ישנם שני סוגי מסך עיקריים: שפופרת קרן קתודית Cathode Ray Tube) CRT) וצג גביש נוזלי Liquid Crystal Display) LCD). אולי שמות אלו לא אומרים לך כרגע דבר, אך התמונות הבאות ישפכו קצת אור על השמות המוזרים הללו.

making space שפופרת קרן קתודית making space here!!!! צג גביש נוזלי

בשלב זה לא משנה באיזה סוג מסך מדובר. ההסברים כרגע תקפים לכל מסך שהוא.

כל תמונה על המסך מורכבת בעצם מאוסף נקודות במערך דו-מימדי ולכל נקודה יש ערך על ציר X וערך על ציר Y. כל נקודה כזאת נקראת פיקסל Picture Element) Pixel), וכל תמונה, כל צורה וכל אות על המסך מורכבות מפיקסלים. אם תסתכלו מקרוב על מילה כלשהי למשל תוכלו לראות שהיא מורכבת מנקודות.

הפרדה (Resolution): מס' נקודות הניתנות להצגה ביחידת שטח
נתבונן בשני מצבים:

1. מסך היכול להציג תמונה בעלת 800 נקודות לרוחב ו-600 נקודות לאורך.
2. מסך אחר, אך באותו גודל, יכול להציג תמונה בעלת 1600 נקודות לרוחב ו-1200 נקודות לאורך.

ברור, שככל שהתמונה מורכבת מיותר נקודות, בעוד גודל המסך נשאר קבוע, איכות התמונה יותר טובה כיוון שהיא מכילה יותר פרטים. ברגע שאנו משתמשים ביותר נקודות באותו גודל מסך, הגודל של כל נקודה קטן, והעין שלנו לא מצליחה להבחיו בנקודות וכך מתקבלת תמונה חלקה יותר.
בשפה המקצועית אומרים כי המסך השני הוא בעל הפרדה גבוהה יותר מהמסך הראשון.
ברור שככל שהמסך גדול יותר קל יותר להציג בו יותר נקודות, אך ההפרדה לא בהכרח גדלה, כי ההפרדה נמדדת ע"פ שטח המסך.
למרות האמור לעיל, בדר"כ משתמשים במונח הפרדה כדי לתאר כמה נקודות לאורך ולרוחב מסך יכול להציג ללא תלות בגודלו. לרוב מסכים יכולים להציג בכמה הפרדות שונות (לא בו-זמנית). ישנם סטנדרטים להפרדות. למשל:

640x480 ss 800x600 ss 1024x768 ss 1280x1024 ss 1600x1200

(קרא: "640 על 480", המשמעות: לרוחב יש 640 נקודות ולאורך יש 480 נקודות)

גודל מסך וגודל נקודה
גודל המסך נמדד באינצ'ים. גודל המסך מוגדר כמרחק מהנקודה השמאלית העליונה של המסך ועד הנקודה הימנית התחתונה. גדלים מקובלים בימינו הם: 15 אינץ', 17 אינץ', 19 אינץ' ו-21 אינץ'.

נתבונן כעת בשני המצבים הבאים:

1. מסך בגודל 19 אינץ' מציג תמונה בהפרדה של 1024x768.
2. מסך בגודל 17 אינץ' מציג תמונה באותה הפרדה.

במצב השני, אותו מספר נקודות מופיע בשטח קטן יותר. כדי לאפשר מצב כזה יש לדאוג שהנקודות יופיעו יותר קרוב אחת לשנייה.
למספר הפיקסלים או הנקודות הניתנים להצגה באינץ' קוראים Pixels Per Inch) PPI) או DPI (Dots Per Inch).
גודל הנקודה (Dot Pitch) מוגדר כמרחק בין הנקודות. ככל שהמרחק קטן יותר, מתקבלת תמונה חדה יותר, ברורה יותר, וכן מתאפשרת הפרדה גבוהה יותר.

