شاشات LCD وشاشات CRT
بعد أن تعرفنا في الدرس السابق على شاشات CRT وكيفية عملها والتطور التاريخي الذي مرت به، نتعرف اليوم على أروع شاشات الكمبيوتر شكلاً وحجماً؛ شاشات LCD.
شاشات إل سي دي LCD Monitors:
LCD هي اختصار لـLiquid Crystal Display وتعني العرض بالبلورات السائلة. مع تعدد أنواع شاشات LCD فمنها TN + film, IPS و MVA إلا أنها جميعاً تعمل بنفس الطريقة (الفكرة الأساسية)!
تتكون واجهة الشاشة السوداء والتي تنار لعرض الصور من طبقة أو أكثر من النيون، عدد هذه الطبقات يتراوح بين واحدة في الشاشات المنخفضة السعر إلى أربعة طبقات أو أكثر في الشاشات المرتفعة السعر. تقوم فكرة العرض في هذه الشاشات على إعادة توجيه الضوء في نظام انعكاسات قبل أن يصل إلى لوح العرض، كل هذه الأنعكاسات في الضوء داخلية لا تظهر على سطح العرض فهو معزول بشكل لا يصدق مع صغر ثخن الشاشة! في الحقيقة هناك لوحين للعرض، كل لوح يمتد على سطح العرض كاملاً من جهة، إذن لدينا لوحين: داخلي وظاهري. كلٌ منهما مغطى بـ:"مرشح أحمر، أخضر وأزرق (red, green or blue filter (RBG Filter" كل مجموعة من مجموعات RGB خاضعة لتحكم ترانسزتور يعطيها الفولت (الجهد الكهربي) الخاص بها. هذا الفولت هو الذي يسبب انحراف ذرات الكريستال السائل بزوايا مختلفة ودقيقة هذه الزوايا تحدد كمية الضوء الذي يظهر على سطح العرض ويكوّن الصورة. إن ترتيب ذرات الكريستال وتحديد حالة الاستقطاب الخاصة بها هي سيدة الموقف هنا، فمهمة ذرات الكريستال هي جعل مسار الضوء ينحرف إلى مرشح Filter استقطاب ليمر من خلاله قبل أن يصل إلى شاشة العرض، فإذا رتبت ذرات الكريستال في نفس اتجاه المرشح فهذا يسمح للضوء بمرور من خلالها والانحراف، أما لو رتبت بشكل عمودي مع المرشح فهذا يمنع الضوء من المرور وبالتالي تصبح الشاشة سوداء! وتوضح الصورة التالية هذه العملية:
البلورات السائلة Liquid Crystals:إن الكريستال السائل مادة تتمتع بخواص فيزيائية فريدة فتنتقل حالتها بين السائلة إلى الصلبة، والتحول هذا منوط بالجهد الكهربي الموجّه إليها! فتبدأ بالتميع عند درجة حرارة 145.5° ثم تصبح سائلة عند درجة حرارة مقدارها 178.5°، أكتشفت هذه المادة عندما كان عالم نبات نمساوي يجري بعض تجاربه.
والسؤال الآن: شاشة CRT أم شاشة LCD؟ أيهما الأفضل؟يوضح الجدول التالي مقارنة بين نوعين الشاشات السابقي الذكر، ويمكن أن تحدد من خلاله الشاشة الأكثر مناسبة لك اعتماداً على نوعية الأعمال التي تقوم بها على كمبيوترك:
وجه المقارنة
LCD (TFT)
Cathode Ray (CRT)
Brightness السطوع
(+) 170 to 300 cd/m²
(~) 80 to 120 cd/m²
Contrast التفاوت
(-) 150:1 to 450:1
(+) 350:1 to 700:1
Viewing angle زاوية النظر
(~) 90° to 170°
(+) 150° أكثر من
أخطاء وضوح صور العرض
Convergence errors
(+) لا يوجد
(~) 0.0079 to 0.0118" (0.20 to 0.30 mm)
Focusالتركيز
(+) ممتاز جداً
(~) يكاد يكون ممتاز جداً
Geometry الهندسة
(+) مثالي
(~) توجد إمكانية لوجود أخطاء
Defective pixels البكسلات العاطلة
(-) 8 يصل إلى
(+) لا يوجد
Input signal إشارة المدخلات
(+) analog أو تماثلي digital رقمي
(~) فقط analog تماثلي
Possible Resolutions دقة العرض الممكنة
(-) محددة
(+) متعددة
Gamma جاما
(تباين الألوان للعين البشرية)
(~) مريح
(+) بدقة الصور
Uniformity التناسق
(~) أكثر سطوعاً عند الحواف
(~) أكثر سطوعاً في المنتصف
جودة اللون ونقاؤه
Color purity/color quality
(-) أقل من المتوسط
(+) ممتاز جداً
Flickering الحرارة
(+) لايوجد
(~) غير ظاهر للشاشات من نوع 85 هيرتز أو اعلى
التفاعل مع المجالات المغناطيسية
Affected by magnetic fields?
