Монітор комп’ютера – це вихідний пристрій, який відображає інформацію у зображеному вигляді. Монітор зазвичай містить візуальний дисплей, схема живлення, корпус та джерело живлення. Пристроєм відображення в сучасних моніторах, як правило, є тонкоплівковий транзисторний рідкокристалічний дисплей (TFT-LCD) зі світлодіодним підсвічуванням, який замінив підсвічування люмінесцентної лампи холодного катода (CCFL). Попередні монітори використовували електронно-променеву трубку (ЕПТ) та деякі плазмові (також звані газоплазмові) дисплеї. Монітори підключаються до комп’ютера через VGA, цифровий візуальний інтерфейс (DVI), HDMI, DisplayPort, USB-C, низьковольтну диференціальну сигналізацію (LVDS) або інші власні роз’єми та сигнали.

Спочатку комп’ютерні монітори використовувались для обробки даних, тоді як телевізори використовувались для розваг. Починаючи з 1980-х років, комп’ютери (та їх монітори) використовувались як для обробки даних, так і для розваг, тоді як телевізори впроваджували певні комп’ютерні функції. Загальне співвідношення сторін телевізорів та моніторів комп’ютерів змінилося з 4: 3 до 16:10, до 16: 9.

Сучасні комп’ютерні монітори легко взаємозамінні зі звичайними телевізорами і навпаки. Однак, оскільки монітори комп’ютерів не обов’язково включають вбудовані динаміки та телевізійні тюнери (наприклад, адаптери цифрового телебачення), неможливо використовувати монітор комп’ютера як телевізор без зовнішніх компонентів.

Історія

Ранні електронні комп’ютери були обладнані панеллю лампочок, де стан кожної конкретної лампочки вказував на стан увімкнення / вимкнення певного регістрового біта всередині комп’ютера. Це дозволило інженерам, що експлуатують комп’ютер, контролювати внутрішній стан машини, тому ця панель вогнів стала називатися “монітором”. Оскільки ранні монітори могли відображати лише дуже обмежений обсяг інформації і були дуже перехідними, їх рідко розглядали для виведення програми. Натомість основним пристроєм виведення був лінійний принтер, тоді як монітор обмежувався відстеженням роботи програми.

Раніше комп’ютерні монітори називали одиницями візуального відображення (VDU), але цей термін здебільшого вийшов з ужитку до 1990-х років.

Технології

Для комп’ютерних моніторів було використано кілька технологій. До 21 століття найбільш часто використовували електронно-променеві трубки, але вони в основному були замінені РК-моніторами.

Електронно-променева трубка

Перші комп’ютерні монітори використовували електронно-променеві трубки (ЕПТ). До появи домашніх комп’ютерів наприкінці 1970-х років було звичайно, щоб термінал для відеодисплея (VDT), що використовував ЕПТ, був фізично інтегрований з клавіатурою та іншими компонентами системи в одному великому корпусі. Дисплей був монохромним, набагато менш чітким та деталізованим, ніж на сучасному плоскому моніторі, що вимагало використання порівняно великого тексту та суворо обмежувало обсяг інформації, яка могла відображатися одночасно. ЕПТ-дисплеї з високою роздільною здатністю були розроблені для спеціалізованих військових, промислових та наукових програм, але вони були надто дорогими для загального використання.

Деякі з найдавніших домашніх комп’ютерів (наприклад, TRS-80 і Commodore PET) обмежувались монохромними ЕЛТ-дисплеями, але можливість кольорового відображення вже була стандартною особливістю новаторського Apple II, представленого в 1977 році, і особливістю більш графічно вдосконалений Atari 800, представлений у 1979 році. Будь-який комп’ютер можна підключити до антенних терміналів звичайного кольорового телевізора або використовувати із спеціально виготовленим кольоровим монітором ЕПТ для оптимальної роздільної здатності та якості кольорів. У 1981 році IBM представила кольоровий графічний адаптер, який міг відображати чотири кольори з роздільною здатністю 320 × 200 пікселів, або він міг виробляти два кольори з роздільною здатністью в 640 × 200 пікселів. У 1984 році IBM представила вдосконалений графічний адаптер, який міг виробляти 16 кольорів і з роздільною здатністю 640 × 350.

До кінця 1980-х кольорові ЕПТ-монітори, які могли чітко відображати 1024 × 768 пікселів, були широко доступними та дедалі доступнішими. Протягом наступного десятиліття максимальна роздільна здатність дисплея поступово зростала, а ціни продовжували падати. Технологія ЕПТ залишалася домінуючою на ринку моніторів ПК у новому тисячолітті, частково тому, що вона була дешевшою у виробництві та пропонувала кути огляду близько 180 °. ЕПТ все ще пропонують деякі переваги якості зображення перед РК-дисплеями, але вдосконалення останнього зробили їх набагато менш очевидними. Динамічний діапазон ранніх РК-панелей був дуже поганим, і хоча текст та інша нерухома графіка були різкішими, ніж на ЕЛТ, характеристика РК, відома як піксельне відставання, призвела до того, що рухома графіка виглядала помітно розмито.

