اسرار مانیتورهای LCD مدرن انواع آداپتورهای ویدئویی صفحه نمایش LCD از چه چیزی تشکیل شده است؟

سه گزینه اصلی برای پیاده سازی کارت گرافیک وجود دارد:

کارت های توسعهدر این حالت، فرض بر این است که از کارت های توسعه جداگانه با رابط PCI Express، AGP یا PCI استفاده می شود. این بالاترین عملکرد، ظرفیت حافظه زیاد و پشتیبانی از بیشترین تعداد عملکرد را تضمین می کند.

چیپست با هسته گرافیکی یکپارچه.اینها مقرون به صرفه ترین راه حل ها هستند، اما عملکرد آنها بسیار پایین است، به خصوص در هنگام اجرای بازی های سه بعدی و سایر برنامه های گرافیکی فشرده. این همچنین وضوح و نرخ تازه‌سازی کمتری را نسبت به هنگام استفاده از کارت‌های توسعه ارائه می‌دهد. رایج ترین چیپست های یکپارچه در مدل های لپ تاپ ارزان قیمت و همچنین در برخی از مدل های میان رده آنها یافت می شود.

پردازنده با هسته گرافیکی یکپارچه (اینتل).

به عنوان یک قاعده، رایانه های رومیزی که از مادربردهای microATX، FlexATX، microBTX، PicoBTX یا MiniITX استفاده می کنند، مجهز به یک هسته گرافیکی یکپارچه شده در چیپست تولید شده توسط Intel، VIA Technology، SiS و غیره هستند.

کانکتورهای کارت گرافیک

آداپتورهای ویدئویی MDA، Hercules، CGA و EGA مجهز به کانکتور 9 پین D-Sub بودند. گاهی اوقات، یک کانکتور ویدیوی کامپوزیت کواکسیال نیز وجود داشت که اجازه می داد یک تصویر سیاه و سفید به یک گیرنده تلویزیون یا مانیتور مجهز به ورودی ویدیویی با فرکانس پایین خروجی شود.

کانکتور آنالوگ D-Sub

آداپتورهای ویدیویی VGA و بعدی معمولاً فقط یک کانکتور VGA (15 پین D-Sub) داشتند. گاهی اوقات، نسخه های اولیه آداپتورهای VGA همچنین دارای یک رابط نسل قبلی (9 پین) برای سازگاری با مانیتورهای قدیمی بودند. انتخاب خروجی کار توسط سوئیچ های روی برد آداپتور ویدئو تنظیم شد.

DVI یک رابط استاندارد نسبتا جدید است که بیشتر برای خروجی ویدیوی دیجیتال استفاده می شود. پورت DVI در دو نوع عرضه می شود. DVI-I همچنین شامل سیگنال های آنالوگ است که به شما امکان می دهد یک مانیتور VGA را از طریق یک آداپتور D-SUB متصل کنید. DVI-D این اجازه را نمی دهد.

رابط DVI (تغییرهای: DVI-I و DVI-D)

اخیراً یک رابط خانگی جدید گسترده شده است - رابط چند رسانه ای با کیفیت بالا. این استاندارد انتقال همزمان اطلاعات بصری و صوتی را از طریق یک کابل فراهم می کند، برای تلویزیون و سینما طراحی شده است، اما کاربران رایانه شخصی نیز می توانند از آن برای خروجی داده های ویدیویی با استفاده از کانکتور HDMI استفاده کنند. HDMI به شما این امکان را می دهد که صدا و تصویر محافظت شده از کپی را در فرمت دیجیتال از طریق یک کابل واحد انتقال دهید؛ اولین نسخه استاندارد بر اساس پهنای باند 5 گیگابیت بر ثانیه بود و HDMI 1.3 این محدودیت را به 10.2 گیگابیت بر ثانیه افزایش داد.

کانکتور HDMI

DisplayPort یک رابط ویدیوی دیجیتال نسبتاً جدید است که اولین نسخه آن توسط VESA (انجمن استانداردهای الکترونیک ویدیو) در بهار 2006 پذیرفته شد. این یک رابط دیجیتال جهانی جدید، بدون مجوز و بدون حق امتیاز، طراحی شده برای اتصال کامپیوترها و مانیتورها، و همچنین سایر تجهیزات چندرسانه ای تعریف می کند.

پورت Dispay به شما امکان می دهد حداکثر چهار دستگاه از جمله بلندگو، هاب USB و سایر دستگاه های ورودی/خروجی را متصل کنید. حداکثر چهار خط داده را پشتیبانی می کند که هر کدام می توانند 1.62 یا 2.7 گیگابیت بر ثانیه ارسال کنند. از حالت هایی با عمق رنگ از 6 تا 16 بیت در هر کانال رنگ پشتیبانی می کند

پورت های DVI و HDMI مراحل تکاملی در توسعه استاندارد انتقال سیگنال ویدیویی هستند، بنابراین می توان از آداپتورها برای اتصال دستگاه هایی با این نوع پورت ها استفاده کرد.

کارت گرافیک همچنین می تواند ورودی و خروجی های ترکیبی و S-Video را در خود جای دهد.

کانکتور کامپوزیت

کانکتورهای S-Video 4 و 7 پین

برنج. 28 - مجموعه کانکتورها برای کارت گرافیک Palit GeForce GTS 450 Sonic 1Gb DDR5 128bit PCI-E (2xDVI، 1 D-Sub، 1 miniHDMI)

مرسوم است که سه حالت ماده را تشخیص دهند: جامد، مایع و گاز. اما برخی از مواد آلی، هنگامی که در یک فاز خاص ذوب می شوند، خواص ذاتی در کریستال ها و مایعات را نشان می دهند. با به دست آوردن مشخصه سیالیت مایعات، در این مرحله ترتیب مولکول های مشخصه بلورهای جامد را از دست نمی دهند. این مرحله را به خوبی می توان حالت چهارم تجمع نامید. درست است، ما نباید فراموش کنیم که فقط برخی از مواد آن را دارند و فقط در یک محدوده دمایی خاص.

جهت گیری فضایی مولکول های کریستال مایع در اصطلاح به حالت استراحت را مرتبه کریستال مایع می گویند. طبق طبقه بندی فریدل، سه دسته اصلی از نظم FA وجود دارد: اسمکتیک، نماتیک و کلستریک (شکل 1).

LC های اسمکتیک سفارشی ترین هستند و از نظر ساختار به کریستال های جامد معمولی نزدیک تر هستند. علاوه بر جهت گیری متقابل ساده مولکول ها، آنها همچنین دارای تقسیم بندی به صفحات هستند.

جهت جهت گیری ترجیحی محورهای بلند مولکول ها در کریستال های مایع با بردار واحد طول نشان داده می شود که کارگردان نامیده می شود.

علاقه اصلی در مواد با نظم نماتیک است؛ آنها در پانل های کریستال مایع مدرن از همه نوع (TN، IPS و VA) استفاده می شوند. در نماتیک ها، حالت عادی موقعیت مولکول ها با جهت مولکولی منظم در سرتاسر حجم، مشخصه کریستال ها، اما با موقعیت آشفته مراکز ثقل آنها، مشخصه مایعات است. مولکول های موجود در آنها نسبتاً موازی هستند و در امتداد محور کارگردان در فواصل مختلف جابه جا می شوند.

کریستال های مایع با نظم کلستریک در ساختار شبیه نماتیک ها هستند که به لایه ها تقسیم می شوند. مولکول های هر لایه بعدی نسبت به لایه قبلی با یک زاویه کوچک خاص می چرخند و کارگردان به آرامی در یک مارپیچ می چرخد. این طبیعت لایه‌ای که توسط فعالیت نوری مولکول‌ها شکل می‌گیرد، ویژگی اصلی نظم کلستریک است. گاهی اوقات کلستریک ها را "نماتیک های پیچ خورده" می نامند.

مرز بین راسته های نماتیک و کلستریک تا حدودی دلخواه است. نظم کلستریک را می توان نه تنها از مواد کلستری به شکل خالص آن، بلکه با افزودن مواد افزودنی ویژه حاوی مولکول های کایرال (فعال نوری) به ماده نماتیک به دست آورد. چنین مولکول هایی حاوی یک اتم کربن نامتقارن هستند و بر خلاف مولکول های نماتیک، آینه ای نامتقارن هستند.

ترتیب در کریستال های مایع توسط نیروهای بین مولکولی تعیین می شود که خاصیت ارتجاعی ماده LC را ایجاد می کند. بله، در اینجا می توان به طور خاص در مورد خواص کشسانی صحبت کرد، اگرچه ماهیت آنها با خواص کشسانی کریستال های معمولی متفاوت است، زیرا کریستال های مایع هنوز سیالیت دارند. در حالت نرمال (یا پایه)، مولکول ها تمایل دارند به "موقعیت استراحت" خود بازگردند، به عنوان مثال در یک ماده نماتیک به موقعیتی با جهت گیری کارگردانی یکسان.

خاصیت ارتجاعی LC ها چندین مرتبه کمتر از کشش کریستال های معمولی است و یک فرصت کاملاً منحصر به فرد برای کنترل موقعیت آنها با استفاده از تأثیرات خارجی فراهم می کند. چنین تأثیری می تواند مثلاً یک میدان الکتریکی باشد.

حال بیایید نگاهی دقیق‌تر به نحوه تأثیرگذاری این میدان بر جهت‌گیری مولکول‌ها بیندازیم.

اجازه دهید نمونه ای متشکل از دو صفحه شیشه ای که فضای بین آنها با ماده نماتیکی پر شده است را انتخاب کنیم. فاصله بین صفحات بالایی و پایینی و بر این اساس، ضخامت لایه کریستال مایع چند میکرون است. برای تنظیم جهت گیری مورد نظر مدیر مولکول ها در ماده، از درمان ویژه سطح بستر استفاده می شود. برای انجام این کار، یک لایه نازک از پلیمر شفاف روی سطح اعمال می شود، پس از آن یک تسکین با مالش (مالش) ویژه - بهترین شیارها در یک جهت به سطح داده می شود. مولکول‌های کریستال کشیده در لایه در تماس مستقیم با سطح در امتداد نقش برجسته قرار دارند. نیروهای بین مولکولی تمام مولکول های دیگر را وادار می کنند که جهت گیری یکسانی داشته باشند.

آرایش مرتب مولکول های کریستال مایع ناهمسانگردی برخی از خواص فیزیکی آنها را تعیین می کند (اجازه دهید یادآوری کنم که ناهمسانگردی وابستگی خواص یک محیط به جهت در فضا است). مایعات با آرایش تصادفی مولکول ها، همسانگرد هستند. اما کریستال های مایع در حال حاضر ناهمسانگردی دارند، که کیفیت مهمی است که به آنها اجازه می دهد تا بر ویژگی های نور عبوری از آنها تأثیر بگذارند.

ناهمسانگردی ثابت دی الکتریک برای کنترل موقعیت مولکول ها استفاده می شود. نشان دهنده تفاوت است

د = ε || + ε ⊥ جایی که ε || ثابت دی الکتریک در جهت موازی با بردار کارگردان، ε ⊥ ثابت دی الکتریک در جهت عمود بر بردار کارگردان. مقدار Δε می تواند مثبت یا منفی باشد.

بیایید نمونه ای متشکل از دو صفحه شیشه ای با فاصله چند میکرون بین صفحات، که با مواد نماتیک پر شده و مهر و موم شده است، برداریم. برای تنظیم جهت دلخواه مدیر مولکول‌ها در ماده، از درمان ویژه سطح بستر استفاده می‌شود؛ برای این کار، یک لایه نازک از پلیمر شفاف روی سطح اعمال می‌شود و پس از آن یک تسکین به سطح داده می‌شود. با مالش خاص - شیارهای نازک در یک جهت. مولکول‌های کشیده کریستال‌ها در لایه در تماس مستقیم با سطح در امتداد نقش برجسته قرار دارند و نیروهای بین مولکولی همه مولکول‌های دیگر را وادار می‌کنند که جهت‌گیری یکسانی داشته باشند. اگر میدان الکتریکی در نمونه ایجاد شود، انرژی کریستال های مایع در این میدان به موقعیت مولکول ها نسبت به جهت میدان بستگی دارد. اگر موقعیت مولکول ها با حداقل انرژی مطابقت نداشته باشد، در زاویه مناسب می چرخند. در ماده ای با ثابت دی الکتریک مثبت (ناهمسانگردی دی الکتریک مثبت)، مولکول ها تمایل دارند در جهت میدان الکتریکی بچرخند، در ماده ای با ناهمسانگردی دی الکتریک منفی - در جهت میدان. زاویه چرخش بر این اساس به ولتاژ اعمال شده بستگی دارد.

اجازه دهید ماده موجود در نمونه دارای ناهمسانگردی دی الکتریک مثبت باشد، جهت میدان الکتریکی بر جهت گیری اولیه مولکول ها عمود است (شکل 2). هنگامی که ولتاژ اعمال می شود، مولکول ها تمایل به چرخش در امتداد میدان دارند. اما آنها در ابتدا با توجه به تسکین سطوح داخلی نمونه که در اثر مالش ایجاد می شود جهت گیری می شوند و با چسبندگی کاملاً قابل توجهی به آنها متصل می شوند. در نتیجه، هنگامی که جهت کارگردان تغییر می کند، گشتاور در جهت مخالف ایجاد می شود. تا زمانی که میدان به اندازه کافی ضعیف باشد، نیروهای الاستیک مولکول ها را در یک موقعیت ثابت نگه می دارند. با افزایش ولتاژ، شروع از یک مقدار مشخص E c، نیروهای جهت گیری میدان الکتریکی از نیروهای الاستیک بیشتر می شود و چرخش مولکول ها شروع می شود. این جهت گیری مجدد تحت تأثیر میدان، گذار فردریک نامیده می شود. انتقال فردریک برای سازماندهی کنترل کریستال مایع اساسی است؛ اصل عملکرد همه پانل های LCD بر اساس آن است.

یک مکانیسم قابل اجرا شکل می گیرد:

• از یک طرف، میدان الکتریکی مولکول های کریستال مایع را مجبور می کند تا به زاویه مورد نظر بچرخند (بسته به مقدار ولتاژ اعمال شده).
• از سوی دیگر، نیروهای الاستیک ناشی از پیوندهای بین مولکولی تمایل دارند که جهت گیری اصلی را هنگام رها شدن تنش بازگردانند.

اگر جهت گیری اولیه کارگردان و جهت های میدان الکتریکی کاملاً عمود نباشند، مقدار میدان آستانه E cکاهش می یابد و امکان تأثیرگذاری بر موقعیت مولکول ها با میدان بسیار کوچکتر را فراهم می کند.

در این مرحله برای توضیح مفاهیم "قطب شدن نور" و "صفحه قطبش" باید کمی از کریستال های مایع فاصله بگیریم؛ بدون آنها، ارائه بیشتر غیرممکن خواهد بود.

نور را می توان به صورت یک موج الکترومغناطیسی عرضی نشان داد که اجزای الکتریکی و مغناطیسی آن در صفحات متقابل عمود بر هم در نوسان هستند (شکل 3).

نور طبیعی (که به طور طبیعی پلاریزه یا غیرقطبی نیز نامیده می شود) دارای نوسانات برداری است E، در تمام جهات عمود بر بردار به یک اندازه محتمل است ک(شکل 4).

نور نیمه قطبی شده دارای جهت ترجیحی نوسان برداری است E. برای نور نیمه قطبی شده در میدان یک موج نوری، دامنه تابش E به یکی از جهات عمود بر یکدیگر همیشه بیشتر از دیگری است. رابطه بین این دامنه ها درجه پلاریزاسیون را تعیین می کند.

نور پلاریزه خطی نوری است که یک جهت برداری دارد Eبرای همه امواج مفهوم نور پلاریزه خطی انتزاعی است. در عمل، وقتی در مورد نور پلاریزه خطی صحبت می کنیم، معمولاً منظور نور نیمه قطبی شده با درجه پلاریزه بالا است.

صفحه ای که بردار در آن قرار دارد Eو بردار جهت موج ک، صفحه قطبش نامیده می شود.

حالا به ال سی دی برگردیم.

دومین ویژگی فیزیکی مهم کریستال های مایع، پس از ناهمسانگردی دی الکتریک، که برای کنترل شار نور از طریق آنها استفاده می شود، ناهمسانگردی نوری است. کریستال های مایع دارای مقادیر متفاوتی از ضریب شکست نور برای جهت انتشار موازی و عمود بر مستقیم هستند. یعنی سرعت انتشار پرتو نور موازی یا عمود بر کارگردان متفاوت خواهد بود؛ با ضریب بالاتر، کمتر شناخته می شود. ناهمسانگردی نوری یا ناهمسانگردی ضریب شکست تفاوت بین دو ضریب است:

Δ n= n|| + n⊥ جایی که n|| ضریب شکست برای صفحه قطبش موازی با کارگردان. n⊥ ضریب شکست برای صفحه قطبش عمود بر خط مستقیم.

حضور در ماده دو معنای متفاوت برای n|| و n⊥ باعث اثر دوشکستگی می شود. هنگامی که نور به یک ماده دوشکست مانند نماتیک برخورد می کند، جزء میدان الکتریکی موج نور به دو جزء برداری تقسیم می شود که در محور سریع ارتعاش و در محور کند می لرزد. این اجزا را به ترتیب پرتوهای معمولی و فوق العاده می نامند. جهت قطبش پرتوهای معمولی و غیرعادی متعامد هستند. و وجود محورهای "سریع" و "آهسته" در مواد به دلیل آنچه در بالا ذکر شد - ضرایب شکست متفاوت برای پرتوهایی که به ترتیب موازی یا عمود بر جهت کارگردان منتشر می شوند.

شکل 5 انتشار امواج را در امتداد محورهای "سریع" و "آهسته" نشان می دهد. باید تاکید کرد که محور در این حالت یک خط مستقیم ثابت نیست، بلکه جهت صفحه ای است که موج در آن نوسان می کند.

از آنجایی که سرعت فاز پرتوهای معمولی و غیرعادی متفاوت است، اختلاف فاز آنها با انتشار موج تغییر خواهد کرد. تغییر اختلاف فاز این اجزای متعامد باعث تغییر جهت قطبش موج نور می شود. در شکل، برای وضوح، مجموع مولفه های متعامد با بردار حاصل نشان داده شده است. E r. مشاهده می شود که با انتشار موج، جهت بردار می چرخد E r. بنابراین، افزودن امواج در خروجی یک ماده دوشکست، موجی با جهت قطبش تغییر نسبت به حالت اولیه ایجاد می کند.

زاویه چرخش صفحه پلاریزاسیون به جهت گیری مولکول ها در ماده بستگی دارد.

طراحی پنل

چندین فناوری پنل LCD وجود دارد. برای نشان دادن طرح در این مورد، TN به عنوان رایج ترین نشان داده شده است (شکل 6).

تمام پانل های کریستال مایع برای مانیتورها انتقال دهنده هستند - تصویر در آنها با تبدیل شار نور از منبع واقع در پشت آن تشکیل می شود. مدولاسیون شار نور به دلیل فعالیت نوری کریستال های مایع (توانایی آنها برای چرخش صفحه قطبش نور عبوری) انجام می شود. این به صورت زیر اجرا می شود. هنگام عبور از اولین پلاریزه کننده، نور لامپ های نور پس زمینه به صورت خطی قطبی می شود. سپس از طریق لایه ای از کریستال های مایع موجود در فضای بین دو لیوان عبور می کند. موقعیت مولکول های LC در هر سلول پانل توسط میدان الکتریکی ایجاد شده با اعمال ولتاژ به الکترودها تنظیم می شود. چرخش صفحه قطبش نور عبوری به موقعیت مولکول ها بستگی دارد. بنابراین با تامین مقدار ولتاژ مورد نیاز سلول ها، چرخش صفحه پلاریزاسیون کنترل می شود.

برای رساندن ولتاژ به زیرپیکسل، از خطوط داده عمودی (خط داده) و افقی (خط دروازه) استفاده می شود که مسیرهای رسانای فلزی هستند که روی زیرلایه شیشه ای داخلی (نزدیک به ماژول نور پس زمینه) قرار گرفته اند. همانطور که قبلا ذکر شد، میدان الکتریکی توسط ولتاژ روی الکترودها - عمومی و پیکسل ایجاد می شود. ولتاژ مورد استفاده متغیر است، زیرا استفاده از ولتاژ ثابت باعث برهمکنش یون ها با مواد الکترود، اختلال در آرایش منظم مولکول های ماده LC و منجر به تخریب سلول می شود. ترانزیستور لایه نازک نقش یک سوئیچ را ایفا می کند که با انتخاب آدرس سلول مورد نیاز در خط اسکن بسته می شود، اجازه می دهد مقدار ولتاژ مورد نیاز "نوشته" شود و دوباره در پایان چرخه اسکن باز می شود و به شارژ برای مدت معینی حفظ شود. شارژ با گذشت زمان اتفاق می افتد تی= T f/n ، جایی که T fزمان نمایش فریم روی صفحه (به عنوان مثال، با نرخ تازه سازی 60 هرتز، زمان نمایش فریم 1 ثانیه / 60 = 16.7 میلی ثانیه است) nتعداد خطوط پانل (به عنوان مثال، 1024 برای پانل های با وضوح فیزیکی 1280x1024). با این حال، ظرفیت ذاتی مواد کریستال مایع برای حفظ شارژ در فاصله بین چرخه های تازه سازی کافی نیست، که باید منجر به افت ولتاژ و در نتیجه کاهش کنتراست شود. بنابراین، علاوه بر ترانزیستور، هر سلول به یک خازن ذخیره‌سازی مجهز است که با روشن شدن ترانزیستور نیز شارژ می‌شود و به جبران تلفات ولتاژ قبل از شروع سیکل اسکن بعدی کمک می‌کند.

خطوط داده عمودی و افقی، با استفاده از کابل‌های انعطاف‌پذیر تخت چسب‌دار، به تراشه‌های کنترل پانل - درایورها، به ترتیب ستونی (درایور منبع) و ردیف (درایور دروازه) متصل می‌شوند که سیگنال دیجیتالی را که از کنترل‌کننده می‌آید پردازش می‌کنند و ولتاژ تولید می‌کنند. مربوط به داده های دریافتی برای هر سلول.

بعد از لایه کریستال های مایع، فیلترهای رنگی روی سطح داخلی پانل شیشه ای اعمال می شود و برای تشکیل یک تصویر رنگی استفاده می شود. سنتز معمولی افزودنی سه رنگ استفاده می شود: رنگ ها در نتیجه اختلاط نوری تابش از سه رنگ اصلی (قرمز، سبز و آبی) تشکیل می شوند. یک سلول (پیکسل) از سه عنصر مجزا (زیرپیکسل) تشکیل شده است که هر کدام با یک فیلتر رنگی قرمز، سبز یا آبی که در بالای آن قرار دارد مرتبط است؛ ترکیبی از 256 مقدار رنگ ممکن برای هر زیرپیکسل می تواند تا 16.77 میلیون پیکسل تولید کند. رنگ ها

ساختار پانل (خطوط داده های عمودی و افقی فلزی، ترانزیستورهای لایه نازک) و نواحی مرز سلولی که جهت گیری مولکولی مختل می شود باید در زیر یک ماده مات پنهان شود تا از اثرات نوری ناخواسته جلوگیری شود. برای این کار از یک ماتریس به اصطلاح سیاه استفاده می شود که شبیه یک مش نازک است که شکاف های بین فیلترهای رنگی فردی را پر می کند. ماده مورد استفاده برای ماتریس سیاه، کروم یا رزین های سیاه است.

نقش نهایی در شکل گیری تصویر توسط قطبی کننده دوم ایفا می شود که اغلب آنالایزر نامیده می شود. جهت قطبش آن نسبت به اولی 90 درجه تغییر می کند. برای تصور هدف آنالایزر، می توانید به صورت مشروط آن را از سطح پانل متصل جدا کنید. در این حالت، بدون توجه به تصویری که روی آن نمایش داده می‌شود، تمام زیرپیکسل‌ها را حداکثر روشنایی خواهیم دید، یعنی پر شدن یکنواخت سفید صفحه نمایش. از آنجا که نور قطبی شده است و صفحه قطبش آن توسط هر سلول به طور متفاوتی می چرخد، بسته به ولتاژ اعمال شده به آن، هنوز چیزی برای چشم ما تغییر نکرده است. عملکرد آنالایزر دقیقاً قطع کردن اجزای موج ضروری است که به شما امکان می دهد نتیجه مورد نیاز را در خروجی مشاهده کنید.

حال بیایید در مورد چگونگی این قطع شدن اجزای ضروری صحبت کنیم. بیایید به عنوان مثال یک پلاریزه با جهت قطبش عمودی، یعنی. انتقال امواج در یک صفحه عمودی.

شکل 7 موجی را نشان می دهد که در صفحه ای که در یک زاویه معین نسبت به جهت عمودی قطبش قرار دارد منتشر می شود. بردار میدان الکتریکی موج فرودی را می توان به دو جزء متقابل عمود بر هم تجزیه کرد: موازی با محور نوری پلاریزه کننده و عمود بر آن. جزء اول، موازی با محور نوری، عبور می کند، دوم (عمود) مسدود شده است.

از این رو، دو موضع افراطی آشکار است:

• موجی که در یک صفحه کاملاً عمودی منتشر می شود بدون تغییر منتقل می شود.
• موجی که در یک صفحه افقی منتشر می شود، به دلیل نداشتن جزء عمودی مسدود می شود.

این دو موقعیت افراطی با موقعیت کاملاً باز و کاملاً بسته سلول مطابقت دارد. بیایید خلاصه کنیم:

• برای مسدود کردن کامل نور عبوری توسط یک سلول (زیرپیکسل)، لازم است که صفحه قطبش این نور متعامد با صفحه انتقال تحلیلگر (جهت قطبش) باشد.
• برای حداکثر انتقال نور توسط یک سلول، صفحه قطبش آن باید با جهت قطبش منطبق باشد.
• با تنظیم هموار ولتاژ عرضه شده به الکترودهای سلولی، می توان موقعیت مولکول های کریستال مایع و در نتیجه چرخش صفحه قطبش نور عبوری را کنترل کرد. و در نتیجه مقدار نور منتقل شده توسط سلول را تغییر دهید.

از آنجایی که زاویه چرخش صفحه پلاریزاسیون به مسافت طی شده توسط نور در لایه کریستال مایع بستگی دارد، این لایه باید ضخامت کاملاً ثابتی در کل پانل داشته باشد. برای حفظ فاصله یکنواخت بین شیشه ها (با کل ساختار اعمال شده روی آنها)، از اسپیسرهای مخصوص استفاده می شود.

ساده ترین گزینه به اصطلاح توپ اسپیسر است. آنها مهره های پلیمری یا شیشه ای شفاف با قطر کاملاً مشخص هستند و با پاشش روی ساختار داخلی شیشه اعمال می شوند. بر این اساس، آنها به طور آشفته در کل ناحیه سلول قرار دارند و حضور آنها بر یکنواختی آن تأثیر منفی می گذارد، زیرا فاصله دهنده به عنوان مرکز ناحیه معیوب عمل می کند و مولکول ها به طور نادرست مستقیماً در کنار آن جهت گیری می کنند.

فناوری دیگری نیز مورد استفاده قرار می گیرد: فاصله دهنده های ستونی (ستون فاصله، فاصله دهنده عکس، فاصله دهنده پست). چنین اسپیسرهایی با دقت عکاسی در زیر ماتریس سیاه قرار دارند (شکل 8). مزایای این فناوری مشهود است: افزایش کنتراست به دلیل عدم وجود نشت نور در نزدیکی اسپیسرها، کنترل دقیق تر یکنواختی شکاف به دلیل چیدمان مرتب اسپیسرها، افزایش صلبیت پانل و عدم وجود امواج در هنگام فشار دادن روی سطح.

پنل TN که طراحی آن در شکل 6 نشان داده شده است، ارزان ترین پنل تولیدی است که تسلط آن را در بازار نمایشگرهای انبوه تعیین می کند. علاوه بر آن، چندین فناوری دیگر نیز وجود دارد که در محل، پیکربندی و جنس الکترودها، جهت قطبش‌کننده‌ها، مخلوط‌های LCD مورد استفاده، جهت‌گیری اولیه کارگردان در مواد کریستال مایع و غیره متفاوت هستند. با توجه به جهت گیری اولیه کارگردان، تمام فناوری های موجود را می توان به دو گروه تقسیم کرد:

1. جهت گیری مسطح

این شامل تمام فناوری های IPS (S-IPS، SA-SFT، و غیره)، و همچنین FFS (در حال حاضر AFFS) است که توسط Boe HyDis توسعه و ترویج شده است. مولکول ها به صورت افقی، موازی با پایه زیرلایه ها، در جهت مشخص شده با مالش قرار می گیرند، لایه های بالایی و پایینی در یک جهت مالش می شوند. همه الکترودها، اعم از پیکسلی و معمولی، روی یک لایه شیشه ای پانل قرار دارند - قسمت داخلی، همراه با خطوط داده و ترانزیستورها. در فناوری های IPS، الکترودهای پیکسل و مشترک به صورت موازی و متناوب با یکدیگر قرار می گیرند (شکل 9). خطوط زمین به صورت افقی، اما در یک زاویه خاص نسبت به جهت مالش اجرا می شوند. بنابراین، هنگامی که یک ولتاژ اعمال می شود، مولکول ها، که در این مورد دارای ناهمسانگردی دی الکتریک مثبت هستند، و تمایل به تراز در جهت میدان اعمال شده دارند، بسته به قدرت (میدان) آن، با زاویه ای در همان صفحه می چرخند. در مورد FFS، الکترود مشترک با این طراحی در زیر پیکسل قرار دارد، ولتاژ اعمال شده به الکترودها یک میدان الکتریکی ایجاد می کند که دارای اجزای افقی و عمودی است. اگر برای IPS در محورهای مختصات نشان داده شده در شکل 9 میدان را می توان به صورت مشخص کرد E y، سپس برای FFS مقادیر مربوطه به نظر می رسد E yو Ez. این آرایش خطوط میدانی امکان استفاده از مواد LC را با ناهمسانگردی دی الکتریک مثبت و منفی می دهد. چرخش مولکولی، مشابه IPS، در همان صفحه در جهت مولفه میدان افقی رخ می‌دهد، اما به دلیل مناطق مرزی کمتر، تعداد قابل توجهی بیشتری از مولکول‌ها چرخانده می‌شوند، که این امکان را فراهم می‌کند که عرض توری ماتریس سیاه را باریک کند. و به نسبت دیافراگم پانل بالاتری دست پیدا کنید.

یکی از مزیت‌های اصلی فناوری‌های با جهت‌گیری کارگردان مسطح، تغییر رنگ بسیار جزئی پالت هنگام تغییر زاویه دید است. این پایداری با پیکربندی مارپیچی که توسط مولکول‌های ماده کریستال مایع تحت تأثیر میدان تشکیل می‌شود، توضیح داده می‌شود که در این مورد شکلی متقارن دارد. شکل 9 به طور شماتیک موقعیت مولکول های LC را هنگام اعمال ولتاژ به الکترودها نشان می دهد؛ واضح است که حداکثر زاویه چرخش در لایه های میانی به دست می آید. این ناهمگونی به این دلیل است که همانطور که قبلا ذکر شد جهت گیری مولکول ها در جهت مورد نظر موازی با پایه بسترها با پیش پردازش (پاک کردن) سطوح آنها به دست می آید. بنابراین، تحرک مولکول‌ها در لایه‌ای که بلافاصله مجاور زیرلایه است، توسط توپوگرافی زیرلایه، و در لایه‌های مجاور بعدی توسط نیروهای بین مولکولی محدود می‌شود. در نتیجه، تحت تأثیر میدان، مولکول ها یک مارپیچ را تشکیل می دهند که یادآور یک روبان است که انتهای آن در یک صفحه ثابت شده و قسمت مرکزی آن چرخیده است. مفهوم مسیر نوری وجود دارد که به ضریب شکست محیطی که پرتو در آن منتشر می شود و تغییر فاز حاصل در جهت حرکت آن بستگی دارد. پرتوهای نوری که از لایه ای از کریستال های مایع عبور می کنند، بسته به زاویه انتقال، طول مسیر نوری متفاوتی دارند. شکل متقارن مارپیچ مولکولی این امکان را فراهم می‌کند که برای هر سطح خاکستری اضافه‌ای دقیق به طول مسیر نوری در نیمه‌های بالایی و پایینی آن به دست آید؛ نتیجه عدم وابستگی تقریباً کامل سایه‌های نمایش داده شده به زاویه دید است. به لطف این ویژگی، پانل های IPS در اکثر مانیتورهایی که هدف آنها کار با گرافیک است، استفاده می شود.

هنگامی که یک موج نوری عبور می کند، جهت چرخش بردار حاصل (نگاه کنید به شکل 5) تا حدی شکل خم مارپیچ تشکیل شده توسط مولکول ها را تکرار می کند. بنابراین، چرخش صفحه قطبش هنگامی که موج از قسمت اول ماده LC عبور می کند در یک جهت و از طریق دوم در جهت مخالف رخ می دهد. تاخیر فاز متفاوت یکی از اجزای موج، بسته به ولتاژ اعمال شده، منجر به این واقعیت می شود که جهت بردار حاصل E rدر خروجی از لایه کریستال مایع با لایه اصلی متفاوت است، این اجازه می دهد تا بخشی از شار نور از طریق آنالایزر عبور کند. صفحات عبور دهنده نور پلاریزه کننده و آنالایزر، مانند سایر فناوری ها، با زاویه 90 درجه نسبت به یکدیگر جابجا می شوند.

تمام تغییرات تولید شده در حال حاضر (S-IPS، AFFS، SA-SFT) از طراحی سلول 2 دامنه ای استفاده می کنند. برای این منظور از الکترودهای زیگزاگی شکل استفاده می شود که باعث چرخش مولکول ها در دو جهت می شود. نسخه های اولیه که به سادگی "IPS" و "FFS" نامگذاری شده بودند، بدون پیشوندهای "Super" و "Advanced" تک دامنه بودند، بنابراین دارای تغییر رنگ و زاویه دید کوچکتر بودند (از 140/140 در مقابل افت به 10: 1 برای اولین IPS).

جهت گیری مسطح معمولاً شامل جهت پیچشی (یا جهت پیچشی) است. در این حالت، هم ترازی مولکول ها در امتداد پایه زیرلایه ها نیز با پاک کردن سطوح آنها حاصل می شود، با این تفاوت که جهت پاک کردن لایه های بالایی و پایینی نسبت به یکدیگر تغییر می کند. در نتیجه این همسویی در ماده نماتیک، کارگردان مارپیچ شبیه مارپیچ کلستریک را تشکیل می‌دهد؛ برای تشکیل صحیح مارپیچ، از افزودنی‌های ویژه حاوی مولکول‌های کایرال در مخلوط‌های LC استفاده می‌شود. جهت گیری پیچشی در پرکاربردترین فناوری TN (یا TN+Film) استفاده می شود. توضیح و نشان دادن طرح TN در اینجا بی معنی است؛ این کار بارها و بارها در مواد متعدد در موضوعات مشابه انجام شده است؛ می توان گفت که به خوبی شناخته شده است.

2. جهت گیری هومیوتروپیک

MVA و PVA متعلق به این گروه هستند. دایرکتوری عمود بر پایه زیرلایه شیشه ای است؛ این امر با استفاده از سورفکتانت ها در پوشش زیرلایه به دست می آید. الکترودهای عمومی و پیکسلی روی لایه های مخالف قرار دارند، میدان به صورت عمودی جهت گیری می شود. در اینجا، از مواد کریستال مایع با ناهمسانگردی دی الکتریک منفی استفاده می شود، بنابراین ولتاژ اعمال شده باعث می شود مولکول های LC در برابر خطوط میدان بچرخند. MVA با وجود برجستگی های طولی میکروسکوپی (برآمدگی) برای قبل از کج کردن مولکول ها در بالا یا هر دو بستر مشخص می شود، بنابراین تراز عمودی اولیه کامل نیست. مولکول‌ها که در امتداد این برجستگی‌ها قرار گرفته‌اند، تمایل کمی دریافت می‌کنند، که این امکان را فراهم می‌کند تا برای هر ناحیه (دامنه) سلول، جهت خاصی را تنظیم کنیم که در آن مولکول‌ها تحت تأثیر میدان می‌چرخند. در PVA چنین برآمدگی‌هایی وجود ندارد و در صورت عدم وجود ولتاژ، کارگردان کاملاً عمود بر سطح است و پیکسل‌ها و الکترودهای مشترک نسبت به یکدیگر افست می‌شوند تا میدان ایجاد شده کاملاً عمودی نباشد، بلکه شامل یک جزء شیبدار باشد. (شکل 10).

فناوری‌هایی با گرایش کارگردان هومیوتروپیک نیز شامل ASV است که توسط شارپ توسعه یافته است. در یک زیرپیکسل، چندین الکترود پیکسلی به شکل مربع با لبه های گرد وجود دارد. اصول اولیه یکسان است: الکترود مشترک بر روی بستر مقابل قرار دارد، مولکول ها در غیاب میدان به صورت عمودی جهت گیری می شوند و از مواد کریستالی مایع با ناهمسانگردی دی الکتریک منفی استفاده می شود. میدان ایجاد شده دارای یک جزء مورب مشخص است و مولکول ها با چرخش بر خلاف جهت میدان، ساختاری را ایجاد می کنند که در آن جهت کارگردان شبیه به شکل چتری است که در مرکز الکترود پیکسل قرار دارد.

همچنین بسته به وضعیت سلول ها در صورت عدم وجود ولتاژ، ماژول های LCD به انواع مختلف تقسیم می شوند. معمولاً پنل‌های سفید آنهایی هستند که در آنها با ولتاژ صفر روی سلول‌ها، کاملاً باز هستند؛ بر این اساس، رنگ سفید روی صفحه نمایش تولید می‌شود. تمام پانل های ساخته شده با فناوری TN معمولاً سفید هستند. پانل هایی که عبور نور را در غیاب ولتاژ مسدود می کنند، به طور معمول سیاه (معمولا سیاه) طبقه بندی می شوند، تمام فناوری های دیگر متعلق به این نوع هستند.

ماژول نور پس زمینه

... بر اساس لامپ های فلورسنت

فقط بخش کوچکی از شار نور اولیه از لامپ های نور پس زمینه از بدنه پانل (پلاریزه کننده ها، الکترودها، فیلترهای رنگی و غیره) عبور می کند، بیش از 3٪. بنابراین، روشنایی ذاتی ماژول نور پس زمینه باید بسیار قابل توجه باشد؛ به عنوان یک قاعده، لامپ های مورد استفاده دارای روشنایی بیش از 30000 cd/m2 هستند.

برای روشنایی از لامپ های فلورسنت کاتد سرد CCFL (بدون رشته های کاتدی) استفاده می شود. یک لامپ CCFL یک لوله شیشه ای مهر و موم شده است که با یک گاز بی اثر با مخلوط کمی جیوه پر شده است (شکل 11). در این مورد، کاتدها الکترودهای برابر هستند، زیرا جریان متناوب برای منبع تغذیه استفاده می شود. در مقایسه با لامپ های دارای کاتد رشته ای (گرم)، الکترودهای CCFL ساختار متفاوتی دارند و از نظر اندازه بزرگتر هستند. دمای کارکرد کاتد به طور قابل توجهی متفاوت است: 80-150 درجه سانتیگراد در مقابل تقریباً 900 درجه سانتیگراد برای لامپ های دارای کاتد داغ، با دمای مشابه خود لامپ - به ترتیب 30-75 درجه سانتیگراد و 40 درجه سانتیگراد. ولتاژ کار برای CCFL 600-900 V است، ولتاژ شروع 900-1600 V است (اعداد کاملا دلخواه هستند، زیرا محدوده لامپ های مورد استفاده بسیار گسترده است). تشکیل نور هنگام یونیزاسیون گاز اتفاق می افتد و شرط لازم برای وقوع آن در لامپ کاتد سرد ولتاژ بالا است. بنابراین، برای راه اندازی چنین لامپی، لازم است ولتاژی به میزان قابل توجهی بالاتر از ولتاژ کاری به الکترودها برای چند صد میکروثانیه اعمال شود. ولتاژ متناوب بالا اعمال شده باعث یونیزه شدن گاز و از بین رفتن شکاف بین الکترودها می شود و تخلیه رخ می دهد.

شکست شکاف تخلیه به دلایل زیر رخ می دهد. در شرایط عادی، گاز پرکننده لامپ دی الکتریک است. هنگامی که میدان الکتریکی ظاهر می شود، تعداد کمی از یون ها و الکترون ها که همیشه در حجم گاز وجود دارند شروع به حرکت می کنند. اگر ولتاژ به اندازه کافی بالا به الکترودها اعمال شود، میدان الکتریکی چنان سرعت بالایی به یون ها می دهد که وقتی با مولکول های خنثی برخورد می کنند، الکترون ها از آنها خارج شده و یون ها تشکیل می شوند. الکترون‌ها و یون‌های تازه تشکیل‌شده که تحت تأثیر میدان حرکت می‌کنند، نیز وارد فرآیند یونیزاسیون می‌شوند، این فرآیند شخصیتی شبیه بهمن به خود می‌گیرد. هنگامی که یون ها شروع به دریافت انرژی کافی برای از بین بردن الکترون ها با برخورد به کاتد می کنند، خود تخلیه رخ می دهد. بر خلاف لامپ های کاتد داغ، که در آن تخلیه قوس است، نوع تخلیه در CCFL درخشان است.

تخلیه به دلیل به اصطلاح افت پتانسیل کاتدی حفظ می شود. بخش اصلی افت پتانسیل (ولتاژ) در تخلیه در ناحیه کاتد رخ می دهد. یون‌ها که با اختلاف پتانسیل بالا از این شکاف عبور می‌کنند، انرژی جنبشی بالایی به دست می‌آورند که برای خروج الکترون‌ها از کاتد کافی است. الکترون‌های شکسته‌شده، به دلیل اختلاف پتانسیل یکسان، به درون تخلیه شتاب می‌گیرند و جفت‌های جدیدی از یون‌ها و الکترون‌ها را در آنجا تولید می‌کنند. یون های این جفت ها به کاتد باز می گردند، با افت ولتاژ بین تخلیه و کاتد شتاب می گیرند و دوباره الکترون ها را از بین می برند.

انرژی جریان الکتریکی باعث می شود که جیوه موجود در لامپ از حالت مایع به گاز تبدیل شود. هنگامی که الکترون ها با اتم های جیوه برخورد می کنند، به دلیل بازگشت اتم ها از حالت ناپایدار به حالت پایدار، انرژی آزاد می شود. در این حالت، تشعشعات شدید در ناحیه فرابنفش رخ می دهد؛ سهم اشعه ماوراء بنفش حدود 60 درصد از کل تابش است.

نور مرئی توسط یک پوشش فسفری که روی سطح داخلی شیشه اعمال می شود تولید می شود. فوتون های فرابنفش آزاد شده توسط جیوه اتم های پوشش فسفر را تحریک می کنند و سطح انرژی الکترون ها را افزایش می دهند. هنگامی که الکترون ها به سطح انرژی اولیه خود باز می گردند، اتم های موجود در پوشش انرژی را به شکل فوتون های نور مرئی تولید می کنند. فسفر مهمترین جزء لامپ است و ویژگی های طیف انتشار به آن بستگی دارد. طیف CCFL بسیار ناهموار است و شامل قله های باریک مشخص است. حتی استفاده از یک پوشش فسفر چند لایه (با هزینه حداکثر روشنایی) به شما اجازه نمی دهد از نظر طیف رنگی از مانیتورهای CRT "سبقت بگیرید". بنابراین در تولید پنل برای دستیابی به وسعت رنگی قابل قبول، انتخاب دقیق فیلترهای رنگی نیز ضروری است که باندهای عبور آنها باید تا حد امکان با پیک های طیف انتشار لامپ ها مطابقت داشته باشد.

حداکثر طیف رنگی را می‌توان با ترکیبی از منابع تک رنگ رنگ‌های اصلی و فیلترهای رنگی با کیفیت بالا ارائه کرد. به اصطلاح LED های لیزری می توانند نقش منابع نوری "شبه تک رنگ" را ادعا کنند، اما فناوری تولید هنوز سودآوری استفاده از آنها را در ماژول های نور پس زمینه تضمین نمی کند. بنابراین، در حال حاضر، بهترین طیف رنگ را می‌توان با ماژول‌های نور پس‌زمینه مبتنی بر بسته‌های LED RGB (در زیر ببینید) به دست آورد.

برای تولید ولتاژ چند صد ولتی مورد نیاز برای کار لامپ از مبدل ها و اینورترهای مخصوص استفاده می شود. روشنایی CCFL را می توان به دو روش تنظیم کرد. اولین مورد تغییر جریان تخلیه در لامپ است. مقدار جریان تخلیه 3-8 میلی آمپر است؛ بخش قابل توجهی از لامپ ها محدوده باریک تری دارند. در جریان کمتر، یکنواختی درخشش آسیب می بیند؛ در جریان بالاتر، عمر مفید لامپ به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. نقطه ضعف این روش تنظیم این است که به شما امکان می دهد روشنایی را در محدوده بسیار کمی تغییر دهید، در حالی که کاهش قابل توجه آن غیرممکن است. بنابراین، مانیتورهایی با این تنظیم، هنگام کار در شرایط نور محیطی کم، اغلب روشن می شوند، حتی در روشنایی صفر. با روش دوم، مدولاسیون عرض پالس (PWM) ولتاژ تامین کننده لامپ تولید می شود (عرض، یعنی مدت زمان پالس کنترل می شود؛ با تغییر عرض یک پالس، سطح ولتاژ متوسط ​​تنظیم می شود). معایب این روش گاهی اوقات به ظاهر سوسو زدن لامپ در هنگام اجرای PWM در فرکانس پایین 200 هرتز و کمتر نسبت داده می شود، اما در واقع، تنظیم با استفاده از PWM معقول ترین رویکرد است، زیرا به شما امکان می دهد روشنایی را تغییر دهید. دامنه ی وسیع.

برای توزیع یکنواخت نور لامپ ها از سیستم هدایت کننده نور، دیفیوزر و منشور استفاده می شود. گزینه های زیادی برای سازماندهی توزیع نور وجود دارد که یکی از آنها در شکل 12 نشان داده شده است.

محلول هایی با لامپ هایی که در دو طرف انتهایی بالایی و پایینی پانل قرار دارند رایج ترین هستند؛ این ترتیب می تواند ضخامت کلی محصول را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. در ماژول های 17 و 19 اینچی، به طور معمول، چهار لامپ نصب می شود: دو در سمت بالا و دو در پایین. در قسمت انتهایی محفظه این گونه پانل ها سوراخ های تکنولوژیکی خاصی وجود دارد، بنابراین برای برداشتن لامپ ها نیازی به جداسازی محفظه نیست (شکل 13-b). لامپ های با این آرایش اغلب در بلوک های دو تکه ترکیب می شوند (شکل 13-a).

گزینه دیگر این است که لامپ ها را در کل قسمت پشت ماژول قرار دهید (شکل 13-c) این راه حل در پانل های چند لامپ با هشت یا بیشتر لامپ و همچنین هنگام استفاده از U شکل استفاده می شود. CCFL ها

حداقل عمر لامپ تولیدکنندگان پانل در حال حاضر معمولاً از چهل تا پنجاه هزار ساعت مشخص می شود (عمر به عنوان زمانی تعریف می شود که در طی آن درخشندگی لامپ ها 50٪ کاهش می یابد).

... بر اساس LED

علاوه بر لامپ های فلورسنت، از دیودهای ساطع نور (LED) نیز می توان به عنوان منبع نور استفاده کرد. ماژول های نور پس زمینه مبتنی بر LED یا بر روی LED های "سفید" یا روی بسته های LED های رنگ اصلی (RGB-LED) ساخته شده اند.

بزرگترین طیف رنگ توسط بسته های RGB-LED ارائه می شود. واقعیت این است که یک LED "سفید" یک LED آبی با پوشش فسفر زرد یا یک LED ماوراء بنفش با ترکیبی از پوشش فسفر "قرمز"، "سبز" و "آبی" است. طیف LED های "سفید" عاری از تمام معایب طیف لامپ های فلورسنت نیست. علاوه بر این، بر خلاف LED های "سفید"، بسته RGB-LED به شما امکان می دهد تا با کنترل جداگانه شدت درخشش هر گروه از LED های رنگ اصلی، به سرعت دمای رنگ نور پس زمینه را تنظیم کنید.

در نتیجه دو هدف محقق می شود:

• وسعت رنگ به دلیل طیف نور پس زمینه ایده آل تر گسترش می یابد،
• قابلیت های کالیبراسیون رنگ گسترش می یابد: به روش استاندارد مبتنی بر جداول تبدیل مختصات رنگ برای پیکسل های تصویر، قابلیت تنظیم تعادل رنگ نور پس زمینه اضافه شده است.

شیب زیاد مشخصه جریان-ولتاژ LED ها اجازه تنظیم صاف روشنایی تابش در محدوده های وسیع را نمی دهد. اما از آنجایی که دستگاه اجازه عملکرد در حالت پالس را می دهد، در عمل، روش مدولاسیون عرض پالس اغلب برای تنظیم روشنایی LED ها (و همچنین برای لامپ های فلورسنت) استفاده می شود.

اولگ مدودف، ماکسیم پروسکورنیا

ال سی دی(نمایشگر کریستال مایع) یا ال سی دیتلویزیون (کریستال مایع) که معمولاً به آنها گفته می شود، تلویزیونی با صفحه نمایش LCD و نور پس زمینه لامپ است. کریستال مایع، به این معنی است که نمایشگر (مانیتور) خود بر اساس ساخته شده است کریستال های مایع

LCD TFT(به انگلیسی: Thin film transistor) - نوعی نمایشگر کریستال مایع که از یک ماتریس فعال کنترل شده استفاده می کند. ترانزیستورهای لایه نازک. یک تقویت کننده برای هر زیر پیکسل (عنصر ماتریس) برای افزایش سرعت، کنتراست و وضوح تصویر نمایشگر استفاده می شود.

کمی تاریخچه:

کریستال های مایعاولین بار توسط یک گیاه شناس اتریشی کشف شد راینیتزر V 1888 g.، اما فقط در 1930 -محققان یک شرکت انگلیسی مارکونیبرای استفاده صنعتی خود حق ثبت اختراع دریافت کردند، با این حال، ضعف پایه فناوری اجازه توسعه فعال این منطقه را در آن زمان نمی داد.

دانشمندان اولین پیشرفت واقعی را انجام دادند فرگسونو ویلیامزاز یک شرکت آمریکایی RCA. یکی از آنها با استفاده از اثر بازتابی انتخابی خود، یک حسگر حرارتی مبتنی بر کریستال های مایع ایجاد کرد، دیگری اثر میدان الکتریکی را بر روی کریستال های نماتیک مطالعه کرد. و بنابراین، در پایان 1966 شهر، شرکت RCAنمونه اولیه یک مانیتور LCD را نشان داد - ساعت دیجیتال. اولین ماشین حساب جهان - CS10Aدر تولید شد 1964 شرکت تیز، با نام مستعار، در ماه اکتبر 1975 سال، اولین ساعت دیجیتال جمع و جور با نمایشگر LCD را منتشر کرد. متأسفانه، من نتوانستم هیچ عکسی پیدا کنم، اما بسیاری هنوز این ساعت و ماشین حساب را به یاد دارند

در نیمه دوم دهه 70، انتقال از نشانگرهای LCD هشت بخش به تولید ماتریس هایی با آدرس دهی (قابلیت کنترل) هر نقطه آغاز شد. بنابراین، در 1976 سال، شرکت تیزیک تلویزیون سیاه و سفید با قطر صفحه نمایش 5.5 اینچ بر اساس ماتریس LCD با وضوح 160x120 پیکسل منتشر کرد.

مرحله بعدی در توسعه فناوری LCD در دهه 80 آغاز شد، زمانی که دستگاه ها شروع به استفاده کردند عناصر STNبا افزایش کنتراست سپس آنها با ساختارهای چند لایه جایگزین شدند که خطاها را هنگام بازتولید تصاویر رنگی از بین می برد. تقریباً در همان زمان، ماتریس های فعال مبتنی بر فناوری ظاهر شدند a-Si TFT. نمونه اولیه مانیتور اول a-Si TFT LCDدر ایجاد شد 1982 شرکت ها سانیو, توشیباو توپخب، در آن زمان ما دوست داشتیم با چنین اسباب بازی هایی با نمایشگر LCD بازی کنیم

اکنون نمایشگرهای LCD تقریباً به طور کامل جایگزین تلویزیون‌های CRT از بازار شده‌اند و هر اندازه‌ای را به خریدار ارائه می‌دهند: از «آشپزخانه» قابل حمل و کوچک گرفته تا بزرگ، با مورب‌های بیش از یک متر. محدوده قیمت نیز بسیار گسترده است و به هرکسی اجازه می دهد تا با توجه به نیاز و توان مالی خود تلویزیون انتخاب کند.

طراحی مدار تلویزیون های LCD بسیار پیچیده تر از تلویزیون های CRT ساده است: قطعات مینیاتوری، بردهای چند لایه، واحدهای گران قیمت... برای علاقه مندان یک تلویزیون با پنل LCD بدون درب پشت و در صورت حذف خاص صفحه های محافظ، می توانید بخش های دیگر مدار را ببینید، اما بهتر است این کار را نکنید، آن را به استادان بسپارید

طراحی و اصل عملیات:

کار صفحه نمایش ال سی دی(LCD) بر اساس پدیده است قطبش شار نور. معروف است که به اصطلاح کریستال های پولاروئیدفقط قادر به انتقال آن جزء نور هستند که بردار القای الکترومغناطیسی آن در صفحه ای موازی با صفحه نوری پلاروئید قرار دارد. برای باقی مانده نور خروجی، پولاروید مات خواهد بود. این اثر نامیده می شود قطبش نور.

خیلی ساده، "نور" را به شکل توپ های گرد کوچک تصور کنید، اگر شبکه ای با برش های طولی (پلاریزه کننده) در مسیر آن قرار دهید، پس از آن فقط "پنکیک" (نور قطبی شده) تخت از "توپ ها" باقی می ماند. حال، اگر مش دوم دارای برش های طولی یکسان باشد، پنکیک ها می توانند از درون آن بلغزند و بیشتر بدرخشند، اما اگر مش دوم دارای شکاف های عمودی باشد، پنکیک های نور افقی قادر به انجام این کار نیستند. از آن عبور کرده و "گیر می کند"

هنگامی که مواد مایع مورد مطالعه قرار گرفت، مولکول های بلند آنها به میدان های الکترواستاتیک و الکترومغناطیسی حساس هستند و قادر به قطبش نور هستند، کنترل قطبش ممکن شد. این مواد بی شکل نامیده می شدند کریستال های مایع

از نظر ساختاری، نمایشگر از ماتریس های LCD(یک صفحه شیشه ای که بین لایه های آن کریستال های مایع قرار دارد) منابع نوربرای روشنایی، مهار تماسو قاب بندی ( مسکن)، معمولاً پلاستیکی، با قاب فلزی استحکام.

هر پیکسلماتریس LCD شامل لایه ای از مولکول هابین دو الکترودهای شفاف، و دو فیلترهای پلاریزهصفحات قطبش که (معمولاً) عمود هستند. در غیاب کریستال های مایع، نوری که توسط فیلتر اول منتقل می شود تقریباً به طور کامل توسط فیلتر دوم مسدود می شود.

سطح الکترودهایی که در تماس با کریستال‌های مایع هستند، به‌طور ویژه برای جهت‌دهی اولیه مولکول‌ها در یک جهت پردازش می‌شوند. در یک ماتریس TN، این جهات متقابل عمود هستند، بنابراین مولکول ها، در غیاب کشش، در یک ساختار مارپیچ قرار می گیرند. این ساختار نور را به گونه ای می شکند که صفحه قطبش آن قبل از فیلتر دوم می چرخد ​​و نور بدون تلفات از آن عبور می کند. جدا از جذب نیمی از نور غیرقطبی شده توسط فیلتر اول، سلول را می توان شفاف در نظر گرفت، اگرچه سطح تلفات قابل توجهی است.

اگر ولتاژ به الکترودها اعمال شود، مولکول ها تمایل دارند در جهت میدان الکتریکی قرار بگیرند که ساختار پیچ را مخدوش می کند. در این حالت، نیروهای الاستیک با این کار مقابله می کنند و زمانی که ولتاژ خاموش می شود، مولکول ها به موقعیت اولیه خود باز می گردند. با قدرت میدان کافی، تقریباً همه مولکول ها موازی می شوند که منجر به ساختاری مات می شود؛ درجه شفافیت را می توان با تغییر ولتاژ اعمال شده کنترل کرد.

منبع نور (نور پس زمینه ماتریس LCD) می باشد لامپ های فلورسنت کاتد سرد(به این دلیل نامیده می شوند که کاتد ساطع کننده الکترون (الکترود منفی) داخل لامپ برای روشن شدن لامپ نیازی به گرم شدن بالاتر از دمای محیط ندارد.) یک لامپ برای یک تلویزیون LCD ممکن است شبیه به این باشد؛ در عکس سمت راست یک "مجموعه لامپ در حال کار" برای یک تلویزیون با صفحه نمایش LCD بزرگ مورب وجود دارد:

خود لامپ ها (درخشش روشن سفید) در ویژه قرار دارند گیره های بدن، پشت سر آنها - بازتابنده، برای کاهش تلفات شار نوری. برای اینکه ماتریس LCD به طور یکنواخت روشن شود (و راه راه نباشد، همانطور که لامپ ها نصب شده اند)، یک دیفیوزر، که به طور مساوی شار نور را در کل منطقه خود توزیع می کند. متأسفانه، در این مکان نیز کاهش قابل توجهی از "روشنایی" لامپ ها وجود دارد.

ماتریس های LCD مدرن زاویه دید نسبتاً خوبی دارند (حدود 160 درجه) بدون افت کیفیت تصویر (رنگ ها، روشنایی)، ناخوشایندترین چیزی که می توانید روی آنها ببینید این موارد است. پیکسل های معیوببا این حال، با توجه به اینکه اندازه آنها بسیار کوچک است، یک یا دو پیکسل "سوخته" از این قبیل تداخل زیادی با تماشای فیلم ها و برنامه ها ایجاد نمی کند، اما در صفحه نمایشگر این امر در حال حاضر می تواند بسیار ناخوشایند باشد.

مزایا و معایب:

در مقایسه با تلویزیون های CRT، پنل های LCD فوکوس و وضوح عالی دارند، هیچ خطای همگرایی یا نقض هندسه تصویر وجود ندارد، صفحه نمایش هرگز سوسو نمی زند، سبک تر هستند و فضای کمتری را اشغال می کنند. از معایب آن می توان به روشنایی و کنتراست ضعیف (در مقایسه با CRT) اشاره کرد. ماتریس به اندازه صفحه کینسکوپ، مجموعه ای از ترمزهای دیجیتال و اشکالات با سیگنال آنالوگ یا ضعیف و همچنین پردازش ضعیف مواد منبع بادوام نیست.

"قلب" هر مانیتور کریستال مایع ماتریس LCD (نمایشگر کریستال مایع) است. پنل LCD یک ساختار چند لایه پیچیده است. یک نمودار ساده از یک پنل LCD رنگی TFT در شکل 2 نشان داده شده است.

اصل عملکرد هر صفحه کریستال مایع مبتنی بر خاصیت کریستال های مایع برای تغییر (چرخش) صفحه قطبش نور عبوری از آنها به نسبت ولتاژ اعمال شده به آنها است. اگر در مسیر عبور نور پلاریزه شده از کریستال های مایع، فیلتر پلاریزه (پلاریزه کننده) قرار داده شود، با تغییر ولتاژ اعمال شده به کریستال های مایع، می توان میزان نور عبوری توسط فیلتر پلاریزه را کنترل کرد. اگر زاویه بین صفحات قطبش نور عبوری از کریستال های مایع و فیلتر نور 0 درجه باشد، نور بدون تلفات (حداکثر شفافیت) از پلاریزور عبور می کند، اگر 90 درجه باشد، فیلتر نوری حداقل مقدار نور را منتقل می کند (حداقل شفافیت).

عکس. 1. صفحه نمایش ال سی دی. اصل عملکرد فناوری LCD.

بنابراین با استفاده از کریستال های مایع می توان عناصر نوری با درجه شفافیت متغیر تولید کرد. در این حالت، سطح انتقال نور چنین عنصری به ولتاژ اعمال شده به آن بستگی دارد. هر صفحه LCD روی مانیتور کامپیوتر، لپ‌تاپ، تبلت یا تلویزیون حاوی چند صد هزار تا چند میلیون سلول از این سلول‌ها، کسری از میلی‌متر است. آنها در یک ماتریس LCD ترکیب می شوند و با کمک آنها می توانیم تصویری را روی سطح یک صفحه کریستال مایع ایجاد کنیم.
بلورهای مایع در پایان قرن نوزدهم کشف شدند. با این حال، اولین دستگاه های نمایش بر اساس آنها تنها در اواخر دهه 60 قرن بیستم ظاهر شدند. اولین تلاش ها برای استفاده از صفحه نمایش LCD در رایانه ها در دهه هشتاد قرن گذشته انجام شد. اولین نمایشگرهای کریستال مایع تک رنگ بودند و از نظر کیفیت تصویر بسیار پایین تر از نمایشگرهای لوله اشعه کاتدی (CRT) بودند. معایب اصلی نسل اول نمایشگرهای LCD عبارت بودند از:

• - عملکرد کم و اینرسی تصویر؛
• - "دم" و "سایه" در تصویر از عناصر تصویر.
• - وضوح تصویر ضعیف؛
• - تصویر سیاه و سفید یا رنگی با عمق رنگ کم.
• - و غیره

با این حال، پیشرفت متوقف نشد و با گذشت زمان، مواد و فناوری های جدیدی در ساخت نمایشگرهای کریستال مایع توسعه یافت. پیشرفت در فناوری میکروالکترونیک و توسعه مواد جدید با خواص کریستال مایع به طور قابل توجهی عملکرد نمایشگرهای LCD را بهبود بخشیده است.

طراحی و بهره برداری از ماتریس TFT LCD.

یکی از دستاوردهای اصلی اختراع فناوری ماتریس LCD TFT - ماتریس کریستال مایع با ترانزیستورهای فیلم نازک (Thin Film Transistors) بود. مانیتورهای TFT به طور چشمگیری سرعت پیکسل را افزایش داده اند، عمق رنگ تصویر را افزایش داده اند و توانسته اند از شر "دم" و "سایه" خلاص شوند.
ساختار پانل تولید شده با استفاده از فناوری TFT در شکل 2 نشان داده شده است

شکل 2. نمودار ساختار ماتریس TFT LCD.
یک تصویر تمام رنگی روی یک ماتریس LCD از نقاط (پیکسل‌های) منفرد تشکیل می‌شود که هر کدام معمولاً از سه عنصر (زیرپیکسل) تشکیل شده‌اند که مسئول روشنایی هر یک از اجزای اصلی رنگ هستند - معمولاً قرمز (R). سبز (G) و آبی (B) - RGB. سیستم ویدیویی مانیتور به طور مداوم تمام زیرپیکسل های ماتریس را اسکن می کند و سطح شارژ متناسب با روشنایی هر زیرپیکسل را در خازن های ذخیره سازی ثبت می کند. ترانزیستورهای لایه نازک (Thin Film Trasistor (TFT) - در واقع، به همین دلیل ماتریس TFT نامیده می شود) خازن های ذخیره سازی را در زمان نوشتن اطلاعات به یک زیرپیکسل معین به گذرگاه داده متصل می کنند و خازن ذخیره سازی را برای حفظ شارژ تغییر می دهند. حالت برای بقیه زمان.
ولتاژ ذخیره شده در خازن حافظه ماتریس TFT بر روی کریستال های مایع یک زیرپیکسل معین عمل می کند و صفحه قطبش نور را که از نور پس زمینه از آنها عبور می کند با زاویه ای متناسب با این ولتاژ می چرخد. نور پس از عبور از سلولی با کریستال های مایع، وارد فیلتر نوری ماتریسی می شود که روی آن فیلتر نوری یکی از رنگ های اصلی (RGB) برای هر زیرپیکسل تشکیل می شود. الگوی موقعیت نسبی نقاط رنگ های مختلف برای هر نوع پنل LCD متفاوت است، اما این موضوع جداگانه ای است. در مرحله بعد، شار نور تولید شده از رنگ های اصلی وارد یک فیلتر قطبی خارجی می شود که میزان عبور نور آن به زاویه قطبش موج نوری که روی آن فرو می رود بستگی دارد. یک فیلتر پلاریزه نسبت به امواج نوری که صفحه پلاریزاسیون آنها موازی با صفحه قطبش خود است شفاف است. با افزایش این زاویه، فیلتر پلاریزه شروع به عبور نور کمتر و کمتری می کند تا حداکثر در زاویه 90 درجه کاهش یابد. در حالت ایده آل، یک فیلتر پلاریزه نباید نور پلاریزه شده را به صورت متعامد به صفحه پلاریزاسیون خودش منتقل کند، اما در زندگی واقعی، بخش کوچکی از نور از آن عبور می کند. بنابراین، تمام نمایشگرهای LCD دارای عمق سیاه کافی نیستند، که به ویژه در سطوح روشنایی بالای نور پس زمینه مشخص می شود.
در نتیجه، در یک نمایشگر LCD، شار نور برخی از زیرپیکسل‌ها بدون افت از فیلتر پلاریزه عبور می‌کند، از سایر زیرپیکسل‌ها به مقدار مشخصی کاهش می‌یابد و از برخی زیرپیکسل‌ها تقریباً به طور کامل جذب می‌شود. بنابراین، با تنظیم سطح هر رنگ اصلی در زیرپیکسل های جداگانه، می توان یک پیکسل از هر سایه رنگی را از آنها به دست آورد. و از تعداد زیادی پیکسل رنگی، یک تصویر رنگی تمام صفحه ایجاد کنید.
مانیتور LCD امکان دستیابی به یک پیشرفت بزرگ در فناوری رایانه را فراهم کرد و آن را برای تعداد زیادی از مردم در دسترس قرار داد. علاوه بر این، بدون صفحه نمایش LCD، ساخت رایانه های قابل حمل مانند لپ تاپ و نت بوک، تبلت و تلفن همراه غیرممکن خواهد بود. اما آیا با استفاده از نمایشگرهای کریستال مایع، همه چیز بسیار زیبا است؟

علاوه بر فناوری اثبات شده LCD + TFT (ترانزیستورهای لایه نازک)، یک فناوری دیود ساطع نور آلی OLED + TFT به طور فعال ترویج شده است، یعنی AMOLED - OLED ماتریس فعال. تفاوت اصلی بین دومی این است که نقش یک پلاریزه کننده، یک لایه LCD و فیلترهای نور توسط LED های ارگانیک سه رنگ ایفا می شود.

اساساً، اینها مولکول هایی هستند که قادر به انتشار نور در هنگام عبور جریان الکتریکی هستند و بسته به میزان جریان جریان، شدت رنگ را تغییر می دهند، مشابه آنچه در LED های معمولی اتفاق می افتد. با حذف پلاریزرها و LCD از پنل، به طور بالقوه می‌توانیم آن را نازک‌تر و مهم‌تر از همه انعطاف‌پذیر کنیم!

چه نوع پنل های لمسی وجود دارد؟

از آنجایی که سنسورها در حال حاضر بیشتر با نمایشگرهای LCD و OLED استفاده می‌شوند، فکر می‌کنم منطقی است که فوراً در مورد آنها صحبت کنیم.

توضیحات بسیار دقیقی از صفحه نمایش های لمسی یا پانل های لمسی ارائه شده است (منبع زمانی زندگی می کرد، اما به دلایلی ناپدید شد)، بنابراین من همه انواع پانل های لمسی را توضیح نمی دهم، فقط روی دو مورد اصلی تمرکز می کنم: مقاومتی و خازنی.

بیایید با سنسور مقاومتی شروع کنیم. از 4 جزء اصلی تشکیل شده است: یک صفحه شیشه ای (1)، به عنوان حامل کل صفحه لمسی، دو غشای پلیمری شفاف با پوشش مقاومتی (2، 4)، یک لایه ریز عایق (3) که این غشاها را جدا می کند. و 4، 5 یا 8 سیم، که مسئول "خواندن" لمس هستند.

نمودار دستگاه حسگر مقاومتی

وقتی چنین سنسوری را با نیروی خاصی فشار می دهیم ، غشاها با هم تماس پیدا می کنند ، مدار الکتریکی بسته می شود ، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است ، مقاومت اندازه گیری می شود که متعاقباً به مختصات تبدیل می شود:

اصل محاسبه مختصات برای یک نمایشگر مقاومتی 4 سیم ()

همه چیز فوق العاده ساده است.

یادآوری دو چیز مهم است: الف) سنسورهای مقاومتی در بسیاری از تلفن های چینی کیفیت بالایی ندارند، این ممکن است دقیقاً به دلیل فاصله ناهموار بین غشاها یا میکرو عایق های بی کیفیت، یعنی "مغز" باشد. تلفن نمی تواند مقاومت های اندازه گیری شده را به اندازه کافی به مختصات تبدیل کند. ب) چنین سنسوری نیاز به فشار دادن، فشار دادن یک غشاء به دیگری دارد.

سنسورهای خازنی تا حدودی با سنسورهای مقاومتی متفاوت هستند. لازم به ذکر است که ما فقط در مورد سنسورهای خازنی تصویری صحبت خواهیم کرد که اکنون در آیفون و سایر دستگاه های قابل حمل استفاده می شوند.

اصل عملکرد چنین صفحه نمایش لمسی بسیار ساده است. شبکه ای از الکترودها در داخل صفحه نمایش اعمال می شود و قسمت بیرونی آن، به عنوان مثال، با ITO، یک اکسید قلع ایندیم پیچیده، پوشش داده می شود. وقتی شیشه را لمس می کنیم، انگشت ما با چنین الکترودی خازن کوچکی را تشکیل می دهد و الکترونیک پردازش، ظرفیت این خازن را اندازه گیری می کند (یک پالس جریان را تامین می کند و ولتاژ را اندازه گیری می کند).

بر این اساس، سنسور خازنی فقط به لمس محکم و فقط با اجسام رسانا واکنش نشان می دهد، یعنی در صورت لمس میخ و همچنین با دست آغشته به استون یا کم آبی، چنین صفحه ای یکبار دیگر کار می کند. شاید مزیت اصلی این صفحه نمایش لمسی نسبت به صفحه نمایش مقاومتی، توانایی ساخت یک پایه نسبتاً قوی - به ویژه شیشه های قوی مانند شیشه گوریلا گلس باشد.

طرح عملکرد سنسور خازنی سطح ()

صفحه نمایش E-Ink چگونه کار می کند؟

شاید E-Ink در مقایسه با LCD بسیار ساده تر باشد. بار دیگر، ما با یک ماتریس فعال مسئول تشکیل تصویر روبرو هستیم، اما در اینجا هیچ اثری از کریستال های LCD یا لامپ های نور پس زمینه وجود ندارد؛ در عوض، مخروط هایی با دو نوع ذره وجود دارد: سیاه با بار منفی و سفید با بار مثبت. تصویر با اعمال اختلاف پتانسیل معین و توزیع مجدد ذرات در داخل چنین ریز مخروطی ها تشکیل شده است که در شکل زیر به وضوح نشان داده شده است:

در بالا نموداری از نحوه عملکرد یک نمایشگر E-Ink مشاهده می‌شود، در زیر میکروعکس‌های واقعی از چنین صفحه‌نمایش کاری وجود دارد ()

اگر این برای کسی کافی نیست، اصل عملکرد کاغذ الکترونیکی در این ویدیو نشان داده شده است:

علاوه بر فناوری E-Ink، فناوری SiPix وجود دارد که در آن تنها یک نوع ذرات وجود دارد و خود "پر" سیاه است:

طرح عملکرد صفحه نمایش SiPix ()

برای کسانی که به طور جدی می خواهند با کاغذ الکترونیکی "مغناطیسی" آشنا شوند، لطفاً به اینجا بروید، زمانی یک مقاله عالی در Perst وجود داشت.

بخش عملی

Chinaphone در مقابل گوشی هوشمند کره ای (سنسور مقاومتی)

پس از جداسازی دقیق پیچ گوشتی برد و صفحه نمایش باقی مانده از گوشی چینی، از یافتن نام یکی از سازنده های معروف کره ای در مادربرد گوشی بسیار متعجب شدم:

گوشی سامسونگ و چینی یکیه!

من صفحه را با دقت و با احتیاط از هم جدا کردم - به طوری که همه پلاریزرها دست نخورده باقی ماندند، بنابراین نمی توانم با آنها و با برادر بزرگ شی که در حال تشریح است بازی کنم و کارگاه اپتیک را به یاد بیاورم:

2 فیلتر پلاریزه به این ترتیب کار می کنند: در یک موقعیت، شار نور عملاً از آنها عبور نمی کند، هنگامی که 90 درجه چرخانده می شود به طور کامل عبور می کند.

لطفاً توجه داشته باشید که تمام روشنایی فقط بر اساس چهار LED کوچک است (من فکر می کنم توان کل آنها بیش از 1 وات نیست).

سپس برای مدت طولانی به دنبال یک سنسور گشتم و صادقانه معتقد بودم که یک سوکت نسبتاً ضخیم خواهد بود. کاملا برعکس شد. در گوشی های چینی و کره ای، این سنسور از چند ورقه پلاستیکی تشکیل شده است که بسیار خوب و محکم به شیشه پنل بیرونی چسبانده شده اند:

در سمت چپ سنسور گوشی چینی و در سمت راست سنسور گوشی کره ای قرار دارد

سنسور مقاومتی گوشی چینی بر خلاف همتای گران‌تر آن از کره جنوبی، بر اساس طرح «ساده‌تر، بهتر» ساخته شده است. اگر اشتباه می کنم در نظرات تصحیح کنید، اما در سمت چپ در تصویر یک سنسور معمولی 4 پین و در سمت راست یک سنسور 8 پین است.

صفحه نمایش ال سی دی گوشی چینی

از آنجایی که نمایشگر گوشی چینی هنوز خراب بود و کره ای فقط کمی آسیب دیده بود، سعی می کنم با استفاده از مثال اول در مورد LCD صحبت کنم. اما در حال حاضر ما آن را به طور کامل نمی شکنیم، اما بیایید زیر یک میکروسکوپ نوری نگاه کنیم:

میکروگراف نوری خطوط افقی صفحه نمایش LCD یک تلفن چینی. عکس بالا سمت چپ به دلیل رنگ‌های "اشتباه" دید ما را فریب می‌دهد: نوار نازک سفید رنگ تماس است.

یک سیم دو خط پیکسل را به طور همزمان تغذیه می کند و جدا شدن بین آنها با استفاده از یک "اشکال الکتریکی" کاملاً غیرمعمول مرتب می شود (عکس سمت راست پایین). در پشت کل این مدار الکتریکی، مسیرهای فیلتر وجود دارد که با رنگ های مناسب رنگ آمیزی شده اند: قرمز (R)، سبز (G) و آبی (B).

در طرف مقابل ماتریس در رابطه با محل اتصال کابل، می توانید یک شکست رنگ مشابه، شماره آهنگ و همان سوئیچ ها را پیدا کنید (اگر کسی بتواند در نظرات توضیح دهد که چگونه این کار می کند، بسیار جالب است! ):

اتاق - اتاق - اتاق ...

این چیزی است که یک صفحه نمایش LCD در حال کار در زیر میکروسکوپ به نظر می رسد:

همین، حالا دیگر این زیبایی را نخواهیم دید، آن را به معنای واقعی کلمه له کردم و پس از کمی رنج، یک خرده از این قبیل را به دو تکه شیشه جدا تقسیم کردم که قسمت اصلی را تشکیل می دهد. از نمایشگر...

اکنون می توانید به تک تک تراک های فیلتر نگاه کنید. کمی بعد در مورد "نقاط" تاریک روی آنها صحبت خواهم کرد:

میکروگراف نوری فیلترها با نقاط مرموز...

و اکنون یک جنبه روش شناختی کوچک در مورد میکروسکوپ الکترونی. نوارهای همان رنگ، اما زیر پرتو میکروسکوپ الکترونی: رنگ ناپدید شده است! همانطور که قبلاً گفتم (به عنوان مثال، در همان مقاله اول)، برای یک پرتو الکترونی کاملاً "سیاه و سفید" است، چه با یک ماده رنگی تعامل داشته باشد یا نه.

به نظر می رسد همان راه راه است، اما بدون رنگ ...

بیایید نگاهی به طرف دیگر بیندازیم. ترانزیستورها روی آن قرار دارند:

در میکروسکوپ نوری - رنگی ...

و یک میکروسکوپ الکترونی - تصویر سیاه و سفید!

این در یک میکروسکوپ نوری کمی بدتر دیده می‌شود، اما SEM به شما امکان می‌دهد حاشیه‌های هر زیرپیکسل را ببینید - این برای نتیجه‌گیری زیر بسیار مهم است.

پس این مناطق تاریک عجیب چیست؟! مدت زیادی فکر کردم، مغزم را درگیر کردم، منابع زیادی را خواندم (شاید در دسترس ترین آنها ویکی بود) و اتفاقاً به همین دلیل انتشار مقاله را در روز پنجشنبه 23 فوریه به تعویق انداختم. و این نتیجه ای است که من به آن رسیدم (شاید من اشتباه می کنم - من را اصلاح کنید!).

فناوری VA یا MVA یکی از ساده‌ترین فناوری‌ها است، و فکر نمی‌کنم چینی‌ها چیز جدیدی ارائه کرده باشند: هر زیرپیکسل باید سیاه باشد. یعنی نور از آن عبور نمی کند (نمونه ای از یک صفحه نمایش کار و غیر کار داده شده است) ، با در نظر گرفتن این واقعیت که در حالت "عادی" (بدون تأثیر خارجی) کریستال مایع به اشتباه جهت گیری می کند و نمی دهد. قطبی شدن "ضروری"، منطقی است که فرض کنیم هر یک زیرپیکسل جداگانه فیلم LCD خود را دارد.

بنابراین، کل پانل از نمایشگرهای تک میکرو LCD مونتاژ می شود. یادداشت در مورد لبه های هر زیرپیکسل مجزا در اینجا به طور ارگانیک جا می گیرد. برای من، درست زمانی که مقاله را آماده می کردم، این به نوعی کشف غیرمنتظره تبدیل شد!

من از شکستن صفحه نمایش تلفن کره ای پشیمان شدم: بالاخره ما باید چیزی را به بچه ها و کسانی که برای گشت و گذار به دانشکده ما می آیند نشان دهیم. فکر نمی کنم چیز جالب دیگری برای دیدن وجود داشته باشد.

علاوه بر این، به خاطر خود ارضایی، مثالی از "سازماندهی" پیکسل ها از دو سازنده پیشرو ارتباط برقرار می کنم: HTC و Apple. آیفون 3 برای یک عمل بدون درد توسط فردی مهربان اهدا شد و HTC Desire HD در واقع مال من است:

عکس میکروگراف از صفحه نمایش HTC Desire HD

یک نکته کوچک در مورد صفحه نمایش HTC: من به طور خاص نگاه نکردم، اما آیا این نوار در وسط دو میکروعکس بالا می تواند بخشی از همان سنسور خازنی باشد؟

عکس های میکرو از نمایشگر آیفون 3

اگر حافظه ام درست باشد، HTC دارای صفحه نمایش superLCD است، در حالی که iPhone 3 دارای LCD معمولی است. صفحه نمایش به اصطلاح رتینا، یعنی یک LCD که در آن هر دو کنتاکت برای تعویض کریستال مایع در یک صفحه قرار دارند، سوئیچینگ در هواپیما - IPS، قبلاً در آیفون 4 نصب شده است.

امیدوارم به زودی مقاله ای با موضوع مقایسه فناوری های مختلف نمایشگر با پشتیبانی 3DNews منتشر شود. در حال حاضر، من فقط می خواهم به این واقعیت توجه کنم که صفحه نمایش HTC واقعاً غیرعادی است: مخاطبین روی زیرپیکسل های جداگانه به روشی غیر استاندارد قرار می گیرند - برخلاف آیفون 3 به نوعی در بالا قرار می گیرند.

و در نهایت در این قسمت اضافه می کنم که ابعاد یک ساب پیکسل برای یک گوشی چینی 50 در 200 میکرومتر، HTC 25 در 100 میکرومتر و آیفون 15-20 در 70 میکرومتر است.

جوهر الکترونیکی از یک سازنده معروف اوکراینی

بیایید، شاید، با چیزهای پیش پا افتاده شروع کنیم - "پیکسل ها"، یا بهتر بگوییم سلول هایی که مسئول تشکیل تصویر هستند:

میکروگراف نوری از ماتریس فعال نمایشگر E-Ink

اندازه چنین سلولی حدود 125 میکرومتر است. از آنجایی که ما از طریق شیشه ای که روی آن اعمال می شود به ماتریس نگاه می کنیم، از شما می خواهم به لایه زرد در "پس زمینه" توجه کنید - این آبکاری طلا است که متعاقباً باید از شر آن خلاص شویم.

پیش به سوی امبراسور!

مقایسه ورودی های افقی (چپ) و عمودی (راست)

در میان چیزهای دیگر، بسیاری از چیزهای جالب بر روی بستر شیشه ای کشف شد. به عنوان مثال، علائم موقعیت و مخاطبین، که ظاهراً برای آزمایش نمایشگر در تولید در نظر گرفته شده است:

ریزنگارهای نوری علائم و پد تست

البته اغلب این اتفاق نمی افتد و معمولا تصادفی است، اما نمایشگرها گاهی اوقات خراب می شوند. به عنوان مثال، این ترک به سختی قابل توجه، کمتر از یک موی انسان ضخیم است، می تواند برای همیشه لذت خواندن کتاب مورد علاقه خود درباره آلبیون مه آلود را در متروی خفه کننده مسکو از شما سلب کند:

اگر نمایشگرها خراب شد یعنی یکی بهش نیاز داره... مثلا من!

به هر حال، این همان طلایی است که من ذکر کردم - یک منطقه صاف "پایین" سلول برای تماس با کیفیت بالا با جوهر (در مورد آنها در زیر بیشتر توضیح می دهیم). ما طلا را به صورت مکانیکی حذف می کنیم و نتیجه این است:

شما جرات زیادی دارید. بیایید ببینیم آنها چه شکلی هستند! (با)

در زیر یک لایه نازک طلا، اجزای کنترلی ماتریس فعال پنهان شده است، اگر بتوان آن را به این نام نامید.

اما جالب ترین چیز، البته، خود "جوهر" است:

میکروگراف SEM جوهر روی سطح ماتریس فعال.

البته، یافتن حداقل یک میکروکپسول تخریب شده برای نگاه کردن به داخل و دیدن ذرات رنگدانه "سفید" و "سیاه" دشوار است:

میکروگراف SEM از سطح جوهر الکترونیکی

میکروگراف نوری "جوهر"

یا هنوز چیزی داخلش هست؟!

یا یک کره از بین رفته، یا از پلیمر نگهدارنده کنده شده است

اندازه تک تک توپ ها، یعنی برخی از آنالوگ های یک زیرپیکسل در E-Ink، می تواند تنها 20-30 میکرون باشد، که به طور قابل توجهی کمتر از ابعاد هندسی ساب پیکسل ها در نمایشگرهای LCD است. به شرطی که چنین کپسولی بتواند با نصف اندازه خود کار کند، تصویر به دست آمده در نمایشگرهای E-Ink خوب و باکیفیت بسیار دلپذیرتر از LCD است.

و برای دسر - ویدیویی در مورد نحوه عملکرد نمایشگرهای E-Ink زیر میکروسکوپ.