DDC- EEPROM
Все современные мониторы поддерживают технологию Plug&Play, которая предполагает передачу от монитора в сторону ПК паспортной и конфигурационной информации о мониторе. Для передачи этих данных используется последовательный интерфейс DDC, которому на интерфейсе соответствую сигналы DDC-DATA (DDC-SDA) и DDC-CLK (DDC-SCL). Сама паспортная информация хранится в еще одном EEPROM, который, практически, напрямую соединен с интерфейсным разъемом. В качестве EEPROM используются те же микросхемы 24C02, 24C04, 24C08, а также может использоваться и более специализированная – 24C21.
.1 Резистивные сенсорные экраны
Принцип действия резистивного сенсорного экрана заключается в следующем
(рис. 5). Сенсорный экран состоит из стеклянной панели и гибкой пластиковой
мембраны с нанесёнными как на панель, так и на мембрану резистивным покрытием.
Между стеклом экрана и гибкой мембраной равномерно распределены микроизоляторы,
которые не позволяют контактировать проводящим поверхностям по активной области
экрана. Когда на экран воздействуют, нажимая на него, резистивные покрытия
панели и пластиковой мембраны между собой замыкаются и в точке соприкосновения
изменяется удельное сопротивление, которое регистрируется контроллером панели и
с помощью аналогово-цифрового преобразователя преобразовывается в координату
точки прикосновения.
К сильным сторонам резистивных экранов можно отнести достаточную простоту
и малую стоимость, весьма неплохую чувствительность, а также восприимчивость
экрана не только к пальцам руки, но и к любым касающимся его предметам.
Слабые стороны резистивных экранов – плохое светопропускание (для
устранения этого недостатка приходится использовать более яркую подсветку), и
плохая поддержка экраном множественных нажатий (мультитач). Вследствие
конструктивных особенностей резистивные экраны не могут определить силу нажатия
и подвержены механическому износу.
Рисунок
5
Корпус
Логично, что всю электронную начинку необходимо впихнуть в прочный корпус для ее сохранности. Тут уже прикладывают руку дизайнеры, назначение которых – создать привлекательный для потребителей девайс.
Именно внешний вид может стать решающим фактором при покупке монитора, ведь в большинстве случаев, в одном ценовом сегменте, дисплеи имеют одинаковые технические характеристики.
Вариантов реализации несколько: в «классическом» виде монитор покоится на подставке, которая должна обеспечивать необходимый угол наклона. Некоторые модели ставятся на рабочий стол прямо нижней кромкой, а сзади выдвигается специальный упор, не дающий устройству упасть.
Кроме того, существует ряд моделей, с уже готовыми кронштейнами для крепления монитора на стене. На корпусе же крепятся слоты для подключения видеокарты и кабеля питания.
Текст на мониторах высокого разрешения
Стандартное разрешение на больших мониторах в 2000–2010-х — 72 точки на дюйм. Этого достаточно, чтобы смотреть на картинку с расстояния примерно полметра. Но когда такой экран применялся в смартфонах, пиксели были конкретно видны — потому что мы держим телефон ближе к глазам.
В 2010 году Apple в числе первых внедрили в смартфон экран высокого разрешения — 326 точек на дюйм. Это было сделано, чтобы люди не замечали пикселей, когда держали экран на расстоянии 20–30 см от глаз. Разница была заметной. Вот картинки из Википедии:
Стандартный дисплей с разрешением 72 точки на дюйм
Retina-дисплей с разрешением 326 точек на дюйм
Дальше подобные экраны просочились во все смартфоны и планшеты. Сейчас даже в ноутбуках часто используют разрешения от 200 точек на дюйм, не говоря уже о смартфонах.