Рідко-кристалічний екран

Існує безліч технологій, які використовувались для реалізації рідкокристалічних дисплеїв (РК). Протягом 1990-х років РК-технологія в якості моніторів комп’ютерів була головним чином у ноутбуках, де менша енергоємність, менша вага та менший фізичний розмір РК-дисплеїв втановлювало вищу ціну порівняно з ЕПТ. Зазвичай, той самий ноутбук пропонується з різноманітними варіантами відображення за зростаючих цінових категорій: (активний або пасивний) монохромний, пасивний кольоровий або активний матричний колір (TFT). У міру покращення обсягів та виробничих можливостей монохромні та пасивні кольорові технології відмовились від більшості лінійок продукції.

TFT-LCD – це варіант РК-дисплея, який зараз є домінуючою технологією, що використовується для комп’ютерних моніторів.

Перші автономні РК-дисплеї з’явилися в середині 1990-х років, продаючи їх за високими цінами. Оскільки ціни протягом року знижувались, вони ставали більш популярними, і до 1997 р. Серед перших настільних РК-моніторів були Eizo FlexScan L66 в середині 1990-х, Apple Studio Display і ViewSonic VP140 в 1998 році. У 2003 році TFT-LCD вперше перепродали ЕЛТ, ставши основною технологією, що використовується для комп’ютерних моніторів . Головні переваги РК-дисплеїв перед ЕПТ-дисплеями полягають у тому, що РК-дисплеї споживають менше енергії, займають набагато менше місця та значно легші. Нині поширена технологія TFT-LCD з активною матрицею також має менше мерехтіння, ніж ЕПТ, що зменшує навантаження на очі. З іншого боку, ЕПТ-монітори мають чудову контрастність, чудовий час відгуку, здатні вбудовано використовувати кілька роздільних здатностей екрану, і немає помітного мерехтіння, якщо для частоти оновлення встановлено досить високе значення.

Високий динамічний діапазон (HDR) вбудований у високоякісні РК-монітори для підвищення точності кольорів. З кінця 2000-х широкоформатні РК-монітори стали популярними, зокрема завдяки телевізійним серіалам, кінофільмам та відеоіграм, що переходять на високу роздільну здатність (HD), що робить монітори стандартної ширини не в змозі відображати їх правильно, коли вони розтягуються або обрізають вміст HD. Такі типи моніторів можуть також відображати його у належній ширині, заповнюючи додатковий простір у верхній та нижній частині зображення суцільним кольором. Інші переваги широкоформатних моніторів перед моніторами стандартної ширини полягають у тому, що вони роблять продуктивнішою роботу завдяки відображенню більшої кількості документів та зображень користувача та дозволяють відображати панелі інструментів з документами. Вони також мають більшу область перегляду, оскільки типовий широкоформатний монітор має співвідношення сторін 16: 9 порівняно із співвідношенням сторін 4: 3 типового монітора стандартної ширини.

Органічний світлодіод

Органічні світлодіодні монітори (OLED) забезпечують вищу контрастність, краще відтворення кольорів і кути огляду, ніж РК-дисплеї, але вони вимагають більше енергії при відображенні документів з білим або яскравим фоном і мають серйозну проблему, відому як вигорання, як і ЕПТ. Вони рідші, ніж РК-монітори, і часто дорожчі.

Вимірювання продуктивності

Продуктивність монітора вимірюється такими параметрами:

