Устройство, описание принципа работы узлов монитора

Как работает тачскрин

Чтобы до конца понять, что такое тачскрин на телефоне, необходимо разобраться, из чего состоит экран смартфона и как работает сенсор. Основными элементами сенсорного экрана являются:

Матрица, состоящая из слоя жидких кристаллов. Аналогичная технология отображающей поверхности используется в телевизоре или мониторе компьютера.
Микродиоды, которые располагаются вторым слоем под матрицей и служат для подсвечивания рабочей поверхности.
Диоды, находящиеся на поверхности отображающего слоя, которые являются главным инструментом обработки касания.
Стекло, которое покрывает сам экран и предотвращает его от повреждений.
Антибликовое покрытие, предотвращающее появление бликов и позволяющее комфортно смотреть на экран в солнечную погоду.

Исходя из того, как работает тачскрин, можно выделить ряд преимуществ и недостатков подобной технологии диалога пользователя с электронным устройством, которые подразделяются на плюсы и минусы для стационарных устройств и мобильной техники.

Плюсы	Минусы
Стационарные девайсы
Повышенный уровень надёжности.	Отсутствие тактильного отклика.
Высокая износостойкость, пылезащищённость и невосприимчивость к небольшим ударам.	Размещение аппарата на уровне тела человека приводит к усталости рук при длительной работе.
Маленькая клавиатура может стать причиной ошибок или опечаток.
Мобильные устройства
Простота применения.	Отсутствие тактильных ощущений.
При маленьком размере самого девайса существует возможность создания максимально крупного экрана.	Некоторые матрицы при длительном свечении потребляют большое количество энергии, что приводит к необходимости частой зарядки.
Удобство набора даже больших объёмов текста.	Механические повреждения могут привести к поломке тачскрина.
Наблюдается эволюция технологии сенсорного ввода, что приводит к появлению ежегодно качественно новых устройств с лучшими возможностями.	Отсутствие необходимого уровня гигиены.

Множество производителей, особенно стационарных устройств, использующих в работе тачскрин, исходя из недостатков, пошли по пути дублирования возможности ввода механическими клавишами. Это нужно при выходе сенсорного экрана из строя.

Размеры современных тачскринов зависят от потребности производителя и устройства, в котором они будут применяться.

Как это работает? | LCD-дисплей

Жидкие кристаллы были открыты в 1888 году австрийским ученым Фридрихом Рейнитцером, а в 1927 году русским физиком Всеволодом Фредериксом был обнаружен переход, названный его именем и ныне широко используемый в LCD-дисплеях. В 1970-х годах компанией RCA был впервые представлен жидкокристаллический монохромный экран. Жидкокристаллические дисплеи начали использоваться в электронных часах, калькуляторах, измерительных приборах. Затем стали появляться матричные дисплеи, воспроизводящие черно-белое изображение. В 1987 году компания Sharp разработала первый цветной жидкокристаллический дисплей диагональю 3 дюйма. Как же работает LCD-дисплей — об этом в сегодняшнем выпуске!

Работа LCD или жидкокристаллического дисплея основана на поляризации светового потока. Жидкие кристаллы «просеивают» свет, пропуская лишь определенные волны светового пучка с соответствующей осью поляризации, и оставаясь непрозрачными для всех остальных волн. Изменение вектора поляризации осуществляется жидкими кристаллами в зависимости от приложенного к ним электрического поля. Иными словами при помощи электричества можно изменять ориентацию молекул кристаллов и тем самым обеспечивать создание изображения.

Практически любой LCD-дисплей имеет активную матрицу из транзисторов, с помощью которых формируется изображение, слой жидких кристаллов со светофильтрами, выборочно пропускающих свет, и систему подсветки (как правило, из светодиодов). Последняя необходима для показа цветных изображений. LCD-дисплей имеет несколько слоев, основными из которых являются две стеклянные панели, которые и содержат тонкий слой жидких кристаллов между собой. На панелях имеются бороздки, которые направляют кристаллы, сообщая им ориентацию. Бороздки расположены параллельно на каждой панели, но перпендикулярно между двумя панелями. Соприкасаясь с бороздками, молекулы в жидких кристаллах одинаково ориентируются во всех ячейках.