Это привело к тому, что теперь текст на экране выглядит ещё лучше:
Мы пересчитали одну и ту же надпись с 72 на 300 точек в «Фотошопе». Пересчёт сделал так, что на один старый пиксель теперь приходится 16 новых
Рис.8
Кроме этих трех вариантов построения монитора можно ввести и еще один вариант. Он отличается тем, что в мониторе используется такой скалер, который не имеет встроенного LVDS-трансмиттера. В этом случае трансмиттеру соответствует отдельная микросхема, которая устанавливается на основной плате между скалером и LCD-панелью. LVDS-трансмиттер осуществляет преобразование параллельного (24 или 48 разрядного) цифрового потока данных, сформированного скалером, в последовательные данные шины LVDS. LVDS-трансмиттер представляет собой микросхему общего применения, которая может использоваться в любых мониторах. Такая схемотехника, с внешним LVDS-трансмиттером, также характерна, в большей степени, для мониторов более высокого класса, т.к. в них применяются специализированные скалеры с меньшим количеством дополнительных функций. Пример блок-схемы монитора с подобной схемотехникой представлен на рис.9. В качестве примере монитора с таким построением, можно назвать модель LG FLATRON L1811B.
Принцип работы
Управление поляризацией в ЖК мониторах при помощи электродов
Исходя из этого, разработчики оснастили дисплеи достаточным количеством электродов, которые создают различные электромагнитные поля в разных частях экрана (в каждом пикселе). Благодаря этому решению они получили возможность, при соответствующем управлении потенциалами этих электродов, воспроизводить на экране дисплея буквы и даже сложные многоцветные изображения. Эти электроды могут быть любой формы и помещены в прозрачный пластик.
Благодаря современным инновациям в технологии, электроды очень малы и практически незаметны невооруженным глазом. В результате на относительно небольшой площади дисплея можно разместить относительно большое количество электродов, что увеличивает разрешение ЖК-дисплея. Это, в свою очередь, улучшает качество отображаемых изображений и воспроизводит даже самые сложные изображения.
Получение цветного изображения
Принцип работы ЖК-мониторов включает в себя довольно сложные процессы. Однако это гарантирует, что пользователь получит высококачественное изображение на своем мониторе. Для отображения цветного изображения ЖК-дисплей нуждается в подсветке, которая позволяет свету светить с задней стороны экрана. Это позволяет пользователям наблюдать максимальное качество изображения даже в затемненном помещении.
Принцип работы ЖК-мониторов для отображения цветных изображений основан на использовании одних и тех же трех основных цветов:
- Синий;
- Зеленый;
- Красный.
Для получения этих спектров используются три фильтра, которые отфильтровывают остальную часть видимого спектра. Комбинируя эти цвета для каждого пикселя (ячейки), можно получить полноцветное изображение.
На сегодняшний день существует два способа получения цветного изображения:
- Использование нескольких фильтров, расположенных один за другим. Это приводит к небольшой доле проходящего света.
- Использование свойств жидкокристаллических частиц. Для того чтобы отразить (или поглотить) излучение нужной длины, можно изменять интенсивность электромагнитного поля, что влияет на выравнивание частиц жидкого кристалла и, таким образом, на фильтрацию излучения.
Каждый производитель выбирает свой вариант цветопередачи изображения. Стоит отметить, что первый метод более простой, но второй — более эффективный. Стоит также отметить, что для улучшения качества изображения современных ЖК-дисплеев, имеющих высокое разрешение экрана, используется технология STN, которая позволяет поворачивать плоскости поляризации света в кристаллах на 270˚. Также были разработаны такие типы матриц, как TFT и IPS.
Наиболее распространенными матрицами сегодня являются TFT и IPS.
TFT означает тонкопленочный транзистор. Другими словами, это тонкопленочный транзистор, который управляет пикселем. Толщина такого транзистора составляет 0,1 — 0,01 мкм. С помощью этой технологии можно добиться еще более высокого качества изображения, контролируя каждый пиксель.
Технология IPS — это новейшая разработка для достижения максимально возможного качества изображения. Он обеспечивает максимальные углы обзора, но имеет большее время отклика. Другими словами, он медленнее реагирует на изменения напряжения. Однако разница во времени между 5 мс и 14 мс абсолютно незаметна.