• Яскравість вимірюється в канделях на квадратний метр (кд / м2, також звана nit).
• Глибина кольору вимірюється в бітах на основний колір або бітах для всіх кольорів. Ті, у кого 10 bpc (біт на канал) або більше, можуть відображати більше відтінків кольору (приблизно 1 мільярд відтінків), ніж традиційні монітори на 8 біт (приблизно 16,8 мільйона відтінків або кольорів), і можуть робити це точніше, не вдаючись до розмиття.
• Гама вимірюється як координати в кольоровому просторі CIE 1931. Назви sRGB або Adobe RGB – це скорочені позначення.
• Співвідношення сторін – це відношення горизонтальної довжини до вертикальної довжини. Монітори зазвичай мають співвідношення сторін 4: 3, 5: 4, 16:10 або 16: 9.
• Розмір видимого зображення зазвичай вимірюється по діагоналі, але фактична ширина та висота є більш інформативними, оскільки на них не впливає співвідношення сторін однаково. Для ЕПТ розмір видимого зображення на 25 мм менше, ніж сама трубка.
• Роздільна здатність дисплея – це кількість різних пікселів у кожному вимірі, які можна відобразити. Для заданого розміру дисплея максимальна роздільна здатність обмежена кроком точок або DPI.
• Висота точок або крок пікселів відображає розмір основних елементів дисплея. У ЕПТ крок точки визначається як відстань між субпікселями одного кольору. У РК-дисплеях це відстань між центром двох сусідніх пікселів. Крок пікселів – це зворотня щільність пікселів.
• Щільність пікселів – це міра того, наскільки щільно упаковані пікселі на дисплеї. У РК-дисплеях щільність пікселів – це кількість пікселів в одній лінійній одиниці вздовж дисплея, яка зазвичай вимірюється в пікселях на дюйм (px/inch або ppi).
• Частота оновлення – це (у ЕПТ) кількість разів у секунду, коли дисплей підсвічується (кількість разів на секунду, коли завершується растрове сканування). У РК-дисплеях це кількість разів, коли зображення можне змінюватися в секунду, виражене в герцах (Гц). Максимальна частота оновлення обмежена часом відгуку. Визначає максимальну кількість кадрів в секунду (FPS), яку може показувати монітор.
• Час відгуку – це час, протягом якого піксель на моніторі змінюється між двома відтінками. Конкретні відтінки залежать від процедури випробування, яка відрізняється між виробниками. Загалом, менші цифри означають швидший перехід і, отже, менше видимих ​​артефактів зображення.
• Затримка вводу – це час, який монітор відображає зображення після його отримання, як правило, вимірюється в мілісекундах (мс).
• Коефіцієнт контрастності – це відношення яскравості найяскравішого кольору (білого) до найтемнішого (чорного) кольору, яке монітор здатний виробляти одночасно. Наприклад, співвідношення 20 000∶1 означає, що найяскравіший відтінок (білий) у 20 000 разів яскравіший за його найтемніший відтінок (чорний). Коефіцієнт динамічної контрастності вимірюється при вимкненому підсвічуванні РК-дисплея.
• Споживання енергії вимірюється у ватах.
• Точність кольору: точність кольору вимірюється в ΔE (дельта-E); чим нижче ΔE, тим точніше кольорове зображення. ΔE нижче 1 невідчутний для людського ока. ΔE 2–4 вважається хорошим і вимагає чутливого ока, щоб помітити різницю.
• Кут огляду – це максимальний кут, під яким можна переглядати зображення на моніторі без надмірного погіршення зображення. Вимірюється в градусах по горизонталі та вертикалі.
• Радіус кривизни для вигнутих моніторів – це радіус, який мав би коло, якби він мав таку ж кривизну, як і дисплей. Це значення зазвичай дається в міліметрах, але виражається буквою “R” замість одиниці виміру (наприклад, дисплей із “кривизною 3800R” має радіус кривизни 3800 мм.

Розмір дисплея

На двовимірних дисплейних пристроях, таких як комп’ютер, відстежує розмір дисплея або розмір зображення, що переглядається – це фактичний обсяг екрану, доступний для відображення зображення, відео чи робочого простору, без перешкод з боку корпусу та інших аспектів конструкції пристрою. Основними вимірами для дисплейних пристроїв є: ширина, висота, загальна площа та діагональ.

Розмір дисплея, як правило, виробники моніторів визначають по діагоналі, тобто відстані між двома протилежними кутами екрана. Цей метод вимірювання успадкований від методу, що застосовувався для першого покоління ЕЛТ-телевізорів, коли широко використовувались трубки із зображеннями з круглими гранями. Будучи круглим, саме зовнішній діаметр скляної оболонки описував їх розмір. Оскільки ці кругові трубки використовувались для відображення прямокутних зображень, діагональне вимірювання прямокутного зображення було менше діаметра грані трубки (через товщину скла). Цей метод продовжувався навіть тоді, коли електронно-променеві трубки виготовляли у вигляді округлих прямокутників; він мав ту перевагу, що був єдиним числом, що вказує розмір, і не бентежив, коли співвідношення сторін було 4: 3.

З впровадженням плоскопанельної технології вимірювання діагоналі стало фактичною діагоналлю видимого дисплея. Це означало, що вісімнадцятидюймовий РК-дисплей мав більшу видиму область, ніж вісімнадцятидюймовий електронно-променева трубка.

Співвідношення сторін

Приблизно до 2003 року більшість моніторів комп’ютерів мали співвідношення сторін 4: 3, а деякі – 5: 4. У період з 2003 по 2006 рік монітори із співвідношенням сторін 16: 9 і переважно 16:10 (8: 5) стали широко доступними, спочатку в ноутбуках, а згодом і в окремих моніторах. Причинами цього переходу було продуктивне використання таких моніторів, тобто, крім широкоформатних комп’ютерних ігор та перегляду фільмів, є текстовий процесор, що відображає дві стандартні сторінки листів поруч. У 2008 році 16:10 став найпоширенішим співвідношенням сторін для РК-моніторів, а того ж року 16:10 став основним стандартом для ноутбуків та ноутбуків.

