ساختار نمایشگر های LCD

خلاصه :
تكنولوژي LCD يا كريستال مايع از زماني در حدود يك دهه قبل براي اولين بار براي استفاده در كامپيوترهاي قابل حمل laptab پا به عرصه ظهور گذاشت.
فردريك يك گياه شناس اتريشي كاشف كريستال مايع است او مشاهده كرد زماني كه يك ماده شبيه كريستال مايع را ذوب مي‌كند اين مايع كه در ابتدا تيره بوده و با بالارفتن حرارت رنگ آن روشن‌ مي‌شود پس از خنك كردن مايع قبل از تبلور نهايي به رنگ آبي تبديل مي‌شود.

تلويزيون‌ها و مانيتورهاي LCD ساختاري ساندويچي مانند دارند.
دو نوع LCD در رايانه وجود دارد : LCD هاي ماتريسي فعال و غيرفعال كه بيشتر كامپيوترهاي laptab كريستال مايع ماتريسي فعال دارند.
LCD در نور مي‌تواند قطبيده شود و كريستال‌هاي مايع مي‌توانند منتقل شوند و جهت نور قطبيده شده را تغيير دهند. ساختار كريستال‌هاي مايع مي‌تواند از سوي جريان الكتريكي تغيير يابند و نيز مواد شفافي موجودند كه قادرند جريان الكتريسيته را هدايت كنند.

مقدمه

دنياي امروز دنياي فن‌آوريهاي پيشرفته مي‌باشد، هر روز از گوشه و كنار جهان خبر اختراعات و اكتشافات جديد به گوش مي‌رسد و يكي از اين ابداعات كه كم‌كم فراگير مي‌شود تكنولوژي LCD است.

قبل از LCD از مانيتورهاي CRT بيشتر استفاده مي‌شد اما بدليل مزيت‌هايي كه LCD نسبت به CRT دارد اميد است با افزايش توليد و بالارفتن تكنولوژي توليد مانيتورهاي LCD جايگزين مانيتورهاي CRT شود.

تاريخچه LCD
قبل از LCD مانيتورهاي CRT استفاده مي‌شد.
مانيتورهاي CRT :اين مانيتورها به مانيتورهاي لامپ اشعه كاتوديك يا مانيتورهاي مجهز به تفنگ كاتدي مشهور هستند. در اين مانيتورها سه تفنگ الكتروني با رنگ‌هاي قرمز، سبز و آبي وجود دارد كه الكترون‌ها را به سرعت به پشت صفحه نمايش پرتاب مي‌كند. سطح داخلي صفحه نمايش به يك ماده فسفري آغشته شده است كه در اثر برخورد الكترونها به يك نقطه از اين سطح فسفري، با سوختن فسفرها از آن نور منعكس مي‌شود.

LCD :تكنولوژي LCD يا كريستال مايع از زماني در حدود يك دهه قبل براي اولين بار براي استفاده در كامپيوترهاي قابل حمل Laptab پا به عرصه ظهور گذاشت.
LCD توسط يك اتريش به نام فردريك كشف شد كه مشاهدات او در اين مقاله آمده است.
امروز تلويزيونهاي رنگي، LCD ساختاري ساندويچ مانند دارند كه ساختار LCD و روشهاي ساخت آن را مورد بررسي قرار مي‌دهيم.
اصول نمايشگرهاي رنگي LCD هاي ماتريسي فعال و غيرفعال كه دو ساختار آنها و نيز تلويزيون و پروژكتور ويدئويي LCD از جمله مطالبي هستند كه در اين مقاله مي‌خوانيم.

مقايسه‌ي LCD با CRT
– از نظر اندازه و وزن، LCD با اختلاف بسيار زيادي جلوتر از CRT قرار دارد.
– از نظر كيفيت تصوير، تقريباً مساوي پيش مي‌روند اما در آينده بدليل محدوديت‌هاي CRT همچون قطر ثابت الكترون،LCD پيشي خواهد گرفت.
– از نظر وضعيت واقعي، تلويزيون‌هاي CRT 24 اينچ به ۲۳ اينچ نزديكترند. در حالي كه يك LCD 19 اينچ نزديك ۲۰ اينچ قطر دارد.

– از نظر قيمت كه مهمترين عامل است، LCDها بسيار گرانتر از CRT هستند كه در آينده با افزايش توليد و بالارفتن تكنولوژي توليد، اين مانع نيز از سر راه LCD كنار خواهد رفت.

كريستال مايع چيست؟
– LCD ها يا كريستال مايع اولين بار در سال ۱۸۵۵ از سوي يك گياه شناس اتريشي به نام فردريك رينيتز كشف شد او مشاهده كرد زماني كه يك ماده شبيه كريستال را ذوب مي‌كند اين مايع كه در ابتدا تيره بود و با بالارفتن حرارت رنگ آن روشن مي‌شود پس از خنك كردن مايع قبل از تبلور نهايي به رنگ آبي تبديل مي‌شود.

– كريستال مايع از نظر ماهيت ماده‌اي است نه جامد و نه مايع ولي به مايع نزديكتر است.
– و در صورتي كه از نظر الكتريكي برانگيخته شود، نور گذرنده از خود را تحت تأثير قرار مي‌دهد.

امروزه تلويزيون‌ها، مانيتورهاي LCD رنگي يك ساختار ساندويچي دارند.
TFT لايه نازك ترانزيستوري صفحه نمايش مايع است با ساختاري ساندويچي، كه كريستال مايع بين دو صفحه شيشه‌اي پر شده است.
شيشه TFT تعدادي پيكسل‌هاي نمايش دارد، و يك شيشه فيلتر رنگ، يك فيلتر رنگ براي توليد كردن رنگ دارد.

كريستال مايع بر طبق تفاوت در ولتاژ بين شيشه فيلتر رنگ و شيشه TFT حركت مي‌كند.

ساختار LCD با روشهاي ساخت
حال به شرح مختصر و فهرست وار ساختار مواد كريستال مايع و فرآ‎يند توليد يك LCD ساده‌ي ماتريسي مي‌پردازيم.
در ساختار ساندويچي، LCD هاي رنگي ساختاري دارند كه اجزاي آن به آرايشي ساندويچ مانند تبديل مي‌شوند اين اجزا عبارتند از :
۱٫ فيلتر پولاريزاسيون (شفاف سازي) كه نور ورودي و خروجي را كنترل مي‌كند.
۲٫ زير لايه‌ي شيشه‌اي كه فيلتر كردن الكتريسيته را از الكترودها متوقف مي‌سازد.

۳٫ الكترودهاي شفاف كه LCD را تحريك مي‌كنند به منظور عدم تداخل با مجتمع سازي رنگ تصوير، در اين الكترودها از يك ماده‌ي فوق‌العاده شفاف استفاده مي‌شود.

