ايجاد يك LCD ساده

تركيب 4 نكته زير امكان LCDها را فراهم مي‌سازد:

* نور مي‌تواند پلاريزه شود.

* كريستالهاي مايع مي‌توانند منتقل شوند و نور پلاريزه شده را تغيير دهند.

* ساختار كريستالهاي مايع مي‌توانند توسط جريان الكتريكي تغيير يابند.

* مواد شفافي موجودند كه قادرند جريان الكتريسيته را هدايت كنند.

يك LCD وسيله‌اي است كه اين 4 الگو را بكار مي‌گيرد. براي ايجاد يك LCD دو بخش شفاف پلاريزه شده بايد در اختيار باشد. يك پليمر خاصي كه شيارهاي ميكروسكوپي در سطح ايجاد مي‌كند و در كنار بخش شفافي كه فيلم پلاريزه شده بر روي آن نيست، كشيده مي‌شود. شيارها بايستي در همان جهتي كه فيلم پلاريزه مي‌شود، باشند. سپس نوبت افزودن روكشي از كريستالهاي مايع نماتيك به يكي از فيلترها مي‌باشد. شيارها اولين لايه از مولكولها براي تنظيم كردن (با جهت فيلتر) را سبب مي‌شود. سپس دومين قطعه از بخش شفاف با فيلم پلاريزه شده در جهت زاويه راست به اولين قطعه اضافه مي‌شود. هر لايه متوالي از مولكولهاي TN، بتدريج منحرف مي‌شوند تا اينكه فوقاني‌ترين لايه در يك زاويه 90 درجه تا انتها باشد و فيلترهاي بخش شفاف پلاريزه شده را به هم جفت مي‌كند.

چنانچه نور به اولين فيلتر برخورد كند آن پلاريزه مي‌شود و چنانچه نور از ميان لايه‌هاي كريستالهاي مايع بگذرد مولكولهاي سطح نور ارتعاش پيدا مي‌كند و براي جور شدن زاويه‌شان تغيير مي‌يابد. در صورتي كه نور به دورترين جهت از مواد كريستال مايع برسد آن در همان زاويه (در لايه پاياني مولكولها) مرتعش مي‌شوند. اگر آخرين لايه با دومين فيلتر شفاف پلاريزه شده همخواني داشته باشد نور گذر خواهد كرد.

اگر ما يك شارژ الكتريكي را براي مولكولهاي كريستال مايع به كار گيريم آنها از هم باز خواهند شد. زماني كه آنها مرتب شدند زاويه نوري كه از ميان آنها مي‌گذرد تغيير مي‌يابد و بنابراين زماني نمي‌گذرد كه با زاويه فيلتر پلاريزه شده فوقاني يك جور در خواهد آمد در نتيجه هيچ نوري از ميان ناحيه‌اي ازLCD كه آن ناحيه را تيره‌تر از نواحي اطراف مي‌كند، عبور نمي‌كند.

ساخت يك LCD ساده، آسان است. اين كار مي‌تواند با قرارگيري سطح شفاف(شيشه‌اي) و كريستالهاي مايع كه قبلا به آنها اشاره شده است و با افزودن دو الكترود شفاف به آن آغاز شود. به عنوان مثال تصور كنيد كه شما مي‌خواهيد كه ساده‌ترين LCD ممكن را فقط با يك الكترود بر روي آن ايجاد كنيد. لايه‌ها شبيه شكل 2 خواهند بود.

اين LCD كه به آن پرداخته مي‌شود ساده و مقدماتي است. در قسمت پشت، يك آينه است(A)، اين آينه كار انعكاس نور LCD را بر عهده دارد. بعد از اين يك بخش شفاف (B) با فيلم پلاريزه شده بر روي بخش انتهايي و يك سطح الكترود (C) كه از اكسيداينديم ساخته مي‌شود، اضافه مي‌شود. يك سطح تمام فضاي LCDرا مي‌پوشاند. بالاي آن لايه‌اي از ماده كريستال مايع است(D)، بعد از اين لايه بخش ديگري از سطح شفاف وجود دارد(E)؛ با الكترودي به شكل مستطيلي در بخش انتهايي و در قسمت فوقانيLCD، فيلم پلاريزه شده و ديگري(F) هست كه نسبت به اولي در زاويه راست وجود دارد.

