تحقیق مقاله بررسی فن آوری های صفحات نمایشگر

CRT با یک تفاوت سابقه 100 ساله در مقایسه با فناوریهای رقیب ، هنوز یک فناوری نیرومند است این فناوری مبتنی بر قواعدی است که عموما درک شده اند و موادی را به کار می گیرد که بطور عادی در دسترس قرار دارند . نتیجه این خصوصیات ، نمایشگرهائی با امکان تولید ارزان هستند که بازدهی فوق العاده ای را ارائه نموده و تصاویر پایداری را با رنگهای واقعی و وضوح نمایش بالا تولید می کنند.

با اینحال مهم نیست که این فناوری تا چه حد خوب است . بدیهی ترین نقایص CRT کاملا شناخت شده هستند .

این فناوری الکتریسته بسیار زیادی را می بلعد .

طراحی پرتوتک الکترونی آن مستعد عدم تمرکز است .

عدم تقارب واختلاف رنگ در سطح صفحه نمایشگر .

مدارات الکتریکی High - Voltage و میدانهای مغناطیسی قوی آن ، تشعشع الکترومغناطیسی مضری را ایجاد می کنند .

وبه سادگی بیش از حد بزرگ است .

حتی با وجود صرف مبالغ هنگفت در زمینه تحقیقات و توسعه CRT توسط آنهائیکه بیشترین توجه را به این فناوری معطوف کرده اند پیروزی یکی از چندین فناوری نمایشگرهای Flat panel در یک دوره طولانی ،اجتناب ناپذیر است . با اینحال ،این مسئله بیش از آنچه که درابتدا تصور می شد طول کشیده است وارزیابیهای کنونی حاکی از آن هستند که به نظر نمی رسد Flat panel ها تا پیش از سال 2004 به بیش از 50 درصد بازار دست یابند .

نمایشگرهای کریستال مایع

کریستالهای مایع برای اولین بار در اواخر قرن 19میلادی توسط یک گیاه شناس اطریشی با نام  friedrich Reinitzerکشف شدند ، خود عبارت کریستال مایع ( Liquid Crystal) نیز مدت کمی پس از آن توسط یک فیزیکدان المانی به نام Otto Lehmann به آنها اطلاق شد .

کریستالهای مایع ، مواد نسبتا شفافی هستند که خصوصیات هر دو نوع مواد جامد و مایع را از خود نشان می دهند نوری که از میان کریستالهای مایع عبور می کند ازامتداد مولکولهای که آنها را تشکیل می دهند . پیروی می کنند ( یک خصوصیت ماده جامد ) در دهه 60 میلادی کشف شد که شارژ کریستالهای مایع با الکتریسته امتداد مولکولی

آنها ودرنتیجه میسر عبور نور از میان آنها را تغییر می دهد ( یک خصوصیت مایعات )

از زمان ظهور آن بعنوان یک رسانه نمایشگر در سال 1971 نمایشگرهای کریستال مایع به حوزه های متنوعی نظیر تلویزیونهای مینیاتوری دوربینهای ویدیوئی و عکسبرداری دیجیتال و صفحه نمایشگر های کامپیوتر راه یافته اند و امروزه افراد زیادی بر این باور هستند که LCD به احتمال قوی همان فناوری جانشین نمایشگرهای CRT است . فناوری درگیر با این نمایشگرها از زمان پیدایش خود بطور قابل ملاحظه ای پیشرفت نموده است تا جائیکه محصولات امروزی هیچ شباهتی به ابزارهای تک رنگ و بد ترکیب قدیمی ندارند . این فناوری نسبت به سایر فناوریهای صفحه تخت دارای سابقه بیشتری بوده و موقعیت ظاهرا بی تردیدی در نت بوکها و  های دستی دارد که هر دو قالب مختلف قابل دسترس هستند .

 ( dual Scan Twisted Nematic) DTSN ارزانقیمت

( Thim film Transistor ) TFT با کیفیت بالای تصویر

اصول :

LCD یک فناوری انتقالی است نمایشگر به این ترتیب کار می کند که به مقادیر مختلفی از نور سفید پشتی ( backlight)  با شدت ثابت ( Fixed - Intensity) اجازه می دهد تا از میان یک فیلتر فعال عبور نماید عناصر قرمز ، آبی و سبز یک پیکسل از طریق فیلتر سازی ساده نور سفید بدست می آیند .

