آشنایی با فن آوری صفحه نمایشگر lcd

آشنایی با فن آوری صفحه نمایشگر lcd :

اگر از کاربران رایانه باشید، احتمالا اسم هایی از قبیل مانیتور فلت و lcd ها را شنیده اید.
لغت هایی که امروزه به قدری باب شده اند که حتی کودکان 5،6 ساله هم که گاهی آنها را به زبان می آورند. احتمالا هر روزه از وسایل متفاوتی استفاده می کنیم که شامل lcdها هستند.
رایانه های لپ تاپ ، برخی مانتیورها، ساعتهای دیجیتالی، اجاقهای مایکروویو، دستگاه پخش سی دی و دستگاه های الکترونیکی فراوان دیگر شامل lcd ها هستند.
برای تشخیص lcd بودن یک صفحه کافی است برای چند ثانیه انگشت خود را روی آن صفحه قرار دهید و حرکت امواج را در ناحیه اطراف دستتان مشاهده کنید.
البته این کار به هیچ عنوان توصیه نمی شود چرا که در درازمدت به مانیتور شما آسیب می رساند.

ساختار lcd یا liquid crystal display :


lcd به دلیل مزیت هایی از قبیل نازک بودن ، وضوح بیشتر و مصرف برق کمتر، متداول شده اند. Lcd ها یا کریستال های مایع اولین بار در سال 1988 از سوی یک گیاه شناس اتریشی به نام فردریک رینیتز کشف شد.
او در مورد نقشی كه كلسترول در گیاهان بازی می كرد تحقیق می كرد.
یكی از آزمایشات او در معرض حرارت قرار دادن ماده بود.
رینیتز كشف كرد كریستالها در دمای 14/5 درجه تبدیل به سیال و یك حالت ابری می شدند و در دمای 178/5 درجه یك مایع واقعی بودند.
او اكتشافش را با اتو لهمان یك فیزیكدان آلمانی كه كشف كرده بود مایعات خواص مشابه كریستال دارند در میان گذاشت.
به خصوص راجع به رفتار آن زمانیكه به آن نور تابانده می شد بنابراین نام آن بوسیله اتولهمان به این صورت نام گذاری شد:

كریستال مایع.

از ساخت آزمایشی اولین lcdدر سال 1986 ، مدت 18 سال می گذرد.
از آن هنگام سازندگان lcdها آن را به لحاظ تکنولوژیکی توسعه دادند و lcdها را از لحاظ تکنیکی به سطح بالایی رساندند و روند رو به رشد فناوری ساخت این وسیله همچنان رو به فزونی است .

ماده سه حالت جامد، مایع و گاز دارد که به تازگی هم دو حالت دیگر به آن اضافه شده است.
جامدات شکل خاصی دارند، یعنی مولکول های آنها موقعیت خاصی نسبت به یکدیگر داشته و نمی توانند آزادانه به هر سو حرکت کنند.
ولی مولکول های مایعات چنین قیدی نسبت به هم ندارندو در کل حجم آن در حرکت اند.
کریستال‌های مایع موادی هستند که ظاهر مایع دارند، اما مولکول‌های آنها آرایش خاصی نسبت به یکدیگر دارند، درست مانند جامدات.
به همین دلیل کریستال مایع خصوصیاتی شبیه به مایع و جامد داشته و به همین دلیل با چنین اسم متناقضی خوانده می شوند.
این مواد به شدت به دما حساس اند و اندکی حرارت لازم است تا آنها را به مایع واقعی درآورد و یا اندکی سرما تا به معمولی تبدیل شود.
به همین دلیل است که lcd ها در مقابل تغییرات دما عکس العمل نشان داده و به عنوان دماسنج طبی استفاده می شوند.
جالب این است که به دلیل همین حساسیت نمی توان از کامپیوترهای کیفی یا نظایر آن در هوای بسیار سرد و یا مثلاً در آفتاب داغ ساحل دریا استفاده کرد.
در این وضعیت معمولاً lcd ها عکس العمل های عجیب و غریبی از خود نشان می دهند .
کریستال های مایع بسته به چگونگی تحریک و نحوه آرایش مولکول ها به گروه های مختلفی تقسیم می شوند.
این نوع کریستال ها نسبت به تغییر دما و در بعضی موارد فشار واکنش نشان می دهند و جهت گیری مولکول‌ها در آنها از الگوی خاصی پیروی می کند که اغلب یک منشا خارجی جهت دهنده دارد.
از شواهد برمی آید که کریستال های مایع به حالت مایع نزدیک تر هستند تا جامد.

تصویر2:

ویژگی های مورد استفاده در lcd :


انواع مختلفی از مواد شناخته شده اند که در دمای معمولی چنین خصوصیاتی دارند.
اما دسته ای از آنها هستند که به جریان الکتریسیته هم حساس هستند و مولکول‌های آن متناسب با جریان برق ورودی می چرخند و تغییر زاویه می دهند .
این خصوصیت عجیب اثر جالبی هم دارد.
وقتی نور از درون یک کریستال مایع این چنین عبور کند، پلاریزاسیون یا قطبش آن هم جهت با مولکول‌های کریستال می شود .
از همین خاصیت برای lcd ها استفاده شد.
با این توضیح که چون کریستال‌های مایع شفاف و هادی الکتریسیته هستند ، به راحتی می توان آنها را در جریان الکتریسیته قرار داد و نور را از آن عبور داد.
برای این کار به جز کریستال مایع به 2 تکه از این شیشه پلاروید یا قطبشگر هم نیاز است.
احتمالاً این شیشه ها را دیده اید.
اگر دو تکه از این شیشه ها را روی هم قرار دهید.
نور به راحتی از آن عبور می کند .
اما وقتی یکی از آنها را 90 درجه نسبت به دیگری بچرخانید ، دیگر نور رد نمی شود .
این اتفاق به این دلیل روی می دهد که هر شیشه نور را فقط در جهت خاص محور خود عبور می دهد.
اگر دو شیشه هم محور باشند نور به راحتی عبور می کند اما اگر محورها با هم زاویه 90 درجه داشته باشند نور رد نخواهد شد .

تصویر 3:

روش ساخت lcd :


برای ساخت lcd دو شیشه پلاروید را با 90 درجه اختلاف نسبت به یکدیگر قرار می دهند و یک کریستال مایع بین آنها می گذارند .
وقتی کریستال به جریان برق وصل نباشد؛ نور از قطبشگر اول می گذرد و وارد کریستال مایع می شود جهتش 90 درجه تغییر کرده و به همین دلیل از قطبشگر دوم هم عبور کرده و به چشم می رسد.
اما وقتی که جریان به کریستال وصل باشد ،نور دیگر چرخشی نخواهد داشت و نمی تواند از کریستال دوم عبور کند .
ساختن یک lcd همان طور که در بالا توضیح داده شد، بسیار ساده تر از آن است که به نظر می آید .
فقط به یک ساندویچ شیشه و کریستال نیاز داریم.
اما همین ساندویچ ساده 80 سال پس از کشف کریستالهای مایع ساخته شد.
کریستال مایع را یک گیاه شناس اتریشی در سال 1888 برای اولین بار در حین ذوب جامدی از مشتقات آلی کشف کرد .
اما اولین lcd را یک کارخانه آمریکایی در سال 1968 ساخت .
تکنولوژی ساخت lcd هر روز متکامل تر شده و جای بیشتری در صنایع امروز به خود اختصاص می دهد .
البته هنوز هم تحقیقات برای ساخت نمونه های بهتر و کاراتر این وسیله ادامه دارد.

تصویر 4 :