الكترود به يك منبع تغذيه وصل مي‌شود(شبيه يك باتري)، زماني كه جرياني نباشد، نور از رو به روي LCD وارد مي‌شود و به سادگي به آينه برخورد كرده و به حالت اول خويش برمي‌گردد. زماني كه باتري جريان لازم را براي الكترودها فراهم مي‌سازد، كريستالهاي مايع مابين الكترود سطح مشترك و الكترود مستطيلي شكل، نور را در آن ناحيه، از عبور كردن متوقف مي‌كنند. اين عمل باعث مي‌شود كه LCD مستطيل را به صورت يك ناحيه تيره نشان دهد.

توجه داشته باشيد كه LCD ساده مورد نظر شما به يك منبع نور خارجي نياز دارد. مواد كريستال مايع هيچ نوري از خودشان ساطع نمي‌كنند. LCDهاي كوچك و ارزان غالبا منعكس كننده هستند؛ يعني چيزي را كه نمايش مي‌دهند، بايستي نور را از منابع نور خارجي انعكاس دهند. به عنوان نمونه در مورد LCD يك ساعت، اعداد بر روي صفحه نمايش داده مي‌شود؛ جايي كه الكترودهاي كوچك، كريستالهاي مايع را شارژ مي‌كنند، بنابراين نور از ميان فيلم پلاريزه منتقل نمي‌شود.

بيشتر نمايشگرهاي كامپيوتر توسط لامپ‌هاي فلورسنت داخلي، روشنايي توليد مي‌كنند؛ كنار، بالا و يا پشت LCD يك سطح انتشار سفيد در پشت LCD نور را هدايت كرده و آن را پخش مي‌نمايد. در اين مسير از ميان فيلترها، لايه‌هاي كريستال مايع و لايه‌هاي الكترود، مقادير زيادي از اين نور از دست مي‌رود (گاهي اوقات بيش از نيمي از آن.)

در اين مثال، شما يك سطح الكترود مشترك و يك الكترود داريد كه كنترل مي‌كند كريستالهاي مايع به يك شارژ الكتريكي پاسخ دهد. اگر لايه طوري در اختيار گرفته شود كه شامل تعداد بيشتري الكترودهاي منفرد باشد مي‌توان نمايشگرهاي پيشرفته‌تري ساخت.
سيستم LCD
LCDهاي از نوع سطح مشترك يا (common-plane-Based) براي نمايشگرهاي معمولي مناسب است؛ نياز دارد همان اطلاعات را از نو به كرات نمايش دهد. ساعت و تايمرهاي مايكروويو در اين مجموعه جاي دارند. هر چند نمايشگر با نوع الكترود و با فرمت شش ضلعي از قبل براي اين نمايشگرها معمول بود و لي تقريبا امكان شناخت با هر شكل ديگري وجود دارد. براي رويت شكلهاي الكترودها مي‌توانيد به كارتهاي بازي، ماشينهاي مراسلات و… مراجعه كنيد.

دو نوع اصلي از LCD در كامپيوترها وجود دارد؛ ماتريس غير فعال( passiv matrix) و ماتريس فعال (active matrix) LCD هاي ماتريس غير فعال از يك شبكه ساده، براي تامين شارژ پيكسلهاي موجود بر روي نمايشگر استفاده مي‌كنند. ايجاد شبكه در واقع يك مرحله پردازشي است. آن با دو لايه شفاف آغاز مي‌شود. به يكي از اين لايه‌ها ستونها و به ديگري رديف‌هايي واگذار مي‌شود كه از مواد هادي و شفاف ساخته مي‌شود؛ اينها معمولا اكسيداينديم قلع هستند. ستونها و رديفها به مدارات مجتمع(ICها) مرتبط مي‌شوند و زماني كه شارژ از ستون يا سطر خارج شود با اين مدارات، كنترل خواهد شد. مواد كريستال مايع مابين دو لايه شفاف ذكر شده قرار خواهد گرفت؛ يك فيلم پلاريزه به بخش خارجي از هر يك از اين لايه اضافه مي‌شود.

