Жидкокристаллические мониторы (ЖК-мониторы, LCD-мониторы) созданы на основе технологии формирования изображения с помощью жидких кристаллов. Жидкие кристаллы представляют собой молекулы, которые могут перетекать как жидкость. Эти молекулы пропускают свет, но под действием электрического заряда изменяют ориентацию.
Изображение на ЖК-мониторах формируется с помощью матрицы пикселей, как и в обычных мониторах; отличие же состоит в материале пикселей и в способе генерации излучения. Каждый элемент матрицы — так называемый жидкий кристалл, являющийся оптически активным материалом. Он способен в естественном состоянии поворачивать плоскость поляризации проходящего через него излучения.
Второе чрезвычайно важное его свойство — это способность изменять угол поворота плоскости поляризации в зависимости от приложенного внешнего электрического поля. Такие характеристики ЖК-ячейки позволяют манипулировать интенсивностью прошедшего света. На практике это делается следующим образом (рис.4.19).
Что внутри ЖК монитора? Как устроен монитор
Рис.4.19. Принцип функционирования ЖК-монитора:
1 – луч света; 2 – горизонтально поляризованный луч; 3 – поляризатор (вертикальный); 4 – поляризатор (горизонтальный); 5 – жидкие кристаллы; 6 – прозрачные электроды
ЖК-монитор имеет несколько слоев, где ключевую роль играют две панели (подложки), сделанные из очень чистого стеклянного материала. Между подложками располагается тонкий слой жидких кристаллов. С обеих сторон от ЖК-ячейки на пути распространения излучения устанавливаются скрещенные поляризаторы (3 и 4 на рис.4.15) Первый из них выделяет определенную компоненту поляризации падающего излучения (на рисунке – вертикальную составляющую). Далее это излучение попадает на жидкий кристалл, который поворачивает плоскость поляризации на определенный угол. Второй поляризатор (4) служит для управления интенсивностью излучения: если его выделенное направление совпадает с направлением плоскости поляризации излучения, то для света он окажется абсолютно прозрачным, а если между ними будет угол 90°, то свет поглотится.
На рис. 4.19 А. показано прохождения луча через ЖК-ячейку при отсутствии управляющего напряжения. В этом случае ячейка прозрачна, так как первый поляризатор пропускает только свет с соответствующим вектором поляризации. Благодаря жидким кристаллам вектор поляризации света поворачивается, и к моменту прохождения луча ко второму поляризатору он уже повернут так, что проходит через второй поляризатор без проблем
В присутствии управляющего электрического поля поворот вектора поляризации происходит на меньший угол, тем самым второй поляризатор становится только частично прозрачным для излучения. Если разность потенциалов будет такой, что поворота плоскости поляризации в жидких кристаллах не произойдет совсем, то световой луч будет полностью поглощен вторым поляризатором (на рис. 4.16 Б для примера упрощенно показано, как вертикально поляризованный луч не пропускается горизонтальным поляризационным фильтром). Экран при освещении сзади будет спереди казаться черным (лучи подсветки поглощаются в экране полностью)
Если расположить большое число электродов, которые создают разные электрические поля в отдельных местах экрана (ячейки), то появится возможность при правильном управлении потенциалами этих электродов отображать на экране буквы и другие элементы изображения.
Надо отметить, что при помощи подобной схемы можно сконструировать лишь черно-белый монитор. Для создания цветного дисплея необходимо наличие ячеек трех цветов — красного, синего и зеленого. На самом деле все ячейки одинаковые, а цвета генерируются за счет пропускания излучения сквозь светофильтры нужных цветов. Но проблема состоит в том, что отфильтрованное излучение очень сильно теряет в своей интенсивности, а это сказывается на общей яркости, уменьшает глубину контраста и, естественно, качество цветопередачи. В последнее время стал применяться альтернативный подход, основанный на интересном свойстве жидких кристаллов, а именно: для разных длин волн углы поворота плоскости поляризации излучения при одном и том же внешнем поле отличаются. Реализация этого способа более технологична и сложна, но зато она позволяет достичь большей яркости, лучшей контрастности и в целом улучшить цветопередачу
ЖК-мониторы обладают существенными преимуществами по сравнению ЭЛТ-мониторами:
- ЖК- мониторы более экономичные;
- у них нет электромагнитного излучения в сравнении c ЭЛТ-мониторами, и они практически безвредны для человека;
- они не мерцают, как ЭЛТ-мониторы;
- они легкие и не такие объемные;
- у них большая видимая область экрана.
