تبلیغات اینترنتیclose
Liquid Crystal Display LCD

کریستال مایع در سال 1888 به وسیله Friedrich Reinitzer گیاه- شناس اتریشی کشف شد . او مشاهده کرد که در هنگام ذوب بعضی از مواد آنها به یک مایع تیره تبدیل می شوند . هنگامی که دمای آنها را بالاتر برد مشاهده کرد که رنگ آنها بازتر می شود و به محض اینکه خنک می شوند مایع قبل از منجمد شدن به رنگ آبی در می آید .

از زمان کشف کریستال مایع تا ایجاد اولین LCD زمان زیادی طول کشید به طوری که 80 سال بعد در سال 1968 اولین LCD آزمایشی توسط شرکت RCA ساخته شد .

LCD ها نسبت به مانیتورهای معمولی نازکتر و سبکتر هستند و نسبت به CRT ها برق کمتری مصرف می کنند .

Liquid Crystals

کریستال های مایع نه جامد هستند و نه مایع بلکه حالتی حد واسط میان این دو می باشند . مولکول های کریستال مایع از طرفی تمایل به حفظ و نگهداری جهتگیری های خود دارند ( مانند جامدات ) و از طرف دیگر در موقعیت های مختلف ماده جا به جا می شوند ( مانند مایعات ) .

از ویژگی های مهم کریستال های مایع به این دو مورد می توان اشاره کرد :

1 . نسبت به دما حساسیت زیادی دارند . 2 . اگر جریان الکتریکی به آنها اعمال کنیم عکس العمل نشان می دهند

به دلیل همین حساسیت کریستال های مایع به دماست که Laptop در هوای خیلی سرد و یا خیلی گرم ممکن است در نمایش دچار اختلال شوند .

مانند حالت های مختلف مواد ( جامد و مایع و گاز ) کریستال های مایع نیز از تنوع زیادی برخوردارند که متناسب با دما و طبیعت ویژه آنها در چندین فاز متمایز دسته بندی می شوند . ( در اینجا ما تنها بر روی فاز Nematic بحث می کنیم )

یک نوع خاص از کریستال های مایع وجود دارد که به صورت طبیعی دارای ساختمان پیچ خورده ای می باشند . Twisted Nematic (TN) اعمال جریان الکتریکی به این نوع از کریستال های مایع باعث باز شدن این پیچ خوردگی ها در درجات مختلف می شود که متناسب با ولتاژ این جریان اعمالی این درجات تغییر می کنند .

به دلیل اینکه اینگونه از کریستال های مایع دارای عکس العمل های قابل پیش بینی در برابر جریان اعمالی به آن هستند از آنها در ساخت LCD ها برای کنترل نور عبوری در داخل آنها استفاده می شود .

یک LCD از چهار حقیقت زیر برای نمایش تصاویر استفاده می کند :

نور می تواند پلاریزه شود .

هنگامی که ازتعاشات امواج نوری در یک یا چند جهت یکسو شوند ( چه به صورت طبیعی و چه به صورت مصنوعی ) می گوییم که نور پلاریزه شده است .

کریستال های مایع می توانند نور پلاریزه شده را عبور داده و یا در آن تغییر ایجاد کنند .

ساختار کریستال های مایع می تواند به وسیله جریان الکتریکی تغییر کند .

مواد شفافی وجود دارند که می توانند الکتریسیته را هدایت کنند .

ساختار ساده یک LCD :

برای ساخت یک LCD ساده در ابتدا به دو صفحه شفاف که پلاریزه شده اند احتیاج داریم . برای این منظور یک پلیمر مخصوص که شیارهای میکروسکوپیک در سطوح شفاف ما ایجاد می کند را بر روی دو سطح شفاف می مالیم . باید توجه داشته باشیم که شیارهای به وجود آمده باید در همان جهتی باشند که می خواهیم نور هدایت شود . در ضمن این شیارها در دو صفحه باید با هم زاویه 90 درجه بسازند ( مثلا در صفحه اول به صورت افقی و در صفحه دوم به صورت عمودی باشند ) . سپس در بین این دو صفحه پوششی از کریستال مایع ( TN ) را اضافه می کنیم .

شیارهای به وجود آمده در صفحه شفاف اول باعث خواهند شد که اولین لایه از مولکول های TN در جهت شیارها به خط شوند .

به دلیل ساختار پیچ خورده TN تمام لایه های داخلی پشت سر هم و به تدریج پیچ خورده اند تا جایی که اولین لایه با آخرین لایه 90 درجه اختلاف زاویه دارد .

