رازهایی درباره نمایشگرهای LCD‌ که فقط یک مرتبه می‌گویم!

شاید این نکته در ذهن شمایی که به ‌عنوان مخاطب در حال خواندن این نوشتار هستید پدیدار شود که آیا افزایش سطح دانسته‌ها درباره قطعات و تجهیزات سخت‌افزاری می‌تواند در انتخاب و خرید محصول و نوع نگهداری کارا باشد؟
پاسخ شما یک آری بزرگ است و شک نداشته باشید که از دانستن نکات اصلی و حواشی آن ضرر نخواهید کرد. البته به‌ خاطر داشته باشید که سطح دانسته‌ها برای قطعات و تجهیزات مختلف این حوزه متفاوت است. این هفته بدون هیچ دلیلی به توضیح درباره نمایشگرهای LCD می‌پردازیم.
● اصل ماجرا
تمامی نمایشگرهای موجود در عالم هستی بر اساس این سه اصل کار می‌کنند که اول، نور تولید کنند. دوم، رنگ نور تولید شده را مشخص کنند و آخر اینکه، نور تولید شده را با ویژگی‌های خاص خود (رنگ، شدت و...) به موقعیت دلخواه هدایت کنند.
سه اصل گفته شده در تمامی نمایشگرهای کامپیوتر، تلویزیون‌ها و ویدیو پروژکتورهایی که از تکنولوژی‌های LCD، Plasma، LCoS، CRT، DLP و... استفاده می‌کنند صادق است و جز این نیست. اساس دسته‌بندی انواع سیستم‌های نمایشی نیز براساس این سه اصل شکل می‌گیرد!
● اساس نمایشگرهای LCD
در قسمت عقبی نمایشگرهای LCD‌ یک فقره لامپ نورانی وجود دارد که در اصطلاح لامپ فلورسنت کاتود سرد (CCFL) خطاب می‌شود و وظیفه دارد نور سفید را تولید و منتشر کند، به ‌گونه‌ای که تمامی سطح نمایشگر پوشش داده شود. راستش لزومی ندارد که فقط از یک لامپ استفاده شود. کارایی لامپ‌های CCFL با افزایش ابعاد نمایشگر کاهش خواهد یافت، پس منطقی است که از چند لامپ به‌ شکل هم‌زمان استفاده شود. البته تغییر در فرکانس نور انتشار یافته توسط لامپ‌ها، تغییر در رنگ‌ها و افزایش قیمت محصول موجب شده است تا شرکت‌های سازنده ترفندهای دیگری را برای جبران رفع مشکلات موجود به کار گیرند و از آوردن هوو برای لامپ اصلی جلوگیری کنند!
● تولید رنگ
یادآور می‌شوم که از دو سیستم رنگی مختلف برای تولید و انتشار رنگ‌ها استفاده می‌شود. سیستم‌های چاپ به‌طور معمول سیستم CMYK را که ترکیبی از رنگ‌های فیروزه‌ای (Cyan)، صورتی (Magenta)، زرد (Yellow) و مشکی (Key/Black) است به کار می‌گیرند و سیستم‌های نمایشی (RGB) از رنگ‌های آبی (Blue)، سبز (Green) و قرمز (Red) برای تولید رنگ‌های مختلف استفاده می‌کنند. بنابراین برای ایجاد نقطه رنگی باید از سه سلول رنگی که هر یک به ‌صورت مستقل رنگ‌های خالص آبی‌، سبز و قرمز را ایجاد می‌کنند استفاده کرد. هر یک از این سلول‌های خالص رنگی یک زیرپیکسل (Subpixel) خوانده و مجموعه این سلول‌ها به‌عنوان یک پیکسل (Pixel) شناخته می‌شوند. به ‌بیان دیگر آن پیکسلی که ما و شما در مراودات کلامی و نوشتاری معمول استفاده می‌کنیم از سه پیکسل جزئی‌تر آبی، سبز و قرمز تشکیل شده است.
با تغییر شدت رنگ هر یک از زیرپیکسل‌ها، می‌توان محدوده مشخصی از رنگ‌ها را تولید کرد. به‌زبان نادقیق فنی اگر فرض کنیم که هر زیرپیکسل رنگی بتواند به ‌صورت هشت بیتی کنترل شود، یک پیکسل کامل می‌تواند با ۲۴ بیت کنترل شود و در نتیجه دو به‌توان ۲۴ حالت مختلف را ایجاد کند. در این حالت است که می‌گویند این نمایشگر می‌تواند ۷/۱۶ میلیون رنگ متفاوت را تولید کند. اگر باور نمی‌کنید عدد ۲ را ۲۴ مرتبه در خود ضرب‌کنید!
بدانید بد نیست که شرکت hp به‌ کمک DreamWorks موفق به تولید نمایشگری شده است که هر پیکسل آن با ۳۰ بیت کنترل می‌شود و می‌تواند بیش از ۴ میلیارد رنگ مختلف تولید کند!
● اتاق فرمان
تنظیم انرژی سیستم، روشن شدن لامپ CCFL، دریافت اطلاعات از کامپیوتر و ارسال دستورات لازم برای هر پیکسل به صورت جداگانه توسط بخشی از نمایشگر مدیریت می‌شود که اتاق فرمان نام دارد. اتاق فرمان نمایشگر از یک مادربرد با کلی چیپ، خازن، مقاوت، تنظیم‌کننده ولتاژ و تعدادی پورت تشکیل شده است.
در نمایشگرهای جدید که برق دستگاه به‌طور مستقیم تامین می‌شود، یک منبع‌تغذیه فرد اعلاء در داخل نمایشگر تعبیه می‌شود و رفتار آن توسط اتاق فرمان تحت کنترل قرار می‌گیرد. از آنجایی ‌که ورود به این ماجرا قدری پیچیده می‌شود از آن پرهیز و نظر شما را به ‌بخش‌های دیگر جلب می‌کنیم!
● منبع نورانی
درباره منبع تامین نور موردنیاز قدری صحبت کردیم، اما ممکن است این پرسش مطرح شود که رابطه میان پیکسل‌ها با لامپ روشنایی چیست؟ به‌طور خلاصه می‌گویم که پیکسل‌های سه‌گانه رنگی به‌عنوان اجزاء هر پیکسل کامل از یک سلول منفرد تشکیل شده است. این سلول حاوی ماده‌ای است که تحت عنوان کریستال مایع (Liquid Crystal) شناخته می‌شود. نام LCD نیز براساس همین کریستال مایع انتخاب شده است. کریستال مایع در واقع نامی متضاد است به این ‌صورت که واژه کریستال به مواد جامد اطلاق می‌شود. استفاده از اصطلاح کریستال مایع برای این ماده به این دلیل است که حالت فیزیکی آن ژله بین جامد و مایع قرار دارد و با توجه به میزان جریانی که از آن عبور می‌کند حالت‌های مختلفی به‌خود می‌گیرد و در حالت‌های مختلف روی نوری که از درون سلول عبور می‌کند از لحاظ شدت و رنگ نور اثر خواهد داشت. این نور توسط لامپ اصلی نمایشگر (CCFL) از پشت وارد سلول می‌شود و با شرایط خاص و اعمال تغییرات از سوی دیگر آن خارج و با چشمان کاربر برخورد پیدا می‌کند.
● لامپ‌های LED
چند وقتی است که در برخی نمایشگرها، لامپ‌های LED را با لامپ‌های پرمصرف CCFL جایگزین کرده‌اند. صفحه نمایش در نمایشگرهایی که از لامپ CCFL استفاده می‌کنند با دو شکل اصلی مواجه است.
اول اینکه، صفحه به‌طور یکنواخت روشن نمی‌شود و دوم اینکه، رنگ مشکی ایجاد شده توسط سلول‌ها چندان هم مشکی نیست. اگر چراغ اتاق را در هنگام شب خاموش کنید و صفحه LCD رادر حالت Screen Saver قرار دهید خواهید دید که صفحه نمایشگر قدری روشن است. مشکل مذکور به این دلیل ایجاد می‌شود که سلول‌های کریستال مایع در هر وضعیتی که قرار بگیرند، قدری از نور تابیده شده را از خود عبور می‌دهند!
برای حل این دو مشکل، استفاده از تکنولوژی لامپ‌های LED‌ پیشنهاد شد. لامپ LED برخلاف انواع CCFL در یک نقطه متمرکز نیست و در پشت تمامی سلول‌های نمایشگر قرار می‌گیرد. مزیت تکنولوژی یاد شده این است که تمامی سلول‌ها به یک اندازه نور دریافت می‌کنند. مزیت مهم دیگر این است که فقط سلول‌هایی که قرار است نور تابش کنند، نور دریافت می‌کنند. به ‌بیان دیگر در نمایشگرهای LED می‌توان یک محدوده خاص از نمایشگر را روشن و بقیه را خاموش نگه داشت. تکنولوژی LED رنگ‌های واقعی‌تری را ایجاد می‌کند، اما عیب آن این است که به‌ دلیل استفاده از تعداد زیادی لامپ در نمایشگر،‌ با تعدد فرکانس‌ها مواجه می‌شود.
● و اما بعد!
ویژگی‌های عنوان شده در مشخصات فنی نمایشگرها، به یکی از بخش‌های ذکر شده مربوط می‌شود. برای مثال، شدت روشنایی به لامپ مورد استفاده و کنتراست تصاویر به‌صورت مستقیم به تکنولوژی مورد استفاده در تولید سلول‌های کریستالی مربوط می‌شود.

منبع : هفته‌نامه بزرگراه فناوری