История развития мониторов

«Уфимский государственный  нефтяной технический университет»

  Кафедра «Вычислительная техника и инженерная кибернетика»

 

 

 

 

                                                  Реферат

на тему «История развития мониторов»

по дисциплине «Информатика»

Вариант 39

 

 

 

 

          Студент гр. М3-09-02                       ____________ М.У.Рабаев                                                                ^{(подпись, дата)}

                                                                                                                                                

        

 Доцент кафедры ВТИК              ____________ 

Д.В. Токарев                                                               ^{(подпись, дата)}

                                                                                                                                               

 

 

 

 

 

 

Уфа - 2009

 

 

 

Оглавление

 

Введение ………………………………………………………….. 3 стр.

1. ЭЛТ(CRT) мониторы……………………………………………... 3 стр.
2. Жидкие кристаллы(LCD) ………………………………………... 5 стр.
3. Плазма……………………………………………………………... 8 стр.
4. 3D-мониторы……………………………………………………… 9 стр.
5. Технологии ближайшего будущего и настоящего……………... 10 стр.
6. Это уже не фантастика или заключение………………………… 11 стр.

     Список использованной литературы……………….…..….…….. 12 стр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      

        Введение

        Количество технологии для создания мониторов и дисплеев на сегодняшний день очень большое. Одни предназначены для получения мониторов большой диагонали, другие, наоборот, создаются для получения качественного изображения на небольшой диагонали. Актуальность данной темы, как мне кажется, не иссякнет в ближайшие два десятилетия, экраны и мониторы являются самыми удобными способами вывода информации, и цель моей работы описать принцип устройства и работы мониторов, а также рассказать о том, где все это разнообразие технологии применяется. Начну с самой старой, многими уже забытой технологии, ЭЛТ мониторов.

Монитор (дисплей) компьютера – это устройство, предназначенное  для вывода на экран текстовой  и графической информации. Его можно смело назвать самой важной частью персонального компьютера. С экраном монитора мы постоянно контактируем во время работы. От его размера и качества зависит, насколько будет комфортно нашим глазам.

До пятидесятых годов компьютеры выводили информацию только на печатающие устройства. В то время компьютеры часто оснащали осциллографами, которые, однако использовались не для вывода информации, а для проверки электронных цепей вычислительной машины. Впервые в 1950 году в Кембриджском университете (Англия) электронно-лучевая трубка осциллографа была использована для вывода графической информации на компьютере EDASC (Electronic Delay Storage Automatic Computer).

 

1.ЭЛТ(CRT) мониторы

Реальный прорыв в представлении  графической информации на экране монитора 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» прошла 20 апреля 1951 года – радиолокатор посылал информацию о положении самолета компьютеру, и тот передавал на экран положение самолета-цели, которая изображалась в виде точки и буквы T (target). Это был первый крупный проект, в котором электронно-лучевая трубка использовалась для отображения графической  информации.

Первые электронно-лучевые мониторы были векторными. В мониторах этого типа электронный пучок создает линии на экране, перемещаясь непосредственно от одного набора координат к другому. Из-за этого нет необходимости разбивать экран на пиксели.

Следующим шагом в  развитии электронно-лучевых мониторов  стало цветное изображение, для  получения которого необходимо было использовать не один, а три электронных  пучка. Каждый из них высвечивал определенные точки на поверхности дисплея.

  Именно эти мониторы получили наибольшее распространение.

Для электронно-лучевых (CRT) мониторов существуют свои характеристики, которые либо улучшают работу с компьютером, либо ухудшают ее. Одной из основных характеристик такого монитора является частота обновления экрана. Для электронно-лучевых мониторов достаточной частотой обновления экрана считается 85Гц. Эта величина показывает сколько раз в секунду будет обновляться картинка на экране. Если эта скорость маленькая, то глаза начинают улавливать мерцание экрана и из-за этого быстро устают. Самой лучшей частотой обновления экрана считается 100Гц, если она больше, то человеческий глаз уже не воспринимает разницы между 100Гц и 200Гц.

Так же существует еще  один параметр монитора – это «шаг маски» или «зерно». Размер этих «зерен» отвечает за то, насколько четким будет изображение – чем меньше «зерно», тем изображение четче и наоборот.

