نمایشگر LCD

شما احتمالاً هر روزه از وسایلی که دارای ( liqvid crystal ( display LCD هستند استفاده می کنید آن ها دور تا دور ما هستند. در کامپیوترهای لپ تاب ، ساعت های دیجیتال و ساعت های مچی ، کوره های میکروموج ، و cd پخش کننده و بسیاری از وسایل الکترونیکی دیگر .

LCD ها بسیار عمومی و کاربردی هستند زیرا سود و مزایای بیشتری نسبت به سایر نمایشگرها دارند . آنها نازک تر و سبک تر و کم مصرف تر از لامپ های اشعه کاتودی ( CRT ) هستند .

● یک نمایشگر LCD ساده از ماشین حساب :

اکنون کریستال های مایع به چه اشیائی گفته می شوند ؟ کلمه ‹‹ کریستال مایع ›› یک نوع تناقض به نظر می آید ما فکر می کنیم کریستال یک ماده جامد تشکیل شده از کوارتز معمولاً به سختی صخره است و با مایع یک تفاوت آشکار دارد . حال چگونه می توان این دو ماده را ترکیب کرد ؟ در این مقاله ، شما متوجه خواهید شد که کریستال های مایع چه کار شگفت آوری انجام می دهند و با تکنولوژی ساخت LCD آشنا خواهید شد . شما همچنین یاد خواهید گرفت که کریستال های مایع چه نشان شده عجیبی دارند و یکی از موارد استفاده آن در شاتر دوربین که باز و بسته شدن خود الگوهایی از اعداد و کلمات یا تصاویر را نشان می دهد .

● کریستال های مایع :

ما در مدرسه یاد گرفتیم که مواد سه حالت دارند : جامد ، مایع و گازها مولکول ها در جامدها همیشه در یک موقعیت قرار دارند و در یک وضعیت نسبت به بقیه باقی می مانند . مولکول ها در مایع ها خلاف هم هستند . موقعیت آن ها تغییر پیدا کرده و در تمام مایع می تواند حرکت کند . اما نوع دیگری از مواد وجود دارد که می تواند در یک حالت باشد ، یک حالت مانند مایع و یک حالت مانند جامد . وقتی که مولکول ها در یک موقعیت ثابت هستند مانند مولکول های جامد خواهند بود و همچنین اگر مولکول ها دور تا دور موقعیت مختلف حرکت کنند مانند مولکول ها مایع خواهند بود . معنی آن این است که کریستال های مایع نه جامد هستند نه مایع . در واقع دلیل آن اسم ظاهراً متناقض مشخص شد .

بنابراین کار کریستال های مایع شبیه جامدات یا مایعات یا چیزهای دیگر است ؟ در واقع مقدار کمی گرما ، ماده جامد را با کریستال مایع و مقدار کمی گرمای دیگر ، کریستال مایع را به مایع واقعی تبدیل می کند .

کریستال های مایع به دما بسیار حساس هستند و از آنها در ساختن ترمومتر استفاده می کنند در واقع این مطلب بیان می کند که چرا تصویر نمایشگر کامپیوتر لپ تاب در هوای سرد یا در طول یک روز گرم یا در کنار ساحل خنده دار می شود .

● انواع کریستال های مایع :

مولکول های کریستال های مایع میله ای شکل هستند و بطور کلی در دو طبقه ترموتروبیک یا لایوتروبیک قرار می گیرند .

کریستال های مایع ترموتروژیک به تغییرات دما یا سایر عوامل مانند فشار عکس العمل نشان می دهند . کریستال های مایع لایتروژیک در کارخانجات صابون سازی و مواد گندزدا استفاده می شود . کریستال های مایع ترموتروپیک یا از نوع ایزوتروژیک هستند یا از نوع سینماتیک و اختلاف بین آن در این است که مولکول های مواد کریستال ایزوتروژیک حالت تصادفی دارند در حالی که نوع سینماتیک یک نوع نظم و الگوئی خاص در سازمان آن وجود دارد .

