Prototypem dzisiejszych monitorów była, zaprezentowana w 1897 roku, lampa obrazowa typu CRT (ang. Cathode Ray Tube), tzw. oscyloskop. Stosowany obecnie kineskop CRT jest wciąż lampą elektronową pokrytą od wewnątrz warstwą luminoforu, na którym elektrony rysują obraz z określoną częstotliwością, powiedzmy 47 razy na sekundę. Wspomnieć należy, że kluczową rolę w rozwoju kineskopów do monitorów był moment wprowadzenia, na początku lat dziewięćdziesiątych, monitorów kolorowych. Wydarzenie to wzbudziło powszechne zainteresowanie tym typem urządzeń.

Jedną z własności monitorów jest wielkość plamki (an. dor pitch), czyli odstępu między dwoma sąsiednimi punktami obrazu. Pojęcie plamki wiąże się jednak ściśle z konstrukcją maski kineskopu. Dla masek perforowanych, w których każdy piksel składa się z trzech punktów luminoforu (tzw. triady) w kolorach podstawowych RGB ułożonych w kształt trójkąta, wielkość plamki liczona jest jako odległość między punktami luminoforu tego samego koloru. W przypadku masek szczelinowych i kratowych, o wielkości plamki decyduje szerokość jednej triady luminoforu.

[Monitor Sony]

Rysunek 2.15. Współczesny monitor o dużej przekątnej ekranu

Istotnym parametrem monitora są również jego wymiary, w tym głównie przekątna obrazu, która opisuje wielkość przekątnej ekranu (np. 17 cali). Dzięki ulepszeniu dział elektronowych w ostatnich latach, możliwe stało się zmniejszenie gabarytów monitorów. W ich konstrukcji uwzględnione są różnice w odległości pomiędzy działem elektronowym a środkiem ekranu, oraz działem a krawędzią kineskopu - kształt plamki na krawędzi zbliżony jest do elipsy, zaś w środku do okręgu. Wyrzutnia elektronowa w połączeniu z układem ogniskującym, zapewnia stały kołowy przekrój plamki obrazu, niezależnie od miejsca padania wiązki elektronowej na luminofor. Gwarantuje to wszędzie jednakową ostrość obrazu. Dodatkowo nowe wysokonapięciowe katody (wyrzutnie elektronowe) charakteryzują się mniejszymi wymiarami i zmniejszonym poborem prądu [3].

Kolejnym parametrem monitorów jest częstotliwość odświeżania (pionowa), która określa, ile razy w ciągu sekundy tworzony jest obraz. Według normy TCO '99 ergonomiczne minimum, powyżej którego oko ludzkie nie dostrzega migotania, to 85 Hz.

Konwergencja (zbieżność kolorów) stanowi ważny parametr wyświetlanego obrazu. Konwergencja określa precyzję, z jaką wyświetlane są kolorowe punkty. Każdy piksel tworzony jest z trzech barw składowych (czerwonej, zielonej, niebieskiej). Jeżeli miejsce padania na luminofor którejś z wiązek elektronowych, odpowiedzialnych za rysowanie barw, jest przesunięte względem pozostałych dwóch, to obraz punktu ulega rozmyciu.

Bardzo istotnym czynnikiem, świadczącym o jakości monitora, jest rozdzielczość wyświetlanego obrazu. Podajemy ją na końcu, gdyż obecne monitory oferują bardzo zbliżone parametry rozdzielczości, które zdają się bardziej zależeć od wielkości użytego kineskopu, niż od pozostałych elementów. Standardową, zadowalającą rozdzielczość 1024x768 punktów, wyświetla właściwie każdy dostępny na rynku monitor, dlatego producenci skupiają się bardziej na "podkręcaniu" innych parametrów monitorów.

Promieniowanie monitora nie jest obojętne dla zdrowia człowieka i dlatego powinno zwracać się uwagę na normy dotyczące emisji promieniowania. Najbardziej restrykcyjną z nich jest norma TCO, ale również popularne są MPR-II i TUV.

Głównym składnikiem wyświetlaczy LCD (ang. Liquid Crystal Display) jest pewna substancja, która wykazuje własności zarówno cieczy jak i ciała stałego. Mowa tu o odkrytym w 1888 roku przez austriackiego botanika Friedrich'a Rheinitzer'a ciekłym krysztale.

Kolejna ważna data związana z panelami LCD to rok 1973. To wtedy, za sprawą firmy Sharp, na rynek trafił pierwszy seryjnie produkowany kalkulator zawierający wyświetlacz ciekłokrystaliczny.