۴٫ لايه‌ي مسيردهي كه از فيلم (نوارهاي باريك) براي به صف كردن مولكولها در جهتي ثابت استفاده مي‌كند.
۵٫ كريستال‌هاي مايع.
۶٫ فضاگذار كه فضاي يكنواخت را بين صفحات شيشه‌اي حفظ مي‌كند.
۷٫ فيلتر رنگ كه از طريق استفاده از فيلترهاي قرمز، سبز و آبي رنگها را نمايش مي‌دهد.
۸٫ نور زمينه صفحه نمايش از پشت روشن است تا صفحه‌ي نمايش روشن‌تر باشد.
اصول نمايشگرهاي رنگي :
در سيستم‌هاي ماتريس- نقطه‌اي، نقاط سبز، آبي و قرمز، از طريق استفاده از فيلترهايي براي هر يك از سه رنگ اصلي به دست مي‌آيند. با تركيب كردن اين سه رنگ مي‌توان به انواع مختلف رنگها دست يافت.

 

LCD هاي ماتريسي فعال و غيرفعال :
دو نوع LCD در رايانه وجود دارد : LCDهاي ماتريسي فعال و غيرفعال.
نمايشگر ماتريسي فعال :
بيشتر كامپيوترهاي جديد laptab صفحه نمايش كريستال مايع ماتريسي فعال دارند.
LCD ماتريسي فعال ساختار لايه‌اي دارد.

در مزيت كريستال‌هاي مايع اين است كه به عنوان سوئيچ‌هاي كوچكي براي خاموش و روشن كردن پيكسل‌هاي تصوير استفاده مي‌شود.

يك LCD وسيله‌اي است كه از ۴ الگو يا واقعيت فيزيكي بهره مي‌گيرد :
اول اينكه نور مي‌تواند قطبيده شود، دوم اينكه كريستال‌هاي مايع مي‌توانند منتقل شوند و جهت نور قطبيده شده را تغيير دهند. سوم اينكه ساختار كريستال‌هاي مايع مي‌توانند از سوي جريان الكتريكي تغيير يابند و آخرين مورد اينكه موارد شفافي موجودند كه قادرند جريان الكتريسيته را هدايت كنند.

درون صفحه‌ها الكترودهاي شفاف و فيلترهاي رنگ هستند كه هر كدام به عناصر كوچكي كه SaB Pixel ناميده شده است تقسيم مي‌شوند.
نمايشگر ماتريس‌هاي غيرفعال :
ماتريس غيرفعال از يك شبكه‌ ساده براي تأمين شارژ پيكسل‌هاي موجود در روي نمايشگر استفاده مي‌كنند. ايجاد شبكه در واقع مرحله پردازش است كه با دو لايه شفاف آغاز مي‌شود. مواد كريستال مايع مابين دو لايه شفاف قرار خواهد گرفت يك فيلم قطبيده به بخش خارجي از هر يك از اين لايه اضافه مي‌شود. سيستم ماتريسي غيرفعال نواقصي دارد از جمله زمان پاسخ كوتاه و كنترل ولتاژ بدون دقت.

 

همانطور كه گفته شد ماتريس‌هاي غيرفعال از يك شبكه‌ ساده براي تأمين شارژ پيكسل‌هاي موجود روي نمايشگر استفاده مي‌كنند. ايجاد شبكه در واقع يك مرحله پردازش است كه 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 مي‌شوند كه معمولاً از جنس قلع هستند.
ستون‌ها و رديف‌ها به مدارهاي مجتمع(ICها) مرتبط مي‌شوند و زماني كه شارژ از سطر يا ستون خارج شود. اين مدارها، كنترل خواهد شد.
در ماتريس‌هاي LCD Passiae هيچ وسيله Swiching وجود ندارد و هر پيكسل براي بيشتر از يك فريم زماني آدرس دهي شده است.

آدرس دهي فعال محدوديت‌هاي مالتي پلكس كردن را به وسيله‌ي گنجاندن يك عنصر Swiching فعال حذف مي‌كند.
ساختار سيستم‌هاي تحريك ماتريسي :
ساختار سيستم‌هاي تحريك ماتريسي ساده :
الكترودهاي x بر روي زير لايه‌ي پايين سلول كريستال مايع قرار دارند و الكترودهاي y بر روي زيرلايه‌ي بالا هستند. سيگنال‌هاي الكتريكي با زمان‌بندي مناسب به اين الكترودها اعمال مي‌شود تا پيكسلهاي هدف انتخاب شوند.

ساختار سيستم‌هاي تحريك ماتريسي فعال :
در اين ساختار ترانزيستورهاي سوئيچينگ از نوع TFT و يا ديودهايي به هر پيكسل (Pixel) متصل است تا الكترودهاي x وy را خاموش و روشن كند. سيگنال‌هاي سوئيچينگ به الكترودهاي x اعمال مي‌شوند و سپس سيگنالهاي ويدئو به الكترودهاي y داده مي‌شوند.

تلويزيون LCD panel vision
تلويزيون‌هاي Projection اخيراً بسيار مورد توجه قرار گرفته‌اند. از يك LCD كوچك و چندين آينه براي توليد تصويري بزرگ استفاده مي‌شود. اين همان دليل پيكسلهاي بزرگ در اين تلويزيون‌هاست.
پروژكتور ويدئويي LCD : Projector Video LCD
اين دستگاهها از يك LCD بسيار كوچك براي هر رنگ و چندين آينه براي توليد تصوير بزرگ استفاده مي‌كند.
آموخته ايم كه ماده سه حالت جامد ، مايع و گاز دارد كه به تازگي هم دو حالت ديگر به آن اضافه شده است. جامدات شكل خاصي دارند، يعني مولكولهاي آنها موقعيت خاصي نسبت به يكديگر

داشته و نمي توانند آزادانه به هر سو حركت كنند . ولي مولكول هاي مايعات چنين قيدي نسبت به هم ندارندو در كل حجم آن در حركت اند . كريستالهاي مايع موادي هستند كه ظاهر مايع دارند، اما مولكولهاي آنها آرايش خاصي نسبت به يكديگر دارند ، درست مانند جامدات كه در شكل هم به راحتي ديده ميشود. به همين دليل كريستال مايع خصوصياتي شبيه به مايع و جامد داشته و به همين دليل با چنين اسم متناقضي خوانده مي شوند . اين مواد به شدت به دما حساس اند و

اندكي حرارت لازم است تا آنها را به مايع واقعي درآورد و يا اندكي سرما تا به معمولي تبديل شود. به همين دليل است كه LCD ها در مقابل تغييرات دما عكس العمل نشان داده و به عنوان دماسنج طبي استفاده مي شوند . جالب اين است كه به دليل همين حساسيت نمي توان از كامپيوترهاي كيفي يا نظاير آن در هواي بسيار سرد و يا مثلاً در آفتاب داغ ساحل دريا استفاده كرد . در اين وضعيت معمولاً LCD ها عكس العمل هاي عجيب و غريبي از خود نشان ميدهند .

