پنل تلویزیون ال‌ای‌دی و ال‌سی‌دی (نمایشگر کریستال مایع) چگونه کار می‌کند؟

غالب وسایل دیجیتال امروزی، دارای نمایشگر هستند. نمایشگر های به کار رفته در ماشین حساب، تلویزیون LED و LCD، و نمایشگر موبایل، اکثرا از کریستال مایع برای تولید تصویر استفاده میکنند. این فناوری، به روش های مختلفی پیاده سازی میشود؛ و هر روش ویژگی های منحصر به خود را دارد. IPS, TN, VA, QLED برخی از تکنولوژی های معمول در تولید تصویر توسط کریستال مایع است. در ادامه با نحوه ی تولید تصویر، و ویژگی انواع پنل های مبتنی بر کریستال مایع آشنا میشویم.

غالب وسایل دیجیتال امروزی، دارای نمایشگر هستند. نمایشگر های به کار رفته در ماشین حساب، تلویزیون LED و LCD، و نمایشگر موبایل، اکثرا از کریستال مایع برای تولید تصویر استفاده میکنند. این فناوری، به روش های مختلفی پیاده سازی میشود؛ و هر روش ویژگی های منحصر به خود را دارد. IPS, TN, VA, QLED برخی از تکنولوژی های معمول در تولید تصویر توسط کریستال مایع است. در ادامه با نحوه ی تولید تصویر، و ویژگی انواع پنل های مبتنی بر کریستال مایع آشنا میشویم.غالب وسایل دیجیتال امروزی، دارای نمایشگر هستند. نمایشگر های به کار رفته در ماشین حساب، تلویزیون LED و LCD، و نمایشگر موبایل، اکثرا از کریستال مایع برای تولید تصویر استفاده میکنند. این فناوری، به روش های مختلفی پیاده سازی میشود؛ و هر روش ویژگی های منحصر به خود را دارد. IPS, TN, VA, QLED برخی از تکنولوژی های معمول در تولید تصویر توسط کریستال مایع است. در ادامه با نحوه ی تولید تصویر، و ویژگی انواع پنل های مبتنی بر کریستال مایع آشنا میشویم.

فهرست مطالب

ساختار پنل تلویزیون و نمایشگرها

۱- نور پس زمینه

هنگام سرهم کردن پنل، اولین قطعه ای که در سینی پنل قرار میگیرد، نور پس زمینه (بکلایت) است. نسل های اولیه ی نمایشگرها، از لامپ های مهتابی CCFL برای تولید نور استفاده میشد. مصرف برق، گرمای تولید شده و وزن زیاد، از مهمترین مشکلات این لامپ ها بود. امروزه از چند ردیف LED برای تولید نور استفاده میکنند. LED بسیار کم مصرف تر از CCFL است و طول عمر بیشتری دارد. این چراغ ها، تنها منابع نوری در نمایشگرهای LCD هستند. منبع نوری که باعث روشنایی صفحه می‌شود، نور پس زمینه است.

۲- سیستم نوری

برای یکدست کردن نور پس زمینه، از چند لایه ی طلقی و کاغذی استفاده می‌شود. نور مهتابی و ال ای دی، با برخورد و گذر از این لایه، در سطح پنل به صورت یکدست پخش میشود.

۳- ساندویچ شیشه ای

تا این مرحله، نوری یکدست در سطح پنل داریم. برای تغییر شدت نور در هر نقطه، از یک مجموعه‌ی شیشه‌ای استفاده می‌کنیم. این مجموعه (ساندویچ) از دو صفحه‌ شیشه (همراه با فیلتر و TFT) و کریستال‌مایع بین آنها تشکیل شده‌است. در ادامه به تشریح این اجزا می‌پردازیم.