Ogólna zasadę działania paneli LCD opisać można następująco (patrz rysunek poniżej):

  1. Lampa fluorescencyjna emituje światło.

  2. Światło przechodzi przez filtr polaryzacyjny nr 1.

  3. Spolaryzowane światło dociera do substancji ciekłokrystalicznej, której długie molekuły wcześniej, w procesie produkcyjnym, zostały odpowiednio ułożone wewnątrz każdej z komórek matrycy LCD (o rozmiarze np. 1024 x 768 punktów).
  4. Światło po przejściu przez warstwę ciekłokrystaliczną pada na filtr polaryzacyjny nr 2, którego oś polaryzacji jest zmieniona o 90 stopni w stosunku do filtru nr 1. Zależnie od braku/występowania napięcia sterującego możliwe są dwa rezultaty działania filtru:
[Komórka wyświetlacza ciekłokrystalicznego]

Rysunek 2.16. Budowa i działanie pojedynczej komórki LCD wykonanej w technologii Twisted Nematic - przypadek występowania napięcia sterującego.

Główne rodzaje wyświetlaczy LCD:
  1. Wyświetlacze pasywne DSTN (ang. Dual Scan Twisted Nematic). Cechy charakterystyczne to:
  2. Matryca aktywna TFT (ang. Thin Film Transistor). W roku 1970 po raz pierwszy zastosowano tranzystory wbudowane w ekran ciekłokrystaliczny. Każda komórka matrycy sterowana jest cienkowarstwowym tranzystorem TFT, który reguluje napięcie na elektrodach. Dzięki takiej konstrukcji wyeliminowany zostały niemal zupełnie niekorzystny efekt wzajemnego wpływu ścieżek przewodzących na siebie.

  3. Wyświetlacze IPS (ang. In-Plane Switching). Ten opracowany przez Hitachi w roku 1995 standard stworzył ekran o kącie widzenia przekraczającym 60 stopni. Odmiennie niż przy dwóch poprzednich panelach cząsteczki ciekłego kryształu rozmieszczone są w taki sposób, że przyłożenie napięcia sterowania powoduje wyświetlenie piksela. Wyświetlacze tego typu w przeciwieństwie do matryc TFT (złożonych z oddzielonych komórek) zbudowane są jako jednolite struktury, co zapewnia lepszą jakość obrazu. Wadą tych wyświetlaczy jest stosunkowo długi czas reakcji na zmianę obrazu - duży czas potrzebny do wytworzenia odpowiedniego napięcia sterującego ułożeniem cząsteczek ciekłego kryształu w komórce.

Wyświetlacze LCD dzięki wielu swym zaletom, do których na pewno należy zaliczyć dużą żywotność (ok. 60 tyś. godzin), niewielką grubość oraz ciągle malejącą cenę, mają dużą szansę już niedługo zagościć w naszych domach na dobre.

Drukarka, w przeciwieństwie do skanera, zamienia postać dokumentu z cyfrowej na papierową. Drukarki podzielić możemy na trzy grupy w zależności od techniki jaką wykorzystują do drukowania:
  1. Drukarki igłowe. Technika druku opiera się na dwóch elementach: głowicy (z igłami) i taśmie barwnej. Igły głowicy uderzając w taśmę barwiącą powodują przeniesienie barwnika na papier. Drukarki tego typu niestety są bardzo głośne i oferują słabą jakość wydruku.

  2. Drukarki atramentowe. Wykorzystują atrament jako nośnik informacji. Atrament, który znajduje się w zbiornikach, jest doprowadzany do głowicy i wypychany przez dysze. Istnieje wiele rodzajów drukarek atramentowych, wykorzystujących różne techniki do nakładania na papier atramentu. Najpopularniejsze z nich to [3]:

  3. Drukarki laserowe. Zasadę działania drukarki laserowej opiszemy w punktach i zilustrujemy (patrz rysunek 2.16.) [3]:

Najważniejszym parametrem drukarki jest maksymalna rozdzielczość, z jaką jest w stanie drukować (rozdzielczość ta może być inna dla wydruku kolorowego, a inna dla czarno-białego). Typowe rozdzielczości popularnych drukarek atramentowych to 600x300 dpi, 600x600 dpi. Oczywiście drukarki laserowe (ale i atramentowe również) oferują znacznie większe rozdzielczości. Drugim, ważnym czynnikiem jest czas drukowania dokumentów (drukarki atramentowe ok. 4-6 stron na minutę, drukarki laserowe 10 i więcej).

Na zakończenie warto wspomnieć, że drukarki komunikują się z komputerem wykorzystując port równoległy LPT, ale możliwa jest także komunikacja przez magistralę USB lub łącze IrDA.

NASTĘPNA