З чого складається монітор: вивчаємо вміст монітора і цікаві факти

Часом стає цікаво, з чого виготовляється той чи інший пристрій. Таким чином, у цій статті розглянемо склад монітора, а також спробуємо дізнатися багато нового про представлену конструкцію.

Матриця

Який колір буде відображатися, залежить від спрямованості поля, що індукується електричним струмом.

Більшість моніторів використовує аддитивну схему кольоропередачі RGB, при якій будь-який з мільйонів кольорів на палітрі, створюється поєднанням в різних пропорціях трьох основних кольорів - червоного, синього і зеленого.

Високотехнологічна матриця - найдорожча деталь в моніторі або екрані ноутбука. При пошкодженні, відремонтувати її неможливо - тільки повна заміна, тому не варто піддавати екран фізичним впливам.

Технічне призначення

При виборі монітора враховують такі параметри:

• Співвідношення сторін. У стандартних екранів цей показник 4:3. Але у продажу є також і широкоформатні моделі. Вони позначені співвідношенням 16:9 (16 на 9) або 16:10. Дещо рідше можна знайти дисплей 5:4.
• Розмір екрана. Це ще один важливий показник, на який звертають увагу покупці. Виробники пропонують широкий асортимент виробів від 15 до 30 дюймів. Однак найбільш затребуваними є моделі з діагоналлю 21-25 дюймів.
• Роздільна здатність. Під цим терміном розуміють кількість пікселів, розташованих по горизонталі і вертикалі.
• Кут огляду. Чим вищий цей показник, тим краще.

Монітори на основі електронно-променевої трубки

Складаються з:

• ЕЛТ
• Блоку електроніки. Блок електроніки призначений для управління електронно-променевою трубкою. Якість керуючої електроніки багато в чому визначає якість монітора

Зображення на екрані ЕЛТ монітора створюється пучком електронів, що випускаються електронною гарматою. Цей пучок електронів розганяється високою електричною напругою (десятки кіловольт) і падає на внутрішню поверхню екрану, покриту люмінофором (речовиною, що світиться під впливом пучка електронів).

Система керування пучком змушує пробігати його прострочено весь екран (створює растр), а також регулює його інтенсивність (відповідно яскравість світіння точки люмінофору). Користувач бачить зображення на екрані монітора, оскільки люмінофор випромінює світлові промені у видимій частині спектра.

Розгляньмо детальніше цей процес.

На протилежному боці трубки розташовані три (за кількістю основних кольорів) електронні гармати. Всі три гармати «націлені» на один і той же піксел, але кожна з них випромінює потік електронів у бік «своєї» точки люмінофору. Щоб електрони безперешкодно досягали екрану, з трубки відкачується повітря, а між гарматами і екраном створюється висока електрична напруга, яка прискорює електрони. Перед екраном на шляху електронів ставиться маска - тонка металева пластина з великою кількістю отворів, розташованих навпроти точок люмінофору. Маска забезпечує потрапляння електронних променів тільки в точки люмінофору відповідного кольору.

Люмінофор наноситься у вигляді наборів точок трьох основних кольорів - червоного, зеленого і синього. Ці кольори називають основними, тому що їх поєднаннями (в різних пропорціях) можна уявити будь-який колір спектра.

Набори точок люмінофору розташовуються за трикутними тріадами. Тріада утворює піксель - точку, з яких формується зображення.

Величиною електронного струму гармат і, отже, яскравістю світіння пікселів, управляє сигнал, що надходить з відеоадаптера. На ту частину колби, де розташовані електронні гармати, вдягається відхилясистема монітора, яка змушує електронний пучок пробігати почергово всі пікселі рядок за рядком від верхньої до нижньої, потім повертатися на початок верхнього рядка тощо.

Кількість показаних рядків на секунду називається рядковою частотою розгортки. Частота, з якою змінюються кадри зображення, називається кадровою частотою розгортання. Остання не повинна бути нижче 60 Гц, інакше зображення буде мерехтіти.

Як утворюються кольори сучасного дисплея?