У 2010 році комп’ютерна індустрія почала переходити з 16:10 на 16: 9, оскільки 16: 9 було обрано стандартним розміром телевізійного дисплея високої чіткості та тому, що вони були дешевши у виробництві.

У 2011 році широкоформатні дисплеї зі співвідношенням сторін 4: 3 виготовлялися лише в невеликих кількостях. За словами Samsung, це було тому, що «попит на старі “квадратні монітори” швидко зменшився за останні пару років», і «я прогнозую, що до кінця 2011 року виробництво всіх панелей 4: 3 або подібних буде припинено через брак попиту».

Роздільна здатність дисплея

Роздільна здатність моніторів комп’ютерів з часом зросла. З 320 × 200 на початку 1980-х до 1024 × 768 на кінці 1990-х. Починаючи з 2009 року, найбільш часто продавана роздільна здатність для моніторів комп’ютерів становить 1920 × 1080. До 2013 року рідкокристалічні РК-монітори обмежувались 2560 × 1600 на 30 дюймів (76 см), за винятком продуктів Apple та ЕЛТ-моніторів. Apple представила 2880 × 1800 з Retina MacBook Pro на 15,4 дюйма (39 см) 12 червня 2012 року і представила 5120 × 2880 Retina iMac на 27 дюймів (69 см) 16 жовтня 2014 року. До 2015 року більшість найбільших виробників дисплеїв мали випущені дисплеї з роздільною здатністю 3840 × 2160.

 

Порівняльні характеристики моніторів
Параметри	LCD	CRT
Розмір робочої області екрана (В основному застосовується 14,15,17,20,21 дюйм)	номінальний розмір діагоналі екрана дорівнює видимому	видимий розмір завжди менший номінального розміру.
Роздільна здатність (Часто використовується 640 на 480, 800 на 600, 1024 на 768)	Одна роздільність з фіксованим розміром пікселів. Оптимально можна використовувати тільки в цьому розділенні; залежно від підтримуваних функцій розширення або компресії можна використовувати вищу або нижчу роздільна здатність, але вони не оптимальні.	Підтримуються різні роздільні здатності. При всіх підтримуваних роздільностях монітор можна використовувати оптимальним чином. Обмеження накладається тільки прийнятністю частоти регенерації.
Розмір зерна екрана	0.26-0.3	0.25-0.28
Частота регенерації	Оптимальна частота 60 Гц, чого достатньо для відсутності мерехтіння.	Тільки при частотах понад 75 Гц відсутнє явно помітне мерехтіння.
Точність відображення кольору	Підтримується 16,256 кольорів, High Color (16 bit-), True Color (32 bit-) і імітується необхідна колірна температура.	Підтримується 16,256 кольорів, High Color (16 bit-), True Color (32 bit-), є пристрої калібрування кольору
Формування зображення	Зображення формується пікселями, кількість яких залежать тільки від конкретного роздільної здатності LCD-панелі. Крок пікселів залежить тільки від розміру самих пікселів, але не від відстані між ними. Кожен піксель формується індивідуально, що забезпечує чудове фокусування, ясність і чіткість. Зображення виходить більш цілісним і гладким.	Пікселі формуються групою точок (тріади) або смужок. Крок точки або лінії залежить від відстані між точками або лініями одного кольору. В результаті, чіткість і ясність зображення сильно залежить від розміру кроку точки або кроку лінії і від якості CRT.
Кут огляду	В даний час стандартним є кут огляду 183° і більше.	Відмінний огляд під будь-яким кутом.
Енергоспоживання і випромінювання	Практично ніяких небезпечних електромагнітних випромінювань немає. Рівень споживання енергії приблизно на 70% нижчий, ніж у CRT-моніторів.	Завжди присутнє електромагнітне випромінювання, однак його рівень залежить від того, чи відповідає CRT якому-небудь стандарту безпеки. Споживання енергії в робочому стані на рівні 80 Вт.
Інтерфейс монітора	Цифровий інтерфейс, проте більшість LCD-моніторів мають вбудований аналоговий інтерфейс для підключення до найпоширеніших аналогових виходів відеоадаптерів.	Аналоговий інтерфейс.
Вага монітора	4-10 кг.	12-34 кг.
Галузь застосування	Типовий дисплей для мобільних систем. Останнім часом практично витіснив CRT-монітори для настільних комп’ютерів. Ідеально підходить як дисплей для комп’ютерів, тобто для роботи в інтернеті, з текстовими процесорами і т. д.	Стандартний монітор для настільних комп’ютерів. Вкрай рідко використовуються в мобільному вигляді. Ідеально підходить для відображення відео й анімації.