نمايشـگرهاي كريسـتال مايـع (LCD١هـا )، امروزه داراي كاربرد هاي فراو ني مي باشند كه از آن جمله مـي تـوان بـه كامپيوتـرهاي Laptop، سـاعتهاي ديجيـتال ، مانيـتورها، CD Playerها، اجاقهاي ميكروويو، تلويـزيون، بردهاي اطلاعاتي و… اشاره كرد. گسترش استفاده از LCDها را مي توان به علت مزيت هاي آن نسبت به ديگر نمايشگرها دانست . به عنوان مثال انرژي مصرفي LCD نسبت به CRT٢ بسيار كمتر ميباشد.
تاريخچه LCD:
سـال ۱۹۹۷، جشـن بزرگـي بـراي متخصصـين بود . يكي از دلايل آن، صدمين سالگرد ظهور اولين تيوپ اشعه كاتدي (CRT) بود كه بوسيله دانشمند آلماني كارل فرديناند براون اختراع شد .
واقعه بسيار مهم ديگـر ۲۵ سـال قـبل (۱۹۷۲) اتفـاق افـتاد، يعنـي وقتـي كـه اولـين LCD ماتـريس فعـال AM-LCD٣در ايـالات مـتحده آمريكا ساخته شد . اين دو واقعه نقش مهمي در خلق انواع جديدي از وسايل نظيرتلويزيون، مانيـتور، ويديـو، صـفحه نمـايش كامپيوتر، سيستمهاي ارتباط از راه دور، بردهاي اطلاعاتي و … داشت.
در اواخـر دهـه ۱۹۶۰ دو اثـر اپتيكي براي كاربردهاي نمايشي دركريستالهاي مايع كشف شد كه يكي اثر ميهمان – ميزبان٤ در تركيب LC ها و ديگري گذار كلستريك – نماتيك٥در مي دان الكتريكي بود . در طول ايـن دوره LED ها حاكم بودند و توليد اوليه LCD بر مبناي اين اثر ات، در مقايسه با LED ها مشكلات و موانعي بر سر راه خود داشتند.
اولينTNLC٦ها بر پايه اثر پيچش در اوايل دهه ۷۰ ساخته شد . TNLCDها، كليدهاي سياه و سفيد كنترل شونده با ولتاژ همراه با توان مصرفي پايين را فراهم مي سازند.
Guest-Host Effect 4 Liquid Crystal Display 1
Cholesteric-Nematic Transition 5 Cathode Rey Tubes 2
Twisted Nematic LCD 6 Active Matrix LCD 3
تكنيك آدرس دهي ماتريسي، توليد LCD هـاي ارزان بـا تعـداد زيـادي پيكسـل آدرسدهـي شـده را ممكن ساخت . TNLCD با اين روش آدرس دهي مي تواند تقريبا ۶۴ رديف از صفحه نمايش را آدرس دهي كند . STNLCD١ با مشخصه انتقالي و زواياي رويت بزرگتر در سال ۱۹۸۴ توليد شد.
اگر چه STNLCDهاي اوليه خيلي كند و داراي سوئچينگ تـك رنـگ و نسـبت كنتراسـت كوچك بودند ولي پس از مدتي سلولهاي FSTN٢و DSTN٣ با سوئچينگ سياه- سفيد به همراه STN رنگي و فيلترهاي RGB براي ايجاد رنگ، ظاهر شدند.
شـيوه هـاي جديـد آدرسدهـي همـزمان سـطري – ستوني مثل آدرس دهي ماتريس فعال نيز بطور قابل ملاحظـه اي زمـان پاسـخ و نسبت كنتراست را در STNLCDها، بهبود بخشيد و راه را براي كاربرد آنها در مانيـتورهاي ويدئويـي و كامپيوتـرها بـاز كرد .
در اين آدرس دهي هر پيكسل به يك عنصر غيرخطي وصل مـي شـود بطـوريكه مـي تـواند در تمـام دوره در يك سطح ولتاژ نگه داشته شود . عناصر غيرخطي مذكور، ترانزيسـتورهاي فـيلم نـازك TFTيـا ديـود فلـز – عايق – فلز (MIM)٤ مي باشند. بعدها با بکارگيري روش آدرس دهي ماتريسي فعال، AM-LCD ها شکل گرفتند.
