หลักการทำงาน ของdisplay device แบบต

หลักการทำงาน ของdisplay device แบบต่างๆ
การทำงานของจอ CRT

จะทำงานอยู่ภายในหลอดสุญญากาศ โดยภายในจะมี Heater Element (ไส้หลอด) เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน จะเกิดความร้อนขึ้น ทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากวงโคจรรอบนิวเคลียสของอะตอม ในโมเลกุลของก๊าซที่บรรจุอยู่ภายในหลอดภาพ แล้วจึงถูกสนามไฟฟ้าจากแผ่นโลหะที่มีรูที่เจาะเอาไว้วางอยู่ด้านหน้า element นี้ ซึ่งรับแรงดันไฟฟ้าด้วยแรงดันที่สูง (High Volts) ซึ่งจะทำให้เกิดการแตกตัวของ ion ของก๊าซเฉื่อย แล้วเกิดการเรืองแสงเป็นสีน้ำเงินขึ้นที่บริเวณผิวหน้าของจอภาพ อันเนื่องมาจากพลังงานของลำอิเล็กตรอนที่พุ่งไปตกกระทบผิวจอ โดยเราควบคุมขนาด และตำแหน่งการตกกระทบของอิเล็กตรอนได้ ด้วยการใช้สนามแม่เหล็กไฟฟ้า หรือใช้สนามแม่เหล็กคล่อมที่ความกว้างของหลอดภาพ ต่อมาได้พัฒนาให้เพิ่มความสามารถด้านความคมชัด และความละเอียดของสี ด้วยการใช้ปืนอิเล็กตรอน (Electron Gun) พร้อมทั้ง เพิ่มจำนวนสนามแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้นที่บริเวณคอของหลอดภาพ เมื่อลำแสงอิเล็กตรอนพุ่งผ่านคอไปแล้ว จะถูกควบคุมด้วยการกราดตรวจ (Scan) ลำแสงอิเล็กตรอนในการพุ่งไปตกกระทบผิวจอหลอดภาพ ณ.ตำแหน่งที่ต้องการ ด้วยการใช้ขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าให้เบี่ยงเบนไปตามความต้องการ หลังจากอิเล็กตรอนพุ่งไปตกบนผิวจอภาพ ที่มีการฉาบเคลือบผิวด้วยสารฟอสฟอร์ (Phosphor — สารเคมีที่จะเรืองแสงเมื่อมีอิเล็กตรอนมาตกกระทบ) ทำให้เกิดเป็นจุดแสงที่สว่างและมืดบนจอได้

สำหรับจอสี ลำของอิเล็กตรอนที่ยิงออกมาก่อนจะถึงฟอสฟอร์จะต้องผ่านส่วนที่เรียกว่า หน้ากาก (Shadow Mask) ซึ่งแผ่นโลหะมีรูอยู่ตามจุดของฟอสฟอร์ เมื่อทำหน้าที่ช่วยให้ลำแสงอิเล็กตรอนมีความแม่นยำสูงขึ้นแล้ว ระยะระหว่างรูบนหน้ากาก (Shadow Mask) ก็คือ ระยะระหว่างแต่ละจุดที่จะปรากฏบนจอด้วย โดยเราจะเรียกว่า dot pitch จอภาพที่มีระยะ dot pitch ต่ำจะมีความคมชัดสูงกว่า แต่ละจุดบนจอภาพสี จะประกอบด้วยฟอสฟอร์ 3 จุด คือ สีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน อย่างละหนึ่งจุด
การยิงอิเล็กตรอนจะเริ่มจากมุมซ้ายบนและไล่ไปตามแนวนอน เมื่อสิ้นสุดจอก็จะกลับไปเริ่มต้นที่แถวถัดไป ซึ่งการย้ายแนวอิเล็กตรอน จากท้ายแถวหนึ่งไปยังจุดเริ่มต้นของแถวถัดไปนี้ เราเรียกว่า การกราดตรวจแบบแรสเตอร์ (Raster Scanning)

รูปที่ 1 แสดงภาพจอแบบ CRT

Liquid Crystal Display (LCD)

ที่หลายๆคนเรียกว่า “จอแอลซีดี” หรือจอภาพผลึกเหลว ที่เรียกผลึกเหลวก็เพราะว่าสถานะของเจ้าผลึกเหลวนั้นอยู่ระว่าง ของแข็งกับของเหลว


รูปที่ 2 แสดงส่วนประกอบของจอ
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) จะมีการ

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

หลักการทำงาน ของdisplay อุปกรณ์แบบต่าง ๆการทำงานของจอ CRT จะทำงานอยู่ภายในหลอดสุญญากาศโดยภายในจะมีองค์ประกอบเครื่องทำน้ำอุ่น (ไส้หลอด) เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านจะเกิดความร้อนขึ้นทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากวงโคจรรอบนิวเคลียสของอะตอมในโมเลกุลของก๊าซที่บรรจุอยู่ภายในหลอดภาพแล้วจึงถูกสนามไฟฟ้าจากแผ่นโลหะที่มีรูที่เจาะเอาไว้วางอยู่ด้านหน้าองค์นี้ซึ่งรับแรงดันไฟฟ้าด้วยแรงดันที่สูง (โวลต์สูง) ซึ่งจะทำให้เกิดการแตกตัวของไอออนของก๊าซเฉื่อยแล้วเกิดการเรืองแสงเป็นสีน้ำเงินขึ้นที่บริเวณผิวหน้าของจอภาพอันเนื่องมาจากพลังงานของลำอิเล็กตรอนที่พุ่งไปตกกระทบผิวจอโดเพิ่มยเราควบคุมขนาดและตำแหน่งการตกกระทบของอิเล็กตรอนได้ด้วยการใช้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าหรือใช้สนามแม่เหล็กคล่อมที่ความกว้างของหลอดภาพต่อมาได้พัฒนาให้เพิ่มความสามารถด้านความคมชัดและความละเอียดของสีด้วยการใช้ปืนอิเล็กตรอน (ปืนอิเล็กตรอน) พร้อมทั้งจำนวนสนามแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้นที่บริเวณคอของหลอดภาพเมื่อลำแสงอิเล็กตรอนพุ่งผ่านคอไปแล้วจะถูกควบคุมด้วยการกราดตรวจ (สแกน) ลำแสงอิเล็กตรอนในการพุ่งไปตกกระทบผิวจอหลอดภาพณ.ตำแหน่งที่ต้องการด้วยการใช้ขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าให้เบี่ยงเบนไปตามความต้องการหลังจากอิเล็กตรอนพุ่งไปตกบนผิวจอภาพที่มีการฉาบเคลือบผิวด้วยสารฟอสฟอร์ (ฟอสเฟอร์ — สารเคมีที่จะเรืองแสงเมื่อมีอิเล็กตรอนมาตกกระทบ) ทำให้เกิดเป็นจุดแสงที่สว่างและมืดบนจอได้สำหรับจอสีลำของอิเล็กตรอนที่ยิงออกมาก่อนจะถึงฟอสฟอร์จะต้องผ่านส่วนที่เรียกว่าหน้ากาก (Shadow พราง) ซึ่งแผ่นโลหะมีรูอยู่ตามจุดของฟอสฟอร์เมื่อทำหน้าที่ช่วยให้ลำแสงอิเล็กตรอนมีความแม่นยำสูงขึ้นแล้วระยะระหว่างรูบนหน้ากาก (หน้ากากเงา) ก็คือระยะระหว่างแต่ละจุดที่จะปรากฏบนจอด้วยโดยเราจะเรียกว่าจุดสนามจอภาพที่มีระยะจุดสนามต่ำจะมีความคมชัดสูงกว่าแต่ละจุดบนจอภาพสีจะประกอบด้วยฟอสฟอร์ 3 จุดคือสีแดงสีเขียวและสีน้ำเงินอย่างละหนึ่งจุด การยิงอิเล็กตรอนจะเริ่มจากมุมซ้ายบนและไล่ไปตามแนวนอนเมื่อสิ้นสุดจอก็จะกลับไปเริ่มต้นที่แถวถัดไปซึ่งการย้ายแนวอิเล็กตรอนจากท้ายแถวหนึ่งไปยังจุดเริ่มต้นของแถวถัดไปนี้เราเรียกว่าการกราดตรวจแบบแรสเตอร์ (การสแกนแบบราสเตอร์) รูปที่ 1 แสดงภาพจอแบบ CRTจอภาพผลึกเหลว (LCD) ที่หลายๆคนเรียกว่า "จอแอลซีดี" หรือจอภาพผลึกเหลวที่เรียกผลึกเหลวก็เพราะว่าสถานะของเจ้าผลึกเหลวนั้นอยู่ระว่างของแข็งกับของเหลว แสดงส่วนประกอบของจอรูปที่ 2จอแอลซีดีการทำงาน เรามาคูโครงสร้างของจอภาพแบบ LCD ทั่ว ๆ ไปกันก่อนส่วนประกอบหลักๆ ของจอภาพจะมีประมาณ 7 ส่วนด้วยกันชั้นในสุดจะเป็นหลอดฟลูออเรสเซนเพื่อทำหน้าที่ให้แสงสว่างออกมา (ดังนั้นบางทีจึงเรียกกันว่าเป็นจอแบบย้อนแสงคือให้แสงจากด้านหลังซึ่งต่างจากจอ LCD ที่เราพบในอุปถัดมาเป็นส่วนขกรณ์ขนาดเล็กทั่วไปที่มักจะเป็นจอขาวดำที่ไม่มีแหล่งกำเนิดแสงแต่ใช้แสงที่ส่องจากด้านหน้าจอเข้าไปสะท้อนที่ฉากหลังออกมาซึ่งไม่สว่างมากแต่ก็ประหยัดไฟกว่าเครื่องคิดเลขเล็กๆ นาฬิกาหรือแม้แต่คอมพิวเตอร์ขนาดเล็กบางรุ่นเช่นปาล์มก็ยังใช้จอแบนี้)องแผ่นกระจายแสงหรือกระจกฝ้าที่ทำให้แสงที่กระจายออกมามีความสว่างสม่ำเสมอส่วนที่สามจะเป็นโพลาไรเซอร์ซึ่งก็คือฟิลเตอร์ชนิดหนึ่งที่ยอมให้คลื่นแสงในแนวใดแนวหนึ่งผ่านได้แต่จะไม่ยอมให้คลื่นแสงในอีกแนวหนึ่งผ่านไปได้ซึ่งส่วนมากนิยมจะวางให้คลื่นแสงในแนวนอนผ่านออกมาได้ต่อมาก็จะเป็นชั้นของแก้วหรือกระจกพื้นผิวซึ่งทำหน้าที่เป็นฐานสำหรับขั้วอิเล็กโทรด (ขั้วไฟฟ้า) ชั้นนอกถัดออกมาอีกก็จะเป็นชั้นของผลึกเหลวหรือชั้นของผลึกเหลวโดยจะมีชั้นถัดมาเป็นแผ่นแก้วปิดเอาไว้เพื่อไม่ให้ผลึกเหลวไหลออกมาได้ส่วนชั้นนอกสุดจะเป็นโพลาไรเซอร์อีกชั้นหนึ่งซึ่งนิยมวางให้ทำมุม 90 องศากับโพลาไรเซอร์ตัวแรกส่วนถ้าเป็นจอสีก็จะมีฟิลเตอร์สี (แดงเขียวและน้ำเงิน) คั่นอยู่ก่อนที่จะถึงโพลาไรเซอร์ตัวนอกสุดส่วนการทำงานของจอภาพแบบนี้จะเป็นดังนี้เริ่มแรกแสงที่เปล่งออกมาจากหลอดฟลูออเรสเซนจะส่องผ่านกระจายแสงออกมาแสงที่ผ่านออกมานี้จะมีคลื่นแสงกระจายอยู่ทุกทิศทุกทางเมื่อนำแสงนี้มากระทบกับ polarize ตัวโพลาไรเซอร์จะกรองให้เหลือแต่คลื่นแสงในแนวนอนผ่านออกมาได้เมื่อแสงผ่านโพลาไรเซอร์ออกมาแล้วก็จะมาถึงชั้นของผลึกเหลวซึ่งจะถูกกระตุ้น (ชาร์จ) ด้วยกระแสไฟจากขั้วไฟฟ้าบนกระจกพื้นผิวผลึกเหลวที่กระตุ้นด้วยกระแสไฟฟ้าแล้วจะเกิดการบิดตัวของโมเลกุลซึ่งจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับกระแสไฟฟ้าที่ปล่อยเข้าไปโดยจุดที่ถูกค่า มากที่สุดจะบิดตัวได้ถึง 90 องศาเมื่อแสงผ่านชั้นของผลึกเหลวนี้แล้วก็จะบิดตัวไปตามโมเลกุลของผลึกเหลวด้วยต่อมาเมื่อแสงเดินทางมาถึงโพลาไรเซอร์ตัวนอกสุดซึ่งจะยอมให้เฉพาะคลื่นแสงในแนวตั้งเท่านั้นผ่านออกมาได้คลื่นแสงที่ถูกบิดตัวคามผลึกเหลวถึง 90 องศาก็จะผ่านตัวโพลาไรเซอร์ออกมาได้มากที่สุดกลายเป็นจุดสว่างให้เรามองเห็นส่วนคลื่นแสงที่ถูกบิดตัวน้อยก็จะผ่านออกมาได้น้อยทำให้เราเห็นเป็นจุดที่มีความสว่างน้อยส่วนคลื่นแสงส่วนที่ไม่ถูกบิดตัวเลยก็จะไม่สามารถผ่านโพลาไรเซอร์ออกมาได้ทำให้กลายเป็นจุดมืดบนจอภาพส่วนถ้าเป็นจอแบบ LCD สีก่อนที่แสงจะมาถึงโพลาไรเซอร์ตัวที่สองก็จะมีฟิลเตอร์สีทำให้แสงที่ออกมานั้นมีสีตามฟิลเตอร์นั้นด้วยPassive Matrix LCD ในจอภาพแบบ passive matrix การกระตุ้นชาร์จแต่ละจุดบนจอจะทำโดยการตรวจกวาด (สแกน) หรือส่งสัญญาณไปสร้างภาพหรือควบคุมการบิดตัวตรงจุดนั้นทั้งทางแนวตั้งและแนวนอนในแถวที่เริ่มจากจุดที่หนึ่ง (คอลัมน์ที่ 1) 1 จุดที่สองในแถวที่ 1 จุดที่สาม... ไปเรื่อยๆ แล้ววนกลับมาจุดแทรกในแถวที่สอง... ไปเรื่อยๆ ตามลำดับจนกว่าจะควบคุมทุกจุดบนจอ บิดสุด ๆ ผลึกเหลว (STN) จอภาพ passive matrix รุ่นใหม่ๆ มักจะมีกลไกที่เรียกว่า Super-Twisted ผลึกเหลว (ผลึกเหลว Modecule) หมายถึงโมเลกุลของผลึกเหลวจะมีการ