تاریخچه LCD

مانیتور یکی از عناصر سخت افزاری مهم در کامپیوتر است که از آن بعنوان دستگاه استاندارد خروجی و در جهت نمایش اطلاعات استفاده می گردد
تمامی کاربران کامپیوتر بمنظور مشاهده خروجی مناسب، نیازمند استفاده از یک مانیتور مطلوب می باشند. انتخاب یک مانیتور به عوامل متفاوتی نظیر مشخصات فنی و نوع کاربرد آن بستگی دارد. اولین نمایشگرها (مانیتورهای مبتنی بر متن) بمنظور استفاده در کامپیوترهای شخصی در سال 1970 ارائه گردیدند. از سال 1970 تاکنون مدل های متفاوتی از مانتیتورها با بهره گیری از تکنولوژی های متفاوت و ارائه قابلیت های مختلف، تولید و عرضه شده اند. مانیتورهای (CRT (Cathod Ray Tube و مدل های متفاوت (LCD (Liquid Crystal display، نمونه هائی از مانیتورهای ارائه شده طی سالیان گذشته و اخیر می باشند.

تکنولوژی ساخت LCD

امروزه LCD ها را از هر طرف که نگاه کنیم می بینیم آنها یک شبه به وجود نیامدند.زمان بسیار زیادی از کشف کریستال مایع تا انبوهبرنامه های LCD که ما امروزه لذت می بریم به طول انجامید.کریستال مایع نخستین بار در سال 1988 توسط گیاه شناس اطریشی Friedrich Reinitzer کشف شد. Reinitzerمشاهده کرد که هر گاه یک ماده کلسترول مانند نادر(cholesteryl benzoate)را ذوب می کند,ابتدا تبدیل به مایعی کدر شده و سپس با افزایش دما واضح می شود.در حین سرد شدن مایع ابتدا آبی رنگ شده و د نهایت تبدیل به کریستال می شود.80 سال بعد RCA نخستین LCD تحقیقاتی را در سال 1968 ساخت.از آن آن زمان سازندگان LCD به صورت ثابت انواع مبتکرانه وپیشرفته آن را توسعه دادند و این تکنولوژی را به سطوح پیچیده آن رسانیدند.

یک صفحه رایج الکترودی سطح LCD را به طور کامل می پوشاند.در بالایآن یک لایه از کریستال مایع است(D).بعد از آن شیشه دیگری (E) همراه با الکترودی به شکل مستطیل در کف آن ودر بالا, لایه پلاریزه دیگری با زاویه راست نسبت به اولین لایه پلاریزه قرار دارد.
توجه داشته باشید که LCD ساده ما نیاز به یک منبع نور خارجی دارد.موادی از نوع کریستال های مایع نوری از خود ساتع نمی کنند.LCD های ساده و ارزان معمولا انعکاسی هستند به این معنا که برای نمایش هر چیزی آنها باید نور را از منبع خارجی منعکس کنند.نگاهی به ساعت LCD بیندازید:اعداد جایی به نمایش در می آیند که الکترود های کوچک کریستال های مایع را شارژ کرده و باعث باز شدن(untwist) آن میشوند,در نتیجه نور نمی توانداز لایه پلاریزه عبور نماید.
بیشتر نمایشگر های کامپیوتری توسط لامپ های فلورسنت داخلی آنها که در بالا ,کنار و یا پشت LCD انها قرار دارد روشن می شوند.صفحه ی سفید پخش کننده در پشت LCD نور را به صورت یکنواخت پخش می کند تا نمایشگر یکریختی داشته باشیم.دراین گذر از فیلتر ها , لایه های کریستال مایع ولایه های الکترودی بیشتر این نور گم می شود, معمولا نیمی از آن!
در مثال ما یک صفحه الکترودی و یک میله الکترودی داریم که مشخص می کند کدام کریستال مایع به شارژ پاسخ داده است
.اگر لایه حاوی تنها یک الکترود ساده را برداشته وبا چندین لایه دیگر جایگزین کنیم آغاز به ساخت LCD های پیچیده کرده ایم.

