نمایشگر LCD چیست؟

مقدمه:

همگی با مفهوم نمایشگر آشنا هستیم اما به راستی معنای LCD چیست؟

LCD مخفف Liquid Crystal Display و به معنای صفحه نمایشی با محلول کریستال مایع است. کشف کریستال های مایع در سال 1888 میلادی توسط گیاه شناس استرالیایی به نام فردریک راینایزر صورت گرفت.

شکل هایی متنوع از کریستال های مایع

همگی می دانیم که جامد، مایع و گاز سه حالت رایج مواد پیرامون ما هستند. اما کریستال مایع نه جامد است و نه مایع! این ماده می تواند هر دو شکل جامد و مایع را بسته به عوامل محیط  مانند دما داشته باشد. به همین دلیل است که در هوای بسیار سرد یا گرم نمایشگرهای لپ تاپ درست کار نمی کنند.

می توان کریستال مایع را مثل شمع تصور کرد: شمع جامد است ولی اگر حرارت ببیند، مایع می شود.

دانشمندان با قرار دادن  بارهای الکتریکی بین کریستال های مایع کشف کردند که با تغییر دادن ولتاژ، کریستال های مایع می توانند خواص نوری که از بین آن ها عبور می کند، تغییر دهند.

فازهای مختلف کریستال مایع : راست smectic، وسط: ایزوتروپیک و چپ: نماتیک

امروزه نمایشگرهای LCD مورد استفاده در لپ تاپ ها ساختار ساندویچی از لایه هایی مانند شکل زیر دارند. قبل از این که شکل و توضیحات آن را ببینید، بهتر است مفهوم پیکسل را بدانید.

هر نمایشگر دارای وضوح یا قدرت تفکیک پذیری است؛ تصاویر توسط پیکسل ها یا نقاط کوچکی با رنگ های مختلف روی صفحه تشکیل می شوند. مثلا صفحه تصویری که 1280*1024   پیکسل دارد، می تواند نمایشگر باشد. شکل زیر با داشتن نمایشگر 8*13 پیکسلی، یک مثال ساده از این حالت است:

پیکسل زیادتر  =  وضوح بالاتر = موانع تصویر کم تر

این مفهوم به ماتریس پیکسل ها معروف است و فناوری به کار رفته در صفحات LCD ، ماتریس عامل نام دارد.

نمایشگر LCD لپ تاپ به صورت لایه ای ساخته می شود؛ مثل ساندویچ!

هر لایه به هم فشرده می شود تا یک ورق نازک LCD تشکیل دهد. شکل زیر این لایه ها را نشان می دهد:

قطبنده:

قطبنده به نوعی مثل یک صافی نور عمل می کند و اجازه می دهد نور از صفحه نمایش پشت نور از بین لایه های ورقه ای LCD به بیننده برسد اما به نور محیط بیرون اجازه عبور نمی دهد. نوعی قطبنده که معمولا در صفحات LCD لپ تاپ می توان آن را یافت، نوع عبوردهنده و بازتابنده است. شکل پایین:

صافی نور:

لایه صافی نور در نمایشگرهای LCD به هر پیکسلی بر روی صفحه، رنگ خودش را می دهد؛ این لایه، رنگ آمیزی آبی قرمز و سبز پیکسل های فرعی را قطع می کند که باعث 1 پیکسل صفحه می شود. 3 پیکسل فرعی قرمز سبز و آبی، 1 پیکسل صفحه روی نمایشگر می سازند. ترکیبات قرمز سبز و آبی که در تلویزیون های مدل قدیمی (CRT) نیز به کار می رفتند، می توانند برای ساخت هر رنگی که فکرش را بکنید، به کار روند، تمام آن ها با هم رنگ سفید را می سازند و هر کدام از آن ها که روشن نباشد، رنگ سیاه خواهیم دید.

شیشه صافی رنگ و شیشه TFT:

بین این دو لایه شیشه ای، کریستال های مایع ساندویچ شده اند. هر پیکسلی از 3 پیکسل فرعی تشکیل شده است. یک جریان الکتریکی که از بین هر کریستال مایع رد می شود، باعث می شود کریستال با تغییر شکل و بنابراین مقدار نور  مجاز به عبور از بین پیکسل تحت تأثیر قرار گیرد. این کار، باعث درخشندگی هر پیکسلی می شود یا یک پیکسل خاص را قطع می کند. در شکل زیر، هنگامی که کریستال مایع تغییر شکل می دهد تا جلوی عبور نور را بگیرد یا اجازه ی عبور به نور دهد، پیکسل زرد سمت راستی خاموش شده و پیکسل سمت چپی روشن می شود.

لایه TFT:

رایج ترین نمایشگر LCD در صفحات لپ تاپ، TFT است که مخفف ترانزیستورهای فیلم نازک است. یک ورق LCD از TFT شامل تعداد خاصی واحد پیکسل به نام پیکسل فرعی است. هر پیکسل فرعی یک ترانزیستور لایه نازک دارد که از الکترود پیکسلی  اکسید رسانای شفاف (ITO) و خازن Cs تشکیل یافته است.

نور پشت صفحه نمایش، مسئول رساندن نور از بین لایه های فشرده به هم برای دیدن تصویر روشن است.

مطالب بعدی راجع به تفاوت نمایشگرهای CRT و LCD و LED را حتما ببینید.

مرکز یادگیری سایت تبیان - نهیه و تنظیم: خدیجه آلچالانلو