Векторные шрифты и проблема с ними
В векторных шрифтах рисунок букв задаётся не пикселями, а формулами: прямыми линиями и кривыми. Например, чтобы с помощью векторной графики нарисовать круг (допустим, это будет точка), можно использовать несколько отрезков кривой с контрольными точками. На примере ниже круг рисуется восемью отрезками:
Из Википедии: пример работы векторной графики. Круг рисуется восемью отрезками, между которыми стоят дополнительные восемь контрольных точек. Можно было обойтись и меньшим количеством, но решили так
Векторные шрифты хороши тем, что их можно бесконечно масштабировать — делать крупнее или мельче, и компьютер пересчитает формулы, чтобы вывести текст как положено.
А проблема в том, что при пересчёте шрифта компьютер должен решить, какие пиксели включать, а какие — нет. За это отвечают алгоритмы сглаживания. Если алгоритмы хорошие, то текст будет выглядеть красиво, а если нет — то нет. Давайте посмотрим на варианты.
Слайд 3Монитор на основе ЭЛТОсновные характеристики ЭЛТ-мониторовДиагональ экрана. Считается расстояние от противоположных
верхнего и нижнего угла соответственно (проведите линию от правого нижнего угла к левому верхнему). Самыми популярными считались диагонали 15 и 17 дюймов соответственно.Размер зерна экрана монитора. Отверстия, находящиеся в цветоделительной маске монитора, располагаются на определенном расстоянии. Чем оно меньше, тем выше качество изображения. Размер зерна экрана как раз показывает расстояние между ближайшими отверстиями. Соответственно чем меньше эта характеристика, тем качественней монитор.Потребляемая мощность. Измеряется в Вт.Покрытие экрана.Защитный экран. Научным путем было доказано, что излучение, которое вырабатывают ЭЛТ-мониторы, вредно сказывается на здоровье человека. Поэтому их стали оснащать специальными защитными экранами, которые должны были снизить уровень излучения. Существуют три типа – стеклянные, сеточные и пленочные.Недостатки следующие:большие габариты;излучения и тепловыделение в больших количествах;значительная энергоемкость.
Их разделяют на следующие типы:Электронно лучевые мониторы с теневой маской – самый популярный тип среди производителей компьютерных мониторов. Отличается выпуклой формой монитораЭЛТ с апертурной решеткой, состоящей из вертикальных линийМониторы с щелевой маской
Технология CRT
Эту технологию можно считать самой старой, так как за основу в ней берется электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). Хотя CRT-технология применяется уже несколько десятков лет, тем не менее, она до сих пор — актуальна и по качественным характеристикам картинки (четкость, разрешение, цветопередача) не уступает современным и более дорогим методам формирования картинки. Еще одним плюсом CRT является большая надежность электросхем и длительность беспрерывной эксплуатации трубки, превышающая предел 10 000 часов.
Несмотря на несомненные достоинства, CRT-аппараты все же уступают по некоторым показателям современным устройствам.
- Агрегаты имеют большую массу (несколько десятков килограмм). Сделай производитель их чуть легче, была бы возможность более удобной транспортировки и монтажа данного оборудования.
- Уровень яркости находится в пределах от 100 до 300 ANSI-лм, в то время как в современных аппаратах уровень может достигать 10 000 ANSI-лм и более. По этой причине просмотр видео возможен только в хорошо затемненном помещении.
- Чтобы добиться хорошего качества изображения, требуется провести массу настроек, и без привлечения специалиста порой трудно обойтись.
Внутри CRT-видеопроектора находятся 3 ЭЛТ, имеющие экраны с диагональю от 7 до 9 дюймов. Каждая ЭЛТ предназначается для того, чтобы выводить один цвет (зеленый, красный, синий) цветовой модели RGB.
Принцип работы проектора можно описать следующим образом: входной сигнал разделяется на составляющие по цвету, которые участвуют в управлении модуляторов. При этом интенсивность луча начинает меняться. В этот момент луч, проходя через магнитное поле и отклоняющую систему, подвергает поверхность экрана с нанесенным фосфорным покрытием сканированию изнутри. После этого, на экране происходит создание одноцветной картинки. Далее, через объектив происходит проецирование ее на наружный экран.