۴- فیلتر پلاریزه

در عقب و جلوی این مجموعه‌ی شیشه‌ای، دو صفحه‌ی پلاریزه قرار گرفته‌است. فیلتر اول، نور پس زمینه را پلاریزه میکند. این نور پلاریزه شده، تنها در صورتی از فیلتر دوم عبور میکند که در زاویه ی مناسب قرار گرفته باشد. با تغییر زاویه ی این دو فیلتر نسبت به هم، میتوان شدت نور خروجی را کنترل کرد.
قطبش (پلاریته) نور: یکی از مشخصه های امواج الکترومغناطیسی (مانند نوری که میبینیم)، قطبش آن ها است. قطبش، یا پلاریته، جهت و نوع نوسان میدان الکتریکی در نور است. در حالت عادی نوری که از منابع مختلف تولید میشود، پلاریزه نیست و پرتوهای آن دارای چند نوع قطبش هستند. به نوری که پرتوهای آن تنها یک نوع پلاریته دارند، نور پلاریزه شده میگویند.
فیلتر های پلاریزه، فیلترهایی هستند که تنها اجازه ی عبور نور با قطبش معین را امکان پذیر می سازند. با عبور (یا انعکاس) نور از فیلترهای پلاریزه، پلاریته‌ی پرتوهای نور عبور کرده تنها در یک جهت خواهند بود و نور پلاریزه می‌شود.

۵- کریستال مایع

کریستال مایع، حالتی از ماده است که خواص هر دو حالت مایع و کریستال جامد را داراست. کریستال مایع مانند مایع جاری میشود؛ اما ساختار مولکول های سازنده ی آن مانند کریستال است. در بعضی از این مواد، میتوان جهت گیری ساختارهای کریستالی را با اعمال ولتاژ تغییر داد. نور مهمترین خاصیت کریستال ها، امکان تغییر مشخصه ی نور، به طور دقیق تر قطبش (پلاریته) نور است.

۶- فیلتر های رنگی (ساب پیکسل)

برای تولید رنگ در هر پیکسل، از سه رنگ قرمز، سبز و آبی استفاده میشود. سطح شیشه ی بیرونی، با فیلترهای رنگی پوشانده شده است. شدت نور در هر نقطه توسط کریستال مایع تغییر میکند، و با تغییر نسبت سه رنگ اصلی در هر پیکسل، میتوانیم رنگ های مختلف را تولید کنیم.

۷- TFT

آخرین لایه ی موجود روی شیشه ها، لایه ی نازک سیم ها و ترانزیستور (thin-film transistor) است. این لایه شامل ترانزیستور ها و خطوط انتقال داده و ولتاژ بر روی شیشه است. اتصال مدار های تلویزیون و مانیتور با این لایه، امکان تغییر ولتاژ در هر ساب پیکسل را فراهم میکند. یک تلویزیون Full-HD حدود شش میلیون ساب پیکسل دارد؛ و هر کدام از آنها جداگانه توسط شبکه ی سیم ها (TFT) کنترل میشوند.

۸- اتصالات پنل به برد

نحوه‌ی کارکرد پنل

گفتیم پنل تلویزیون از دو صفحه‌ی شیشه‌ای تشکیل شده‌است. روی شیشه فیلتر پلاریزه، TFT و فیلترهای رنگی قرار می‌گیرد. بین این صفحات توسط گلوله‌های کوچک شیشه‌ای (به قطر حدودا ۵ میکرون) فاصله ایجاد می‌شود تا بین دو صفحه کریستال مایع قرار بگیرد. لایه‌ی TFT با تغییر ولتاژ در محدوده‌ی هر ساب‌پیکسل، جهت کریستال‌ها را تغییر می‌دهد. در نتیجه‌ی چرخش کریستال‌ها، جهت قطبش نور عبوری از آن نیز تغییر می‌کند. اگر قطبش نور بعد از عبور از کریستال هم جهت فیلتر پلاریزه باشد، از آن عبور میکند (حداکثر روشنایی). اگر عمود بر فیلتر باشد، نوری از فیلتر نمی‌گذرد و به بیرون نمی‌رسد (تاریک شدن تصویر). بین این دو حالت، سایه‌های مختلف خاکستری تولید می‌شود. به این ترتیب برای تغییر نور در هر نقطه، کافی‌ست با اعمال ولتاژ مناسب، پلاریته‌ی نور را توسط کریستال مایع تغییر دهیم.

  • ساب‌پیکسل‌ها رنگ نور را به یکی از سه رنگ اصلی تغییر می‌دهند.
  • شدت نور در هر نقطه نیز توسط کریستال مایع به کمک فیلتر پلاریزه و لایه‌ی TFT تغییر می‌کند.
  • در نتیجه در هر پیکسل (متشکل از سه ساب‌پیکسل سبز-آبی-قرمز) می‌توان با ترکیب سه رنگ اصلی با شدت روشنایی مختلف، رنگ‌های متفاوت را تولید کرد.
  • از کنار هم قرار گرفتن پیکسل‌ها، تصویر تشکیل می‌شود.

