, на которые также с помощью дырочек наносились программы. Оператор пропускал ленту через машину, которая воспринимала закодированную в перфорации информацию как инструкции.

Интересно, что первые электронные лучевые трубки появились в компьютерах как форма памяти, а не как дисплей. Это было незадолго до того, как разработчики поняли, что ЭЛТ можно использовать и по-другому. Первые дисплеи, отображавшие только элементарную графику, появились от «скрещивания» радара и осциллографа ЭЛТ. Естественно, о цвете или отображении текста пока речь не шла.

Телетайп как монитор

До изобретения компьютера люди использовали для общения телетайпы, которые были изобретены еще в 1902 году. Телетайп - это электрическая пишущая машинка, которая связывается с другими телетайпами по проводам (позже с помощью радио-сигнала), используя специальный код. К 1950 году инженеры научились подключать телетайпы напрямую к компьютерам, используя их в качестве устройств отображения. До середины 70-х гг. прошлого века такой союз телетайпа и компьютера оставался самым дешевым способом взаимодействия.

В начале 1960-х компьютерные инженеры поняли, что можно использовать ЭЛТ как виртуальную бумагу в виртуальном телетайпе (отсюда и появился термин «стеклянный телетайп», первое название экранного терминала). Такой способ взаимодействия с компьютером оказался быстрее и гибче, чем работа с бумагой, а потому к середине 70-х подобные устройства стали доминирующими. «Стеклянный телетайп» подключался к компьютеру через кабель, по которому передавался код только для текстовых символов, без графики. А к началу 80-х подобные устройства научились отображать несколько цветов.

Композитный видеовыход

Телетайпы (даже те, которые работали с бумагой) в 1974 году стоили целое состояние и, естественно, были не по карману простым смертным. В поисках более дешевых альтернатив, три человека - Дон Ланкастер, Ли Фельзенштейн и Стив Возняк - задали себе простой вопрос: а почему бы ни построить дешевые экранные терминалы, используя экраны телевизоров в качестве дисплея? И в 1976 году появились первые видеотерминалы для компьютеров с композитным видеовыходом, что позволило наладить заводское производство компьютеров. Кстати, в число первых компаний, сделавших ставку на подобные устройства, входила Apple.

К концу 80-х компьютерная революция была в самом разгаре. Производители ПК - компании Apple, Commodore, Radio Shack, TI - начали выпускать не просто мониторы, но даже трудились над их дизайном. Можно было купить не только монохромные, но и цветные устройства. Что было, разумеется, особым шиком.

Дисплеи в каждом доме

С изобретением видеовыхода появилась возможность использовать обычные телевизоры в качестве дисплея для ПК. Предприимчивые бизнесмены начали производить RF-модуляторы, которые преобразовывали композитный видеосигнал в сигнал, понятный для телевизора. Однако пропускная способность подобного выхода была ограничена, а потому «серьезные» компьютерщики приобретали только специальные мониторы.

Ранние плазменные дисплеи

В 1960-х гг. появилась технология, конкурирующая с электронно-лучевой - плазменная. Ученые выяснили, что используя заряженный газ между двумя стеклянными пластинками, можно получить светящиеся картинки. Одним из первых компьютерных устройств, в котором была применена разработанная технология, стал дисплей PLATO IV terminal. Чуть позже такие компании как IBM и GRiD начали экспериментировать с относительно тонкими и легкими дисплеями для портативных компьютеров.

Еще один вариант технологии для создания дисплея - жидкокристаллическая - появилась также в 60-е гг. прошлого столетия, дебютировав в карманных калькуляторах и наручных часах. В первых портативных моделях компьютеров 80-х использовались именно ЖК-мониторы, отличавшиеся чрезвычайно низким энергопотреблением, легкостью и тонкостью. Но при этом они были монохромными, с низкой контрастностью, требовали отдельной подсветки или прямого освещения со стороны пользователя. В противном случае на них ничего нельзя было прочесть.