Непосредственно экран LCD-дисплея представляет собой массив маленьких сегментов — пикселей. На каждый пиксель приходится по три транзистора, каждый из которых отвечает за один из трех цветов, и конденсатор, поддерживающий необходимое напряжение. Комбинируя три основных цвета для каждого пикселя экрана, можно получить любой цвет.

Наиболее распространенными в настоящее время являются жидкокристаллические TFT-дисплеи, в активной матрице которых используются тонкоплёночные прозрачные транзисторы. Количество транзисторов в таких дисплеях может достигать несколько сотен тысяч.

Среди преимуществ LCD-дисплеев сравнительно невысокая стоимость, отличная фокусировка, очень высокая четкость изображения и яркость. А также отсутствие ошибок совмещения цветов и мерцания экрана. Дело в том, что в таких дисплеях не используется электронный луч, рисующий каждую строку на экране. Из недостатков LCD — появление мертвых пикселей из-за сгорания транзисторов, малое количество оттенков цвета, неоднородность яркости картинки (зачастую освещение у края дисплея сильнее) и сравнительно малый угол обзора.

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.

Рассеиватель

Как можно понять из названия, задача этой части ЖК-экрана — получить равномерное освещение, выдаваемое источником света. Первый слой — отражающий, обычно представляет из себя комбинацию белого пластика и фольги. Следующим идет световод.

Тут используется эффект полного отражения света в диэлектрике, а чтобы свет хоть как-то мог выйти, на поверхность световода наносят мельчайшие линзы.

Аналогичный способ используют и в акриловых вывесках и указателях.

Третий и шестой слои — рассеивающая пленка. Она обладает настолько мелкой и хаотичной структурой поверхности, что снимок был сделан на грани возможностей обычного объектива.

Четвертый и пятый слои отражают большую часть света и обладают либо призматическим, либо полуцилиндрическим рельефом.

Здесь снова используется принцип полного отражения в диэлектрическом материале, но уже как в катафотах.

Свет поочерёдно отражается от двух поверхностей, образованных микроклиньями на плёнке, и возвращается обратно.

Использование двух световозвращающих пленок обусловлено тем, что на производстве, чтобы получить более качественный рельеф, проще вытягивать пленку, чем пытаться штамповать заготовку и получить что-то непригодное.

Прямая подсветка устроена по тому же принципу, только вместо световода установлены рассеивающие линзы на светодиодах.

Рис.9

Здесь были рассмотрены лишь базовые варианты современной схемотехники, хотя во всем многообразии моделей и торговых марок LCD-мониторов можно встретить самые различные комбинации представленных блок-схем. В сводной таблице 1 отражены типы применяемых микросхем и особенности схемотехники наиболее массовых моделей мониторов LG.

Таблица 1. Особенности схемотехники TFT-мониторов компании LG

Модель монитора	Вариант компоновки	Вариант схемотехники	Типы основных микросхем	Тип используемой LCD панели
CPU	Скалер	LVDS
*L1510S*	см. рис.1	см. рис.6	MTV312	MST9011	–	LM150X06-A3M1
*L1510P*	см. рис.1	см. рис.6	MTV312	MST9051	–	LM150X06-A3M1
*L1511S*	см. рис.1	см. рис.9	MTV312	GMZAN2	THC63LVDM83R	1) LM150X06-A3M1 2) LM150X07-B4
*L1520B*	см. рис.1	см. рис.6	MTV312	MST9011	–	LM150X06-A4C3
*L1710S*	см. рис.1	см. рис.8	–	GM2121	–	1) HT17E12-100 2) M170EN05
*L1710B*	см. рис.1	см. рис.6	MTV312	MST9151	–	1) LM170E01-A4 2) HT17E12-100 3) M170EN05V1
*L1715/16***S	см. рис.1	см. рис.6	MTV312	MST9111	–	LM170E01-A4
*L1720B*	см. рис.1	см. рис.6	MTV312	MST9111	–	1) LM170E01-A4 2) LM170E01-A5K6 3) LM170E01-A4K4 4) LM170E01-A5
*L1730B*	см. рис.1	см. рис.8	–	GM5221	–	1) LM170E01-A5K6 2) LM170E01-A5N5 3) LM170E01-A5KM
*L1810B*	см. рис.3	см. рис.6	MTV312	MST9151	–	1) LM181E06-A4M1 2) LM181E06-A4C3
*L1811B*	см. рис.3	см. рис.9	68HC08	GM5020	THC63LVD823	1) LM181E05-C4M1 2) LM181E05-C3M1
*L1910PL*	см. рис.1	см. рис.6	MTV312	MST9151	–	FLC48SXC8V-10
*L1910PM*	см. рис.1	см. рис.6	MTV312	MST9151	–	FLC48SXC8V-10

