آشنایی اولیه با LCM

1. منشا کریستال مایع:

در سال 1888 گیاه شناس اتریشی F. Reintzer کریستال مایع را کشف کرد. پس از تحقیقات طولانی مدت توسط دانشمندان ، در سال 1968 ، رادیو شرکت آمریکا (RCA) GH Heilmeiler کریستال مایع نماتیک را کشف کرد.

پدیده کدورت (یعنی اثر الکترواپتیکی) لایه نازک شفاف هنگام فعال شدن ، درک مردم از ساختار ، ویژگی ها و کاربردهای بلورهای مایع به صورت جهشی توسعه یافته است. در حال حاضر کریستال های مایع به طور گسترده ای در بسیاری از زمینه های فنی جدید مورد استفاده قرار گرفته اند و به حوزه جدیدی برای فیزیکدانان ، شیمی دانان ، زیست شناسان و دانشمندان الکترونیک تبدیل شده است.

2. LCD چیست

کریستال های مایع معمولاً جامد هستند و وقتی دما به نقطه شفافیت افزایش می یابد به مایعات شفاف تبدیل می شوند. این ترکیبی از سیالیت مایع و انکسار کریستال در محدوده دمایی مشخص است. بلورهای مایع با حالتهای معمول جامد ، مایع و گازی متفاوت هستند. به آن فاز کریستال مایع ، مزوفاز و فاز واسطه نیز گفته می شود. انگلیسی مایع است

بلورها دو طرفه بودن کریستال به تفاوت جهتی که نور از آن عبور می کند اشاره می کند و ضریب شکست متفاوت است.

3. انواع LCD

با درک تدریجی بلورهای مایع ، مشخص شد که مواد کریستال مایع اساساً ترکیبات آلی هستند و هر 200 نوع ترکیب آلی موجود

یکی از آنها دارای فاز کریستال مایع است. از نظر ترکیب و شرایط فیزیکی برای ظاهر شدن فاز بلور مایع ، کریستال های مایع را می توان به دو دسته کریستال های مایع گرمازدگی و بلورهای مایع لیوتروپیک تقسیم بندی کرد. بلورهای مایع تشکیل شده از مولکولهای میله ای شکل دارای سه نوع فاز کریستال مایع هستند: مرحله smectic (Smectic

کریستالهای مایع به خاک رس شبیه هستند) ، فاز نماتیک (کریستالهای مایع نماتیک به رشته ای اشاره دارند

و مرحله کلستروک (کریستالهای مایع کلستروک به کلسترول اشاره دارد).

4. کریستال مایع ترموتروپیک چیست

کریستال مایع تشکیل شده از حرارت دادن و حل شدن برخی از مواد آلی و از بین بردن شبکه کریستالی با حرارت دادن ، کریستال مایع ترموتروپیک نامیده می شود. این یک فاز کریستال مایع است که به دلیل تغییرات دما ظاهر می شود. مواد کریستال مایع که در حال حاضر برای نمایش استفاده می شود ، اساساً کریستال های مایع گرمازدگی هستند.

5. بلور مایع لیوتروپیک چیست

مقداری مواد آلی را در یک حلال خاص قرار دهید و کریستال مایع تشکیل شده از حلال که شبکه بلوری را از بین می برد ، کریستال مایع لیوتروپیک نامیده می شود. این یک فاز کریستال مایع است که به دلیل تغییر در غلظت محلول ظاهر می شود ، رایج ترین آن آب صابون و غیره است.

6. مشخصات بلورهای مایع smectic

کریستالهای مایع فاز اسمتیک از مولکولهای میله ای یا نواری شکل تشکیل شده اند. مولکول ها در لایه ها چیده شده اند. محورهای طولانی مولکولهای موجود در لایه موازی یکدیگر هستند و جهت آنها می تواند عمود بر صفحه باشد یا به صورت مایل به سطح مرتب شود. از آنجا که مولکول ها مرتب مرتب شده اند ، نظم آنها نزدیک به کریستال ها است و نظم دو بعدی دارد. موقعیت مرکز مولکولی جرم در لایه نامنظم است و می تواند آزادانه ترجمه شود ، به طوری که سیالیت دارد ، اما ضریب ویسکوزیته بسیار زیاد است. مولکول می تواند به جلو و عقب ، چپ و راست بلغزد ، اما نمی تواند بین لایه های بالا و پایین حرکت کند. به دلیل درجه بالایی از نظم ، مرحله smectic اغلب در محدوده دمای پایین ظاهر می شود.

