آشنایی با طرز کار مانیتورهای کریستال مایع

اگر از کاربران رایانه باشید، احتمالا اسمهایی از قبیل مانیتور فلت و LCD ها را شنیده اید. لغتهایی که امروزه به قدری باب شده اند که حتی کودکان ۵ ۶ساله هم که گاهی آنها را به زبان می آورند.
آیا صفحه های فلت ، LCDو پلاسمایی یکی هستند یا معانی جدایی دارند و ما از روی ناآگاهی آنها را به جای هم به کار می بریم؟
واقعیت این است که اینها معانی متفاوتی هستند که برحسب اشتباه از آنها به صورت جایگزین استفاده می کیم. احتمالا هر روزه از وسایل متفاوتی استفاده می کنیم که شامل LCDها هستند.
رایانه های لپ تاپ ، برخی مانتیورها، ساعتهای دیجیتالی ، اجاقهای مایکروویو، دستگاه پخش سی دی و دستگاه های الکترونیکی فراوان دیگر شامل LCD ها هستند. برای تشخیص LCD بودن یک صفحه کافی است ، برای چند ثانیه انگشت خود را روی آن صفحه قرار دهید و حرکت امواج را در ناحیه اطراف دستتان مشاهده کنید.
البته این کار به هیچ عنوان توصیه نمی شود. چرا که در درازمدت به مانیتور شما آسیب می رساند. LCD یا Liquid Crystal Display به دلیل مزیت هایی از قبیل نازک بودن ، وضوح بیشتر و مصرف برق کمتر متداول شده اند.
LCDها یا کریستال های مایع اولین بار در سال ۱۹۸۸از سوی یک گیاه شناس اتریشی به نام فردریک رینیتز کشف شد. او مشاهده کرد زمانی که یک ماده شبیه کلستریل را ذوب می کند، این مایع که در ابتدا تیره بوده و با بالا رفتن حرارت ، رنگ آن روشن می شود پس از خنک کردن ، مایع قبل از تبلور نهایی به رنگ آبی تبدیل می شود.
از ساخت آزمایشی اولین LCDدر سال ۱۹۸۶، مدت ۱۸سال می گذرد. از آن هنگام سازندگان LCDها آن را به لحاظ تکنولوژیکی توسعه دادند و LCDها را از لحاظ تکنیکی به سطح بالایی رساندند و روند رو به رشد فناوری ساخت این وسیله همچنان رو به فزونی است.
کریستال های مایع بسته به چگونگی تحریک و نحوه آرایش مولکول ها به گروه های مختلفی تقسیم می شوند. این نوع کریستال ها نسبت به تغییر دما و در بعضی موارد فشار واکنش نشان می دهند و جهت گیری مولکولها در آنها از الگوی خاصی پیروی می کند که اغلب یک منشا خارجی جهت دهنده دارد.
از شواهد برمی آید که کریستال های مایع به حالت مایع نزدیک تر هستند تا جامد. آنها مقادیر متوسطی از گرما را دریافت می کنند تا یک ماده مناسب را از یک حالت جامد به کریستال مایع تبدیل کنند و فقط مقدار بیشتری گرما را برای تبدیل همان کریستال مایع به حالت مایع واقعی دریافت می کنند.
به خاطر این که کریستال های مایع به درجه حرارت بسیار حساس هستند، انتخاب مناسبی برای کاربرد در دماسنج ها هستند. از اینجا دلایل وضوح صفحه مانیتور کامپیوتر لپ تاپ در یک هوای سرد یا در خلال یک روز داغ در کنار ساحل روشن می شود. یک LCD وسیله ای است که از ۴ الگو یا واقعیت فیزیکی بهره می گیرد:
اول این که نور می تواند قطبیده شود، دوم این که کریستال های مایع می توانند منتقل شوند و نور قطبیده شده را تغییر دهند. سوم این که ساختار کریستال های مایع می توانند از سوی جریان الکتریکی تغییر یابند و آخرین مورد این که مواد شفافی موجودند که قادرند جریان الکتریسیته را هدایت کنند.
● سیستم LCD
دو نوع LCD در رایانه وجود دارد ؛ ماتریس غیرفعال passive matrix و ماتریس فعال LCD
.active matrixهای ماتریس غیرفعال از یک شبکه ساده ، برای تامین شارژ پیکسل های موجود روی نمایشگر استفاده می کنند. ایجاد شبکه درواقع یک مرحله پردازش است که با دو لایه شفاف آغاز می شود.
به یکی از این لایه ها ستون ها و به دیگری ردیف هایی واگذار می شود که از مواد هادی و شفاف ساخته می شوند که معمولا از جنس اکسید قلع هستند. ستونها و ردیفها به مدارهای مجتمع (IC ها) مرتبط می شوند و زمانی که شارژ از ستون یا سطر خارج شود، این مدارها، کنترل خواهد شد.
مواد کریستال مایع مابین دو لایه شفاف قرار خواهد گرفت ، یک فیلم قطبیده به بخش خارجی از هر یک از این لایه اضافه می شود. سادگی سیستم ماتریس غیرفعال جالب است اما نواقصی نیز به همراه دارد، از جمله زمان پاسخ کوتاه و کنترل ولتاژ بدون دقت.
راحت ترین راه برای مشاهده زمان پاسخ کوتاه در یک LCDماتریس غیرفعال این است که نشانگر ماوس را بسرعت از سمت صفحه نمایش به سمت دیگر حرکت دهید. درحالتی که این حرکت انجام می شود به حالت سایه هایی که در پی نشانگر ظاهر می شود، توجه کنید.
کنترل ولتاژ با عدم دقت از توانایی ماتریس غیرفعال جلوگیری می کند و در یک زمان تنها بر یک پیکسل تاثیر می گذارد. زمانی که ولتاژ برای از هم باز کردن یک پیکس به کار گرفته می شود، پیکس های اطراف آن نیز تا حدی از هم باز می شود که باعث می شود تصاویر تار به نظر آید و کنتراست خود را از دست بدهد.
LCDهای ماتریس فعال به TFTها وابسته هستند. اساسا TFTها ترانزیستورها و خازن های کوچک سوئیچ شونده هستند. آنها در یک ماتریس و روی یک لایه شفاف مرتب می شوند. برای آدرس دهی یک پیکسل ، ردیف مناسب سوییچ می شود و سپس شارژ به ستون اصلی ارسال می شود. خازن قادر به نگهداری شارژ تا به دوره تازه سازی بعدی است.
اگر دقیقا مقدار ولتاژی که برای یک کریستال تامین می شود، کنترل گردد، خواهید توانست آن را از هم باز کنید. بیشتر نمایشگرهای امروزی در هر پیکسل ۲۵۶سطح روشنایی پیشنهاد می کنند. فناوری LCDها بسرعت در حال رشد است.
اندازه نمایشگر محدود به مشکلات کنترل کیفیت می شود که به سازنده های آنها برمی گردد. بتازگی شرکت اپل بزرگترین مانیتور LCDجهان را دراندازه ۳۰اینچی به بازار عرضه کرد که کیفیت تصویری بسیار بالا دارد.
پس برای داشتن وضوح و کیفیت قابل توجه ،باید بهای زیادی بپردازیم.

منبع:آفتاب