Аналитический обзор данных, представленных в таблице 1, позволяет сделать несколько интересных выводов.

Во-первых, практически все, представленные в таблице 1 мониторы, имеют одинаковую схему компоновки, которая, кстати, характерна практически для всех современных мониторов, независимо от фирмы-производителя.

Во-вторых, LG в своих мониторах в качестве управляющего процессора использует, преимущественно, микроконтроллер MTV312, разработанный фирмой MYSON TECHNOLOGY. Этот микроконтроллер в своей основе имеет известнейший микропроцессор 8051. Кроме того, в состав микроконтроллера входят ОЗУ, Flash-ПЗУ, АЦП, процессор синхронизации, цифровые порты и целый ряд других элементов.

В-третьих, необходимо отметить, что в некоторых моделях мониторов могут использоваться различные типы LCD-панелей. Так, например, под крышкой мониторов, продаваемых под торговой маркой FLATRON 1710B, можно встретить LCD-панели трех разных типов: LM170E01-A4, HT17E12-100, M170EN05V1, и это является весьма распространенной практикой практически всех производителей мониторов. Но интересным является тот факт, что иногда фирма LG в своих мониторах использует панели других производителей, являясь при этом крупнейшим мировым их производителем. Принадлежность LCD-панели можно определить по ее маркировке, первые буквы которой и определяют производителя:

LM – панели производства LG-PHILIPS

HT – панели производства HITACHI

M – панели производства AUO

FLC – панели производства FUJITSU

Самостоятельный ремонт тачскрина

Замена тачскрина своими руками является возможной, если под руками будут все необходимые инструменты. Чтобы поменять эту деталь понадобится приобрести новую сенсорную панель или тачскрин с дисплеем в сборе, несколько фигурных отверток, фен, ненужная пластиковая карта и пинцет.

Для того, чтобы качественно заменить тачскрин в мобильном устройстве необходимо строго придерживаться инструкций. В противоположном случае, неудачный ремонт только усугубит ситуацию.

Снять заднюю крышку смартфона.

Извлечь аккумулятор.

При помощи отвертки вывернуть все болты по периметру корпуса.

Вставить медиатор или обычную пластиковую карту между креплением корпуса и слегка поддеть его. Необходима не задвигать карту слишком глубоко, так как можно нанести вред внутренним составляющим телефона.

При помощи фена необходимо слегка разогреть клей, который используется для соединения тачскрина и матрицы. Температура нагрева не должна превышать 70-80 градусов. Существует и другой способ: завернуть телефон в полотенце и положить в теплое место. Важным моментом на этом этапе является не допустить перегрева дисплея и прочих компонентов телефона.

После прогрева клея, тачскрин должен отделиться от матрицы. Можно воспользоваться присоской, которая прикрепляется на дисплей, прижимается и таким образом отделяется тачскрин. Если клейкая основа плохо отходит, то его можно поддеть, используя канцелярский нож.

Очистить корпус от остатков клея.

Нанести клей тонким слоем и вмонтировать новый тачскрин.

Прижать и очистить от остатков клея.

Собрать корпус в одно целое и соединить с помощью болтов.

Типы мониторов

Мониторы для компьютера различаются между собой по нескольким характеристикам.

Вид выводимой информации. По этому признаку выделяют 2 категории изделий:

графические. Они способны выводить на экран как текстовую, так и графическую информацию;
алфавитно-цифровые. В них присутствует система символьного дисплея.

Размерность изображения может быть только 2 типов:

двумерная. В данном случае для обоих глаз формируется единая картинка;
трехмерная. Картинка для каждого глаза формируется своя.

Согласно внутреннему устройству выделяют несколько подтипов приборов:

ЖК;
ЭЛТ;
OLED (или светодиодные);
плазменные;
проекционные.

При этом наиболее распространенными считаются первые 3 вида устройств.

Виды мониторов могут отличаться типом портов (port) и видеоадаптеров. Сюда относят:

CGA;
VGA/SVGA;
HGC;
EGA.

Можно также приобрести беспроводной монитор, который подходит для разных целей.

ЭЛТ мониторы

Под монитором ЭЛТ принято понимать устройство, в основу которого входит электронно-лучевая трубка (или кинескоп). Один конец лучевой трубки имеет широкое основание, другой заканчивается узкой трубкой. Внутри кинескопа находится вакуум. Фронтальная внутренняя часть кинескопа покрыта люминофором. Это сложный состав, основанный на редких металлах, например, эрбия и иттрия. Особенность люминофоров заключается в том, что их бомбардировка заряженными частицами вызывает свечение.

Для того чтобы на экране ЭЛТ монитора возникло изображение, из электронной пушки выпускается поток электронов. Эти частицы приводятся в движение посредством электростатического поля. Распространение потока по всей поверхности экрана обеспечивает отклоняющая система. Она способна отклонять лучи по горизонтали и вертикали.

С появлением новых технологий такие экраны стали использоваться крайне редко.

ЖК мониторы

Жидкокристаллические мониторы называются также LCD. А работают они на основе вещества, которое обладает свойствами кристаллических тел, но при этом сохраняет жидкое состояние. После воздействия электрическим током ориентация молекул этих жидких кристаллов изменяется. Поэтому изменяются и свойства лучей, проходящих через кристаллы.

В числе преимуществ таких экранов называют:

отсутствие видимого мерцания;
воспроизведение четкой картинки;
малый размер и вес.

Наряду с этим можно указать и на несколько недостатков:

возможность передачи картинки только в штатном разрешении. Например, Full HD 1920×1080 . А другие варианты будут передаваться с потерей четкости;
зависимость контраста изображения от угла обзора;
низкая защищенность от повреждений.

Светодиодные мониторы

Технология OLED базируется на использовании органического светоизлучающего диода. Это устройство представляет собой полупроводниковый диод на основе органических соединений.

Чтобы создать такой монитор, требуется несколько тончайших органических пленок, которые располагаются между 2 проводниками. Дисплей начинает светиться после того, как на проводники подается напряжение величиной 2-8 вольт. Такой OLED display состоит из диодов нескольких цветов (2 или 3).

Мониторы, созданные по этой технологии, обеспечивают большой угол обзора. А также четкость и яркость картинки. Однако главным недостатком является срок службы. Он ограничивается 2-3 годами.

Матрица

Следующий критерий — это матрица. Не надо путать с матрицей фотоаппарата. Выбор ее достаточно невелик и ограничивается двумя наименованиями — VA и IPS. Рассмотрим их подробнее.

VA — один из самых востребованных типов матриц на рынке. Эта технология позволяет лучше блокировать свет и обеспечивать лучшую контрастность на рынке.

Однако, среди минусов следует отметить урезанные углы обзора и долгое время отклика. Поэтому этот тип матриц не используется для чего-то динамичного, а скорее для бытовых задач.

IPS — универсальный тип матриц. Подходит практически под любые задачи. Передача цветов здесь высокая, к тому же здесь отличная скорость работы и широкий угол обзора. Но, к сожалению, минусом здесь является невысокая контрастность.

Вот и все, что я хотел рассказать о данном вопросе. Надеюсь, отталкиваясь от этой информации, у вас не возникнет проблем с выбором и приобретением нужного устройства.

С вами был Иван.