Первые цветные дисплеи

В 1981 году компания IBM начала поставлять монохромные дисплеи с видеоадаптером (MDA), которые принесли компьютерам резкость цветов. Для цветной графики в IBM разработали адаптер CGA, который подключался к композитному видеомонитору или дисплею со специальным соединением RGB (модель IBM 5153). В 1984 году компания представила новый стандарт мониторов и адаптеров EGA , который принес более высокое разрешение, большее количество цветов и конечно же, новое качество видения. Долгое время у IBM не было достойных конкурентов.

Мониторы Macintosh

Первый Macintosh (1984 год) представлял собой 9-дюймовый монохромный монитор, который мог воспроизводить растровую графику в черных и белых цветах (без серого) с разрешением 512 на 342 пикселя. Через три года это уже были отличные мониторы, известные своей точной цветопередачей и высокой резкостью изображений.

RGB во спасение

RGB - аддитивная цветовая модель, позволяющая синтезировать миллионы цветов, вот что принесло дисплеям Macintosh и IBM настоящую популярность. RGB была введена в 1980-е годы в сериях Atari ST и Commodore Amiga. Вот когда пользовали почувствовали настоящий вкус общения с компьютером!

Важнейшее нововведение

По началу, для каждого вила адаптера - будь то MDA, CGA или EGA пользователям нужен был свой монитор. Для решения этой проблемы компанией NEC был изобретен монитор MultiSync, который динамически поддерживал ряд резолюций, сканируя частоты обновления в одной коробке. Эта возможность вскоре стала одним из стандартов индустрии. В 1987 году IBM представила стандарт видео VGA и первый VGA монитор для компьютеров PS/2 Model 50. Практически каждый аналоговый стандарт видео с тех пор имел встроенный разъем VGA.

Первое появление жидкокристаллических дисплеев не слишком порадовало публику. Они были монохромными, с медленными темпами обновления. Но на протяжении 80-х и 90-х годов ЖК-технология продолжает совершенствоваться, произведя настоящий бум в портативных компьютерах. Уже в середине 90-х годов прошлого века дисплеи отличались довольно высокой контрастностью, имели неплохой угол обзора, расширенные возможности цветопередачи, начали поставляться с подсветкой для работы ночью. И совсем скоро произойдет решающий прыжок ЖК-мониторов с портативных на настольные ПК.

В середине 1990-х годов практически все мониторы были бежевыми - и для ПК, и для Маков. То была эпоха недорогих дисплеев VGA, которые могли обрабатывать огромный спектр разрешений. В этот момент производители начали экспериментировать с размерами мониторов, выпуская широчайший ассортимент. Так, диагональ могла быть от от 14 до 21 дюймов и выше, да и соотношение сторон могло быть весьма различным. Выпускались не только горизонтально, но и вертикально ориентированные модели.

Первые настольные ЖК-дисплеи

Первые настольные ЖК-дисплеи появились еще в далеких 80-х, но в незначительном количестве. Как правило, подобные мониторы стоили больших денег, а их производительность приводила пользователей в бешенство. Покупка такой игрушки была, скорее, понтами, чем разумной необходимостью. Все изменилось примерно в 1997 году, когда сразу несколько компаний вышли на рынок с усовершенствованными моделями ЖК-дисплеев. ViewSonic (слева), IBM (в центре) и Apple (справа) представили цветные ЖК-мониторы, которые по качеству и цене, наконец, смогли конкурировать с ЭЛТ-моделями. Были у них и заметные преимущества: подобные дисплеи занимали меньше места на рабочем столе, потребляли меньше электроэнергии, выделяя гораздо меньше тепла, чем электронно-лучевые. В общем, довольно скоро ЖК-дисплеи начали вытеснять технологию CRT.

Сегодня широкоформатный ЖК-монитор - стандарт для индустрии ПК. С тех пор, как продажи ЖК-дисплеев впервые превзошли реализацию ЭЛТ в 2007 году, их доля на рынке продолжает расти. В последнее время ЖК-мониторы стали настолько недорогими, что многие (особенно геймеры) начинают экспериментировать, устанавливая сразу несколько дисплеев. Последние рыночные тенденции диктуют производителям работу с 3D-технологией. Так что в этом году мы уже смогли насладиться трехмерной картинкой через специальные очки.