اکثر کریستالهای مایع ، ترکیبات الی حاوی مولکولهای بلند میله مانند هستند که در وضعیت طبیعی ، خود را طوری مرتب می نمایند که محورهای بلند آنها با یکدیگر تقریبا موازی باشد . امکان کنترل دقیق امتداد این مولکولها با روان نمودن کریستال مایع در امتداد سطحی با شیارهای فوق العاده ظریف ، امکانپذیر است امتداد مولکولها از شیارهای سطح پیروی می کنند در نتیجه اگر شیارها کاملا موازی باشند امتداد مولکولها نیز کاملا موازی می شود .

مولکول های LCD در وضعیت طبیعی خود با شکلی نامرتب به موازات محور های بلند خود قرار دارند با اینحال وقتی آنها با سطحی که شیارهائی در یک جهت ثابت دارد تماس حاصل می کنند ، بطور موازی در امتداد شیارها مرتب می شوند .

اولین اصل یک LCD ساندویچ نمودن کریستالهای مایع در بین دو سطح با شیارهای ظریف است که شیارهای موجود بر روی یک سطح عمود ( با زاویه 90 درجه ) بر شیارهای موجود بر روی سطح دیگر هستند اگر مولکولها در یک سطح بصورت شمالی – جنوبی و مولکولهای موجود بر روی سطح دیگر بصورت شرقی  و غربی قرار گرفته باشند مولکولهای میان آن دو به یک پیچش 90 درجه ای وادار می شوند . نور از امتداد مولکولها پیروی می کند . در نتیجه نور نیز هنگام عبور از میان کریستالهای مایع 90 درجه چرخش می کند .

با اینحال هنگامیکه ولتاژی بر روی کریستال مایع اعمال شود مولکولها خود را بصورت عمودی مرتب کرده و به نور امکان می دهند که بدون چرخش از میان آنها عبور نماید . اصل دوم یک LCD  بر خصوصیات فیلترهای پولاریزه و خود نور تکیه دارد . امواج طبیعی نور در زوایای تصادفی منتشر می شوند یک فیلتر پولاریزه صرفا یک هدایت موازی با خطوط است در نتیجه یک فیلتر پولاریزه ثانویه باخطهائی که بصورت عمود با خطوط فیلتر اول قرار گرفته باید این نور قبلا پولاریزه شده را کاملا مسدود نماید نور تنها زمانی از میان فیلتر پولاریزه دوم عبور می کند که خطوط آن کاملا با خطوط فیلتر اول موازی باشند یااینکه خود نور برای انطباق با فیلتر دوم چرخیده باشد .

یک نمایشگر کریستال مایع ( Twisted Nematic) TN معمولی شامل دو فیلتر پولاریزه است که خطوط آنها بصورت عمود نسبت به یکدیگر قرار گرفته اند و همانطور که در بالا توضیح دادیم . تمام نوری که برای عبور از میان آنها تلاش می کند را مسدود می کنند اما درمیان این پولاریزه کننده ها ، کریستالهای مایع پیچیده ( Twisted) قرار گرفته اند . بنابراین نور توسط فیلتر اول پولاریزه شده توسط کریستالهای مایع 90 درجه چرخش نموده ونهایتا امکان می یابد که کاملا ازمیان فیلتر پولاریزه دوم عبور نماید . با اینحال زمانیکه یک ولتاژالکتریکی بر روی کریستال مایع اعمال می شود مولکولهای آن بصورت عمودی مرتب می شوند وبه نور اجازه می دهند که بدون چرخش ا زمیان آنها عبور نماید ، اما این نور توسط فیلتر پولاریزه دوم مسدود می شود در نتیجه عدم وجود ولتاژ به معنی عبور نور است در حالیکه اعمال ولتاژ معادل است با عدم مشاوره نور در سمت دیگر .

کریستالهای درون یک LCD می توانند بصورت معکوس نیز آرایش یابند ، بطوریکه با اعمال ولتاژ نور کرده و با قطع ولتاژ عبور نیز متوقف گردد . با اینحال از آنجائیکه نمایشگرهای کامپیوتری با اینترفیس های گرافیکی تقریبا همیشه روشن هستند آرایش کریستالها با پیکربندی عبور نور درصورت عدم وجود ولتاژ باعث صرفه جویی در توان مصرفی می گردد .

قواعد

LCD ها از یک مجموعه قواعد متفاوت در مقایسه بانمایشگرهای CRT پیروی می کنند که مزیتهائی در زمینه های اندازه مصرف برق و Flicker ( سوسو زدن ) وهمچنین هندسه عالی ارائه می نمایند معایب آنها عبارتند از از قیمت بسیار بالاتر

زاویه دید ضعیفتر وبازدهی رنگ با دقت کمتر .