Первые цветные мониторы имели  размер «зерна» - 0, 42мм. С появлением графических режимов высокого разрешения использовать такие мониторы стало невозможно: мелкие детали, например, тонкие вертикальные полосы, стали рябить и переливаться всеми цветами радуги. Позже появились трубки с «зерном» 0,31мм, а затем и 0,28мм. Сегодня самое распространенное значение – 0,27мм, но в более дорогих моделях  применяют трубки с еще меньшей зернистостью – 0,2-0,24мм [1].

Процесс развития ЭЛТ-мониторов  на данный момент практически остановился. Конечно, иногда еще появляются новые  модели, например, с укороченной  трубкой или новым антибликовым покрытием, но, несмотря на это, вырождение технологии становится просто очевидным. К тому же у фирм-производителей нет стимула для дальнейшего совершенствования этих устройств, уже давно объем продаж CRT-мониторов – строго убывающая величина. Сейчас балом правят LCD и PDP-мониторы (все подробности о них ниже), а на арену постепенно выходят и новые разработки. Но вернемся к тому, как зародились современные технологии [4].

 

2.Жидкие кристаллы(LCD)

Мониторы с лучевой трубкой  с самого начала были неотъемлемой частью любого персонального компьютера, но процесс эволюции не стоял на месте и, как у всего прочего, устаревающей технологии пришлось уступить свое место более совершенной. Для нахождения принципиально новой схемы производства мониторов было сразу несколько мощных стимулов. Во-первых, CRT-мониторы имели весьма значительные размеры и вес, а также потребляли немалое количество энергии, что ограничивало сферу их применения, а также сводило на нет все попытки создать полноценные портативные компьютеры. Чемоданы (весом 10-20 кг) с ЭЛТ-мониторами (IBM 5100, вышедший в 1975 г., и Osborne 1 выпуска 1981 г.) – назвать портативными язык как-то совсем не поворачивается. Во-вторых, при длительной работе за CRT-монитором у многих изрядно уставали глаза, а затем и вообще заметно ухудшалось зрение. В-третьих, мониторы на лучевой трубке генерировали вокруг себя неслабое магнитное поле, а также негативно реагировали на соседние поля. В-четвертых, ЭЛТ-дисплеи значительно искажали геометрию изображения, что откровенно не нравилось многим дизайнерам и инженерам. И вот, наконец, технология, лишенная всех этих недостатков, была найдена. Так называемые жидкие кристаллы были открыты еще в далеком 1888 году австрийским ботаником Фридрихом Рейницером во время проведения опытов по нахождению значения холестерина в растениях. В дальнейшем оптические и прочие свойства этих веществ были исследованы немецким физиком Отто Леманом. Особые свойства нового органического вещества заключались в том, что при определенных температурах жидкие кристаллы одновременно приобретали свойства, присущие и жидкостям (текучесть) и твердым кристаллам (анизотропия ряда физических свойств и некоторая упорядоченность в расположении молекул). Однако долгие годы данная находка пользовалась исключительно научным интересом и никак не применялась на практике.

Только спустя восемьдесят лет, в конце 1966 года, корпорации RCA (Radio Corporation of America) удалось создать первый работоспособный  прототип индикатора с применением  жидких кристаллов. Первые серийные образцы часов и калькуляторов, основанных на LCD-дисплеях (Liquid Crystal Display), появились уже в середине 70-х годов (самым первым стал калькулятор Sharp образца 1973 г.), изображение на них формировалось из нескольких ячеек, которые, загораясь в определенной комбинации, представляли собой некоторую цифру. За несколько последующих лет ЖК-индикаторы полностью оккупировали нишу экранов для различных переносных устройств. Следующим принципиально важным шагом на пути к появлению полноценного монитора стало создание дисплеев с пиксельным экраном, в которых каждая ячейка имела отдельную адресацию. Устройство подавляющего большинства жидкокристаллических дисплеев имеет сходную многослойную структуру. Позади экрана располагается одна или несколько белых флуоресцентных ламп, система зеркал и рассеиватель, которые обеспечивают равномерное распределение света по всей поверхности.

Сам экран состоит из двух поляризационных  фильтров, расположенных один за другим, причем они поляризуют свет в перпендикулярных направлениях. Пространство между поляризаторами заполняет матрица, состоящая из множества ячеек, заполненных жидкими кристаллами. В монохромном дисплее каждому пикселю соответствует одна ячейка, в цветном – несколько (чаще всего три). В случае цветного дисплея в конструкции также присутствует цветной фильтр, который придает «светящейся» ячейке определенный цвет (красный, зеленый или синий). Свет, проходящий через кристалл, еще раз поляризуется и выходит наружу. В состоянии покоя жидкие кристаллы полностью пропускают через себя свет, а при подаче напряжения на электроды (к каждой ячейке подведены отельный и общий электроды) степень поляризация кристалла изменяется, и количество пропускаемого света уменьшается в зависимости от величины напряжения. Таким образом формируется видимое пользователем изображение.

Гораздо более широкие  возможности предлагают мониторы с  активной матрицей. Эта технология также часто обозначается аббревиатурой TFT (Thin Film Transistors). В этом случае за каждую ячейку матрицы отвечают отдельные  микроскопические транзистор, резистор и конденсатор. Такое решение позволяет значительно уменьшить время отклика, увеличить контрастность изображения и избежать влияния соседних ячеек друг на друга. Конечно, первые серийные TFT LCD-мониторы стоили просто издевательски дорого, примерно в 10 раз дороже, чем аналогичные CRT-устройства. Такое удовольствие могли себе позволить лишь военные правительственные, и немногие другие организации. И это учитывая то, что ЖК-мониторы того времени обладали весьма посредственными характеристиками, по многим параметрам уступая ЭЛТ. Но ряд явных преимуществ дал толчок для дальнейшего развития технологии, из года в год мониторы совершенствовались, причем, как ни странно, каждая крупная фирма старалась идти своим путем, проталкивая собственные уникальные разработки.

Хроническая проблема LCD-дисплеев заключалась в значительном времени отклика. Изначально для того, чтобы избежать мерцания изображения, при производстве специально выбирались «медленные» кристаллы. Такие мониторы отлично справлялись с различными статичными приложениями, но при попытках просмотра видео или запуске компьютерной игры, кристаллы просто не успевали вовремя видоизменяться, из-за чего все движущие объекты размывались, что выглядело весьма неприятно. С появлением каждого нового поколения мониторов данный недостаток постепенно сходил на нет. Сейчас уже существуют модели, обладающие временем отклика всего 4 (четыре!) мс, и ни о какой «заторможенности» монитора не может идти и речи [2].

 

3.Плазма

Нишу широких экранов  оккупировала совершенно другая технология. История развития PDP-панелей (Plasma Display Panel) весьма напоминает эволюцию LCD. Разработка технологии плазменных экранов началась примерно в одно и то же время с LCD-дисплеями. В 1966 году в Иллинойском университете приступили к первым экспериментам, и спустя всего лишь несколько лет, в начале 1970-х годов, первые опытные образцы под маркой Owens-Illinois стали доступны для заказа. Продажи плазменных панелей в начале производства носили в основном единичный характер. Практическое применение огромной монохромной панели с не самым высоким качеством изображения, стоящей при этом астрономические деньги, поначалу было не так просто найти. Одним из первых покупателей подобного устройства стала Нью-йоркская фондовая биржа, затем новой технологией заинтересовались в аэропортах и гостиницах. В дальнейшем PDP-панели были приспособлены для проведения различных презентаций, так как они были значительно удобнее и проекторов, и гигантских CRT-мониторов. Окончательное признание к плазменной технологии пришло с добавлением цвета и падением цен до разумных пределов.

Изначально у плазменной технологии перед LCD было несколько  важных преимуществ. Это более высокая  контрастность и яркость, а также  значительно меньшее время отклика. Однако у современных устройств PDP и LCD различие в этих характеристиках стремится к нулю. Одно из главных достоинств плазменных панелей – широченный экран – в то же время является и недостатком. Для комфортной работы за PDP-мониторов рекомендуется находиться от него на расстоянии в 4-5 диагоналей. То есть, если диагональ, допустим, равняется 40 дюймам, выходит, что кресло нужно ставить примерно в 4-5 метрах от экрана, что для многих комнат является непозволительной роскошью. Поэтому до сих пор плазма широко применяется, в основном, в системах home theatre, при организации различных конференций-презентаций и, возможно, игр, а о полной замене компьютерного монитора обычно речь не идет.