Границы между телевизорами и компьютерными мониторами начинают размываться, как это было в далеких 80-х. Теперь вы можете купить 42-дюймовую плоскую панель, поддерживающую разрешение высокой четкости по приемлемой цене, подключить ее к компьютеру, заплатить за специализированный сервис и смотреть новейшие голливудские фильмы онлайн тогда, когда хотите и столько, сколько хотите.

Наверное, если бы сейчас человек из 40-х годов прошлого века попал в дом любого из нас, то был бы ошарашен переменами, которые произошли за столь короткий срок. Один список технологий, которые применяются для изготовления дисплеев, поражает воображение. Дисплеи бывают флуоресцентными вакуумными (VFD), светодиодными (LED), жидкокристаллическими (LCD), лазерными, органическими светодиодными (OLED), ферроэлектрическими (FLD), дисплеи на интерферометрическом модуляторе (IMOD), нанокристаллическими, да, пожалуй, все мне перечислить не под силу. А что будут представлять собой дисплеи будущего? Поделитесь своими прогнозами! Может быть, именно вы будете наиболее близки к истине. А это так приятно.

1. История создания монитора

До 50-х годов компьютеры выводили информацию только на печатающие устройства. Достаточно часто компьютеры тех лет оснащались осциллографами, которые, однако, использовались не для вывода информации, а всего лишь для проверки электронных цепей вычислительной машины.

Реальный прорыв в представлении графической информации на экране дисплея произошел в Америке в рамках военного проекта на базе компьютера "Вихрь". Данный компьютер использовался для фиксации информации о вторжении самолетов в воздушное пространство США.

Первая демонстрация "Вихря" состоялась 20 апреля 1951 года - радиолокатор посылал информацию о положении самолета компьютеру, и тот передавал на экран положение самолета-цели, которая отображалась в виде движущейся точки и буквы T (Target). Это был первый крупный проект, в котором электронно-лучевая трубка использовалась для отображения графической информации.

Первые мониторы были векторными (рис. 2) - в мониторах этого типа электронный пучок создает линии на экране, перемещаясь непосредственно от одного набора координат к другому. Соответственно нет необходимости разбивать в подобных мониторах экран на пикселы. Позднее появились мониторы с растровым сканированием. В мониторах подобного типа электронный пучок сканирует экран слева направо и сверху вниз, пробегая каждый раз всю поверхность экрана. Следующей ступенькой развития мониторов явилось цветное изображение, для получения которого требуется уже не один, а три пучка, каждый из которых высвечивает определенные точки на поверхности дисплея. Подробнее об этом типе мониторов мы поговорим при рассмотрении принципа работы современных цветных CRT-мониторов. Со временем помимо CRT-мониторов появились и другие технологии, которые позволили создавать более компактные и легкие экранные панели.

2. Современные модели мониторов

Сегодня, несмотря на обилие новых технологий, CRT (ЭЛТ)-мониторы все еще остаются самыми распространенными и вовсе не торопятся уходить с рынка, напротив - они по-прежнему являются наиболее доступными по цене, размер их экранов постоянно растет, неуклонно совершенствуется качество изображения - при уменьшении габаритов и веса. Поэтому обзор мониторов следует начать именно с CRT-дисплеев. Реальную конкуренцию мониторам на базе электронно-лучевых трубок пока могут составить только LCD-дисплеи.

CRT (ЭЛТ)-мониторы
Монитор получает сигнал от компьютера и передает его на электронно-лучевую пушку, которая формирует луч, передающий совокупность сигналов: красный, зеленый, синий (RGB) на переднюю панель трубки.
Луч направляется отклоняющей системой проходит через отверстия в теневой маске, теневая маска направляет луч на флуоресцирующий материал; соударение луча с фосфоресцирующим экраном и вызывает свечение, видимое глазу (рис. 4).

