تكنولوجيا شاشات Lcd

[موسي الأسود]

شاشات الكريستال السائل (LCD)

تنتشر هذه الشاشات في كثير من الأجهزة منها اللاب توب و الكمبيوترات الشخصية و ساعات الحائط الرقمية، ساعات اليد، أفران المايكرويف والعديد من الأجهزة الإلكترونية الأخرى. وسبب انتشار هذا النوع من الشاشات هو مزاياها مقارنة بتقنيات العرض الأخرى، حيث أنها أقل سماكة وأخف و أقل استهلاكا الطاقة من مثلاتها العادية ذات الانتفاخ الزجاجي ( أنبوبة الكاثود ) CRT (Cathode Ray Tubes) كالتلفزيون مثلاً.

لكن إطلاق صفة "الكريستال السائل" على هذه الأشياء يحمل بعض التناقض! إذ عند ذكر الكريستال يتبادر إلى الذهن مادة صلبة شبيهة بالكوارتز والتي عادة ما تكون صلبة كالصخر، بينما معنى كلمة سائل مختلف كلياً. فكيف يمكن لمادة ما أن تحوي النقيضين؟

سنرى في مقالنا هذا كيف أن الكريستال السائل قد نجح في حل هذه الفوازيرالمدهشة، وما هي التقنية الأساسية وراء عمل شاشات LCD. وسنطّلع على الخصائص الغريبة للكريستال السائل وكيف تم استخدامها في ابتكار منافذ عرض جديدة لها شبكة من الخطوط بغرض تقديم أنماط معينة تكون قادرة على إظهار أرقام أو كلمات أو حتى صور.

ولكن لا بد قبلاً من معرفة تاريخ LCD:

أينما نظرنا في أيامنا هذه سنرى شاشات LCD حولنا إلا أنها لم تنتشر هكذا بين ليلة وضحاها، فقد مرّ وقت طويل بين اكتشاف الكريستال السائل إلى ظهور هذا الحشد من التطبيقات الذي نستخدمه الآن. تم اكتشاف الكريستال السائل للمرة الأولى عام /1888/ على يد عالم النبات النمساوي (Friedrich Reinitzer) الذي لاحظ أنه عند صهر مادة بنزوات الكوليسترول فإنها تتحول بدايةً إلى سائل ضبابي سرعان ما يصبح صافياً عند ارتفاع درجة الحرارة. ويتحول لون هذا السائل عند تبريده إلى الأزرق قبل أن يتبلور في النهاية. ثمانون عاماً مضت قبل أن تتم تجربة أول LCD وفي سنة 1968 ومنذ ذلك الحين يقوم المصنّعون بتطوير وتحسين هذه التقنية حتى وصلوا بها إلى مستويات مدهشة من التقدم التقني. وهنالك العديد من المؤشرات بأننا سنشهد المزيد من عمليات التطوير في المستقبل
أما الآن فدعونا نعرف بعض الشيء عن:
خصائص الكريستال السائل:

تعلمنا في حصص الفيزياء بأن للمادة ثلاثة أشكال معروفة هي: الصلبة والسائلة والغازية. وتكون المادة صلبة لأن الجزيئات المكونة لها تحافظ على تشكيلتها وتبقى في المواقع نفسها بالنسبة للجزيئات الأخرى، على عكس جزيئات السوائل إذ أن باستطاعتها تغيير مواقعها والانتقال إلى أي مكان آخر في السائل. ولكن يمكن لبعض المواد التواجد في حالة غريبة هي ما بين الصلبة والسائلة، وعندها فإن الجزيئات المكونة لها تنحو للحفاظ على مواقعها كما في المادة الصلبة وفي نفس الوقت أيضاً تتحرك في تنظيمات مختلفة كما هو حال جزيئات المادة السائلة. هذا يعني بأن الكريستال السائل ليس بالمادة الصلبة ولا بالسائلة كذلك، وهو ما أعطاها هذا الاسم المتناقض.

وبناءً على ما تقدّم، يبرز سؤال في غاية الأهمية مفاده هل الكريستال السائل مادة صلبة أم سائلة؟ يبدو واضحاً للعيان بأن هذه المادة أقرب إلى السائل منها إلى المادة الصلبة. إن كلّ ما يتطلبه الأمر هو القليل من الحرارة مع المادة المناسبة لتغييرها من حالتها الصلبة إلى كريستال سائل، وبزيادة الحرارة قليلاً ستتحول تلك إلى سائل حقيقي. وهذا يفسر سبب الحساسية العالية للكريستال السائل تجاه الحرارة وسبب كونها المادة المناسبة لصنع موازين الحرارة مثلاً، كما يشرح الحالة الغريبة التي تصاب بها شاشة حاسب محمول في البرد القارص أو الحر الشديد.

منقول للافادة