نحوه کار ال سی دی و ال ای دی(LCD , LED)

به طور کلی مهم ترین بخش در نمایشگرهای ال سی دی و ال ای دی ( LCD , LED ) اعم از تلویزیون، مانیتور، تبلت ، تلفن همراه ، ساعت های هوشمند، ماشین حساب و … همان صفحه نمایش است که از ماده ای به نام کریستال مایع تشکیل شده است.

ال سی دی و ال ای دی با هم تفاوت چندانی ندارند و تنها تفاوت آنها بر می گردد به منبع تامین کننده نور بک لایت. LCD از لامپ های مشابه همین لامپهای فلورسنت یا همان لامپ مهتابی و LED از لامپ های LED نور بک لایت خود را می گیرند طبیعتا مداراتی که نیاز است این لامپها را روشن کنند نیز با هم فرق می کند در ال سی دی بردی و یا بخشی تحت عنوان اینورتر (INVERTER) و در ال ای دی نیز درایور (DRIVER) وظیفه راه اندازی لامپها را بعهده دارد.

در ادامه با توجه به اهمیت صفحه نمایشگر، در ابتدا به بررسی کریستال مایع می پردازیم :
کریستال مایع در سال ۱۸۸۸ توسط یک گیاه شناس اتریشی به نام فردریچ رینایزر کشف شد. کریستال مایع نه کاملا جامد و نه به صورت مایع به نظر می رسد و در واقع ظاهری شبیه به مایعات دارد و ساختار بلورین آنها شبیه جامدات است.

کریستال مایع متشکل از مولکول هایی است که تحت تاثیر میدان الکتریکی هم تراز می شوند و بر اساس ولتاژی که به آنها اعمال می شود موقعیتشان تغییر پیدا می کند. وقتی مولکول ها به طور کامل هم تراز شدند اجازه عبور نور را از خود می دهند و در این حالت تصویر در آنها ایجاد می گردد.

اجزای تشکیل دهنده پنل LCD :

به طور کلی پنل یک نمایشگر ال سی دی(LCD) از شش قسمت مجزا تشکیل شده است.

1. نور پس زمینه ( بک لایت backlight )
2. صفحه پلارایزر
3. صفحه شیشه ای TFT
4. صفحه حاوی محلول کریستال مایع
5. فیلتر یا شیشه رنگی
6. صفحه پلارایزر ثانویه

نور بک لایت، در تلویزیون های LCD توسط لامپهای فلورسنت  و در تلویزیون های LED توسط دیودهای نوری یا همان LED که در قسمت انتهایی این سیستم تعبیه شده اند تامین می گردد و کل صفحه نمایش را روشن می کند. ابتدا نور از صفحه پلاریزه اولی عبور می کند سپس این نور قطبی شده و از  لایه ای شامل هزاران حباب کریستالی عبور می کند و حفره های در حال چرخش به صورت ستون های هم تراز در صفحه در می آیند. در نهایت یک یا چند حفره تشکیل یک پیکسل را می دهند(کوچکترین واحد تشکیل دهنده تصویر).

جریان الکتریکی که از انتهای LCD وارد آن می شود میدان الکتریکی را بوجود می آورند که خود مولکول های کریستال را وادار به جنبش می کند در ادامه نور از  پلارایز ثانویه عبور کرده و به صفحه LCD می تابد. در این حالت هرکدام از این کریستال ها می توانند اجازه عبور نور را از خود بدهند یا آن را مسدود کنند . شکل گیری کریستال ها در این حالت باعث تشکیل تصویر می شوند.

وقتی نور از درون یک کریستال مایع عبور کند، پلاریزاسیون یا قطب آن هم جهت با مولکولهای‌های کریستال می‌شود. با این توضیح که چون کریستالهای مایع شفاف و هادی الکتریسیته هستند، به راحتی می‌توان آن‌ها را در جریان الکتریسیته قرار داد و نور را از آن عبور داد. برای این کار به جز کریستال مایع به ۲ تکه از این شیشه پلاروید یا قطبشگر هم نیاز است. اگر دو تکه از این شیشه‌ها را روی هم قرار داده شود. نور به راحتی از آن عبور می‌کند. اما وقتی یکی از آن‌ها را ۹۰ درجه نسبت به دیگری بچرخانید، دیگر نور رد نمی‌شود. این اتفاق به این دلیل روی می‌دهد که هر شیشه نو را فقط در جهت خاص محور خود عبور می‌دهد. اگر دو شیشه هم محور باشند نور به راحتی عبور می‌کند اما اگر محورها با هم زاویه ۹۰ درجه داشته باشند نور رد نخواهد شد.

ذرات و مولکول‌های کریستال مایع در میان صفحات شیشه‌ای پلاریزه شده و فیلترهای LCD در تلویزیون رنگی قرار دارند. همچنین یک لایه الکترود بسیار باریک کار تحریک کریستال مایع را بر عهده دارد. نور پس واقع در پشت CCFL) Cold Cathode Fluorescence Lamp) یا Light Emitting Diode (همان LED) زمینه سفید توسط یک لامپ ولتاژ بالا ایجاد شده و به وسیلهٔ یک منعکس کننده، شدت یکسانی پیدا می‌کند. نور سفید بعد از عبور از لایه LCD صفحه اول شیشه پلاریزه می‌شود. اختلاف پتانسیل خاصی نورهای اصلی مو جود در نور سفید را جهت می‌دهد و بعد از عبور از فیلترهای آبی، سبز و قرمز اگر نور حاصل در راستای جهت پلاریزه شیشه دوم بود از آن عبور می‌کند.

