Из чего состоит монитор

Что находится внутри ЖК монитора

Жидкокристаллический монитор состоит из пластикового корпуса, в котором установлены:

• матрица;
• подсветка;
• блок питания;
• модуль управления.

И каждая из вышеперечисленных деталей требует более детального рассмотрения.

Матрица

Матрица представляет собой главный элемент ЖК экранов. Она изготавливается из нескольких скрепленных стеклянных пластин. А между ними располагаются жидкие кристаллы. Благодаря такому прибору меняется угол преломления света.

Если в матрицу добавлен цветной фильтр, то она становится цветной. Каждый пиксель такой матрицы образуется из 3 точек. В данном случае, присутствует красная, зеленая и синяя. Все возможные цвета и оттенки образуются при активации этих 3 точек в нужной пропорции. Если активируются все 3 цвета одновременно, получается белый цвет.

Производители устанавливают в мониторы несколько видов матриц, которые отличаются по своим техническим характеристикам. И это приводит к изменению пользовательских показателей:

1. TN. Этот вариант начали использовать первым. Его особенность состоит в том, что при воздействии электрического тока жидкие кристаллы закручиваются по спирали. Эти матрицы отличаются низкой ценой и быстрым откликом.
2. IPS. Под воздействием тока кристаллы поворачиваются параллельно друг другу. Такие дисплеи дают полную передачу цвета и не искажают изображение под разными углами обзора.
3. VA с разными модификациями. В таких устройствах жидкие кристаллы выравниваются по горизонтали. Из преимуществ называют возможность создания изогнутых мониторов.

Подсветка

Жидкокристаллические частицы способны преломлять свет в нужном направлении. Однако самостоятельно излучать свет они не способны. И чтобы добиться отражения лучей, этим частицам нужна дополнительная подсветка. Для достижения такого эффекта матрица закрепляется на корпусе, а позади нее устанавливается источник света. Это может быть:

• газоразрядная лампа накаливания, в которой используется холодный катод (технология LCD);
• светодиоды (это технология LED).

Блок питания

Функция блока питания заключается в том, чтобы принимать переменный ток из сети и преобразовывать его в постоянный. Эта деталь может чаще всего устанавливаться в корпусе монитора. Но существуют и такие модели экранов, где блок питания внешний. В последнем случае ремонт потребует меньше усилий.

Модуль управления

Сигнал, подаваемый видеоадаптером, поступает в модуль управления, где преобразовывается в последовательную цепочку сигналов. Это необходимо для осуществления покадровой развертки.

В большинстве случаев пользователь имеет доступ к настройкам, в результате чего изменяются параметры работы модуля. Список регулируемых показателей содержит контрастность, яркость, положение изображения и режим просмотра. В этом случае человек управляет показателями устройства для получения оптимальных пользовательских характеристик.

Корпус

Чтобы добиться целостности всех вышеперечисленных элементов компьютерного экрана, необходим корпус. Производители предлагают широкий ассортимент моделей, разница которых состоит в нескольких характеристиках:

• внешний вид;
• материал изготовления корпуса;
• способ крепления к поверхности.

Экран может устанавливаться на горизонтальную поверхность. В этом случае возможно 2 варианта подставок в виде:

• ножки (отличие такой подставки — возможность регулировать угол наклона);
• упора (в этом случае экран устанавливается на стол нижней кромкой, а сзади выдвигается упор).

Существуют также мониторы с кронштейнами, благодаря которым осуществляется крепеж к стене.

Из каких материалов изготавливают корпус

В списке наиболее востребованных материалов для изготовления корпусов мониторов называют 2 вида пластика:

1. Поликарбонат. Он обозначается как PC.
2. Акрилонитрил бутадиен стирол. Этот тип материала обозначается более простой аббревиатурой ABC. Его отличительная черта — низкая стоимость. Однако срок эксплуатации у него невысокий.

Нередко можно встретить изделия, выполненные из комбинации этих 2 видов пластика. Кроме того, для повышения прочности и пожаробезопасности в материал добавляют различные примеси.

