صفحه نمايش LCD چگونه كار مي‌كند؟
صفحه نمايش LCD چگونه كار مي‌كند؟
خبرگزاري فارس: هر روز نمايشگرهاي كريستال مايع يا LCD:Liquid Crystal Display را در اطراف خود مي‌بينيد. از تلفن همراهتان گرفته تا ساعت ديجيتالي يا نمايشگرهاي تلويزيون و كامپيوتر.
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
هر روز نمايشگرهاي كريستال مايع يا LCD:Liquid Crystal Display را در اطراف خود مي‌بينيد. از تلفن همراهتان گرفته تا ساعت ديجيتالي يا نمايشگرهاي تلويزيون و كامپيوتر.
نام كريستال مايع كمي نا آشنا و غير معمول به نظر مي‌رسد چون تصوري كه از كريستال داريم ماده‌اي سخت و كاملاً جامد است. بياييد در اين مورد بيشتر بدانيم و سپس به سراغ معرفي صفحه نمايش LCD برويم.
همه ما مي‌دانيم كه سه حالت ماده وجود دارد. جامد، مايع و گاز. مولكول‌هاي جامد در قيد نيروي بين مولكولي هستند و به همين دليل با نظم مشخصي جسمي معمولاً سخت را تشكيل مي‌دهند. در مقابل مولكول‌هاي مايع از نيروي جاذبه مولكولي كمتري برخوردار هستند ولي باز هم اين نيرو به اندازه‌اي است كه آن‌ها را با هم متحد قرار دهد و مانند گاز آزادانه در محيط، به صورت بي‌نظم حركت نكنند.
در اين ميان بعضي مواد حالتي بين مايع و جامد به خود مي‌گيرند. به اين معني كه هم مانند جامد در قيد نيروي بين مولكولي هستند و هم مانند مايع به حالت سيال حركت مي‌كنند. كريستال مايع بيشتر به حالت مايع تمايل دارد تا جامد.
با اين حال مقدار گرمايي كه براي مايع كردن كريستال جامد نياز است تقريباً زياد است. به همين دليل است كه صفحه نمايش‌هاي LCD در دماهاي مختلف رفتار غير عادي از خود نشان مي‌دهند.
با توجه به نوع كريستال، انواع مختلفي از كريستال مايع وجود دارد. نوعي از كريستال مايع كه از آن در ساخت LCD استفاده مي‌شود نسبت به عبور جريان رفتار‌هاي مختلفي از خود نشان مي‌دهد. يكي از اين رفتار عبور و گسيل نور از خود است.
كريستال‌هاي مايع را به دو دسته تقسيم مي‌كنند. نوعي از آن گرما گرا هستند و به تغييرات گرمايي واكنش نشان مي‌دهند. نوع ديگر به تغييرات شيميايي واكنش نشان مي‌دهند.
نوع اول را نيز از نظر ساختار مولكولي به دو نوع تقسيم مي‌كنند. نوعي كه در شكل گيري در محيط به حالت تصادفي شكل مي‌گيرد و نوع ديگري كه خود حالت مشخص و آرايش مخصوصي دارد.
شكل گيري نوع دوم بستگي به اثر يك عامل خارجي دارد. اين عامل مي‌تواند يك جريان الكتريكي باشد و يا يك قالب فيزيكي كه كريستال تحت آن شكل گيرد. كريستال مايع معمولاً حالتي گره مانند به خود مي‌گيرند ولي با عبور جريان رشته‌هاي آن‌ها از يكديگر باز مي‌شوند و به صورت منظم شكل مي‌گيرند.
در ساخت LCD چهار موضوع كلي وجود دارد:
• اينكه نور مي‌تواند قطبي شود
• كريستال مايع مي‌تواند نور را تغيير و از خود عبور دهد
• ساختار كريستال مايع با عبور جريان تغيير مي‌كند
• و اينكه موادي شفاف وجود دارند كه جريان را از خود عبور مي‌دهند
براي ساخت LCD ابتدا نياز به دو شيشه قطبي شده (Polarized) نياز داريم. روي طرفي از شيشه كه قطبي نشده است ماده‌اي پلاستيكي كشيده مي‌شود. اين ماده باعث مي‌شود تا شبكه‌هايي بر روي سطح شيشه ايجاد شود.