برای ساخت LCD دو شیشه پلاروید را با ۹۰ درجه اختلاف نسبت به یکدیگر قرار می‌دهند و یک کریستال مایع بین آن‌ها می‌گذارند. وقتی کریستال به جریان برق وصل نباشد؛ نور از قطبشگر اول می‌گذرد و وارد کریستال مایع می‌شود جهتش ۹۰ درجه تغییر کرده و به همین دلیل از قطبشگر دوم هم عبور کرده و به چشم می‌رسد. اما وقتی که جریان به کریستال وصل باشد، نور دیگر چرخشی نخواهد داشت و نمی‌تواند از کریستال دوم عبور کند. ساختن یک LCD همان‌طور که در بالا توضیح داده شد، بسیار ساده‌تر از آن است که به نظر می‌آید.

انیمیشن نحوه تشکیل تصویر در تلویزیون LCD :

برای درک بهتر نحوه تشکیل تصویر در تلویزیون های LCD  انیمیشن روبرو که توسط یکی از شرکت های بزرگ تولید کننده LCD تهیه شده است را ملاحظه کنید

اجزای تشکیل دهنده پنل LCD :

به طور کلی پنل یک نمایشگر ال سی دی(LCD) از شش قسمت مجزا تشکیل شده است.

1. نور پس زمینه ( بک لایت backlight )
2. صفحه پلارایزر
3. صفحه شیشه ای TFT
4. صفحه حاوی محلول کریستال مایع
5. فیلتر یا شیشه رنگی
6. صفحه پلارایزر ثانویه

نور بک لایت، در تلویزیون های LCD توسط لامپهای فلورسنت  و در تلویزیون های LED توسط دیودهای نوری یا همان LED که در قسمت انتهایی این سیستم تعبیه شده اند تامین می گردد و کل صفحه نمایش را روشن می کند. ابتدا نور از صفحه پلاریزه اولی عبور می کند سپس این نور قطبی شده و از  لایه ای شامل هزاران حباب کریستالی عبور می کند و حفره های در حال چرخش به صورت ستون های هم تراز در صفحه در می آیند. در نهایت یک یا چند حفره تشکیل یک پیکسل را می دهند(کوچکترین واحد تشکیل دهنده تصویر).

جریان الکتریکی که از انتهای LCD وارد آن می شود میدان الکتریکی را بوجود می آورند که خود مولکول های کریستال را وادار به جنبش می کند در ادامه نور از  پلارایز ثانویه عبور کرده و به صفحه LCD می تابد. در این حالت هرکدام از این کریستال ها می توانند اجازه عبور نور را از خود بدهند یا آن را مسدود کنند . شکل گیری کریستال ها در این حالت باعث تشکیل تصویر می شوند.

وقتی نور از درون یک کریستال مایع عبور کند، پلاریزاسیون یا قطب آن هم جهت با مولکولهای‌های کریستال می‌شود. با این توضیح که چون کریستالهای مایع شفاف و هادی الکتریسیته هستند، به راحتی می‌توان آن‌ها را در جریان الکتریسیته قرار داد و نور را از آن عبور داد. برای این کار به جز کریستال مایع به ۲ تکه از این شیشه پلاروید یا قطبشگر هم نیاز است. اگر دو تکه از این شیشه‌ها را روی هم قرار داده شود. نور به راحتی از آن عبور می‌کند. اما وقتی یکی از آن‌ها را ۹۰ درجه نسبت به دیگری بچرخانید، دیگر نور رد نمی‌شود. این اتفاق به این دلیل روی می‌دهد که هر شیشه نو را فقط در جهت خاص محور خود عبور می‌دهد. اگر دو شیشه هم محور باشند نور به راحتی عبور می‌کند اما اگر محورها با هم زاویه ۹۰ درجه داشته باشند نور رد نخواهد شد.

ذرات و مولکول‌های کریستال مایع در میان صفحات شیشه‌ای پلاریزه شده و فیلترهای LCD در تلویزیون رنگی قرار دارند. همچنین یک لایه الکترود بسیار باریک کار تحریک کریستال مایع را بر عهده دارد. نور پس واقع در پشت CCFL) Cold Cathode Fluorescence Lamp) یا Light Emitting Diode (همان LED) زمینه سفید توسط یک لامپ ولتاژ بالا ایجاد شده و به وسیلهٔ یک منعکس کننده، شدت یکسانی پیدا می‌کند. نور سفید بعد از عبور از لایه LCD صفحه اول شیشه پلاریزه می‌شود. اختلاف پتانسیل خاصی نورهای اصلی مو جود در نور سفید را جهت می‌دهد و بعد از عبور از فیلترهای آبی، سبز و قرمز اگر نور حاصل در راستای جهت پلاریزه شیشه دوم بود از آن عبور می‌کند.

برای ساخت LCD دو شیشه پلاروید را با ۹۰ درجه اختلاف نسبت به یکدیگر قرار می‌دهند و یک کریستال مایع بین آن‌ها می‌گذارند. وقتی کریستال به جریان برق وصل نباشد؛ نور از قطبشگر اول می‌گذرد و وارد کریستال مایع می‌شود جهتش ۹۰ درجه تغییر کرده و به همین دلیل از قطبشگر دوم هم عبور کرده و به چشم می‌رسد. اما وقتی که جریان به کریستال وصل باشد، نور دیگر چرخشی نخواهد داشت و نمی‌تواند از کریستال دوم عبور کند. ساختن یک LCD همان‌طور که در بالا توضیح داده شد، بسیار ساده‌تر از آن است که به نظر می‌آید.

انیمیشن نحوه تشکیل تصویر در تلویزیون LCD :

برای درک بهتر نحوه تشکیل تصویر در تلویزیون های LCD  انیمیشن روبرو که توسط یکی از شرکت های بزرگ تولید کننده LCD تهیه شده است را ملاحظه کنید