Из чего состоит монитор

ЖК-дисплей устроен как сэндвич: несколько слоев уложены друг на друга. Внутренние слои состоят из стекла или, в некоторых случаях, пластиковых пластин. Между этими слоями находятся основные компоненты, в том числе:

• тонкопленочный транзистор
• цветовой фильтр, содержащий основные цвета (красный, зеленый и синий)
• слой жидких кристаллов

В качестве источника света в ЖК-мониторах используются люминесцентные лампы или светодиоды.

ЖК-матрица

Основой ЖК-дисплея является матрица. Она состоит из нескольких слоев: светорассеивателя, электродов, стекла, поляризаторов и слоя жидких кристаллов.

• Матрица состоит из рассеивателя света, электродов, стекла, поляризаторов и слоя жидких кристаллов.
• Массив пикселей, оснащенных красными, зелеными и синими светодиодами, используется для создания изображения.

Концепция пассивной матричной технологии основана на использовании отдельных драйверов для каждой строки и столбца дисплея. Эти драйверы эффективно анализируют сигнал и активируют необходимые пиксели. Однако по мере увеличения размеров мониторов и повышения уровня яркости производство таких матриц становится все более сложным. Это связано, прежде всего, с необходимостью выдерживать большие потоки мощности через линии управления, что, в свою очередь, делает светодиоды в таких дисплеях более восприимчивыми к перегоранию.

Благодаря использованию технологии TFT эта матрица решает проблему энергопотребления. Ток, проходящий через светодиод, регулируется тонкопленочными транзисторами, которые, в свою очередь, регулируют яркость каждого пикселя. Следовательно, через матрицу может проходить меньший ток, что снижает яркость экрана.

В результате дисплеи на таких матрицах отличаются повышенной яркостью, контрастностью и цветопередачей, потребляя при этом меньше энергии.

Модуль подсветки

Каждый ЖК-экран поставляется с модулем подсветки, который генерирует свет. Это необходимо, потому что человеческий глаз не способен воспринимать изображение без дополнительной внутренней подсветки.

Такая форма подсветки позволяет получить различные цвета, например, обычный белый цвет экрана, который часто используется в ЖК-дисплеях. При использовании флуоресцентной подсветки потребление энергии минимально. Однако важно отметить, что для стабильной работы необходим источник переменного напряжения в диапазоне 80-100 В.

Поэтому дисплеи, оснащенные таким типом подсветки, обладают меньшим энергопотреблением, но при этом имеют меньший срок службы.

По сравнению с предыдущей схемой подсветки, светодиоды обеспечивают более длительный срок службы, а также более яркий экран. Кроме того, эта система подсветки может работать без преобразователей, хотя установка токоограничивающих транзисторов необходима.

Плата управления играет важную роль в устройстве дисплея. Она служит главным концентратором, где расположены основные выводы и два микропроцессора, отвечающие за функциональность монитора.

Первый микропроцессор — восьмибитный микроконтроллер. Ее основная функция заключается в выполнении нескольких важных задач, включая управление кнопочной панелью, включение и выключение монитора, а также управление подсветкой.

Чтобы не запутаться в настройках монитора, этот микроконтроллер сопровождается схемой памяти, которая помогает сохранять и извлекать необходимые конфигурации.

Роль второго микропроцессора гораздо шире. Он отвечает за обработку аналогового сигнала и подготовку его к выводу на ЖК-панель.

Блок питания

=Адаптер питания ЖК-дисплея отвечает за преобразование переменного напряжения электросети — 220 В, в более низкое постоянное напряжение, обычно в диапазоне от 4 до 12 В.

Все вышеперечисленные функции заключены в корпусе монитора. Что касается характеристик корпуса, то здесь все зависит от креативности разработчиков. Будь то форма или материал, из которого он изготовлен.

Интригующий аспект корпуса — панель управления монитором. На панели управления имеются как обычные механические кнопки, так и интерактивные пиктограммы прямо на экране. Кроме того, каждый монитор оснащен всеми необходимыми распиновками, а некоторые даже имеют разъемы для подключения аудиосистемы.

