سمینار LCD

دریافت فایل های مربوط به سمینار

دریافت نصب کننده Flash Player  برای دیدن فیلم های سمینار

 

تاریخچه

 

LCD مخفف Liquide Crystal Display می باشد. با اینکه  LCD ها امروزه کاربرد های بسیار زیادی پیدا کرده اند٬ اما آنها یک شبه هم به وجود نیامده اند. زمان بسیار زیادی از کشف کریستال مایع تا انبوه وسایلی که هریک به نوعی از LCD  استفاده می کنند و ما امروزه از آنها لذت می بریم به طول انجامیده است. کریستال مایع نخستین بار در سال 1888 توسط گیاه شناس اتریشی Reinitzer Friedrich کشف شد. Reinitzer مشاهده کرد که هر گاه یک ماده کلسترول مانند خاص (مانند cholesteryl benzoate) را ذوب می کند، این مایع ابتدا تبدیل به مایعی کدر شده و سپس با افزایش دما واضح می شود. در حین سرد شدن٬ مایع ابتدا آبی رنگ شده و در نهایت تبدیل به کریستال می شود. 80 سال بعد RCA نخستین LCD تحقیقاتی را در سال 1968 ساخت. از آن زمان سازندگان LCD به صورت ثابت انواع مبتکرانه وپیشرفته آن را توسعه دادند و این تکنولوژی را به سطوح پیچیده امروزی آن رسانیدند. کمپانیهایی مانند Sharp٬Samsun Sony Philips  و… هر کدام ازبزرگترین تولید کنندگان LCD و پنل آن در دنیا به حساب میروند.

احتمالا شما ازوسایلی که دارای صفحه نمایش کریستال مایع یا به عبارتی  LCD باشد همه روزه استفاده می کنید. آنها همه جا هستند. در laptop ها ،ساعت های دیجیتالی، اجاق های مایکروویو، CD player ها و بسیاری ازوسایل الکترونیکی دیگر.
یکی از دلایل رایج بودن LCD ها  فواید بسیار زیاد آنها نسبت به دیگر تکنولوژی های صفحه نمایش است. آنها سبکترونازکتر بوده و انرژی کمتری نسبت به مانیتورهای معمولی (CRTs ) که از سیستم لوله های اشعه کاتودی استفاده می کنند٬ مصرف می کنند.

اما این کریستال‌های مایع چه هستند؟

کلمه کریستال مایع مفهوم متناقضی دارد. ما کریستال را به عنوان ماده جامدی چون کوارتز ومعمولا به سختی سنگ می شناسیم ومایع معنای کاملا متفاوتی دارد. چگونه ماده ای می تواند هر دو را داشته باشد؟
در این مقاله می‌آموزیم که کریستال مایع چگونه بر این نیرنگ خارق العاده پیروز می شود و همچنین نگاهی می اندازیم به تکنولوژی زیر بنایی چگونگی کارکرد LCD ها.

کریستال مایع و حالات آن

سه حالت ماده وجود دارد: جامد ،مایع یا گاز. شکل جامدات ثابت است زیرا مولکول ها موقعیت خود را حفظ می کنند و درموقعیت مشابه نسبت به دیگر مولکول ها باقی می ماند . همچنین این مولکول ها جهت مشخصی دارند . مولکولها در مایعات دقیقا در نقطه مقابل قرار دارند: آنها می توانند موقعیت خود را تغییر داده وبه هر جایی در مایع بروند و نیز جهتشان را نیز تغییر دهند . ولی بعضی مواد هستند که می توانند حالتی بین مایع و جامد داشته باشد . وقتی آنها در این حالت هستند مولکول های آنها میل دارند تا موقعیت خود را حفظ کنند مانند مولکول ها در جامدات اما در عین حال در بعضی شرایط موقعیت خود را عوض می کنند مانند مولکول ها درمایعات. این به آن معناست که کریستال های مایع نه مایع هستند نه جامد . بلکه حالتی میان جامد و مایع می باشد . که البته به نظر می رسد مولکول های کریستال مایع به بیشترمایعات نزدیکترهستند تا جامدات .