ويژگي هاي مورد استفاده در LCD
انواع مختلفي از مواد شناخته شده اند كه در دماي معمولي چنين خصوصياتي دارند. اما دسته اي از آنهاهستند كه به جريان الكتريسيته هم حساس هستند و مولكولهاي آن متناسب با جريان برق ورودي مي چرخند و تغيير زاويه مي دهند . اين خصوصيت عجيب اثر جالبي هم دارد. وقتي نور از درون يك كريستال مايع اين چنين عبور كند، پلاريزاسيون يا قطبش آن هم جهت با مولكولهاي كريستال مي شود . از همين خاصيت براي LCD ها استفاده شد. با اين توضيح كه چون

كريستالهاي مايع شفاف و هادي الكتريسيته هستند ، به راحتي مي توان آنها را در جريان الكتريسيته قرار داد و نور را از آن عبور داد. براي اين كار به جز كريستال مايع به ۲ تكه از اين شيشه پلارويد يا قطبشگر هم نياز است. احتمالاً اين شيشه ها را ديده ايد. اگر دو تكه از اين شيشه ها را روي هم قرار دهيد. نور به راحتي از آن عبور مي كند . اما وقتي يكي از آنها را ۹۰ درجه نسبت به

ديگري بچرخانيد ، ديگر نور رد نمي شود . اين اتفاق به اين دليل روي مي دهد كه هر شيشه نو را فقط در جهت خاص محور خود عبور مي دهد . اگر دو شيشه هم محور باشند نور به راحتي عبور مي كند اما اگر محورها با هم زاويه ۹۰ درجه داشته باشند نور رد نخواهد شد . روش ساخت LCD

براي ساخت LCD دو شيشه پلارويد را با ۹۰ درجه اختلاف نسبت به يكديگر قرار مي دهند و يك كريستال مايع بين آنها مي گذارند . وقتي كريستال به جريان برق وصل نباشد؛ نور از قطبشگر اول مي گذرد و وارد كريستال مايع مي شود جهتش ۹۰ درجه تغيير كرده و به همين دليل از قطبشگر دوم هم عبور كرده و به چشم مي رسد. اما وقتي كه جريان به كريستال وصل باشد ،نور ديگر

چرخشي نخواهد داشت و نمي تواند از كريستال دوم عبور كند . ساختن يك LCD همان طور كه در بالا توضيح داده شد، بسيار ساده تر از آن است كه به نظر مي آيد . فقط به يك ساندويچ شيشه و كريستال نياز داريم. اما همين ساندويچ ساده ۸۰ سال پس از كشف كريستالهاي مايع ساخته شد. كريستال مايع را يك گياه شناس اتريشي در سال ۱۸۸۸ براي اولين بار در حين ذوب جامدي از مشتقات آلي كشف كرد . اما اولين LCD را يك كارخانه آمريكايي در سال ۱۹۶۸ ساخت .

تكنولوژي ساخت LCD هر روز متكامل تر شده و جاي بيشتري در صنايع امروز به خود اختصاص مي دهد . البته هنوز هم تحقيقات براي ساخت نمونه هاي بهتر و كاراتر اين وسيله ادامه دارد.
چرا LCD هاكريستالهاي مايع( liquid crystal) ناميده مي‌شوند؟

به نظر مي‌رسد عنوان كريستال مايع تضادي به همراه داشته باشد؛ عبارت كريستال(crystal) تداعي كننده يك ماده جامد نظير كوارتز (معمولا به سختي يك سنگ) است، در حالي كه مايع متفاوت از كريستال است. در اين مطلب خواهيد فهميد كه چگونه كريستال مايع ترفندهاي جالبي مي‌زند و پي به تكنولوژي اساسي كه باعث مي‌شود LCDها كار كنند، خواهيم برد. همچنين خواهيد آموخت كه چگونه ويژگي‌هاي عجيب كريستال‌هاي مايع مورد استفاده واقع مي‌شوند تا نوع جديدي از شاتر(shutter) ايجاد شده و چگونه شبكه‌هاي اين شاترهاي ريز، باز و بسته مي‌شوند(تا مدلهايي ايجاد نمايد كه اعداد، كلمات و تصاوير را به نمايش دهند.)

تاريخچه LCDها
امروزه به هر كجا كه بنگريم LCDها را مي‌بينيم، رشد اين تكنولوژي مدت زماني را سپري نمود. زمان طولاني از زمان كشف كريستالهاي مايع به كثرت كاربردهاي اين وسيله طي شد تا اينكه ما از استفاده اين وسيله لذت ببريم.
كريستالهاي مايع اولين بار در سال ۱۸۸۸ توسط يك گياه‌شناس اطريشي به نام فردريك رينيتزر(Friedrinch Rreinitzer) كشف شد. او مشاهده كرد زماني كه يك ماده شبيه كلستريل را ذوب مي‌كند (اسيد بنزوئيك كلستريل)، در ابتدا يك مايع تيره بوده و سپس در صورتي كه درجه حرارت بالا رود، روشن مي‌شود. پس از خنك كردن، مايع قبل از تبلور نهايي به رنگ آبي تبديل مي‌شود.

از ساخت آزمايشي اولين LCD در سال ۱۹۶۸، مدت ۸۰ سال مي‌گذرد. از آن هنگام سازندگان LCD گونه‌هاي ماهرانه و جالبي از اين وسيله را به لحاظ تكنولوژيكي توسعه دادند و LCDها را از لحاظ تكنيكي به سطح بالايي رساندند و روند رو به رشد تكنولوژي ساخت اين وسيله همچنان رو به فزوني است.

تاكنون مدل هاي متفاوتي از LCD ها مطرح و عرضه شده است :
– شركت IBM در سال ۱۹۸۱ مانتيورهاي CGA)Color Graphic Adapte) را معرفي كرد. مانتيورهاي فوق قادر به نمايش چهار رنگ با وضوح تصوير ۳۲۰ پيكسل افقي و ۲۰۰ پيكسل عمودي مي باشند.
– شركت IBM در سال ۱۹۸۴ مانيتورهاي EGA)Enhanced Graphiv Adapter) را معرفي كرد. مانيتورهاي فوق قادر به نمايش شانزده رنگ و وضوح تصوير ۳۵۰ * ۶۴۰ بودند.