В итоге на внешнем экране одновременно проецируется 3 изображения, при смешивании которых получается полноцветная картинка.
Старая школа: единый растровый шрифт на уровне железа
Первые компьютеры выводили текст очень прямолинейно: в них были записаны рисунки каждой буквы, эти рисунки выводились по команде. Все рисунки букв были одного размера и начертания, но можно было задать другой цвет.
Например, в операционной системе MS DOS использовался шрифт, который физически записывался в памяти вашего устройства вывода видео. Чаще всего это был шрифт, известный как Code Page 437. Вот его приближение:
Шрифт More Perfect DOS VGA на основе стандартных букв, использованных в видеоустройствах эпохи VGA. Автор — Адам Мур LÆMEUR
Плюс такого шрифта в том, что можно было попиксельно разработать каждую букву и добиться максимальной читаемости на мониторах того времени. Не нужно было разрабатывать десятки начертаний и вариантов текста, поэтому можно было сделать хорошо какой-то один.
Но такого подхода явно недостаточно, если мы хотим видеть на экране красивые шрифты. Тогда нужно использовать векторную графику.
LCD мониторы
В общих чертах конструкция жидкокристаллической панели выглядит следующим образом. Это слоеный пирог из двух стекол (или гибких прозрачных полимеров) по совместительству выполняющих роль электродов и слоя жидких кристаллов между ними, а по краям пирога расположены два линейных поляризационных фильтра с взаимно перпендикулярной ориентацией.
Свет от неполяризованного источника света проходит через первый поляризационный фильтр и становится поляризованным по горизонтали, дальше он попадает в слой жидких кристаллов. Кристаллы при этом расположены относительно друг друга и поляризационных фильтров строго определенным образом, они закручены в спираль. Таким образом свет пройдя через них меняет угол на 90 градусов и беспрепятственно выходит через верхний поляризационный фильтр расположенный с другой стороны панели и ориентированный вертикально. В итоге мы видим свет или по-другому точка светится.
Однако, если на электроды подать напряжение, то под действием электрического поля жидкие кристаллы начинают менять свою ориентацию в пространстве раскручивая спираль и свет уже не может пройти через второй поляризационный фильтр и получается черный цвет. Если дополнить эту систему цветными фильтрами, то получится цветной монитор. В дисплеях без подсветки принцип тот же, но используется отраженный свет от внешних источников.
У ЖК мониторов есть несколько важных характеристик. Одной из основных является физический размер экрана, который принято измерять в длине диагонали и обозначать в дюймах. Однако одной диагонали недостаточно, чтобы понять размеры дисплея и поэтому используется еще такой параметр как соотношение сторон.
Наиболее распространенными являются 4:3, 5:4, 16:9, 16:10. Соотношение показывает, насколько ширина экрана отличается от высоты. Соотношения сторон 4:3 означает, что ширина составляет 4 условных единицы, а высота только 3 или по-другому ширина в 1,33 раза больше высоты. Если за условную единицу взять 10 сантиметров, то получится ширина равна 40 см, а высота 30 см. Первые два соотношения относятся к так называемым прямоугольным, а вторые два к широкоформатным мониторам.
Изначально мониторы выпускались, как и старые телевизоры в пропорциях близких к квадрату, что довольно удобно для повседневной работы за компьютером. Однако с развитием технологий и появления HD видео производители решили, что для большего погружения в атмосферу фильма или игры экран следует делать более вытянутым в ширину, что якобы задействует периферийное зрение. Со временем пошли еще дальше и появились сверхширокоформатные мониторы с соотношением сторон 21:9.
Другой характеристикой, тесно связанной с диагональю, является разрешение монитора, выражаемое в количестве ячеек (пикселей) содержащихся в матрице по ширине и высоте. Например, 1280×768, 1366×768, 1280×1024, 1920×1080, 2460×1440 и так далее. Чем их больше, тем четче и детальней будет изображение. Поскольку размер пиксела должен быть достаточно маленьким, чтобы оставаться неразличим для человеческого глаза, то увеличение диагонали автоматически требует увеличения разрешения матрицы. Узнать разрешение своего монитора онлайн вы можете здесь.
