بررسی تکنولوژی مانیتورها، از گذشته تا امروز
به نام خدا
سلام
همه با مانیتور کامپیوتر آشنا هستند! همان قطعه ای که شاید بتوان گفت بیشترین تاثیر را روی سلامتی و خستگی هنگام کار و بعد از کار با کامپیوتر را روی ما میگذارد. حالا مهم نیست که فیلم ببینیم یا بازی کنیم یا طراحی یا بیام تو OCH! هر کاری که انجام دهیم، بالاخره با نمایشگر، ارتباط مستقیم داریم. قطعا کار با یک نمایشگر خوب، تجربه ای متفاوت را به کاربر هدیه میدهد. پیشرفت روز افزون تکنولوژی هم قطعا شامل نمایشگر هم میشود.....
انواع متفاوتی از نمایشگر ها وجود دارند که عبارت اند از: CRT های منسوخ شده، تا LCD و LED و Plasma و OLED که به مراتب باریک تر و شفاف تر شدند. حال در این بین، حتی در یک نوع از نمایشگر میتوان اختلاف های زیادی نظیر پنل های استفاده شده و ... را نیز بیان کرد.
مانیتور رو میتوان اینطور تعریف کرد: دستگاهی برای تبدیل سیگنال به تصویر! که فاکتورها مهمی نظیر روشنایی، کنتراست، رزولیشن، زمان پاسخ دهی، مصرف برق و .... داخل همین جمله ساده خلاصه شده اند.
اگر بخواهیم به مانیتورهای اولیه نگاه کنیم شاید به VDT ها (Video Display Terminals) برخورید کنیم که مانیتورهای تک رنگی بودن و با استفاده از لامپ تصویر کاتدی (CRT) کار میکردند. این مانیتور ها قادر بودند تا با هر نوع کامپیوتری از طریق پورت سـریال تعامل کنند.
نمایشگرهای CRT شرکت IBM: آی بی ام اولین کامپیوتر خود را در سال 1981 میلادی تولید کرد، که از سه قطعه مستقل CPU، کیبورد و مانیتور تشکیل شده بود. IBM با افزایش CGA (Color Graphics Adaptor) مانیتورهای خود توانست مانیتور هایی با 16 رنگ و وضوح 640 * 350 را به بازار معرفی کند. وضوحی که هم اکنون حتی در دستگاه های همراه هم دیده نمیشود.
همین شرکت در سال 1987 مانیتور هایی را معرفی کرد که قادر به نمایش 256 رنگ با وضح 640 * 480 بودند.
تکنولوژی های جدید: فناوری جدید به نام افزایش آرایه گرافیک(Enhanced Graphics Array) یا همان XGA تعریف جدیدی از تصویر را به کاربران معرفی کرد. 8 و 16 میلیون رنگ با وضوح 600*800 پیکسل. که مانیتورهای جدید هم در حال حاظر این تعداد رنگ رو نمایش میدهند. (البته، ناگفته نماند که چشم ما میتواند 10 میلیون رنگ مختلف را ازهم تشخیص دهد)
فناوری بعدی UXGA (Ultra Extended Graphics Array) نام دارد که تصاویر را با وضوح 1200*1600 پیکسل به کاربر هدیه میدهد.
تحول و تکامل همچنان ادامه پیدا کرد:
در دهه ی 90 مانیتور های LCD روی صحنه آمدند و کم کم رقابت بین این نمایشگر ها با CRT شروع شد. قرن 20 پایان یافت و LCD ها یا همان نمایشگر های کریستال مایع، محبوبیت قابل توجهی بین کاربران پیدا کرده بودند. این مانیتور ها میتوانند تصاویر واضح تری نسبت به CRT ها تولید کنند و از اون مهم تر جای کم تری اشغال کنند به علاوه اینکه گاز های گلخانه ای کمتری نیز تولید میکردند.
خب چند سال به عقب بریم، LED ها معرفی شدن و کم کم جای خودشونو تو بازار پیدا کردند.