7. ویژگی های کریستال مایع نماتیک

مولکولهای میله ای شکل کریستالهای مایع نماتیک نیز موازی جهت جهت مولکولی باقی می مانند ، اما ساختار لایه ای بلورهای مایع smectic ندارند. مرکز جرم مولکولها آشفته و بی نظم است ، اما جهت مولکولها (میله ها) تقریباً یکسان است ، به طوری که خواص نوری و الکتریکی مواد نماتیک ، یعنی ضریب شکست و ثابت دی الکتریک ، در امتداد و عمود بر هم متفاوت است. به این جهت ترتیب منظم دقیقاً به این دلیل که کریستال های مایع نماتیک از نظر نوری دو طرفه مثبت ، تک محوری و ناهمسانگردی ثابت دی الکتریک الکتریکی را نشان می دهند ، می توان از برق برای کنترل عملکرد نوری یا صفحه نمایش کریستال مایع استفاده کرد. در مقایسه با مرحله smectic ، کریستال مایع نماتیک دارای ویسکوزیته کم و از نظر سیالیت غنی است. دلیل این سیالیت عمدتا به این دلیل است که هر مولکول بلور مایع نماتیک به راحتی در جهت محور طولانی به راحتی حرکت می کند. چیدمان و حرکت مولکولها نسبتاً آزاد است و کاملاً به اثرات خارجی حساس هستند ، بنابراین از آنها بسیار استفاده می شود. در حال حاضر ، مواد کریستال مایع مورد استفاده در نمایشگرهای کریستال مایع ، مانند TN ، STN و غیره ، همه مواد کریستال مایع نماتیک هستند.

8. مشخصات بلورهای مایع کلستروک

کلسترول پس از استری شدن یا جایگزینی آن با هالوژن ، یک فاز کریستال مایع را ایجاد می کند که به آن کریستال مایع کلستروک گفته می شود. این نوع مولکولهای کریستال مایع به شکل مسطح ، در لایه ها چیده شده اند و مولکولهای موجود در لایه موازی یکدیگر هستند. جهت محور طولانی مولکولهای لایه های مختلف کمی تغییر می کند و آنها در یک ساختار مارپیچی در امتداد جهت طبیعی لایه قرار می گیرند. هنگامی که محور طولانی مولکولهای مختلف در امتداد جهت مارپیچ مرتب می شود ، از 360 عبور می کند. پس از تغییر ، به جهت اولیه باز می گردد. کریستالهای مایع کلسترویک نسبت به دما بسیار حساس هستند. وقتی دما تغییر می کند ، کریستال های مایع کلسترول رنگ های متفاوتی را نشان می دهند. در عمل ، اصل نمایش درجه حرارت کریستال مایع استفاده از یک سری کریستال مایع کلستروک است.

9. صفحه نمایش کریستال مایع چیست

ابتدا تعریف اثر الکترواپتیک را معرفی کنید. از آنجا که مولکولهای کریستال مایع دارای یک گشتاور دوقطبی ثابت هستند ، استفاده از میدان الکتریکی می تواند باعث حرکت محور مولکولهای کریستال مایع شود ، بنابراین ترتیب مولکولهای کریستال مایع تغییر می کند. در حالت نمایش خاص ، مولکولهای کریستال مایع ممکن است ناپایدار جریان داشته باشند و این حالت ناپایدار بسته به قدرت میدان الکتریکی تغییر می کند. در نتیجه ، عملکرد انتقال نور قطبی در داخل سلول کریستال مایع تغییر می کند ، انکسار دوگانه تغییر می کند و پدیده پراکندگی نور و غیره ، یعنی خواص نوری در سلول کریستال مایع تغییر می کند. این پدیده را اثر الکترواپتیکال بلور مایع می نامند.