Таким образом каждый монитор имеет физическое разрешение так же называемое наитивным. Это важный момент так, как только в этом разрешении изображение получается наиболее четким. Если изменить разрешение в меньшую сторону программным способом, например, 1920×1080 превратить в 1366×768 то качество картинки заметно ухудшится. Это происходит из-за того, что теперь точку, которая раньше показывалась одним пикселем теперь надо показывать дробным числом пикселей, и чтобы этого избежать применяются различные алгоритмы, но они ухудшают качество изображения.
Конечно мониторы имеют еще множество других характеристик, влияющих на их потребительские свойства, но их мы рассмотрим отдельно в другой раз. Компьютерные мониторы и экраны ноутбуков можно выключать программным способом по собственному желанию, не используя кнопку питания на корпусе.
Виды мониторов для ПК и чем они отличаются
Перед тем, как выбрать устройство такого типа, посмотрим, какие виды мониторов для компьютера существуют и чем они отличаются. Так можно будет понять, какой продукт оптимально подойдет в конкретном случае.
Рассмотрим основные типы дисплеев в плане конструкции:
- ЭЛТ (CRT). Были популярными в 80-х и 90-х годах ХХ века. Внутри располагается электронно-лучевая трубка, заряженная определенными частицами. Именно она отвечает за формирование изображения на экране. Такие дисплеи отображали цвета неплохо, но обладали малым разрешением. К тому же, размеры у них были внушительные. А вес еще больше. Неудивительно, что к середине 2000-х они исчезли с рынка. Хотя в некоторых организациях пока еще можно встретить эти габаритные модели.
- ЖК (LED, TFT, IPS VA). Технология, которая пришла на смену электронно-лучевой трубке. Под верхним слоем экрана располагается стеклянная панель (матрица) с жидкими кристаллами. Они активируются в определенном порядке и отображают цвета RGB. Эта технология позволила сделать экраны компактнее. Также увеличилось разрешение, четкости и яркость картинки. Но главное – мониторы стали весить меньше. Это самый распространенный тип дисплеев. Конструкция одна – только матрицы разные.
- Плазменная панель. Такие панели основывались на матрице, основную роль в которой играл газ определенного свойства. Там не было субпикселей: только отдельные диоды, которые светились самостоятельно. Не требовалось никакой подсветки. Плазменные экраны обладали высокой контрастностью, правильными цветами и хорошей частотой. Однако они были дороги и недолговечны. К тому же, потребляли слишком много энергии. Потому их полностью вытеснили ЖК-панели.
А теперь рассмотрим типы мониторов, исходя из их предназначения. Ведь далеко не все модели взаимозаменяемы. К примеру, дизайнер никак не сможет работать с дешевым дисплеем, предназначенным для офиса.
Выделяют следующие типы:
Офисные. Как правило, эти экраны основаны на дешевых TN матрицах. У них скромные углы обзора, средняя цветопередача и слабая подсветка. Они подходят исключительно для работы. Смотреть кино на них и тем более играть не рекомендуется: картинка будет некачественной. Зато как бюджетные офисные дисплеи эти устройства идеальны.
Для дома. Эти мониторы имеют увеличенную диагональ и могут комплектоваться матрицей IPS. У них более достоверная цветопередача, широкие углы обзора и привлекательный дизайн. Эти универсальные продукты подходят практически для любых занятий: просмотр кино, игры, серфинг в интернете и прочее.
Для дизайнеров и фотографов. Особенность таких дисплеев – матрица. Это обязательно IPS, VA или OLED. Дизайнеры нуждаются в правильной цветопередаче. Поэтому к мониторам требования особые. Как правило, у таких мониторов большие диагонали (27 дюймов и выше). Специально для того, чтобы можно было работать с мелкими объектами.
