การแสดงผลของจอ LCD

Liquid Crystal Display (LCD) –
ที่หลายๆคนเรียกว่า “จอแอลซีดี” หรือจอภาพผลึกเหลว ที่เรียกผลึกเหลวก็เพราะว่าสถานะของเจ้าผลึกเหลวนั้นอยู่ระว่าง ของแข็งกับของเหลว

การทำงาน LCD
เรามาคูโครงสร้างของจอภาพแบบ LCD ทั่วๆ ไปกันก่อน ส่วนประกอบหลัก ๆ ของจอภาพจะมีประมาณ 7 ส่วนด้วยกัน ชั้นในสุดจะเป็นหลอดฟลูออเรสเซน
เพื่อทำหน้าที่ให้แสงสว่างออกมา (ดังนั้นบางทีจึงเรียกกันว่าเป็นจอแบบ backlit
คือให้แสงจากด้านหลัง ซึ่งต่างจากจอ LCD ที่เราพบในอุปกรณ์ขนาดเล็กทั่วไป ที่มักจะเป็นจอขาว-ดำที่ไม่มีแหล่งกำเนิดแสง
แต่ใช้แสงที่ส่องจากด้านหน้าจอเข้าไปสะท้อนที่ฉากหลังออกมา ซึ่งไม่สว่างมากแต่ก็ประหยัดไฟกว่า
เครื่องคิดเลขเล็ก ๆ นาฬิกา หรือแม้แต่คอมพิวเตอร์ขนาดเล็กบางรุ่น เช่น palm ก็ยังใช้จอแบนี้)
ถัดมาเป็นส่วนของ diffuser หรือกระจกฝ้าที่ทำให้แสงที่กระจายออกมามีความสว่างสม่ำเสมอ
ส่วนที่สามจะเป็น polarizer ซึ่งก็คือฟิลเตอร์ชนิดหนึ่งที่ยอมให้คลื่นแสงในแนวใดแนวหนึ่งผ่านได้
แต่จะไม่ยอมให้คลื่นแสงในอีกแนวหนึ่งผ่านไปได้ ซึ่งส่วนมากนิยมจะวางให้คลื่นแสงในแนวนอนผ่านออกมาได้
ต่อมาก็จะเป็นชั้นของแก้วหรือ glass substrate ซึ่งทำหน้าที่เป็นฐานสำหรับขั้ว
electrode (ขั้วไฟฟ้า) ชั้นนอกถัดออกมาอีกก็จะเป็นชั้นของ liquid crystal หรือชั้นของผลึกเหลว
โดยจะมีชั้นถัดมาเป็นแผ่นแก้วปิดเอาไว้เพื่อไม่ให้ผลึกเหลวไหลออกมาได้ ส่วนชั้นนอกสุดจะเป็น
polarizer อีกชั้นหนึ่งซึ่งนิยมวางให้ทำมุม 90 องศากับ polarizer ตัวแรก ส่วนถ้าเป็นจอสีก็จะมีฟิลเตอร์สี
(แดง เขียว และน้ำเงิน) คั่นอยู่ก่อนที่จะถึง polarizer ตัวนอกสุด

ส่วนการทำงานของจอภาพแบบนี้
จะเป็นดังนี้ เริ่มแรกแสงที่เปล่งออกมาจากหลอดฟลูออเรสเซนจะส่องผ่าน diffuser ออกมา
แสงที่ผ่านออกมานี้จะมีคลื่นแสงกระจายอยู่ทุกทิศทุกทาง เมื่อนำแสงนี้มากระทบกับ
polarize ตัว polarizer จะกรองให้เหลือแต่คลื่นแสงในแนวนอนผ่านออกมาได้ เมื่อแสงผ่าน
polarizer ออกมาแล้วก็จะมาถึงชั้นของผลึกเหลว ซึ่งจะถูกกระตุ้น (charge) ด้วยกระแสไฟจากขั้วไฟฟ้าบน
glass substrate ผลึกเหลวที่กระตุ้นด้วยกระแสไฟฟ้าแล้วจะเกิดการบิดตัวของโมเลกุล
ซึ่งจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับกระแสไฟฟ้าที่ปล่อยเข้าไป โดยจุดที่ถูก charge มากที่สุดจะบิดตัวได้ถึง
90 องศา เมื่อแสงผ่านชั้นของผลึกเหลวนี้แล้วก็จะบิดตัวไปตาม โมเลกุลของผลึกเหลวด้วย
ต่อมาเมื่อแสงเดินทางมาถึง polarizer ตัวนอกสุดซึ่งจะยอมให้เฉพาะคลื่นแสงในแนวตั้งเท่านั้น
ผ่านออกมาได้ คลื่นแสงที่ถูกบิดตัวคามผลึกเหลวถึง 90 องศาก็จะผ่านตัว polarizer
ออกมาได้มากที่สุดกลายเป็นจุดสว่างให้เรามองเห็น ส่วนคลื่นแสงที่ถูกบิดตัวน้อยก็จะผ่านออกมาได้น้อย
ทำให้เราเห็นเป็นจุดที่มีความสว่างน้อย ส่วนคลื่นแสงส่วนที่ไม่ถูกบิดตัวเลย ก็จะไม่สามารถผ่าน
polarizer ออกมาได้ ทำให้กลายเป็นจุดมืดบนจอภาพ ส่วนถ้าเป็นจอแบบ LCD สี ก่อนที่แสงจะมาถึง
polarizer ตัวที่สองก็จะมีฟิลเตอร์สีทำให้แสงที่ออกมานั้นมีสีตามฟิลเตอร์นั้นด้วย

Passive-Matrix LCD

ในจอภาพแบบ passive-matrix
การกระตุ้น charge แต่ละจุดบนจอจะทำโดยการตรวจกวาด (scan) หรือส่งสัญญาณไปสร้างภาพหรือควบคุมการบิดตัวตรงจุดนั้น
ทั้งทางแนวตั้งและแนวนอน เริ่มจากจุดที่หนึ่ง (คอลัมน์ที่ 1) ในแถวที่ 1, จุดที่สองในแถวที่
1, จุดที่สาม... ไปเรื่อย ๆ แล้ววนกลับมาจุดแทรกในแถวที่สอง.... ไปเรื่อย ๆ ตามลำดับจนกว่าจะควบคุมทุกจุดบนจอ

Super-Twisted Nematic (STN)

จอภาพ passive matrix
รุ่นใหม่ ๆ มักจะมีกลไกที่เรียกว่า Super-Twisted Nematic หมายถึงโมเลกุลของผลึกเหลว
(Nematic Modecule) จะมีการบิดตัวได้มากกว่าปกติ เช่น เบี่ยงเบนแสงได้ถึง 180 หรือ
270 องศา (จากปกติที่เป็น 90 องศา) ทำให้ได้ภาพที่ดีขึ้น และได้พัฒนาไปเป็น Dual-scan
STN ในปัจจุบัน

Active-Matrix LCD โครงสร้างของจอภาพแบบ
Active ที่ต่างจากจอภาพแบบ Passive ก็คือในชั้นของ Glass substrate แทนที่จะเป็นขั้วไฟฟ้าธรรมดาก็จะเป็นทรานซิสเตอร์ที่สร้างจากแผ่นฟิล์มบาง
ๆ (ซึ่งเป็นที่มาของชื่อ TFT หรือ Thin Film Transistor) ทรานซิสเตอร์เหล่านี้ช่วยทำให้การ
charge ผลึกเหลวเป็นไปอย่างรวดเร็วและที่ดียิ่งขึ้น
ต้องการโหลดภาพประกอบได้เลย