این مواد گرمای نسبتا خوبی برای تبدیل شدن از حالت جامد به مایع نیازدارند ، وهمچنین کمی گرمای بیشتر برای تبدیل کریستال مایع به مایع واقعی نیاز است. نکته ای که وجود دارد این است که کریستال های مایع به دما بسیار حساس هستند و این موضوع موجب می گردد تا از آنها در ساخت گرماسنج و mood ring ها استفاده می‌شود( mood ring ها انگشتر هایی هستند که برای نشان دادن تغییر دمای محیط استفاده می شوند.).  دلیل رفتار عجیب LCD وسایل محتلف مانند تلفن ها وکامپیوترهای همراه در هوای سرد یا در یک روز گرم در کنار ساحل را توضیح داد.

کریستال های مایع  در فاز نماتیک(nematic)

همان‌طور که مواد جامد و مایع مختلفی وجود دارند، انواع مختلفی از کریستال های مایع نیز وجود دارند. بسته به دما و ساختار خاص ماده، کریستال های مایع میتوانند در یکی از فازیا حالت های متمایزی داشته باشند. در این مقاله ما کریستال های مایع را درفاز نماتیک، کریستال های مایعی که کارکرد LCD ها را ممکن می سازند مورد بحث قرارمی دهیم.
یکی از خصوصیات کریستال های مایع این است که آنها تحت تاثیر جریان الکتریسیته قرار می گیرند . نوع خاصی از کریستال های مایع نماتیک که به آن نماتیک های تابیده (TN)می‌گویند، به طور طبیعی تابیده شده ( یا پیچ خورده ) هستند. اعمال جریان الکتریسیته به این نوع از کریستال های مایع باعث باز شدن آنها دردرجات مختلف شده و بسته به ولتاژ اعمال شده تغییر حالت و شدت تابیدگی مشخص می‌شود .نمایشگرهای LCDها از این کریستال های مایع استفاده می‌کنند چراکه آنها به شکل قابل پیش بینی نسبت به جریان الکتریسیته واکنش نشان می‌دهند و می‌توان از آن برای کنترل شدت ( Intensity ) نور استفاده کرد.

انواع کریستال های مایع

بیشتر مولکول‌های کریستال‌های مایع میله‌ای شکل بوده و می توانند حول محور خودشان بچرخند. این مولکول ها به صورت گسترده ای در یکی از دو گروه گرماگرا (thermochromic ) یا lyotropic طبقه بندی می شوند.

کریستال های مایع گرما گرا ( thermochromic ) این نوع از کریستال های مایع به تغییرات دما ویا در بعضی مواقع به فشار واکنش نشان می دهند .کریستال های مایع lyotropic  در ساخت صابون ها و شوینده ها به کار می‌روند ، و شدت واکنش آنها بسته به نوع حلالی است که با آنها آمیخته شده است. کریستال های مایع گرماگرا یا thermochromic دو نوع ایزوتوپی ( isotropic ) و نماتیک( nematic) هستند. تفاوت کلیدی این است که آرایش مولکول‌ها در کریستال های مایع ایزوتروپی نامنظم است در حالی که مولکول‌ها در کریستال‌های مایع نماتیک ترتیب و الگوی مشخصی دارند.

موقعیت مولکول‌های کریستال مایع در فاز نماتیک بر اساس هدایت کننده ( director ) است. هدایت کننده میتواند هر چیزی باشد ازمیدان مغناطیسی گرفته تا هر سطحی که شیارهای میکروسکوپی در خود داشته باشد. در فاز نماتیک نیز کریستال های مایع می توانند بسته به آرایش مولکول ها نسبت به هم طبقه بندی شوند . Smectic  رایج ترین آرایش مولکول ها در کریستال های مایع،لایه هایی از مولکولها را ایجاد میکند . انواع مختلفی از فاز Smectic وجود دارد مانند Smectic C که در آن مولکول ها در هر لایه در زاویه خاصی نسبت به لایه قبل کج میشوند. فاز رایج دیگر Cholesteric است که همچنین به عنوان Chiral nematic نیز شناخته می شوند. در این فاز مولکول ها به آرامی نسبت به لایه قبل می‌چرخند تا به شکل حلزونی در آیند.
کریستال های مایع فرو الکتریک ( Ferroelectric liquid crystals ( FLCs از کریستال های مایعی استفاده میکنند که دارای مولکول های Chiral در آرایش نوع  Smetic C  هستند. طبیت حلزونی (مارپیچی) این مولکول ها اجازه زمان پاسخ میکرو ثانیه ای سوییچینگ را می دهد که FLC ها را برای صفحه نمایش های پیچیده آماده میسازد .
کریستال‌های مایع فرو الکتریک که سطح آنها پایدار شده است (Surface-stabilized ferroelectric liquid crystals (SSFLCs) فشار کنترل شده ای را با استفاده از صفحه شیشه ای اعمال می کنند که باعث می شود تا حالت مارپیچی (حلزونی) مولکول ها فشرده شده و در نتیجه عمل سوییچینگ با سرعت بیشتری انجام گیرد.