4.1 Необходимая частота монитора для просмотра 3D

Для использования активных и поляризационных 3D-очков применяются ЖК-панели с частотой обновления экрана 120 Гц. Это необходимо для разделения изображений для каждого глаза с минимальной частотой 60 Гц для каждого глаза. Мониторы с частотой 120 Гц также можно использовать для просмотра обычных 2D-фильмов или игр. Плавность движения заметно повышается по сравнению с мониторами с частотой 60 Гц.

Кроме того, в таких мониторах используются специальные лампы или светодиодная (LED) подсветка, которая имеет еще более высокую частоту мерцания — около 480 Гц. Это, в свою очередь, значительно снижает нагрузку на глаза.

В современных мониторах существует два способа реализации подсветки матрицы:

1. LED — светодиодная подсветка;

2. Люминесцентные лампы.

Благодаря использованию новейших технологий ЖК-мониторы вполне сопоставимы со своими прямыми конкурентами — плазменными панелями, а в некоторых случаях даже превосходят их.

Монитор для работы с изображениями

Теперь давайте плавно перейдем к профессиональным устройствам. Чуть ниже мы рассмотрим игровые мониторы, а напоследок — обычные устройства для рядового пользователя.

Как уже говорилось, основное назначение монитора — точно отображать изображение из источника, с минимальной постобработкой. Однако разные дисплеи достигают этой цели различными способами. В конечном счете, сам монитор играет роль в определении внешнего вида исходного изображения, поскольку операционная система настраивает цветовой профиль в соответствии с дисплеем.

Это обычная практика для "профессионалов" мониторы, которые должны проходить калибровку с помощью специализированных устройств.

В большинстве графических мониторов используются панели IPS, поскольку они способны отображать широкий спектр цветов и могут быть точно откалиброваны. Эти мониторы также известны своей долговечностью и надежностью. OLED-панели не используются в графических мониторах из-за риска выгорания, а у TN-панелей часто возникают проблемы с точностью цветопередачи.

Этот монитор Eizo — отличный пример высококачественного графического монитора.

Производители графических мониторов также предлагают дополнительные функции, такие как рамки наложения. Эти рамки предотвращают попадание окружающего света на экран с боков и сверху, уменьшая рассеянный свет, который может повлиять на читаемость и восприятие цветов.

Микропроцессор, также известный как CPU, MCU и MICOM, играет важнейшую роль в управлении монитором. Его основные задачи включают:

— Формирование сигналов для включения и выключения подсветки.

— Управление яркостью ламп подсветки.

— настройка режима работы масштабатора.

— Генерация сигналов для управления работой скалера.

— Обработка и управление входными сигналами синхронизации HSYNC и VSYNC.

— Определение режима работы монитора.

— Определение типа входного интерфейса (D-SUB или DVI).

— Обработка сигналов с передней панели управления.

Управляющая программа микропроцессора обычно хранится в его внутреннем ПЗУ, что означает, что программа постоянно загружена в микропроцессор. Однако часть управляющего кода, а также различные данные и переменные сохраняются во внешней энергонезависимой памяти, называемой электрически стираемым программируемым ПЗУ (EEPROM). Микропроцессор может напрямую обращаться к микросхемам EEPROM.

Микропроцессор обычно имеет разрядность 8 бит и работает на тактовой частоте от 12 до 24 МГц. По сути, это компактный микроконтроллер, который не только содержит центральный процессор, но и включает в себя следующие функции:

— универсальные цифровые порты ввода/вывода с настраиваемыми функциями;

— аналоговые входные порты и цифро-аналоговый преобразователь;

— оперативная память и различные другие компоненты.

Надежный радиочастотный разъем, предназначенный для безопасного соединения различного оборудования. Он оснащен надежным байонетным механизмом фиксации и поддерживает коаксиальные кабели диаметром до 8 мм и волновым сопротивлением до 75 Ом.

Разъем широко используется для создания локальных сетей или подключения спутниковой антенны к ТВ-тюнеру. Однако она обычно не используется для передачи видеосигналов от видеокарты к монитору.

Этот вариант не стоит рассматривать, так как крайне маловероятно найти современный монитор или графический адаптер, оснащенный таким портом.

Для подключения различных USB-устройств многие современные мониторы могут выполнять функцию USB-концентратора. Для реализации этой функции может потребоваться дополнительная печатная плата, специально предназначенная для USB-концентратора, хотя это необходимо не во всех случаях.