На рисунке 5 показана точечная теневая маска, которая используется в большинстве мониторов. Кроме точечной маски, применяются также полосовые маски и апертурные решетки.
Апертурная решетка обеспечивает повышенную четкость изображения благодаря технологии, в соответствии с которой (для горизонтальной изоляции пикселов) используются тонкие вертикальные проволочки. В частности, апертурная решетка используется в мониторах Sony Trinitron.

Наиболее существенное различие между теневой маской и апертурной решеткой состоит в заметном увеличении яркости при использовании последней. Это происходит потому, что на красный, зеленый или голубой люминофор через вертикальные полосы апертурной решетки попадает луч большей интенсивности, так как решетка ограничивает лучи только по горизонтали. При этом нельзя однозначно утверждать, что технология, использующая апертурную решетку, лучше - поскольку ответ на этот вопрос зависит от того, требуют ли приложения, с которыми вы работаете, более четкой картинки или более насыщенных цветов.

Дело в том, что использование апертурной решетки позволяет получить пикселы большего размера и меньшее общее разрешение, но яркость в целом увеличивается, а при использовании решетки с теневой маской пикселы получаются меньшего размера, разрешение больше, но при этом снижается яркость.

В любом случае качество маски определяется тем, насколько тесно на ней расположены отверстия или щели, и измеряется так называемым шагом (dot pitch) теневой маски и шагом апертурной решетки. Расстояние между соседними отверстиями теневой маски влияет на величину зерна изображения. Обычно у мониторов хорошего качества шаг не превышает 0,28 мм в моделях с теневой маской и 0,3 мм - в мониторах с апертурной решеткой. Наименьшие значения шага - 0,25 мм - использует компания Sony (в частности, в модели Multiscan 20seII).

3. Параметры мониторов CRT

Диагональ трубки и видимая диагональ
Одним из основных параметров CRT-монитора является размер диагонали трубки. Различают непосредственно размер диагонали трубки и видимый размер, который обычно примерно на 1 дюйм меньше, чем диагональ трубки, частично закрывающаяся корпусом монитора.

Коэффициент светопередачи
Коэффициент светопередачи определяется как отношение полезной световой энергии, излучаемой вовне, к энергии, излучаемой внутренним фосфоресцирующим слоем. Обычно этот коэффициент лежит в пределах 50-60%. Чем выше коэффициент светопередачи, тем меньший требуется уровень видеосигнала для обеспечения необходимой яркости. Однако при этом снижается контрастность изображения в силу снижения перепада между излучающими и неизлучающими участками поверхности экрана. При низком коэффициенте светопередачи улучшаются фокусировка изображения, однако требуется более мощный видеосигнал и соответственно усложняется схема монитора. Конкретное значение коэффициента светопередачи можно найти в документации производителя. Обычно 15-дюймовые мониторы имеют коэффициент светопередачи в пределах 56-58%, а 17-дюймовые - 52-53%.

Г оризонтальная развертка
Периодом горизонтальной развертки называют время, за которое луч проходит расстояние от левого до правого края экрана. Соответственно величина, обратная данной, называется частотой горизонтальной развертки и измеряется в килогерцах. При увеличении частоты кадров частота горизонтальной развертки должна быть также увеличена.

Вертикальная развертка
Вертикальной разверткой называется количество обновлений изображения на экране в секунду, этот параметр также называют частотой кадров. Горизонтальная и вертикальная развертка связаны между собой соотношением:
горизонтальная развертка = (число строк) x (верт. разв.) x 1,05
Чем выше величина вертикальной развертки, тем меньше соответственно заметен для глаза эффект смены кадра, который проявляется в мерцании экрана. Считается, что при частоте 75 Гц мерцание практически незаметно для глаза, однако стандарт VESA рекомендует работу на частоте 85 Гц.

Разрешающая способность
Разрешающая способность характеризуется числом пикселов и числом строк. Например, разрешение монитора 1024 x 768 указывает на количество точек в строке - 1024 и на количество строк - 768.

Равномерность
Равномерность определяется постоянством яркости по всей поверхности экрана монитора. Различают "равномерность яркости" и "равномерность белого". Обычно мониторы имеют различную яркость в разных участках экрана. Отношения яркости в областях с максимальным и минимальным значением яркости называют равномерностью распределения яркости. Равномерность белого определяется как различие яркости белого цвета (при выводе изображения белого цвета).