هنگامی که نور با اولین لایه ی TN برخورد میکند ، نور پلاریزه می شود ، سپس مولکول های هر لایه ی TN نور دریافتی را به لایه ی بعدی خود انتقال می دهند . هنگامی که نور از لایه های کریستال مایع عبور می کند ، مولکول های TN جهت نوسان نور را مطابق با جهت خود تغییر می دهند . پس هنگامی که نور به آخرین لایه می رسد جهت نوسان آن مطابق با جهت آخرین لایه است . حال اگر آخرین لایه در جهت شیارهای ایجاد شده در صفحه دوم باشد نور از صفحه دوم عبور خواهد کرد .

حال اگر ما بار الکتریکی را از طریق یک الکترود به مولکول های TN اعمال کنیم آنها حالت پیچ خوردگی خود را متناسب با بار اعمالی از دست می دهند .

با استفاده از این روش می توانیم جهت نوسان نور ورودی را در لایه ی انتهایی طوری انتخاب کنیم که این نور از صفحه دوم عبور کند یا نکند . که در صورت عدم عبور نور آن قسمت از LCD تاریکتر از قسمت های مجاور خواهد بود .

ساخت یک LCD ساده با یک الکترود مستطیلی بر روی آن :

برای تحقق هدف بالا باید لایه های زیر را به ترتیب مورد استفاده قرار دهیم : ( مثلا می خواهیم در این حالت یک مستطیل بر روی صفحه ظاهر شود )

اولین لایه از سمت چپ (A) یک آئینه می باشد که انتهای LCD را یه یک سطح منعکس کننده تبدیل می کند .

دومین لایه (B) یک سطح شفاف همراه با یک غشاء پلاریزه کننده در پشت آن می باشد .

سومین لایه (C) شامل یک الکترود بر روی آن است که این الکترود تمام سطح ورودی LCD را پوشش می دهد .

لایه ی بعدی (D) لایه ای از کریستال مایع است .

(E) لایه ای از همان سطح شفاف قبلی است که در جلو این سطح یک الکترود دیگر به شکل یک مستطیل قرار گرفته است .

لایه ی (F) بیرونی ترین لایه است که از یک غشاء پلاریزه کننده دیگر که با غشاء موجود در لایه ی (B) زاویه 90 درجه می سازد تشکیل شده است .

الکترودها به یک منبع تغذیه مانند باتری متصل شده اند . هنگامی که جریانی از طریق الکترودها به TN اعمال نشود نور وارد شده از قسمت جلوی LCD به صورت عمودی به آئینه ی انتهائی برخورد کرده و در خلاف جهت حرکت اولیه خود منعکس شده و خارج می شود . اما هنگامی که باتری جریان الکترودها را تامین می کند ، کریستال مایع به کار برده شده در بین لایه ها حالت پیچ خوردگی خود را از دست داده و جلوی عبور نور در آن منطقه را می گیرد . پس در این حالت بر روی LCD یک مستطیل سیاه ظاهر می شود .

توجه داشته باشید که یک LCD به یک منبع نور خارجی احتیاج دارد ، زیرا کریستال های مایع هیچگونه نوری از خود منتشر نمی کنند . پس برای نمایش یک شیء ، کریستال های مایع باید نور تابیده شده توسط منبع خارجی به خود را منعکس کنند .

در LCD های موجود Fluorescent Tube هائی در بالا یا کنار و یا در پشت قرار دارند که نقش منبع نور را ایفا می کنند . منبع فوق یک طیف از نور سفید را متناسب با شکلی که قرار است بر روی صفحه ظاهر شود ، منتشر می کند . باید توجه داشت که در طی این فرایند بیش از نیمی از نور ورودی از بین می رود .

با اضافه کردن الکترودهای بیشتر در لایه های فوق می توانیم LCD های پیشرفته تری بسازیم .

اینگونه از LCD ها که بررسی کردیم برای جاهائی که می خواهیم اطلاعات ما ، بارها و بارها نمایش داده شوند مانند ساعت ها و ... مناسب ترند .

انواع LCD های مورد استفاده در کامپیوترها :

Passive Matrix

Active Matrix

Passive Matrix

LCD های از این نوع از یک نوع روش مختصات دهی برای تامین بار مورد نیاز یک Pixel خاص بر روی صفحه استفاده می کنند . باید توجه داشت که در این نوع ، مهمترین قسمت همین روش مختصات دهی است .

