จอภาพผลึกเหลว(LCD)

จอภาพผลึกเหลว(LCD)

จอภาพผลึกเหลว (อังกฤษ: Liquid crystal display หรือ LCD) เป็นอุปกรณ์จอภาพแบบแบน บาง สร้างขึ้นจากพิกเซลสี หรือพิกเซลโมโนโครมจำนวนมาก ที่เรียงอยู่ด้านหน้าของแหล่งกำเนิดแสง หรือตัวสะท้อนแสง นับเป็นจอภาพที่ได้รับความนิยมมากขึ้นในปัจจุบัน เพราะใช้กำลังไฟฟ้าน้อยมาก ด้วยเหตุนี้ จึงเหมาะสำหรับการใช้งานที่มีแหล่งจ่ายไฟเป็นแบตเตอรี่

แต่ละพิกเซลของจอผลึกเหลวนั้นประกอบด้วยชั้นโมโลกุลผลึกเหลวที่แขวนลอยอยู่ระหว่างขั้วไฟฟ้าโปร่งแสงสองขั้ว ที่ทำด้วยวัสดุอินเดียมทินออกไซด์ (Indium tin oxide) และตัวกรอง หรือฟิลเตอร์แบบโพลาไรซ์สองตัว แกนโพลาไรซ์ของฟิลเตอร์นั้นจะตั้งฉากกัน เมื่อไม่มีผลึกเหลวอยู่ระหว่างกลาง แสงที่ผ่านทะลุตัวกรองตัวหนึ่งก็จะถูกกั้นด้วยตัวกรองอีกตัวหนึ่ง

ก่อนที่มีการจ่ายประจุไฟฟ้าเข้าไป โมเลกุลผลึกเหลวจะอยู่ในสภาวะไม่เป็นระบบ (chaotic state) ประจุบนโมเลกุลเหล่านี้ทำให้โมเลกุลทั้งหลายปรับเรียงตัวตามร่องขนาดเล็กจิ๋วบนขั้วอิเล็กโตรด ร่องบนขั้วทั้งสองวางตั้งฉากกัน ทำให้โมเลกุลเหล่านี้เรียงตัวในลักษณะโครงสร้างแบบเกลียว หรือไขว้ (ผลึก) แสงที่ผ่านทะลุตัวกรองตัวหนึ่ง จะถูกหมุนปรับทิศทางเมื่อมันผ่านทะลุผลึกเหลว ทำให้มันผ่านทะลุตัวกรองโพลาไรซ์ตัวที่สองได้ แสงครึ่งหนึ่งถูกดูดกลืนโดยตัวกรองโพลาไรซ์ตัวแรก แต่อีกครึ่งหนึ่งผ่านทะลุตัวกรองอีกตัว

เมื่อประจุไฟฟ้าถูกจ่ายไฟยังขั้วไฟฟ้า โมเลกุลของผลึกเหลวก็ถูกถึงขนานกับสนามไฟฟ้า ทำให้ลดการหมุนของแสงที่ผ่านเข้าไป หากผลึกเหลวถูกหมุนปรับทิศทางโดยสมบูรณ์ แสงที่ผ่านทะลุก็จะถูกปรับโพลาไรซ์ให้ตั้งฉากกับตัวกรองตัวที่สอง ทำให้เกิดการปิดกั้นแสงโดยสมบูรณ์ พิกเซลนั้นก็จะมืด จากการควบคุมการหมุนของผลึกเหลวในแต่ละพิกเซล ทำให้แสงผ่านทะลุได้ในปริมาณต่างๆ กัน ทำให้พิกเซลมีความสว่างแตกต่างกันไป

โดยปกติการปรับฟิลเตอร์โพลาไรซ์เพื่อพิกเซลโปร่งแสง เมื่อพักตัว และทึบแสงเมื่ออยู่ในสนามไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม บางครั้งก็เกิดผลตรงกันข้าม สำหรับเอฟเฟกต์แบบพิเศษ


ชนิดของจอภาพ

    TN+Film (Twisted Nematic) เป็นเทคโนโลยีของจอผลึกเหลว ที่นิยมใช้อย่างแพร่หลาย เนื่องจากมีต้นทุนการผลิตที่ต่ำ และการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ซึ่งในปัจจุบัน พัฒนาจนสามารถทำให้มีความเร็วของการตอบสนองด้วยความเร็วสูงเพียงพอที่จะทำให้เงาบนภาพเคลื่อนไหวลดลงได้มาก ทำให้จอแบบ TN+Film มีจุดเด่นด้านการตอบสนองได้อย่างรวดเร็ว (จอTN+Film จะใช้การวัดการตอบสนอง เป็นแบบ grey to grey ซึ่งจะแตกต่างจากค่า ISO ที่วัดแบบ black to white) แต่จุดเสียของจอแบบ TN+Film นั่นคือมีรัศมีการมองเห็นที่แคบ โดยเฉพาะแนวตั้ง และส่วนใหญ่จะไม่สามารถแสดงสีได้ครบ 16.7ล้านสี (24-bit truecolor)