Игровые. Это особые устройства. Игровые мониторы для ПК обычно оснащаются TN матрицами
У них самый маленький отклик, что важно для игр. Также у таких девайсов повышенная частота обновления
Есть модели со значениями 155 и 240 Герц. Геймерский продукт для профессиональных игроков обычно дороже.
Теперь вы знаете, какой монитор подобрать для той или иной задачи. Конечно, от класса дисплея зависит не только его цена, но и качество отображаемой картинки. Тем не менее, это далеко не все
При выборе нужно обращать внимание и на другие особенности продуктов
Преимущества LCD-мониторов
- Низкая стоимость. Это объясняется тем, что материалы и электроэнергия для ЖК-дисплеев используются в меньших количествах и стоят дешевле. В результате легко найти недорогой ЖК-телевизор с разрешением 4K. А цена устройств с таким экраном примерно в 10 раз ниже, чем аналогичных устройств с OLED-экраном.
- Более четкая картина. По сравнению с OLED-дисплеями, которые также пользуются спросом на рынке, ЖК-мониторы гораздо более четкие. Поэтому они лучше передают цвета, четкость и контрастность. Прежде всего, это связано со сроком службы отдельных светодиодов. В конце концов, в OLED-дисплеях они изнашиваются гораздо быстрее. Причина — равномерность светового потока.
- Отсутствие статистической напряженности. У каждого в жизни был телевизор с ламповым дисплеем. На нем обычно всегда скапливается много пыли, а при прикосновении к экрану можно получить легкий удар током. Эти проблемы не возникают с ЖК-мониторами. А напряжение, приложенное к жидкому кристаллу, настолько мало, что не может даже вызвать статическое напряжение.
- Меньшие размеры устройства. Жидкокристаллический экран не занимает много места в устройстве. Пиксели занимают очень мало места. А по толщине такие экраны составляют максимум 5 сантиметров. В отличие от них, трубчатые дисплеи занимали много места.
- Антибликовое покрытие. Встроенная поляризационная пленка устраняет любые блики. Это очень полезно, когда экран находится под прямыми солнечными лучами. В результате вы не увидите ни бликов, ни отражений. В итоге экран будет казаться немного темнее, чем есть на самом деле.
- Низкое энергопотребление. Подсветка пикселей и доступ к напряжению являются основными источниками энергопотребления ЖК-монитора. Таким образом, эти экраны и дисплеи потребляют значительно меньше энергии, чем другие типы экранов.
- Срок службы. Срок службы ЖК-мониторов намного дольше, чем у других экранов — OLED, LED или CRT. Это связано с тем, что срок службы подсветки варьируется от 25 000 часов и даже больше.
Слайд 5Жидкокристаллические мониторыЖК-мониторы также известны как LCD-мониторы (Liquid Crystal Display). Такие мониторы
сделаны из жидкого вещества. Они также обладает свойствами характерными для кристаллических тел.Изюминка данной технологии заключается в том, что электрическое напряжение может изменить форму молекулы этого жидкого вещества. В результате таких модификаций изменяются свойства светового луча и, соответственно, само изображение.
Сам дисплей состоит из следующих компонентов:Корпус;Источники света;Набор проводов;ЖК-матрица.Последняя, в свою очередь, включает в себя следующие компоненты:Два поляризационных фильтра;Два прозрачных электрода;Между электродами располагается слой молекул.
.2 Превосходства мониторов CRT над LCD
. LCD-дисплеи оптимизированы для работы только с одним
разрешением. Например, для 15-дюймового монитора оптимальное разрешение – 1024
x 768 точек. Если в вашей работе требуется перенастройка монитора на различные
разрешения, что актуально в CAD-приложениях, то такой дисплей не может
считаться оптимальным решением.
. LCD-дисплеи плохо переносят экстремальные температуры. При
температуре ниже -32° они кристаллизуются и разрушаются, а при высоких температурах
изображение расплывается.
. LCD-панели имеют ограниченный угол обзора.
