Monitor je elektronski vizuelni displej računara, izlazni uređaj računara i primarna uloga mu je interakcija sa korisnikom. Video adapter salje instrukcije signala koji se salju monitoru. Monitor sadrzi elektricno kolo koje generise od seta signala sliku na ekranu. Razvojem računara, tekstualni mod komunikacije je zamenjen multimedijalnim sadržajima i grafičkim radnim okruženjem. Razvoj softvera je praćen razvojem grafičkog hardvera, tako da su sada kućne konfiguracije sposobne za prikaz slike u visokoj rezoluciji i sa milionima boja.
Na pocetku su bili monohromatski koji prikazuju jednu boju na tamnoj ili svetloj pozadini,crno-beli koji prikazuju različite nijanse sive, i u boji.Razvojem tehnologije monitori su postajali sve manji obimom i razvijali su sve veće performanse, koje se odnose na veće rezolucije, brže osvežavanje slike, više boja sa tim i bolji contrast.
Prvobitno monitori su korisceni za obradu podataka i daleko su razvijeniji od pocetnih zelenih monitora u tekstualnim sistemima. Format monitora prvobitno je bio u 4:3 pa je promenjen u 16:9. Razvijali su se paralelno sa procesorima i grafickim karticama.
Istorija monitora
U ranim fazama evolucije poznatiji su bili kao terminali. 1981, počinje proizvodnja jednobojnih monitora, boja ekrana je bila crne boje, uz korišćenje MDA (Monochrome Display Adapters) ili jednobojni displej adapter. Mogao je da prikaže zeleni ili beli tekst na jednobojnom (monohromatskom) ekranu.
Na slici iznad je prikazan monitor IBM 5151. Moglo se prikazati 80 kolona od 25 linija teksta znakova ili simbola. IBM je uveo CGA (Color GraphicAdapter), koji je bio sposoban za prikaz 8 boja i Imao maksimalnu rezoluciju od 720×350 piksela.
1984, IBM uvodi EGA (Enhanced Graphics Adapter) koji je mogao prikazivati 16 boja i imao je maksimalnu rezoluciju 600*350 piksela, poboljšavajući čitljivost teksta prikazanog na monitoru.
1987, IBM je uveo VGA (Video Graphics Array), Uveden je analogni display standard sa 15-to pinskim VGA konektorom. Ovaj monitor je mogao prikazati 256 boja u rezoluciji od 720*480 piksela
XGA i UXGA nova tehnologija nazvana Enhanced Graphics Array ili XGA uvedena 1990 koja je omogucavala 16.8 miliona boja sa rezolucijom od 800×600 piksela. Novi monitori su ponudili istinite boje koje su odgovarale ljudskom oku (ljudsko oko moze da otkrije 10 miliona razlicitih boja). Kasnije je tehnologija produzena na UXGA(Ultra Extended Graphics Array) koja je omogucila 1600×1200 piksela.
Krajem 20 veka era CRT monitora zamenjena je popularnoscu Liquid Crystal Technology (LCD). Ova tehnologija proizvodi ostriju sliku i znatno je manja emisija zracenja. Tehnologija je vremenom donosila bolji kvalitet slike manju potrosnju energije itd.
CRT monitori
Katodnu cev, ili CRT (eng. cathode-ray tube) pronašao je nemački naučnik Ferdinand Braun 1897. godine, ali je ona upotrebljena u prvim televizorima tek kasnih 1940-ih godina. Katodne cevi koje se nalaze u savremenim monitorima pretrpele su modifikacije da bi se poboljšao kvalitet slike, one se još uvek zasnivaju na istim osnovnim principima.
CRT monitori signale dobijaju preko kabla a signali se dobijaju od strane display kontrolera gde se konacno pojavljuje fosforni ekran. Katodna cev je staklena komora bez vazduha i ima konusni oblik a površina ekrana (prednji deo katodne cevi) je pokrivena fosfornim tačkama ili trakama. Na zadnjem kraju katodne cevi se nalazi elektronski top (tačnije tri topa za crvenu, plavu i zelenu boju) koji šalje snop elektrona u pravcu pojedinih tačaka i u zavisnosti od intenziteta zraka, dobija se svetlija ili tamnija tačka date boje na ekranu. Ovaj snop elektrona je takodje poznat kao katodni zrak. Na sredini monotora postoje magnetne anode koje se magnetizuju u skladu sa instrukcijama od strane display kontrolera. Kada elektroni (katodni zraci) prolaze kroz magnetne anode oni se guraju ili izdvajaju u jednom smeru ili drugom u zavisnosti od magnetnog polja anoda. Elektroni se usmeravaju prema ispravnom delu fosfornog omotaca unutar display stakla. Kada elektroni udare fosforni ekran oblozen sitom (shadow mask-maska senke ili aperture grill-resetka otvora), fosfor zasvetli donoseci tacku na ekranu odnosno piksel. Kombinovanjem intenziteta crvene, plave i zelene boje se dobija bilo koja željena boja. Snop elektrona se usmerava elektromagnetima promenljive jačine koji se nalaze sa strana katodne cevi (zbog toga moze doci do poremećaja boje slike kada se magnet približi).