سپس بر روي اين لايه پلاستيكي، لايه‌اي از كريستال مايع نيز كشيده مي‌شود. شبكه‌هاي تشكيل شده از پلاستيك به كريستال مايع شكل و فرم مي‌دهند. سپس صفحه‌هاي شيشه قطبي شده كه با روكش‌هاي پلاستيكي و كريستالي آماده شده‌اند را در رديف‌هاي عمودي و افقي در مقابل يكديگر قرار مي‌دهند.
با عبور نور از هر كدام از لايه‌ها، سرعت و زاويه لرزش آن تغيير مي‌كند. در انتها اگر زاويه و جهت گيري نور با شبكه تشكيل شده از پلاستيك بر بروي صفحه انتهايي مطابق باشد، نور از آن عبور مي‌كند.
همانطور كه گفتيم با القاي جريان به كريستال مايع شكل گره مانند آن باز مي‌شود. در اين حالت نور را در زاويه و جهت گيري متفاوت با خطوط شبكه مانند لايه بيروني قرار مي‌دهد و نور را از خود عبور نمي‌دهد و آن قسمت از كريستال تاريك‌تر به نظر مي‌رسد.
كريستال مايع به هيچ عنوان از خود نور گسيل نمي‌كند. به همين دليل براي تشكيل تصوير به غير از القاي جريان، نياز به منبع خارجي نور نيز داريم.
براي درك بهتر اين مطلب به يك ساعت ديجيتالي نگاه كنيد. قسمتي از صفحه كه اعداد در آن نمايش داده نمي‌شوند روشن است. اين نوع صفحه‌هاي LCD معمولاً داراي منبع نور خارجي نيستند و تنها نور محيط را بازتاب مي‌دهند. سپس با القاي جريان در كريستال مايع از انعكاس نور در قسمتي كه مي‌خواهيم آن را نمايش دهيم جلوگيري مي‌كنيم و به جاي ايجاد تصوير با روشن كردن، با خاموش كردن مناطقي از صفحه‌اي روشن تصاوير را نمايش مي‌دهيم.
اين نوع LCDها براي صفحه نمايش‌هايي مناسب هستند كه تصاويري مشخص را همواره نشان مي‌دهند. صفحه‌هاي 7 قسمتي يا 7Segment مثال مناسبي براي اين نوع است.
در LCDهاي رنگي از نوعي نور فلورسنت استفاده مي‌شود و صفحه‌اي گسترده از اين نوع لامپ نور را به طور مساوي مي‌تاباند تا از متناسب بودن تصوير اطمينان حاصل شود.
LCDهاي ماتريسي نيز نوع ديگري از نمايشگرهاي LCD هستند. براي ساخت اينگونه LCDها از دو لايه شيشه‌اي به استفاده مي‌شود.
به يكي از اين شيشه‌ها رديف و به ديگري يك سطرها متصل مي‌شوند. هر سطر به يك مدار مجتمع متصل مي‌شود و هر كدام از نوعي ماده شفاف رسانا ساخته شده است. به اين ترتيب با فرستادن جريان به هر پيكسل، كريستال مايع از هم باز مي‌شود و نور را عبور نمي‌دهد. اين نوع LCD مشكلات بزرگي از جمله زمان طولاني براي پاسخ دارد.
صفحه نمايش‌هايي كه تصاوير رنگي را نشان مي‌دهند داراي سه زير- پيكسل سبز و آبي و قرمز هستند. براي ساخت هر پيكسل يك مدار مجتمع و يك خازن نياز است. براي يك لپ‌تاپ ساده كه LCD آن 768×1024 پيكسل دارد 2359296 خازن و IC استفاده شده است. مشكلي كه در اين ميان رخ مي‌دهد اين است كه اگر تنها يكي از ترانزيستور‌ها و يا خازن‌ها به صورت دقيق كار نكنند قسمتي از صفحه از كار مي‌افتد.
با فراگير شدن استفاده از LCD و بزرگتر ساختن و بيشتر كردن پيكسل‌ها، شانس داشتن ترانزيستور‌ها و خازن‌هاي معيوب بيشتر مي‌شود و سازندگان هم اكنون به دنبال رفع اينگونه مشكلات و رسيدن به پيكسل‌هاي بيشتر و بالا بردن دقت و كيفيت نمايشگر‌ها LCD هستند.