Скалер

Микросхемой скалера осуществляется обработка сигналов, приходящих от ПК. Скалер в большинстве случаев представляет собой многофункциональную микросхему, в состав которой обычно входят:

– микропроцессор;

– ресивер (приемник) TMDS, которым обеспечивается прием и преобразование в параллельный вид данных, передаваемых по интерфейсу DVI;

– аналого-цифровой преобразователь – АЦП (ADC), которым осуществляется преобразование входных аналоговых сигналов R/G/B;

– блок ФАПЧ (PLL), который необходим для корректного аналого-цифрового преобразования и синхронного формирования сигналов на выходе АЦП;

– схема масштабирования (Scaler), которая обеспечивает преобразования изображения с входным разрешением (например, 1024х768) в изображение с разрешением LCD-панели (например, 1280х1024);

– формирователь OSD;

– трансмиттер (LVDS), который осуществляет преобразование параллельных данных о цвете в последовательный код, передаваемый на LCD-панель по шине LVDS.

Кроме этих основных элементов, в составе некоторых скалеров можно выделить еще схему гамма-коррекции, интерфейс для работы с динамической памятью, схему фрейм-граббера, схемы конвертации форматов (например, YUV в RGB) и т.п.

Фактически, скалер является микропроцессором, оптимизированным под выполнение вполне определенных задач – обработку изображения. Скалер настраивается на формат входных сигналов, получая соответствующие команды от центрального процессора монитора.

Если в составе монитора имеется фрейм-буфер (оперативная память), то работа с ним является функцией именно скалера. Для этого многие скалеры оснащаются интерфейсом для работы с динамической памятью.

Пример функциональной схемы скалера GM5020, используемого в мониторе LG FLATRON L1811B, представлен на рис.5. Особенностью этого скалера является то, не содержит внутреннего LVDS-трансмиттера, и формирует сигналы цвета в виде параллельного 48-разрядного потока цифровых данных. При использовании скалера GM5020 требуется еще и внешний LVDS-трансмиттер, представляющий собой специализированную микросхему.

Что такое монитор

Для начала, разберемся что это за устройство. Перейдем к определению:

Под это описание могут подходить экраны мобильных устройств ( смартфонов и планшетов), дисплеи терминалов и телевизоры. В этом нет ничего удивительного — в современных реалиях вся эта техника контактирует с ЭВМ — меняется лишь способ подключения.

Если в ПК экран соединяется с видеокартой при помощи HDMI или VGA кабеля, то, например, в телефонах материнская плата соединяется с дисплеем посредством шлейфа. Так как в мобильных (и других) устройствах стоит вычислительный процессор. Это делает слова монитор, дисплей и экран синонимами.

Главное отличие ЭЛТ от ЖК мониторов

В основе работы ЭЛТ монитора лежит специальная стеклянная трубка, внутри которой вакуум. Так же, внутри стеклянной колбы находятся электронные пушки, испускающие поток заряженных частиц (электронов).

Эти электроны заставляют светиться точки люминофора, которым тонким слоем изнутри покрыта передняя стенка электронно-лучевой трубки. То есть энергия электронов превращается в свет, вот эти самые светящиеся точки и формируют изображение.

Принцип работы ЖК монитора совершенно иной. Здесь уже нет никаких трубок, а изображение формируется совершенно другим способом. Жидкокристаллические дисплеи уже имеют в своем названии указание на то, с помощью чего создается изображение на экране. Да да, именно жидкие кристаллы, которые были открыты еще в 1888 году, играют ключевую роль в формировании картинки.

Устройство LCD монитора больше напоминает слоеный пирог, каждый слой имеет свое назначение. Итак, можно выделить несколько слоев, из которых и состоит наш монитор.

