Из чего состоит монитор: изучаем содержимое монитора и интересные факты

Порой становится интересно, из чего изготавливается то или иное устройство. Таким образом, в данной статье рассмотрим состав монитора, а также попробуем узнать много нового про представленную конструкцию.

Матрица

Какой именно цвет будет отображаться, зависит от направленности поля, индуцируемого электрическим током.

Большинство мониторов использует аддитивную схему цветопередачи RGB, при которой любой из миллионов цветов в палитре, генерируется сочетанием в различных пропорциях трех основных цветов – красного, синего и зеленого.

Высокотехнологичная матрица – самая дорогостоящая деталь в мониторе или экране ноутбука. При повреждении, отремонтировать ее невозможно – только полная замена, поэтому не стоит подвергать экран физическим воздействиям.

Техническое назначение

При выборе монитора учитывают следующие параметры:

• Соотношение сторон. У стандартных экранов этот показатель 4:3. Но в продаже имеются также и широкоформатные модели. Они обозначены соотношением 16:9 (16 на 9) или 16:10. Несколько реже можно найти дисплей 5:4.
• Размер экрана. Это еще один важный показатель, на который обращают внимание покупатели. Производители предлагают широкий ассортимент изделий от 15 до 30 дюймов. Однако наиболее востребованными являются модели с диагональю 21-25 дюймов.
• Разрешение. Под этим термином понимают число пикселей, расположенных по горизонтали и вертикали.
• Угол обзора. Чем выше этот показатель, тем лучше.

Мониторы на основе электронно-лучевой трубки

Состоят из:

• ЭЛТ
• Блока электроники. Блок электроники предназначен для управления электронно-лучевой трубкой. Качество управляющей электроники во многом определяет качество монитора

Изображение на экране ЭЛТ монитора создается пучком электронов, испускаемых электронной пушкой. Этот пучок электронов разгоняется высоким электрическим напряжением (десятки киловольт) и падает на внутреннюю поверхность экрана, покрытую люминофором (веществом, светящимся под воздействием пучка электронов).

Система управления пучком заставляет пробегать его построчно весь экран (создает растр), а также регулирует его интенсивность (соответственно яркость свечения точки люминофора). Пользователь видит изображение на экране монитора, так как люминофор излучает световые лучи в видимой части спектра.

Рассмотрим подробнее данный процесс.

На противоположной стороне трубки расположены три (по количеству основных цветов) электронные пушки. Все три пушки «нацелены» на один и тот же пиксел, но каждая из них излучает поток электронов в сторону «своей» точки люминофора.Чтобы электроны беспрепятственно достигали экрана, из трубки откачивается воздух, а между пушками и экраном создаётся высокое электрическое напряжение, ускоряющее электроны.Перед экраном на пути электронов ставится маска — тонкая металлическая пластина с большим количеством отверстий, расположенных напротив точек люминофора. Маска обеспечивает попадание электронных лучей только в точки люминофора соответствующего цвета.

Люминофор наносится в виде наборов точек трёх основных цветов — красного, зелёного и синего. Эти цвета называют основными, потому что их сочетаниями (в различных пропорциях) можно представить любой цвет спектра.

Наборы точек люминофора располагаются по треугольным триадам. Триада образует пиксел — точку, из которых формируется изображение.

Величиной электронного тока пушек и, следовательно, яркостью свечения пикселов, управляет сигнал, поступающий с видеоадаптера.На ту часть колбы, где расположены электронные пушки, надевается отклоняющаясистема монитора, которая заставляет электронный пучок пробегать поочерёдно все пикселы строчку за строчкой от верхней до нижней, затем возвращаться в начало верхней строки и т.д.

Количество отображённых строк в секунду называется строчной частотой развертки. А частота, с которой меняются кадры изображения, называется кадровой частотой развёртки. Последняя не должна быть ниже 60 Гц, иначе изображение будет мерцать.

Как образуются цвета современного дисплея?

Аддитивная модель RGB (сложение цветов)

R (red)	G (green)	B (blue)	Цвет
0	0	0	черный
0	1	0	зеленый
0	1	1	голубой
1	0	0	красный
1	0	1	розовый
1	1	0	желтый
1	1	1	белый

Типы мониторов

По физическим принципам формирования изображения мониторы можно подразделить на:

1) мониторы на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) или вакуумного кинескопа (LD, CRT (Cathode Ray Tube) – катодно-лучевая трубка);

2) жидкокристаллические экраны (LCD – Liquid Crystal Display).

Классификация видов дисплеев по принципу работы

История жидких кристаллов

Жидкие кристаллы были открыты давно. В 1888 г. австрийский ботаник Фридрих Райницер при изучении роли холестерина в растениях случайно открыл новый материал. Один из экспериментов заключался в нагреве материала. Ученый обнаружил, что кристаллы становятся мутными и текут при t = 145,50, а далее кристаллы превращаются в жидкость при 178,50. Он поделился открытием с немецким физиком Отто Леманном, который обнаружил у жидкости свойства кристалла в отношении реакции на свет.

С тех пор появилось название «жидкие кристаллы». Первое свое применение они нашли в дисплеях для калькуляторов и в кварцевых часах. В 1973 г. японская компания Sharp Electronics выпустила первое изделие с ЖК-панелью – электронный калькулятор с цифровым дисплеем. Затем ЖК стали использоваться в мониторах для портативных компьютеров. В последнее время мониторы на жидких кристаллах получают все большее распространение в настольных компьютерах. Подобные (традиционные) LCD-мониторы также называют Nematic LCD.

