Monitory komputerowe - artykuł przekrojowy: historia rozwoju, kluczowe pojęcia, jak wybrać właściwy - część 1

Monitory komputerowe - artykuł przekrojowy: historia rozwoju, kluczowe pojęcia, jak wybrać właściwy - część 1

Monitory komputerowe - poleasingowe, nowe, duże małe - co piszczy w trawie?

 
Każdy komputer stacjonarny będzie bezużyteczny jeśli nie podłączymy do niego dobrej jakości monitora. Obraz generowany przez niego powinien nie tylko natychmiastowo przedstawiać graficznie wyniki pracy komputera, ale też sprostać wymaganiom związanym z konkretnym zastosowaniem – graniem, oglądaniem filmów, przeglądaniem internetu czy pracy biurowej. W naszej ofercie poza poleasingowymi laptopami i komputerami stacjonarnymi znajdą Państwo wysokiej jakości monitory poleasingowe dedykowane komputerom stacjonarnym. Sądzimy jednak, że warto było by przybliżyć Państwu nie tylko sam produkt, który mogą Państwo zakupić w naszym sklepie ale ogólnie historię powstania, ewolucję, zasadę działania oraz rodzaje aktualnie dostępnych jak i wypartych z użytkowania monitorów komputerowych. Pozwoli to nie tylko prześledzić poszczególne etapy rozwoju tego urządzenia, ale również zapoznać się z wykorzystywanymi w produkcji technologiami, ich zaletami oraz wadami tak by w łatwiejszy sposób móc poruszać się w tym segmencie produktowym. Zwrócimy też uwagę na podstawowe elementy, parametry i pojęcia związane z monitorami co w przyszłości pozwoli łatwiej ocenić przydatność danego monitora do własnych celów. Oczywiście skupimy się głównie na dominujących aktualnie w użyciu monitorach LCD lecz nie sposób rzetelnie podejść do tematu bez poruszania kwestii związanych rodzajami monitorów i ich ewolucją do obecnej formy – o tym w części pierwszej. Zapraszamy do lektury. 

Monitory komputerowe – historia rozwoju poszczególnych rodzajów.

Możemy rozróżnić trzy typy monitorów lub - z uwagi na obecność w zestawieniu projektorów multimedialnych często podłączanych do komputerów stacjonarnych i przenośnych – generatorów obrazu , aczkolwiek aktualnie w powszechny sposób wykorzystuje się tylko dwa rodzaje urządzeń podłączanych do komputerów stacjonarnych.

1. Monitory CRT

Monitor komputerowy CRT

Jest to najstarszy typ monitorów zwanych inaczej kineskopowymi, który aktualnie wyszedł z użycia zastąpiony nowszą technologią LCD. Jedynym miejscem gdzie do tej pory nadal wykorzystuje się monitory CRT jest produkcja telewizyjna, w której służą do pomiaru jakości obrazu ponieważ wręcz idealnie i zgodnie z percepcją ludzkiego oka odwzorowują kolory oraz głębię czerni. Pierwszym kineskopem, a w zasadzie lampą elektropromieniową będącą jego wczesnym prekursorem, która dała początek rozwojowi monitorów CRT jest ta skonstruowana i zaprezentowana w roku 1897 przez Karla Ferdinanda Brauna. Oczywiście była to konstrukcja pierwotna i archaiczna, która nie pozwalała na wyświetlanie obrazu ani żadnego tekstu. Nie mniej stanowiła bardzo istotne podwaliny pod dalsze prace rozwojowe - lampy elektopromieniowe zostały udoskonalone stając się pierwszymi oscylografami, by następnie wyewoluować i w 1921 roku za sprawą J.B. Johnsona zostać przeistoczonymi w oscyloskopy służące funkcjom pomiarowym. Kineskop w tej formie wyświetlał jedynie proste formy w postaci punktów i linii, nie mniej w tamtym czasie zauważono, że oscyloskop może służyć też innym funkcjom aniżeli jedynie pomiarowym – odpowiednie przekształcenie konstrukcji oscyloskopu czyli lampy elektropromieniowej pozwoli na wyświetlanie obrazu. W konsekwencji zastosowanych zmian lampy elektropromieniowe przekształciły się w pierwsze kineskopy. Pierwszy monochromatyczny, zdolny do wyświetlania dwu-kolorowego obrazu monitor CTR nazwany telewizorem powstał w 1924 roku, a jego konstruktorem był John Logie Baird. Monitory monochromatyczne poddawane były kolejnym udoskonaleniom by na początku lat 50 ubiegłego wieku otrzymać funkcję wyświetlania kolorowego obrazu. Wraz z takim kierunkiem rozwoju urządzenia następowało dalsze zwiększenie nie tylko jakości i ostrości wyświetlanego obrazu, ale również samej przekątnej ekranu. Wartością graniczną dla rozwoju tego typu wyświetlaczy jest przekątna 40 cali uzyskana w latach 90 ubiegłego wieku i dlaczego tak jest wyjaśnia sama konstrukcja monitora CTR o czym piszemy niżej.

Budowa działania monitora CRT

Generalnie zasada działania tego typu wyświetlaczy opiera się na wystrzeliwaniu wiązki elektronów z działa elektronowego umieszczonego po jednej, węższej stronie, które po odchyleniu magnetycznym za pomocą cewek padają na odpowiednie punkty rozłożonego na bańce luminofora powodując jego świecenie. Cały układ generujący obraz nazywany jest kineskopem i zewnętrznie z jednej strony ma kształt bańki wykonanej z grubego szkła i wypełnioną próżnią, a z drugiej jest walcem, w którym umieszczone jest działo elektronowe i pozostałe niezbędne podzespoły. Strona wyświetlająca obraz zawsze jest albo wycinkiem kuli albo walca. Luminofor czyli związek chemiczny wykazujący luminescencję za sprawą różnych czynników – w przypadku monitorów CRT czynnikiem powodującym świecenie są oczywiście wspomniane elektrony - pokrywa bańkę od wewnątrz, a magnetyczne odchylanie elektronów przez cewki odchylające w poziomie i pionie pozwala na kreślenie kształtu generowanego na nim obrazu. W początkowym okresie rozwoju wyświetlacze kineskopowe pozwalały na generowanie obrazu monochromatycznego czyli np. czarno-białego lub zielono-białego, a dopiero na dalszym etapie rozwoju opracowano wersje kolorowe. Stało się to za sprawą zastosowania dodatkowych dział elektronowych wystrzeliwujących osobne wiązki elektronów dla każdego składowego koloru modelu RGB – elektrony padały na zaimplementowaną przed warstwą luminoforu maskę będącą filtrem kolorów. Fizycznie monitory CTR charakteryzują się bardzo dużymi gabarytami oraz wagą w stosunku do wielkości uzyskanego obrazu. Co szczególne ten typ urządzeń posiada znaczną głębokość skorelowaną z przekątną ekranu – im większa przekątna tym dłuższy kineskop musiał zostać zastosowany. Kineskopy zewnętrznie wykonane są z bardzo grubego szkła, które jest w stanie utrzymać uzyskaną we wnętrzu kineskopu próżnię, a to przekłada się na znaczną wagę całego układu. Ten typ wyświetlaczy do działania pobiera też znaczne ilości energii, wielokrotnie większe aniżeli nowsze monitory LCD jednak warto wspomnieć, że jakość generowanego obrazu i głębokość czerni jest lepiej odwzorowana aniżeli w monitorach LCD tej samej klasy. Niestety to nie przesądziło o ich dalszym szerokim wykorzystaniu - ekrany oparte na kineskopach wyszły z użycia i co związane było z ograniczeniami konstrukcyjnymi. Maksymalne wielkości przekątnej ekranu jakie osiągały wynosiły maksymalnie 40 cali i przy tej wartości cały monitor nie rzadko ważył ponad 40 kilogramów mając znaczne gabaryty, w tym głębokość wynoszącą 60-70 cm. Dodatkowym negatywnym aspektem funkcjonowania tego typu monitorów był negatywny wpływ na część użytkowników - działanie monitora generowało znaczne pole elektromagnetyczne, elektrostatyczne oraz w bardzo małym stopniu w pierwszych dostępnych modelach promieniowanie rentgenowskie. Skutkowało to u części użytkujących bólem głowy, zmęczeniem i bólem oczu oraz zaburzeniem ostrości widzenia. By zniwelować wymienione problemy opracowano i wprowadzono do dystrybucji specjalne panele z filtrem nakładane na przednią część monitora, które zmniejszały ekspozycje użytkownika na emitowane z monitora promieniowanie.

