По типу экрана (физический принцип получения изображения)

§ ЭЛТ — на основе электронно-лучевой трубки (англ. cathode ray tube, CRT)

§ ЖК — жидкокристаллические мониторы (англ. liquid crystal display, LCD)

§ Плазменный — на основе плазменной панели (англ. plasma display panel, PDP, gas-plazma display panel)

§ Проектор — видеопроектор и экран, размещённые отдельно или объединённые в одном корпусе (как вариант — через зеркало или систему зеркал)

§ OLED-монитор — на технологии OLED (англ. organic light-emitting diode — органический светоизлучающий диод)

§ Виртуальный ретинальный монитор — технология устройств вывода, формирующая изображение непосредственно на сетчатке глаза.

§ Лазерный — на основе лазерной панели (пока только внедряется в производство)

По размерности отображения

§ двумерный (2D) — одно изображение для обоих глаз

§ трёхмерный (3D) — для каждого глаза формируется отдельное изображение для получения эффекта объёма.

По типу видеоадаптера

§ HGC

§ CGA

§ EGA

§ VGA/SVGA

По типу интерфейсного кабеля

§ композитный

§ раздельный

§ D-Sub

§ DVI

§ USB

§ HDMI

§ DisplayPort

§ S-Video

Основные параметры, нормируемые для мониторов:

§ Размер экрана — определяется длиной диагонали, чаще всего в дюймах

§ Разрешение — число пикселей по вертикали и горизонтали

§ Глубина цвета — количество бит на кодирование одного пикселя (от монохромного до 32-битного)

§ Размер зерна или пикселя

§ Частота обновления экрана (Гц)

§ Время отклика пикселей (не для всех типов мониторов)

§ Угол обзора

§ Соотношение сторон экрана — стандартный (4:3), широкоформатный (16:9, 16: 10) или другое (например 5:4).

При рассмотрении конструкций мониторов наиболее интересной представляется классификация по физическому принципу получения изображения. Именно этим определяется большинство эксплуатационных параметров, от которых зависят возможности того или иного монитора, оптимальность его для решения конкретной поставленной перед пользователем задачи, условия и удобство его эксплуатации и т.д.

Рассмотрим основные технологии, применяемые в мониторах.

ЭЛТ мониторы

Мониторы с использованием электронно-лучевых трубок (ЭЛТ) долгое время были практически единственным, а затем самым распространенным, типом монитора для ПК. В настоящее время – используются весьма редко, большое количество фирм-производителей просто прекратило их выпуск. Представляют больше исторический интерес, хотя и встречаются в давно не модифицированных компьютерных подразделениях, а также в ряде организаций, решающих специальные задачи. В связи с этим, рассмотрим данный принцип вкратце.

В английском языке этот тип монитора называется Сathode Ray Tube (CRT), дословно — катодно-лучевая трубка. Иногда CRT расшифровывают как Cathode Ray Terminal, что соответствует уже не самой трубке, а устройству, на ней основанному. Электронно-лучевая технология была разработана немецким ученым Фердинандом Брауном в 1897 году и первоначально создавалась в качестве специального инструмента для измерения переменного тока, то есть для осциллографа. Электронно-лучевая трубка, или кинескоп, — самый важный элемент монитора. Кинескоп состоит из герметичной стеклянной колбы, внутри которой находится вакуум. Один из концов колбы узкий и длинный — это горловина. Другой — широкий и достаточно плоский — экран. Внутренняя стеклянная поверхность экрана покрыта люминофором (luminophor). В качестве люминофоров для цветных ЭЛТ используются довольно сложные составы на основе редкоземельных металлов — иттрия, эрбия и т. п. Люминофор — это вещество, которое при бомбардировке заряженными частицами испускает свет. Заметим, что иногда люминофор называют фосфором, но это не верно, так как люминофор, используемый в покрытии ЭЛТ, не имеет ничего общего с фосфором. Более того, фосфор светится только в результате взаимодействия с кислородом воздуха при окислении до P2O5, и свечение длится очень недолго (кстати, белый фосфор — сильный яд).

Рис. 6.1. Конструкция ЭЛТ

Для создания изображения в ЭЛТ-мониторе используется электронная пушка, откуда под действием сильного электростатического поля исходит поток электронов. Сквозь металлическую маску или решетку они попадают на внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора, которая покрыта разноцветными люминофорными точками. Поток электронов (луч) может отклоняться в вертикальной и горизонтальной плоскости, что обеспечивает последовательное попадание его на все поле экрана. Отклонение луча происходит посредством отклоняющей системы.

Отклоняющая система состоит из нескольких катушек индуктивности, размещенных у горловины кинескопа. С помощью переменного магнитного поля две катушки создают отклонение пучка электронов в горизонтальной плоскости, а две другие — в вертикальной. Изменение магнитного поля возникает под действием переменного тока, протекающего через катушки и изменяющегося по определенному закону (это, как правило, пилообразное изменение напряжения во времени), при этом катушки придают лучу нужное направление. Сплошные линии — это активный ход луча, пунктир — обратный.

Рис. 6.2. Развертка луча в кинескопе

Частота перехода на новую линию называется частотой строчной (или горизонтальной) развертки. Частота перехода из нижнего правого угла в левый верхний называется частотой вертикальной (или кадровой) развертки. Амплитуда импульсов на катушках строчной развертки возрастает с частотой строк, поэтому этот узел оказывается одним из самых напряженных мест конструкции и одним из главных источников помех в широком диапазоне частот. Поток электронов на пути к фронтальной части трубки проходит через модулятор интенсивности и ускоряющую систему. В результате электроны приобретают большую энергию, часть из которой расходуется на свечение люминофора.

Электроны попадают на люминофорный слой, после чего энергия электронов преобразуется в свет, то есть поток электронов заставляет точки люминофора светиться. Эти светящиеся точки люминофора формируют видимое изображение. Как правило, в цветном CRT мониторе используется три электронные пушки, в отличие от одной пушки, применяемой в монохромных мониторах.

Известно, что глаза человека реагируют на основные цвета: красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue) и на их комбинации, которые создают все пространство видимых цветов. Люминофорный слой, покрывающий фронтальную часть электронно-лучевой трубки, состоит из очень маленьких элементов (настолько маленьких, что человеческий глаз не всегда может различить их). Эти элементы воспроизводят основные цвета, фактически имеются три типа разноцветных частиц, чьи цвета соответствуют основным цветам RGB (отсюда и название группы из трех элементов — триады).

Люминофор начинает светиться, как было сказано выше, под воздействием ускоренных электронов, которые создаются тремя электронными пушками. Каждая из трех пушек соответствует одному из основных цветов и посылает пучок электронов на различные люминофорные частицы, чье свечение основными цветами с различной интенсивностью комбинируется и в результате формируется изображение с требуемым цветом. Например, если активировать красную, зеленую и синюю частицы, то их комбинация сформирует белый цвет.

Рис. 6.3. Принцип образования произвольного цвета в ЭЛТ.

Для управления электронно-лучевой трубкой необходима и управляющая электроника, качество которой во многом определяет и качество монитора. Кстати, именно различие в качестве управляющей электроники, создаваемой разными производителями, является одним из критериев определяющих разницу между мониторами с одинаковой электронно-лучевой трубкой.

Итак, каждая пушка излучает электронный луч (или поток, или пучок), который влияет на люминофорные элементы разного цвета (зеленого, красного или синего). Понятно, что электронный луч, предназначенный для красных люминофорных элементов, не должен влиять на люминофор зеленого или синего цвета. Чтобы добиться такого действия используется специальная маска, чья структура зависит от типа кинескопов от разных производителей, обеспечивающая дискретность (растровость) изображения. ЭЛТ можно разбить на два класса - трехлучевые с дельтаобразным расположением электронных пушек и с планарным расположением электронных пушек. В этих трубках применяются щелевые и теневые маски, хотя правильнее сказать, что они все теневые. При этом трубки с планарным расположением электронных пушек еще называют кинескопами с самосведением лучей, так как воздействие магнитного поля Земли на три планарно расположенных луча практически одинаково и при изменении положения трубки относительно поля Земли не требуется производить дополнительные регулировки.