Выводом изображения на экран монитора управляет специальное устройство — видеоадаптер (видеокарта). Вместе с монитором видеокарта образует видеоподсистему ПК. В первых компьютерах видеокарты не было. В оперативной памяти существовал экранный участок памяти, куда процессор заносил данные об изображении.
Контроллер экрана считывал данные о яркости отдельных точек экрана из ячеек памяти и управлял разверткой горизонтального луча электронной пушки монитора. Увеличение возможностей монитора потребовало появления в составе аппаратных средств ПК – видеоадаптера.
Видеоадаптер представляет собой плату расширения, которую вставляют в определенный слот материнской платы (в современных ПК это слот AGP, ранее использовался слот PCI). Видеоадаптер полностью управляет выводом изображения на экран монитора. Для этого он оснащен видеопамятью и собственным процессором. Монитор как периферийное устройство подключается к системной шине ПК через один из разъемов видеоадаптера.
Сформированное изображение до вывода на экран хранится в видеопамяти видеоадаптера. Требуемый объем видеопамяти зависит от заданной разрешающей способности и палитры цветов. Поэтому для работы в режимах с высокой разрешающей способностью и полноцветной гаммой нужно как можно больше видеопамяти.
В последнее время широкое распространение стали получать видеоадаптеры интегрированные с системной (материнской) платой. В этом случае функция видеопамяти возлагается на оперативную память.
К основным характеристикам монитора относятся: разрешающая способность, палитра цветов, размер монитора, частота кадровой развертки.
Разрешающая способность определяется количеством пикселей по горизонтали и вертикали, например, 640×480, 800×600, 1024×768 и т.д. Соотношение количества пикселей по горизонтали и вертикали отражает соотношение геометрических размеров экрана монитора 4: 3.
Палитра цветов — это множество цветов, которые способна отображать видеосистема, определяется количеством бит двоичного слова, которое используется для кодировки одного оттенка цвета. В монохромных мониторах 1 бит и соответственно два цвета — черный и белый. В цветных мониторах от 4 до 32 бит:
4 бита — 2 4 = 16 цветов;
8 бит — 2 8 = 256 цветов;
16 бит — 2 16 = 65536 цветов;
24 бита — 2 24 = 16.7 млн. цветов;
32 бита — 2 32 = 4.3 трил. цветов.
Требуемый минимальный объем видеопамяти определяется произведением количества пикселей по горизонтали на количество пикселей по вертикали (разрешающая способность), и на количество байт двоичного слова, которым кодируется палитра цветов
Размер монитора. Экран монитора измеряется по диагонали в дюймах. Стандартные размеры 15, 17, 19, 21 и 24 дюйма. Наиболее распространены мониторы с диагональю 17 и 19 дюймов. Для работы с графикой предпочтительны мониторы размером 19-24 дюйма.
Частота кадровой развертки показывает частоту полного обновления изображения на экране. Частота регенерации измеряется в герцах (Гц). Чем больше частота, тем менее заметно мерцание экрана и соответственно меньше усталость глаз. Минимально допустимой считается частота в 75 Гц, нормальной — 85 Гц, комфортной — 100 Гц и больше.