צבע
לכל נקודה על המסך ניתן לקבוע צבע. מאחר שהמחשב עובר בשיטה הבינארית כך גם מספר הצבעים שהמסך מציג הוא בבסיס 2. בתחילת דרכו של המסך הוא יכל להציג 2 צבעים ולאחר מכן 4 צבעים. כיום המסך יכול להציג 65,536=2¹⁶ צבעים, 16777216=2²⁴ צבעים ואף יותר. מספר הסיביות המשמש להגדרת הצבע נקרא עומק הצבע (Color Depth).
הטבלה הבאה מציגה כמה צבעים ניתן להציג כתלות בעומק הצבע.

עומק הצבע בסיביות	מספר הצבעים
1	2 - מסך monochrome (יש/אין צבע)
2	4 - מסכי CGA
4	16 - מסכי EGA
8	256 - מסכי VGA
16	65536 - מסכי XGA
24	16777216 - מסכי SVGA
32	16777216 - Alpha Channel

הרכבת צבעים במודל RGB
כל צבע שניתן לראות על המסך מורכב בעצם מתערובת של שלושה צבעים:
אדום (Red), ירוק (Green) וכחול (RGB - (Blue. כל צבע על המסך נקבע ע"י כמויות שונות של כל אחד משלושת הצבעים הללו. כאשר משתמשים בכמות המקסימלית עבור כל אחד משלושת הצבעים, מקבלים את הצבע הלבן, וכאשר לא משתמשים באף אחד משלושת הצבעים מקבלים את הצבע השחור.

כיצד עובד מסך מסוג שפופרת קרן קתודית

מסך מסוג Cathode Ray Tube) CRT) מורכב בעצם משפופרת זכוכית שבקצה אחד שלה יש שלושה "תותחי" אלקטרונים - לצבע האדום, הירוק והכחול, ובקצה השני יש משטח זכוכית המצופה בשכבת זרחן (Phosphor). מחולל אלקטרונים הוא מעין חוט להט כמו בנורה חשמלית, אלא שבעוד נורה חשמלית פולטת אור, חוט זה פולט קרן של אלקטרונים. כל אחד מהמחוללים יורה קרן אלקטרונים לכיוון המסך ולוחות הטיה אלקטרומגנטים משפיעים על כיוון הקרן ודואגים שהקרן תפגע במקום המיועד במסך.
על המשטח ישנם הרבה זרחנים בצבעים אדום, ירוק וכחול המאורגנים בפסים או בנקודות. כל מחולל אלקטרונים פוגע במשטח בזרחן בעל אותו צבע בתוך הנקודה שאמורה להידלק. למשל, כאשר צריך ליצור נקודה אדומה, מחולל האלקטרונים המיועד לצבע האדום שולח קרן אלקטרונים לזרחן אדום שבנקודה המתאימה, ואז הזרחן מאיר באדום לזמן קצר. כך גם עבור נקודות ירוקות וכחולות. כל פיקסל על המסך בעל צבע השונה מאדום, ירוק או כחול הוא בעצם שילוב של שלושה תת פיקסלים בצבעים הנ"ל הנראים כנקודה אחת. כדי ליצור צבעים מגוונים, משתמשים בעוצמות שונות של קרני האלקטרונים כדי לקבל עוצמות שונות של אדום, ירוק וכחול. כאשר העוצמה של קרן האלקטרונים חזקה יותר, הזרחן שבו היא פוגעת יאיר חזק יותר, וכך מקבלים עוצמות שונות של אדום, ירוק וכחול.

ניסיון: הדלק את המחשב ואת המסך והבא אותו למצב שבו הוא מציג גם קטעים צבעוניים וגם קטעים שחורים (ריקים). התבונן במסך מקרוב באמצעות זכוכית מגדלת ותוכל לראות את הנקודות האדומות, הירוקות והכחולות מסודרות.

כדי לדאוג לכך שהקרן תפגע בדיוק במקום שבו היא צריכה לפגוע יש בצד הפנימי של המשטח, קרוב לזרחנים, שכבת מתכת דקה המכונה מסיכת צל (shadow mask). בשכבה זו, יש חורים מאוד קטנים המיושרים במקביל לנקודות של המסך. וכך, גם אם הקרן סוטה מעט מיעדה, היא לא תפגע במקום שהיא לא אמורה לפגוע כי מסיכת הצל תחסום אותה.
התמונה הבאה מראה תרשים של מסיכת הצל, הזרחנים ומשטח הזכוכית:

כל קרן אלקטרונים צריכה לצבוע את כל הנקודות שצריכות להאיר בצבע של הקרן ע"פ הנתונים שהמסך מקבל מהמחשב. לכן, מסביב למחוללי האלקטרונים יש שדה אלקטרומגנטי המכוון את קרן האלקטרונים למקום ספציפי על המסך. הקרן עוברת באופן סדרתי משמאל לימין מלמעלה למטה על כל הנקודות במסך. כשהקרן מסיימת לעבור על כל המסך היא חוזרת לנקודת ההתחלה ועוברת שוב על כל המסך. הסיבה לכך היא שכשקרן פוגעת בזרחן, הוא מאיר לזמן קצר בלבד. הקרן עוברת שוב ושוב וכך נראה לנו כאילו המסך מאיר כל הזמן.

התמונה לעיל מדגימה כיצד הקרן עוברת. הקרן מתחילה בפינה השמאלית העליונה ומתחילה לנוע ימינה, תוך כדי שהיא שולחת קרן אלקטרונים לנקודות הדרושות (מיוצג ע"י קו כחול). כשהיא מגיעה לקצה הימני היא עוברת מבלי להאיר כלל, חזרה לצד שמאל, אך לשורה אחת מתחת לשורה הקודמת (מיוצג ע"י קו מקוטע אדום). כך הקרן ממשיכה עד שהיא מגיעה לפינה הימנית התחתונה. מהפינה הימנית התחתונה חוזרת הקרן לנקודת התחלה כדי לשמר את התמונה (מיוצג ע"י קו ירוק).
למספר הפעמים שהקרן מספיקה לסרוק בכיוון האופקי קוראים קצב רענון אופקי ולמספר הפעמים שהקרן מספיקה לסרוק מסך שלם קוראים קצב רענון אנכי.
במסכים מודרניים קצב הרענון האנכי יכול להגיע אף ל-120 פעמים בשנייה. כלומר הקרן סורקת את המסך 120 פעמים בשנייה.

כיצד עובד מסך מסוג גביש נוזלי LCD

צג גביש נוזלי Liquid Crystal Display) LCD) שונה לחלוטין בדרך פעולתו ממסך מסוג שפופרת קרן קתודית.
מסכי LCD הם מסכים הנמצאים בדר"כ במחשבים נישאים בעיקר בשל העובדה שהם דקים, קלים, וצורכים מעט אנרגיה בהשוואה למסכי CRT. חסרונם העיקרי הוא מחירם הגבוה, וזו הסיבה מדוע ברב המחשבים הביתיים עדיין לא משתמשים בהם.
אנו מכירים את תצוגת ה-LCD ממכשירים אלקטרונים נוספים. רוב מחשבי הכיס, השעונים הדיגיטלים והפלאפונים משתמשים בתצוגה מסוג LCD. הסיבות לכך שמסכי LCD נפוצים במכשירים אלקטרונים רבים ולא במחשב האישי הן בגלל שבמכשירים אלקטרונים גודל המסך הוא בדר"כ קטן, הרזולוציה היא נמוכה יחסית ולרוב התצוגה היא בשחור/לבן - אין גווני ביניים (גם לא אפורים).

השוואת גודל: מימין, מסך מסוג CRT. משמאל, מסך מסוג LCD.

אם כן, מהו גביש נוזלי? גביש הוא בדר"כ מוצק, איך גביש יכול להיות נוזלי?
במוצק כל המולקולות פונות לכיוון אחד והן לא יכולות לזוז. בנוזל כל מולקולה פונה לכיוון אחר, והמולקולות יכולות לנוע בחופשיות בנוזל. גביש נוזלי הוא מעין מצב ביניים - כל המולקולות פונות לאותו כיוון אך הן יכולות לזוז בחופשיות.

יש לציין, כי רק חומרים מסויימים ניתן להעביר למצב גביש נוזלי, ומתוכם רק קבוצת מסוימת הנקראת Twisted Nematics מאפשרת את תצוגת ה-LCD. התכונה המייחדת אותם היא שהם בדר"כ עקומים אבל אם מעבירים דרכם זרם חשמלי הם מתיישרים, בהתאם לעוצמת הזרם החשמלי. כאשר הם עקומים, הם מסובבים את קרני האור העוברים דרכם ב-90 מעלות סביב ציר התנועה של הקרניים. כאשר הם מתיישרים, הם מעבירים את קרני האור כמו שהן.
נתבונן תחילה במסך LCD פשוט שמציג מלבן כשהוא עובד:

מסך LCD בנוי מהלוחות לעיל (A הוא הדופן הפנימית):

1. מראה.
2. לוח זכוכית מקטב (מאפשר רק לגלי אור אופקיים לעבור).
3. אלקטרודה שקופה.
4. שכבה שקופה של גביש נוזלי (נ"ע).
5. עוד אלקטרודה שקופה (במקרה שלנו בצורת מלבן).
6. לוח זכוכית מקטב נוסף, אך בזוית של 90 מעלות ללוח הקודם.

כאשר לא זורם זרם חשמלי, אור מבחוץ עובר את כל השכבות השקופות, פוגע במראה וחוזר. האור פוגע תחילה במקטב החיצוני (F) כך שרק קרני אור אנכיות עוברות, שכבת הגביש הנוזלי משנה את קרני האור ב-90 מעלות ולכן הן מצליחות לעבור את המקטב הפנימי (B) שמעביר קרני אור אופקיות בלבד. לאחר שהאור פוגע במראה, הוא חוזר בדיוק באותו אופן כאשר לוח הגביש הנוזלי משנה שוב את קרני האור ב-90 מעלות.
כאשר זורם זרם חשמלי, האלקטרודות מיישרות את חומר הגביש הנוזלי בהתאם למלבן שבאלקטרודה E. קרני האור באזור המלבן לא משנות את כיוונן ב-90 מעלות ולכן, הן לא מצליחות לעבור את המקטב הפנימי (B). כך, רק האור מחוץ למלבן מוחזר ואנו מקבלים מלבן שחור.

מראה מול לוח תאורה פלורסנטי
לתצוגת LCD אין אור משל עצמה ולכן בדופן הפנימית יש לוח מאיר פלורסנטי או מראה. ברב השעונים הדיגיטלים ומחשבי הכיס יש מראה. במצב כזה אור מבחוץ נכנס פנימה, פוגע במראה וחוזר. לכן בתנאי חושך איננו רואים דבר. במסכי מחשב מסוג LCD יש תאורה אחורית ולכן ניתן לראות גם בתנאי חושך.

תצוגת LCD במסכים
תצוגת LCD במסך מחשב מורכבת יותר כי צריך מטריצה של נקודות ולא סתם מלבן. לכן, יש רשת של אלקטרודות כך שניתן להאיר כל פיקסל. הבעיה בשיטה זו היא איטיות ולכן אם למשל מזיזים את העכבר מהר רואים שובל שלו. יש לשים לב כי בשיטה זו, בשונה מתצוגת CRT, אין קצבי רענון אופקיים ואנכיים כאשר יש תמונה קבועה, כי כל הפיקסלים מוארים בו זמנית. יש לעומת זאת קצבי רענון כאשר התמונה מתחלפת.
שיטה נוספת היא באמצעות מטריצה של טרנזיסטורים וקבלים. תחילה מעבירים חשמל לשורה מסוימת ולאחר מכן לטור מסוים כך שפיקסל אחד מאיר. כך עוברים על כל הנקודות במסך ומאירים אותן אחת אחרי השניה בדומה למסכים מסוג CRT.
תפקידו של הקבל הוא שהפיקסל ימשיך להאיר מעט עד אשר הוא יואר שוב.

צבעים
כל פיקסל מואר באמצעות 3 נקודות אור: אדומה, ירוקה וכחולה. לפני המקטב החיצוני יש מסנני אור בצבעים אדום, ירוק וכחול ומאחר שכל הנקודות קרובות אחת לשנייה, אנו רואים בעצם צבע אחד שהוא ערבוב של שלושת הצבעים.
כדי להפיק צבעים מגוונים צריך לתת עוצמות שונות של אדום, ירוק וכחול. כדי להשיג זאת, מפעילים עוצמות שונות של זרם חשמלי על שכבת ה-LCD, שכבת ה-LCD מסובבת את קרני האור בפחות מ-90 מעלות וכך מקבלים עוצמת אור חלקית לצבע מסוים.