На главной плате управления монитора расположены микропроцессор и масштабатор, которые отвечают за обработку входных сигналов и преобразование их в управляющие сигналы для ЖК-панели. Качество изображения на экране монитора в значительной степени зависит от этой платы. Каждая модель монитора отличается друг от друга конфигурацией этой платы, типом используемых микросхем и их соответствующей "прошивкой".

Передняя панель управления представляет собой узкую печатную плату, состоящую исключительно из кнопок и светодиодных индикаторов.

Однако существует и другой вариант конструкции, когда помимо ЖК-матрицы в мониторе имеются четыре печатные платы:

— Главная плата управления и обработки сигналов (Main PCB);

— Силовая печатная плата;

— Печатная плата инвертора задней подсветки (Back Light Inverter PCB);

— Печатная плата передней панели управления.

В этой конфигурации блок питания и инвертор подсветки представляют собой отдельные печатные платы (рис.3).

Apple и другие

Оригинальный компьютер Macintosh оснащался монохромным 9-дюймовым дисплеем, способным отображать растровую графику в черно-белом цвете. Разрешение экрана составляло скромные 512×342 пикселя. В течение трехлетнего процесса разработки Apple стала передовым брендом, создав мониторы, опередившие свое время, с точной цветопередачей и четкостью изображения.

Внедрение аддитивной цветовой модели RGB стало значительным прорывом для Apple, IBM и других компаний. Новая технология позволяла синтезировать миллионы цветов на экране путем смешивания. Atari ST считается пионером в этой области.

Это событие произошло в 1987 году, однако слоты такого калибра до сих пор можно наблюдать на недорогих видеокартах.

В середине 1990-х годов большинство компьютерных мониторов, независимо от того, предназначались ли они для ПК или Macintosh, имели бежевый цвет. Эти доступные по цене VGA-экраны могли поддерживать самые разные разрешения. В результате экспериментов с размерами мониторов стало возможным создание устройств размером до 21 дюйма, некоторые из которых были ориентированы вертикально.

В первые дни существования электронных компьютеров на машинах устанавливалась группа лампочек. Лампочки служили для индикации состояния включения/выключения определенных битовых регистров в компьютере. Такое расположение позволило инженерам следить за внутренним состоянием машины, и в результате эта группа лампочек стала называться "монитором". Однако из-за ограниченного объема информации, который можно было отобразить на этих ранних мониторах, и их короткого срока службы они редко использовались для вывода программ. Вместо этого основным устройством вывода стал линейный принтер, а монитор использовался в основном для мониторинга программы.

В прошлом компьютерные мониторы назывались устройствами визуального отображения (VDU). Однако к 1990-м годам этот термин практически вышел из употребления.

Современная технология TFT LCD

Когда речь идет о ЖК-мониторах, матрица TFT LCD является ключевым фактором, определяющим качество изображения. В настоящее время на рынке представлены три основные конкурирующие технологии производства ЖК-панелей и множество вариантов этих технологий. Эти технологии включают в себя витую нематику (TN), внутриплоскостной затвор (IPS, S-IPS) и вертикальное выравнивание (VA, MVA, PVA). Мы не будем углубляться в технические аспекты этих технологий, поскольку они широко обсуждаются на соответствующих технических сайтах, а сосредоточимся на их практических и рыночных последствиях.

альфа

бета

гамма

Плата управления ЖК-панелью состоит из ИС высокой степени интеграции (Display engine) серии ADE3xxx от ST Microelectronics (альфа), управляемых восьмибитным микроконтроллером (бета), и формирователей выходного сигнала (гамма).

TN. Самый древний и самый недорогой тип матриц в производстве, он также характеризуется абсолютно минимальным временем отклика, что обусловило его широкое применение. Значительное большинство 17-дюймовых дисплеев и до 50 % 19-дюймовых дисплеев содержат матрицы TN. На этом преимущества заканчиваются, и начинается длинный список недостатков.

Особая, неподатливая цветопередача, существенно отличающаяся от эталонной (и только ухудшившаяся с появлением "сверхбыстрых" панели); искажения в ярких областях изображения; ограниченные углы обзора, особенно по вертикали; слабая контрастность. Более того, "мертвый" Пиксели на таких матрицах пропускают свет, в результате чего они видны на экране в виде ярких синих, красных или зеленых пятен.