Slika prikazuje sematski prikaz boja fosfornih cestica. Fosfori su hemikalije koje emituju svetlost kada su pobuđeni mlazom elektrona. Monitor koji ima jedan elektronski top ima tri razlicita fosfora za svaki piksel. Katodni zrak na jednom ili vise fosfora odgovara obojenom pikselu kada se prikaze na ekranu. Medjutim visokokvalitetni monitori koriste individualan elektronski top za svaku boju koja poboljsava kvalitet slike.
Kod CRT-a je ugradjen lim iza display-a koji utice na piksele na ekranu kao i osvetljenje na ekranu. Maska senke (shadow mask) je starija tehnologija kod koje se nalazi metalna ploca prektivena milionima rupa kroz koje prolaze elektroni kako bi pogodili fosforni premaz. Maska senke prekriva ceo ekran time stiteci fosfor od zalutalih jona (zbog vakuuma) i takodje ogranicava snagu zraka smanjenjem osvetljenja na monitoru.
Umesto maske senke koristi se tehnologija resetke otvora. To zamenjuje tehnologiju maske nizom traka od legure koji ide vertikalno preko unutrasnjosti cevi. Umesto da koriste tehnologiju fosfornih tacaka cevi zasnovane na rešetki otvora imaju fosforne linije bez horizontalnih prekida i tako se pouzdaju u tačnost elektronskog mlaza da definiše gornju i donju ivicu piksela. Resetka je tehnologija od zice a ne bilo koji lim sa rupama u njemu. Iako je krhka omogucava svetliji ekran sto rezultuje jasniji prikaz jer deo povrsine ekrana nije zauzet maskom i fosfor nije prekinut vertikalno.
Mane CRT monitora su velike dimenzije, potrošnja struje, zračenje i nesavršena geometrija slike.
LCD monitori – (display sa tecnim kristalima)
Krajem 19 veka tecne kristale prvi je pronasao austrijski botanicar Friedrich Reinitzer a sam termin tecni kristal malo kasnije je smislio nemacki fizicar Otto Lehmann. Tečni krstali su gotovo providne supstance, koji imaju osobine i čvrste i tečne materije. Svetlo koje prolazi kroz tečne kristale prati poredak molekula od kojih se oni sastoje – što je osobina čvrste materije. 1960-ih godina otkriveno je da naelektrisavanje tečnih kristala menja njihov molekularni poredak i samim tim i način kako svetlo prolazi kroz njih – što je osobina tečnosti.
Postoje dve vrste LCD tehnologije:
- Aktivna matrica ili TFT
- Pasivna matrica
TFT tehnologija je pouzdanija sa boljim kvalitetom slike dok pasivna matrica ima sporiji odziv i starija je u odnosu na TFT.Manipulacijom kristala mozemo promeniti nacin na koji komuniciraju sa svetlom. Postoji display kontroler na monitoru koji prima signale iz video adaptera sa maticne ploce. Display kontroler upravlja sa dve stvari elektricnim signalima tecnih kristala i pozadinskim svetlom.
Struktura LCD prikazana je na sledećoj slici.
Prvi princip jednog LCD displeja sastoji se u postavljanju tečnog kristala u „sendvič“ između dve fino izbrazdane površine, gde su brazde na jednoj površini normalne (pod uglom od 90 stepeni) u odnosu na brazde na drugoj površini. Ako su molekuli na jednoj površini poređani u pravcu sever-jug, a molekuli na drugoj u pravcu istok-zapad, onda su oni između prisiljeni da budu u stanju obrtanja od 90 stepeni. Svetlost prati poredak molekula i zato se obrne za 90 stepeni dok prolazi kroz tečni kristal. Međutim, na osnovu otkrića u RCA America, kada se tečni kristal stavi pod napon, molekuli se sami poređaju vertikalno, dozvoljavajući svetlu da prođe bez obrtanja.