● تولید یک LCD :

روش های زیادی جهت ساختن یک LCD وجود دارد . ساده ترین راه جهت تولید آن داشتن یک صفحه کریستال مایع می باشد .

از ترکیب ۴ مرحله زیر ساختن LCD ممکن می شود :

۱) پلانیزه ( قطبی ) شدن نورد به اساس کار عینک آفتابی توجه کنید !

۲) کریستال های مایع می توانند پلاریزاسیون نور را تغییر دهند .

۳) ساختار کریستال های مایع می تواند توسط جریان الکتریکی تغییر پیدا کند .

۴) مواد شنانی وجود دارد که می تواند جریان برق را انتقال دهد .

LCD وسیله ای است که توسط ۴ روش شگفت انگیز استفاده می گردد ؛

جهت درست کردن LCD شما باید دو تکه شیشه پلانیزه شده داشته باشید . یک پلیمر ویژه که در شیارهای میکروسکوپیک سطح یک طرف شیشه که فیلم پلانیزه در آن سمت وجود ندارد قرار داده می شود . شیارها باید در راستای فیلم پلانیزه شده قرار گیرد .

شما سپس باید یک طبقه از کریستال های مایع nematic را به اولین فیلتر اضافه کنید . شیارها باعث می شود که اولین لایه از مولکول ها در راستای فیلتر قرار گیرند . سپس در بین لایه شیشه با فیلم پلانیزه شده تحت زاویه قائم به اولین تکه اضافه می گردد .

هر لایه متوالی مولکول های TN به تدریج تحت زاویه ۹۰ درجه به لایه پیش اضافه می گردد تا فیلترهای شیشه ای پلانیزه با هم پیوند بخورند .

وقتی نور به اولین فیلتر برخورد می کند پلانیزه می شود مولکولهای هر لایه سپس نورهای رسیده را به لایه های بعدی هدایت می کنند .

به هنگام عبور نور از لایه ها ، کریستال های مایع ، مولکول های سطح نور تغییر پیدا کرده و نوسان می کنند . وقتی که نور به سمت کریستال بعدی رسید ، مولکول های لایه پایانی نیز تحت آن زاویه نوسان می کنند . اگر لایه پایانی با فیلترهای شیشه ای پلانیزه شده دومی پیوند داشته باشد ، نور می تواند عبور نماید .

اگر منبع جریان الکتریکی را به مولکول های کریستال های مایع متصل کنیم ، وقتی که جریان دارد طول مولکول ها گردید ، آن ها زاویه نور عبوری را تغییر داده نسبت به زاویه فیلم پلانیزه شدن بالائی . درنتیجه هیچ نوری از محیط اطراف LCD عبور نمی کند و باعث تیره شدن آن محیط نسبت به قسمت های اطراف آن می شود .

● ساختن یک LCD شخصی :

ساختن یک LCD ساده ، آسانتر از آن چیزی است که شما فکر می کنید . شما شروع کنید با مخلوطی از شیشه و کریستال های مایع که در بالای لایه دو الکترود شفاف اضافه شده است .

برای مثال جهت نشان دادن تصاویر با ساده ترین LCD ممکن باید یک الکترود مستطیلی شکل به روی آن اضافه گردد .

لایه ها به صورت زیر هستند :

عمل کار LCD بسیار ابتدایی است . یک آینه در پشت وجود دارد جهت بازتاب .

سپس ما یک تکه شیشه با فیلم پلانیزه اضافه نموده و یک صفحه الکترود از جنس اکسید قطع ایندیم در بالای آن اضافه می نماییم . صفحه الکترود مشترک تمامی سطح بالائی LCD را پوشش می دهد . بالای تمامی این لایه ها ، ماده کریستال مایع اضافه می گردد سپس تکه ی دیگری از شیشه با الکترود مستطیلی شکل در بالا و پایین مجموعه قرار می گیرد و تکه ی دیگری از فیلم پلانیزه شده در گوشه ی آن اضافه می گردد .