– شركت IBM در سال ۱۹۸۷ سيستم VGA)Video Graphiv Array) را معرفي كرد. مانيتورهاي فوق قادر به نمايش ۲۵۶ رنگ و وضوح تصوير ۶۰۰ * ۸۰۰ بودند.
– شركت IBM در سال ۱۹۹۰ سيستم XGA)Extended Graphics Array) را معرفي كرد. سيستم فوق با وضوح تصوير ۶۰۰*۸۰۰ قادر به ارائه ۸/ ۱۶ ميليون رنگ و با وضوح تصوير ۷۶۸ * ۱۰۲۴ قادر به نمايش ۶۵۵۳۶ رنگ است . اغلب صفحات نمايشگر كه امروزه در سطح جهان عرضه مي گردند ، UXGA)Ultra Extended Graphics Array) استاندارد را حمايت مي نمايند. UXGA قادر به ارائه ۸ / ۱۶ ميليون رنگ با وضوح تصوير ۱۲۰۰ * ۱۶۰۰ پيكسل است .

 

كريستالهاي مايع ( liquid crystals)
همه ما مي‌دانيم كه ماده داراي سه حالت عمومي است؛ جامد، مايع و گاز. مولكولهاي جامدات هميشه و در همان محلي كه قرار دارند موقعيت خودشان را نسبت به بقيه حفظ مي‌كنند.
مولكولهاي موجود در مايعات برعكس جامدات هستند و قادرند وضعيت خودشان را تغيير دهند و در يك حالت غير عادي وجود دارند؛ در صورتي كه مواد فراواني هستند كه در يك حالت غير عادي وجود دارند؛ يعني به نوعي شبيه به يك مايع و نيز شبيه يك جامد! هستند. زماني كه مواد در اين حالت

قرار مي گيرند، مولكولهايشان گرايش دارند كه وضعيت خودشان را حفظ نمايند. شبيه مولكولهاي موجود در يك جامد. اما به طرف موقعيت‌هاي متفاوت نيز در حركت خواهند بود. شبيه مولكولهاي موجود در مايع. اين توضيحات بدين خاطر ذكر شد كه به اين نكته اشاره شود كه كريستالها هم مايع، جامد و يا مايع هستند.

بنابراين آيا كريستالهاي مايع شبيه جامدات عمل مي‌كنند يا مايعات و يا شبيه چيز ديگري؟
از شواهد بر مي‌آيد كه كريستالهاي مايع به حالت مايع نزديك‌تر هستند تا جامد. آنها مقادي متوسطي از گرما را دريافت كرده تا يك ماده مناسب را از يك حالت جامد به كريستال مايع تبديل

كنند و فقط مقدار بيشتري گرما را جهت تبديل همان كريستال مايع به حالت مايع واقعي دريافت مي‌كنند. به خاطر اين كه كريستالهاي مايع به درجه حرارت بسيار حساس هستند، آنها براي ساختن دماسنجها و … كاربرد دارند. دليل اينكه چرا صفحه نمايش يك كامپيوتر لپ‌تاپ در يك هواي سرد يا در خلال يك روز داغ در كنار ساحل به خوبي نمايش مي‌دهد، به خاطر همين كريستالها مي‌باشد!.

همانگونه كه انواع زيادي از جامدات و مايعات وجود دارد، انواع زيادي از مواد داراي خاصيت كريستال مايع نيز موجود است. بدليل حرارت و طبيعت مواد، كريستالهاي مايع در چندين حالات متفاوت مي‌توانند باشند. در اين مطلب درباره حالت نماتيك(nematic) از كريستالهاي مايع صحبت خواهيم كرد.

يك مشخصه از كريستالهاي مايع اين است كه تحت تاثير جريان الكتريكي قرار مي‌گيرند. يك نوع ويژه از كريستال مايع نماتيك، نماتيكهاي بهم تابيده (TN)ناميده مي‌شود. پراكندن يك جريان الكتريكي به اين كريستالهاي مايع، آنها را به درجات متنوعي بسته به مقدار ولتاژ جريان، از بهم تابيدگي خارج مي‌سازد. LCDها از اين كريستالهاي مايع استفاده مي‌كنند، به خاطر اينكه به جريان الكتريكي به عنوان كنترل گذر نور واكنش نشان مي‌دهند.

انواع كريستالهاي مايع
بيشتر مولكولهاي كريستال مايع به شكل تركه هستند و در گروه‌هاي ترموتروپيك(thermotropic) و ليتروپيك(lytrotropic) هستند. كريستالهاي مايع ترموتروپيك براي تغييرات در درجه حرارت يا در بعضي حالات، در فشار واكنش نشان مي‌دهند. واكنش كريستال مايع ليتروپيك كه در ساخت صابون و مواد پاك كننده استفاده مي‌شود، بستگي به نوع حلالي دارد كه مخلوط مي‌شوند.

كريستالهاي مايع ترموتروپيك يا از نوع ايزوتراپيك(isotropic) و يا نماتيك(nematic) هستند. تفاوتهاي كليدي اين دو در اين است كه مولكولها در مواد كريستالهاي مايع از نوع ايزوتراپيك در آرايش، بدون ترتيب هستند، در حالي كه نماتيك‌ها داراي نظم تعريف شده‌اي بوده وداراي مدل هستند.
در حال نماتيك، كريستالهاي مايع مي‌توانند بيشتر در راهي كه مولكولها خودشان جهت‌گيري

مي‌كنند طبقه بندي شوند. سماتيك، لايه‌هايي از مولكولها را ايجاد مي‌كند. تعداد فراواني از حالات سماتيك موجود است، نظير سماتيك نوع c كه مولكولها در يك لايه به يك زاويه‌اي از لايه قبلي زاويه‌دار مي‌شوند. حالت متداول ديگر حالت كلستريك (cholestric) مي‌باشد كه به نماتيك كايرال (chiral nematic) نيز شهرت دارد؛ در اين حالت مولكولها تا اندازه‌اي از يك لايه به لايه ديگر منحرف مي‌شوند و در يك ساختار مارپيچي شكل مي‌گيرند.

كريستالهاي مايع فروالكترونيك (FLC) (4)
از مواد كريستال مايع استفاده مي‌كنند كه داراي مولكولهاي كايرال هستند و در يك نظم سماتيك نوع C هستند. به خاطر اينكه طبيعت مارپيچي از اين مولكولها اجازه زمان پاسخ سوييچ ميكروثانيه‌اي را مي‌دهد، به طور اخص FLCها را براي نمايشگرهاي پيشرفته، مناسب مي‌سازد. كريستالهاي مايع فروالكترونيك با سطح مقاوم(SSFLC) (5) فشار كنترل شده را از طريق استفاده از سطح شفاف بكار مي‌گيرد؛ از حالت مارپيچي مولكولها، براي ايجاد سوييچ سريعتر جلوگيري مي‌كند.