Устройства вывода графической информации

Монитор

Монитор является одним из основных устройств, которое позволяет нам считывать информацию благодаря использованию подключения к видеокарте. В настоящий момент существует множество различных мониторов, причём они различаются как по размеру диагонали, так и по цветопередаче, функционалу и внешнему виду.

Согласно одной из базовых классификаций, можно выделить жидкокристаллические мониторы, графические, монохромные, цветные или устройства на базе электронно-лучевой трубки. Если про жидкокристаллические все слышали, то электронно-лучевой тип мониторов может вызвать массу вопросов, но на самом деле всё просто. Электронная пушка выпускает пучок электронов, который затем разгоняется по люминофорной поверхности экрана высоким напряжением. Благодаря покрытию, происходит свечение экрана, а благодаря возможности управления, электроны разгоняются по экрану с равной интенсивностью и равной степени заполнения поверхности. При работе такого монитора выделяется множество элементов (таких как рентгеновские и электромагнитные волны, например), которые оказывают нежелательное воздействие на организм человека. В связи с этим, несмотря на функциональные возможности таких мониторов, возникла необходимость в создании жидкокристаллических мониторов.

Жидкокристаллические мониторы: устройство и плюсы

В целом, такой тип монитора является предпочтительным типом устройства вывода информации пк благодаря безопасности своего использования. Конечно, любые устройства так или иначе имеют воздействие на организм человека, но задача технического прогресса состоит, во многом, и в минимизации рисков использования электронных средств для человека. Это и является большим преимуществом, по сравнению с ранее рассмотренным типом мониторов. Также такие мониторы являются более компактными за счёт усовершенствованной технологии работы. Устройство таких мониторов при этом схоже в некоторых моментах. Так, уже исходя из названия можно понять из чего они состоят — из жидких кристаллов, а если быть точнее – из жидкого вещества, которое имеет свойство переходить в состояние кристаллов под воздействием электрического напряжения. В ходе этого процесса меняется не только форма вещества, но и свойства светового луча – направление, ориентация и тд.

Если говорить об аспектах внутренней работы внешнего устройства, то считывание информации монитором происходит за счёт считывания содержимого видеопамяти, в которой и хранится цифровой вариант изображений.

Для того, чтобы избежать эффекта мерцания монитора, важно было учесть такой факт как частота обновления мониторов. По этому критерию современные мониторы шагнули далеко вперёд и сейчас представляется затруднительным найти мониторы со скоростью обновления до 75 в секунду

Принтеры

Определение 2 Так или иначе, каждому приходилось иметь дело с этим типом устройств. Они позволяют вывести графическую информацию на бумагу. Принтеры также можно назвать устройствами для вывода текстовой информации. В зависимости от принципа работы, можно выделить три типа таких устройств – матричные, лазерные и струйные. Матричный принтер является устаревшим типом, так как такие устройства не могут похвастаться ни скоростью, ни качеством, ни бесшумностью печати. Они устроены таким образом, что печатная головка выталкивается стержнями, и ударным действием оставляет на бумаге следы.

Лазерный принтер имеет высокую скорость печати за счёт того, что страница печатается сразу, а не отдельными знаками. Благодаря своему принципу работы, такой принтер можно назвать бесшумным, а разрешающая способность помогает не рисковать качеством печати.

Струйный принтер производит свою работу за счёт печатной головки, которая перемещается по бумаге и оставляет целые полосы текста или изображения. Работа таких принтеров отличается качеством, бесшумностью и быстротой за счёт того, что чернила выбрасываются на бумагу из маленьких отверстий.

Графопостроители

Определение 3 Также этот вид устройств называют плоттером. Они используются в тех случаях, когда есть необходимость напечатать большие графические объекты (например, чертежи или плакаты). За счёт того, что производится перьевое нанесение объектов, появляется возможность создания более детализированных и точных схем, карт, чертежей и планов.

Проекторы

Определение 4 Проектор – это прибор, позволяющий проецировать информацию, содержащуюся в различных устройствах (это может быть как стационарный компьютер, так и ноутбук, и различные мультимедийные устройства), на большой экран. Можно выделить несколько видов проекторов.