فناوری ساخت انواع تلویزیون

  • PDF
امتیاز کاربر: / 6
بدخوب 

فناوری ساخت انواع تلویزیون

اسرار جعبه جادو

تلويزيون يكي از بانفوذترين ابزارهاي زمان ماست. با وجود اين وسيله شما مي‌توانيد اخبار برنامه‌هاي ورزشي، سريال‌ها برنامه‌هاي علمي و سياسي را تماشا كنيد. گفته مي‌شود كه ايرانيان به طور متوسط 6 ساعت در روز تلويزيون تماشا مي‌كنند و تعداد دستگاه‌هاي تلويزيون در دنيا از تعداد تلفن‌ها بيشتر است. با اين وجود تا به حال به تكنولوژي كه در ساخت تلويزيون به كار رفته است فكر كرده‌ايد؟ ممكن است از خود پرسيده باشيد كه اين دستگاه‌ها چه تفاوتي با هم دارند؟ چه تكنولوژي در آنها به كار رفته؟ و مزيت‌ها ومعايب هر سيستم چيست؟ اگر اين سوال‌ها براي شما هم پيش آمده است، بهتر است اين مطلب را بخوانيد چون پاسخ بسياري از پرسش‌هاي خود را خواهيد ديد.

اساسي‌ترين قسمت در ساده‌ترين تلويزيون‌ها لامپ اشعه كاتدي است كه تصوير را توليد مي‌كند. اصولا اين تلويزيون‌ها به همين نام شناخته مي‌شوند، CRT(مخفف Cathode ray tube) كه به معناي لامپ اشعه كاتدي است. به لامپ اشعه كاتدي، تفنگ الكتروني و لامپ تصوير هم مي‌گويند. در واقع قسمت عمده‌اي از فضاي برجسته پشت تلويزيون را همين لامپ اشغال مي‌كند. که در آن  يك كاتد و يك جفت آند و يك صفحه كه با فسفر پوشيده شده است وجود دارد. كاتد به معني قطب منفي و آند به معني قطب مثبت است، مانند قطب مثبت و منفي يك باتري. درون لامپ اشعه كاتدي فيلاماني وجود دارد كه اطراف آن خلاء است.

وقتي فيلامان گرم مي‌شود از خود الكترون ساطع مي‌كند و جرياني از الكترون‌ها توليد مي‌شود كه به آن اشعه كاتدي مي‌گويند. الكترون‌ها بار منفي دارند بنابراين به سمت آند كه مثبت است جذب مي‌شود. جريان الكترون‌ها، درون آند به صورت يك پرتو متمركز درمي‌آيد و سپس شتاب مي‌گيرند. الكترون‌هاي پرسرعت درون خلاء حركت كرده و به صفحه تخت در انتهاي لامپ برخورد مي‌كنند اين صفحه با فسفر پوشيده شده است و زماني كه پرتو به آن برخورد مي‌كند تابش مي‌كند.

به وسيله سيم‌پيچ‌هاي هدايت‌كننده‌اي كه اطراف لامپ قرار دارند، مي‌توان پرتو الكترون‌ها را در هر نقطه مورد نظر در صفحه فرود آورد. سيم‌پيچ هدايت‌كننده يك سيم‌پيچ مسي ساده است كه درون لامپ، ميدان مغناطيسي توليد مي‌كند. يك دسته از سيم‌پيچ‌ها پرتو را در راستاي عمودي و دسته ديگر در راستاي افقي جابه‌جا مي‌كند. با تغيير ولتاژ درون سيم‌پيچ مي‌توان پرتو الكترون را در هر نقطه دلخواه روي صفحه تنظيم كرد.

پروجكشن‌

اگرچه تلويزيون‌هاي معمولي كيفيت تصوير خوبي دارند؛ اما يك مشكل بزرگ هم دارند. از آن جايي كه صفحه تصوير آنها از شيشه ساخته شده است، اندازه آنها محدود است و بزرگترين تلويزيون از اين نوع، صفحه 40 اينچي دارد. از طرف ديگر هرچه صفحه نمايش بزرگتر باشد طول لامپ اشعه كاتدي نيز بايد بزرگتر باشد و بنابراين تلويزيوني با چنين صفحه بزرگي بسيار حجيم و سنگين خواهد بود.

بزرگترين دليل براي ساخت تلويزيون‌هاي پروجكشن همين بود. اگر چه برخي از انواع آن ممكن است كيفيت تلويزيون‌هاي سابق را نداشته باشند، اندازه آنها مي‌تواند بسيار بزرگتر باشد. در پروجكشن به جاي نمايش مستقيم تصوير، ابتدا يك تصوير كوچك توليد مي‌شود و سپس با استفاده از يك پرتو نور، اين تصوير در اندازه‌اي بسيار بزرگتر نمايش داده مي‌شود.

دو نوع سيستم پروجكشن وجود دارد؛ يكي از آنها مشابه سيستمي است كه در سينما يا پروژكتورهايي كه براي نمايش تصوير روي پرده استفاده مي‌شوند، مي‌بينيد. سيستم نمايش تصوير كاملا از پرده جداست و تصوير در قسمت جلوي پرده تشكيل مي‌شود. پروژكتور را مي‌توان روي ميز قرار داد يا به سقف متصل كرد تصويري كه روي پرده‌اي با كيفيت بالا تشكيل شود بسيار بهتر خواهد بود، اما روي يك ديوار صاف و تميز هم مي‌توان تصوير خوبي داشت.

سيستم ديگر بسيار شبيه تلويزيون‌هاي معمولي است. تصوير در پشت يك صفحه تشكيل مي‌شود نه در جلوي آن. دستگاه پروژكتور نيز كاملا درون تلويزيون قرار دارد. در هر دو سيستم از دستگاه‌هاي بسيار كوچكي كه قادر به توليد تصويري با جزييات بالا هستند، استفاده مي‌شود. اين‌كه كداميك از دو نوع بهتر است، بستگي به استفاده‌اي دارد كه از آن مي‌كنيد.

نوع اول (كه تصوير جلوي صفحه تشكيل مي‌شود) فضاي كمتري را روي زمين اشغال مي‌كند و علاوه بر آن، مي‌توان بزرگترين صفحه ممكن را داشته باشد، اما اگر مي‌خواهيد تصوير بزرگي داشته باشيد، بايد فاصله زيادي از صفحه تلويزيون داشته باشيد. به طور معمول فاصله شما بايد 5/1 برابر قطر صفحه تلويزيون باشد. مثلا اگر يك تلويزيون پروجكشن 100 اينچ (250 سانتي‌متر) از نوع اول مي‌خواهيد، بايد در فاصله 7/3 متري از تلويزيون بنشينيد. در ضمن اين نوع پروجكشن‌ها در يك اتاق تاريك بهترين كيفيت را خواهند داشت و براي استفاده در نور روز و اتاق‌هاي روشن مناسب نخواهند بود.

 

پلاسما

 

براي داشتن تلويزيون‌هاي با صفحه بزرگتر راه ديگري نيز وجود داشت: تلويزيون‌هاي پلاسما. صفحه اين تلويزيون‌ها به اندازه بزرگترين تلويزيون‌هاي معمولي است، اما عرض آنها فقط 6 اينچ (15 سانتي‌متر) است. ايده اصلي نمايشگرهاي پلاسما براي تشكيل تصوير، روشن كردن پيكسل‌هاي نوراني فلورسنت به رنگ‌هاي مختلف است. هر پيكسل از 3 نور فلورسنت قرمز، سبز و آبي تشكيل شده است. درست مانند تلويزيون‌هاي معمولي در پلاسما نيز با تغيير شدت اين 3 رنگ، طيف وسيعي از رنگ‌ها توليد مي‌شوند.

پلاسما چيست؟

عنصر اصلي در نور فلورسنت پلاسما است. پلاسما گازي است كه از يون (اتمي كه الكترون از دست داده و بار مثبت دارد) و الكترون آزاد تشكيل شده است. در حالت عادي گاز از ذرات خنثي كه همان اتمها هستند تشكيل شده است.

تعداد الكترون‌ها و پروتون‌هاي اتم در حالت عادي مساوي است و بنابراين اتم از نظر الكتريكي خنثي است. حالا اگر يك جريان الكتريكي با ولتاژ بالا از گاز عبور كند، الكترون‌هاي آزاد با اتمها برخورد كرده و باعث مي‌شوند الكترون‌هاي اتم از آن جدا شوند و به اين ترتيب اتم بار كل مثبت پيدا مي‌كند.

در يك پلاسما ذرات با بار مثبت و منفي هم با هم برخورد مي‌كنند، اين برخوردها باعث تحريك اتم و تابش فوتون‌هاي نور مي‌شوند. با تحريك اتم‌هاي نئون و زنون كه در صفحات تلويزيون پلاسما استفاده مي‌شوند، نور ماوراي بنفش توليد مي‌شود. چشم ما اين نور را نمي‌بيند، اما فوتون‌هاي نور ماوراي بنفش مي‌توانند فوتون‌هاي نو مرئي را تحريك كنند.

درون نمايشگر

ميان دو صفحه شيشه‌اي هزاران سلول كوچك وجود دارد كه درون آنها گاز زنون و نئون قرار گرفته است. بين دو شيشه و دو طرف سلولها نيز الكترودهاي بلندي قرار گرفته‌اند. الكترودهاي نمايشگر كه در بالاي سلولها قرار گرفته‌اند با يك لايه اكسيد مغناطيسي محافظ پوشيده‌ شده‌اند و اطراف آنها را ماده دي‌الكتريك عايقي احاطه كرده است. هر دو گروه الكترودها در سراسر سطح صفحه قرار گرفته‌اند، الكترودهاي بالايي در رديف‌هاي افقي و الكترودهاي پاييني در ستون‌هاي عمودي قرار گرفته‌اند. براي يونيزه‌كردن گاز در يك سلول خاص، الكترودي كه از آن سلول عبور مي‌كند. شارژ مي‌شود و يك جريان الكتريكي از گاز درون سلول عبور مي‌كند.

همان‌طور كه گفتم با عبور جريان، اتم‌هاي گاز تحريك‌شده و فوتون‌هاي فرابنفش تابش مي‌كنند. نور فرابنفش توليد شده با مواد فسفري جداره سلول واكنش مي‌دهد. اتم‌هاي ماده فسفري نيز تحريك شده و اين بار نور مرئي با رنگ‌هاي مختلف تابش مي‌كنند. هر سلول از سه سلول كوچكتر تشكيل شده است كه هر كدام ماده فسفري مختلفي دارند. يكي از سلول‌ها نور قرمز، يكي ديگر نور سبز و ديگري نور آبي توليد مي‌كند: تركيب اين سه نور رنگ سلول را مشخص مي‌كند. با تغيير شدت جريان عبور كرده از گاز درون سلول مي‌توان شدت رنگ‌هاي هر سلول كوچك را افزايش يا كاهش داد و تركيب اين سه نور مي‌توان همه رنگ‌هاي طيف را توليد كرد.

بزرگترين مزيت نمايشگر پلاسما صفحه بزرگ در كنار ضخامت بسيار كم آن است. از آنجايي كه هر پيكسل جداگانه روشن مي‌شود. تصوير بسيار درخشان است و از هر زاويه‌اي به‌خوبي ديده مي‌شود، اما كيفيت تصوير آن كاملا به پاي بهترين تلويزيون‌هاي معمولي نمي‌رسد.

نمايشگرLCD

LCDمخفف liquid crystal displayو به معناي نمايشگر كريستال مايع است. تركيب كريستال مايع كمي متناقض به نظر مي‌رسد. تصور ما از كريستال جسمي جامد و سخت است كه مسلما با مايع متفاوت است. چگونه ممكن است ماده‌اي هر دو خصوصيت را داشته باشد.

مولكول‌هاي جسم جامد همواره موقعيت خود را نسبت به مولكول‌هاي ديگر حفظ مي‌كنند. به همين دليل جسم جامد شكل ثابتي دارد.

برعكس مولكول‌هاي مايع آزادانه به هر طرف حركت مي‌كنند، بنابراين مايعات شكل ثابتي ندارند، اما موادي هم وجود دارند كه تا حدودي شبيه به مايعاتند و تا حدودي شبيه به جامدات.

در واقع كريستال مايع بيشتر شبيه يك مايع رفتار مي‌كنند تا جامد. ماده كريستال با دريافت مقداري انرژي به كريستال مايع تبديل مي‌شود، اما اگر كمي بيشتر گرما به آن بدهيم كاملا به مايع تبديل مي‌شود. به همين دليل است كه كريستال مايع بسيار به دما حساس است و همين خصوصيت سبب مي‌شود به عنوان دماسنج استفاده شود.

انواع گوناگوني از كريستال مايع با توجه به نوع ماده به كار رفته و دماي آن وجود دارد. يكي از خصوصيات كريستال مايع اين است كه با عبور جريان الكتريكي تغيير مي‌كند. با تغيير ولتاژ جريان اعمال شده مي‌توان عبور نور را كنترل كرد. كريستال مايع مي‌تواند در فاز يا حالت‌هاي مختلفي وجود داشته باشند، اما آنهايي كه در ساخت ال‌سي‌دي استفاده مي‌شوند در فاز نماتيك هستند كه در آن مولكول‌ها در آرايش منظمي قرار دارند. جهت قرارگيري مولكول‌ها را مي‌توان با اعمال يك ميدان مغناطيسي يا ايجاد شيارهاي ميكروسكوپي رو سطحي كه كريستال مايع روي آن قرار مي‌گيرد، كنترل كرد.

ساختار يك نمايشگر ال‌سي‌دي‌

ساختار نمايشگر ال‌سي‌دي چيزي بيشتر از يك صفحه كريستال مايع نياز دارد. درون يك ال‌سي‌دي از 4 واقعيت ساده به طرز شگفت‌انگيزي استفاده مي‌شود. 1 نور مي‌تواند قطبي (پلاريزه) شود 2 كريستال مايع مي‌تواند نور قطبي شده را از خود عبور و تغيير دهد 3 ساختار كريستال مايع را مي‌توان با جريان الكتريكي تغيير داد 4 مواد شفافي وجود دارند كه مي‌توانند جريان الكتريكي را هدايت كنند.

براي ساخت يك صفحه ال‌سي‌دي به دو صفحه شيشه‌اي نياز داريم. در يك طرف صفحه يك فيلتر قطبي كننده (اين لايه سبب مي‌شود از ميان همه پرتوهاي رسيده، پرتوهايي كه فقط در يك جهت خاص هستند، عبور كنند) و در طرف ديگر پليمري خاص قرار مي‌گيرد كه شيارهاي ميكروسكپي در سطح شيشه ايجاد مي‌كند. شيارها بايد در راستاي لايه پلاريزه قرار بگيرند. يك لايه كريستال مايع نماتيك روي اين شيارها قرار مي‌گيرد.

شيارها سبب مي‌شوند كه اولين لايه مولكول‌هاي كريستال مايع در راستاي فيلتر قطبي كننده قرار گيرند. سپس يك صفحه شيشه‌اي ديگر با همين خصوصيات روي اين صفحه قرار مي‌گيرد. با اين تفاوت كه راستاي فيلتر قطبي‌كننده آن با فيلتر اول يك زاويه 90 درجه دارد. ملكول‌هاي هر لايه از كريستال مايع بتدريج مي‌چرخند و در نهايت ملكول‌هاي آخرين لايه آن با لايه اول يك زاويه 90 درجه مي‌سازند و در راستاي فيلتر قطبي‌كننده صفحه دوم قرار مي‌گيرند.

وقتي نور با اولين فيلتر برخورد مي‌كند قطبي مي‌شود. ملكول‌هاي هر لايه نور را به لايه بعد هدايت مي‌كنند. با عبور نور از لايه كريستال مايع، ملكول‌ها قطبش نور را تغيير مي‌دهند تا با زاويه آنها  هماهنگ شود. و وقتي نور به لايه آخر مي‌رسد قطبش آن با راستاي ملكول‌هاي اين لايه يكسان است. اگر راستاي ملكول‌ها در آخرين لايه با راستاي فيلتر قطبي‌كننده يكي باشد نور مي‌تواند از صفحه دوم عبور كند. حال اگر يك جريان الكتريكي به ملكول‌هاي كريستال مايع اعمال كنيم مي‌چرخند و زاويه نور عبور كرده از آنها  تغيير مي‌كند و ديگر با زاويه قطبش فيلتر دوم همخواني ندارد و به اين ترتيب نور از اين منطقه عبور نمي‌كند و نسبت به اطرافش سياه‌تر به نظر مي‌رسد.

به اين منظور يك لايه نازك ترانزيستور (TTF) روي كريستال مايع قرار مي‌گيرد. اين لايه شامل ترانزيستورها و خازن‌هايي كه به صورت ماتريسي (در ستون‌ها و رديف‌ها) قرار گرفته‌اند. براي فرستادن جريان به يك پيكسل خاص ستون و رديفي كه پيكسل در آن قرار گرفته مشخص مي‌شود و جريان به آن فرستاده مي‌شود . با تنظيم دقيق ولتاژ اعمال شده به كريستال مي‌توان ميزان نور عبور كرده را تغيير داد و شدت نور را تنظيم كرد.

تا اينجا ما يك تصوير سياه و سفيد با درجه‌هاي مختلف خاكستري داريم. براي اين كه تصوير ما رنگي باشد به يك فيلتر رنگ هم نياز داريم. هر پيكسل شامل سه پيكسل كوچك كه فيلترهاي رنگ آبي، سبز و قرمز دارند، مي‌شود. همان‌طور كه در موارد قبل گفتيم همه رنگ‌ها از تركيب اين سه رنگ با تغيير شدت هر يك از اجزا تشكيل مي‌شود. مثلا هر پيكسل رنگ آبي مي‌توانند با تغيير شدت، 256 درجه مختلف رنگ را توليد كند پس در كل 8/16 ميليون رنگ مي‌توان توليد كرد. (256 آبي 256 x  قرمز256 x  سبز). براي توليد اين تعداد رنگ به تعداد بسيار زيادي ترانزيستور نياز داريم. مثلا در يك لپتاب معمولي با رزولوشن 768*1024  ما 768*1024*3 به 2359296 ترانزيستور داريم. اگر هر كدام از اين ترانزيستورها مشكل داشته باشد ما يك پيكسل خراب خواهيم داشت.

تفاوت عمده ال سي دي با نمايشگرهاي ديگر اين است كه از ماده فسفري براي نمايش پيسكل‌هاي رنگي استفاده نشده است. از لحاظ مصرف انرژي نيز به صرفه‌تر است و به طور معمول 60 درصد كمتر از تلويزيون‌هاي معمولي با اندازه مشابه انرژي مصرف مي‌كند.

صفحه فسفري‌

هر ماده‌اي است كه در معرض تابش پرتو، (پرتو تابيده شده ممكن است فرابنفش يا پرتوالكتروني باشد)، نور مرئي تابش كند فسفر ناميده مي‌شود. رنگ‌هاي فلورسنت نيز نور فرابنفش نامرئي را جذب مي‌كنند و نور مرئي با يك رنگ خاص را تابش مي‌كنند.

در يك لامپ اشعه كاتدي نيز سطح داخلي صفحه تلويزيون با فسفر پوشيده شده است. وقتي الكترون‌ها با صفحه برخورد مي‌كنند، صفحه تابش مي‌كند. در تلويزيون‌هاي سياه و سفيد فقط يك نوع فسفر وجود دارد كه با برخورد الكترون به آن نور سفيد تابش مي‌كند؛ اما در تلويزيون رنگي 3 نوع فسفر وجود دارد كه به صورت نقاط يا رديف‌هايي هستند كه نور قرمز، سبز و آبي تابش مي‌كند.

اگر به صفحه تلويزيون نزديك شويد، مي‌توانيد اين نقاط رنگي را ببينيد. در مقابل 3 پرتو الكترون وجود دارد كه اين 3 رنگ را روشن مي‌كنند. رنگ‌هاي ديگر از تركيب اين رنگ‌ها به دست مي‌آيند. وقتي روي صفحه يك نقطه قرمز داريم، پرتو الكترون نور قرمز عمل مي‌كند و فسفر نور قرمز را روشن مي‌كند. وقتي يك نقطه سفيد داريم، هر سه رنگ با هم روشن مي‌شوند و تركيب آنها نور سفيد را تشكيل مي‌دهد. تا به حال هزاران فسفر مختلف براساس رنگي كه تابش مي‌كنند و مدت زماني كه تابش آنها طول مي‌كشد، فرمول‌بندي شده‌اند.

پرتو الكترون در واقع تصوير را روي صفحه نقاشي مي‌كند. مدارهاي الكتريكي درون تلويزيون به كمك سيم‌پيچ‌هاي مغناطيسي، پرتو الكترون را به صورت رفت و برگشتي و بالا و پايين روي صفحه حركت مي‌دهند. پرتو الكترون يك خط از تصوير را از چپ به راست نقاشي مي‌كند و سپس بسرعت برمي‌گردد، كمي پايين مي‌آيد و يك خط افقي ديگر را نقاشي مي‌كند و همين طور تا پايين ادامه مي‌يابد. زماني كه پرتو به ابتدا برمي‌گردد، خاموش است و اثري روي صفحه نمي‌گذارد. زماني كه پرتو روشن است و خطوط تصوير را نقاشي مي‌كند با تغيير شدت پرتو درجه‌هاي مختلف رنگ توليد مي‌شود و به اين ترتيب تصوير تشكيل مي‌شود، چون فاصله بين خطوط بسيار كم است، مغز ما همه آنها را مانند يك تصوير مي‌بيند. از بالا تا پايين صفحه تلويزيون به طور معمول 480 سطر وجود دارد كه تصوير را تشكيل مي‌دهد.

منبع: جام جم آنلاین (ضمیمه سیب) - مرضیه رستمی

آخرین به روز رسانی در يكشنبه ۲۹ فروردين ۱۳۹۵ ساعت ۱۱:۵۲


شما در این صفحه هستید : مقالات تلویزیون و فناوری فناوری ساخت انواع تلویزیون