هر روز نمايشگرهاي کريستال مايع يا LCD:Liquid Crystal Display را در اطراف خود مي‌بينيد. از تلفن همراهتان گرفته تا ساعت ديجيتالي يا نمايشگرهاي تلويزيون و کامپيوتر.
نام کريستال مايع کمي نا آشنا و غير معمول به نظر مي‌رسد چون تصوري که از کريستال داريم ماده‌اي سخت و کاملاً جامد است. بياييد در اين مورد بيشتر بدانيم و سپس به سراغ معرفي صفحه نمايش LCD برويم.
همه ما مي‌دانيم که سه حالت ماده وجود دارد. جامد، مايع و گاز. مولکول‌هاي جامد در قيد نيروي بين مولکولي هستند و به همين دليل با نظم مشخصي جسمي معمولاً سخت را تشكيل مي‌دهند. در مقابل مولکول‌هاي مايع از نيروي جاذبه مولکولي کمتري برخوردار هستند ولي باز هم اين نيرو به اندازه‌اي است که آن‌ها را با هم متحد قرار دهد و مانند گاز آزادانه در محيط، به صورت بي‌نظم حرکت نکنند.
در اين ميان بعضي مواد حالتي بين مايع و جامد به خود مي‌گيرند. به اين معني که هم مانند جامد در قيد نيروي بين مولکولي هستند و هم مانند مايع به حالت سيال حرکت مي‌کنند. کريستال مايع بيشتر به حالت مايع تمايل دارد تا جامد.

با اين حال مقدار گرمايي که براي مايع کردن کريستال جامد نياز است تقريباً زياد است. به همين دليل است که صفحه نمايش‌هاي LCD در دماهاي مختلف رفتار غير عادي از خود نشان مي‌دهند.
با توجه به نوع کريستال، انواع مختلفي از کريستال مايع وجود دارد. نوعي از کريستال مايع که از آن در ساخت LCD استفاده مي‌شود نسبت به عبور جريان رفتار‌هاي مختلفي از خود نشان مي‌دهد. يکي از اين رفتار عبور و گسيل نور از خود است.
کريستال‌هاي مايع را به دو دسته تقسيم مي‌کنند. نوعي از آن گرما گرا هستند و به تغييرات گرمايي واکنش نشان مي‌دهند. نوع ديگر به تغييرات شيميايي واکنش نشان مي‌دهند.
نوع اول را نيز از نظر ساختار مولکولي به دو نوع تقسيم مي‌کنند. نوعي که در شکل گيري در محيط به حالت تصادفي شکل مي‌گيرد و نوع ديگري که خود حالت مشخص و آرايش مخصوصي دارد.
شکل گيري نوع دوم بستگي به اثر يک عامل خارجي دارد. اين عامل مي‌تواند يک جريان الکتريکي باشد و يا يک قالب فيزيکي که کريستال تحت آن شکل گيرد. كريستال مايع معمولاً حالتي گره مانند به خود مي‌گيرند ولي با عبور جريان رشته‌هاي آن‌ها از يكديگر باز مي‌شوند و به صورت منظم شكل مي‌گيرند.