Источник: studopedia.su
Устройство LCD дисплея
Несмотря на то, что сейчас светодиодные мониторы завоевывают у пользователей все большую популярность, их более ранние конкуренты жидкокристаллические, или LCD, мониторы все же продолжают использовать повсеместно. Однако далеко не все знают, из чего состоит LCD-дисплей, почему для некоторых случаев предпочтительно выбрать именно его.
Как устроен LCD-дисплей
Название данной технологии происходит от англоязычной аббревиатуры LCD – Liquid Crystal Display (жидкокристаллический дисплей). Жидкокристаллические, или ЖК-дисплеи, используются в калькуляторах (именно в этих устройствах они появились впервые), планшетных компьютерах, телевизорах, мониторах. Устройство LCD-дисплея включает следующие элементы:
- Подсветка. Она исходит из нижней части монитора. Именно она обеспечивает изображению яркость и четкость. В большинстве моделей ее уровень можно регулировать, приспосабливая к условиям освещенности в конкретном помещении.
- Стеклянная панель. Она состоит из нескольких слоев. Прежде всего это два поляризатора, которые расположены под углом 90 градусов друг к другу. Верхняя часть поляризует неполяризованный свет, трансформируя его в свет с одной плоскостью поляризации. Нижняя же часть блокирует свет, так ка кона повернута на 90 градусов.
- Жидкие кристаллы. Их задача состоит в том, чтобы развернуть на 90 градусов поляризованный свет, попадающий сквозь верхний поляризатор. Для этого применяются так называемые нематические жидкие кристаллы. Молекулы нематического жидкого кристалла повернуты как раз на 90 градусов, а слои выравнивания расположены как на верхней, так и на нижней части жидкого кристалла.
- Цветовой фильтр. Этот элемент создает цветной свет. Большое количество таких фильтров позволяет создавать практически бесконечное разнообразие цветов и цветовых сочетаний.
Таким образом, плоскость поляризатора вращается, и свет проходит сквозь поляризатор. Стеклянная панель покрыта прозрачными электродами. Они могут регулировать плоскость поляризации, следовательно – интенсивность света. Молекулы жидкого кристалла вращаются пропорционально приложенному к ним напряжению.
Преимущества LCD-дисплеев
Хотя в целом устройство LCD-дисплеев считается технологией прошлого поколения, у них все же есть несколько преимуществ, которые во многом пока не были превзойдены светодиодными экранами. Итак, основные плюсы жидкокристаллических мониторов, экранов и дисплеев следующие:
- Низкое энергопотребление. Если оборудование не требует безупречного качества изображения, но используется в течение долго времени, именно это может стать решающим фактором при выборе. Жидкокристаллические мониторы можно выбрать для наружной рекламы, создания тематических рекламных фотозон, работы на продолжительных выставках и фестивалях и т.д.
- Отсутствие фликера и мерцания изображения.
- Нет мощных электромагнитных полей. Также такое оборудование само не чувствительно к помехам, которые такими полями вызываются.
- Возможность демонстрации изображения в высоком разрешении. Современные модели все же позволяют выдавать картинку с высоким уровнем четкости и контрастности, который может быть сопоставим со светодиодными аналогами.
- Небольшой вес и габариты. В свое время ЖК-мониторы завоевали сердца пользователей как раз своей тонкостью и маленьким весом по сравнению со старыми «пузатыми» ЭЛТ телевизорами. Но и сейчас они выгодно отличаются габаритами, что делает их прекрасным вариантом для многих переносных устройств, а также в качестве рабочих дисплеев на бытовой, кухонной, офисной и других видах техники.
Разумеется, у жидкокристаллических мониторов есть и свои недостатки. Их использование может быть связано с большой нагрузкой для глаз зрителя, они не имеют широкого диапазона регулирования контрастности. Подсветка таких мониторов выступает источником ультрафиолетового излучения (хотя и контролируемого, а также очень дозированного).