Первый слой – это система подсветки ЖК матрицы, она может быть выполнена с применением люминесцентных ламп с холодным катодом, либо светодиодов. Вторым слоем идет рассеивающий фильтр, который позволяет повысить уровень равномерности подсветки всей матрицы. Далее идет первый вертикальный поляризационный фильтр, который пропускает только вертикально направленные световые волны. Четвертым слоем представлена сама матрица, представляющая собой две прозрачные стеклянные пластины, между которыми расположены молекулы поляризационного вещества – жидкие кристаллы. Пятым слоем идут специальные цветофильтры, отвечающие за окрас каждого субпикселя. Ну и последним слоем идет второй, уже горизонтальный поляризационный фильтр, который, как вы уже наверное догадались, пропускает только лишь горизонтальные волны. Вот и все устройство ЖК монитора. Разберем подробнее.

В жидкокристаллической матрице каждый кристалл отвечает за определенную точку в изображении на экране. Когда монитор работает, свет от системы подсветки проходит через слой жидких кристаллов и зритель видит некую “мозаику” из пикселей, окрашенных в разные цвета. Каждый пиксель состоит из трех субпикселей, красного, зеленого и синего.

С помощью этих трех базовых цветов экран способен отображать до 17 млн. различных оттенков цветов. Такая глубина цвета достигается различным количеством света, проходящего через каждый пиксель. 17 миллионов возможных сочетаний – 17 млн. возможных цветов.

Даже видео имеется, где крупным планом показана структура пикселей LCD монитора.

Любой свет, как известно, имеет направление, поскольку это еще и электромагнитная волна, она еще имеет поляризацию. Луч может быть вертикальным, горизонтальным, иметь любой промежуточный угол.

Очень важно, учитывая, что первый фильтр пропускает только вертикально направленные лучи. Излучение проходит сквозь каждый субпиксель и достигает второго поляризационного фильтра, который пропускает только горизонтальные лучи

Иначе говоря, не весь свет, излученный системой подсветки способен дойти до пользователя.

Кристаллы изменяют поляризацию световой волны, чтобы она прошла через второй фильтр. Вообще, жидкие кристаллы – крайне интересная субстанция. Их молекулы действительно ведут себя, как молекулы жидкого вещества, находясь в постоянном движении. Но как и положено кристаллам, их ориентация остается неизменной.

Ориентация кристаллов меняется только под воздействием электрического поля. Когда это происходит, субстанция начинает изменяться. Возможно выборочное изменение ориентации вплоть до субпикселя. То есть кристаллы играют роль крошечных оптических линз, которые меняют поляризацию световых волн.

Итак, жидкие кристаллы контролируют поляризацию, а значит и интенсивность света, проходящего через второй фильтр. Секрет устройства ЖК монитора заключается в том, что не каждый луч сможет добраться до зрителя, а интенсивность свечения каждого пикселя задается углом поворота (поляризацией) жидких кристаллов.

Ну а на этом здесь все, увидимся в следующих статьях блога pc-information-guide.ru, ах да, и да прибудет с вами апгрейд!

Принцип работы LCD дисплея

Управление поляризацией стало возможным за счет смены расположения длинных жидкокристаллических молекул в зависимости от электрического магнитного поля. Смена формы и расположения циенофенилов осуществляется в зависимости от того, с какой силой воздействует на них электромагнитное поле. Происходит смена углов преломления света и поляризация.

Это основные свойства, раскрывающие вопрос о том, как работает LCD монитор. Смена силы электромагнитного поля молекул жидких заставляет молекулы жидких кристаллов менять свое положение, в результате чего и формируется изображение.

1 ЖК-мониторы Принцип действия и свойства

2 ЖК — мониторы или LCD — Liquid Crystal Display (жидко- кристаллический дисплей) TFT Thin Film Transistors (тонко- пленочный транзистор)

3 Принцип действия Принцип действия основан на прохождении поляризованного света через кристалл, который может поворачивать плоскость поляризации света на некоторый угол.