ساختار یک نمایشگر LCD ساده

به طور کلی LCD های رنگی از 6 لایه اصلی تشکیل می شوند٬ ولی اگردو لایه  Backlighting و Spacer را که بعداً توضیح داده می شوند نیز به آنها اضافه کنیم ، LCD از 8 قسمت یا لایه اصلی تشکیل می گردد. این لایه ها باعث به وجودآمدن ساختاری ساندویچ مانند شده است. این لایه عبارتند از :

• 1. Polarizing filter (فیلتر پلاریزه کننده)این فیلتر نور ورودی و خروجی را کنترل میکند. وظیفه لایه Polarize کننده ، عبور نور در جهت عمودی یا افقی است. نور جزء امواج الکترومغناطیس است و دارای دو مولفه افقی و عمودی است که با عبور از فیلتر پلاریزه کننده عمودی یا افقی یکی از این مولفه ها حذف می شوند.
•  نکته: درLCD دو نوع فیلتر پلاریزه کننده وجود دارد .فیلتر پلاریزه عمودی ( در طرف بیننده قرار دارد )٬ تنها مولفه عمودی نور را از خود عبور می دهد و مولفه افقی را حذف می کند. فیلتر پلاریزه در سمت دیگر( قسمت تامین کننده نور پشتی)، تنها مولفه افقی نور را از خود عبور می دهد ومولفه عمودی را حذف می کند. در حقیقت فیلتر پلاریزه مانند یک برگه کاغذ است که شیارهایی را به صورت عمودی یا افقی روی خود دارد. اگر شیارها عمودی باشند ، نور تنها به صورت عمودی عبورمی کند ولی اگر شیارها به صورت افقی باشند ، تنها مولفه افقی نور عبور می کند.
• 2. Glass substrate (لایه شیشه ای ) این لایه باعث توقف فیلترینگ الکتریکی الکترود ها می شود.
• 3.  Transparentelectrodes (الکترودهای شفاف ) این الکترودها باعث به کار افتادن LCD می شوند وهیچ دخالتی درکیفیت تصویر ندارد.
• 4.  Alignment layer (لایه تراز بندی) این لایه ، در حقیقت یک غشایی است که برای تراز کردن مولکول ها در یک جهت ثابت استفاده می شود.
• 5. Liquidcrystals (کریستال های مایع) مولکول های کریستال مایع که به تدریج از حالت عمودی ( در سمت بیننده) به حالت افقی قرار می گیرند (به شکل مارپیچ )
• 6. Spacer (جداکننده) یک فضای واحدی بین دو صفحه شیشه ای ایجاد می کند تا مولکول های کریستال مایع در این فضا قرار گیرند.
• 7. Color filter (فیلتر رنگی) فیلتررنگی با سه فیلتررنگی قرمز(R)، سبز(G)، آبی(B) بیان می‌شود. به هر کدام از آنها یک sub filter می‌گویند و هر کدام از این sub filter ها، می‌توانند نور مربوط به خود را عبور دهند که بعداً در قسمت رنگ توضیح خواهیم داد.
• 8. Backlighting  که منبع نور پشت کریستال مایع می باشد. وظیفه آن روشن کردن صفحه است.نکته: منبع تامین کننده نوردر نمایشگرهای LCD از نوع Monochrome (که صفحه نمایش آنها مانندصفحه LCD ماشین حساب است ) می تواند آیینه باشد. زیرا این نوع نمایشگرها ( که معروف به Reflective یابازتابی هستند ) نیاز به منبع نور داخلی ندارند ولی باید این لایه نور خارجی را برگرداند. پس حداقل به یک آینه نیاز است تا نور ورودی به LCD را برگرداند و صفحه نمایش را روشن کند.