در حالیکه CRT ها قادر به نمایش دامنه ای از درجات وضوح بوده و آنها را مقیاس دهی می کنند تا برای صفحه نمایش مناسب باشند . یک پانل LCD  دارای تعداد ثابتی از سلولهای کریستال مایع است و می تواند تنها یک وضوح را با اندازه تمام صفحه با استفاده از یک سلول برای هر پیکسل نمایش دهد .

وضوحهای پایینتر تنها با بکارگیری قسمتی از صفحه قابل نمایش هستند . برای مثال یک پانل 768 × 1024 می تواند وضوح  480 × 640 را با استفاده از 66 درصد سطح نمایشگر ارائه نماید اغلب  LCD ها می توانند تصاویر با وضوح پائین را از طریق فرایندی با نام Rathiomatic Expansion مجددا مقیاس دهی کنند تا صفحه نمایش را پر کنند . با اینحال این شیوه برای تصاویر Comtiuous -tone نظیر عکسها بهتر کار می کند تا متون وتصاویری با جزئیات ظریف ، که درچنین مواردی این شیوه می تواند باعث بدنمائی ابجکتها بصورت ظهور مصنوعات دندانه دار برای پر کردن پیکسلهای اضافی شود . بهترین نتایج با LCD هائی بدست می آیند . که درهنگام افزایش مقیاس تصویر دوباره از آن نمونه برداری کرده وبه این ترتیب تصویر را درهنگام پر کردن پیکسلهای اضافی Anti-Aliasing می نمایند . با اینحال تمام LCD ها توانائی انجام اینکار را ندارند .

در حالیکه ممکن است پشتیبانی از وضوحهای مختلف ،نقطه قوتی برای پانلهای تخت نباشد . توانائی چرخش نمایشگر از حالت افقی ( Landscape) به حالت عمودی ( portait) یک ویژگی است که اختصاصا به آنها مربوط می شود فناوری که اینکار را انجام می دهد در اواسط دهه 90 میلادی در دسترس قرار داشته است واکنون تحت لیسانس تولید کنندگان پیشگام مانیتورها ونت بوکها در سراسر جهان قرار دارد حالت portait بطور اخص برای تعدادی از محبوبترین نرم افزارهای کاربردی pc ( نظیر واژه پردازی  مرور وب DTP )  مناسب بوده و تعداد روز افزونی از پانلهای LCD با یک پایه مناسب ونرم افزار مورد نیاز برای پشتیبانی از این ویژگی عرضه می شوند در ابتدای سال 2000 میلادی بسیاری از پانلهای تخت از SXGA بعنوان وضوح  ذاتی خود پشتیبانی می کردند نکته جالب SXGA در آن است که از یک نسبت تصویری  استفاده می کند ( برخلاف سایر وضوحهای نمایش استاندارد که دارای نسبت تصویری  هستند ) 1280 × 1024 حالتی است که خصوصا برای مرور وب مناسب می باشد زیرا بسیاری از سایتهای وب برای یک وضوح افقی 1024 پیکسلی بهینه شده اند .

برخلاف نمایشگرهای CRT اندازه های قطری ( Diagonal) یک LCD  با ناحیه  قابل رویت آن یکسال است در نتیجه هیچگونه افتی در اینچ سنتی در پشت صفحه نمایشگر ویا با بخاطر انحنای آن وجود ندارد این ترکیب باعث می شود که هر LCD

با یک CRT 2 تا 3 اینچ بزرگتر از خود مطابقت داشته باشد .

از اوایل سال 1999 تعدادی از تولید کنندگان پیشگام مدلهای TFT 18 اینچی را روانه بازار کرده اند که قابلیت نمایش وضوح ذاتی 1024× 1280 را دارند .

یک CRT دارای سه تفنگ الکترونی که است که جریانهای آنها باید برای ایجاد یک تصویر شفاف بصورت بدون نقصی همگرا باشند در یک پانل LCD هیچگونه مشکل همگرائی وجود ندارد . زیرا هر یک از سلولها بطور جداگانه روشن وخاموش می شود این یکی از دلایلی است که باعث می شود متن بر روی نمایشگرهای LCD کاملا واضح به نظر برسد . نیازی نیست در مورد سرعت نو سازی و flicker در یک پانل LCD نگران باشید سلولهای LCD یا روشن هستند ویا خاموش بنابراین تصویری که با سرعت نو سازی اندکی بین 40 تا 60 هرتز نمایش داده می شود .Flicker  بیشتری نسبت به یک تصویر با سرعت نو سازی 75 هرتز ایجاد نمی کند .