    IPS (In-Plane Switching) คิดค้นโดยบริษัท Hitachi ในปี พ.ศ. 2539 ซึ่งมีคุณสมบัติเด่นกว่า TN+Film ทั้งด้านรัศมีการมองเห็น และการแสดงสีที่ 8-bit แต่การปรับปรุงดังกล่าว ทำให้เกิดการตอบสนองที่ชักช้า ถึง 50ms และยังแพงมากอีกด้วย

จากนั้นในปี พ.ศ. 2541 Hitachi ได้นำระบบ S-IPS (Super-IPS) ออกมาแทนที่ระบบ IPS เดิม ซึ่งได้มีการปรับปรุงประสิทธิภาพในด้านการตอบสนองที่ดีขึ้น และสีสันที่ไกล้เคียงจอภาพแบบ CRT พบได้ในโทรทัศน์ระบบจอผลึกเหลว

    MVA เป็นการรวมข้อดีระหว่าง TN+Film กับ IPS เข้าด้วยกันทำให้มี Response Time ที่ต่ำ และ View Angle ที่กว้างเป็นพิเศษ แต่มีราคาแพงมาก

    PVA เป็นการพัฒนาจากแบบ MVA ให้มีราคาถูกลงซึ่งทำให้มีค่า Contrast Ratio ที่สูงมาก และมี Response Time ที่ต่ำ ใช้ในจอภาพแบบผลึกเหลวระดับสูง

ที่มา: http://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B8%88%E0%B8%AD%E0%B8%A0%E0%B8%B2%E0%B8%9E%E0%B8%9C%E0%B8%A5%E0%B8%B6%E0%B8%81%E0%B9%80%E0%B8%AB%E0%B8%A5%E0%B8%A7

จอภาพ

จอภาพ หรือ วีดียู (อังกฤษ: visual display unit: VDU) หรือชื่ออื่นเช่น จอคอมพิวเตอร์ จอคอม จอมอนิเตอร์ มอนิเตอร์ จอแสดงผล จอภาพแสดงผล จอภาพแสดงผลคอมพิวเตอร์ จอทีวี จอโทรทัศน์ ฯลฯ คือส่วนหนึ่งของเครื่องใช้ไฟฟ้าที่แสดงรูปภาพให้เห็นจากอุปกรณ์ที่สามารถส่งออกวิดีโอ เช่นคอมพิวเตอร์หรือโทรทัศน์ ซึ่งรูปภาพที่ปรากฏสามารถเปลี่ยนแปลงไปได้และไม่คงอยู่อย่างถาวร จอภาพประกอบด้วยส่วนอุปกรณ์ที่แสดงผลให้เห็น และวงจรอิเล็กทรอนิกส์ภายในที่สร้างรูปภาพจากสัญญาณวิดีโอ อุปกรณ์ที่แสดงผลยุคใหม่จะเป็นจอภาพผลึกเหลวทรานซิสเตอร์แผ่นบาง (thin film transistor liquid crystal display: TFT-LCD) และจอภาพยุคก่อนเป็นหลอดภาพรังสีแคโทด (cathode ray tube: CRT)
เนื้อหา

ขนาดของจอภาพ

สำหรับรูปสี่เหลี่ยมที่บรรจุในรูปวงกลม เส้นทแยงมุมจะยาวเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางของรูปวงกลมด้วย

    ดูบทความหลักที่ ขนาดของจอภาพ และ มาตรฐานจอคอมพิวเตอร์

ขนาดของจอภาพจะวัดจากมุมหนึ่งของจอ ไปยังอีกมุมหนึ่งในแนวทแยงที่อยู่ตรงข้ามกัน แต่ปัญหาหนึ่งของการวัดแบบนี้คือไม่สามารถแยกแยะได้ว่าจอภาพจะมีอัตราส่วนลักษณะ (aspect ratio) เท่าใด แม้ว่าจะมีขนาดทแยงมุมเท่ากัน เนื่องด้วยข้อเท็จจริงที่ว่ารูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าจะมีพื้นที่น้อยกว่ารูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสเมื่อกำหนดให้เส้นทแยงมุมยาวเท่ากัน ตัวอย่างเช่น จอภาพ 21 นิ้วในอัตราส่วน 4:3 มีพื้นที่ประมาณ 211 ตารางนิ้ว ในขณะที่จอภาพไวด์สกรีน 21 นิ้วในอัตราส่วน 16:9 จะมีพื้นที่แสดงผลเพียง 188 ตารางนิ้วเท่านั้น