لایه های تشکیل دهنده LCD بدون در نظر گرفتن لایه های Spacer و ‌Backlighting
( برای بزرگتر شدن عکس بر روی عکس کلیک کنید.)

لایه های تشکیل دهنده LCD  و با در نظر گرفتن تمامی لایه ها

به طور کلی اصول زیر باید در هر LCD رعایت شود :

- نور باید بتواند پلاریزه (قطبی) شود. ( توسط دو فیلتر پلاریزه کننده )
- کریستال مایع نور پلاریزه شده را انتقال و تغییر دهد. ( توسط چرخش تدریجی مولکول ها )
- ساختار کریستال مایع توسط جریان الکتریسیته تغییر ‌کند.
-هدایت الکتریسیته توسط الکترد های شفاف انجام گیرد.

LCD دستگاهی است که از 4 اصل بالا به طرز شگفت آوری استفاده می کند.

 
چگونگی قرار گیری مولکول ها در نمایشگرهای LCD
( برای بزرگتر شدن عکس بر روی عکس کلیک کنید.)

 

چگونگی عبور نور از لایه های مختلف LCD

برای ساخت یک نمایشگر LCD به چه وسایلی احتیاج است؟

برای ساخت LCD دو تکه شیشه پلاریزه شده بردارید. پلیمر خاصی که شیارهای میکروسکوپی در سطح ایجاد می کند بر روی سطحی از شیشه که با لایه پلاریزه پوشیده نشده است می مالید .شیارها باید در همان جهتی باشند که لایه پلاریزه است. سپس پوششی از کریستال مایع نماتیک را به یکی از فیلتر ها بیفزایید. شیارها باعث می شوند تا اولین لایه از ملکول ها با جهت فیلترها مطابقت پیدا کند. آنگاه دومین شیشه را با لایه پلاریزه با جهت راست به اولین قسمت بیفزایید. هر لایه موفقیت آمیز از مولکول های TN تدریجا میچرخد تا اینکه بالاترین لایه نسبت به پایین ترین لایه زاویه 90 درجه داشته باشد،( مطابقت یافتن با فیلترهای شیشه ای پلاریزه شده ).هنگامی که نور با فیلتر اول برخورد می کند آن را پلاریزه می کند. آنگاه مولکول ها در هر لایه٬ نوری ‌که دریافت کرده‌اند را به لایه بعدی هدایت می کنند. هنگامی که نور از لایه کریستال مایع عبور می کند مولکول ها نیز سطح ارتعاشی نور را تغییر می دهند تا آن را با زاویه خود تطبیق دهند. هنگامی که نور به سطح دیگر ماده کریستال مایع رسید، با زاویه آخرین لایه از مولکول ها ارتعاش می کند. اگر آخرین لایه با فیلتر شیشه ای پلاریزه شده دوم مطابقت داشت آنگاه نور از میان آن می گذرد.

اگر LCD خاموش باشد یعنی به کریستال های مایع شارژ الکتریکی اعمال نگردد، نور پس از عبور از لایه های مولکولی کریستال مایع ، 90 درجه می چرخند و از فیلتر سمت مقابل می گذرند . به همین دلیل است که وقتی LCD خاموش است ، صفحه آن روشن دیده می شود. اگر به ملکول های کریستال مایع جریان الکتریسیته وصل شود ،آنها باز می شوند! هنگامی که این مولکول ها صاف و باز شدند، زاویه نوری که از میان آنها می گذرد را تغییر می‌دهند. در نتیجه این تغییر٬زاویه نور با زاویه فیلتر پلاریزه کننده طرف دیگر مطابقت ندارد. در نتیجه نور دیگر نمی تواند از آن ناحیه از LCD بگذرد ،که این خود باعث می شود این ناحیه (اطلاعات) نسبت به دیگر نقاط اطراف آن تیره تر باشد .