Несведение лучей
Термин "несведение лучей" означает отклонение красного и синего от центрирующего зеленого. Подобное отклонение препятствует получению чистых цветов и четкого изображения. Различают статическое и динамическое несведение. Под первым понимается несведение трех цветов по всей поверхности экрана, которое обычно связано с погрешностями при сборке электронно-лучевой трубки. Динамическое несведение характеризуется погрешностями на краях при четком изображении в центре.

Чистота и четкость изображения
Оптимальной чистоты и четкости изображения можно добиться, когда каждый из RGB-лучей достигает поверхности в точно установленной точке, что обеспечивается при строгой взаимосвязи между электронной пушкой, отверстиями теневой маски и точками люминофора. Смещение луча, смещение центра пушки вперед или назад, а также отклонение луча, вызванное влиянием внешних магнитных полей, - все это может влиять на ухудшение чистоты и четкости изображения.

Муар
Муар - это вид дефекта, который воспринимается глазом как волнообразные разводы изображения, связанные с неправильным взаимодействием теневой маски и сканирующего луча. Фокус и муар являются связанными параметрами для CRT-мониторов, поэтому небольшой муар допускается при хорошем фокусе.

Дрожание
Под дрожанием обычно понимают колебательные изменения изображения с частотой выше 30 Гц. Они могут быть вызваны вибрацией отверстий маски монитора, что, в частности, может быть обусловлено неправильной организацией заземления. При частотах менее 30 Гц употребляется термин "плавание", а ниже 1 Гц - "дрейф". Незначительное дрожание присуще всем мониторам. В соответствии со стандартом ISO допускается диагональное отклонение точки не более чем на 0,1 мм.

Деформация маски
Все мониторы с теневой маской в той или иной степени подвержены искажениям, связанным с термической деформацией маски. Термическое расширение материала, из которого выполнена маска, приводит к ее деформации и соответственно к смещению отверстий маски.
Предпочтительным материалом для маски является инвар - сплав, имеющий малый коэффициент линейного расширения.

Экранное покрытие
Экраны CRT-монитора могут иметь различные покрытия, улучшающие качество изображения и потребительские свойства монитора.

1) Антистатическое покрытие представляет собой тонкий слой специального химического состава, который предотвращает накопление электростатического заряда.
2) Полированная панель имеет максимальную яркость и минимальные антибликовые свойства.
3) Кварцевое покрытие - недорогое покрытие, которое уменьшает блики на экране, но ограничивает резкость изображения.
4) Многослойное антибликовое покрытие обеспечивает высокую резкость при отсутствии бликов, но имеет высокую цену. Помимо антибликового покрытия используют также антибликовые панели, которые минимизируют отражающие свойства экрана и уменьшают электромагнитное излучение экрана, не ухудшая качества изображения. В силу своей высокой стоимости антибликовые панели используются только в дорогостоящих мониторах, в частности в 21-дюймовых мониторах с большим разрешением

Во всем мире сохраняется тенденция к росту экранов CRT-мониторов. Так, в странах с развитым компьютерным рынком лидером продаж в последнее время стал монитор с 17-дюймовой диагональю. В России рынок 17-дюймовых мониторов только начинает формироваться. По-прежнему наибольшее число продаж приходится на 14- и 15-дюймовые модели.

4. LCD - мониторы

Первые жидкокристаллические материалы были открыты более 100 лет назад австрийским ученым Ф. Ренитцером. Со временем было обнаружено большое число материалов, которые можно использовать в качестве жидкокристаллических модуляторов, однако практическое использование технологии началось сравнительно недавно.

Технология LCD-дисплеев основана на уникальных свойствах жидких кристаллов, которые одновременно обладают определенными свойствами как жидкости (например, текучестью), так и твердых кристаллов (в частности, анизотропией). В LCD-панелях используют так называемые нематические кристаллы, молекулы которых имеют форму продолговатых пластин, объединенных в скрученные спирали. LCD-элемент, помимо кристаллов, включает в себя прозрачные электроды и поляризаторы. При приложении напряжения к электродам спирали распрямляются. Используя на входе и выходе поляризаторы, можно использовать такой эффект раскручивания спирали, как электрически управляемый вентиль, который то пропускает, то не пропускает свет.