(+) لا تتأثر
(-)يعتمد على غلاف الحماية، قد تكون حساسة جداً
Pixel response time
مدة استجابة البكسلات
(-) 20 to 50 ms ميلي ثانية
(+) not visible غير ظاهر
Power consumption استهلاك الطاقة
(+) 25 to 40 Watts واط
(-) 60 to 160 Watts واط
مساحة الوضع
Space requirements/weight
(+) صغيرة جداً
(-) عريضة جداً
مفتاح الجدول: (+) الأفضل (~) مُرضي (-) سلبي
شما هي شاشات CRT
الجزء الأغلى في أي جهاز كمبيوتر هو دوماً الشاشة، ومع ذلك فإن أكثر الأشخاص لا يعلمون كيف تعمل هذه الشاشات أو كيف يبتاعون واحدة!
بعد قراءتك لهذه الدروس ستعرف كيف تختار الشاشة التي تناسبك إن شاء الله، حيث سنتحدث في الدرس الأول عن شاشات CRT ونتحدث في الدرس الثاني عن شاشات LCD ثم نعرض مقارنة بينهما.
قبل البدء بهذا الدرس: قد تجده طويلاً نوعاً ما، لأني حاولت جمع كل ما يتعلق بالموضوع ومن ثم تقديمه بالمختصر المفيد في درس واحد 
شاشات سي آر تي CRT Monitors:
شاشات العرض CRT حيث أنها اختصار لـ Cathode Ray Tube وتعني أنبوب أشعة الكاثود. تستخدم في أغلب أجهزة التلفاز، وجدت منذ 60 سنة تقريباً وخلال هذه المدة الطويلة فإن تقنيات العمل التي تتبعها لم تتغير كثيراً!
فكرة عملها الأساسية هي انطلاق الإلكترونات من خلف الشاشة إلى أن تصل إلى سطح العرض المبطن بطبقة من مادة الفسفور، شدة الانطلاق يسبب أشعاعات مختلفة للإلكترونات المندفعة، شعاع الإلكترون هذا يمر خلال سلسلة من طبقات مغناطيسية متينة والتي بدورها وضعت بطريقة تسمح لها بتوجيه الإشعاع إلى أماكن مختلفة في سطح العرض، فحينما تصل هذه الإشعاعات إلى زجاج سطح العرض تصطدم بطبقة الفسفور الموجودة عليها مسببة نقطة متوهجة مؤقتاً، كل نقطة تمثل بكسل واحد في شاشة العرض. إن دقة التحكم بالجهد الكهربائي لكل إلكترون تسمح بتوهج البقعة التي يسببها في السطح توهجاً ساطعاً أو أقل سطوعاً مما يعطي اللونين الأبيض والأسود. قديماً: كان التلفاز الأبيض والأسود يحتوي على مدفع واحد للإلكترونات وطبقة واحدة من الفسفور، بعد ذلك أضيفت عدة مدافع في شاشات العرض من هذا النوع حتى أن طبقات الفسفور أصبحت تلون بنقط متقطعة ومنفصلة!
لعرض صورة على الشاشة، يسبح شعاع الإلكترون خلال خط(horizontal line (scan line مبتدئاً من أعلى الشاشة، من اليسار إلى اليمين، مضيئاً نقاط طبقة الفسفور ومسبباً فيها توهج تختلف شدة سطوعه باختلاف جهد الإلكترون الكهربي كما ذكرنا، السرعة التي يرسم بها خط أفقي واحد في الشاشة تسمى horizontal frequency وتقاس بالكيلو هيرتز (kilohertz (kHz.
وعندما يصل الشعاع إلى نهاية الخط، يتوقف للحظة تسمى "فترة الخمول الأفقية horizontal blanking interval" ثم يعاد إعداد المغناطيس كي يبدأ برسم الخط السفلي الجديد، تعاد هذه العمليات مسببة رسم خطاً بعد خط على الشاشة، حتة تمتلئ الشاشة، هنا يتوقف الشعاع للحظة أيضاً ولكن هذه اللحظة تسمى "فترة الخمول الرأسية vertical blanking interval".