برای استفاده از اثرات مختلف الکترواپتیکال بلورهای مایع ، تغییرات شرایط خارجی مانند میدان الکتریکی ، میدان مغناطیسی ، نور و دمای کریستال مایع را می توان در شرایط خاصی به سیگنالهای قابل مشاهده تبدیل کرد تا یک صفحه نمایش ایجاد کند. این صفحه نمایش کریستال مایع است.

10. مانیتورهای LCD سه نسل را پشت سر گذاشته اند

نسل اول در ماشین حساب و ساعت استفاده می شود. نسل دوم در ماشین های ترجمه الکترونیکی ، کنسول های بازی ، لوازم خانگی و تجهیزات آزمایش استفاده می شود. نسل سوم در تجهیزات مختلف اتوماسیون اداری و تجهیزات جدید انتقال اطلاعات در جامعه اطلاعاتی پیشرفته مانند رایانه های شخصی ، پردازنده های Word ، تلفن های همراه ، تلویزیون های رنگی قابل حمل و غیره استفاده می شود.

11. مزایای LCD

صفحه تخت ، اندازه کوچک ، وزن سبک ، حمل آسان ، مصرف برق کم ، ولتاژ کم رانندگی ، به عنوان مثال ، ولتاژ کار ماشین حساب 2 ~ 5 ولت ، مصرف برق حدود 0.01 مگاوات است ، می توان از باتری اکسید نقره استفاده کرد به مدت دو تا سه سال ؛ عمر طولانی ، به طور کلی بیش از 50،000 ساعت ؛ حاوی اشعه های مضر نیست ، بنابراین برای بدن انسان بی ضرر است و به راحتی باعث خستگی چشم نمی شود. نمایش غیرفعال ، شستشو با نور قوی آسان نیست و می تواند در یک محیط روشن نمایش داده شود. ساختار ساده ، بدون ماشین آلات پیچیده بخش و غیره.

12. ساختار اساسی صفحه نمایش کریستال مایع

نمایشگرهای مختلف کریستال مایع ساختارهای متفاوتی دارند ، اما ساختار اصلی آنها تزریق کریستال مایع بین دو لایه شیشه ای و مهر و موم کردن آنها با مواد آب بندی برای تشکیل یک سلول کریستال مایع است. ضخامت سلول سلول کریستال مایع به طور کلی چند میکرون (قطر موی انسان) است. دهها میکرومتر) ، شیشه بالا و پایین با قطبنده چسبانده می شوند و یک لایه نازک جهت گیری پلی آمید آلی در داخل بستر شیشه ای در سلول کریستال مایع پوشانده شده و در جهت خاصی مالیده می شود. سپس اتصالات ، مدارهای مجتمع ، مدارهای کنترل و درایو ، برد مدار چاپی ، منابع نور پس زمینه و قطعات ساختاری را با هم مونتاژ کنید.