LED ها مزایایی مانند وضوح تصاویر بیشتر، شفاف تر و واقعی تر و مصرف کمتر برق رو داشتند.
بررسی تکنولوژی نمایشگر ها:
- 1. Cathode Ray Tube (CRT)
این نمایشگر ها از لامپ تصویر برای نمایش تصاویر استفاده میکردند.
همان طور که در بالا میبینید، یک شکل مخروط مانند داریم که در انتهای آن یک پرتاب کننده ی اشعه ی کاتد، و در جلوی آن یک صفحه نمایش درخشان میبینم. این پرتاب کننده (تفنگ الکترونی) اشعه کاتد را در یک لوله خلاء مانند جریان پیوسته ای به صفحه شفاف جلو شلیک میکند. همانطور که اشاره شد جنس این اشعه ها کاتد میباشد.
دروسط، دو آند مغناطیسی میبینیم که با توجه به دستور العمل های دریافتی از کنترل گر صفحه نمایش، تنظیم میشوند.
زمانی که اشعه کاتدی پرتاب شده از وسط آندهای مغناطیسی عبور میکند، با توجه به میدان مغناطیسی، کشیده فشرده و یا حالات دیگر را به خود گرفته و در یک مسیر معیین هدایت میشود، این هدایت در آخر منجر به برخورد الکترون ها یه لایه ای از فسفر میشود که پشت شیشه شفاف قرار دارد و که در نهایت باعث ایجاد نقاط نوری میشود. به این لایه فسفر shadow mask یا aperture grill نیز گفه میشود.
سه رنگ فسفری سبز، آبی، قرمز برای هر پیکسل میباشد که این رنگ ها بستگی به فسفر بکار رفته دارد.
در تصویر زیر محدوده یک پیکسل را نشان داده ایم که دارای سه رنگ است. اشعه خارج شده از لوله کاتدی برای تشکیل رنگ یک پیکسل ممکن است با یک یا دو و یا سه نقطه تشکیل دهنده ی پیکسل (Sub-pixel) برخورد کند. در این بین مانیتور هایی وجود دارند که به منظور افزایش کیفیت تصویر برای هر ساب پیکسل یک تفنگ کاتدی مجزا دارند.
فاصله ی ساب پیکسل ها نیز با نام dot-pitch شناخته میشود که مسلما هر قدر این فاصله کمتر باشد، تصویر تشکیل شده از کیفیت بالاتری برخوردار است.
مقایسه Aperture Grille با Shadow Mask
پشت صفحه نمایشگر CRT یک صفحه قرار دارد که Shadow mask نام دارد. این صفحه یک ورق فلزی با میلیون ها سوراخ میباشد که برای عبور الکترون ها تعبیه شده است. میتوان گفت کار دیگر این صفحه این است که از برخورد الکترون های اضافی و مزاحم به صفحه ی فسفری جلوگیری کند به علاوه این که از روشنایی بیش ار حد جلوگیری میکند.
Aperture grille نیز همان کار را انجام میدهد با این تفاوت که به جای سوراخ از سیم های فلزی در آن استفاده شده است. ناگفته نماند که روشنایی در این مانیتور ها بیشتر است.
یک سوال: وضوح نمایشگر که با رزولیشن میشناسیم چیست؟
زرولیشن در واقع چگونگی و ترتیب چینش پیکسل ها و حداکثر میزان نقاط در کل نمایشگر رو میگه.
به عنوان مثال اگر مانیتوری با اندازه 21 اینچ و مساحت 401 در 298 میلیمتر داشته باشیم که فاصله ساب پیکسل های آن 0.26 میلیمتر باشد، این مانیتور وضوح تصویر 1843*1370 را به خود اختصاص میدهد.
- 2. LCD (Liquid Crystal Diode) یا کریستال مایع:
مانیتور های LCD هنوز محبوبیت خود را بین کاربران از دست ندادند. دلیل آن هم مصرف کم، جمع و جور بودن و قیمت مناسب آن است.