ايجاد يك LCD ساده
تركيب ۴ 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 ۴ 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 ۹۰ 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 ۲ 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 ۲۵۶ 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: (۷)STN، (۸)DSTN ، (۱۰) FLC و (۱۰)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 ۴۰ 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
چطور صفحه نمایش LCD کار می‌کند؟

هر روز نمایشگرهای کریستال مایع یا LCD:Liquid Crystal Display را در اطراف خود می‌بینید. از تلفن همراهتان گرفته تا ساعت دیجیتالی یا نمایشگرهای تلویزیون و کامپیوتر.
نام کریستال مایع کمی نا آشنا و غیر معمول به نظر می‌رسد چون تصوری که از کریستال داریم ماده‌ای سخت و کاملاً جامد است. بیایید در این مورد بیشتر بدانیم و سپس به سراغ معرفي صفحه نمایش LCD برویم.

همه ما می‌دانیم که سه حالت ماده وجود دارد. جامد، مایع و گاز. مولکول‌های جامد در قید نیروی بین مولکولی هستند و به همین دلیل با نظم مشخصی جسمي معمولاً سخت را تشكيل مي‌دهند. در مقابل مولکول‌های مایع از نیروی جاذبه مولکولی کمتری برخوردار هستند ولی باز هم این نیرو به اندازه‌ای است که آن‌ها را با هم متحد قرار دهد و مانند گاز آزادانه در محيط، به صورت بي‌نظم حرکت نکنند.

در این میان بعضی مواد حالتی بین مایع و جامد به خود می‌گیرند. به این معنی که هم مانند جامد در قید نیروی بین مولکولی هستند و هم مانند مایع به حالت سیال حرکت می‌کنند. کریستال مایع بیشتر به حالت مایع تمایل دارد تا جامد.
با این حال مقدار گرمایی که برای مایع کردن کریستال جامد نیاز است تقریباً زیاد است. به همین دلیل است که صفحه نمایش‌های LCD در دماهای مختلف رفتار غیر عادی از خود نشان می‌دهند.
با توجه به نوع کریستال، انواع مختلفی از کریستال مایع وجود دارد. نوعی از کریستال مایع که از آن در ساخت LCD استفاده می‌شود نسبت به عبور جریان رفتار‌های مختلفی از خود نشان می‌دهد. یکی از این رفتار عبور و گسیل نور از خود است.

کریستال‌های مایع را به دو دسته تقسیم می‌کنند. نوعی از آن گرما گرا هستند و به تغییرات گرمایی واکنش نشان می‌دهند. نوع دیگر به تغییرات شیمیایی واکنش نشان می‌دهند.
نوع اول را نیز از نظر ساختار مولکولی به دو نوع تقسیم می‌کنند. نوعی که در شکل گیری در محیط به حالت تصادفی شکل می‌گیرد و نوع دیگری که خود حالت مشخص و آرایش مخصوصی دارد.

شکل گیری نوع دوم بستگی به اثر یک عامل خارجی دارد. این عامل می‌تواند یک جریان الکتریکی باشد و یا یک قالب فیزیکی که کریستال تحت آن شکل گیرد. كريستال مايع معمولاً حالتي گره مانند به خود مي‌گيرند ولي با عبور جريان رشته‌هاي آن‌ها از يكديگر باز مي‌شوند و به صورت منظم شكل مي‌گيرند.

در ساخت LCD چهار موضوع کلی وجود دارد:
• اینکه نور می‌تواند قطبی شود
• کریستال مایع می‌تواند نور را تغییر و از خود عبور دهد
• ساختار کریستال مایع با عبور جریان تغییر می‌کند
• و اینکه موادی شفاف وجود دارند که جریان را از خود عبور می‌دهند
برای ساخت LCD ابتدا نیاز به دو شیشه قطبی شده (Polarized) نیاز داریم. روی طرفی از شیشه که قطبی نشده است ماده‌ای پلاستیکی کشیده می‌شود. این ماده باعث می‌شود تا شبکه‌هایی بر روی سطح شیشه ایجاد شود.

سپس بر روی این لایه پلاستیکی، لایه‌ای از کریستال مایع نیز کشیده می‌شود. شبکه‌های تشکیل شده از پلاستیک به کریستال مایع شکل و فرم می‌دهند. سپس صفحه‌های شیشه قطبی شده که با روکش‌های پلاستیکی و کریستالی آماده شده‌اند را در ردیف‌های عمودی و افقی در مقابل یکدیگر قرار می‌دهند.

با عبور نور از هر كدام از لايه‌ها، سرعت و زاویه لرزش آن تغییر می‌کند. در انتها اگر زاویه و جهت گیری نور با شبکه تشکیل شده از پلاستیک بر بروی صفحه انتهایی مطابق باشد، نور از آن عبور می‌کند.
همانطور كه گفتيم با القاي جريان به كريستال مايع شكل گره مانند آن باز مي‌شود. در اين حالت نور را در زاويه و جهت‌ گيري متفاوت با خطوط شبكه مانند لايه بيروني قرار مي‌دهد و نور را از خود عبور نمي‌دهد و آن قسمت از كريستال تاريك‌تر به نظر مي‌رسد.

کریستال مایع به هیچ عنوان از خود نور گسیل نمی‌کند. به همین دلیل برای تشکیل تصویر به غیر از القای جریان، نیاز به منبع خارجی نور نیز داریم.
برای درک بهتر این مطلب به یک ساعت دیجیتالی نگاه کنید. قسمتی از صفحه که اعداد در آن نمایش داده نمی‌شوند روشن است. این نوع صفحه‌های LCD معمولاً دارای منبع نور خارجی نیستند و تنها نور محیط را بازتاب می‌دهند. سپس با القای جریان در کریستال مایع از انعکاس نور در قسمتی که می‌خواهیم آن را نمایش دهیم جلوگیری می‌کنیم و به جای ایجاد تصویر با روشن کردن، با خاموش کردن مناطقی از صفحه‌ای روشن تصاویر را نمایش می‌دهیم.

این نوع LCDها برای صفحه نمایش‌هایی مناسب هستند که تصاویری مشخص را همواره نشان می‌دهند. صفحه‌های ۷ قسمتی یا ۷Segment مثال مناسبی برای این نوع است.

در LCDهای رنگی از نوعی نور فلورسنت استفاده می‌شود و صفحه‌ای گسترده از این نوع لامپ نور را به طور مساوی می‌تاباند تا از متناسب بودن تصویر اطمینان حاصل شود.
LCDهای ماتریسی نیز نوع دیگری از نمایش‌گر‌های LCD هستند. برای ساخت اینگونه LCDها از دو لایه شیشه‌ای به استفاده می‌شود.

به یکی از این شیشه‌ها ردیف و به دیگری یک سطرها متصل می‌شوند. هر سطر به یک مدار مجتمع متصل می‌شود و هر کدام از نوعی ماده شفاف رسانا ساخته شده است. به این ترتیب با فرستادن جریان به هر پیکسل، کریستال مایع از هم باز می‌شود و نور را عبور نمی‌دهد. این نوع LCD مشکلات بزرگی از جمله زمان طولانی برای پاسخ دارد.

صفحه نمایش‌هایی که تصاویر رنگی را نشان می‌دهند دارای سه زیر- پیکسل سبز و آبی و قرمز هستند. برای ساخت هر پیکسل یک مدار مجتمع و یک خازن نیاز است. برای یک لپ‌تاپ ساده که LCD آن ۷۶۸×۱۰۲۴ پیکسل دارد ۲۳۵۹۲۹۶ خازن و IC استفاده شده است. مشکلی که در این میان رخ می‌دهد این است که اگر تنها یکی از ترانزیستور‌ها و یا خازن‌ها به صورت دقیق کار نکنند قسمتی از صفحه از کار می‌افتد.

با فراگیر شدن استفاده از LCD و بزرگتر ساختن و بیشتر کردن پیکسل‌ها، شانس داشتن ترانزیستور‌ها و خازن‌های معیوب بیشتر می‌شود و سازندگان هم اکنون به دنبال رفع اینگونه مشکلات و رسیدن به پیکسل‌های بیشتر و بالا بردن دقت و کیفیت نمایشگر‌ها LCD هستند.

نمایشگرهای کریستال مایع (LCD) به راه راست هدایت شده‌اند!
اول
نمایشگرهای کریستال مایع معروف به LCD از آن دسته دستگاه‌هایی هستند که عالم و آدم به‌خودشان حق می‌دهند تا درباره آن‌ها اظهارنظر کنند. اما کمتر کسی به فناوری بسیار زیبایی که در بطن این دستگاه نهفته است توجه می‌کند. عموم مرتبطان با دنیای IT این‌گونه می‌اندیشند که جایگزینی نمایشگرهای طناز LCD با نمونه‌های کاتودی (CRT) به سهولت ممکن نیست و سالیان بسیاری صرف خواهد شد تا این سوسول‌های کریستالی جای در پای قدرتمندان عرصه نمایش

(CRT) بگذارند. امکان دستیابی به کریستال ‌مایع در سال ۱۹۰۱ میلادی مطرح و در سال ۱۹۱۱ نیز ساختار و مشخصات آن را تشریح‌ شد. سال ۱۹۳۶ شرکت تلگراف بی‌سیم مارکونی حق امتیاز انحصاری تولید لامپ‌های نورانی کریستال ‌مایع را از آن خود کرد. این امر تا سال ۱۹۶۳ مسکوت ماند تا اینکه در این سال مقاله‌ای به ‌قلم دکتر جرج گری با عنوان ساختار مولکولی و خصوصیات

کریستال‌های‌ مایع منتشر شد. تلاش‌ها برای عملی ساختن ایده نمایشگر کریستال‌ مایع در سال‌های پایانی دهه ‌شصت میلادی با همت دکتر جرج گری و موسسه سلطنتی RRE انگلستان قدرت بیشتری گرفت که در نهایت با همکاری تیم تحقیقاتی دانشگاه Hull نخستین نمایشگرهای کریستال ‌مایع ساخته شدند. اولین LCD به‌ دردبخور توسط شرکت RCA در سال ۱۹۶۸ با

سرپرستی جناب جرج هیلمایر که بعدها شرکت Optel را بنیان نهاد معرفی شد. این LCD از فناوری DSM استفاده می‌کرد که بعدها توسعه یافت. اما اولین LCD آدمیزادی که قابل تولید انبوه و البته قابل اعتماد برای سرمایه‌گذاری بود، نه در آمریکا که در سوئیس و در سال ۱۹۷۰ پابر عرصه وجود نهاد. کار روی این سیستم‌ها شدت بیشتری گرفت.

دوم

اولین پانل نمایشگرهای LCD که از شیوه Active Matrix برای نمایش و مدیریت صفحه‌نمایش استفاده می‌کردند، در سال ۱۹۷۲ تولید شدند. دکتر پیتر برادی در سال ۱۹۷۵ برای توصیف شیوه مدیریت و تغییرات المان‌های تصویری این نمایشگرهای از واژه شبکه ‌فعال یا Active Matrix (AM) استفاده کرد که از لحاظ مفهومی و کارکرد واقعی در برابر شبکه غیرفعال یا Passive Matrix (PM) قرار می‌گیرند. در نمایشگرهای کریستال ‌مایع PM برای مدیریت پیکسل‌های هر ردیف یا ستون از

یک مدار الکتریکی استفاده می‌کردند. اطلاق نام Passive Matrix به‌معنی شبکه‌ غیرفعال به این نمایشگرها بدین علت بود که پیکسل‌های هر ستون یا ردیف تا زمان تغییر وضعیت توسط مدار الکتریکی موظف به حفظ شرایط روشنایی خود بودند. اما در نمایشگرهای کریستال ‌مایع ‌شبکه‌های فعال هر پیکسل یک ترانزیستور کنترلی اختصاصی داشت که شرایط هر پیکسل را به‌صورت جداگانه مدیریت می‌کرد. با این شیوه کیفیت نمایشگرها افزایش پیدا کرد و از طرفی میزان مصرف انرژی

 

 

 

توسط نمایشگر کاهش و نیز موضوع تجدید صفحات (Refresh) که در نمایشگرهای CRT معضلی بزرگ محسوب می‌شود، به‌کلی حل شد. ترانزیستورهای این نمایشگرها به‌صورت لایه‌ای نازک در پشت آن‌ها قرار گرفته و بدین‌ علت نام این نمایشگرها را Thin Film Transistor (TFT) می‌خوانند. در شیوه Active Matrix هر سلول کریستالی مانند یک خازن عمل می‌کند، بدین ‌صورت که تا زمانی ‌که وضعیت آن سلول تغییری نکرده‌ است، بار الکتریکی را در خود حفظ می‌کند که باعث شفافیت بیشتر و وضوح بیشتر این نمایشگرها نسبت به نمایشگرهای Passive Matrix خواهد شد.

سوم

نمایشگرهای شبکه‌ فعال TFT به چند دسته TN، IPS، MVA و PVA تقسیم می‌شوند. اغلب نمایشگرهای کنونی برپایه TN تولید می‌شوند، چراکه قیمت آن‌ها بسیار مناسب و ارزان‌تر از نمونه‌های دیگر است. گونه دیگر IPS نامیده می‌شود که در سال ۱۹۹۶ توسط Hitachi به‌منظور بهبود مشکل دید زاویه‌ای در نمایشگرهای TN معرفی شد. هرچه با زاویه افقی بازتری به سطح نمایشگرهای LCD نگاه کنید، کیفیت تصویر با افزایش زاویه کاهش پیدا خواهد کرد. مشکل اول IPS قیمت بالای پانل‌های آن و مشکل دیگر آن زمان پاسخ‌گویی بلندمدت آن تا ۵۰ میلی‌ثانیه است. به ‌بیان ساده، زمان پاسخ‌گویی (Response) که نمایشگرهای LCD از مهم‌ترین فاکتورها در کیفیت آن نمایشگر خواهد بود، به زمانی اطلاق می‌شود که هر پیکسل صرف می‌کند تا وضعیت خود را به‌شکل کامل تغییر دهد. البته تعریف فنی و دقیق زمان پاسخ‌گویی با چیزی که بیان کردیم

قدریدارد. تکنولوژی S-IPS برای بهبود ضعف‌های IPS معرفی شد و هم‌اکنون نیز TW-IPS توسط شرکت LG-Philips برای بهبود S-IPS معرفی شده است. در سال ۱۹۹۸ نیز Fujitsu فناوری MVA را که در واقع راه‌حل آشتی‌جویانه‌ای بود بین IPS و TN معرفی کرد. MVA تمام مشخصات یک نمایشگر خوب مانند زمان پاسخ‌گویی بسیار کوتاه، روشنایی خوب،

دید زاویه‌ای مناسب و نسبت تقابل رنگ‌های بسیاری عالی ارایه می‌کند و تنها مشکل آن قیمت تولید بالا و وجود رقیب قدرتمندی با نام TN است. Samsung به‌صورت مستقل شیوه PVA را عرضه و البته در برخی محصولات خود استفاده می‌کند که به‌نوعی توسعه‌یافته MVA محسوب می‌شود. S-PVA نیز توسط همین شرکت درحال توسعه است.

چهارم

شرکت‌های صاحب سبک در دنیای تولید پانل‌های LCD از انگشتان دو دست تجاوز نمی‌کنند. Sharp، Samsung، LG-Philips، NEC و AU Optronics از بزرگان این صنعت هستند. با نگاه اجمالی به فهرست تولیدکنندگان اصلی این محصول در دنیا می‌توان دریافت که کره‌جنوبی و تایوان اصلی‌ترین سهم در بازار تولید و فروش انواع نمایشگرهای عرضه شده در بازار جهانی را در اختیار دارند. تا اوایل اردیبهشت امسال شرکت‌های کره‌ای Samsung و LG-Philips حدود ۲۲ درصد سهم بازار و شرکت تایوانی AU Optronics که از زیرمجموعه‌های BenQ محسوب می‌شود، به‌تنهایی ۱۹ درصد سهم بازار را در اختیار داشتند. چند ماه قبل نیز شرکت AU Optronics که خود از ادغام دو شرکت Acer Display و Unipac Optoelectronics به‌وجود آمده است، اقدام به خرید شرکت

Quanta Disply از سازندگان تایوانی پانل LCD کرد تا سهم خود در بازار تولید این دستگاه را چهار درصد افزایش دهد. اتحاد در بین سازندگان پانل‌های LCD بسیار شایع شده است. کاهش هزینه R&D، طراحی، تولید و توزیع بهتر با استفاده از دو نام معتبر تجاری باعث توجه روزافزون شرکت‌ها به همکاری‌های دوجانبه شده ‌است. به‌عنوان مثال می‌توان از همکاری شرکت‌های ژاپنی NEC و

Matsushita تحت نام NEC Display Solution به‌عنوان متخصص در ساخت نمایشگرهای IPS، شرکت‌های Samsung و Sony تحت نام S-LCD به‌عنوان تولیدکننده انحصاری نمایشگرهای PVA و نیز ترکیب آسیایی اروپایی LG-Philips به‌عنوان داعیه‌دار فناوری TW-IPS و TN نام برد. لازم به‌ذکر است که AU Optronics عهده‌دار تولید تمام پانل‌های BenQ است.

Philips 170B7

در بازار نمایشگرهای LCD اروپا، شرکت هلندی Philips بدون رقیب است. بسیاری از محصولات توزیع ‌شده در اروپا در کارخانه این شرکت تولید و با نام‌های تجاری متفاوت در بازار توزیع می‌شوند. در خارج از حوزه اروپا، اما Philips نقش دیگری را بازی می‌کند، چراکه از بعد مالی حرف چندانی برای گفتن در برابر قدرتمندانی چون Samsung یا NEC نخواهد داشت، بنابراین در گستره جهانی این شرکت به‌جای سرمایه‌گذاری روی توزیع وسیع محصولات خود، دانش ‌فنی بالا و فناوری به‌روز خود را با قیمت بالا عرضه کرده و مهم‌ترین خریدار این دانش، LG Electronics ثروتمند جدید کره‌ای است

. این دو با تاسیس شرکت LG-Philips شیوه همکاری نوینی را بنیان نهاده‌اند. اما در این اشتراک مساعی، Philips به دانش ‌فنی و تخصص خود می‌نازد و LG Electronics نیز بر ثروت بالا و نفوذ خود در بازارهای جهانی تکیه دارد. از این همکاری Philips و LG Electronics هر دو منتفع شده و رابطه برنده-برنده وجود دارد. در بازار ایران که به‌گونه‌ای در کنف اختیار کره‌ای‌ها قرار دارد، نمایشگرهای Philips به‌شکل مناسبی در بازار توزیع نشده و تبلیغات موثری نیز برای شناساندن آن به عموم

مصرف‌کنندگان انجام نمی‌شود و به‌همین دلایل ساده است که نام Philips برای قاطبه خریداران در حوزه نمایشگرها ناآشنا و غیرقابل اعتماد است. کیفیت پانل و امکانات ارایه ‌شده برای نمایشگرهای LCD نقش مهمی در کیفیت کلی ایفا می‌کنند. به جرات می‌توان گفت که کیفیت پانل تولیدی این شرکت کم‌نظیر بوده و محصولات تولیدی تنها در امکانات جانبی با دیگر رقبا وارد چالش می‌شود. مدل معرفی ‌شده در این بخش از بعد کیفی در بالاترین سطح و از لحاظ قیمت در دسته ارزان‌ترها قرار گرفته ‌است. این مدل در بسیاری از سایت‌ها توصیه شده است.

NEC MultiSync LCD175VXM+

نمایشگرهای تولید شده NEC کمتر در ایران شناخته ‌شده است. نام این شرکت بیشتر با تلویزیون‌های CRT و پلاسما و نیز با دستگاه‌های نوری باکیفیت شناخته ‌شده‌ است. NEC شرکتی ژاپنی و فعال در حوزه‌های عام سخت‌افزار مانند قطعات نوری و نمایشگرها و نیز فعال در حوزه‌های خاص سخت‌افزاری مانند طراحی و تولید سیستم‌های پردازشی بزرگ است. اگر به یاد داشته باشید، چند سال پیش رکورد سریع‌ترین کامپیوتر محاسباتی دنیا با نام شبیه‌ساز زمین در اختیار NEC بود که در حال حاضر در اختیار سیستم محاسباتی Blue Gen شرکت IBM قرار دارد. با ذکر این مقدمه، پذیرش توانایی‌های این شرکت در تولید پانل‌های باکیفیت LCD سهل خواهد بود. مدل معرفی شده در این صفحه پس از محصول Philips در رده دوم قرار می‌گیرد. در مقدمه بالا گفته شد که NEC متخصص تولید نمایشگرهای TFT LCD با فناوری IPS است که توسط Hitachi توسعه داده شده است. NEC به‌‌کمک شرکت ژاپنی Matsushita که محصولات Panasonic را تولید می‌کند،

به‌همراه شرکت LG-Philips شیوه جدیدی را در ساخت پانل‌های بزرگ انتخاب کرده‌اند. درحال حاضر از این فناوری برای تولید پانل‌های ۴۲ اینچی برای تلویزیون‌های LCD استفاده می‌شود که روشنایی بیشتر و زاویه دید کناری بهتری را فراهم می‌کند. خانواده نمایشگرهای MultiSync بیست سال سابقه تولید دارند. این شیوه ابتدا در نمایشگرهای CRT و هم‌اکنون در نمایشگرهای LCD مورد استفاده قرار دارند. از فناوری TFT LCD نمی‌توان انتظار روشنایی لامپ داشت و به‌همین دلیل این شرکت تحقیقات پیوسته‌ای را برای توسعه نمایشگرهای جدیدی دنبال می‌کند که از لحاظ روشنایی همچون لامپ‌های کاتودی پرتوان هستند.

Samsung SyncMaster 770P

این شرکت یکی از چهار غول بزرگ کره‌جنوبی است که در اغلب حوزه‌ها اعم از نفت، کشتی‌سازی، تجهیزات مصرفی خودرو، بیمه، مشاوره مالی، ساختمان‌سازی، کامپیوتر، نیمه‌رساناها، موسسات فرهنگی و مطالعاتی و تولید لوازم خانگی درحال فعالیت است. نگاه اولیه به گستره فعالیت‌های این شرکت، شائبه سطحی ‌بودن این فعالیت‌ها را در ذهن ایجاد می‌کند. در پاسخ به این شبهه باید بگویم که Samsung سردمداران حوزه نیمه‌رساناهاست. بسیاری از فناوری‌‌های مورد استفاده در دنیای دیجیتال امروز توسط متخصصان این شرکت توسعه داده شده‌اند. همچنانکه در مقدمه آمده است، تکنولوژی PVA به‌عنوان یک راه‌حل جدید در ساخت نمایشگرهای TFT LCD توسط این

شرکت توسعه ‌یافته و به‌شکل انحصاری در محصولات آن استفاده می‌شود. در بین محصولات معرفی شده در این بخش، محصول Samsung از PVA به‌عنوان جایگزین TN استفاده کرده ‌است. PVA در ابتدای راه خود قرار دارد و چنان که باید نتوانسته است از تمام ظرفیت‌های خود در برابر TN استفاده کند، اما دیری نیست که TN باید رخت هجرت بربندد و میدان را به فناوری‌‌های جدید مانند DD-IPS، TW-IPS و PVA واگذار کند. نسخه اصلاح‌یافته PVA با نام S-PVA توسط متولی آن درحال تکمیل است. یکی از مشکلاتی که توسط PVA مرتفع شده ‌است، افزایش زاویه دید است.

استفاده از فناوری PVA در تولید پانل‌های TFT LCD باعث شده تا میزان دید زاویه‌ای در این نمایشگرها تا ۱۸۰ درجه افزایش یابد و به‌نوعی این مشکل از فهرست نواقص LCD حذف شود. کاهش زمان پاسخ‌گویی قابلیت دیگری است که Samsung خود را داعیه‌دار آن می‌داند. درحال حاضر نمایشگرهای این شرکت با زمان پاسخ‌گویی دو میلی‌ثانیه در خط مقدم قرار دارند.

LG Flatron L1732P

Flatron برای توصیف نمایشگرهای CRT صفحه تختی به‌کار می‌رود که هم از داخل و هم از خارج مسطح هستند. اینکه LG چه اصراری دارد تا دوطرف صفحه‌نمایش مسطح باشد، برای بنده و بسیاری دیگر نامعلوم است. در همین حال این شرکت برای نمایشگرهای TFT LCD که به‌صورت ذاتی مسطح هستند نیز از این واژه استفاده می‌کند. به‌مدد کمک‌های فنی و علم Optronics شرکت Philips و با سرمایه‌گذاری فراوان بخش تولید، نمایشگرهای LG وارد عرصه جهانی شد و البته موفقیت‌های بسیاری نیز کسب کرد. اغلب جوایزی که به نمایشگرهای LG تعلق گرفته مربوط به کیفیت طراحی ظاهری آن است، هرچند نسبت به‌ کیفیت کلی محصولات این شرکت نیز

نمی‌توان بی‌تفاوت بود. در بین مدل‌های معرفی شده در این صفحه، نمایشگر LG کمترین زمان پاسخ‌گویی را با چهار میلی‌ثانیه ارایه کرده است. درباره تفاوت‌های زمان پاسخ‌گویی و پاسخ به این پرسش که آیا بین زمان‌های پاسخ مرتبه اول محصولات مختلف، تفاوتی وجود دارد یا خیر و یا به‌بیان دیگر هدف از این پرسش، دست یافتن به این واقعیت بود که آیا بین زمان پاسخ‌گویی مورد ادعای دو میلی‌ثانیه‌ای Samsung با نمونه هشت میلی‌ثانیه‌ای تولید شده توسط BenQ تفاوت محسوسی

وجود دارد یا خیر، پاسخ بسیار جالب بود، نتیجه تحقیقات نشان‌دهنده تفاوت قابل اغماض بین زمان موجود است، یعنی بین دو میلی‌ثانیه تا ۱۲ میلی‌ثانیه در واقعیت چندان تفاوتی دیده نمی‌شود، چراکه تفاوت‌های اسمی تا قبل از پیاده‌سازی و ارایه نتیجه مطلوب فقط برای انجام تبلیغات موثر هستند. می‌توان گفت که از زمان آغاز همکاری و افزایش نظارت فنی Philips بر نمایشگرهای LG میزان اعتماد به این شرکت کره‌ای به‌دلیل اعمال نظارت‌های اروپایی افزایش یافته است.