אימגו מגזין מאמרים

כתב עת בנושאי תרבות ותוכן

מסכי LCD - גביש נוזלי.


תאריך פרסום קודם: 
24/05/2006
מחבר: 
מישל רוזנברג

אתם בוודאי משתמשים במכשירים המכילים רכיב LCD בכול יום. כמו למשל בתנור המיקרו, שעוני יד, מחשבים ניידים ועוד.

מסכי LCD נמציאם מסביבנו כל הזמן בהרבה מכשירי חשמל הסובבים אותנו. מסכי LCD בעלי יתרונות על פני הטכנולוגיות המתחרות - בעיקר מסכי CTR , מסכי LCD יותר דקים, קלים וצריכת החשמל שלהם פחותה הרבה יותר.   אבל מה הם בדיוק אותם דברים הקרויים " מסכי LCD " ?, ראשי התיבות LCD הינם ראשי תיבות של שלושת המילים האנגליות: liquid crystal display . או בעברית מסכי גביש נוזלי. השם גביש נוזלי" מעורר מיד מידה של השתהות נוכח הסתירה לכאורה בין הכרותנו עם גבישים לבין נוזל. אף אחד מאיתנו לא רגיל לחשוב על גבישים כנוזל אנומכירים אותם כגבישי מלח, גבישי קוורץ או יהלומים.

כיצד יכול להיות חומר קומבינציה של שני מאפיינים אלו?!

  במאמר זה נתאר את אותו חומר מופלא הקרוי גביש נוזלי, נסביר את מאפיניו החשמליים היחודיים אשר מאפשרים יצירת מתקנים מיוחדים כגון "תריסים" אשר יכולים לחסום מעבר אור או לחילופין לתת לו מעבר וכיצד ניתן להשתמש ב"תריסי אור" אלו בכדי ליצור צג המציג דמויות ותנועה.   גביש נוזלי למדנו בבית הספר שחומרים יכולים להופיע ב שלוש צורות: גז, נוז ו מוצק. חומר כידוע, עשוי ממולקולות וההבדל בין נוזל למוצק הוא שבמוצק המולקולות שומרות על מיקומן ביחס אחת לשניה, כך מתקבל מבנה יציב וחזק שאינו משנה צורה, כלומר "מוצק". מצד שני, המולקולות בחומרים נוזליים יכולים לשנות את מיקומם אחת ביחס לשניה, כך מתקבל אוסף מולקולות חמקמק אשר משנה את צורתו, אינו שומר על מבנהו הפיזי, כלומר "נוזל". הסיבה לכך שהמולקולות מתנהגות כפי שהן מתנהגות נעוצה ביחסי הגומלין החשמליים בניהן ואנו לא נכנס במאמר זה לדיון המקיף לסיבה זו. מסתבר שישנם חומרים שיכולים להיות במצב מוזר שבין נוזל למוצק. מצד אחד המולקולות שלהם נוטות להסתדר ולשמור על מיקומן היחסי בדומה למוצק, אך מצד שני הן עדיין יכולות לנוע בחופשיות כנוזל וכך חומרים אלו זכו לתואר המיוחד "גביש נוזלי". טוב! אז האם גביש נוזלי מתנהג כגביש או כנוזל!?, מסתבר שהתנהגותם קרובה יותר לזו של נוזל משר למוצק. נדרשת כמות חום די צנועה בכדי להעביר את הגביש ממצב מוצק אל מצב הדימדומים של גביש נוזלי וחימום קל נוסף יעבר את החומר אל מצב נוזלי טהור. זו הסיבה מדוע התקני הגביש נוזלי ו מסכי LCD רגישים לחום ובמחשבים ניידים ניתן לראות כיצד ה מסך מתנהג בצורה מוזרה בימים קרים במיוחד או חמים במיוחד.    מעברי פאזה בדיוק כשם שיש מוצקים ונוזלים בעלי תכונות שונות, כך ישנם גם גבישי LCD בעלי תכונות שונות. ההבדלים בהתנהגות בטמפרטורות שונות. הגבי הנוזלי יכול להיות במצבים שונים ונפרדים בטמפרטורות שונות. אנו נתרכז במצב ה "נאמטי" (nematic phase) מצב זה מאפשר למעשה את היתכנות פעולת מסך LCD . גבישים נוזליים מגיבים בצורה רגישה לחשמל ובמיוחד גביש הקרוי   twisted nematics כאשר הגביש הנוזלי נמצא במצבי פאזה שונים, הוא מתנהג בצורה שונה עם האור.

במצב פאזה אחד אור יכול לעבור דרך הגביש – כלומר הגביש שקוף אילו במצב אחר רק חלק מהואר עובר ואילו חלק לא עובר! אך איזה חלק לא עובר וכיצד ניתן לנצל התנהגות זו ליצירת מסכים?   יצירת מסכי LCD   חדי האבחנה שבניכם יכולים לנחש וודאי כיצד ניתן לנצא את התכונות המיוחדות האלו של הגביש הנוזלי ליצירת מסך, אך יצירת מסך איננה פשוטה ולא מדובר על לקחת גביש נוזלי ופשוט למרוח אותו על משטח זכוכית. ביצירת מסכי LCD יש להתייחס ולנצל את התופעות הבאות בכדי לממש את הרעיון: -         אור יכול להיות מקוטב, כלומר לאור יש התנהגות שתלויה בכיוון מרחבי! לקריאה נוספת על קיטוב כאן: polarized -         גביש נוזלי יכול לחסום או להעביר אור מקוטב (וכאשר האור אינו מקוטב רק חלק מן האור נחסם) -         מבנה הגביש הנוזלי משתנה כאשר מפעילים עליו מתח חשמלי. כלומר ניתן בעזרת זרם חלש להפוך אותו למקטב או לא. -        

ישנם חומרים שקופים שמסוגלים להעביר חשמל.     מסכי LCD עושים שימושבצורה מפתיעה בכל המאפיינים הנ"ל!  ליצירת מסך LCD קח שני משטחי זכוכית מקטבים, בעזרת תהליכים כימיים מיוחדים, שקערוריות קטנות נחרטות על אחד המשטחים. לאחר מכן מורחיםשכווה דקה של גביש נוזלי כך שהוא נלכד בשקערוריות הקטנות הללו. אל התאים האלו המכילים את הגביש הנוזלי עושים את דרכם מולכי חשמל שקופים ודקים המצויים על פני הזכוכים. מוליכים אלו כמעט ואינם נראים לעיין האנושית. כל תא כזה מהווה למעשה פיקסל. כך שהוא יכול להעביר אל לחסום אור בהינתן זרם חשמלי הפועל עליו. תמונה ניתן ליצור מאוסף רב של פיקסלים כאלו. ככל שצפיפות הפיקסלים גבוה יותר, כך איכות התמונה המתקבלת הינו גבוה גם כן. אחד החסרונות של מסכי LCD הוא הצור להשתמש באור מקוטב, זו הסיבה לכך שבמסכים (במיוחד הישנים) זווית הראיה הייתה מוגבלמ וכאשר אנו מסתכלים על מסך מזויית חדה מדי התמונה נעלמת – האור פשוט מקוטה ואינה מתפזר כאור רגיל לכל הכיוונים.  

הוסף תגובה חדשה

CAPTCHA

משהו קטן לוודא שאינך רובוט. משתמשים רשומים מדלגים

ענה לשאלה / השלם את החסר

הנצפים ביותר

מאמרים נוספים מאת מישל רוזנברג