در حال حاضر دو نوع تکنولوژی در ساخت این مانیتور ها بکار رفته است. یکی ماتریس فعال (Active Matrix)که با نام LCD میشناسیم و دیگری ماتریس غیر فعال(Passive Matrix)که با نام TFT میشناسیم. مانیتور های TFT تصاویر بهتری را ارائه میدهدند البته این کیفیت بهتر باعث شده تا سرعت پاسخگویی کمتری نیز داشته باشند، که همین عامل باعث منسوخ شدن آن شده است.
همان طور که از نام نمایشگر پیداست، کریستال مایع عنصر اصلی آن میباشد. یک کنترل گر نیز وجود دارد تا بتواند سیگنال های دریافتی کارت گرافیک را به تصویر تبدیل کند این کنترل گر دو کار را انجام میدهد یکی تبدیل سیگنال ها و دیگری تنظیم کردن نور (Backlight). (به تصویر زیر نگاه کنید.)
کریستال مایع استفاده شده در LCD، طوری است که 90 درجه زاویه دید دارد. کریستال اجازه عبور نور از فیلتر پلاریزه را میدهد اما ذراتی که ولتاژ بیشتری دارند نمیتوانند از فیلتر عبور کنند.
ادامه دارد...
قسمت دوم "بررسی تکنولوژی مانیتورها، از گذشته تا امروز"
با نام و یاد خدا
با ادامه "بررسی تکنولوژی مانیتورها، از گذشته تا امروز" در خدمت شما عزیزان هستم:
کنترل گر نمایشگر نور پس زمینه (backlight) را روشن میکند که از اولین شیشه عبور کند. در همین موقع، کنترولر، جریان الکتریکی را به مولکول های کریستال وارد کرده تا اجازه دهد نور با میزان روشنایی های متفاوت از شیشه دوم عبور کند تا تصویر مطلوب به نمایش دربیاید.
در مانیتور های رنگی، کریستال و فیلتر رو به رویش از سه رنگ قرمز و آبی و سبز ساخته شده است.
عبور نور از فیلتر نمایشگر باعث ایجاد تصویر میشود. طیف گسترده ی رنگ ها از همین پیکسل ها ساخته میشود.
نور بک لایت به کاتد استفاده شده بستگی دارد. در انواع مختلف مانیتور، ممکن است یک کاتد تنها در بالا یا یک کاتد در بالا و یکی در پایین، ویا دو کاتد در بالا و دو کاد در پایین وجود داشته باشد. این کاتد ها از طریق یک لایه پلاستیکی مواد را پخش میکنند.
سایز تصویر (رزولیشن): برخلاف مانیتور های CRT هیچ فرمول پیچیده ای برای محاسبه dot pitch و رزولیشن وجود ندارد. به طور معمول یک مانیتور 17 اینچ تصویری با رزولیشن 1024*1280 را نمایش میدهد.
در دهه ی گذشته فناوری مربوط به نمایشگر ها پیشرفت قابل توجهی داشته است که مانیتورهای LED یکی از این پیشرفت هاست.
حتما میدانید که LED ها با LCD هاخیلی تفاوتی با یکدیگر ندارند!
مانیتورهای LED با استفاده از دیودهای نوری، تقویت شده اند. به طور کلی میتوان گفت LED همان LCD است با این تفاوت که بک لایت LCD با یک پنل LED تقویت شده است! یعنی در پشت یا اطراف LCD، به منظور درخشندگی تصویر دیود هایی قرار داده شده است.
همانطور که گفته شد، در LCD برای نور Backlight از کاتد سرد استفاده شده در حالی که در LED از دیود برای این منظور استفاده شده است.
سه نوع مانیتور مختلف LED بر این اساس در دسترس است. Direct LED و Edge LED و RGBLED.