2. Monitory LCD

Monitor LCD

Aktualnie wiodący typ monitorów komputerowych zwanych ciekłokrystalicznymi, który wyparł monitory CRT z powszechnego użycia i całkowicie zdominował rynek. Historia powstania tego typu monitora jest bardzo długa i swoje początki ma w roku 1888r od odkrycia przez Friedricha Reinitzera zjawiska ciekłych kryształów. Eksperymenty z tym typem materiałów trwały długie lata i pierwsze patenty dotyczące ich praktycznego wykorzystania opracowała w roku 1936 firma The Marconi Wireless Telegraph nie mniej do produkcji pierwszego ekranu LCD było jeszcze bardzo daleko. W 1962 roku Richard Williams odkrył elektryczno-optyczne właściwości ciekłych kryształów co zapoczątkowało dwuletni okres pracy nad praktycznym wykorzystaniem zjawiska skutkującym w 1964 roku przełomem i odkryciem efektu rozpraszania ciekłych kryształów. W konsekwencji w tym samym roku powstał pierwszy działający wyświetlacz LCD oparty na dynamicznym trybie rozpraszania. Kolejny progres w rozwoju miał miejsce w 1969 roku po odkryciu przez Jamesa Fergasona efektu skręconego nematyka (TN) czyli prekursor dzisiaj występujących w ekranach LCD skręconych nematyków. Już dwa lata później powstał pierwszy wyświetlacz LCD posiadający technologię TN, który zaczął wypierać w zegarkach Brown, Boveri & Cie stosowane dotąd ekrany DSM. Pierwszy kolorowy ekran LCD powstał w roku 1979 za sprawą firmy Matsushita, a do komputerów przenośnych ekran trafił już w 1983 roku. Lata 90 ubiegłego wieku to szybki rozwój ekranów LCD i pojawienie się ekranów o dużych przekątnych oraz matryc IPS oraz VA. W niedługim czasie monitory LCD zaczynają wypierać CTR powodując, że te drugie kompletnie znikają z rynku.

Monitor LCD - budowa

Nowoczesny ekran LCD posiada bardzo złożoną konstrukcję składającą się kilku podstawowych elementów – źródła światła, polaryzatora, analizatora, elektrod oraz komórek z zatopionymi w nich ciekłymi kryształami, każda odpowiadająca jednemu pikselowi. Najistotniejszym elementem są ciekłe kryształy czyli substancje organiczne posiadające unikalne właściwości cieczy i struktur krystalicznych – płynność powiązaną z uporządkowaniem. W uproszczeniu działanie monitora LCD jest następujące: światło generowane przez diody LED przechodzi przez polaryzator i trafia na warstwę ciekłych kryształów, za którą jest kolejny polaryzator generujący widoczny dla nas obraz. Struktura ciekłokrystaliczna z dołożonymi polaryzatorami przepuszcza światło, ale jeśli przyłoży się do niej napięcie, wówczas cząsteczki ciekłych kryształów zmienią swoje położenie układając się wzdłuż linii pola elektrycznego co pozwala na generowanie obrazu w określonej formie na drugim polaryzatorze. Warstwa ta może blokować przepływ światła lub zmieniać jego polaryzację w zależności od przyłożenia napięcia co pozwala na uzyskanie kształtu czy konturów. Ostatecznie światło trafia na filtry barwne, które nadają mu wcześniej zadany kolor. Konstrukcyjnie monitory LCD mają zdecydowanie więcej zalet niż poprzednia generacja urządzeń. Chodź głębia czerni i odwzorowanie kolorów nie jest tak dobre jak w monitorach CTR podobnej klasy, to kluczowy jest fakt, że panele ciekłokrystaliczne mogą mieć dowolną wielkość, przewyższającą maksymalne gabaryty wyświetlaczy CTR zachowując przy tym umiarkowany stosunek wagi do powierzchni ekranowej. W LCD nie ma też problemu znanego z monitorów CRT – przekątna matrycy nie jest skorelowana z głębokością co pozwala na produkcję ekranów o dużej przekątnej bez zwiększania głębokości całego urządzenia. I tak przy monitorze LCD o przekątnej 55 cali jego waga to około 20 kilogramów gdzie w starszej generacji CTR taka przekątna ekranu nie występowała gdyż wyprodukowanie tak dużego ekranu było by kłopotliwe ze względu na gabaryty, wagę, a dodatkowo bardzo wysoki pobór prądu. Charakterystyczną cechą tego typu monitorów jest ich zdecydowanie mniejsza głębokość, sięgająca kilkunastu centymetrów, oraz w pełni płaska powierzchnia wyświetlacza – cechy te nie tylko ułatwiają transport ale dają znacznie więcej możliwości umiejscowienia urządzenia w przestrzeni roboczej, na przykład poprzez instalację na ścianie.