تکنولوژی های پنل تلویزیون و نمایشگرهای کریستال مایع

شاید هنگام خرید تلویزیون و مانیتور به اصطلاحاتی مانند پنل TN، پنل IPS و یا نمایشگر OLED و QLED و Quantum Dot برخورد کرده باشید. این اصطلاحات، بیانگر تکنولوژی به کارگرفته در ساخت صفحه ی نمایش (پنل) تلویزیون و مانیتور است. هر فناوری نقاط ضعف و قدرت خود را دارد. در اینجا به برخی از انواع فناوری ها اشاره میکنیم.

  • TN

ظهور تکنولوژی TN، مهمترین قدم در فراگیر شدن LCD ها بوده است. این فناوری که در اولین نمایشگر های LCD عامه استفاده شده، به دلیل هزینه ی پایین تولید، همچنان مورد استفاده قرار میگیرد.
پنل های TN برتری های زیادی در مقایسه با تلویزیون ها و مانیتور های CRT دارند. وزن کمتر، هزینه ی تولید پایین تر، مصرف انرژی کمتر، نازک تر بودن، وضوح بالاتر تصاویر، رزولوشن بالاتر و تنوع بیشتر در اندازه، از برتری های پنل TN در مقایسه با نمایشگرهای CRT است. با این حال این فناوری کاستی هایی هم دارد. زاویه ی دید محدود، عدم توازن و یکدستی در نور پس زمینه و پیکسل ثابت/مرده از جمله مشکلات TN است.
در مقایسه با دیگر پنل های LCD، رنگ های TN مرده هستند؛ و زاویه ی دید بسیار پایین تری دارند.

  • IPS

تکنولوژی IPS حاصل تلاش برای رفع کاستی های پنل های TN و بهبود کیفیت تصاویر بوده است. پنل های IPS نسبت به TN زاویه ی دید بالاتری دارند. علاوه بر این، پنل های IPS رنگ های بیشتری تولید میکنند و کنتراست بالاتری دارند. به این دلایل، تصویر این پنل ها زنده تر و جذاب تر بنظر می آید.
از آنجا که هیچ فناوری یی بی نقص نیست، IPS هم نسبت به TN کاستی هایی دارد. زمان پاسخگویی طولانی تر پیکسل ها در IPS نسبت به TN، هزینه ی بالاتر ساخت، مصرف انرژی بیشتر و فریم ریت پایین تر، مهمترین کاستی های پنل های IPS در مقایسه با TN است.
با گذشت زمان، نسخه های بهبود یافته ی تکنولوژی IPS، مانند S-IPS و H-IPS بسیاری از این مشکلات را بهبود داده اند.

  • VA

پنل های VA، پلی بین TN و IPS هستند. VA به عنوان راه حلی برای ادغام برتری های IPS -زاویه ی دید بالا و رنگ های جذاب- و برتری های TN -هزینه ی تولید پایین و فریم ریت های بالا- معرفی شد. پنل های VA غالبا کنتراست بالاتری نسبت به دیگر پنل های LCD دارند. بزرگترین مشکل این فناوری، سرعت پایین پاسخگویی پیکسل ها است.

جمع بندی
اکثر تلویزیون ها و مانیتورها و نمایشگرهای امروزی، از نوع IPS هستند. تکنولوژی ها جدیدتر مانند OLED، از کریستال مایع برای کنترل نور و رنگ استفاده نمی‌کنند. هر تکنولوژی پنل، یکسری برتری و کاستی نسبت به انتخاب های دیگر دارد.

تلویزیون‌ها مستقل از شرکت سازنده‌ی آنها دارای ساختار و بردهای مشابهی هستند. لذا این مطالب درباره‌ی تلویزیون‌های سونی، سامسونگ، ال‌جی و … صدق می‌کند.

در صورتی که برد مین تلویزیون شما دچار مشکل شده، حتما دستگاه خود را به متخصصین مجرب بسپارید. باز کردن دستگاه توسط افراد ناآشنا، ممکن است صدمات بیشتری به دستگاه وارد کند.

همین الان تماس بگیرید!

مشاوره و اعلام هزینه‌ی تعمیر تلویزیون تنها با یک کلیک!

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *