تصاویر LCD (صفحه نمایش کریستال مایع) با استفاده از قابلیت های فوتوالکتریک مواد کریستالی مایع نشان داده شده است. فرض اساسی آن سوء استفاده از تأثیر مدولاسیون مولکول های کریستال مایع بر روی نور است. در زیر یک بررسی کامل از اصل عملیاتی آن وجود دارد:
1 ساختار اساسی
نمایشگرهای LCD عمدتا از مؤلفه های کلیدی زیر تشکیل شده اند:
ماژول نور پس زمینه: منبع نور یکنواخت (معمولاً نور LED) را فراهم می کند.
قطبش: دو لایه ، بالا و پایین ، معمولاً با زاویه 90 درجه (قطبش عمودی).
لایه کریستال مایع: دو بستر شیشه ای ساندویچ یک لایه از مولکول های کریستال مایع.
فیلتر رنگ (CF): سه رنگ اصلی قرمز (R) ، سبز (G) و آبی (B) تولید می کند.
2. اصل اصلی: خواص نوری مولکول های کریستالی مایع
- خصوصیات کریستال مایع:
مولکول های کریستالی مایع سازمان منظم را نشان می دهند. جهت گیری آرایش مولکول در پاسخ به یک میدان الکتریکی خارجی تغییر می کند و روند نور را اصلاح می کند.
- هنگامی که هیچ میدان الکتریکی وجود ندارد:
مولکولهای کریستالی مایع که به صورت مارپیچی سازمان یافته اند ممکن است جهت قطبش نور ورودی را 90 درجه تغییر دهند. لایه کریستال مایع بعد از عبور از قطبش پایین ، جهت قطبش را تغییر می دهد ، از این رو اجازه می دهد تا از قطبش فوقانی عبور کند و پیکسل را در حالت "روشن" قرار دهد.
- هنگامی که میدان الکتریکی اعمال می شود:
میدان الکتریکی مولکولهای کریستالی مایع عمود بر بستر شیشه ای ترتیب می دهد ، بنابراین جهت قطبی شدن نور دیگر نمی چرخد. از آنجا که قطبشهای بالاتر و پایین عمود هستند ، نور نمی تواند از طریق قطبش بالا جریان یابد و پیکسل را "تاریک" می گذارد.
3. گردش کار
مرحله 1: نور پس زمینه
ماژول نور پس زمینه LED ، نور سفید یکنواخت را منتشر می کند ، که پس از عبور از قطبشگر پایین ، در یک جهت واحد قطبی می شود.
مرحله 2: لایه کریستال مایع نور را تعدیل می کند
- هنگامی که پیکسل نیرو نمی یابد:
مولکول های کریستالی مایع در یک مارپیچ چیده شده و جهت قطبش نور را 90 درجه می چرخانند ، به طوری که می تواند از طریق قطبش فوقانی عبور کند ، و پیکسل روشن است.
- هنگامی که پیکسل نیرو می یابد:
میدان الکتریکی باعث می شود مولکول های کریستالی مایع به صورت ایستاده ایستاده باشند ، جهت قطبش نور بدون تغییر باقی می ماند و نمی تواند از قطبش فوقانی عبور کند و پیکسل تاریک می شود.
کلید: با کنترل ولتاژ هر پیکسل (اجرا شده توسط ترانزیستورهای TFT) ، درجه پیچش مولکول های کریستالی مایع تنظیم می شود ، در نتیجه کنترل انتقال نور (مقیاس خاکستری) را کنترل می کند.
مرحله 3: فیلتر رنگ و تصویربرداری پیکسل
هر پیکسل به سه زیر پیکسل شکسته می شود: R ، G و B که مطابق با واحدهای قرمز ، سبز و آبی فیلتر رنگ است.
نور پس از عبور از لایه کریستال مایع ، از فیلتر رنگ عبور می کند. در آنجا سه رنگ اصلی در نقاط قوت مختلفی مخلوط می شوند (به عنوان مثال ، نارنجی وقتی نسبت روشنایی RGB 1 {2}} 0 ٪ ، 50 ٪ و 0 ٪) برای تولید رنگ نهایی است.
یک تصویر کامل با ترکیب رنگ پیکسل های بی شماری ایجاد می شود.
4. جزئیات فنی کلیدی
- مدار درایو TFT:
هر زیر پیکسل یک ترانزیستور TFT را نشان می دهد ، که برای تنظیم دقیق ولتاژ استفاده می شود ، و در نتیجه پاسخ سریع و وضوح عالی ایجاد می شود.
- زاویه مشاهده و نوع کریستال مایع:
TN (Nematic Twisted): پاسخ سریع اما زاویه مشاهده کوچک ، در نمایشگرهای اقتصادی رایج است.
IPS (سوئیچینگ در هواپیما): زاویه دید گسترده ، رنگ دقیق ، مناسب برای طراحی حرفه ای.
VA (تراز عمودی): کنتراست بالا ، مناسب برای سرگرمی های صوتی و تصویری.
- نمایش تصویر پویا:
پخش مداوم تصاویر پویا با تغییر سریع وضعیت ولتاژ پیکسل ها (میزان تازه کردن ، مانند 60Hz یا 144Hz) انجام می شود.
خلاصه
اصل اساسی صفحه نمایش LCD استفاده از یک میدان الکتریکی برای تنظیم ترتیب مولکول های کریستالی مایع ، تنظیم جهت قطبش نور پس زمینه و ترکیب فیلترهای رنگی برای ایجاد روشنایی پیکسل و تغییرات رنگ است. این رویکرد با استفاده از مدیریت دقیق مدار و طراحی نوری ، تکانه های الکتریکی را به تصاویری که افراد می توانند ببینند تبدیل می کند. وزن سبک آن ، مصرف کم مصرف ، وضوح عالی و سایر مزایای آن باعث می شود که از آن در تلویزیون ها ، رایانه ها ، تلفن های همراه و سایر دستگاه ها استفاده شود.