13. اصل صفحه نمایش LCD

TN بگیرید

ال سی دی به عنوان مثال برای نشان دادن اصل نمایش صفحه نمایش کریستال مایع در نظر گرفته شده است. وقتی پلاریزر روی لایه های شیشه ای بالا و پایین سلول کریستال مایع که کریستال مایع در آن تزریق می شود چسبانده می شود و محورهای نوری پلاریزرهای بالا و پایین متعامد هستند (مشخصه قطبش تنها نور مجاز است برای عبور از جنبه خاصی) ، هنگامی که ولتاژی اعمال نمی شود ، به داخل تزریق می شود مولکول های کریستال مایع سلول کریستال مایع به ترتیب در امتداد شیارهای اصطکاک PI شیشه ای بالا و پایین (فیلم پلی آمید) در سطح مشترک قرار می گیرند ، بنابراین که مولکولهای کریستال مایع در سطح لایه های شیشه ای بالا و پایین سلول کریستال مایع در وضعیتی قرار گرفته اند که در شکل 90 پیچ خورده اند ، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است. وقتی نوری که از نور پس زمینه ساطع می شود از قطبی کننده فوقانی عبور می کند ، تنها نوری که در یک جهت ارتعاش می کند می تواند عبور کند. سپس ، مولکولهای کریستال مایع 90 درجه پیچیده می شوند تا به قطبنده پایینی برسند و به موازات محور قطبشگر پایینی ، که یک"؛ سفید" است ، عبور می کنند. حالت. هنگامی که ولتاژ اعمال می شود ، مولکولهای کریستال مایع تحت تأثیر شیارهای کوچک PI در لایه های شیشه ای فوقانی و تحتانی قرار نمی گیرند و در امتداد میدان الکتریکی در یک جهت ایستاده و 90 درجه با جهت قطبنده زیر پیچ می خورند. ، و نور نمی تواند از آن عبور کند ، و نور مسدود می شود. برای"؛ سیاه"؛ حالت. با ولتاژ خارجی یا بدون آن ، آرایش مولکول های کریستال مایع در سلول کریستال مایع تغییر می کند. اگر جهت محور قطبشگران بالا و پایین 90 باشد. آیا نوری که فقط در یک جهت ارتعاش می کند بتواند از سلول کریستال مایع عبور کند بستگی به این دارد که ولتاژ خارجی وجود داشته باشد یا خیر. آیا عبور می کند ، تعیین" ؛ سفید" ؛ و"؛ سیاه"؛ ، و تصویر روی LCD نمایش داده می شود. البته ، رنگهای میانی"؛ سفید"؛ و"؛ سیاه"؛ با پتانسیل میانی ولتاژ اعمال شده تعیین می شوند.

14. آنچه معمولاً LCD سفید و معمولاً LCD سیاه است

هنگامی که جهت محور قطبنده های بالا و پایین 90 باشد. هنگامی که ولتاژ اعمال شده وجود ندارد ، نور تابش شده می تواند از آن عبور کند و"؛ سفید" ؛. هنگامی که ولتاژ اعمال شده وجود دارد ، نور تابش شده مسدود شده و"؛ سیاه" ؛. این نوع صفحه نمایش کریستال مایع LCD معمولی سفید نامیده می شود. هنگامی که محور قطبش بالا و پایین

وقتی در یک جهت باشد و ولتاژ اعمال نشده باشد ، چراغ روشن کننده مسدود می شود و"؛ سیاه"؛ در این زمان ، و هنگامی که یک ولتاژ اعمال شده وجود دارد ، نور روشن کننده می تواند از آن عبور کند و"؛ سفید"؛ در این زمان. این نوع LCD معمولاً LCD مشکی نامیده می شود.

ساختاری که در آن عناصر فعال مانند ترانزیستورهای فیلم نازک یا دیودها با مواد کریستال مایع تزریق می شود LCD ماتریس فعال نامیده می شود. بنابراین ، نمایشگرهای کریستال مایع را می توان به دو دسته LCD ماتریس منفعل و LCD ماتریس فعال تقسیم کرد. LCD ماتریس منفعل و LCD ماتریس فعال روش های مختلف رانندگی و کاربردهای متفاوتی دارند.

سپس با توجه به مکانیسم نمایش:

LCD ماتریس غیر فعال و LCD ماتریس فعال را می توان به انواع مختلفی تقسیم کرد.

نمایشگرهای کریستال مایع متداول ساخته شده توسط اثر الکترو نوری تقریباً به شرح زیر است: TN-LCD ، STN-LCD ، HTN-LCD ، FSTN-LCD ، TFT-LCD و غیره.

16. ویژگی ها و برنامه های کاربردی TN-LCD

TN-LCD کریستال مایع نماتیک Twist است

مخفف عبارت Display ، یعنی صفحه نمایش کریستال مایع نماتیک پیچ خورده. ویژگی این حالت نمایش این است که مولکولهای کریستال مایع به طور قابل ملاحظه ای موازی با بستر چیده شده اند ، اما مولکولهای کریستال مایع بالا و پایین در آرایش پیچیده تراز شده اند و زاویه پیچش کلی 90 درجه است. TN-LCD صفحه نمایش کریستال مایع است که مردم قبلاً آن را کشف کرده بودند و همچنین پرکاربردترین ، متعددترین و ارزان ترین صفحه نمایش کریستال مایع است. صفحه نمایش ساعت های الکترونیکی ، ماشین حساب ، کنسول های بازی و ... که روزانه می بینیم بیشتر TN-LCD هستند.

17. ویژگی ها و برنامه های کاربردی STN-LCD

STN-LCD Super Twist Nematic است

کریستال مایع

مخفف Display ، یعنی صفحه نمایش کریستال مایع نماتیک فوق العاده پیچ خورده. از نظر ساختاری مشابه TN-LCD است ، با این تفاوت که زاویه چرخش 90 درجه نیست ، اما بین 180 درجه و 270 درجه است. اگرچه فقط زاویه پیچش متفاوت است ، اما اصل کار آن با TN-LCD کاملاً متفاوت است. STN-LCD در حال حاضر یک محصول میان رده است که توسط LCD تولید می شود. از ویژگی های نمایش اطلاعات بیشتر نسبت به TN-LCD برخوردار است. عمدتا در ابزارهای مختلف ، نمایشگرهای چینی ، نوت بوک ها ، رایانه های نوت بوک و غیره استفاده می شود.

18. ویژگی ها و برنامه های کاربردی HTN-LCD

HTN-LCD کریستال مایع نماتیک High Twist است

صفحه نمایش کوتاه برای صفحه نمایش کریستال مایع نماتیک با پیچ و تاب بالا. از نظر ساختاری مشابه TN-LCD و STN-LCD است ، با این تفاوت که زاویه چرخش بین 100 درجه تا 120 درجه است که بین TN-LCD و STN-LCD است. در حال حاضر تعداد زیادی HTN-LCD وجود ندارد و عملکرد آنها بین TN-LCD و STN-LCD است.

19. ویژگی ها و برنامه های کاربردی FSTN-LCD

STN-LCD فیلم Super Twist Nematic Liquid Crystal است

مخفف Display ، یعنی فیلم جبران کننده صفحه نمایش کریستال مایع نماتیک پیچ خورده. فیلم به فیلم جبرانی یا فیلم عقب ماندگی اشاره دارد. از طریق لایه ای از فیلم جبران مخصوص پردازش شده ، می تواند بر کاستی های STN-LCD غلبه کند و می تواند بر رنگ پس زمینه STN-LCD غلبه کرده و سیاه و سفید شود ، بنابراین برخی FSTN-LCD را STN-LCD با رنگ سیاه و سفید می نامند. حالت سفید

20. ویژگی ها و کاربردهای TFT-LCD

TFT-LCD کریستال مایع ترانزیستور نازک است

صفحه نمایش کوتاه برای صفحه نمایش کریستال مایع ماتریس فعال ترانزیستور فیلم نازک است. هر پیکسل آن توسط یک (یا چند) سوئیچ ترانزیستور فیلم نازک کنترل می شود. در حقیقت ، هر پیکسل یک صفحه نمایش کریستال مایع از نوع TN کوچک است. تصویر نمایش داده شده توسط این نوع صفحه نمایش واضح ، بدون سوسو ، زاویه دید گسترده (0.5) ، سرعت پاسخ سریع است و تقریباً هر مقیاس خاکستری را نشان می دهد ، و می تواند پس از افزودن یک فیلتر رنگی ، به نمایش رنگی برسد. در مقایسه با نمایشگرهای دیگر مانند STN و کریستالهای مایع فروالکتریک ، TFT-LCD هنوز از نظر مساحت بزرگ ، محتوای چند صفحه ای ، رنگ و مقیاس خاکستری بهترین است. مزایای استفاده از بسترهای شفاف مانند شیشه ، قابلیت نمایش انتقال ، عملکرد خوب انتقال سیگنال ، نمایش یکنواخت نیم تنه و نمایشگر با ظرفیت بالا را دارد. بالاترین کیفیت تصویر را می توان در روش ماتریس فعال بدست آورد. این محصول در حال حاضر گرانترین محصول در بازار LCD است. عمدتا در رایانه های نوت بوک ، تلویزیون های رنگی LCD و غیره استفاده می شود. فرایند تولید TFT-LCD نسبتاً پیچیده است و قیمت آن نسبتاً بالا است.

21. ویژگی ها و کاربردهای ECB-LCD

ECB-LCD کریستال مایع دو طرفه الکتریکی کنترل شده است

صفحه نمایش کوتاه عبارت است از صفحه نمایش کریستال مایع دو طرفه با کنترل الکترونیکی. این نوع صفحه نمایش ولتاژ را به سلول کریستال مایع اعمال می کند. به دلیل ناهمسانگردی دی الکتریک کریستال مایع ، آرایش مولکول های کریستال مایع تغییر می کند و منجر به تغییر دوشکستگی در سلول کریستال مایع می شود. اگر سلول کریستال مایع در دو قطبی کننده قرار گیرد ، تغییر ضریب شکست به عنوان تغییر در عبور نور آشکار می شود. این اثر الکترو نوری برای کنترل شکست دوگانه سلول کریستال مایع است (ECB:

کنترل برقی

دو طرفه) ، بنابراین به آن اثر ECB می گویند. اثر ECB به عنوان اصل کار یک عنصر نمایش چند رنگ کریستال مایع بسیار مهم است. این صفحه نمایش مناسب برای نمایش چند رنگ با صفحه نمایش بزرگ و بزرگنمایی است.

22. ویژگی ها و کاربردهای نمایشگرهای کریستال مایع فروالکتریک

صفحه نمایش کریستال مایع فرو الکتریکی که در حال توسعه است ، از کریستال مایع smectic فروالکتریک استفاده می کند ، که با سرعت پاسخ بسیار سریع (سطح میکروثانیه) و عملکرد ذخیره سازی تصویر مشخص می شود. پس از حذف سیگنال ولتاژ اعمال شده ، تصویر نمایش داده شده اصلی باقی می ماند.

23. ویژگیهای اساسی دستگاههای نمایشگر کریستال مایع

عملکرد صفحه نمایش کریستال مایع موارد مختلفی را تعیین می کند. ویژگی های اصلی عبارتند از صفحه نمایش رنگی LCD ، تعداد پیکسل ها (یعنی وضوح تصویر) و اندازه صفحه نمایش ، سطح پیکسل ، اندازه صفحه نمایش (محدوده نمایش) ، نسبت تصویر ، روشنایی ، نسبت دیافراگم ، درجه خاکستری و شماره رنگ ، کنتراست ، سرعت پاسخ ، معمولاً سفید ، معمولاً سیاه ، انتقال LCD ، اندازه بستر شیشه ای LCD. آنها را جداگانه معرفی کنید.

24. صفحه نمایش LCD رنگی

TFT LCD با استفاده از فیلم رنگی برای تابش و رنگ آمیزی با لامپ فلورسنت ، نمایش رنگی را تشخیص می دهد. وقتی نوری که از زیر لایه آرایه عبور می کند از فیلم رنگی (CF) عبور می کند ، رنگی می شود. LCD TFT

یک پیکسل به رنگهای اصلی RGB3 (قرمز ، سبز ، آبی) تقسیم می شود و هر یک با فیلم رنگی RGB مربوطه رنگ آمیزی می شود. این یک روش اختلاط افزودنی است که از فیلم رنگی برای ترکیب نور RGB برای به دست آوردن رنگ های مختلف استفاده می کند. نور نور پس زمینه توسط فیلم رنگی RGB به 3 رنگ تقسیم می شود. LCD که به عنوان یک شیر نور عمل می کند ، میزان نور 3 رنگ را متعادل کرده و تنظیم می کند تا رنگ مورد نظر را بدست آورد.

25. پیکسل ها و اندازه صفحه نمایش

LCD با مرتب کردن نقاط مختلف (کوچکترین واحد برای نمایش متن و تصاویر) تصاویر را برای ایجاد صفحه نمایش می دهد. کوچکترین واحد نقطه پیکسل نامیده می شود. در صفحه نمایش رنگی ، پیکسل ها به قرمز (R) ، سبز (G) و آبی (B) تقسیم می شوند و سه رنگ را با هم پیکسل می نامند و تقسیم این پیکسل به 1/3 نقاط RBG را ساب می نامند. پیکسل با توجه به تعداد پیکسل های مرتب شده بر روی صفحه ، نام LCD نیز متفاوت است.