اصطلاحات

: Aperture Grille در تکنولوژی فوق ، بمنظور ایزوله نمودن پیکسل ها بصورت افقی از مجموعه ای سیم های عمودی استفاده می گردد.مانیتورهائی که از تکنولوژی فوق استفاده می نمایند، دارای شفافیت و وضوح تصویر مناسبی می باشند. پیکسل ها با توجه به ماهیت خطوط پویش استفاده شده بمنظورنگاشتن تصویر، بصورت عمودی از یکدیگر متمایز می گردند.

: Aspect Ratio نسبت پهنای تصویر به ارتفاع را می گویند و برای اکثر مانیتورهای موجود ، 3 : 4 می باشد .

: Asset Control ویژگی فوق، باعث صرفه جوئی در زمان بمنظور ردیابی مانیـتورها در شبکه می گردد. در صورتیکه مانیتور دارای ویژگی فوق بوده و از آن بهمراه نرم افزارهای ضروری در شبکه استفاده گردد ، امکان بازیابی اطلاعات لازم بمنظور ردیابی مانیتورها ، فراهم می گردد.( شماره سریال مانیتور ، مدل و … ) . اطلاعات فوق، برای مدیران شبکه بسیار مفید خواهد بود .

Bandwidth : سرعت ( بر حسب مگاهرتز ) داده دریافتی توسط مانیتور از پردازنده کارت گرافیک را می گویند . هر اندازه میزان سرعت فوق بیشتر باشد ، تصاویر با وضوح و شفافیت بهتری نمایش داده می شوند خصوصا” در مواردیکه دقت بالا، انتخاب شده باشد .

: Color Convergence پارامتر فوق ، معیاری بمنظور سنجش نحوه تلاقی سه تفنگ رنگی ( قرمز ،سبز ، آبی ) درهر پیکسل بوده و وضوح بهتر تصاویر را در صورت همگرائی مناسب ، بدنبال خواهد داشت .

Conventional Tube : متداولترین لامپ استفاده شده در مانیـتورها ،طی سالیان گذشته بوده است . مانیتورهائی که از لامپ تصویر پانزده اینچ و یا بالاتر استفاده نموده اند ، هم اینک درصدد استفاده از صفحات مسطح و یا سایر لامپ های تصویر ، می باشند.

Dot Pitch : یک واحد اندازه گیری بمنظور محاسبه فاصله بین مراکز دو نقطه نورانی با رنگ مشابه بر روی نمایشگر می باشد .هر اندازه نقاط به یکدیگر نزدیک باشند ،مقدار پارامتر فوق کمتر شده و تصاویر از وضوح بهتری برخوردار خواهند بود .

Energy Star : استاندارد ارائه شده توسط Environmental Protection Agency (EPA) ، بمنظور تولید و استفاده از کامپیوترهای شخصی با هدف بهینه سازی مصرف انرژی می باشد.استاندارد فوق ، اولین مرتبه در 17 ژوئن 1993 ارائه گردید.مصرف انرژی کامپیوترها و یا مانیتورهائی که از استاندارد فوق تبعیت می نمایند ، می بایست در پائین ترین وضعیت ممکن ، به کمتر از30 وات تنزل یابد.

Flat-Screen Color CRT Monitor : مانیتورهائی رنگی که دارای صفحات نمایشگرمسطح می باشند. نمایشگرهای مسطح نسبت به نمایشگرهای غیرمسطح ، علاوه بر ارائه تصاویر با کیفیت مطلوبتر ، کاهش تشعشعات را نیز بدنبال خواهند داشت .

: MPR-II استانداردی بمنظور کاهش انتشار امواج الکترواستاتیک و الکترو مغناطیسی می باشد . MPR 1990 یا MPR II استاندارد تعریف شده بمنظور سنجش میزان تشعشعات از دستگاه هائی نظیر مانیتور است .

Phosphor : مواد بر روی صفحه که در واکنش به سیگنال تولید شده توسط تفنگ های پرتاپ الکترون ، از خود نور ساطع می نمایند .

Pixel ، از کلمات Picture element اقتباس شده است . پیکسل ها ، نقاط کلیدی موجود بر روی صفحات نمایشگر بمنظور ایجاد تصاویر می باشند .

Pixel Clock Speed : فرکانس و یا سرعت نوشتن پیکسل ها ی مربوط به یک تصویر بر روی صفحه نمایشگر می باشد. هر اندازه میزان سرعت فوق بالا باشد ، لرزش تصاویر کمتر خواهد شد.

Refresh Rate : به سرعت پویش و بازنویسی اطلاعات بر روی یک صفحه نمایشگر ، اطلاق می گردد.در فرکانس های بالاتر، با توجه به اینکه پیکسل ها با سرعت بیشتری فعال می گردند ،لرزش تصاویر کمتر خواهد شد ( مهمترین عامل لرزش تصویر ، کم نوری است ) . به پارامتر فوق ، فرکانس عمودی نیز گفته می شود .

Resolution : به تعداد پیکسل های نمایش داده شده افقی و عمودی بر روی صفحه ، گفته می شود. هر اندازه میزان پارامتر فوق افزایش یابد ، امکان نمایش تصاویر بیشتری بر روی نمایشگر بدون ضرورت استفاده از Scrolling ، فراهم می گردد .

: Scan Rate پارامتر فوق ، سرعت ( بر حسب کیلوهرتز ) ترسیم یک سیگنال خط افقی بر روی نمایشگر را مشخص نموده و هر اندازه مقدار پارامتر فوق بیشتر باشد ، تصاویری واضح تر در دقت های بالا ایجاد خواهد شد . به پارامتر فوق ، فرکانس افقی نیز می گویند .

Shadow Mask : صفحات فلزی بهمراه سوراخ هائی درون آنان که تفنگ الکترون از بین آنان،پرتوهای الکترون را بمنظور تولید پیکسل ها بر روی نمایشگر ، ارسال می نماید .

: Stripe Pitch یک واحد اندازه گیری بمنظور محاسبه فاصله بین مراکز دو نوار با رنگ مشابه که باعث ایجاد یک تصویر بر روی صفحه نمایشگر می گردد . هر اندازه نوارها ی رنگی به یکدیگر نزدیکتر باشند ، مقدار پارامتر فوق کاهش و بدنبال آن وضوح تصویر بهبود می یابد .

: Viewing Angles به زاویه افقی و یا عمودی که کاربر قادر به مشاهده تصاویر بدون کاهش کیفیت رنگ و شفافیت تصویر می باشد ، اطلاق می گردد

جایگاه مانیـتور ها

در زمان ارتقاء سیستم ، اکثر کاربران ترجیح می دهند که مانیتور خود را نگه داشته و از آن همچنان استفاده نمایند

با توجه به اینکه عمر مفید یک مانیتور بیش از پنج سال برآورد می شود ، تصمیم بر استفاده از مانیتور قبلی در زمان ارتقاء سیستم ،حرکتی منطقی و اصولی است. در صورتیکه مانیتور موجود از نوع پانزده اینچ است که صرفا” قادر به نمایش متن با دقت 800 در 600 ، می باشد ، استفاده از مانیتور قبلی می تواند پیامدهای منفی از بعد کارآئی و بهره وری کاربران را بدنبال داشته باشد . برخی از کاربران در زمان ارتقاء سیستم ، تمایل دارند که مانیتورهای CRT قبلی خود را به مانیتورهای LCD مسطح تبدیل نمایند . بر اساس آمارهای موجود ، میزان فروش مانتیورهای LCD در سال 2003 برای اولین مرتبه بیش از مانیتورهای CRT بوده است .
اکثر تولید کنندگان مانیتور، مدل هائی را تولید و عرضه نموده اند که علاوه بر دارا بودن قیمت مناسب از پتانسیل های مطلوبی نیز برخوردار می باشند. از این نوع مانییتورها می توان در موارد متعددی استفاده بعمل آورد. Resolution و Refresh Rate در این نوع از مانتیورها نیز مناسب می باشد . تولید کنندگان ، علاوه بر عرضه مانیتـورهای فوق ، اقدام به تولید و ارائه مانیتورهای حرفه ای تر نیز نموده اند .مانیتورهای فوق دارای کیفیت بمراتب بالاتری بوده و از پتانسیل های بیشتری نظیر : کنترل های تنظیم تصویر ، پورت های USB 2.0 ، گزینه های متفاوت ارگونومی ( نظیر تنظیم ارتفاع ) و Resolution بالا ، استفاده می نمایند. برخی از مانیتـورهای حرفه ای دارای Asset Control بمنظور ارائه تسهیلات لازم در خصوص ردیابی مانیتورها در شبکه می باشند .
گرافیست ها ، معمولا” مانیتـورهای CRT را به مانیتـورهای دیگر ترجیح می دهند، چراکه این نوع از مانیتورها رنگ ها را واقعی تر نمایش می دهند. کاربرانی که اکثر فعالیت و استفاده آنان ازکامپیوتر مبتنی بر متن می باشد، تمایل بیشتری به استفاده از مانیتورهای LCD را دارند ، چراکه محدوده ( مرز) پیکسل ها در مانتیتورهای LCD ، بدرستی تعریف و رعایت می گردد ( در صورت تمرکز بر روی حروف ، وضعیت نمایش مطلوب خواهد بود ) . استفاده کنندگان از بازیهای کامپیوتری نیز مانیتـورهای CRT را ترجیح می دهند ، چراکه فرآیند ترسیم مجدد صفحات در مانیتورهای LCD ، با کندی بیشتری انجام می شود ( مشاهده دنباله ای از یک تصویر گرافیکی و یا وجود شبحی از تصویر قبلی.

ویژگی ها ی مهم LCD

از مهمترین ویژگی های مرتبط با مانیتورهای LCD ، می توان به موارد زیر اشاره نمود :

Native Resolution : با توجه به اینکه مانیتورهای LCD از یک ماتریس مشتمل بر سلول، بمنظور نمایش تصاویر استفاده می نمایند، دارای یک Resolution ثابت ( ذاتی ) بوده که در آن Resolution کیفیت تصویر در بهترین وضعیت خود خواهد بود. یک مانیتور پانزده اینچ LCD ، دارای یک Native Resolution معادل 1024 در 768 می باشد .این در حالیست که اکثر مانیتـورهای هیفده ، هیجده و نوزده اینج از یک Native Resolution معادل 1280 در 1024 ، استفاده می نمایند. درصورتیکه تنظیم مانیتور پایئن تر ازNative Resolution انجام شود،تصاویر به نمایش درآمده ، حالت طبیعی خود را از دست می دهند( مات و کدر ) ، چراکه نمایشگر صرفا” بخشی از پیکسل های مربوطه به خود را استفاده نموده و بمنظور نمایش تصویر در صفحه ، Scale خود را افزایش خواهد داد. با اینکه تکنولوژی های Scaling در طی سالیان اخیر بهبود پیدا یافته اند ،ولی نتایج همچنان غیرمطلوب می باشد( عدم رضایت کاربران ) . در مواردیکه Native Resolution مانـیتورهای LCD ، پاسخگوی تمامی نیازهای استفاده کننده می باشد ، انتخاب آنان منطقی خواهد بود.