Особенности ЖК-дисплеев:

• для нормального восприятия изображения на ЖК-дисплеях необходим внешний источник цвета или внутренняя подсветка;
• ЖК-дисплеи инерционны (т.к. для изменения оптических свойств кристаллов требуется время);
• отсутствие вредных излучений;
• компактная конструкция;
• малая мощность энергопотребления

ЖК-дисплей представляет собой прямоугольную матрицу, образованную строками и столбцами, на пересечении которых расположены жидкокристаллические элементы. Каждый элемент (кристалл) можно представить в виде электрической лампочки с двумя контактами А и В. Контакт А соединяется со строкой, а контакт В – со столбцом, в которых расположен кристалл, и при подаче напряжения к соответствующим строке и столбцу «лампочка загорается».

ЖК-панель состоит из следующих слоев – тонких пластин (от верхнего к нижнему):

• Рассеиватель (светорассеивающая пленка)
• Поляризатор (в виде решетки из вертикальных линий, может быть наклеен на стекло)
• Стекло
• Электрод (бороздки, канавки, шины)
• Слой управления (тонкопленочный транзистор – TFT-мониторов; наносится методом напыления)
• Жидкие кристаллы
• Электрод
• Цветной фильтр
• Стекло
• Поляризатор
• Строение ЖК-монитора

Экран подобного LCD (Liquid Crystal Display) состоит из двух стеклянных пластин, между которыми находится масса, содержащая жидкие кристаллы, которые изменяют свои оптические свойства в зависимости от прилагаемого электрического заряда.

Цветные экраны

В цветных ЖК-дисплеях каждый отдельный пиксель делится на три ячейки или субпикселя, которые с помощью дополнительных фильтров (пигментных и металл-оксидных) окрашены в красный, синий и зеленый цвета. Каждым субпикселем можно управлять независимо, чтобы получить тысячи или миллионы возможных цветов. В старых ЭЛТ используется аналогичный метод.

В зависимости от использования монитора, цветовые компоненты могут размещаться в различных пиксельных геометриях. Если программное обеспечение знает, какой тип геометрии используется на данном дисплее, это может быть использовано для увеличения видимого разрешения посредством субпиксельной визуализации. Этот метод особенно полезен для сглаживания текста.

Подсветка

Сами по себе кристаллы не излучают свет, а только преломляют его. Для того, чтобы пользователь мог видеть кристалл, его нужно подсветить с обратной стороны. Существуют «экзотические» экраны без всякой подсветки, где матрица ничем нигде не прикрыта, а изображение видно, благодаря естественному освещению в помещении.

В мониторе же, для компа, используется другой подход: матрица прочно крепится в корпусе и подсвечивается изнутри лампой. Существует несколько типов подсветки. Самыми распространенными являются LCD – газоразрядная лампа накаливания с холодным катодом, и LED – подсвечивание с помощью светодиодов.Небольшая рекомендация: если ищите для себя новый тип монитора, можете заглянуть в этот популярный интернет-магазинчик, там их целая куча). Также читайте детальнее про виды мониторов для компьютера.

Активные матричные технологии

В цветных экранах высокого разрешения, которыми оборудуются современные телевизоры и мониторы, применяется активная матрица. В ней к цветным и поляризационным фильтрам добавлен слой тонкопленочных транзисторов (TFT). При этом каждый пиксель управляется своим собственным выделенным полупроводниковым элементом. Транзистор обеспечивает доступ в каждом столбце только к одному пикселю. При активации строки к ней подключаются все столбцы, и на них подается напряжение. Затем строка деактивируется, и активируется следующая. При обновлении дисплея последовательно активируются все строки. Активно-матричные экраны значительно четче и ярче пассивных того же размера, и обычно отличаются более быстрым откликом, который обеспечивает гораздо лучшее качество изображения.

Из каких материалов изготавливают корпус?

При приобретении покупатель обращает внимание зачастую либо на дешевый вариант, который представляется из себя обычный пластик, либо на более популярный и дорогостоящий агрегат — из специального металла. Таким образом, разберем сначала материал первый из них.

• Прежде всего, самым распространенным синтетическим изделием является поликарбонат и ABS (полное название настолько длинное, что ему присвоили аббревиатуру). Следовательно, из этой смеси веществ изготавливается практически вся техника. Если рассматривать по отдельности, то стоит понимать, что первый из них улучшает свойства другого. А второй, в свою очередь, сам по себе достаточно хрупкий под действием солнечных лучей и не только, хотя и цена на него очень низкая. Та технология, по которой производятся детали, представляет с собой литье. Благодаря этому процессу позволительно отливать даже самые сложные элементы.
• Отдельно стоит подчеркнуть применение таких металлов, как алюминия и магниевые сплавы. Литье при этом невозможно, а изделия получаются наиболее громоздкими.

Модуль управления

Назначение этого компонента – преобразование сигнала, подаваемого с видеоадаптера, в последовательность сигналов для покадровой развертки.

Обычно в работу этого модуля может вмешаться пользователь, отрегулировав параметры картинки: яркость, контрастность, режим просмотра, положение изображения на экране и многое другое.

Этот же модуль отвечает за активацию режима 3D, начиная попеременно демонстрировать кадры для левого и правого глаза.

Однако учитывайте, что, если вы даже приобрели монитор с такой «фичей», для просмотра объемных фильмов, потребуются специальные поляризационные очки, которые могут не поставляться в комплекте с монитором.Кроме того, такой режим работы дисплея требует наличия мощной видеокарты на ПК: кадры в этом режиме обновляются с частотой 120 в секунду, при этом быстро чередуются кадры для левого и правого глаза, создавая объемную картинку.

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.

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:

• 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.
• IPS. Под воздействием тока кристаллы поворачиваются параллельно друг другу. Такие дисплеи дают полную передачу цвета и не искажают изображение под разными углами обзора.
• 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 изготавливаю