Drugi princip jednog LCD displeja oslanja se na osobine polarizujućih filtara i same svetlosti. Talasi prirodne svetlosti su orijentisani pod slučajnim uglovima. Polarizujući filtar je jednostavno skup veoma finih paralelnih linija. Ove linije dejstvuju kao mreža, zaustavljajući sve svetlosne talase sem onih koji su (slučajno) orijentisani pralelno tim linijama. Superpozicijom dva filtra, tako da linije jednog budu raspoređene normalno u odnosu na linije drugog filtra, svetlos bi bila potpuno zaustavljena. Svelost bi prošla kroz drugi polarizator ako bi njegove linije bile tačno paralelne sa prvim, ili ako bi sama svetlost bila obrnuta tako da odgovara drugom polarizatoru.
Tipičan obrnuti nematički (TN – twisted nematic) tečni kristal sastoji se od dva polarizujuća filtra sa međusobno normalno raspoređenim linijama (pod uglom od 90 stepeni) koji bi, kao što je opisano, zaustavili svu svetlost koja bi pokušala da prođe kroz njih. Ali, između ovih polarizatora se nalaze obrnuti tečni kristali. Zato se svetlost polarizuje pomoću prvog filtra, obrće za 90 stepeni pomoću tečnih kristala i najzad potpuno prolazi kroz drugi polarizujući filtar. Međutim, kada se priključi električni napon na tečne kristale, molekuli se prestroje vertikalno, dozvoljavajući svetlosti da prođe kroz njih bez obrtanja, ali se ona zaustavlja na drugom filtru. Posledica toga je da ako nema napona – svetlost prolazi, a ako se napon uključi – nema svetlosti na drugom kraju. Kristali u LCD displeju mogli bi biti alternativno raspoređeni, tako da svetlost prolazi kada ima napona, a ne prolazi kada ga nema. Međutim, kako su ekrani skoro uvek uključeni, štedi se električna energija ako se kristali rasporede tako da kada nema napona – prolazi svetlost.
Displeji sa tečnim kristalima slede različit skup pravila od displeja sa katodnim cevima, nudeći prednosti u pogledu veličine, potrošnje električne energije i treperenja, kao i „besprekornu“ geometriju. Mane su im mnogo veća cena, lošiji vidni ugao i manje tačna performansa u pogledu boja. Dok su katodne cevi u stanju da prikazuju niz rezolucija i da ih skaliraju tako da odgovaraju ekranu, LCD panel ima fiksiran broj ćelija sa tečnim kristalima i može da prikaže samo jednu rezoluciju na punoj veličini ekrana, koristeći jednu ćeliju po pikselu. Manje rezolucije mogu da se prikažu koristeći samo deo ekrana. Na primer, panel od 1024 x 768 piksela može da prikazuje rezoluciju od 640 x 480 koristeći samo 66% površine ekrana. Većina displeja sa tečnim kristalima mogu da ponovo skaliraju slike niže rezolucije tako da popune ekran. Međutim, to bolje uspeva sa slikama sa kontinualnim tonom, kao što su fotografije, nego sa tekstom i slikama sa finim detaljima, gde rezultat može biti u vidu loših pojava nazubljenosti kod kosih linija i slično. Najbolji rezultati postižu se kod onih LCD displeja koji uzimaju u obzir ceo ekran kada vrše skaliranje slike, uklanjajući tako pojave nazubljenosti (sličnio antialiasing algoritmima). Za razliku od monitora sa katodnim cevima, ceo displej je vidljiv, pa LCD ekran iste dijagonale kao CRT ima vecu korisnu površinu (kod CRT monitora maska ekrana prekriva 2- 3cm od svake ivice ekrana). U tabeli su prikazane kombinacije iz kojih se vidi da bilo koji displej sa tečnim kristalima odgovara katodnoj cevi koja je 2 do 3 inča veća
Plazma monitori
Osnovna ideja plazma tehnologije je da ukaze na sicusna obojena fluorescentna svetla za kreiranje slike piksela. Svaki piksel se sastoji od 3 takve fluorescentne lampe sa crvenim zelenim i plavim svetlima. Da bi se napravio sirok spektar boja intenzitet tih svetala u skladu sa tim varira.
Srce plazma ekrana je u osnovi gas ksenon i neon koji cine slobodno pokretne elektrone i jone. Kada elektricna struja tece kroz plazmu negativnno naelektrisane cestice krecu se ka pozitivnoj oblasti plazme i obrnuto. To cini sudar i pobudjuje atome gasa u plazmi, a zatim oslobadja energiju kao fotoni svetlosti. Najveća prepreka koju treba da svaladaju plazma paneli je njihova nesposobnost da postignu glatku linearnu promenu od potpuno belog do potpuno tamnog. Poseban problem su tamne nijanse sivog, što se posebno vidi prilikom prikazivanja filmova ili drugih video programa sa tamnim scenama.
Autor: Ivan Bukvić