ساختن LCD ساده ترازچیزی است که فکر می کنید. شما با ساندویچ شیشه و کریستال مایع همان طور که در بالا اشاره شد شروع می کنید و 2 الکترود شفاف به آن می افزایید. برای مثال فرض کنید می خواهید ساده ترین LCD موجود را طراحی کنید با تنها یک الکترود مستطیلی بر روی آن.لایه ها چنین خواهند بود :

LCD ای که برای این کار مورد نیاز است بسیار ابتدایی است. یک آینه (A) در پشت، که باعث میشود LCD منعکس کننده باشد.آنگاه شیشه ای(B) با لایه پلاریزه در یک انتهای آن ویک صفحه الکترودی (C) معمولی که قسمت روی آن از اکسید ایندیوم- قلع ساخته شده است را می افزاییم. یک صفحه معمولی الکترودی سطح LCD را به طور کامل می‌پوشاند. در بالای آن یک لایه از کریستال مایع است(D). بعد از آن شیشه دیگری (E) همراه با الکترودی به شکل مستطیل در کف آن، ودر انتها، لایه پلاریزه دیگری با زاویه قائم نسبت به اولین لایه پلاریزه قرار دارد. الکترود به منبع انرژی ای همچون یک باطری متصل می‌گردد. هنگامی که هیچ گونه جریانی وجود ندارد ، نوری که از بخش جلوی LCD وارد شده است با آینه برخورد کرده و باز تابانیده می شود. اما هنگامی که باطری ها جریان را برای الکترود ها ایجاد می کنند،کریستال مایع بین الکترود صفحه ای و الکترود مستطیل شکل، باز شده (untwist) و مانع از عبور نور در آن ناحیه می شود. این باعث می شود تا LCD مستطیل را به عنوان قسمتی تیره نمایش دهد.

 

 

منابع نور ( نور پشتی در مقایسه با انعکاسی )

توجه داشته باشید که LCD ساده ما نیاز به یک منبع نور خارجی دارد.مواد از نوع کریستال های مایع نوری از خود ساتع نمی کنند. LCD های ساده و ارزان معمولا انعکاسی هستند. به این معنا که برای نمایش هر چیزی آنها باید نور را از منبع خارجی منعکس کنند. این نوع LCD ها اطلاعات را به صورت تیره نشان می دهند . نگاهی به LCD ساعت خودتان بیندازید: در این نوع از صفحه نمایش٬ اعداد جایی به نمایش در می آیند که الکترود های کوچک کریستال های مایع را شارژ کرده و باعث باز شدن(untwist) آن می‌شوند، در نتیجه نور نمی تواند از لایه پلاریزه عبور نماید و آن قسمت تیره به نظر می رسد.
بیشتر نمایشگر های کامپیوتری توسط لامپ های فلورسنت داخلی آنها که در بالا ،کنار و یا پشت LCD آنها قرار دارد روشن می شوند. صفحه سفید پخش کننده در پشت LCD نور را به صورت یکنواخت پخش می کند تا نمایشگرحالت یکریختی داشته باشد. در حین گذر از فیلترها و لایه های کریستال مایع و لایه‌های الکترودی، بیشتر (معمولا نصف) این نور گم می‌شود.

منبع نور نمایشگر LCD که در کامپیوتر های همراه استفاده می شود.
(برای بزرگتر شدن عکس برروی عکس کلیک کنید)

انواع سیستم LCD

سه نوع سیستم LCD ها موجود است :

• 1. Common Plane ( صفحه مشترک )
• 2. Passive matrix
• 3.Active matrix

Common Plane

در این سیستم یک صفحه الکترودی و یک میله الکترودی وجود دارد که مشخص می کند کدام کریستال مایع به شارژ پاسخ داده است.اگر لایه حاوی تنها یک الکترود ساده را برداشته وبا چندین لایه دیگر جایگزین گردد آغاز به ساخت LCD های پیچیده کرده ایم.
LCD های بر پایه سیستم Common Plabe برای نمایشگرهایی مناسب هستند که می‌خواهند اطلاعات یکسانی را بارها و بارها نمایش دهند. ساعت ها و زمان سنج های مایکرو‌ویو دراین رده بندی قرار می‌گیرند. با اینکه نوع شش گوشه الکترودها که قبلا به نمایش گذارده شد رایج ترین نوع مورد استفاده در این دستگاه ها می باشد، ولی استفاده ازهر نوع شکلی امکان پذیر است.