در ساخت LCD چهار موضوع کلي وجود دارد:
• اينکه نور مي‌تواند قطبي شود
• کريستال مايع مي‌تواند نور را تغيير و از خود عبور دهد
• ساختار کريستال مايع با عبور جريان تغيير مي‌کند
• و اينکه موادي شفاف وجود دارند که جريان را از خود عبور مي‌دهند
براي ساخت LCD ابتدا نياز به دو شيشه قطبي شده (Polarized) نياز داريم. روي طرفي از شيشه که قطبي نشده است ماده‌اي پلاستيکي کشيده مي‌شود. اين ماده باعث مي‌شود تا شبکه‌هايي بر روي سطح شيشه ايجاد شود.
سپس بر روي اين لايه پلاستيکي، لايه‌اي از کريستال مايع نيز کشيده مي‌شود. شبکه‌هاي تشکيل شده از پلاستيک به کريستال مايع شکل و فرم مي‌دهند. سپس صفحه‌هاي شيشه قطبي شده که با روکش‌هاي پلاستيکي و کريستالي آماده شده‌اند را در رديف‌هاي عمودي و افقي در مقابل يکديگر قرار مي‌دهند.
با عبور نور از هر كدام از لايه‌ها، سرعت و زاويه لرزش آن تغيير مي‌کند. در انتها اگر زاويه و جهت گيري نور با شبکه تشکيل شده از پلاستيک بر بروي صفحه انتهايي مطابق باشد، نور از آن عبور مي‌کند.
همانطور كه گفتيم با القاي جريان به كريستال مايع شكل گره مانند آن باز مي‌شود. در اين حالت نور را در زاويه و جهت‌ گيري متفاوت با خطوط شبكه مانند لايه بيروني قرار مي‌دهد و نور را از خود عبور نمي‌دهد و آن قسمت از كريستال تاريك‌تر به نظر مي‌رسد.
کريستال مايع به هيچ عنوان از خود نور گسيل نمي‌کند. به همين دليل براي تشکيل تصوير به غير از القاي جريان، نياز به منبع خارجي نور نيز داريم.
براي درک بهتر اين مطلب به يک ساعت ديجيتالي نگاه کنيد. قسمتي از صفحه که اعداد در آن نمايش داده نمي‌شوند روشن است. اين نوع صفحه‌هاي LCD معمولاً داراي منبع نور خارجي نيستند و تنها نور محيط را بازتاب مي‌دهند. سپس با القاي جريان در کريستال مايع از انعکاس نور در قسمتي که مي‌خواهيم آن را نمايش دهيم جلوگيري مي‌کنيم و به جاي ايجاد تصوير با روشن کردن، با خاموش کردن مناطقي از صفحه‌اي روشن تصاوير را نمايش مي‌دهيم.
اين نوع LCDها براي صفحه نمايش‌هايي مناسب هستند که تصاويري مشخص را همواره نشان مي‌دهند. صفحه‌هاي 7 قسمتي يا 7Segment مثال مناسبي براي اين نوع است.
در LCDهاي رنگي از نوعي نور فلورسنت استفاده مي‌شود و صفحه‌اي گسترده از اين نوع لامپ نور را به طور مساوي مي‌تاباند تا از متناسب بودن تصوير اطمينان حاصل شود.
LCDهاي ماتريسي نيز نوع ديگري از نمايش‌گر‌هاي LCD هستند. براي ساخت اينگونه LCDها از دو لايه شيشه‌اي به استفاده مي‌شود.
به يکي از اين شيشه‌ها رديف و به ديگري يک سطرها متصل مي‌شوند. هر سطر به يک مدار مجتمع متصل مي‌شود و هر کدام از نوعي ماده شفاف رسانا ساخته شده است. به اين ترتيب با فرستادن جريان به هر پيکسل، کريستال مايع از هم باز مي‌شود و نور را عبور نمي‌دهد. اين نوع LCD مشکلات بزرگي از جمله زمان طولاني براي پاسخ دارد.

صفحه نمايش‌هايي که تصاوير رنگي را نشان مي‌دهند داراي سه زير- پيکسل سبز و آبي و قرمز هستند. براي ساخت هر پيکسل يک مدار مجتمع و يک خازن نياز است. براي يک لپ‌تاپ ساده که LCD آن 768×1024 پيکسل دارد 2359296 خازن و IC استفاده شده است. مشکلي که در اين ميان رخ مي‌دهد اين است که اگر تنها يکي از ترانزيستور‌ها و يا خازن‌ها به صورت دقيق کار نکنند قسمتي از صفحه از کار مي‌افتد.
با فراگير شدن استفاده از LCD و بزرگتر ساختن و بيشتر کردن پيکسل‌ها، شانس داشتن ترانزيستور‌ها و خازن‌هاي معيوب بيشتر مي‌شود و سازندگان هم اکنون به دنبال رفع اينگونه مشکلات و رسيدن به پيکسل‌هاي بيشتر و بالا بردن دقت و کيفيت نمايشگر‌ها LCD هستند.
منبع: www.hamshahrionline.ir
/س