در سال ۱۹۹۴ سايز صفحه AM-LCD كوچك، در حدود ۵/۹ اينچ، بود (۴۸۰×۶۸۰ پيكسل ). در سال ۱۹۹۷، AM-LCD هـا بـا سـايز صـفحه ۵/۱۳ ايـنچ (۷۶۸ × ۱۰۲۴ پيكسل ) وارد بازار شدند .
در طي اين سـالها، تـوان مصـرفي AM-LCDهـا از ۱۵ ـ ۱۰ وات به ۴ـ۳ وات كاهش يافت. اين دوره، دوره رقابت AM-LCD ها و STNLCD ها در بازار كامپيوترDesk top بود. STNLCDها حداقل ۳ ـ۲ بار ارزانتر از AM-LCDهـا هسـتند وتوسـعه نوينـي كه توسط SHARP ايجاد شده است، يك گام بزرگ در اين جهت مـي باشـد .
بعـدها در صـحنه رقابـت انـواع LCD، روش جديد آدرس دهيLCD به نام آدرس دهي پلاسما PALC ۵ ابـداع شـد . بـدين تـرتيب وسـايل تصـويري LCD پيشـرفت چشمگيري در مقايسه با CRT ها داشـتند . درمقايسـه بـا CRT، تنظـيم و استفاده از LCD آسانتر است ، همگرايي دسته اشعه نور در LCD ها بيشـتر است وتصاوير بهتر نمايش داده ميشوند.
سيستم هاي AM-LCD مدرن بيش از ۱۰۵ ميليون پيكسل را شـامل مـيشـوند، در حالـي كه بيش از ۱۶ ميليون رنگ را توليد مي كنند. زواياي ديد در اين نمايشگرها بزرگتـرند و از طـرف ديگـر تجهيـزات تصـويري LCD بـا كامپيوتـرهاي شخصـي سازگارند وسيگنالهاي ويدئويي را به همه سيستمهاي تلويزيوني، انتقال مي دهند.
1 Metal-Insulator-Metal 4 Super Twisted Nematic
2 Plasma Addressing 5 Film-Compensated STN
Double STN 3
كريستال مايع :
بـه نظـر مـيرسـد درعبارت كريستال مايع يك تضاد وجود دارد و آن قرار گرفتن كريستال و مايع در كـنار يكديگـر است. دركريستالها (مثل كوارتز ) مولكولها به شكل ماتريسهاي سه بعدي شكل گرفته اند. در ايـن تـركيبات مولكـولها بـه سـختي يكديگـر را به طرف خود ميكشند و درالگوي منظمي قرار ميگيرند، بطوريكه تمام مولكولها در همه جاي كريستال در يك جهت مي ايستند.
اين امر دليل مسطح بودن كريستال مـي باشـد . پـيوند بـين برخـي از كريسـتالها مانند شكر و يا نمك به آساني با قرار دادن آنها در آب شكسته مـي شود ولي نتيجه حاصل كريستال مايع نميباشد بلكه فقط يك محلول شكل ميگيرد
كريسـتال مايع ماده ايست كه داراي حالتي بين كريستال و مايع ميباشد و خواصي مشابه هر دو را از خود بروز مي دهد. مولكولها در كريستال مايع تمايل دارند بطور منظم در يك راستا قرار گيرند ولي درعين حـال تمـام جـرم ماده ميتواند مانند يك مايع جريان داشته باشد
سه نوع کریستال مایع وجود دارد :
Nematic , Smectic , Cholestric
چهار خاصیت کریستال مایع LCD که سبب استفاده از آن در ساخت نمایشگر می شود عبارتند از :
نور را پلاریزه می کند , کریستال های مایع تغییر وضیت داده و نور پلاریزه را تغییر می دهند , جریان الکتریکی باعث تغییر ساختار کریستال های مایع می شود و مواد شفافی هستند که جریان الکتریکی را عبور می دهند.