В активной матрице каждой точкой изображения управляет свой электронный переключатель, что обеспечивает высокий уровень контрастности.

Обычно активные матрицы реализованы на основе тонкопленочных полевых транзисторов (Thin Film Transistor, TFT). TFT-экраны , иначе называемые экранами с активной матрицей, обладают самым высоким среди плоскопанельных устройств разрешением, широко используются в ноутбуках, автомобильных навигационных устройствах и разнообразных цифровых приставках.

LCD-дисплей не излучает, а работает как оптический затвор. Поэтому для воспроизведения изображения ему требуется источник света, который располагается позади LCD-панели. Время жизни внутреннего источника света TFT LCD-монитора зависит от его типа. Как правило, источники света для 15-дюймовых мониторов теряют около 50% первоначальной яркости за 20 000 часов.

5. Основные параметры, определяющие качество LCD-мониторов

Относительное отверстие
Относительное отверстие - отношение площади изображения к общей площади матрицы LCD-дисплея. Чем это отношение больше, тем большая площадь занята цветовыми элементами и соответственно тем ярче дисплей.
Угол обзора
Пропускная способность жидкого кристалла зависит от угла наклона падающего света. Поэтому если смотреть на LCD-дисплей не строго перпендикулярно, а сбоку, то происходит затемнение изображения или искажение цвета. Некоторые фирмы предлагают различные технологии для устранения этого эффекта.
В Apple Studio Display, например, используют особое пленочное покрытие, которое увеличивает качество изображения при "боковом" чтении.
Существуют и другие технологии, однако в целом ряде случаев приемы, увеличивающие угол обзора, снижают динамические параметры отображения информации. Небольшой угол обзора - это серьезная проблема, и стоит она тем острее, чем больше размер экрана. По свидетельству основных производителей, сегодняшняя технология позволяет увеличить этот угол до 120-130 градусов в горизонтальной и 80° - в вертикальной плоскости.
Степень интерференции
Интерференция проявляется за счет влияния активизированных пикселов на соседние пассивные. Это явление в меньшей степени проявляется в мониторах с активной матрицей и в большей - в мониторах с пассивной матрицей.
Яркость
Яркость дисплея определяется яркостью заднего освещения и пропускной способностью панели. Пропускная способность жидкого кристалла мала, поэтому для увеличения яркости изображения применяют апертурную решетку с большим относительным отверстием и цветовые фильтры с высокой пропускной способностью.

6. Сравнение характеристик мониторов LCD над CRT

6.1. Превосходства мониторов LCD над CRT

6.2. Превосходства мониторов CRT над LCD

LCD-дисплеи оптимизированы для раб оты только с одним разрешением. Например, для 15-дюймового монитора оптимальное разрешение - 1024 x 768 точек. Если в вашей работе требуется перенастройка монитора на различные разрешения, что актуально в CAD-приложениях, то такой дисплей не может считаться оптимальным решением.

LCD-дисплеи плохо переносят экстремальные температуры. При температуре ниже -32° они кристаллизуются и разрушаются, а при высоких температурах изображение расплывается.

LCD-панели имеют ограниченный угол обзора.

LCD-мониторы менее пригодны для передачи непрерывного видеоизображения.

LCD-мониторы пока имеют более высокие цены. Для примера - сегодня средняя розничная цена 15-дюймового LCD-монитора составляет порядка 1100 долл., в то время как 17-дюймовый CRT-монитор (диагональ видимой части которого примерно такая же, как у 15-дюймового LCD-монитора) стоит примерно вдвое дешевле. Это существенный момент, особенно для российских покупателей.

LCD-мониторы имеют большую склонность к дрожанию, чем CRT-дисплеи.

Изготовление LCD-мониторов с диагональю более 21 дюйма экономически невыгодно; их будут производить по другим технологиям.