يعاد إعداد المغناطيس كي تعاد كل العملية من جديد فترسم صورة أخرى على الشاشة مبتدئة من الركن العلوي الأيسر. السرعة التي ترسم بها الشاشة واجهتها الداخلية تسمى "معدل أو تردد التحديث العمودية vertical refresh rate or frequency" وتقاس بالهيرتز(hertz (Hz.
في بداية عصر التلفاز، واجه المهندسون مشكلة تقنية بسبب سوء جودة مادة الفسفور المستخدمة وقتها، مما يؤدي إلى اختفاء توهج بعض النقاط قبل الانتهاء من رسم الصورة كاملة! فتوصلوا إلى حل لهذه المشكلة وذلك بجعل الصورة ترسم على مرحلتين، في المرحلة الأولى يرسم شعاع الالكترون الخطوط الفردية (1، 3، 5، ...) ثم إذا انتهى منها تبدأ المرحلة الثانية فيعود الشعاع إلى أعلى الشاشة ويقوم برسم الخطوط الزوجية (2، 4، 6، ...) وإذا انتهى منها تكون الصورة قد اكتملت، كل مرحلة من هذه تسمى "حقل field" والحقلين مجتمعة تسمى "إطار frame". في أنطمة NTSC يوجد 60 حقل مما يعني رسم 30 frame في الثانية، أما في أنظمة PAL TV يوجد 50 حقل، أي 25 frame في الثانية! أما الأنظمة الأقل من هذه، فإن مقتنوا التلفزيونات التي تستخدم هذه الأنظمة سيلاحظون رداءة عرض الصور على شاشات التلفاز سريعاً.
والتلفاز الملون لا يختلف كثيراً عن التلفاز الأبيض والأسود، إلا أنه يوجد به ثلاث مدافع للإلكترونات بدلاً من واحد، كما أن النقاط وحيدة اللون في طبقة الفسفور التي تغلف زجاج الشاشة من الداخل تستبدل في بنقاط ثلاثية اللون، الألوان الثلاث هي: الأحمر، الأخضر والأزرق، وبخلط هذه الألوان الثلاث بنسب متفاوتة نستطيع الحصول على جميع الألوان الأخرى، هذا الخلط يتم عن طريق تغيير كثافة كل لون من هذه الألوان على طبقة الفسفور كما توضح الصور التالية (في الواقع فإن دماغ الإنسان يستخدم نفس الطريقة في الخلط).
وصنع صور من هذه الثلاث ألوان فقط يتطلب دقة في التحكم بمدافع الإلكترونات وطبقات المغناطيس كي تصوب النقطة بدقة على طبقة الفسفور مع منع الانتشار الزائد للون، ولضمان ذلك وصل المهندسون إلى طريقتين للحل:
الحل الأول: قناع الظل Shadow Mask:في الشاشات التي تعتمد هذا الحل: توضع ذرات الفسفور في طبقة الفسفور بألوان ثلاث (أحمر، أخضر، وأزرق) كما توضح الصورة التالية:
وقناع الظل عبارة عن طبقة معدنية مثقّبة توضع في مقابل طبقة الفسسفور، تصنع هذه الطبقة من معدن يسمى"invar". يسمح هذا القناع للأشعة المصوبة بدقة إلى أماكن محددة بالشاشة بالعبور خلاله عن طريق الثقوب والوصول إلى طبقة الفسفور، أما الأشعة الغير مصوبة بدقة فإنها تمنع من العبور كما توضح الصور الثلاث التالية:
الحل الثاني: الحاجز المتصالب المثقب Aperture Grille:في هذا الحل توضع نقاط الفسفور في طبقة الفسفور كخطوط رأسية دقيقة جداً من الألوان الثلاث كما توضح الصورة التالية:
أما في العصر الحالي..عصر الكومبيوتر، فقد حسنت جودة كلاً من الفسفور والإلكترونات فلم تعد هناك حاجة للتشابك في رسم الصورة! وفي حين أن الكمبيوتر يعمل كثيراً مع النصوص؛ كان لابد من زيادة دقة العرض resolution. ففي التلفاز القياسي يكون معدل التحديث الأفقي 13.5 كيلوهيرتز مقابل معدل تحديث عمودي يساوي 25 إلى 30 هيرتز، أما شاشات الكمبيوتر فإن لها المقدرة على الرسم بمعدل تحديث أفقي 60 كيلو هيرتز مقابل معدل تحديث عمودي يساوي 85 هيرتز!
ملاحظة: نعني بالـresolution هو تمايز الشاشة أو دقة العرض وتعني العدد الكلي لعناصر الشاشة(pixels) أفقياً و عمودياً.