Однако если вам нужен монитор с минимальным размытием изображения в движении, то TN — лучший выбор на сегодняшний день. Важно помнить, что TN-мониторы не подходят для работы с графикой.

Мониторы TN легко определить по затемненному изображению при взгляде снизу и по исчезающим или даже инвертированным светлым участкам при взгляде сверху.

С другой стороны, технология IPS/S-IPS, разработанная компанией Hitachi, предлагает матрицы с характеристиками, прямо противоположными TN. IPS обеспечивает множество преимуществ, включая отличную цветопередачу, широкие углы обзора и высокий коэффициент контрастности, обеспечивающий глубокий черный цвет. Однако широкому распространению технологии IPS мешают ее недостатки, такие как сложные производственные процессы (что приводит к увеличению стоимости) и медленное время отклика.

Идентификация матриц IPS также не требует особых усилий. Если посмотреть под углом на монитор с черным фоном, то можно заметить, что черный цвет имеет фиолетовый оттенок.

MVA/PVA. Технология MVA (Multi-domain Vertical Alignment), разработанная компанией Fujitsu, представляет собой нечто среднее между IPS и TN. Эти матрицы обеспечивают исключительные углы обзора, хорошую цветопередачу и высокую контрастность. Однако время отклика не может сравниться со временем отклика матриц TN.

Samsung выпускает матрицы PVA (Pattern Vertical Alignment) и S-PVA, которые можно считать усовершенствованными версиями технологии MVA. Южнокорейская компания успешно повысила коэффициент контрастности, достигнув впечатляющего значения 1000:1. Кроме того, в них реализована технология овердрайва, позволяющая значительно сократить время отклика. В результате лучшие модели 19-дюймовых мониторов способны обеспечить беспрепятственный игровой процесс.

После проведения испытаний в нашей тестовой лаборатории стало очевидно, что PVA-матрицы предлагают наилучшее сочетание низкого времени отклика, характерного для TN-мониторов, и высококачественной цветопередачи, сравнимой с IPS-мониторами. Это делает мониторы с PVA-матрицами наиболее универсальным вариантом.

Можно узнать несколько параметров монитора, используя базовые функции Windows 10, 8 или 7. Пункты меню, возможно, претерпели изменения в связи с обновлением интерфейса, но названия в основном остались прежними.

Чтобы быстро определить модель монитора, перейдите на панель управления и выберите "Устройства и принтеры", где модель монитора будет указана наряду с другими устройствами. Бренд обычно указывается на самом мониторе, как правило, в виде логотипа компании, расположенного по центру под экраном.

Следуя вышеупомянутой процедуре, найдите нужную информацию на специализированных сайтах. К сожалению, в описании устройства обычно отсутствуют точные характеристики.

У вас есть возможность собрать больше информации и произвести настройки с помощью утилиты ATI Catalyst Control Center или "Панели управления Nvidia"." Эти параметры зависят от чипа, установленного на вашей видеокарте. Дополнительная установка этих программ, как правило, не требуется, поскольку они устанавливаются вместе с драйверами графической педали газа на вашем компьютере. В соответствующих разделах вы сможете ознакомиться с различными техническими характеристиками вашего монитора, в том числе:

• Текущее и максимальное разрешение;
• Частота кадров;
• Ориентация изображения;
• Порт, используемый для подключения;
• Глубина цвета и цветовая схема;
• Поддержка цифрового звука, обеспечиваемая монитором.

Хотя эти технические характеристики могут не охватывать все аспекты, их может быть вполне достаточно. Если вам требуется полная информация о конкретном устройстве, даже если она не указана на сайте производителя, я предлагаю воспользоваться следующим подходом.

ЖК-мониторы — это тип дисплея, в котором используется стеклянная пластина, содержащая жидкие кристаллы. Но в чем заключается принцип работы ЖК-мониторов? Кристаллы имеют возможность изменять свои оттенки по схеме RGB, которая расшифровывается как красный, зеленый и синий. Пассивная ЖК-матрица принимает электрические сигналы и использует их для отображения информации на экране, в то время как активная TFT-матрица включает в себя элементы, позволяющие управлять оттенком и яркостью.