Хотя CRT-мониторы не могут конкурировать по размерам с LCD-мониторами, они не собираются уходить со сцены. В перспективе они будут занимать все меньше места на рабочем месте за счет укорачивания электронных пушек и увеличения угла отклонения лучей.

Сегодня человек, который использует в повседневной своей жизнедеятельности современный компьютер, как правило, никогда не задумывается о том, насколько разительно он отличается от тех, что существовали на заре становления вычислительной техники. Какой поразительный эволюционный путь он прошел, прежде чем превратиться в то, что мы наблюдем сегодня! Взять хотя бы привычный для нашего взгляда современный компьютерный монитор. Он не всегда выглядел таким, каким мы видим его в наши дни.
Если оглянуться назад, лет на сорок – пятьдесят, то можно увидеть, что первые мониторы, в нашем сегодняшнем понимании, являли собой неотъемлемую часть компьютера, которая предназначалась для контроля над вводом или выводом исключительно текстовой информации. Это были так называемые «Видеотелетайпы», маленькие экраны которых были снабжены электронно-лучевой трубкой, способной выводить информацию лишь в двух цветах – чёрном и белом. Такое положение дел было вплоть до конца семидесятых годов, пока на основе телевизоров не разработали первые дисплеи для компьютеров с композитным видеовыходом.

В 1981-ом году IBM представила первый персональный компьютер, который состоял из трёх частей: клавиатуры, системного блока и монитора. В этом же году компания IBM выпустила монохромные дисплеи, поддерживающие видеоадаптер MDA (Monochrome Display Adapter), что принесло компьютерам резкость изображения. Чуть позже появились мониторы, которые поддерживали новый стандарт CGA (Color Graphics Adapter) для цветной графики. Они передавали четыре цвета и давали разрешение 320 x 200 пикселей. Далее IBM уже к 1984-му году представила улучшенный стандарт EGA (Enhanced Graphics Adapter). Теперь мониторы отображали 16 цветов и имели разрешение экрана 640 x 350 пикселей.
В 1987-ом году IBM представила следующий стандарт для видеоадаптеров и мониторов – VGA (Video Graphics Array). Этот стандарт для передачи цветовой информации предполагал использование аналогового сигнала, который разрешал использовать VGA-мониторы совместно с последующими адаптерами новых поколений, способных осуществлять вывод большего количества цветов. На 1987-ой год мониторы при разрешении 640x480 пикселей были способны отображать уже 254 цвета.

В 90-х годах вместе с прогрессом в создании комплектующих для компьютеров развивались и компьютерные мониторы, которые достигли цветопередачи в 16,8 миллионов цветов при разрешении 1600 x 1200 пикселей. Однако распространённые в то время мониторы на основе электронных лучевых трубок (ЭЛТ-мониторы) обладали целым рядом серьёзных недостатков, основными из которых были их громоздкость и высокая величина электромагнитного излучения. Тем не менее можно смело утверждать, что до начала 21-го века была эра ЭЛТ-мониторов. Однако вскоре разрабатывавшиеся ещё с шестидесятых годов дисплеи на основе жидких кристаллов громко заявили о себе.
Поначалу это были очень несовершенные конструкции, которые не могли похвастаться ни размерами экрана, ни цветопередачей, ни контрастностью. В восьмидесятых они лишь нашли применение в качестве дисплеев калькуляторов и электронных часов. Однако вскоре с развитием новых материалов и технологий они сперва достигли по всем параметрам ЭЛТ – мониторы, а скоро по некоторым параметрам и превзошли их. На сегодняшний день ЖК-мониторы являются наиболее распространёнными, и, скорее всего, этот текст Вы читаете, используя один из таких мониторов.

Прогресс не стоит на месте, и уже на замену ЖК – мониторам идут новые мониторы на основе органических светодиодов (OLED), которые, как предполагается, будут значительно дешевле и намного удобнее в использовании, чем ЖК - мониторы. Кроме этого ведутся разработки по созданию доступных 3D – мониторов.
Развитие мониторов, как и жизнь, продолжается.