Stałe unowocześnianie monitorów LCD doprowadziło do powstania wyjątkowo zaawansowanych konstrukcji wyposażonych w złożone technologicznie matryce o bardzo dużej rozdzielczości - przekłada się to na zachwycającą jakość obrazu, świetne odwzorowanie barw i wręcz idealną, niesamowicie płynną projekcję grafiki oraz video. Monitory LCD posiadają zaimplementowane opcjonalnie dodatkowe technologie w postaci:
- dotykowego ekranu umożliwiającego sterowanie funkcjami np. komputera;
- router LAN/Wi-Fi z bezpośrednim połączeniem do sieci;
- tuner TV co pozwala wykorzystać urządzenie jako telewizor;
- technologie redukujące ilość emisji negatywnych dla odbiorcy czynników jak chociażby światło niebieskie;
- liczne gniazda video co rozszerza ilość sposobów podłączenia monitora do komputera;

3. Projektor multimedialny

Projektor multimedialny

To trzeci typ urządzeń generujących obraz zdecydowanie różniący się konstrukcją w stosunku do dwóch powyższych. Pierwsze projektory zostały skonstruowane w latach 90 XIX wieku. Jako wynalazców wymienia się postaci takie jak Thomas Edison oraz braci Lumiere. W 1890 roku swój prototyp projektora cylindrycznego przetestował Edison wyświetlając film pt. „Monkeyshines” chodź jakość obrazu była niska, a wymiary małe. Większy sukces odnieśli w tym zakresie bracia Lumiere i w 1895 roku przedstawili swoje autorskie urządzenie – kinematograf, który wyświetlił ich pierwszy film na ekranie o wymiarach 16 na 21 metrów. Był to tak naprawdę prekursor dzisiejszych projektorów multimedialnych. Kolejnym etapem rozwoju projektorów było zastosowanie w urządzeniach technologii CRT czyli tą samą znaną z pierwszych monitorów i telewizorów. Projektor z tą technologią powstał w roku 1931 i podobnie jak telewizory CRT posiadał znaczące gabaryty i niezbyt wysoką jasność. Kolejna generacja projektorów powstała wraz z opracowaniem technologii LCD i pierwsze urządzenie tego typu z zaimplementowaną technologią powstało w roku 1984. Projektory wykorzystujące ciekłe kryształy generowały jaśniejszy obraz aczkolwiek były obarczone efektem SDE czyli problemem z widocznymi liniami oddzielającymi poszczególne piksele obrazu. W miarę upływu czasu efekt ten udało się zmniejszyć poprzez celowe zmniejszenie ostrości obrazu, a faktyczne wyeliminowanie tego problemu nastąpiło w momencie opracowania technologii DLP, która to wykorzystywana jest w aktualnie tworzonych i dystrybuowanych projektorach. Pierwszy projektor z technologią DLP i ledowym podświetleniem powstał stosunkowo niedawno bo w 2011 roku. Zasadę działania DLP czyli Digital Light Processing opisujemy niżej, w akapicie poświęconym rodzajom głównych, aktualnie dostępnych na rynku projektorów multimedialnych.

O ile w monitorach LCD i CRT różnica działania wynika z zastosowanej technologii wyświetlania obrazu przy zachowaniu dość podobnej formy urządzeń, to wykonanie i zasada działania nowoczesnych projektorów multimedialnych jest zgoła inna i nie polega na generowaniu obrazu na integralnej, stałej i wbudowanej do urządzenia części jaką jest np. lampa kineskopowa czy panel ciekłokrystaliczny. Ten typ urządzenia działa na zasadzie wyświetlania obrazu na dowolnej, płaskiej, najczęściej białej powierzchni przy udziale ograniczonej ilości światła w otoczeniu, w którym projektor pracuje. Może być to ściana, ale też specjalna, biała, rozkładalna płachta, która jest niekiedy na wyposażeniu sprzedawanych na rynku projektorów lub jako osobny element do kupienia. Kluczowymi podzespołami tego urządzenia poza źródłem światła – diody LED lub lampy wyładowczej – jest układ odpowiadający za generowanie obrazu oraz obiektyw. Rynek zdominowany jest przez dwa rodzaje projektorów o różnej technologii:

Projektor multimedialny DLP - budowa
- projektory działające w oparciu o technologię DLP – do obróbki cyfrowej światła zaimplementowano specjalny mikroprocesor. Układ ten składa się z milionów mikroskopijnych luster, każde odpowiada jednemu pikselowi, które kierując promień światła przechodzący przez kolorowy układ optyczny generują wyświetlany obraz. Źródłem światła w projektorach DLP jest bardzo silna lampa o mocy w zakresie 200-300W odpowiedzialna za tworzenie jasnego obrazu. Z racji zastosowania takiego, a nie innego źródła światła sprawia, że urządzenie znacznie się nagrzewa co wymusza zastosowanie skutecznego chłodzenia. Zaletami tego typu projektora są z reguły mniejsze wymiary aniżeli w niżej opisanym typie LCD, wyższy kontrast i wygładzenie obrazu, lepsze odwzorowanie czerni oraz brak niespójności kolorów. Do wad można zaliczyć występujący efekt tęczy oraz niższa jasność aniżeli w projektorach LCD

Projektor multimedialny LCD

- projektory działające w oparciu o technologię LCD – w tym przypadku światło generowane przez lampę jest odpowiednio filtrowane i rozszczepiane na trzy składowe barwy RGB – czerwoną, zieloną oraz niebieską. Po rozszczepieniu każda z tych barw składowych jest filtrowana przez odpowiednią matrycę LCD związaną z danym kolorem, każdy piksel otrzymuje odpowiednią ilość składowej barwy RGB co pozwala po syntezowaniu w pryzmacie i przejściu przez obiektyw na wygenerowanie kształtu i koloru danego obrazu. Zaletami tej technologii w porównaniu do DLP jest lepsze nasycenie kolorów, bardziej ostry obraz i jego większa jasność. Wady tej technologii to widoczne poszczególne piksele i przestrzenie pomiędzy nimi (chodź w nowszych typach problem ten jest konsekwentnie minimalizowany), gorsze odwzorowanie czerni, słabszy kontrast oraz możliwa niespójność kolorów wynikająca z błędów podczas syntezy kolorów.

Monitory komputerowe – podsumowanie części pierwszej.


Powyższa klasyfikacja rodzajów monitorów komputerowych jest najczęściej spotykaną w wielu źródłach traktujących o tym temacie. Oczywiście rozwój tego typu urządzeń w dalszym ciągu trwa, a na rynku dostępne są już urządzenia posiadające najnowsze opracowane technologie projekcji obrazu takie jak AMOLED czy plazmowe – te jednak mają nieco inne zastosowanie i nie są praktycznie wykorzystywane do odbioru obrazu z komputerów stacjonarnych czy przenośnych stąd nie zostały ujęte w powyższym tekście. W następnej części przyjrzymy się bliżej monitorom LCD, które zdominowały rynek odbiorników obrazu dla komputerów. Poruszymy tematy związane z parametrami wyświetlania obrazu i przełożymy to na konkretne zastosowania. 

Zapraszamy do przeczytania części drugiej: Monitory komputerowe, artykuł przekrojowy, część 2: LCD i matryca Twisted Nematic

PS. Oczywiście zachęcamy do zapoznania się z ofertą naszego sklepu internetowego - nie tylko z dostępnymi poleasingowymi, używanymi monitorami, które są bohaterami powyższego tekstu, ale również z oferowanymi przez nas poleasingowymi laptopami oraz komputerami stacjonarnymi

Przydatne linki:
Laptopy poleasingowe: https://netman.pl/3-laptopy-poleasingowe
Poleasingowe komputery stacjonarne: https://netman.pl/11-uzywane-komputery-poleasingowe
Monitory poleasingowe: https://netman.pl/10-monitory-poleasingowe-uzywane
Akcesoria: https://netman.pl/6-akcesoria

W razie pytań jesteśmy do dyspozycji ;)