این نوع از LCD ها از دو لایه ی شفاف به نام Substrate تشکیل شده اند . یکی از Substrate ها ستون و دیگری ردیف پیکسل ها را مشخص می کنند . کریستال های مایع در بین دو سطح شفاف Substrate قرار گرفته اند و یک غشاء پلاریزه کننده در سطح خارجی هر Substrate قرار گرفته است .

ردیف ها و ستون ها به یک IC متصل اند و این IC وظیفه ی دارد تا زمان اعمال بار مورد نیاز به ردیف یا ستون مورد نظر را کنترل کند .

برای روشن شدن یک پیکسل ، IC بار مورد نیاز را به ستون مورد نظر یکی از Substrate ها هدایت می کند و خط زمین (Ground) را به ردیف مورد نظر Substrate دیگر وصل می کند .

محل تقاطع ردیف و ستونی که IC مشخص کرده بود همان پیکسل طراحی شده ی ما می باشد . با اعمال بار مورد نیاز به این نقطه ولتاژ لازم برای باز کردن پیچ خوردگی های کریستال های مایع در آن قسمت آزاد می شود .

اشکالات سیستم های Passive Matrix

کند بودن زمان پاسخ دهی

کنترل غیر دقیق ولتاژ

زمان پاسخ دهی در توانائی LCD ها در Refresh کردن تصاویر نمایش داده شده کاربرد دارد . ( برای آزمایش کند بودن زمان پاسخ در این نوع از LCD ها ماوس را به سرعت در عرض صفحه حرکت دهید ، آنگاه شما یک سری از سایه ها را به دنبال اشاره گر ماوس خواهید دید )

کنترل غیر دقیق ولتاژ باعث می شود که اینگونه LCD ها نتوانند تنها بر روی یک پیکسل تاثیر بگذارند . هنگامی که ولتاژ بر روی یک پیکسل اعمال می شود ، کریستال های مایع ، پیکسل های اطراف نیز تا حدودی از حالت پیچ خورده خارج می شوند و این باعث می شود که تصاویر نا واضح و به صورت تار نمایش داده شوند .

Active Matrix

این نوع از LCD ها به Thin Film Transistor (TFT) ها وابسته اند . TFT ها خازن ها و ترانزیستورهای ریزی هستند که برای سوئیچ کردن بین حالات مختلف به کار می روند و به صورت یک ماتریس بر روی لایه ی شفافی چیده شده اند

برای مشخص کردن یک پیکسل مخصوص بر روی صفحه ، ابتدا ردیف مربوط به آن روشن می شود و سپس بار مورد نیاز به ستون مربوطه فرستاده می شود . پس از اینکه تمام ردیف های دیگری که ستون مربوطه با آنها تقاطع داشته خاموش شدند ، تنها خازن موجود در پیکسل مورد نظر ما ، بار مورد نظر را دریافت می کند پس با کنترل مقدار بار ذخیره شده در خازن می توانیم ولتاژ لازم برای باز کردن پیچ خوردگی های کریستال های مایع را تامین کنیم .

Color

برای اینکه یک LCD بتواند رنگ های مختلف را نشان دهد باید دارای سه Subpixel به همراه سه فیلتر رنگی آبی و سبز و قرمز باشد . به واسطه کنترل دقیق تغییرات ولتاژ اعمالی ، شدت نور هر Subpixel می تواند تا حدود 256 رنگ را نشان دهد . حال اگر امواج تولید شده از این سه Subpixel را با هم ادغام کنیم یک جدول شامل 8 / 16 میلیون رنگ خواهیم داشت . ( 256 رنگ برای قرمز x 256 رنگ برای سبز x 256 رنگ برای آبی ) پس برای داشتن این رنگ ها به تعداد زیادی ترانزیستور نیاز داریم . برای مثال اگر ما یک Laptop با رزولوشن 768 x 1024 داشته باشیم ، انگاه ما باید 2359296 ترانزیستور بر روی صفحات شفاف داشته باشیم . ( 3 x 768 x 1024 ) بدیهی است که اگر یک یا چند تا از ترانزیستورهای موجود خراب شود بر روی صفحه ی نمایش پیکسل های خاموش را خواهیم داشت .

صفحه قبل صفحه بعد
نظر شما
نام : *
پست الکترونیک :
وب سایت/بلاگ :
*
:) :( ;) :D
;)) :X :? :P
:* =(( :O @};-
:B /:) =D> :S
کد امنیتی : *


برچسب ها: ,
موضوع : | لينك ثابت
نوشته شده در تاريخ پنجشنبه 30 شهريور 1391 توسط حميد تلك آبادي