Адитивна модель RGB (додавання кольорів)

R (red)	G (green)	B (blue)	Колір
0	0	0	чорний
0	1	0	зелений
0	1	1	блакитний
1	0	0	червоний
1	0	1	рожевий
1	1	0	жовтий
1	1	1	білий

Типи моніторів

За фізичними принципами формування зображення монітори можна підрозділити на:

1) монітори на основі електронно-променевої трубки (ЕЛТ) або вакуумного кінескопа (LD, CRT (Cathode Ray Tube) - катодно-променева трубка);

2) рідкокристалічні екрани (LCD - Liquid Crystal Display).

Класифікація видів дисплеїв за принципом роботи

Історія рідких кристалів

Рідкі кристали були відкриті давно. У 1888 р. австрійський ботанік Фрідріх Райніцер при вивченні ролі холестерину в рослинах випадково відкрив новий матеріал. Один з експериментів полягав у нагріванні матеріалу. Вчений виявив, що кристали стають каламутними і течуть при t = 145,50, а далі кристали перетворюються на рідину при 178,50. Він поділився відкриттям з німецьким фізиком Отто Леманном, який виявив у рідині властивості кристала щодо реакції на світло.

Відтоді з'явилася назва «рідкі кристали». Перше своє застосування вони знайшли в дисплеях для калькуляторів і в кварцовому годиннику. У 1973 р. японська компанія Sharp Electronics випустила перший виріб з РК-панеллю - електронний калькулятор з цифровим дисплеєм. Потім ЖК стали використовуватися в моніторах для портативних комп'ютерів. Останнім часом монітори на рідких кристалах отримують все більше поширення в настільних комп'ютерах. Подібні (традиційні) LCD-монітори також називають Nematic LCD.

Особливості РК-дисплеїв:

• для нормального сприйняття зображення на РК-дисплеях необхідне зовнішнє джерело кольору або внутрішнє підсвічування;
• РК-дисплеї інерційні (оскільки для зміни оптичних властивостей кристалів потрібен час);
• відсутність шкідливих випромінювань;
• компактна конструкція;
• мала потужність енергоспоживання

ЖК-дисплей являє собою прямокутну матрицю, утворену рядками і стовпчиками, на перетині яких розташовані рідкокристалічні елементи. Кожен елемент (кристал) можна представити у вигляді електричної лампочки з двома контактами А і В. Контакт А з'єднується з рядком, а контакт В - зі стовпчиком, в яких розташований кристал, і при подачі напруги до відповідних рядка і стовпчика «лампочка загоряється».

ЖК-панель складається з наступних шарів - тонких пластин (від верхнього до нижнього):

• Розсіювач (світлорозсіювальна плівка)
• Поляризатор (у вигляді решітки з вертикальних ліній, може бути наклеєний на скло)
• Скло
• Електрод (борозни, канавки, шини)
• Шар керування (тонкоплівковий транзистор - TFT-моніторів; наноситься методом напилення)
• Рідкі кристали
• Електрод
• Кольоровий фільтр
• Скло
• Поляризатор
• Будова ЖК-монітора

Екран подібного LCD (Liquid Crystal Display) складається з двох скляних пластин, між якими знаходиться маса, що містить рідкі кристали, які змінюють свої оптичні властивості залежно від доданого електричного заряду.

Кольорові екрани

У кольорових ЖК-дисплеях кожен окремий піксель поділяється на три комірки або субпікселі, які за допомогою додаткових фільтрів (пігментних і метал-оксидних) пофарбовані в червоний, синій і зелений кольори. Кожним субпікселем можна керувати незалежно, щоб отримати тисячі або мільйони можливих кольорів. У старих ЕЛТ використовується аналогічний метод.

Залежно від використання монітора, колірні компоненти можуть розміщуватися в різних піксельних геометріях. Якщо програмне забезпечення знає, який тип геометрії використовується на даному дисплеї, це може бути використано для збільшення видимої роздільної здатності за допомогою субпіксельної візуалізації. Цей метод особливо корисний для згладжування тексту.