Также при соединении таких экранов с определенными устройствами могут возникать трудности. Так, чтобы подключить LCD-экран к аналоговому каналу VGA, необходимо задействовать преобразовательное оборудование. Также к недостаткам можно отнести относительную хрупкость таких экранов, так как при повреждении внешнего стеклянного покрытия наружу может вытечь суспензия, в которой и содержатся те самые жидкие кристаллы.
Заключение
Хотя LCD-дисплеи появились еще в 70-е годы прошлого века, а с тех пор появилось еще множество других технологий визуализации цифровых данных, ЖК-дисплее и мониторы все еще не дожили свой век и довольно активно используются как в бытовых приборах, так и в коммерческих целях в наружной рекламе.
Источник: pixelrent.ru
Что такое монитор в жизни человека?
Монитор является устройством, которое визуально отображает информацию, идущую от компьютеров, гаджетов и аксессуаров. если сравнивать с телевизором, то тут нет тюнера и декодера, чтобы принимать и обрабатывать сигнал наземного или эфирного телевещания. Монитор включает в себя дисплей, корпус, блок питания и платы управления. Видеосигнал формируется при помощи электронного аппарата, который передает информацию для последующего отображения на экране.
История создания монитора
Самые первые электронные компьютеры получили специальную панель с лампочками. Это позволяло видеть выключение или включение конкретного регистрационного бита. Такое решение давало возможность инженерам следить за состоянием всего устройства. Стоит отметить, что данная панель чуть позже получила название «монитор».
При этом быстрое изменение ограниченного потока информации было сложно реализовать в рамках вывода полноценной картинки на экран. Поэтому панель лампочек больше применялась в качестве инструмента отслеживания функционирования программы. Но постепенно инженеры все-таки стали использовать ЭЛТ-дисплеи именно для вывода информации. Что касается первых моделей классических мониторов, то они стали появляться на мировом рынке в 70-80 годах 20 века.
Принцип работы монитора
Если рассматривать современные мониторы, то главным его компонентом представляется экран. Также многие модели имеют встроенный блок питания. Раз мониторы относятся к электронике, то они состоят из специальных плат управления и узлов. Все это собрано в корпусе.
Принцип работы следующий: с электронного устройства поступает информация, а монитор не только принимает данный видеосигнал, но и отображает его. Причем функции монитора сегодня могут выполнять и телевизоры с низкочастотными входами.
Виды мониторов
Мониторы бывают разных видов:
- ЭЛТ. Построены на базе электронно-лучевой трубки. Выделяются массивным корпусом за счет особенностей конструкции.
- OLED. Используются органические светоизлучающие диоды.
- ЖК. Распространенные мониторы с применением жидких кристаллов.
- LED. Дисплеи со светоизлучающими диодами.
- PDP. Плазменные панели.
- LEP. Базируется на светоизлучающем пластике.
- QLED. Комбинация жидкокристаллических кристаллов и квантовых точек.
- LPD. Лазерные или проекционные мониторы с применением лазерной панели.
- Проецируемые мониторы (проекторы).
Виды дисплеев/матриц мониторов
Мониторы могут иметь различные матрицы со своими характерными преимуществами.
Так, экраны бывают следующих видов:
- TN. Низкая стоимостью и мгновенное время отклика.
- PLS Высокая плотность пикселей.
- IPS Натуральная цветопередача, широкие углы обзора, большой цветовой охват.
- VA (MVA) Глубокий черный цвет и быстрое время отклика.
- WVA (SVA). Улучшенные TN-матрицы со слегка повышенными характеристиками.
- OLED (AMOLED) Широкие углы обзора, быстрый отклик, глубокий черный цвет, высокий уровень контрастности.
Области применения мониторов
С каждым годом мониторов становится все больше, а области их применения постоянно растут. Сегодня их используют не только в офисах и IT-индустрии, но и в медицине, банках, различных государственных и коммерческих организациях. Все чаще встроенные мониторы можно встретить в автомобилях. Без мониторов невозможно представить себе компьютерный гейминг.
Основные параметры монитора
Любой монитор обладает своими характеристиками. Какие-то модели имеют очень сочные цвета, а другие заполучили мгновенный отклик. При этом важно учитывать основные параметры во время выбора.
Как правило, размер дисплея монитора определяется в дюймах (по диагонали). В продаже можно найти модели от 10 до 55 дюймов. Чем больше диагональ, тем комфортнее работать с фото и видео, а также просматривать соответствующий контент. При этом подбор размеров монитора сугубо индивидуален.
Яркость
Мониторы практически всегда имеют максимальную яркость от 250 кд/м2. Такую цифру часто можно встретить в бюджетных моделях. Что касается «потолка» пиковой яркости, то она способна достигать 1000 кд/м2. Чем выше данный показатель, тем ярче монитор. Особенно высокая яркость важна в дневное время, когда помещение хорошо освещено.
Вечером и ночью показатели яркости уже не так критичны.
Контрастность
Контрастностью называют отношение разности яркости черного и белого оттенков. Благодаря высокой контрастности изображение становится не только четким, но и сочным. При этом снижается нагрузка на глаза. Высоким показателем считается 1000:1 и больше. До 600:1 уровень контрастности считается низким.
Глубина цвета
Мониторы современного типа имеют глубину цвета от 8 до 24 бит. Глубина цвета подразумевает количество бит для указания цвета определенного пикселя в буфере видеокадра, либо же в растровом изображении. Также обозначает биты для каждого цветного компонента пикселя. Чем выше глубина цвета, тем больше оттенков способен отображать монитор.
Соотношение сторон
Учитывается не только ширина, но и высота экрана монитора. Полученные пропорции и есть соотношение сторон. Данный показатель отвечает за отображение картинки: вытянутая или квадратная. Соотношение 4:3 является устаревшим, так как использовалось в основном для кинескопных телевизоров и ЭЛТ-мониторов, но все еще подходит для чтения и верстки.
Классическим же считается соотношение сторон 16:9 (16:10). Есть тенденция к увеличению ширины дисплеев, что особенно может понравиться геймерам, профессиональным дизайнерам и монтажерам.
От разрешения напрямую зависит четкость изображения. Измеряется в пикселях (горизонталь и вертикаль). Одним из самых распространенных является разрешение Full HD (1920 на 1080 точек). Но следует учитывать, что слишком высокое разрешение при небольших размерах дисплея сделает картинку не очень удобной для восприятия, так как все элементы на экране станут мелкими.
С другой стороны, низкое разрешение на больших диагоналях «обеспечит» заметную глазу зернистость. Стоит отметить, что среди дорогих мониторов все чаще встречаются модели с 4K-разрешением (3840×2160).
Для геймеров и профессионалов очень важным является время отклика. Чем оно будет меньше, тем быстрее происходит смена свечения пикселей после каждого пользовательского действия. Измерение происходит в миллисекундах. Как правило, киберспортсмены и заядлые онлайн-игроки выбирают мониторы с временем отклика не выше 1 или 2 мс. Дизайнерам, фотографам, монтажерам и другим специалистам подойдут модели до 10-15 мс.
За показатель смены кадров в секунду отвечает частота обновления экрана с измерениями в герцах. Для максимально плавного изображения матрица монитора должна работать на частоте 120 Гц и выше. Высокая частота обновления монитора особенно заметна во время запуска динамических и онлайн-игр, просмотра блокбастеров и спортивных матчей. Что касается частоты обновления от 50 до 75 Гц, то этого достаточно для работы, чтения, веб-серфинга и остальных дел.
Угол обзора
Широкие углы обзора позволяют смотреть на экран монитора практически с любой стороны, причем без существенного изменения цветовой палитры. Этот показатель особенно важен, если планируется использовать монитор для просмотра фильмов и видео как минимум несколькими людьми. Самые большие углы обзора имеют OLED и IPS дисплеи (от 175-178 градусов). Мониторы с TN и VA матрицами получают более скромные углы обзора, поэтому под наклонами изображение начинает искажать цвета.
Варианты подключения монитора
Практически все современные мониторы оснащаются HDMI-разъемами. Это очень популярный стандарт, способный передавать не только видео, но и аудио информацию, причем одновременно. Имеет поддержку Full HD и 4K.
Подключить внешнее устройство к некоторым мониторам можно с помощью Display Port. Он поддерживает передачу трехмерного изображения и 4K. А еще благодаря Display Port можно соединить несколько мониторов.
Многие мониторы до сих пор оснащаются разъемом DVI, который впервые появился в устройствах более 20 лет назад. DVI способен передавать FHD-видео. Также встречается VGA-разъем (D-Sub), который сегодня подходит для нетребовательных задач.
Какие ещё выходы могут быть у монитора?
Определенные модели среднего и премиального сегментов часто получают дополнительные интерфейсы для подключения различных устройств. Особой популярностью пользуются USB-порты, через которые можно подключать флешки и другие накопители, портативные гаджеты, модемы, а также компьютерные аксессуары. Для акустики и наушников предназначаются специальные аудиопорты. А при помощи продвинутого интерфейса USB Type-C (Thunderbolt) есть возможность еще и заряжать любимые смартфоны и планшеты одновременно с передачей данных или копированием.
Из каких материалов делают мониторы
Некоторые материалы для создания мониторов стали принципиально новыми, но отдельные остаются прежними. Большая часть современных моделей делается из материалов, которые могут использоваться повторно. Для изготовления LCD дисплея производители используют ЖК-панели.
В них стоят полупроводниковые диоды, отправляющие сигналы на тонкопленочные транзисторы. Последние в свою очередь расположены между 2 тонкими подложками из стекла. В большинстве случаев для корпуса берется пластик, однако иногда в нем встречаются и элементы из металла. CRT дисплеи были предшественниками LCD.
В них производитель задействовал электронно-лучевую трубку для формирования луча. Они во некоторых моментах похожи на современные модели, но экраны делались из более толстого стекла, так как защищали пользователя от интенсивного излучения.
Топ 10 лучших производителей мониторов
Китайские мониторы – стоит ли покупать?
Немало пользователей решают приобрести мониторы из Китая. У них есть свои плюсы и минусы. К примеру, у бренда Xiaomi выпускаются модели, которые отличаются хорошей яркостью и углом обзора, имеют необходимые сертификаты безопасности, а также защиту от излучения синего цвета. Но для геймеров частота обновления экрана не очень высокая и, отмечается слабая детализация.
Еще стоит упомянуть Titan Army C30SK-PRO с огромным дисплеем и хорошим углом обзора. Здесь отличная детализация, но есть рамки вокруг устройства.
Кроме Xiaomi, который завоевал признательность своей техникой, есть еще бренд Mucai. Он производит недорогие мониторы для геймеров. Оборудование имеет неплохие параметры. Марка AOC тоже хорошо известна. Она производит не только доступные модели для геймеров, но еще и мониторы с отличными характеристиками.
Так что пользователю важно решить, на какую сумму он рассчитывает и для каких целей он приобретает монитор. Для повседневного использования вполне можно купить китайский монитор, который сможет выполнять необходимые задачи. Для профессионального использования рекомендуется выбирать известные бренды.
Эволюция мониторов — что нас ждёт в будущем?
Мониторы плотно вошли в жизнь современных людей. Благодаря им можно видеть всю необходимую информацию с ПК. В будущем они будут развиваться и видоизменяться, а также скорее всего дополнятся множеством новых функций, поэтому у пользователей станет еще больше возможностей. Многие склоняются что возможен и переход на путь проекции, который сейчас понемногу набирает обороты, и вскоре мониторы, тв и другие дисплеи будут заменены на мини проекторы, голограммы.
Источник: monitor4ik.com