. LCD-мониторы менее пригодны для передачи непрерывного
видеоизображения.
. LCD-мониторы пока имеют более высокие цены.
. LCD-мониторы имеют большую склонность к дрожанию, чем CRT-дисплеи.
. Изготовление LCD-мониторов с диагональю более 21 дюйма
экономически невыгодно; их будут производить по другим технологиям.
5.
Принцип работы сенсорного монитора
Сенсорный экран (touch монитор) – это монитор, который чувствителен к
прикосновениям, позволяющий людям работать с компьютером с помощью касаний к
картинкам и словам.
Существует три основных вида сенсорных технологий:
. Резистивные
. Поверхностно акустически волновые (ПАВ)
. Емкостный
3. Частота обновления экрана ЖК монитора
4.1. Требуемая частота монитора для просмотра 3D
Для использования активных и поляризационных 3D очков используются LCD матрицы, имеющие частоту обновления экрана 120 Гц. Это необходимо для того, чтобы разделить изображения для каждого глаза, при этом частота для каждого глаза должна составлять не менее 60 Гц. Мониторы с частотой 120 Гц можно использовать и для обычных 2D фильмов или для игр. При этом плавность движений заметно лучше, нежели в мониторах с частотой 60 Гц.
Помимо этого, в таких мониторах используются специальные лампы или LED (светодиоды) подсветка, имеющая еще более высокую частоту мерцания, которая составляет около 480 Гц. Это в свою очередь существенно уменьшает нагрузку на органы зрения.
В современных мониторах можно встретить два метода реализации подсветки матрицы:
- LED – светодиодная подсветка;
- Люминесцентные лампы.
Все крупные производители переходят на использование LED подсветки, так как она имеет значительные преимущества перед люминесцентными лампами. Они ярче, компактнее, экономичнее и позволяют достичь более равномерного распределения света.
Благодаря использованию новейших технологий ЖК-мониторы абсолютно не уступают своим прямым конкурентам – плазменным панелям, а в некоторых случаях даже превосходят их.
Сейчас технологии плоскопанельных и жидкокристаллических мониторов являются наиболее перспективными. Хотя в настоящее время на долю ЖК-мониторов приходится лишь около 10% продаж во всем мире, этот сектор рынка является наиболее быстрорастущим (65% в год).
Принцип работы
Экраны LCD (Liquid Crystal Display, жидкокристаллические мониторы) сделаны из вещества (цианофенил), которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Фактически это жидкости, обладающие анизотропией свойств (в частности, оптических), связанных с упорядоченностью в ориентации молекул.
Рисунок 1. Конструкция ЖК-дисплея.
Рисунок 2. Плоскость поляризации.
Рисунок 3. Плоскость поляризации.
Рисунок 4. Поляризация светового луча.
Технологии STN, DSTN, TFT, S-TFT
STN — сокращение от Super Twisted Nematic. Технология STN позволяет увеличить торсионный угол (угол кручения) ориентации кристаллов внутри LCD с 90° до 270°, что обеспечивает лучшую контрастность изображения при увеличении размеров монитора.
Рисунок 5. Конструкция ЖК-матрицы.
Электронно-лучевые мониторы ($CRT$)
Изображение создается с помощью пучка электронов, которые выпускает электронная пушка. Высокое электрическое напряжение разгоняет пучок электронов, который падает на внутреннюю поверхность экрана, покрытую люминофором (вещество, которое светится под действием пучка электронов). Система управления пучком прогоняет его построчно по всему экрану (создает растр) и регулирует его интенсивностью (яркостью свечения точки люминофора).
$CRT$-монитор излучает электромагнитные и рентгеновские волны, высокий статический электрический потенциал, которые оказывают неблагоприятное воздействие на здоровье человека.
Рисунок 1. Электронно-лучевой монитор
Как устроен LCD дисплей
Устройство LCD дисплея напоминает собой сэндвич. То есть, различные слои наложены друг на друга. В основе лежат пластины из стекла или, редко, из пластика. А между этими пластинами находится «начинка»:
- тонкоплёночный транзистор,
- цветной фильтр, который содержит основные цвета (красный, зелёный и синий),
- слой жидких кристаллов.