Підсвічування

Самі по собі кристали не випромінюють світло, а тільки ламають його. Для того, щоб користувач міг бачити кристал, його потрібно підсвітити зі зворотного боку. Існують «екзотичні» екрани без жодного підсвічування, де матриця нічим ніде не прикрита, а зображення видно, завдяки природному освітленню в приміщенні.

У моніторі ж, для компа, використовується інший підхід: матриця міцно кріпиться в корпусі і підсвічується зсередини лампою. Існує декілька типів підсвічування. Найпоширенішими є LCD - газорозрядна лампа розжарювання з холодним катодом, і LED - підсвічування за допомогою світлодіодів. Невелика рекомендація: якщо шукайте для себе новий тип монітора, можете заглянути в цей популярний інтернет-магазинчик, там їх ціла купа). Також читайте детальніше про види моніторів для комп'ютера.

Активні матричні технології

У кольорових екранах високої роздільної здатності, якими обладнуються сучасні телевізори і монітори, застосовується активна матриця. У ній до кольорових та поляризаційних фільтрів додано шар тонкоплівкових транзисторів (TFT). При цьому кожен піксель керується своїм власним виділеним напівпровідниковим елементом. Транзистор забезпечує доступ у кожному стовпчику лише до одного пікселю. При активації рядка до нього з'єднуються всі стовпчики, і на них подається напруга. Потім рядок деактивується, і активується наступний. Під час оновлення дисплея послідовно активуються всі рядки. Активно-матричні екрани значно чіткіші і яскравіші пасивних того ж розміру, і зазвичай відрізняються більш швидким відгуком, який забезпечує набагато кращу якість зображення.

З яких матеріалів виготовляють корпус?

При придбанні покупець звертає увагу часто або на дешевий варіант, який представляється з себе звичайний пластик, або на більш популярний і дорогий агрегат - зі спеціального металу. Таким чином, розберемо спочатку матеріал перший з них.

• Насамперед, найпоширенішим синтетичним виробом є полікарбонат і ABS (повна назва настільки довга, що йому присвоїли абревіатуру). Отже, з цієї суміші речовин виготовляється практично вся техніка. Якщо розглядати окремо, то варто розуміти, що перший з них покращує властивості іншого. А другий, у свою чергу, сам по собі досить крихкий під дією сонячних променів і не тільки, хоча і ціна на нього дуже низька. Та технологія, за якою виробляються деталі, являє з собою лиття. Завдяки цьому процесу дозволено відливати навіть найскладніші елементи.
• Окремо варто підкреслити застосування таких металів, як алюмінію і магнієві сплави. Лиття при цьому неможливе, а вироби виходять найбільш громіздкими.

Додаток керування

Призначення цього компонента - перетворення сигналу, що подається з відеоадаптера, на послідовність сигналів для покадрової розгортки.

Зазвичай, у цей модуль може втрутитися користувач, відрегулювавши параметри зображення: яскравість, контрастність, режим перегляду, положення зображення на екрані та багато іншого.

Цей же додаток відповідає за активацію режиму 3D, починаючи поперемінно демонструвати кадри для лівого і правого ока.

Однак враховуйте, що, якщо ви навіть придбали монітор з такою «фічею», для перегляду об'ємних фільмів, будуть потрібні спеціальні поляризаційні окуляри, які можуть не поставлятися в комплекті з монітором. Крім того, такий режим роботи дисплея вимагає наявності потужної відеокарти на ПК: кадри в цьому режимі оновлюються з частотою 120 на секунду, при цьому швидко чергуються кадри для лівого і правого ока, створюючи об'ємну картинку.

Корпус

Логічно, що всю електронну начинку необхідно впихнути в міцний корпус для її збереження. Тут вже прикладають руку дизайнери, призначення яких - створити привабливий для споживачів девайс.

Саме зовнішній вигляд може стати вирішальним фактором при купівлі монітора, адже в більшості випадків, в одному ціновому сегменті, дисплеї мають однакові технічні характеристики.