Как устроен ЖК-монитор? Состоит из:

• жидкокристаллическая матрица;
• источник света для подсветки;
• контактные провода;
• корпус с металлическим каркасом для усиления устройства.

После этого откройте для себя дополнительную информацию о различных типах ЖК-мониторов, включая технологии IPS и TN.

Типы мониторов

Существует несколько способов классификации мониторов. Однако типичным методом является классификация по типу экрана. Теперь давайте рассмотрим основные технологии, используемые в процессе производства.

Жидкий кристалл

В настоящее время преобладает вид. Впервые появился в 90-х годах и первоначально использовался исключительно в ноутбуках, где возникла необходимость в уменьшении размеров и энергопотребления. Эти устройства отличались высокой стоимостью.

В 2000-х годах они получили широкую известность благодаря влиянию телевизионных шоу, фильмов и игр, а также переходу на HD-разрешение в телевещании.

ЭЛТ — ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ТРУБКА

Эта технология проложила путь к появлению первых доступных мониторов. Первоначально они встраивались в большой корпус вместе с клавиатурой и другими компонентами системы.

Только в конце 80-х годов стали появляться цветные модели, способные отображать качественное изображение в разрешении 1024 x 768 пикселей. Технология ЭЛТ оставалась доминирующей на рынке в течение значительного периода времени и оставалась популярной благодаря превосходному качеству изображения и углам обзора в 180 градусов, что сделало ее предпочтительным выбором для многих людей. ЖК-мониторы в то время просто не могли конкурировать с такими характеристиками.

На рынке представлена относительно новая технология. Эти модели оснащены OLED-экранами, которые обеспечивают более контрастную картинку и лучшие углы обзора. Однако для отображения документов с ярким фоном или белым цветом на таких экранах требуется больше энергии. Одним из недостатков OLED-экранов является выгорание пикселей, что часто отпугивает потенциальных покупателей. Со временем яркие цвета дисплея могут потускнеть. Однако на данный момент ситуация такова.

Как интригующе! Стоит отметить, что существуют и другие типы экранов, но они не так широко распространены и популярны.

Корпус

Для безопасности всех электронных компонентов рационально заключить их в прочный корпус. Именно здесь в дело вступает опыт дизайнеров, ведь их цель — создать привлекательное устройство, которое понравится потребителям.

Визуальная привлекательность часто может стать определяющим фактором при покупке монитора, поскольку дисплеи одного ценового диапазона часто обладают схожими техническими характеристиками.

Существуют различные варианты ее реализации: в традиционном варианте монитор опирается на подставку, которую можно отрегулировать под нужным углом. Некоторые модели предназначены для размещения непосредственно на рабочем столе со специальным упором сзади, чтобы предотвратить его падение. Кроме того, некоторые модели поставляются с готовыми кронштейнами для настенного крепления. Корпус оснащен разъемами для подключения видеокарты и кабеля питания.

В конструкции жидкокристаллического монитора используется пластиковый корпус, в котором размещены несколько компонентов, в том числе:

• Матрица
• Подсветка
• Блок питания
• Модуль управления

Каждая из этих частей должна быть рассмотрена более подробно.

• ЖК-экраны содержат матрицу, которая состоит из склеенных стеклянных пластин с жидкими кристаллами между ними. Эта матрица отвечает за изменение угла преломления света.
• Добавив к матрице цветовой фильтр, ее можно преобразовать в цветную матрицу. Каждый пиксель цветной матрицы состоит из трех точек: красной, зеленой и синей. Эти три цвета, активированные в правильной пропорции, создают все возможные цвета и оттенки. При одновременной активации всех трех цветов получается белый цвет.
• Производители используют в мониторах различные типы матриц, каждая из которых обладает своими уникальными техническими характеристиками. Такое разнообразие матриц влияет на производительность итогового монитора.
• TN. Эта опция была использована первой. Отличительной особенностью является то, что жидкие кристаллы скручиваются под воздействием электрического тока. Эти панели известны своей доступной ценой и быстрым временем отклика.
• IPS. При погружении в электрический ток кристаллы вращаются параллельно друг другу. Эти дисплеи обеспечивают истинную цветопередачу и не искажают изображение под разными углами обзора.
• VA с различными модификациями. Жидкие кристаллы в этих устройствах выровнены по горизонтали. Одним из ее заметных преимуществ является возможность создания изогнутых мониторов.

Жидкокристаллические частицы обладают способностью преломлять свет в нужном направлении, однако не обладают способностью самостоятельно излучать свет. Для того чтобы добиться отражения лучей, эти частицы нуждаются в дополнительной подсветке. Для достижения этого эффекта матрица крепится к корпусу, а за ней устанавливается источник света. Этот источник света может быть в виде:

• газоразрядная лампа накаливания, использующая холодный катод (известная как технология LCD);
• светоизлучающие диоды, обычно называемые светодиодами (это светодиодная технология).

Блок питания

Основное назначение блока питания — преобразование переменного тока из сети в постоянный ток. Как правило, этот компонент размещается внутри монитора. Однако некоторые модели экранов оснащены внешним блоком питания, что упрощает ремонт.

видеоадаптер передает сигнал на модуль управления, который затем преобразует его в последовательную серию сигналов для покадровой развертки.

Как правило, пользователи имеют возможность регулировать настройки, которые, в свою очередь, изменяют параметры работы модуля. Регулируемые показатели включают в себя контрастность, яркость, положение изображения и режим просмотра. Управляя этими показателями, пользователи могут оптимизировать работу с устройством.

Корпус

Для обеспечения целостности всех вышеперечисленных компонентов компьютерного экрана необходим корпус. Производители предлагают широкий выбор моделей, которые различаются по нескольким характеристикам:

• внешний вид;
• материал, из которого изготовлен корпус;
• способ крепления к поверхности.

Экран может быть установлен на горизонтальной поверхности. В этом случае возможны два варианта подставок:

• ножки (отличие такой подставки заключается в возможности регулировать угол наклона);
• упор (в данном случае экран устанавливается на стол нижним краем, а задняя часть выдвигается упором).

Существуют также мониторы с кронштейнами, позволяющими крепить их на стену.

Существует два основных типа пластика, используемых для изготовления корпусов мониторов:

1. Поликарбонат (PC), который является популярным выбором.
2. акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS), который известен своей доступностью, но имеет меньший срок службы.

Часто можно встретить изделия, изготовленные из смеси этих двух пластмасс. Кроме того, в состав материала часто включаются добавки для повышения прочности и огнестойкости.

Клавиатура и сенсорная панель

Тачпад на ноутбуке — это модифицированная версия традиционной компьютерной мыши, обладающая некоторыми уникальными особенностями. Однако он может не реагировать, если провести по нему обратной стороной карандаша или ручки. Вы когда-нибудь задумывались, почему?

Кроме того, клавиатурная плата в ноутбуке имеет другую внутреннюю структуру по сравнению со стандартными периферийными устройствами для настольных компьютеров. Если клавиатуры для настольных компьютеров обычно имеют съемные детали, которые можно заменить по отдельности, то клавиатуры для ноутбуков выполнены в виде цельной платы, что делает невозможным замену отдельных кнопок. Вместо этого клавиатура соединяется с аппаратными компонентами с помощью небольших шлейфов.

DDC- EEPROM

Технология Plug&Play поддерживается всеми современными мониторами, позволяя передавать данные и информацию о конфигурации монитора на ПК. Для передачи данных используется последовательный интерфейс DDC, а сигналы DDC-DATA (DDC-SDA) и DDC-CLK (DDC-SCL) соответствуют сигналам интерфейса. Необходимая паспортная информация хранится в отдельном EEPROM, который напрямую подключен к интерфейсному разъему. В качестве EEPROM используются микросхемы 24C02, 24C04, 24C08, также можно использовать более специализированную микросхему 24C21.

1.1 Как работает ЖК-монитор

Прежде всего, важно понять, что такое ЖК-монитор. Для этого необходимо понять, как устроен ЖК-монитор. Как уже можно было догадаться, LCD — это сокращение от термина Liquid Crystal Display. В переводе это означает дисплей, в котором используются жидкие кристаллы. Таким образом, очевидно, что LCD и ЖК — это синонимы.