تکنولوژی کریستال مایع (LCD)

تکنولوژی کریستال مایع یکی از مدعیان اصلی بازار نمایشگرهای مسطح امروزی است که همراه با تکنولوژی هایی مانند پلاسما، اُلِد و تکنولوژی های صدور میدانی جانشین تکنولوژی لامپ اشعه کاتدی به عنوان تکنولوژی غالب دهه های گذشته است.

در نمیاشگرهای کریستال مایع، همانطوریکه از نام آنها پیداست، از کریستال مایع برای تولید تصویر استفاده می شود. کریستال مایع در واقع به عنوان یک شیر و دریچه نوری قابل کنترل با ولتاژ عمل می کند و بر این مبنا و با استفاده از آرایه ای از سلول های کریستال مایع، اعمال ولتاژ کنترلی مناسب به هر یک از آنها و با استفاده از یک منبع نوری داخلی تصویر را تشکیل می دهد.

تاریخچه مختصری از کریستال مایع

کریستال مایع توسط گیاه شناس اتریشی فردریک راینیزر (Fredrich Rheinizer) در سال 1888 کشف شد. او مشاهده کرد که در فرایند مایع شدن یکی از مشتقات کلسترول، قبل از رسیدن به فاز نهایی که یک مایع شفاف است، فازی از مایع به دست می آید که در اثر برخورد نور، رنگین کمان تولید می کند. از نظر او رفتاری از مواد به دست آمده بود که با هیچ یک از فاز های شناخته شده جامد، مایع و گاز قابل توضیح نبود. او نام این فاز جدید از مواد را کریستال مایع گذاشت. در سال 1960 دانشمندان نشان دادند که با اعمال ولتاژ الکتریکی به کریستال مایع می توان خواص آن را از نظر انتقال نور تغییر داد و در سال 1968 اولین نمایشگر کریستال مایع توسط شرکت آر سی ای (RCA) ساخته شد.

جهت تعمیرات تلویزیون در شیراز میتوانید از لینک زیر استفاده نمایید 

مواد کریستال مایع اولیه آنقدر ناپایدار بودند که نمی شد از آنها برای تولیدات انبوه و تجاری استفاده کرد تا اینکه در دهه 1970 یک محقق انگلیسی به نام جرج گری (George Gray) نوع پایداری از کریستال مایع به نام بی فنیل (biphenyl) را کشف و معرفی کرد. استفاده از کریستال های مایع در ساخت نمایشگرها از دهه 1980 آغاز شده و هنوز ادامه دارد.

ساختار یک نمایشگر کریستال مایع

نمایشگرهای کریستال مایع ساختار ساده ای دارند و در ساخت آنها از چند خاصیت کواد کریستال مایع و ابزار های لازم برای استفاده از این خاصیت ها استفاده می شود. این خواص و خواص مواد کناری لازم در ساخت نمایشگرها را به قرار زیر میتوان خلاصه کرد.

Ø       مواد کریستال مایع به میدان الکتریکی پاسخ می دهند. مولکول های این مواد در میدان الکتریکی می چرخند به طوریکه محور طولی مولکول با میدان الکتریکی اعمالی، کم و بیش، هم راستا می شود. میزان هم راستا شدن بستگی به اندازه ولتاژ اعمالی و یا شدت میدان الکتریکی دارد.

Ø       مواد کریستال مایع شفاف بوده و نور را از خود عبور می دهند.

Ø       مواد کریستال مایع، دو ضریب شکستی هستند به صوریکه ضریب شکست این مواد در دو راستای طولی و عرضی متفاوت است. این امر می تواند منجر به چرخش پلاریزاسیون نور در انتقال از این مواد شود.

Ø       نور طبیعی مؤلفه های پلاریزاسیون متعامد دارد.

Ø       صفحات پلاریزه کننده ای وجود دارند که نور را در یک راستا (یک راستای پلاریزاسیون) عبور داده و در راستای دیگر حذف می کنند.

Ø       مواد هادی الکتریسیته ای وجود دارند که شفاف بوده و می توانند نور را از خود عبور دهند. با استفاده از این مواد می توان پتانسیل الکتریکی لازم برای تحریک یک سلول کریستال مایع را تا سر سلول رساند بدون اینکه مزاحم خروج نور از سلول های دیگر باشیم.

برای ساخت مدولاتور مورد نظر ابتدا یک لایه کریستال مایع رشته ای را بین دو صفحه شیشه ای قرار داده و برای تحمیل جهت گیری اولیه مولکول های کریستال مایع خراش های ریز و میکروسکوپی را روی صفحات شیشه ای ایجاد می کنیم. به این ترتیب یک تک لایه مولکولی از مولکول های کریستال هم راستا با این خراش ها ایجاد می شود که لایه های بعدی مولکولی با توجه به خاصیت این مواد سعی می کنند که با این لایه هم جهت باشند.

ضخامت لازم لایه کریستال مایع در حدود 10 میکرومتر است که از ضخامت موی انسان کمتر است. برای تکمیل طرح خود باید الکترودهایی بر روی صفحات شیشه ای ایجاد کنیم تا بتوانیم از طریق آنها پتانسیل الکتریکی لازم را به کریستال مایع اعمال کنیم و از خاصیت الکتریکی مولکول های کریستال مایع (رشته ای) استفاده کنیم.

این مولکول ها با توجه به ساختار نامتقارن خود به گونه ای باردار می شوند که یک سر محور طولی آنها بار مثبت و سر دیگر آنها بار منفی داشته باشد. این خاصیت باعث می شود که با تحمیل میدان الکتریکی به این مواد مولکول های کریستال مایع چرخیده و در امتداد میدان الکتریکی قرار گیرند. پس به این ترتیب دو جهت ترجیحی در داخل کریستال مایع داریم که یکی از آنها در شرایط میدان الکتریکی صفر و توسط خراش های روی شیشه های نگهدارنده تعیین می شود و دیگری توسط میدان الکتریکی اعمالی.

ادامه مطالب:

-مسائل و معایب موجود در تکنولوژی کریستال مایع (LCD)

-تکنولوژی های به کار رفته در نمایشگر های کریستال مایع (LCD)

-تکنیک ها و تکنولوژی های جدید به کار رفته در نمایشگر های کریستال مایع (LCD)