در هر دو نوع Direct و Edge، از دیود های سفید برای درخشندگی تصویر استفاده شده است که فرق این دو را در تصویر زیر خواهید دید:
در Direct LED ها دیودهای سفید سراسر پانل را پوشانده اند در حالی که در Edge LED فقط کنار پنل دیود سفید قرار داده شده است. ماینیتورهای Direct LED از کیفیت بالاتری برخوردارند. البته ناگفته نماند که در ساخت نمایشگرهای مخصوص کامپیوتر بیشتر از Edge LED استفاده شده است.اگر بخواهیم بین Direct LED و Edge LED و RGB LED مقایسه ای انجام دهیم مسلما RGB LED در رتبه نخست قرار میگیرد، زیرا از سه دیود قرمز و سبز و آبی برای ایجاد تصاویر واقعی با آن کنتراست شگفت انگیز استفاده شده است.
مقایسه LCD با LED، چرا LED بهتر از LCD است؟
همانطور که دیدید، یک فناوری در تولید LCD و LED وجود دارد. تنها در LED به جای استفاده از کاتد از پنل دیودی استفاده شده است.
در ادامه تفاوت های این دو را بیشتر بررسی میکنیم:
کنتراست و رنگ سیاه در LED ها بهتر است زیرا کریستال مایع نمیتواند به طور کامل جلوی نور بک لایت ناشی از کاتد را بگیرد و همیشه مقداری از آن را عبور میدهد، پس تصاویر سیاه همیشه به همراه خود نور دارند، اما Edge LED طوری سیاه را نمایش میدهد که انگار اصلا نوری وجود ندارد.
- دقت رنگ در مانیتورهای Direct LED و Edge LED تقریبا یکسان است. اما در RGB LED تقاوت آن کاملا محسوس است.
- زاویه دید هر دو مانیتور LCD و LED یک سان است و ارتباطی با بک لایت ندارد.
- LED مصرف برق کمتری نسبت به LCD دارد. حتی گفته شده تا 40 درصد کمتر مصرف میکند.
- در LED از جیوه استفاده نشده (اما در کاتد های بک لایت LCD استفاده شده)، که به محیط زیست آسیب نمیزند.
- قطر LED Edge و LED RGB ها از LCD ها کمتر است. البته قیمتشان نیز کمی بالاتر است.
- 4. مانیتورهای پلاسما (Plasma):
یکی دیگر از تکنولوژی های مورد استفاده در نمایشگر ها پلاسما است، که در حقیقت از چراغ های کوچک فلورسنت برای ایجاد تصویر استفاده شده است. چراغ های قرمز و آبی و سبز هر پیکسل هر سه از فلورسنت ساخته شده اند. برای ایجاد طیف گشترده ای از تصاویر، شدت نور این چراغ ها کم و زیاد میشوند.
قلب این نمایشگر پلاسما میباشد که اساسا از گاز (معمولا زنون و نئون) تشکیل شده بعلاوه الکترون آزاد و یون.
وقتی از طریق پلاسما، جریان الکتریکی با بار منفی به سمت قطب مثبت حرکت میکند (و بالعکس) باعث میشود گازهای پلاسما تحریک شده و انرژیی با عنوان فوتون تولید شود. (فوتون باعث ایجاد نور میشود.)
میلیون ها سلول کوچک پر شده با گاز زنون و نئون وجود دارد، که بین دو شیشه با عنوان plate glass (در جلو) و rear glass (در عقب) محصور شده اند. دو الکترود شفاف پوشیده شده توسط یک دی الکتریک (عایق) و لایه محافظ منیزیم اکسید نیز بین صفحه های شیشه ای در هر دو طرف سلول ها در سراسر نمایشگر وجود دارد.
زمانی که پردازنده سیکنال را به مانیتور پلاسما ارسال میکند،الکترود موظف است با عبور دادن جریان الکتریکی گاز را یونیزه کند، که در نتیجه سلول مربوطه روشن میشود.فوتون های فرابنفش منتشر شده با برخورد به فسفر، باعث میشوند الکترون های فسفر به سطح بالاتری از انرژی دست پیدا کنند، و به محض برگشتن سطح انرژی به حالت اول نور مرئی آزاد میشود.
ادامه دارد...