Passive Matrix

LCD های passive matrix از نوع ساده ای از شبکه برای فراهم کردن شارژ برای یک پیکسل خاص بر روی نمایشگر استفاده می کنند. ساخت شبکه خود روندی مجزاست! این روند با دو لایه شیشه ای به نام سفره (substrates) آغاز می شود. یکی از سفره ها مسئول ستون ها ودیگری مسئول سطرهایی است که از مواد هادی شفاف تشکیل شده اند که معمولا از جنس اکسید ایندیوم پوشیده شده با قلع است. سطرها و ستون ها به مدارات مجتمعی متصل هستند که مشخص می‌کند چه زمان ولتاژ باید در یک سطر یا ستون خاص قرار گیرد. کریستال مایع در بین دو سفره قرار می گیرد و لایه پلاریزه شده نیز به سطح خارجی هر یک ازسفره ها افزوده می شود. برای روشن کردن یک پیکسل مدارات مجتمع ولتاژی در ستون صحیح یکی از سفره ها ارسال می کنند ودر سفره دیگر ground در سطر صحیح فعال می شود.
سطر و ستون در پیکسل خاصی همدیگر را قطع می کنند ودر نتیجه ولتاژ را عبور داده و کریستال مایع را در آن پیکسل باز (untwist) می کنند.

مهم ترین معایب passive matrix

- زمان پاسخ زیاد

- کنترل ولتاژ نا دقیق

زمان اجرای LCD به توانایی آن در refresh کردن تصویری که نمایش می دهد باز می گردد. ساده ترین راه برای مشاهده زمان پاسخ زیاد در LCD های passive matrix حرکت دادن اشاره گر ماوس از یک طرف صفحه نمایش به طرف دیگر آن است. در این حالت شما دنباله ای از اشاره گر ماوس را به دنبال اشاره‌گر مشاهده می کنید.کنترل ولتاژ نادقیق در تکنولوژی passive matrix مانع تاثیر گذاری بر تنها یک پیکسل در هر زمان می شود. هنگامی که ولتاژ اعمال می شود تا یک پیکسل را باز کند، پیکسل های اطراف آن نیز تا اندازه ای باز می شوند که باعث می شوند تا تصویر ریشدار و با کنتراست پایین به نظر آید .

تصویری از علت پایین بودن کیفیت تصویر در نمایشگر های Passive Matrix

Active Matrix

LCD های active matrix به ترانزیستورهای لایه ای نازک یا( Thin-Film Transistor ( TFT وابسته اند. اصولا TFT ها ترانزیستورها یا خازن های ریزی هستند که در یک ماتریس بر روی سفره شیشه ای گرد آمده‌اند. برای آدرس دهی یک پیکسل خاص ، سطر مناسب روشن شده، وآنگاه ولتاژ بر ستون صحیح اعمال می گردد. از آنجایی که تمام سطرهای دیگری که با آن ستون در تماس هستند خاموشند، تنها خازنی که در پیکسل مورد نظر قرار دارد ولتاژ را دریافت می کند. خازن قادر به نگهداری ولتاژ تا دور refresh بعدی می باشد. و اگر ما میزان ولتاژ اعمال شده به کریستال را کنترل کنیم، می‌توانیم آن را به اندازه کافی باز کرده تا نور از آن عبور کند.
با انجام این عمل به صورت دقیق وافزایش بسیار اندک ، LCD ها قادر به ساخت متمایز کننده رنگ های سیاه و سفید(gray scale) هستند. اکثر نمایشگر های امروزی 256 سطح از روشنایی را برای هر پیکسل ارائه می کنند .

لایه های مختلف یک TFT LCD

 

 