4 Устройство ЖК — монитора

6 Параметры ЖК — мониторов размер экрана по диагонали — приводимое значение видимая область; собственное разрешение ЖК панели — в этом режиме обеспечивается наилучшее качество изображения; собственное разрешение размер элемента изображения (шаг точки); количество цветов, воспроизводимых ЖК – мониторами; уровень яркости и контрастности; угол обзора: о по вертикали, о по горизонтали ; время реакции (отклика) пикселов — лучшие активные матрицы обеспечивают время реакции 15 мс.

7 Достоинство ЖК — мониторов малые габариты и масса; отсутствие излучения; принципиальная возможность создавать ЖК – мониторы любого размера и формы; можно использовать в ноутбуках.

8 Недостатки ЖК — мониторов достаточно высокая цена; недостаточная яркость экрана; относительная ненадежность при эксплуатации;

9 Стандарты безопасности мониторов Стандарты, разработанные The Swedish Confederation of Professional Employees (Шведская Конфедерация Профессиональных Коллективов Рабочих) – ТСО: TCO92, TCO95, TCO99. MPRII был разработан SWEDAC (The Swedish Board for Technical Accreditation) и определяет максимально допустимые величины излучения магнитного и электрического полей, а также методы их измерения. Стандарты ТСО жестче, чем MPRII.

10 Собственное разрешение ЖК — мониторов Размер диагонали, дюйм Разрешение, пикселов x (15,1)1024 x x (18,1)1280 x x 1200

Микропроцессор

Микропроцессором, который в различных источниках может обозначаться как CPU, MCU и MICOM, осуществляется общее управление монитором. Основными его функциями являются:

– формирование сигналов для включения и выключения задней подсветки;

– управление яркостью ламп задней подсветки;

– настройка режима работы скалера;

– формирование сигналов управляющих работой скалера;

– обработка и контроль входных синхросигналов HSYNC и VSYNC;

– определение режима работы монитора;

– определение типа входного интерфейса (D-SUB или DVI);

– обработка сигналов от лицевой панели управления.

Управляющая программа микропроцессора, как правило, находится в его внутреннем ПЗУ, т.е. эта программ “прошита” в микропроцессоре. Однако часть управляющего кода, и особенно различные данные и переменные хранятся во внешней энергонезависимой памяти, которая представляет собой электрически перепрограммируемое ПЗУ – EEPROM. Микропроцессор имеет прямой доступ к микросхемам EEPROM.

Микропроцессор, как правило, является 8-разрядным и работает на тактовых частотах порядка 12 – 24 МГц. Микропроцессор, на самом деле, является однокристальным микроконтроллером, в составе которого, кроме CPU имеются еще:

– многоцелевые цифровые порты ввода/вывода с программируемыми функциями;

– аналоговые входные порты и цифро-аналоговый преобразователь;

– тактовый генератор;

– ПЗУ;

– ОЗУ и другие элементы.

Современные технологии TFT LCD

Для ЖК-мониторов основным элементом, определяющим качество изображения, является матрица TFT LCD. На сегодняшний день на рынке представлены три конкурирующие между собой базовые технологии ЖК-панелей и некоторое количество их разновидностей. Это Twisted Nematics (TN, раньше добавляли еще и +Film, однако сейчас других просто нет), In-Plane Shutter (IPS, S-IPS) и Vertical Alignment (VA, MVA, PVA). Не затрагивая технических особенностей данных технологий, которые широко обсуждаются на соответствующих технических сайтах в Интернете, остановимся лишь на их практических и рыночных аспектах.

a

б

в ИС высокой интеграции (Display engine) семейства ADE3xxx от ST Microelectronics (a) под управлением восьмиразрядного микроконтроллера (б) и формирователи выходного сигнала (в) – вот и все устройства на плате управления ЖК-дисплеем

TN. Самый старый и дешевый в производстве тип матриц, для него же характерно минимальное время отклика, что и обусловило его широкое распространение. Большинство 17-дюймовых дисплеев и до 50% 19-дюймовых содержат именно матрицы TN. На этом, пожалуй, достоинства заканчиваются, и начинается длинный список недостатков.

Специфическая, «жесткая» цветопередача, весьма далекая от эталонной (а с появлением «сверхбыстрых» панелей она еще ухудшилась); клиппинг в светлых областях изображения; малые углы обзора, особенно вертикальный; невысокая контрастность. К тому же «битые» пикселы (dead pixels) на таких матрицах пропускают свет, поэтому на экране они будут видны в виде яркой синей, красной или зеленой точки.

Но все же, если вам нужен монитор с минимальным смазыванием движущегося изображения, пока именно TN остается наилучшим выбором. Однако не стоит забывать, что при этом он совершенно не подойдет для работы с графикой.

Узнать такие матрицы довольно легко по потемнению картинки при взгляде снизу и выцветанию, вплоть до инвертирования светлых областей при взгляде сверху.

IPS/S-IPS. Характеристики матриц, выполненных по данной технологии (разработанной компанией Hitachi), являют собой прямую противоположность таковым для TN. IPS имеет впечатляющий список достоинств. Это и отличная цветопередача, и широчайшие углы обзора, и хороший контраст (глубокий черный цвет). Но преуспеванию IPS на рынке мешают ее недостатки: сложность в производстве (как следствие, дороговизна) и большое время реакции матрицы.

IPS может быть идеальным выбором для задач, связанных с обработкой статического изображения. А вот комфортно играть в компьютерные игры, увы, не получится. Кроме того, на рынке до сих пор нет IPS-матриц с технологией overdrive (подробнее о ней ниже), поэтому мониторы с такими матрицами выбирают преимущественно профессионалы в области графики.

Узнать матрицы IPS также легко: если взглянуть под углом на включенный монитор с черной заливкой на экране, то черный цвет будет иметь фиолетовый оттенок.

MVA/PVA. Технология MVA (Multi-domain Vertical Alignment) разработана компанией Fujitsu в качестве компромиссной между IPS и TN. Достоинства таких матриц: отличные углы обзора, неплохая цветопередача, высокая контрастность; однако время отклика по-прежнему не может сравниться с соответствующим показателем у TN.

Samsung производит матрицы PVA (Pattern Vertical Alignment) и S-PVA, которые, грубо говоря, являются усовершенствованными вариантами MVA. Корейской компании удалось значительно улучшить контрастность, вплоть до рекордной 1000:1, а также с помощью технологии overdrive серьезно уменьшить время отклика – теперь на топовых моделях 19-дюймовых мониторов этого производителя вполне можно комфортно играть в динамичные компьютерные игры.

Если обобщить весь опыт тестирования ЖК-мониторов в нашей Тестовой лаборатории, то именно PVA-матрицы на сегодняшний день видятся нам как оптимальный компромисс между малым временем отклика TN и качественной цветопередачей IPS. Поэтому дисплеи, оборудованные такими матрицами, могут в наибольшей степени претендовать на звание универсальных.

Популярные темы сообщений

• Приспособление к жизни в водной среде обитания

  Наверное, нет такого живого существа, которое бы обошлось без воздуха. Люди, а также некоторые млекопитающие никогда не смогут жить не только без суши, но еще и без воды. Конечно, многие существа обитают в открытых океанах и очень даже комфортно

• Многообразие грибов в жизни человека

  Раньше грибы относились к классу растений, но наука не стоит на месте и в 1970 годы их выделили в индивидуальное царство. Это разнообразнейшая группа живых организмов, обитающая во всех экосистемах на планете. В настоящее время насчитывается

• Статуя Зевса

  После того, как в Греции провели первые Олимпийские игры, прошло много лет. Теперь городу требовалось выйти на новый уровень. Первым делом приняли решение возвести в честь бога Зевса храм, который бы обозначал всю его мощь. Долго продолжалось

Дело не только в скручивании кристаллов

ЖК-панели TFT доминируют в индустрии дисплеев и используются в мониторах, телевизорах, телефонах, планшетах, автомобильных дисплеях и т. Д. Но это не единственная технология.

Телевизоры и мониторы иногда классифицируются как светодиодные, но только потому, что подсветка не является CCFL. В настоящих светодиодных дисплеях используется массив светодиодов для пикселей, но на самом деле они используются только для очень больших информационных экранов и, как правило, потребляют довольно много энергии.

OLED (органические светодиоды) лучше в этом отношении, и экраны, которые их используют, можно найти во всей индустрии смартфонов, а также популярны в телевизорах высокого класса. Светодиодные / OLED-дисплеи обладают превосходной цветопередачей и подлинным уровнем черного по сравнению с ЖК-панелями – это потому, что они не используют какой-либо фоновый свет. Сами пиксели излучают изображение, и они могут включаться и выключаться намного быстрее, чем может крутиться жидкий кристалл. Обратной стороной этого является то, что они не такие яркие, как ЖК-панели, и не работают так долго; по мере ухудшения качества изображения могут навсегда «застрять» (проблема, известная как выгорание ).

Кто-нибудь хочет 55-дюймовый OLED-монитор ? Кто-нибудь? Bueller? Изображение: CNET

Такие компании, как Samsung, LG и Sony, вложили значительные средства для решения этих проблем в еще одну развивающуюся технологию под названием microLED . По сути, это такие же источники света, которые мы видим вокруг, но они намного меньше. Первоначальные разработки показали, что они могут быть более яркими и надежными, чем OLED, и по-прежнему обеспечивать сверхбыструю производительность, но еще предстоит решить множество производственных проблем, прежде чем они станут массовыми.

Двадцать лет назад ЖК-мониторы все еще были очень дорогими , несмотря на бум продаж и резкое падение цен. На этом уроке анатомии мы можем понять, почему: это чрезвычайно сложные структуры, заполненные тысячами хрупких и крошечных компонентов. На их изготовление, надежное и дешевое, потребовались десятилетия. Но доведите его до совершенства, и теперь вы можете получить великолепные экраны для лечения ваших глаз по той же цене, что и твердотельный накопитель среднего размера или видеокарта низкого уровня.

Сегодня мониторы содержат миллионы пикселей, которые могут обновляться со сверхвысокой частотой, и все это заключено в стильные рамки. Если вы какое-то время не обновляли свой монитор, забудьте о новом процессоре, выберите вместо него красивый дисплей!

Итак, давайте наведем порядок в кинотеатре (бросив все части ноутбука в коробку) и приготовимся к следующему погружению в основы обычных технологий, так что следите за новостями.

На правах рекламы:

Cyber-Servise. IT-аутсорсинг на грани фантастики!

Город – Новокузнецк

Виды мониторов

Мониторы можно классифицировать по разным признакам. Но обычно их разделяют по типам экрана. Рассмотрим основные технологии, используемые в их производстве.

Жидкокристаллический

На данный момент является доминирующим типом. Появились еще 90-х годах и вначале использовались только в ноутбуках, т.е. там был нужен меньший размер и низкое энергопотребление. Отличались высокой ценой.

Свою большую популярность обрели в нулевых годах, благодаря сериалам, фильмам, играм и переходу телевидения на HD разрешение.

ЭЛТ — CRT

Первые доступные мониторы появились благодаря этой технологии. Вначале их встраивали в корпус вместе с клавиатурой и другими компонентами системы в большом корпусе.

Только к концу 80-х годов появились цветные модели, которые смогли качественно отображать картинку в разрешении 1024 х 768 пикселей. Технология CRT довольно долго оставалась доминирующей на рынке и очень популярной, т.к. качество картинки и углы обзора в 180 градусов были для многих очевидным выбором. А ЖК такого на тот момент просто предложить не могли.

Органический светодиод

Относительно новая технология. Модели с OLED экранами. Более контрастная картинка, лучшие углы обзора, но для показа документов с ярким фоном или просто белым — требуют больше мощности. Имеют очень неприятную особенность — выгорание пикселей, что отталкивает многих от их покупки. Через несколько лет их использования от былого цвета не остается и следа. Но, это пока.

Интересно! Также есть и другие виды, но они не такие популярные и редко, где используются.