الکترود به یک منبع قدرت مانند باطری قلاب می گردد . وقتی که جریانی وجود ندارد ، نور به جلوی LCD برخورد می کند و به سادگی با آئینه تماس می یابد و به خارج بازتاب می یابد . اما وقتی منبع باطری جریانی به الکترود می فرستد ، کریستال های مایع بین صفحه الکترود مشترک و الکترود مستطیلی شکل نور عبوری از ناحیه را بلوک می نماید . در این هنگام در قسمت تاریک LCD تصویر نمایش داده می شود .

اکثر LCD های ارزان قیمت و کوچک از نوع بازتابی هستند یعنی این که این نمایشگرها باید نور را از منابع خارجی بازتاب نمایند به LCD های ساعت مچی نگاه کنید . اعداد شبیه الکترودهای کوچک هستند .

● سیستم های LCD :

LCD های comman – plane – based برای نمایشگرهای ساده که اطلاعات و تصاویر را نشان می دهند نوع مطلوبی هستند .

ساعت های مچی و تایمرهای میکرو موج در این طبقه قرار می گیرند . سیستم LCD فوق در بازیهای دستی ارزان قیمت نظیر : کارت های بازی و ... استفاده می گردد .

دو نوع اصلی از LCD ها در کامپیوتر استفاده می گردد ، پسیو ماتریکس و اکتیو ماتریکس ، در دو بخش بعدی شما درباره ی هرکدام از این LCD ها چیزهایی یاد خواهید گرفت .

● تاریخچه LCD :

امروزه LCD ها هر جا نگاه می کنیم وجود دارند ، اما آن ها یک شبه جوانه نزده اند !

بلکه زمانی طولانی از کشف کریستال های مایع تا LCD های کاربردی که از آن ها لذت می بریم وجود دارد .

کریستال های مایع اولین بار در سال ۱۸۸۸ میلادی توسط گیاه شناس اتریشی بنام فردریک رینتزر کشف گردید .

رینترز مشاهده کرد ، وقتی او ماده کلسترول بنزوات را ذوب کرده ، ابتدا یک ماده ی تیره رنگ بوجود آمد که بعد از خنک شدن آن کریستال بوجود آمد . هشتاد سال پس از آن تاریخ اولین LCD تجربی را در سال ۱۹۶۸ ساخته .

داشتن LCD های شگفت آور نیازمند تکنولوژی پیشرفته است . در آینده ما از نمایشگرهای LCD بیشتر استفاده خواهیم نمود و از توسعه روز افزون آن بهره مند خواهیم شد .

● پسیو ما تریکس ( قالب های غیر فعال ) :

LCD های پسیو ماتریکس در شبکه های ساده نمایشگر استفاده می گردد که با شارژ در پیکسل های مخصوص تغذیه می گردد . تولید این شبکه فرآیند سر راستی است ! که شروع تولید آن با دو لایه شیشه ای که در زیر لایه نامیده می شود آغاز می گردد . یک لایه به ردیف ها و لایه دیگر به ستون هایی که از مواد هادی شفاف ساخته شده اند اختصاص دارد . که معمولاً از اکسید قلع ایندیم استفاده می گردد .

ستون ها و ردیف ها جهت کنترل شارژ فرستاده شده به آن ها به مدارات مجتمع متصل می گردند . مواد کریستال مایع ( مانند مواد ساندویچ ) بین دو لایه شیشه ای قرار گرفته و فیلم پلانیزه شده به طرف دیگر این لایه اضافه می گردد .

با روشن شدن یک پیکسل ، مدارات مجتمع یک شارژ را برای ردیف و یک بدنه را برای لایه ای که مربوط به ستون است می فرستد .