سادگي سيستم ماتريس غيرفعال جالب است اما نواقصي نيز به همراه دارد؛ از جمله زمان پاسخ كوتاه و كنترل ولتاژ بدون دقت. زمان پاسخ به توانايي LCD براي تازه‌سازي(refresh) نمايش تصوير بر مي‌گردد. راحت‌ترين راه براي مشاهده زمان پاسخ كوتاه در يك LCD ماتريس غير فعال اين است كه نشانگر ماوس را به سرعت از سمت صفحه نمايش به سمت ديگر حركت دهبد؛ در حالتي كه اين حركت انجام مي‌شود به "سايه"هايي كه در پي نشانگر ظاهر مي‌شود توجه كنيد. كنترل ولتاژ با عدم دقت از توانايي ماتريس غير فعال جلوگيري مي‌كند و در يك زمان تنها بر يك پيكسل تاثير مي‌گذارد. زماني كه ولتاژ براي از هم باز كردن يك پيكسل بكار گرفته مي‌شود، تصاوير پيكسلهاي اطراف نيز تا حدي از هم باز مي‌شود كه باعث مي‌شود تصاوير تار به نظر آمده و كنتراست خود را از دست بدهد.

LCDهاي ماتريس فعال به TFTها وابسته هستند. اساسا TFTها ترانزيستورها و خازنهاي كوچك سوييچ شونده هستند. آنها در يك ماتريس و بر روي يك لايه شفاف مرتب مي‌شوند. براي آدرس‌دهي يك پيكسل، رديف مناسب سوييچ شده و سپس شارژ به ستون اصلي ارسال مي‌شود. خازن قادر به نگهداري شارژ تازه به دوره تازه‌سازي بعدي مي‌باشد. اگر دقيقا مقدار ولتاژي كه براي يك كريستال تامين مي‌شود كنترل گردد، خواهيد توانست آن را از هم باز كنيد(فقط براي گذر مقداري از نور)، بيشتر نمايشگرهاي امروزي در هر پيكسل 256 سطح روشنايي پيشنهاد مي‌كنند.
پيشرفت‌هاي LCD
تكنولوژي LCD مدام در حال رشد است. LCDهاي امروزي چندين گونه از تكنولوژي كريستال مايع را بكار مي‌گيرند كه شامل اين موارد هستند: (7)STN، (8)DSTN، (10)FLCو (10)SFLC.
اندازه نمايشگر محدود به مشكلات كنترل كيفيت(QC) مي‌شود كه به سازنده‌هاي آنها برمي‌گردد. جهت افزايش اندازه نمايشگر سازنده‌ها بايستي پيكسلها و ترانزيستورهاي بيشتري به محصول اضافه كنند. چنانچه آنها تعداد پيكسلها و ترانزيستورها را اضافه كنند شانس وجود ترانزيستورهاي با كيفيت پايين را افزايش مي‌دهند. سازندگان بزرگ LCD غالبا در حدود 40 درصد از آنها در خط توليد خود رد مي‌كنند. سطح برگشتي‌ها مستقيما بر روي قيمت LCD اثر گذار خواهد بود؛ چون فروش LCDهاي خوب قيمت ساخت (چه جنس خوب و چه بد آن ) را پوشش مي‌دهد. تنها، پيشرفت در ساخت، به خريد نمايشگر‌هايي كه قدرت خريدش براي مشتريان امكان پذير است. در تعداد بسيار زياد منجر مي‌شود.

این مقاله برگرفته از سایت http://www.developercenter.ir می باشد.