Источником света в LCD мониторах являются флуоресцентные лампы или светодиоды.
ЖК матрица
Основой LCD дисплея является матрица. ЖК матрица же состоит из различных слоёв:
- рассеиватель света,
- электроды,
- стекло,
- поляризаторы,
- слой с жидкими кристаллами.
Изображение строится с помощью целого массива пикселей. Которые, в свою очередь, снабжены светодиодами красного, зелёного и синего цвета.
Пассивная матрица
Принцип работы пассивной матрицы состоит в том, что каждая строка и столбец дисплея имеет собственный драйвер. И этот драйвер быстро выполняет анализ сигнала для активации необходимых пикселей. Но в современных реалиях, при увеличении размеров монитора и параметров яркости, изготовление таких матриц становится затруднительным. Потому как приходится увеличивать мощность потока энергии через линию управления. И из-за этого светодиоды в таких дисплеях больше подвержены выгоранию.
Активная матрица
Этот вид матриц решает проблемы с потребляемой энергией за счёт внедрения TFT технологии. Тонкоплёночные транзисторы управляют током через светодиод. А значит, управляют и яркостью отдельного пикселя. В этом случае через матрицу может проходить и более слабый ток для понижения яркости экрана.
Таким образом, яркость, контрастность и отображение цвета на таких матрицах лучше. А потребляемая энергия меньше.
Модуль подсветки
Каждый LCD дисплей снабжён модулем подсветки, который и создаёт свет. Потому что, без дополнительного внутреннего свечения человеческий глаз попросту не распознает изображение.
На базе флуоресцентных ламп
Такой тип подсветки позволяет получить различные цвета, в том числе и белый цвет экрана, который чаще всего используется в LCD дисплеях. Потребление электроэнергии при подсветке флуоресцентными лампами невелико. Однако для стабильной работы нужен источник переменного напряжения 80-100 В.
Дисплеи с такой подсветкой потребляют меньше энергии, но срок службы не так уж и велик.
На базе светодиодов
В отличие от предыдущей схемы подсветки, светодиоды дают более продолжительный срок эксплуатации. А также большую яркость экрана. Такая подсветка может работать и без преобразователей. Но необходима установка токоограничительных транзисторов.
Модуль управления
Плата управления является важным узлом в устройстве дисплея.
Именно на этой плате располагается основная распиновка и два микропроцессора, отвечающие за функционирование монитора.
Первый микропроцессор это восьми битный микроконтроллер. Он отвечает за ряд простых, но очень нужных функций:
- работа кнопочной панели,
- включение и выключение монитора,
- функционирование подсветки.
Для того чтобы настройки монитора не сбивались, к этому микроконтроллеру прилагается схема памяти.
Назначение второго микропроцессора куда обширней. Ведь он отвечает за обработку аналогового сигнала и подготовку его вывода на ЖК-панель.
Таким образом, плату управления можно назвать мозгом дисплея. Потому что всё управление ЖК дисплеем проходит именно в цифровом виде. Сигнал, проходящий с видеокарты, попадает сюда, после чего мы и получаем изображение.
Блок питания
Блок питания ЖК монитора служит для преобразования переменного сетевого напряжения — 220V в постоянное, но небольшой величины, от 4 до 12V.
Стоит отметить, что некоторые неисправности ЖК мониторов возникают именно из-за проблем с блоком питания. Потому как из-за сильных скачков напряжения транзисторы перегорают.
Корпус
Всё, что было перечислено выше, упаковано в корпус монитора. В плане характеристик корпуса всё зависит от фантазий разработчиков. Будь то форма или материал, из которого он изготовлен.
Интересной частью корпуса является панель управления монитором. В этой роли выступают как обычные механические кнопки, так и интерактивные иконки на самом экране. А также каждый монитор снабжён всей необходимой распиновкой. А некоторые даже разъёмами для аудиосистемы.