การวัดด้วยวิธีนี้มาจากโทรทัศน์แบบหลอดภาพชนิดเริ่มแรก เนื่องจากหลอดภาพในสมัยนั้นเป็นรูปวงกลมโดยปกติ เมื่อเอ่ยถึงขนาดของหลอดภาพก็เพียงวัดขนาดของเส้นผ่านศูนย์กลางของรูปวงกลม และเมื่อหลอดภาพวงกลมต้องแสดงภาพเป็นรูปสี่เหลี่ยม การวัดระยะเส้นทแยงมุมของรูปสี่เหลี่ยมก็เทียบเท่ากับการวัดเส้นผ่านศูนย์กลางของหลอดภาพเพื่อให้ภาพเต็มจอพอดี วิธีการนี้ก็ยังใช้กันเรื่อยมาแม้ว่าหลอดภาพจะเปลี่ยนรูปร่างไปเป็นรูปสี่เหลี่ยมโค้งมนแทน

อีกปัญหาหนึ่งคือการวัดขนาดหน่วยแสดงผลของจอภาพโดยตรง ซึ่งเป็นขนาดเพื่อการโฆษณาสินค้าและพบเห็นได้ทั่วไป โดยเฉพาะกับหลอดภาพรังสีแคโทด จะมีหน่วยแสดงผลส่วนหนึ่งซึ่งถูกบดบังตามขอบจอเพื่อซ่อนส่วนที่อยู่นอกพื้นที่ปลอดภัย เรียกว่าโอเวอร์สแกน (overscan) ดังนั้นขนาดที่ได้เห็นจริงจึงมีพื้นที่น้อยว่าขนาดที่โฆษณาอยู่เล็กน้อย ลูกค้าที่ซื้อไปใช้รู้สึกว่าถูกหลอกจึงมีการร้องเรียนอย่างกว้างขวาง และหลายคดีก็ตัดสินว่าให้ผู้ผลิตจอภาพต้องวัดขนาดพื้นที่ที่แสดงผลได้จริง แทนที่จะวัดจากขนาดของหลอดภาพ

เทคโนโลยีการฉายภาพ
จอคอมพิวเตอร์แบบหลอดภาพ 19 นิ้วของวิวโซนิก (หลอดภาพขนาด 48.3 ซม. มองเห็นได้ 45.9 ซม.) ดูคล้ายโทรทัศน์

เทคโนโลยีฮาร์ดแวร์ที่แตกต่างกันหลายอย่าง มีขึ้นเพื่อใช้ส่งออกภาพวิดีโอที่สร้างจากคอมพิวเตอร์และโทรทัศน์

    จอภาพผลึกเหลว (LCD)
        จอภาพผลึกเหลวแบบส่องไฟผ่าน (passive LCD) เคยใช้ในแล็ปท็อปจนถึงช่วงกลางคริสต์ทศวรรษ 1990 ด้วยมีข้อเสียที่ว่ามีความคมชัดต่ำและตอบสนองช้า
        จอภาพผลึกเหลวทรานซิสเตอร์แผ่นบาง (TFT-LCD) สามารถสร้างภาพได้ดีกว่า ปัจจุบันจอภาพผลึกเหลวแทบทั้งหมดเป็นประเภทนี้

    หลอดภาพรังสีแคโทด (CRT)
        จอภาพคอมพิวเตอร์แบบแรสเตอร์ สร้างภาพโดยใช้พิกเซลมาประกอบกัน เป็นอุปกรณ์แสดงผลที่นิยมมากสำหรับคอมพิวเตอร์รุ่นก่อน
        จอภาพคอมพิวเตอร์แบบเวกเตอร์ ใช้งานกับอุปกรณ์เรดาร์ เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ เครื่องเกมเวกเทรกซ์ (Vectrex) รวมไปถึงเกมตู้อย่างแอสเทอรอยด์ส (Asteroids) เนื่องจากจำเป็นต้องใช้ระบบของการสะท้อน
        โทรทัศน์เคยใช้เป็นจอภาพให้กับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล โดยการเชื่อมต่อสัญญาณวิดีโอประกอบ (composite video) (ขั้วกลมสีเหลือง) เข้ากับตัวกล้ำสัญญาณ (modulator) แต่คุณภาพและความละเอียดของภาพมักจะถูกจำกัดโดยความสามารถของโทรทัศน์นั้นเอง

    จอภาพพลาสมา
    เครื่องฉายภาพวิดีโอใช้ CRT, LCD, DLP, LCoS, และเทคโนโลยีอื่น ๆ เพื่อที่จะฉายภาพไปบนสกรีนฉายภาพ เครื่องฉายภาพด้านหน้าจะใช้สกรีนเป็นตัวสะท้อนแสงกลับมาสู่ผู้ชม ในขณะที่เครื่องฉายภาพด้านหลังใช้สกรีนเป็นตัวกระจายแสงให้หักเหออกไปข้างหน้า เครื่องฉายภาพด้านหลังกับสกรีนอาจรวมอยู่ในเครื่องเดียวกันอย่างโทรทัศน์

    จอภาพยิงอิเล็กตรอนบนตัวนำที่ผิวหน้า (surface-conduction electron-emitter display: SED)
    จอภาพไดโอดเปล่งแสงชีวภาพ (organic light emitting diode: OLED)
    จอภาพเพเนทรอน (penetron) ใช้กับอากาศยานทหาร

การวัดประสิทธิภาพ

การวัดระดับพิกเซล บนจอภาพที่จัดเรียงพิกเซลต่างกัน

ประสิทธิภาพของจอภาพสามารถวัดได้จากหลายปัจจัยดังนี้

    1. ความส่องสว่าง วัดในหน่วยแคนเดลาต่อตารางเมตร

    2. ขนาดของจอภาพ วัดความยาวตามแนวทแยง สำหรับหลอดภาพ บริเวณที่เห็นภาพมักจะเล็กกว่าขนาดของหลอดภาพอยู่หนึ่งนิ้ว

    3. อัตราส่วนลักษณะ คืออัตราส่วนของพิกเซลในแนวนอนต่อแนวตั้ง อัตราส่วนปกติคือ 4:3 เช่นจอภาพที่กว้าง 1024 พิกเซล จะสูง 768 พิกเซล ถ้าเป็นจอภาพไวด์สกรีน จะมีอัตราส่วนเป็น 16:9 ดังนั้นจอภาพที่กว้าง 1024 พิกเซล จะสูง 576 พิกเซล

    4. ความละเอียดจอภาพ คือจำนวนพิกเซลตามความกว้างและความสูงที่สามารถแสดงผลได้ (ไม่ได้หมายถึงพิกเซลที่กำลังแสดงผลภาพอยู่ในปัจจุบัน) ความละเอียดที่มากที่สุดถูกจำกัดโดยระดับพิกเซล (ดูถัดไป)

    5. ระดับพิกเซล คือระยะระหว่างพิกเซลสีเดียวกันในหน่วยมิลลิเมตร หากระดับพิกเซลน้อยลง ภาพจะมีความคมชัดมากขึ้น

    6. อัตรารีเฟรช คือจำนวนครั้งในหนึ่งวินาทีที่ภาพนั้นถูกฉายลงบนหน้าจอ อัตรารีเฟรชที่มากที่สุดถูกจำกัดโดยเวลาตอบสนอง (ดูถัดไป)

    7. เวลาตอบสนอง คือเวลาที่ใช้ไปขณะพิกเซลเปลี่ยนจากสีดำไปเป็นสีขาว และกลับมาเป็นสีดำอีกครั้ง วัดในหน่วยมิลลิวินาที ค่าที่น้อยลงหมายความว่าจอสามารถเปลี่ยนภาพได้เร็วขึ้น และหลงเหลือภาพก่อนหน้าน้อยกว่า

    8. อัตราส่วนความแตกต่าง คืออัตราส่วนความส่องสว่างของสีที่สว่างที่สุด (สีขาว) ต่อสีที่มืดที่สุด (สีดำ) ที่จอภาพนั้นสามารถสร้างได้

    9. การใช้พลังงาน วัดในหน่วยวัตต์

    10. มุมในการมอง คือมุมที่มากที่สุดที่หันเหหน้าจอออกไปแล้วยังสามารถมองเห็นได้ โดยภาพที่ปรากฏยังไม่ลดคุณภาพ เช่นสีเพี้ยนเป็นต้น วัดในหน่วยองศาตามแนวดิ่งและแนวราบ

 ที่มา: http://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B8%88%E0%B8%AD%E0%B8%A0%E0%B8%B2%E0%B8%9E