: Viewing Angle با توجه به اینکه در مانیتـورهای LCD ، نور از طریق کریستال های مایع در نمایشگر عبور داده می شود، زمانیکه مستقیما” در مقابل آنان ایستاده باشیم ، بهترین وضعیت نمایش را مشاهده خواهیم کرد. در صورتیکه زاویه مشاهده خود را تغییر دهیم ( حرکت به گوشه ها و یا بالا و پائین ) ، میزان تابناکی نور افت خواهد کرد . موضوع فوق ، یکی از دلایل ترجیح مانتیورهای CRT به مانیـتورهای LCD توسط گرافیست ها و کاربرانی است که حجم عمده فعالیت آنان گرافیک می باشد . سایر کاربران ، می توانند با وضعیت فوق، مدارا نمایند.
Viewing Angle یک مانتیور LCD ( بر حسب درجه اندازه گیری می شود ) ، نشاندهنده قدرت انعطاف در مقابل حرکت و جابجا شدن بین گوشه ها ، پائین و یا بالای مرکز نمایشگر بدون ازدست دادن کیفیت تصویرمی باشد. تاکنون هیچگونه روش استانداری برای اندازه گیری Viewing Angle ایجاد نشده است .اعداد اعلام شده توسط تولیدکنندگان بر مبنای یک استاندارد واحد نبوده و صرفا” می تواند معیاری در بین مانتیورهای تولید شده توسط یک تولید کننده باشد . بهترین روش قضاوت در رابطه با Viewing Angle یک مانیـتور ، مشاهده مستقیم مانیتور و بررسی عملی آن می باشد . در این راستا می توان برخی از مدلهائی را که از یک حداقل مشخص شده ، پائین تر می باشند را حذف و عملا” آنان را بررسی نکرد . یکی از پارامترهای مهم در انتخاب مانیتـورهای بزرگ ، دامنه و محدوده Viewing Angle می باشد .مثلا” یک مدل پانزده اینچ ، ممکن است صرفا” توسط یک کاربر استفاده گردد که وی نیز مستقیما” در مقابل مانیتـور قرارگرفته و از آن استفاده می نماید.بنابراین در صورتیکه مقدار Viewing Angle معادل 120 درجه و یا بیشتر باشد، نیاز کاربران مرتفع خواهد شد. در مانیتورهای هیفده اینچ و یا بالاتر ،حداقل زاویه دید 150 درجه پیشنهاد می گردد.اغلب کاربران این نوع مانیتورها تمایل دارند که از مانیتور بصورت مشترک استفاده نمایند ( خصوصا” در مواردیکه بصورت گروهی بر روی یک پروژه و یا تمرین کار می شود ) .
یکی از عوامل موثر در Viewing Angle ، تکنولوژی استفاده شده در رابطه با پیکسل ها است . در مانـیتورهای هیجده اینچ LCD و بالاتر ، از جدیدترین فنآوری در ارتباط با پیکسل ها استفاده شده که افزایش زاویه دید( مشاهده ) را بدنبال خواهد داشت . در مانیتورهای پانزده اینچ LCD ، تولید کنندگان از پانل های ارزان قیمت استفاده نموده که باعث کاهش زاویه دید می گردد . در تعداد زیادی از مانیتورهای LCD جدید ، امکان چرخش و یا تنظیم نمایشگر وجود داشته و همین موضوع باعث بهبود و پوشش زاویه دید بهتری می گردد .
: Contrast پارامتر فوق ، تفاوت دانسیته نور بین روشنترین رنگ سفید و تیره ترین رنگ مشنیققا که یک مانیـتور LCD قادر به تولید آنان می باشد را نشان می دهد . در این رابطه پیشنهاد می گردد که مانیتوری با نسبت 1 : 400 و یا بهتر از آن ، انتخاب گردد.

Brightness : پارامتر فوق ، حداکثر میزان نوری که از یک صفحه نمایشگر بمنظور نمایش “سفیدمحض” ساطع می گردد را نشان می دهد (ارسال تشعشعات در هر متر مربع ( cd/m2 ) ) . تقریبا” تمامی مانیـتورهای LCD ، دارای Brightness معادل دویست و پنجاه cd/m2 و یا بیشتر می باشند . ( مانیتورهای CRT دارای Brightness معادل یکصد می باشند) .

دیجیتال در مقابل آنالوگ : در صورتیکه بر روی سیستم یک کارت گرافیک با خروجی ویدئو دیجیتال نصب شده باشد ، می توان از یک LCD که دارای ورودی دیجیتال می باشد ، استفاده نمود . در چنین حالتی ضرورتی به تبدیل آنالوگ به دیجیتال و برگشت مجدد ، وجود نداشته و کیفیت تصویر بمراتب بهتر خواهد بود .در صورتیکه کارت گرافیک نصب شده بر روی سیستم دارای یک پورت DVI نمی باشد ، می توان با توجه به امکان ارتقاء و یا تعویض سیستم در آینده ، یک مانیتور دیجیتال LCD را انتخاب نمود.

انواع مانیتورهای CRT ، LCD ، DLP و LCOS

الف): مانیتورهای CRT (Cathode Ray Tube) :
این مانیتورها به مانیتورهای CRT یا مانیتورهای لامپ اشعه کاتودیک یا مانیتورهای مجهز به تفنگ کاتدی مشهور هستند. در این مانیتورها سه تفنگ الکترونی با رنگ های قرمز، سبز و آبی وجود دارد که الکترون ها را با سرعت به پشت صفحه نمایش پرتاب می کند. سطح داخلی صفحه نمایش به یک ماده فسفری آغشته شده است که در اثر برخورد الکترونها به یک نقطه از این سطح فسفری، با سوختن فسفرها از آن نور منعکس می شود.
در واقع هر یک از نقطه ها در سطح داخلی صفحه نمایش از قطعه فسفری قرمز، سبز و آبی تشکیل می شود

. هریک از تفنگ های الکترونی فقط قطعه متناظر با خود را مورد هدف قرار می دهد که با برخورد شعاع الکترونی نوری به همان رنگ از آن منعکس می شود. مدار کنترل کننده نمایشگر بسته به رنگ نقطه های متن یا تصویری که قرار است نمایش داده شود در زمانهای مناسب شعاع الکترونی هریک از تفنگ ها را خاموش یا روشن می کند. در اثر ترکیب رنگ ها شعاع های نورانی منعکس شده از هر نقطه، آن نقطه را به یک رنگ خاص در می آید که با ترکیب حالت های مختلف خاموش و روشن کردن این سه شعاع الکترونی و تنظیم شدت روشنایی می توان رنگ های بیشتری تولید کرد.

ب ) : مانیتورهای LCD (Liquid Crystal Display) :

تکنولوژی   LCDیا کریستال مایع از زمانی در حدود یک دهه قبل برای اولین بار برای استفاده در کامپیوتر های قابل حمل (Laptop) پا به عرصه ظهور گذاشت.
صفحات نمایش کریستال مایع از طریق گیر انداختن یک محلول کریستال مایع بین دو جام شیشه ای پلاریزه شده کار می کنند. کریستالهای مایع می توانند از طریق اعمال یک ولتاژ الکتریکی تحت تاثیر قرار می بگیرند و از این طریق به نور اجازه عبور کردن را بدهند یا از عبور آن جلوگیری کنند. با کنترل دقیق محل و نوع طول موجی که امکان عبور دارد می توان رنگ های مختلف را تولید کرد و تصویر مورد نظر را ساخت.
در واقع در تکنولوژی LCD که یک فناوری انتقالی (Transmissive) به حساب می آید نمایشگر به این ترتیب عمل می کند که به مقادیر مختلفی از نور سفید پشتی (Backlight) با شدت ثابت (Fixed-Intensity) اجازه می دهد تا از میان یک فیلتر فعال عبور کند. عناصر قرمز، آبی و سبز یک پیکسل از طریق فیلتر سازی ساده نور سفید بدست می آید. یک مانیتور LCD دارای تعداد ثابتی از سلولهای کریستال مایع است و می تواند تنها یک وضوح را با اندازه تمام صفحه با استفاده از یک سلول برای هر پیکسل نمایش دهد.

ج ) : مانیتورهای DLP (Digital light processing) :
این تکنولوژی که به DLP دیجیتالی و توسعه یافته است که در آن از آینه های ریزی استفاده می شودتا نور منعکس شود. DLP با کج کردن آینه ها در مسیر لنز یا به طرف خارج از این مسیر تصویر را مدوله می کند. بنابراین یک تکنولوژی انعکاسی (Reflective) است.
در واقع در این تکنولوژی سیگنالی که ازکامپیوتر به یک پرژکتور DLP ارسال می شود توسط نور انعکاس یافته از وسیله (Digital micromirror) بر روی صفحهمنعکس می شود. در این تکنولوژی DMD متشکل از هزاران آینه است که هر کدام معرف پیکسلی هستند که به تراشه ای متصل است. تراشه به عنوان بانکی از سوئیچها عمل می کند که برای هر آینه یک سوئییچ دارد. این سوئیچ ها در پاسخ به سیگنال دیجیتالی، آینه ها را می چرخانند تا خود را را از طریق یک لنز پرژکتور برای ساخت تصویر منعکس کنند. فن آوری پرژکتورهای DLP جدیدتر از پرژکتورهای LCD است.

 سیستم های LCD

LCD های بر پایه صفحات برای ننمایشگر هایی مناسب هستند که می خواهند اطلاعات یکسانی را بارها نمایش دهند.ساعت ها و زمان سنج های مایکرو ویو در این رده بندی قرار می گیرند.با اینکه نوع شش گوشه الکترودها که قبلا به نمایش گذارده شد رایج ترین نوع مورد استفاده در این دستگاه ها می باشد,با این حال هر نوع شکلی امکان پذیر است.دو نوع اصلی از LCD ها موجود است:active matrix و passive matrix.در بخش های آینده با دو نوع آشنا می شوید.

Passive matrix

LCD های passive matrix از نوع ساده ای از شبکه برای فراهم کردن شارژ برای یک پیکسل خص بر روی نمایشگر استفاده می کنند. ساخت شبکه خود روندی مجزاست!این روند با دو لایه شیشه ای به نام سفره(substrates) آغاز می شود. یکی از سفره ها مسئول ستون ها ودیگری مسئول سطر هایی است که از مواد هادی شفاف تشکیل شده اند.که کعکولا از جنس اکسید ایندیوم پوشیده شده با قلع است. سطر ها ستون ها به مدارات مجتمی متصل هستند که مشخص می کند چه زمان ولتاژ باید در یک سطر یا ستون خاص قرار گیرد.کریستال مایع در بین دو سفره قرار می گیرد و لایه پلاریزه شده نیز به سطح خارجی هر یک ازسفره ها افزوده می شود. برای روشن کردن یک پیکسل مدارات مجتمع ولتاژی در ستون صحیح یکی از سفره ها ارسال می کنند ودر سفره دیگر ground در سطر صحیح فعال می شود.
سطر وستون در پیکسل خاص همدیگر را قطع می کنند ودر نتیجه ولتاژ را عبور داده و کریستال مایع را در آن پیکسل باز
(untwist)می کنند.

سادگی
passive matrix زیباست اما معایب مهمی دارد چون زمان پاسخ آرام و کنترل ولتاژ نا دقیق.زمان اجرای LCD به توانایی آن در refresh کردن تصویری که نمایش می دهد باز می گردد.ساده ترین راه برای مشاهده رمان پاسخ آرام در LCD های passive matrix حرکت دادن اشاره گر موس از یک طرف صفحه نمایش به طرف دیگر آن است.در این حالت شما ردی از موس را به دنبال اشاگر مشاهده می کنید.کنترل ولتاژ نا دقیق مانع از passive matrix در تاثیر گذاری بر تنها یک پیکسل در هر زمان می شود.هنگامی که ولتاژ اعمال می شود تا یک پیکسل را باز کند,پیکسل های اطراف آن نیز تا اندازه ای باز می شوند که باعث می شوند تا تصویر ریشدار و با کنتراست پایین به نظر آید.

Active Matrix

LCD های active matrix به ترانزیستورهای لایه ای نازک (TFT)وابسته اند. اصولا TFT ها ترانزیستورها یا خازن های ریز هستند.آنها در یک ماتریس بر روی سفره شیشه ای گرد آمده اند.برای آدرس دهی یک پیکسل خاص ,سطر مناسب روشن شده,وآنگاه ولتاژ بر ستون صحیح اعمال می گردد.از آنجایی که تمام سطر های دیگری که با با آن ستون در تماس هستند خاموشند,تنها خازنی که در پیکسل مورد نظر قرار دارد ولتاژ را دریافت می کند.خازن قادر به نگهداری ولتاژ تا دور refresh بعدی می باشد.و اگر ما میزان ولتاژ اعمال شده به کریستال را کنترل کنیم ,می توانیم آن را به اندازه کافی باز کرده تا نور از آن عبور کند.

با انجتم این عمل ,افزایش بسیار اندک , LCD ها قادر به ساخت متمایز کننده رنگ های سیاه و سفید(gray scale) هستند.اکثر نمایشگر های امروزی 256 سطح از روشنایی را برای هر پیکسل ارائه می کنند.

رنگ LCD

LCD ای که قادر به نمایش رنگ باشد باید دارای سه زیر پیکسل با فیلترهای رنگی قرمز,سبز وآبی برای ساخت هر کدام از پیکسل های رنگی باشد.
تحت کنترل دقیق و تنوع ولتاژ اعمالی ,شدت هر یک از زیر پیکسل ها بین 256 سایه گوناگون است.ترکیب زیر پیکسل ها جعبه
رنگی با 16.8 ملیون رنگ(256 سایه از رنگ قرمز * 256 سایه از رنگ سبز * 256 سایه از آبی)را می سازد ,.این رنگ ها نیاز مند تعداد زیادی ترانزیستور هستند.برای مثال,کامپیوتر تاشو شفافیت 1024*768 را پشتیبانی می کند.اگر ما 1024 ستون را در 768 سطر در 3 زیر پیکسل ضرب کنیم,به 2,359,296 ترانزیستور می رسیم که بر روی شیشه قرار گرفته است!اگر مشکلی در رابطه با هر یک از این ترانزیستورها پیش آید,یک “پیکسل بد” بر روی صفحه نمایش ایجاد می کند.اکثر active matrix ها تعدادی پیکسل بد که بر روی صفحه نمایش پخش شده اند دارند

 پیشرفت های LCD

تکنولوژی
LCD به صورت ثابت در حال نمو می باشد. LCD ها اکنون شامل چندین گونه از تکنولوژی کریستال مایع می باشند,شامل super twisted nematics (STN), dual scan twisted nematics (DSTN), ferroelectric liquid crystal (FLC) و surface stabilized ferroelectric liquid crystal (SSFLC).
اندازه صفحه نمایش به خاطر مشکلات کنترل کیفی که سازندگان با آن مواجه هستند محدود است

.زیرا برای افزایش اندازه ,سازندگان باید پیکسل و ترانزیستور بیشتری را اضافه کنند. و افزودن تعداد پیکسل و ترانزیستور بیشتر باعث بالا رفتن شانس ایجاد ترانزیستور بد در صفحات نمایش می شود.سازندگان LCDهای بزرگ اغلب 40 درصد جعبه رنگ های خط تولید را پس می زنند.تعداد خرابی مستقیما بر قیمت LCD تاثیر میگذارد زیرا فروش LCD های خوب باید هزینه هر دو نوع خوب و بد را پوشش دهد. تنها پیشرفت در ساخت LCD ها امکان خرید صفحات نمایش بزرگ را فراهم می کند.
الکترود به منبع انرژی ای همچون یک باطری متصل می گردد .هنگامی که هیچ گونه جریانی وجود ندارد,نوری که از بخش جلوی LCD وارد شده است با آینه برخورد کرده و باز تابانیده می شود.اما هنگامی که باطری ها جریان را برای الکترود ها ایجاد می کنند,کریستال مایع بین الکترود صفحه ای و الکترود مستطیل شکل, باز شده (untwist) و مانع از عبور نور در آن ناحیه می شود.این باعث می شود تا LCD مستطیل را به عنوان قسمتی تیره نمایش دهد.

TFT

یکی از جدیدترین پیشرفت ها

TFT : Thin Film Transistors می باشد . TFT LCD از ترانزیستورهای بسیار نازکی که در هنگام ساخت بر روی شیشه قرار گرفته اند استفاده می کند . TFT LCD به عنوان یک سویچ نیز عمل می کند و کنترل نور را در سطح پیکسلی انجام داده و روزولوشن و شفافیت را به شدت افزایش می دهد . این امر به ویژه در کمک به LCD جهت نمایش فونت های کوچک و تصاویر واضح موثر است . پیشرفت های دیگر باعث کاهش زمان پاسخگویی LCD ها شده است . زمان پاسخگویی به مدت زمان لازم جهت تغییر رنگ یک پیکسل اطلاق می شود . در عمل زمان پاسخگویی مدت زمانی است که طول می کشد تا پیکسل از حالت فعال به حالت غیر فعال درآید . زمان پاسخگویی با واحد میلی ثانیه سنجیده می شود و امروزه بهترین LCD ها با زمان پاسخگویی 20 میلی ثانیه یا کمتر به بازار عرضه می گردند . مدل های قدیمی دارای زمان پاسخگویی متوسط 40 – 45 ثانیه بودند و تصاویر متحرک را به صورت تیره و نامشخص نمایش می دادند که این امر در حالت اجرای بازی و نمایش فیلم کاملآ واضح بود .

مقایسه ای گذرا بین  LCD , CRT