Варіантів реалізації кілька: у «класичному» вигляді монітор покоїться на підставці, яка повинна забезпечувати необхідний кут нахилу. Деякі моделі ставляться на робочий стіл прямо нижньою кромкою, а ззаду висувається спеціальний наголос, що не дає пристрою впасти. Крім того, існує ряд моделей, з уже готовими кронштейнами для кріплення монітора на стіні. На корпусі ж кріпляться слоти для підключення відеокарти і кабелю живлення.

Що знаходиться всередині ЖК монітора

Рідкокристалічний монітор складається з пластикового корпусу, в якому встановлені:

• матриця;
• підсвічування;
• блок живлення;
• додаток керування.

І кожна з перерахованих вище деталей вимагає більш детального розгляду.

Матриця

Матриця є головним елементом ЖК екранів. Вона виготовляється з декількох скріплених скляних пластин. А між ними розташовуються рідкі кристали. Завдяки такому приладу змінюється кут заломлення світла.

Якщо до матриці додано кольоровий фільтр, вона стає кольоровою. Кожен піксель такої матриці утворюється з 3 точок. В даному випадку, присутня червона, зелена і синя. Всі можливі кольори та відтінки утворюються при активації цих 3 точок у потрібній пропорції. Якщо активовані всі 3 кольори одночасно, виходить білий колір.

Виробники встановлюють в монітори кілька видів матриць, які відрізняються за своїми технічними характеристиками. І це призводить до зміни показників користувача:

• TN. Цей варіант почали використовувати першим. Його особливість полягає в тому, що при впливі електричного струму рідкі кристали закручуються по спіралі. Ці матриці відрізняються низькою ціною і швидким відгуком.
• IPS. Під впливом струму кристали повертаються паралельно один одному. Такі дисплеї дають повну передачу кольору і не спотворюють зображення під різними кутами огляду.
• VA з різними модифікаціями. У таких пристроях рідкі кристали вирівнюються по горизонталі. З переваг називають можливість створення вигнутих моніторів.

Підсвічування

Рідкокристалічні частинки здатні заломлювати світло в потрібному напрямку. Однак самостійно випромінювати світло вони не здатні. І щоб домогтися відображення променів, цим частинкам потрібне додаткове підсвічування. Для досягнення такого ефекту матриця закріплюється на корпусі, а позаду неї встановлюється джерело світла. Це може бути:

• газорозрядна лампа розжарювання, в якій використовується холодний катод (технологія LCD);
• світлодіоди (це технологія LED).

Блок живлення

Функція блоку живлення полягає в тому, щоб приймати змінний струм з мережі і перетворювати його на постійний. Ця деталь може найчастіше встановлюватися в корпусі монітора. Але існують і такі моделі екранів, де блок живлення зовнішній. В останньому випадку ремонт потребуватиме менше зусиль.

Додаток керування

Сигнал, який подає відеоадаптер, надходить до модуля керування, де перетворюється на послідовний ланцюжок сигналів. Це необхідно для здійснення покадрової розгортки.

У більшості випадків користувач має доступ до параметрів, у результаті чого змінюються параметри роботи додатка. Список регульованих показників містить контрастність, яскравість, положення зображення і режим перегляду. У цьому випадку людина управляє показниками пристрою для отримання оптимальних користувальницьких характеристик.

Корпус

Щоб домогтися цілісності всіх перерахованих вище елементів комп'ютерного екрану, необхідний корпус. Виробники пропонують широкий асортимент моделей, різниця яких полягає в декількох характеристиках:

• зовнішній вигляд;
• матеріал виготовлення корпусу;
• спосіб кріплення до поверхні.

Екран може встановлюватися на горизонтальну поверхню. У цьому випадку можливо 2 варіанти підставок у вигляді:

• ніжки (відмінність такої підставки - можливість регулювати кут нахилу);
• упору (у цьому випадку екран встановлюється на стіл нижньою кромкою, а ззаду висувається упор).

Існують також монітори з кронштейнами, завдяки яким здійснюється кріпак до стіни.

З яких матеріалів виготовляю