رنگ ( Color ) در نمایشگر های LCD

LCD ای که قادر به نمایش رنگ باشد باید دارای سه زیرلایه با فیلترهای رنگی قرمز، سبز و آبی برای ساخت هر کدام از پیکسل های رنگی باشد. تحت کنترل دقیق و تنوع ولتاژ اعمالی، شدت هر یک از زیر پیکسل ها بین 256 سایه گوناگون است. ترکیب زیر پیکسل ها جعبه رنگی با تعداد رنگ    8 / 16 میلیون رنگ (256 سایه از رنگ قرمز * 256 سایه از رنگ سبز * 256 سایه از آبی) را می سازد. این رنگ ها نیازمند تعداد زیادی ترانزیستور هستند. برای مثال ، در یک کامپیوتر Labtop که رزولوشن  1024*768 را پشتیبانی می کند٬ اگر ما 1024 ستون را در 768 سطر در 3 زیر پیکسل ضرب کنیم، به 2،359،296 ترانزیستور می رسیم که بر روی شیشه قرار گرفته است! اگر مشکلی در رابطه با هر یک از این ترانزیستورها پیش آید، یک Bad Pixel بر روی صفحه نمایش ایجاد می کند.در بسیاری از active matrix ها تعدادی Bad Pixel که بر روی صفحه نمایش پخش شده ا ند دارند وجود دارند.

تکنولوژی LCD به صورت ثابت در حال نمو می باشد. LCD ها اکنون شامل چندین گونه از تکنولوژی کریستال مایع می باشند، شامل
super twisted nematics (STN) ، dual scan twisted nematics (DSTN) ، ferroelectric liquid crystal (FLC وsurface stabilized ferroelectric liquid crystal (SSFLC).

اندازه صفحه نمایش به خاطر مشکلات کنترل کیفی که سازندگان با آن مواجه هستند محدود است. زیرا برای افزایش اندازه ،سازندگان باید پیکسل و ترانزیستور بیشتری را اضافه کنند. و افزودن تعداد پیکسل و ترانزیستور بیشتر باعث بالا رفتن شانس ایجاد ترانزیستوربد درصفحات نمایش می شود. سازندگان LCD های بزرگ اغلب 40 درصد جعبه رنگ های خط تولید را پس می زنند. تعداد خرابی مستقیما بر قیمت LCD تاثیر می گذارد زیرا فروش LCD های خوب باید هزینه هر دو نوع خوب و بد را پوشش دهد. تنها پیشرفت در ساخت LCD ها امکان خرید صفحات نمایش بزرگ را فراهم می کند.

تصویر یک مانیتور LCD در زیر میکروسکوپ
( برای بزرگتر شدن عکس بر روی عکس کلیک کنید.)

چگونگی ایجاد رنگ در یک مانیتور LCD

چگونگی ایجاد رنگ در یک مانیتور LCD
  ( برای بزرگتر شدن عکس بر روی عکس کلیک کنید.)

تکنیک های کلی برای افزایش کیفیت و زاویه دید LCD

این تکنیک ها عبارتند از :

الف) تکنیک های افزایش زاویه دید در LCD
به طور کلی روش استانداردی برای اندازه گیری زاویه دید وجود ندارد . ولی تکنیک های بهبود آن به صورت زیر می باشند :

•1. افزایش سطح پیکسل ها
استفاده از رساناها و ترانزیستورهای حتی الامکان کوچکتر و باریکتر. یعنی تا حد امکان از TFT ها یا Thin Film-Transistor های کوچکتر و باریک تر استفاده شود تا سطح پیکسل افزایش یابد . این روش اجازه عبور نور بیشتر را می دهد.

•2. کاهش عمق سلول•3. استفاده از غشاء پراکنده کننده
به این صورت که دارای سطح ناصاف است تا نور در جهات مختلف پخش گردد .

•4. Inplane Switching
در این روش به جای این که الکترودها بالا و پایین باشند ، این طرف و آن طرف قرار می گیرند تا پشت سرهم دیده شوند . این روش تنها دید افقی را بهبود می بخشد و لذا کارایی چندانی ندارد .

•5. تقسیم سلول به نواحی چندگانه و کج کردن زیرلایه در جهت های مختلف .

•6. Multi Domain
در این روش در انتهای هر سلول عناصر منشور گذاشته می شوند تا نور را از جهات مختلف به سمت شخص نشان دهد .

LCD هایی که امروزه زاویه دید وسیعی دارند از یکی از روش های فوق استفاده می کنند .

مزیت های نمایشگرهای LCD نسبت به نمایشگرهایCRT

بدون تشعشع : امواج الکترمغناطیس مانند CRT تولید نمی شوند. اخیرا یک استاندارد TCO برای سلامت کاربران مطرح گردیده است .

• 1. تقریباٌ میدان مغناطیسی بر آن بی اثر است . زیرا در CRT الکترون باید از یک میدان مغناطیسی عبور کند . (Deflection Coise ) لذا اگر یک وسیله الکترونیکی مثل بلندگو را نزدیک CRT کنیم ، آن قسمت هایی از تصویر که نزدیک بلندگو است ، دچار اعوجاج می گردد .
• 2. مصرف انرژی بسیار پایین : زیرا LCD ها توسط عناصر نیمه هادی ایجاد می گردند لذا مصرف انرژی کمتری دارند . ( حدود 35 وات در حالت Active و 5 وات در حالت Standby )
• 3. وضوح و کیفیت تصویر بالا : چون در LCD از ترانزیستور استفاده می شود ، نسبت به CRT که به وسیله پرتاب الکترون و انجام عمل روی مواد شیمیایی کار می کند ، تصویر دقیق تر است .
• 4. لرزش تصویر بسیار کم : در حالت تئوری در LCD ها Flicker وجود ندارد ( اصطلاحاً گفته می شود در LCD ها ، Refresh Rate برابر 0 هرتز است . ) در حالی که در CRT ها اگر یک وسیله الکترنی نزدیک آن کنیم ، در آن قسمت تصویر ما دچار Flicker می گردد.
• 5. فاصله نقاط تصویر کم : در CRT قطر پرتو ی الکترونی مطرح است در حالی که در LCD پرتو الکترونی وجود ندارد.
• 6. رنگ واقعی
• 7. درخشندگی تصویر
• 8. عمر مفید طولانی
• 9. کم حجم و سبک و زیبا

معایب LCD نسبت به CRT

• 1.زمان پاسخ در LCD نسبت به CRT بیشتر است .( به خصوص در نمایشگرهای Passive Matrix) علت این است که که در CRT به سرعت با یک پرتو الکترونی ، یک پیکسل تحریک می شود در حالی که در نمایشگرهای LCD چون تغییر حالت مولکول ها را داریم ، زمان بیشتری سپری می گردد . LCD ها برای تصاویر متحرک ، کند عمل می کنند . با وجود این که Active Matrix می تواند با 25 فریم در ثانیه نیز یک تصویر متحرک را نمایش دهد ولی برای تصاویر متحرک با سرعت بیشتر توصیه می گردد از CRT به جای LCD استفاده شود. در LCD های Samsung زمان پاسخ حدود 40 میلی ثانیه بود ولی امروزه زمان پاسخ آنها حدود 2 میلی ثانیه است .
• 2. به طور کلی Bad Pixel در LCD ها ، رایج است . ( به خصوص در Active Matrix )

در موارد فوق بهتر است از CRT به جای LCD استفاده شود .

دو نکته کاربردی

• 1) استفاده از پورت مخصوص نمایشگر های LCD

پورت VGA ، پورت آنالوگ است در حالی که پورت DVI (Digital Video Interface)، پورت دیجیتال است .

برای استفاده از نمایشگرهای CRT به دلیل این که آنالوگ است تنها می توان از پورت VGA برای اتصال آن به کامپیوتر استفاده کرد . در صورتی که از پورت DVI  برای اتصال مانیتور LCD به کارت گرافیک استفاده نگردد٬ در تنظیمات مانیتور٬ می توان مقدار refresh rate  را تنظیم کرد که البته تغییر این مقدار هیچ تاثیری در کیفیت ویا نحوه نمایش تصویر وجود ندارد و در صورتی که از پورت DVI برای اتصال مانیتور LCD به کارت گرافیک استفاده گردد٬ این مقدار برابر ۰ خواهد شد که برابر با مقدار واقعی است. ( در حالت اول٬ کامپیوترفرض می کند که یک مانیتور CRT به کارت گرافیک متصل است و باری همین گزینه ای برای تغییر عدد refresh rate  در اختیار کاربر قرار می دهد. هر چند که هیچ تاثیری در نمایش تصویر ندارد. )

• 2) اگر بخواهیم در نمایشگرهای LCD از نوع Monochrome رفتاری برعکس داشته باشد یعنی اطلاعات به صورت روشن باشند و عدم وجود اطلاعات تیره باشند باید دو فیلتر پلاریزه کننده هم جهت باشند.