سادگی سیستم پسیو ماتریکس زیباست ، اما یک مانع مهم وجود دارد و آن آهسته بودن زمان پاسخ و دقیق نبودن ولتاژ کنترلی است ، زمان پاسخ اشاره به توانایی LCD در به هنگام سازی ( refresh ) تصاویر نمایشگر دارد .

آسانترین راه جهت مشاهده آهستگی زمان پاسخ در LCD های پسیو ماتریکس حرکت دادن سریع اشاره موس از یک طرف صفحه به طرف دیگر است ، شما یک اثر شبه مانند از موس را مشاهده خواهید کرد .

دقیق نبودن ولتاژ کنترلی از نفوذ شارژ برای یک پیکسل در زمان مربوطه ممانعت بعمل می آورد و تصاویر را نامعلوم و بی کیفیت می سازد .

● اکتیو ماتریکس :

LCD های اکتیو ماتریکس مربوط به ترانزیستورهای فیلم نازک است ( TFT ) اساس کارکرد TFT ریز سوئیچینگ ترانزیستورها و خازن ها است . آن ها در قالب های به شکل شیشه آرایش داده شده اند ( آرایش ردیف و ستون ) .

آدرس ویژه هر پیکسل در ردیف مربوطه با سوئیچ باز مشخص می شود و مقادیر صحیح را به داخل ستون مربوطه شارژ می نماید . در این حالت تمامی ردیف های دیگر خاموش می گردند فقط خازن تخصیص داده شده برای آن پیکسل شارژ می گردد . خازن توانایی ذخیره کردن انرژی را تا سیکل دیگر دارد و اگر ما کنترل دقیق بر مقدار ولتاژ تغذیه کریستال داشته باشیم می توانیم روشنایی مطلوبی از تمام آن ها بخواهیم .

بیشتر نمایشگرهای امروزی ۲۵۶ لول روشنایی برای هر پیکسل دارند .

● رنگ :

LCD توانایی نمایش رنگ ها را برای ۳ زیر پیکسل با رنگ قرمز ، سبز ، آبی را دارد و با فیلتر شدن آن ها هر رنگی برای پیکسل خواهیم داشت .

به واسطه کنترل دقیق و تنوع ولتاژ تغذیه شدت سایه هر ساب پیکسل تا ۲۵۶ عدد می تواند باشد .

با ترکیب ساب پیکسل اسکان تولید ۸/۱۶ میلیون رنگ وجود دارد .

( ۲۵۶ سایه آبی * ۲۵۶ سایه سبز * ۲۵۶ سایه قرمز )

برای داشتن نمایشگر با رنگ های متنوع نیاز به مقادیر هنگفتی ترانزیستور می باشد برای مثال یک کامپیوتر لپ تاپ تا ۷۶۸ * ۱۰۲۴ رزولیشن را پشتیبانی می کند . اگر ما ۱۰۲۴ ردیف را در ۷۶۸ ستون برای ۳ ساب پیکسل ضرب کنیم ، ما به ۲۹۶ /۳۵۹ / ۲ ترانزیستور در قالب شیشه ای نیاز خواهیم داشت . اگر برای تعدادی از ترانزیستورها مسئله ای پیش بیاید یک پیکسل خراب در نمایشگر خواهیم داشت .

● پیشرفت های LCD :

تکنولوژی LCD تماماً در حال تکامل است . LCD های امروزه از انواع گوناگون تکنولوژی کریستال مایع بهره می برد مانند STN ، DSTN ، FLC ، SSFLC سایز نمایشگر به مسائل کنترل کیفیت تولید کننده قطعه محدود می شود ، به طور مثال با افزایش سایز نمایشگر ، تولید کننده باید پیکسل و ترانزیستورهای بیشتری اضافه نماید و همین افزایش قطعات احتمال نصب ترانزیستورهای نامرغوب را بالا می برد.

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: